CN102668326A - 电的机器中的定子 - Google Patents

Abstract

一种在电的机器中的定子，具有多个齿扇，所述齿扇形成定子环，其中，齿扇具有外置的磁轭段和径向的支承齿。在磁轭段的圆周端面上设置有连接部件，所述连接部件沿径向外侧方向位移地设置。

Description

电的机器中的定子

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的在电的机器中的特别是在汽车伺服马达中的定子。

现有技术

已公开具有定子的EC-内转子电动机，这些定子具有径向外置的定子环和多个在圆周上均匀分布的径向向内延伸延伸的用于容纳可通电流的线圈的支承齿。定子环由各个齿扇组成，这些齿扇分别由磁导（Rückschluss）或磁轭段和支承齿构成，其中，磁轭段形成定子的在安装状态下连续的定子环。每个齿扇由片状地组装成的被冲压的板材构成。例如在CN 101442224 A中描述了这种类型的定子。

为了连接齿扇，在径向外置的磁轭段的圆周端面上设置榫舌形的凸起或与它相对应的凹槽，它们在安装状态下形状适配地彼此嵌接，由此在径向方向在相邻的齿扇之间产生形状适配连接。这些凸起或凹槽非对称地设置在圆周端面上，并且相对于穿过磁轭段的径向中心的中间圈向内错开。

从原理上讲，在这种类型的连接中存在如下问题，即齿扇之间的连接必须能在不改变相邻的段的相对位置的情况下承受在运行时出现的力。这些力或者力矩可在径向方向、圆周方向和轴向方向起作用，并且会导致损害相邻的齿扇的连接。

发明内容

本发明的任务是，以简单的构造措施提供一种在电动机中的简单制造的定子，这种定子以高的稳定性和在定子齿扇中的有利的磁通曲线见长。

根据本发明，这个任务用权利要求1的特征得以完成。从属权利要求对一些合适的改进方案进行了说明。

根据本发明的定子应用在电的机器中，这些电的机器特别是用作汽车中的伺服马达，例如用作调节座椅的调节马达，或者用作转向助力器的伺服马达。但原则上讲，也可考虑与汽车无关的应用，例如用在手持式工具机中。本发明涉及内转子电动机，优选EC内转子电动机。

定子由多个环形段或者齿扇组成，其中，每个环段具有径向外置的磁轭段或者磁导段和从磁轭段径向向内延伸的用于容纳每一个可通电流的线圈的支承齿。在齿扇中的支承齿包括沿径向方向延伸的基本体，线圈围绕该基本体缠绕，支承齿还包括在径向内置侧的齿顶，该齿顶直接和转子相邻地设置。

为了连接相邻的齿扇，在磁轭段的圆周端面上设置连接部件，这些连接部件应处于连接位置，这样，那些直接相邻的齿扇通过相应的磁轭段彼此连接。这种连接优选以形状适配方式进行，其中，原则上讲也可考虑力适配连接或者混合形式。在形状适配连接情况下，连接部件沿圆周方向彼此嵌接，这样，在径向方向就产生了形状适配。但是附加地或者代替地也可在圆周方向和/或轴向方向采用形状适配。

在根据本发明的定子中，设置在磁轭段的圆周端面上的连接部件相对于穿过磁轭段的径向中心的中间圈径向向外位移地设置。因此，连接部件非对称地处在圆周端面上，并且比起每个齿扇的磁轭段的内边缘它们靠外壳体更近。

此外规定，通过处在径向外侧区域中的焊缝或焊点，相邻的齿扇在磁轭段的区域中彼此连接。焊接是磁轭段之间的材料适配连接，这种连接在所有方向即径向、轴向和圆周方向都起作用。除了焊接连接以外，通常在径向方向还有通过在磁轭段圆周端面上的连接部件实现的连接在起作用，因此，至少在径向方向焊缝或焊点通过连接部件而减轻负载。因此，在径向方向作用到定子上的力至少部分地通过在磁轭段的圆周端面上的连接部件被吸收。

连接部件的非对称设置引起在焊缝或者焊点方向在相邻的齿扇之间的径向位移。在连接部件的区域中，焊缝底部和连接点之间的间距被减小，在必要时一直减小到零，这样，焊缝的焊接边缘在连接部件的区域中就直接和在相邻的磁轭段之间的分隔线邻接。由此在径向方向在更大的相连接的段上在相邻的段之间产生连续的连接。此外有利的是，在磁轭段的相邻的彼此邻接的圆周端面之间的接合线的几何形状在邻近焊缝的地方要径历方向的变化，转变为在段之间的通常径向延伸的接触几何形状，由此进一步改进了连接。

原则上讲也可以有这样的设计，即在这种设计中尽管在磁轭段上的连接部件径向向外有位移，但是焊缝底部仍然与连接部件径向地保持间距。

具有径向外移位置的连接部件的非对称设置的另一优点在于，改进相邻的磁轭段之间的沿圆周方向的磁通传播。磁流线沿圆周方向延伸，其中，由于径向向外位移的非对称的设置，在圆周端面上的连接部件所引起的干扰比在中间或者径向向内位移的设置方式要小。

相邻的齿扇根据本发明连接的另一优点在于定子的更好的声学特性和在接合部位产生的库仑摩擦损失，由此使固体声的激发得到更好的抑制，减小了所发出的空气声音的水平。

连接部件径向外移位置的另一优点在于，可将焊缝或者焊点保持得比较小，却可减小焊缝和连接部件之间的间距。可用较少的能量产生较小的焊缝。此外，在凝固过程中的变形要比大的焊点小。

例如借助激光产生焊缝，其中，原则上讲也可采用其它的焊接方法例如弧焊如等离子体或WIG熔焊方法，或者也可采用电子束焊接。

根据一个有利的方案，相邻的磁轭段的圆周端面彼此平面地紧靠，其中，优选圆周端面沿径向方向延伸，并且为直平面（gradfl?chig）设计。但是原则上讲，磁轭段的圆周端面也可考虑采用直平面设计，这些圆周端面相对于径向方向以一角度延伸，或者是弯曲的圆周端面，例如拱形的圆周端面，其中，在这些情况下同样合适的是，相邻的磁轭段的圆周端面彼此平面地紧挨着，为的是保证在齿扇之间有最佳的力传递以及保证最佳的磁通。

根据另一有利的方案，焊缝一直延伸到彼此紧靠的圆周端面的一个段，在这个段上，在圆周端面的接合区域上的切线与通过焊缝的径线夹成一个角度。其实现方式尤其为，在圆周端面上的连接部件直到和焊缝的已凝固的熔化区相邻，或者部分地位于这个凝固的熔化区域的内部。这个切线和径线夹成特别是30°到90°的角度，例如60°。这种布局允许更大的力在齿扇之间传递而不损害定子，同时在磁轭段的圆周端面上产生比较大的接合表面，用以承受大的表面力。在安装状态下，磁轭段平面地彼此紧靠在圆周端面的在连接部件和径向内置的磁轭段边缘之间延伸的段中，这样就可传递相应大的表面力，并且尽可能小地损害磁流线。

连接部件的位置在圆周端面上地径向向外位移，使得对称线—该对称线穿过连接部件的中心，并且与中间圈同心地延伸—与磁轭段的径向外壳体的径向间距相对于磁轭段的径向方向的总的厚度优选在2%和40%之间。这就是说，当对称线与外壳体的径向间距仅为2%时，连接部件直接与外壳体相邻地设置，而当径向间距为40%时，连接部件相对于中间圈（50%间距）仅略微径向向外位移。

当将连接部件设计为形状适配部件时，可考虑采用不同的形状适配几何形状，例如连接部件的凹形或凸形的接合轮廓，连接部件的梯形的、三角形的或者矩形的几何形状，在必要时这些几何形状可设置有修圆。

由其它的权利要求、附图说明和附图可得到其它一些优点和合适的设计。这些附图是：

图1为用于在电动机中的定子的齿扇的侧面图，该齿扇由径向外置的沿圆周方向延伸的磁轭段和沿径向方向延伸的用于容纳可通电流的线圈的支承齿构成；

图2为齿扇的立体图；

图3示出相邻的齿扇，它们的圆周端面在磁轭段上相互贴靠，其中，形成连接部件的形状适配部件在磁轭段的圆周端面上彼此嵌接；

图4示出相邻的齿扇之间的接合区域，其具有用于使得彼此邻接的磁轭段材料适配地连接的焊缝；

图5为类似于图4的放大图；

图6至8示出在磁轭段的圆周端面上的形状适配部件的不同的几何形状；

图9示出穿过彼此邻接的磁轭段的磁流线；

图10示出在磁轭段的圆周端面上非对称地设置的形状适配部件，并规定了径向位移。

在附图中相同的构件用相同的附图标记表示。

在图1和图2中分别示出一个单个的齿扇1。该齿扇是EC-内转子电动机中定子的一个组成部件，并且可和其它相同类型的齿扇一起组成一个定子环。齿扇1由径向外置的沿圆周方向延伸的磁轭段2和与磁轭段2整体设计的径向向内延伸的支承齿3构成，该支承齿是可通电流的线圈6的支架。支承齿3由径向朝向的基本体4—线卷6围绕该基本体的壳体表面缠绕—和径向内置的沿圆周方向相对于基本体4扩宽的齿顶5构成，该齿顶形成极靴。齿顶5的径向内置的端面直接和被定子包围的转子相邻，其中，在齿顶5的端面和转子壳体表面之间设置有环形的空气隙。

径向外置的磁轭段2沿圆周方向具有比齿顶5更长的延伸距离，并且在两个对置的圆周端面7上分别具有形状适配部件8、9，其中，这些形状适配部件8、9在圆周端面7上形成连接部件。在齿扇1上，彼此对置的形状适配部件8和9彼此互补，为的是能在相邻的齿扇和磁轭段上使得形状适配部件形状适配地嵌接。

磁轭段2具有径向延伸距离R。一条穿过磁轭段2的径向中间的中间圈位于外壳体12和内侧13之间，并且用附图标记10表示，它是一条假想的标记线，为的是表示形状适配部件8和9在圆周端面7上朝外壳体表面12方向径向向外地径向移动。通过形状适配部件8和9—它们分别相对于中间圈10相同地径向移动—分别形成一个相对于中间圈10同心的对称线11，该对称线相距磁轭段2的外壳体12具有径向间距r。对称线11相对于中间圈10径向向外错开。因此，形状适配部件8、9在径向方向上更加靠近外壳体12，而不是靠近磁轭段2的径向内侧面13。形状适配部件8和9距外壳体12有小的径向间距。

图3示出处于接合状态的两个相邻的齿扇1。在相邻的磁轭段2上的彼此相向的圆周端面7的形状适配部件8和9形状适配地彼此嵌接。形状适配部件8被设计为圆周端面7上的凸起，并且具有部分圆形的横截面，形状适配部件9与其互补地为凹槽设计。

圆周端面7形成直线平面，该直线平面沿径向方向延伸。在外壳体12与圆周端面7之间的过渡区域中设置有径向稍有回缩的区域14，这个回缩区域径向向外指向，并且在两个齿扇1处于组装状态时位于接合区域中。

形状适配部件8和9经过设计，使得在组装状态下凸起8形状适配地嵌入到凹槽9中，这样，在径向方向形成形状适配的连接。

在图4和5中示出在具有相互邻接的磁轭段2的相邻的齿扇之间的接合区域的放大图。在彼此嵌接的形状适配部件8和9之间的接触线15一直延伸到焊缝或者焊点16，该焊缝在径向外侧进入到缩回的区域14中。焊缝16的焊缝边界17一直延伸到接触线15的一个段，该段相对于径线18倾斜地延伸，该径线同时形成在直线的圆周端面区域中的接触线。在图5中，在接触线和焊缝边界17的交会点在接触线15上设置切线19。这个切线19和径线18夹成一角度α，该角度在30°和90°之间，在本实施例中接近60°。焊缝16优选地在齿扇1的整个轴向扩展距离上延伸，但是也可代替地只轴向成段地或者点形地设计。

在图6至8中示出了在磁轭段2的圆周端面上的形状适配部件8、9的不同的实施例。根据图6，形状适配部件8、9具有带有部分圆形尖部或者部分圆形底部的接近矩形的基本横截面。

根据图7，形状适配部件8、9设计为圆弧形。

根据图8，形状适配部件8、9具有三角形的横截面。在所有的实施例中，形状适配部件8、9相对于穿过磁轭段2的中间圈10都径向向外错开。

图9示出具有两个组装的磁轭段2的另一实施例，这些磁轭段在圆周端面上设置有梯形的形状适配部件8、9，这些形状适配部件形状适配地彼此嵌接。附加地在图9中示出穿过磁轭段2的磁流线20。这些磁流线20沿圆周方向延伸，并且其曲线即使在形状适配部件8和9的区域中仅略有偏差。

在图10中再一次地示出形状适配部件8、9沿外壳体12的方向径向地位移。穿过形状适配部件8、9的对称线11相对于外壳体12的距离r相对于外壳体12和内侧面13之间的磁轭段2的径向厚度R为13.2%到40%。因此，形状适配部件8、9相对于穿过磁轭段2的中间圈10径向向外位移。

根据本发明的定子也可以是另一种电的机器例如发电机的组成部件。

Claims (10)

1. 在电的机器中的、特别是在用于汽车的伺服马达中的定子，具有：多个单独制造的齿扇（1），所述齿扇形成定子环；用于容纳可通电流的线圈（6）的支承齿（3）；以及径向外置的形成定子环的外侧的磁轭段（2），所述磁轭段是径向向内指内的支承齿（3）的支架，其中，在磁轭段（2）的圆周端面（7）上设置有用于连接相邻的磁轭段（2）的连接部件（8、9），连接部件（8、9）以相距穿过磁轭段（2）的径向中心的中间圈（10）的径向间距设置在圆周端面（7）上，其特征在于，连接部件（8、9）相对于中间圈（10）径向向外位移地设置在圆周端面（7）上；相邻的齿扇（1）通过位于径向外侧区域中的焊缝（16）彼此连接。

2. 按照权利要求1所述的定子，其特征在于，相邻的磁轭段（2）的圆周端面（7）平面地彼此紧靠。

3. 按照权利要求2所述的定子，其特征在于，焊缝（16）一直延伸到彼此紧靠的圆周端面（7）的一个段，在所述段上，圆周端面（7）上的切线（19）和穿过焊缝（16）的径线（18）夹成一角度（α）。

4. 按照权利要求3所述的定子，其特征在于，角度（α）在30°和90°之间。

5. 按照权利要求1至4中的任一项所述的定子，其特征在于，穿过连接部件（8、9）的对称线（11）相距磁轭段（2）的径向外壳体（12）的径向间距在磁轭段（2）的径向厚度的2%和40%之间。

6. 按照权利要求1至5中的任一项所述的定子，其特征在于，焊缝（16）径向地一直延伸到连接部件（8、9）。

7. 按照权利要求1至6中的任一项所述的定子，其特征在于，磁轭段（2）的圆周端面（7）为直平面设计，并且沿径向方向延伸。

8. 按照权利要求1至7中的任一项所述的定子，其特征在于，连接部件设计为形状适配部件（8、9）。

9. 按照权利要求1至8中的任一项所述的定子，其特征在于，连接部件（8、9）和磁轭段（2）为整件设计。

10. 具有按照权利要求1至9中的任一项所述的定子的电的机器—特别是电动机。

Images