CN102769345A - 电机的定子 - Google Patents

Abstract

本发明从电机(100)、尤其是小马达的定子(10)出发，所述定子(10)具有由多个定子部分(20，40，42，44)装配成的带有外周边(48)的定子叠片组，其中至少一个定子绕组(80)在将所述定子部分(40，42，44)装配成定子叠片组之前能被安置在所述定子叠片组的至少一个齿(20)上。建议由至少三个定子部分(20，40，42，44)形成所述定子叠片组。

Description

电机的定子

技术领域

本发明从根据独立权利要求的前序部分所述的电机的定子以及电机出发。

背景技术

公知各种类型的无刷电动机。为了将磁场绕组安置在定子中，通常采用针式绕线方法(Nadelwickelverfahren)或者飞叉绕线方法(Flyerwickelverfahren)。在针式绕线方法的情况下，借助一个或两个绕线针来卷绕闭合的定子。在飞叉绕线方法的情况下，借助飞叉首先将线圈卷绕到相应设计的绕线形状上。在卷绕之后，线圈相应地被成形，并且借助工具被引入到所述定子的所设置的槽缝(Nutschlitz)中。这样的定子由于更好的接近性而可以被分成两部分地实施。

从WO92/10020A1中公知一种具有分成两部分的定子的马达。所述定子的两个部分通过卡锁连接(Rastverbindung)被接合在一起。所述卡锁连接由多个具有卡锁轮廓的插接簧片以及多个为此互补构造的插孔组成，所述插接簧片分别在所述定子叠片组的每个板片上被成形并且在所述板片的插接方向上突出。

发明内容

根据第一方面，本发明从具有由多个定子部分装配的带有外周边的定子叠片组的电机的定子出发，其中至少一个定子绕组在将所述定子部分装配成定子叠片组之前可以被安置到所述定子叠片组的至少一个齿上。

建议由至少三个定子部分形成所述定子叠片组。

有利地，也可以表示所述定子的板切面的复杂拓扑，所述拓扑利用单部分式的或者也为两部分式的定子轭不经济地来制造。通过将所述定子叠片组的横截面分成至少三个部分，可以有利地进行单齿绕线，并且这些部分接着被接合成所述定子。有利地，可以廉价地并且以有利的周期来制造这样的定子。所述定子尤其是适于所谓的“磁通脉冲”马达、也被称为具有脉动的磁通的马达或者同步脉冲马达，或者也适于所谓的“磁通反向”马达、也被称为具有磁通反向的马达。适宜地，所述定子或者说定子叠片组可以由三个或者四个定子部分来装配，从而得到所述定子的闭合的外周边。

有利地，所述定子具有至少两个定子齿，尤其是两个对置的分别具有齿根区域和极区域的定子齿。所述定子部分可以是闭合的定子框架和两个定子齿。在优选的实施形式中，所述定子部分也可由至少两个定子框架部分和两个定子齿组成。在该实施形式中，这两个定子框架部分和所述定子齿的两个齿根区域可形成定子框架。在这种情况下有利的是可以分别单独制造定子部分并且在安装定子时相互连接这些定子部分。

本发明可特别有利地被用在内转子机器中，但是原则上也可被用在外转子机器中。在内转子机器的情况下，转子被定子包围，其中绕组被布置在定子的朝向转子的一侧上，而在外转子机器的情况下，定子被转子包围。根据有利的设计方案，至少一个定子部分可包括所述定子齿之一，其中定子齿分别以齿根区域与一个或多个定子部分相连接。有利地，所述齿可以被卷绕，并且然后才与其他定子部分接合。在卷绕之前，所述齿可配备有绝缘材料，例如用塑料来进行挤压包封，用预成形的塑料层来覆盖，用粉末涂层来涂覆，配备有绝缘纸等等。同样，可替换地或者附加地，定子齿可以在卷绕之后配备有绝缘材料。适宜地，在卷绕之前施加绝缘。也可以在卷绕之后引进绝缘部分，例如夹入绝缘部分，这些绝缘部分可以承担相对应的绝缘功能。所述绝缘材料、尤其是塑料绝缘具有特别的优点，即该塑料绝缘可用于容纳和/或固定所述绕组的第一和最后一根线，使得可以提供所述绕组的用几何学限定的接触部位。同样，用于使所述绕组的接触部、例如接触线的第一和最后一根线绝缘的收缩套筒可以通过所述绝缘材料来容纳和固定，这简化了绕组与其电接触部的连接。此外，还可以通过绝缘材料来提供所要求的最小绝缘距离。通过将所述定子分成多个定子部分可以简化要卷绕的形状，使得所述定子或者说所述定子的定子齿的卷绕花费较低并且可归因于具有短的周期的经济的多轴或者线性卷绕设备。

根据有利的改进方案，所述齿根区域可以被插入到闭合的定子部分、优选地所述定子框架中。所述齿根区域可以具有相应的形状、例如具有类似燕尾的形状和/或一个或多个凹穴，互补的插接簧片啮合到所述凹穴中(或者相反地，具有一个或多个插接簧片，所述插接簧片啮合到互补的凹穴中)，具有直的连接边、弯曲的连接边、三角形的切口等等。在三部分式的定子的情况下当两个定子齿可被置入闭合环中时，这是特别有利的。

根据有利的改进方案，所述定子齿的齿根区域可形成所述定子框架的外周边的区域。在四部分式的定子的情况下，当设置至少两个定子齿时，这是特别适宜的。

根据有利的改进方案，所述定子齿在其与齿根区域对置的自由端具有针对一个或多个永磁体的容纳部。有利地，所述容纳部可以是在所述定子叠片组的堆叠方向上被构造的支承面和/或在所述定子叠片组的堆叠方向上被构造的间隙、例如一个或多个轴向走向的袋和/或一个或多个在所述定子叠片组的堆叠方向上走向的槽。

根据本发明的另一方面，建议具有这样的定子的电机。尤其是，所述电机可被构造为磁通脉冲马达或者磁通反向马达。所述电机的特征在于所述定子的可以非常经济地被制造的工艺合理的板切面。

附图说明

其他优点从以下附图描述中得到。在附图中示出了本发明的实施例。所述附图、所述说明书和所述权利要求书包含组合的多个特征。本领域技术人员适宜地也将单独地考虑这些特征并且概括成有意义的其他组合。

以示意图作为俯视图示例性地示出：

图1是具有转子和在已装配状态下的定子的“磁通反向”马达的示意图；

图2a-2b是具有在已装配状态下的四部分式的定子的“磁通反向”马达的实施方案；

图3a-3c是在已装配的状态下的“磁通脉冲”马达的三部分式的定子的实施方案(图3a)、闭合的定子部分(图3b)以及单个齿(图3c)；

图4a-4c是在已装配的状态下的“磁通脉冲”马达的三部分式的定子的实施方案(图4a)、定子部分(图4b)和单个定子齿(图4c)；

图5a-5c是在已装配的状态下的“磁通反向”马达的三部分式的定子的实施方案(图5a)、定子部分(图5b)和单个定子齿(图5c)；

图6a-6c是在已装配的状态下的“磁通脉冲”马达的四部分式的定子的实施方案(图6a)、单个定子部分(图6b)和单个齿(图6c)；

图7a-7b是在已装配的状态下的“磁通脉冲”马达的四部分式的定子的另一实施方案(图7a)和四个单个定子部分(图7b)；

图8a-8b是在已装配的状态下的“磁通反向”马达的四部分式的定子的另一实施方案(图8a)和四个单个的具有集成的齿的定子部分(图8b)；

图9a-9d是具有不同的啮合变型的定子齿的齿根区域的不同实施形式。

具体实施方式

在附图中，相同的或者相同类型的部件用相同的附图标记来标明。在此，在附图标记旁的字母用于区分各个实施例。一般地例如10标识所述定子，40标识所述定子的框架、即定子框架，20、30标识构造在所述定子上的齿，其中所述定子齿20具有齿根区域22和齿极尖(Polhom)24。

为了阐述本发明，图1作为俯视图以强烈简化的示意图示出了电机100、例如小型马达。

示例性示出的马达100是“磁通反向”马达，即具有磁通反向的马达。所述马达100具有定子10，所述定子10由多个在堆叠方向上彼此堆叠的定子板11形成，在图1中仅示出了所述定子板11中的朝向观察者的前面的定子板11。在堆叠方向上彼此堆叠的定子板11形成所谓的定子叠片组，其中所述堆叠方向在这种情况下垂直于观察平面(纸平面)走向。

所述定子10的定子板11以及由此所述定子10具有两个对置布置的、形成所述定子10的极的定子齿20以及定子框架40。所述定子齿20分别在所述定子框架40上构造齿根区域22并且朝向所述转子70构造齿极尖24。这两个定子齿20和定子框架40仅在已安装的状态(其在图1中示出)下一体式地存在。在拆卸状态下，所述定子齿20和所述定子框架40是分离的定子部分，更确切地说这样使得所述定子10被分离成至少三个定子部分。因此，例如这两个定子齿20和定子框架40可以利用板制造的常见方法来单个地制造。原则上，所述定子部分20和40可以重新被拆开，其中所述定子部分20和40在制造马达100时被装配成具有闭合的定子框架40的定子。但是也可以设置的是，在所述安装后例如焊接所述定子10，用于稳定地固定所述定子10、特别是所述定子框架40。

所述定子10也可以如稍后详细阐述的那样由至少四个定子部分来装配。在这种情况下，所述定子齿20的齿根区域可以是所述定子框架40的组成部分，使得所述定子框架本身由多个单个部分来装配并且在已安装的状态下才形成闭合的框架。

在所述定子框架40与所述定子齿20之间的一个和/或多个接口(图1中未示出)根据所述定子10的定子板11的实施形式被布置在不同的几何位置上。原则上，在实施形式中，特别是当所述定子10在其横截面上被划分成三个部分(两个定子齿20和定子框架40)时，所述定子框架40可被构造为一体式闭合的定子框架40，其中所述定子齿20可插入到所述定子框架40中。优选地，所述定子齿20各自的齿根区域22借助不同的技术是可插入的(为此参见图3a-3c、4a-4c和5a-5c)。在另一实施形式中(为此参见图6a-6c、7a-7b、8a-8b、9a-9b)，所述两个定子齿20的朝向所述定子框架40的齿根区域22可形成所述定子框架40的定子部分44，并且将所述定子框架分成两个定子框架部分42和42(这在图1中未示出)，使得所述定子10的定子板11于是由四个定子部分42和44(分别为两个属于所述定子齿20的部分44和两个部分42)组成。对这些实施形式和对这些用来接合所述定子部分42和44的技术的进一步阐述能从对随后的附图的描述得到。

所述定子10此外还具有定子外周边48和定子内周边49。所述定子外周边48可以是圆形的或者局部地具有直线区段。在图1中示出的实施形式中，所述直线区段基本上彼此平行地布置在所述齿根区域22上。在另一优选的实施形式中，所述定子外周边48的直线区段对置地并且与所述定子齿20的位置错开90°地布置。所述定子内周边49(在所述定子齿之外)可以是圆形的和/或至少局部地直线地实施。在特定的实施形式中，所述定子内周边49可具有齿30(图1中未示出)。在具有齿30的所述实施形式中(为此参见图4和图7)，优选地，两个齿30彼此对置地并且与所述定子齿20错开90°地布置。

所述马达100此外还具有转子70，例如布置在轴或者转子轴线72上的三齿转子。在所述定子齿20的齿极尖24与所述定子框架40、42、44的内周边49之间的中间空间中布置电绕组80(马达绕组)。在所述定子齿20的齿极尖24的位于内部的朝向转子轴线72的一侧的区域中，例如在其表面上，在磁通反向马达的情况下分别布置磁铁M1和M2。这些磁铁M1、M2优选地是永磁体并且可以尤其是被实施为Nd-Fe-B永磁体，也可采用其他材料。

在图1中极其示意性地示出所述磁铁M1和M2的布置，并且要仅仅说明所述磁铁M1和M2在所述定子齿20上的位置。优选地，磁铁M1和M2分别被布置在处于内侧、即所述齿极尖24的朝向转子轴线72的一侧的凹处、槽或者袋(未示出)中并且被固定在这些凹处、槽或者袋中。这在图2a和2b中示出，所述图2a和2b示出了具有埋入定子10n中的永磁体M1、M2的“磁铁反向”马达100的实施方案。所述定子框架40在该实施形式中由四个定子部分来装配，所述四个定子部分是两个通过所述定子齿20n的齿根区域22n形成的对置区域42n和两个在齿根区域22n之间的对置区域44n，其中接触面50n通过例如径向走向的边在所述定子部分42n、44n之间形成。在图2a中，永磁体M1、M2并排地以“所埋入的磁体”(也称为“buried magnet”)的方式被布置在跟随相应的齿极尖24n的内周边的袋60n中。在图2b中，针对永磁体M1、M2设置两个这样并排的袋62o、62o，这些袋通过隔片64o分开。在图2a和2b中，两个磁铁M1和M2通过所述定子的壁层66n与在定子10和转子70之间的空气隙间隔开。也可设想的是，未在附图中实施地将两个磁铁M1、M2直接布置在所述齿极尖24c的表面上，或者在位于所述齿极尖24c的表面上的槽中或者在每个槽中各一个磁铁M1、M2。

图3a-3c和4a-4c示出了“磁通脉冲”马达的三部分式的定子10a和10b的不同实施例，而图5a-5c示出了分别处于已装配的状态下的“磁通反向”马达的三部分式的定子10c(图3a、4a、5a)、闭合的定子部分40a、40b、40c(图3b、4b、5b)和单个定子齿(图3c、4c、5c)。所述定子部分40a、40b、40c分别被构造为一体式的闭合的定子框架40，在定子框架相应的内周边49中可插入两个对置的单个定子齿20a、20b、20c。所述齿20a、20b、20c分别具有齿根区域22a、22b、22c，所述齿根区域可被插入到在所述定子部分40a、40b、40c中的互补凹处14a、14b、14c中。与齿根区域22a、22b、22c相对地分别布置具有圆弧形状表面26a、26b、26c的对称地向两侧突出的齿极尖24a、24b、24c。在用于容纳齿根区域22a、22b、22c的凹处14a、14b、14c的区域中，定子部分40的外周边48a、48b、48c局部地被构造为圆弧段。所述齿根区域22a、22b、22c例如燕尾似地成形，并且啮合到所述相对应形的凹处14a、14b、14c中。所述齿20a、40b、40c例如可以与所述定子部分40a、40b、40c定位在一起和/或附加地粘合在一起。当然，在齿20a、20b、20c与定子部分40a、40b、40c之间的接触区域也可以具有其他造型，例如带有止动销的、带有平滑的例如径向对准的边的、带有齿状边等这样的造型。

在图3a中示出的所述定子部分40a在其定子外周边48a上具有两个对置的展平部、即直线区段，在所述定子内周边49a上、即在所述定子部分40a的内侧49a上，圆弧形状的成形部16a与所述直线区段对置。所述成形部16a相对于用于容纳所述定子齿20a的凹处14a错开90°地来布置。

在图4a中示出的所述定子部分40b具有圆形外侧48b，其具有在定子部分40b的内侧上向内部突出的对置的齿30b，所述齿30b被成形到所述定子部分40b上。所述齿30b相对于用于所述容纳定子齿20b的凹处14b错开90°地来布置。

在图5a中示出的“磁通反向”马达的定子10c的图5a中示出的定子部分40c具有基本上圆形的外侧48c，但是所述外侧48c在所述凹处14c的区域中被展平。在所述定子部分40c的内侧49c上布置相对于所述凹处14c错开90°地布置的展平部。所述磁铁M1、M2被容纳在所述齿极尖24c的表面上。当然如在图2a和2b中那样，所述磁铁M1、M2也可以共同地被布置在袋中或者磁铁M1、M2各在一个袋中。也可设想的是，未在附图中实施地将两个磁铁M1、M2容纳在位于所述齿极尖24c的表面上的共同的槽中或者在每个槽中各一个磁铁M1、M2。

图6a-6c和7a-7b示出了“磁通脉冲”马达的四部分式的定子10的不同实施形式，并且图8a-8b示出了“磁通反向”马达的四部分式的定子10的不同实施形式，其中分别为在已装配的状态下(图6a、7a、8a)，分开的定子部分22、42和44(图6b、7b、8b)，以及单个定子齿20(图6c)。所述不同实施形式分别用字母d、e、f标识并且在下文仅用没有字母的附图标记来命名。

分别布置了两个镜像对称地对置的定子部分42，这些定子部分42已装配地分别形成闭合的定子框架40。所述定子齿20分别具有齿根区域22，所述齿根区域22被构造为定子部分44并且被布置在两个定子部分42之间。与齿根区域22相对，布置有具有圆弧形状的表面26的对称地向两侧突出的齿极尖24。每个定子部分42的相应端部分别具有接触面50，所述定子部分44紧贴到所述接触面上。所述接触区50可以不同地被构造。例如，构造直线形状或者凹形的、凸形的或者自由成形的面。当然，在所述定子部分42与44之间的接触区域50也可以具有其他造型，例如带有止动销的、带有波浪形的或者齿状的边等这样的造型。

在图6a-6c中示出的所述定子10的实施形式(用字母d标识)在相应的定子部分42的内周边49上具有圆弧形的成形部16d，所述成形部16d用于容纳所述转子70。与成形部16相对，所述定子部分42在其外侧上被压平并且因此具有线性区段，而所述定子部分44在其外侧上被构造为圆弧段。所述齿根区域22d-22f沿着所述定子部分44d-44f的外周边的延伸大致与所述齿极尖24d-24f在圆周方向上的延伸是可比较的。

在图8a-8b中所示的四部分式的定子10f的实施方案具有两个对置的定子部分42f和两个对置的定子部分44f，这些定子部分已装配地形成闭合的定子框架40f。在每个定子部分42f的内周边上分别构造压平部。每个定子部分42f的端部是定子部分44f的弯曲的接触面50f，所述定子部分分别支承配备有永磁体M1、M2的齿20f。所述对置的齿20f的永磁体M1、M2点对称地布置。所述定子部分42f的压平部分别相对于定子齿20f错开90°。由定子部分42f和44f来装配的框架40f在其外侧在所述定子部分42f的区域中被构造为圆弧，并且在所述定子部分44f的区域中被压平。

图9a-9d示出了所述齿根区域22(此处以g、h、j、l扩展地表征)和所述定子部分44以及所述定子部分42的其他实施形式。尤其是，此处示例性地示出了接触区50。与图6、7和8的实施方案相比，所述定子部分44g、44h、44j、44l的齿根区域22g、22h、22j、22l明显更小。所述齿根区域22g、22h、22j、22l在圆周方向上明显短于所属的齿极尖24g、24h、24j、24l。接触区50g、50h、50j、50l不同地被构造。在图9a中的具有定子齿20g的所述定子部分44g在两侧在齿根区域22g上具有切口28g，在该切口28g中分别具有带有自由成形的接触面50g的定子部分42g。在图9b中的定子部分44h在两侧具有凹穴28h，所述定子部分42h的凸起部52h可以分别啮合到所述凹穴28h中。在图9c中的所述定子部分42j和44j的接触区配备有近似圆形的隆起部和/或在对置的部分上配备有凹部。在图9d中的定子部分具有三角形尖部，所述三角形尖部可啮合到被布置在所述齿根区域22l两侧上的形成三角形的切口中。

在制造马达100时，形成板片11的定子部分42、44、20利用本身公知的工艺首先被制造为板切面。所述永磁体M1和M2被引入为此设置的凹处、例如槽或者袋中。所述绕组80被安置到板片上并且装配所述定子10。

Claims (10)

1.电机(100)、尤其是小马达的定子(10)，其具有带有外周边(48)的由多个定子部分(20，0，42，44)装配的定子叠片组，其中至少一个定子绕组(80)在将所述定子部分(40，42，44)装配成定子叠片组之前能被安置到所述定子叠片组的至少一个定子齿(20)上，其特征在于，所述定子叠片组由至少三个定子部分(20，40，42，44)形成。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，至少一个定子部分(44)包括所述定子齿(20)之一，其中所述定子齿(20)分别具有用于与一个或多个定子部分(40，42，44)连接的齿根区域(22)。

3.根据权利要求2所述的定子，其特征在于，所述齿根区域(22)被插入到闭合的定子部分(40)中。

4.根据权利要求2或3所述的定子，其特征在于，所述定子齿(20)的齿根区域(22)形成外周边(48)的区域。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的定子，其特征在于，所述齿根区域(22)被构造成燕尾形或者具有切口(28)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的定子，其特征在于，所述定子齿(20)在其与所述齿根区域(22)对置的自由端部(24)上具有用于一个或多个永磁体(M1、M2)的容纳部(60，62)。

7.根据权利要求6所述的定子，其特征在于，所述容纳部(60，62)是在所述定子叠片组的堆叠方向上构造的支承面和/或在所述定子叠片组的堆叠方向上构造的空腔(60，62)和/或在所述定子叠片组的堆叠方向上构造的槽。

8.根据前述权利要求中任一项所述的定子，其特征在于，所述定子齿(20)和/或所述齿(30)在卷绕之前和/或之后能利用绝缘材料来装备。

9.具有根据前述权利要求中任一项所述的定子(10)的电机(100)。

10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于构造为磁通脉冲机器或者构造为磁通反向机器。

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