CN103683565B - 电动机中的定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动机中的定子，其具有由多个扇形齿组成的定子环以及用于容纳所述定子环的定子壳体。在所述扇形齿的径向外侧面上布置径向向外指向的形状锁合凸部。

Description

电动机中的定子

技术领域

本发明涉及一种电动机中的定子。

背景技术

在DE 10 2020 028 509 A1中描述了一种EC-内动子电动机，所述EC-内动子电动机具有定子，所述定子包括位于径向外部的定子环和多个用于容纳能够通电的线圈的、在周向上均匀地分布并且径向向内延伸的承载齿。所述定子环由单个扇形齿组成，所述扇形齿则分别包括扇形磁轭和承载齿。所述扇形磁轭沿周向方向延伸并且在已装配的状态中形成连续地构造的定子环。所述承载齿沿径向方向在所述扇形磁轭上延伸。将所述定子划分为单个扇形体的优点在于，所述线圈能够更好或者更容易地卷绕在所述承载齿上。在所述卷绕之后所述扇形齿相互对准并且接合在一起。

发明内容

本发明的任务在于，以简单的结构上的措施来说明一种用于电动机的定子，所述定子可以以简单的方式来制造并且其特征之处在于高的机械稳定性。

该任务按照本发明通过下述电动机中的定子解决，所述定子具有多个扇形齿，所述扇形齿形成了定子环并且具有用于容纳能够通电的线圈的承载齿以及位于径向外部的、形成所述定子环的外侧面的扇形磁轭，所述扇形磁轭是所述径向向内指向的承载齿的载体，其特征在于，在所述扇形齿的至少一个部分的扇形磁轭的径向外侧面上布置至少一个径向指向的形状锁合件，所述形状锁合件由定子壳体的内壁形状锁合地包围，其中所述定子环被装入到所述定子壳体中，其中所述形状锁合件构造为螺旋状并且以一沿轴向方向的组件延伸且以一沿周向方向的组件延伸。下文还给出了有利的改进方案。

将按本发明的定子优选装入到电子换向的同步电机、尤其内动子电动机、例如永磁激励或者电激励的或者混合的同步电机中。配备有按本发明的定子的电动机能够用作机动车中的伺服电动机、例如用于转向助力的伺服电动机或者用于机械构件例如座椅调节的伺服电动机。原则上还可以考虑与机动车无关的应用情况，例如用在手持式工具机中或者用在电动自行车中。

所述定子具有定子壳体和定子环，所述定子环被装入到所述定子壳体中并且由多个扇形环或者扇形齿组成。每个扇形齿都具有形成所述定子环的外侧面的扇形磁轭和优选与所述扇形磁轭一体地构造的承载齿，所述承载齿在所述扇形磁轭上径向向内延伸并且用于容纳能够通电的线圈。所述径向向内指向的承载齿通常包括沿径向方向延伸的基体和位于径向内部的齿顶，其中所述线圈在绝缘层上围绕着所述基体卷绕，并且其中所述齿顶在已装配的状态中与所述电动机的转子直接相邻地布置。相邻的扇形齿优选在所述彼此邻接的扇形磁轭的周向端侧的区域中相互连接。

为了定子环与所述定子环被装入到的定子壳体之间的牢固的连接，所述扇形齿的至少一个部分在所述扇形磁轭的径向外侧面上具有至少一个径向指向的或者延伸的形状锁合件，所述形状锁合件要么构造为径向向外指向的形状锁合凸部要么构造为径向向内指向的形状锁合凹部并且由所述定子壳体的内壁形状锁合地包围。由此沿周向方向在所述定子环与所述定子壳体之间产生形状锁合的连接。所述形状锁合凸部相对于所述扇形磁轭的位于径向外部的周面沿径向继续向外延伸并且形状锁合地伸入到处于所述定子壳体的内壁上的、配属的形状锁合连接容纳部中。所述形状锁合凹部相对于所述扇形磁轭的位于径向外部的周面沿径向不那么大程度地向外延伸，其中处于所述定子壳体的内壁上的配属的形状锁合元件形状锁合地伸入到所述形状锁合凹部中。

有利的是，每个扇形齿在其扇形磁轭的区域中设有至少一个径向向外指向的形状锁合凸部或者形状锁合凹部。所述扇形齿尤其彼此相同地构造，从而在所有扇形齿上布置相同的形状锁合凸部或者形状锁合凹部。原则上还可以考虑一种实施方式，其中要么所述扇形齿的仅一部分设有形状锁合凸部或者形状锁合凹部并且/或者不同的扇形齿具有不同的形状锁合凸部或者形状锁合凹部。不仅考虑仅一个形状锁合凸部径向向外指向的实施方式，还考虑具有多个、尤其两个形状锁合凸部的实施方式，其中所述形状锁合凸部例如相对于所述承载齿的径向的中心纵轴线以对称的间距布置在所述扇形磁轭的外侧面上。

原则上可以考虑用于所述形状锁合凸部或者形状锁合凹部的不同类型的几何形状。所述形状锁合凸部或者形状锁合凹部能够例如具有倒过圆的横截面、例如构造为部分圆形或者痘疤状或者逐渐变为锥状并且具有倒过圆的尖部。此外，还考虑多边形的横截面、例如三角形的或者梯形的横截面或者由两个彼此直接邻接的三角形的横截面构成的组合，其中位于其之间的最低点要么处于所述扇形磁轭的外周面的径向高度上要么相对于所述外周面径向错开、尤其径向向外错开。

有利的是，所述定子环至少近似具有与所述定子壳体相等的轴向延长。例如会考虑，所述定子环的扇形齿沿轴向由单个彼此平行地布置并且成层的薄片组成。按照一种有利的实施方式，所述径向向外或者向内指向的形状锁合凸部或者形状锁合凹部至少近似在所述扇形齿的轴向长度上延伸，其中不仅考虑连续的外导向（Außenführung）还考虑中断的外导向。此外，不仅能够是所述形状锁合凸部或者形状锁合凹部的仅轴向的延伸，还可以是沿周向方向具有额外的组件的实施方式，在所述实施方式中所述形状锁合凸部或者形状锁合凹部螺旋状地连续或者中断地构造。最后，还能够是具有所述形状锁合凸部的沿周向方向阶梯状错开地布置的单个区段的实施方式。

能够沿轴向方向并且/或者沿周向方向在扇形磁轭的径向外侧面上布置多个单个的形状锁合件，所述形状锁合件由所述定子环形状锁合地包围。所述形状锁合件能够以一样式（Muster）布置，例如布置在由同种形状锁合件构成的列中，其中所述列能够相互平行或者有角度地延伸并且不同列的形状锁合件能够相互错开或者不错开。在具有形状锁合件的样式的内部能够存在空出的无形状锁合件的区域。

优选所述形状锁合凸部或者形状锁合凹部的沿周向方向和/或沿径向方向的尺寸与所述定子壳体的壁厚处于规定的关联中。因此能够有利的是，所述形状锁合凸部或者形状锁合凹部的宽度沿周向方向看是所述定子壳体的壁厚的两倍到五倍、例如三倍。所述形状锁合凸部或者形状锁合凹部沿径向超过所述扇形磁轭的外周面凸起的径向高度优选至少与所述定子壳体的壁厚一样大并且优选为所述定子壳体的壁厚的两倍、最大四倍。

可以考虑用于所述定子的接合或者装配的不同的方案。例如可以将形状锁合容纳部引入到所述定子壳体的内壁中，所述形状锁合容纳部相应于所述定子环上的形状锁合凸部，从而随着定子环与定子壳体的轴向的接合，所述定子环上的形状锁合凸部伸入到所述定子壳体的内壁上的形状锁合容纳部中并且产生形状锁合的连接。这种实施方式尤其适合于仅沿轴向方向延伸的形状锁合凸部。

按照另一种有利的实施方式，在一种用于制造所述定子的方法中，在轴向的相互插入之后所述定子壳体通过磁脉冲变形与所述定子环连接。在磁脉冲变形时，能够减小所述定子壳体的原始直径，由此将所述定子环夹紧在所述定子壳体中。在磁脉冲变形时利用了这样的效应，即所述定子壳体通过施加磁场而持续地改变其直径。

为了制造所述定子，也能够考虑对软铁粉末进行压制或者烧结的工艺。

附图说明

其他优点和有利的实施方式可以从附图说明以及附图中获知。附图示出如下：

图1是定子环的具有T形的基本几何形状的扇形齿的侧视图；

图2是定子壳体的透视图；

图3是所述定子的剖面图连同处于所述定子环的外侧面上的形状锁合凸部以及处于所述定子壳体的内侧面上的配属的形状锁合容纳部的视图；

图4到9是布置在所述扇形齿的径向外侧面上的形状锁合凸部的不同的横截面几何形状；并且

图10到14是所述定子壳体的内侧面的示图连同形状锁合容纳部的原理性走向。

在附图中，相同的构件设有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中以侧视图示出了用于EC-内动子-电动机的定子的扇形齿1的侧视图。多个这样的扇形齿1沿周向方向组合成连续的定子环，所述定子环能够装入到定子壳体中。每个扇形齿1包括位于径向外部的、沿周向方向延伸的扇形磁轭2和用于容纳能够通电的线圈6的、与所述扇形磁轭2一体地构造的、径向向内延伸的承载齿3。所述承载齿3由笔直构造的基体4以及位于径向内部的齿顶5组成，其中所述线圈6围绕着所述基体的周面卷绕，并且其中所述齿顶5沿周向方向相对于所述基体4加宽地构造并且形成极靴。所述齿顶5的、位于径向内部的、背向扇形磁轭2的内侧面在已装配的状态中与由所述定子包围的转子直接相邻，其中在所述齿顶5的端侧与转子周面之间存在环形的气隙。沿周向方向，相邻的扇形齿1通过所述扇形磁轭2的周向端侧7彼此邻接并且形成连续的定子环。相邻的扇形齿1以合适的方式彼此连接。

在所述径向外侧面8上与所述扇形磁轭2一体地构造有形状锁合凸部9，所述形状锁合凸部相对于所述扇形磁轭2的外侧面8径向向外延伸。所述形状锁合凸部9相对于穿过所述承载齿3径向延伸的中心轴线或者纵轴线10对称并且沿周向方向与其保持间距。所述形状锁合凸部9处于沿周向方向至少近似在所述纵轴线10与所述扇形磁轭2上相应的周向端侧7之间的中心处。

在图2中示出了所述定子的定子壳体11，所述定子壳体构造为空心柱体并且容纳着由所述扇形齿1所组成的定子环。

如从根据图3的剖面图所得知的一样，在已装配的状态中所述定子壳体11的壁至少近似平面状地贴靠在所述扇形磁轭2包括所述形状锁合凸部9的外轮廓上。

所述形状锁合凸部9的尺寸与所述定子壳体11的壁厚s处于规定的关联中。所述形状锁合凸部9的宽度b沿周向方向看是所述定子壳体11的壁厚s的两倍到五倍并且例如大约为所述壁厚s的三倍的数值。所述形状锁合凸部9沿径向超过所述扇形磁轭2的外侧面8凸部的径向高度r至少与所述定子壳体22的壁厚s一样大并且最大为所述壁厚s的四倍、优选两倍。

在图4到9中以不同的横截面几何形状示出了形状锁合凸部9的不同的实施例。按照图4，所述形状锁合凸部9具有部分圆形的、尤其半圆形的横截面。按照图5，所述形状锁合凸部9构造为梯形。在图6中示出了逐渐变为三角形的形状锁合凸部9，但是所述形状锁合凸部具有倒过圆的尖部。在图7中所述形状锁合凸部9构造为三角形，在图8和9中分别设置了两个沿周向方向彼此直接邻接的、三角形的形状锁合凸部9，其中按照图8将两个三角形的形状锁合凸部9连接起来的最低点沿径向处于所述扇形磁轭2的外侧面8的高度上并且按照图9所述最低点相对于所述外侧面8径向向外错开。

所述扇形齿上的形状锁合凸部9能够至少近似在每个扇形齿的整个轴向长度上延伸，所述扇形齿尤其至少近似与所述定子壳体11构造得一样长。每个扇形齿能够由多个相互堆叠成层的单个薄片组成。所述形状锁合凸部9在所述扇形齿的轴向长度上延伸，其中不仅考虑形状锁合凸部9笔直并且仅沿轴向方向延伸的实施方式，还会考虑具有类似于螺旋的结构的实施方式，在所述实施方式中所述形状锁合凸部9除了具有轴向组件外还具有沿周向方向的组件。此外，不仅能够是连续地构造的形状锁合凸部还能够是中断的形状锁合凸部。最后，所述形状锁合凸部能够阶梯状错开中断地布置，从而使得单个区段沿轴向方向延伸，但是彼此接连的区段则沿周向方向错开地布置。

在图10到14中分别以展开的状态示出了具有形状锁合容纳部12的定子壳体11的内侧面，所述形状锁合容纳部相应于所述扇形齿1的外侧面上的形状锁合凸部9。在已装配的状态中，所述形状锁合凸部9嵌合到所述定子壳体11的内壁上的形状锁合容纳部12中。按照图10，所述形状锁合容纳部12仅沿轴向方向延伸并且连续地构造。在图11中示出了一种具有形状锁合容纳部12的实施方式，所述形状锁合容纳部沿轴向方向延伸但却是中断的。按照图12，所述形状锁合容纳部12沿轴向方向并且额外地还沿周向方向延伸，由此产生螺旋状的走向。图13相应于根据图12的实施例，但是具有中断的形状锁合容纳部12。按照图14，所述形状锁合容纳部12被划分为单个沿轴向方向延伸的区段，其中所述形状锁合容纳部相互阶梯状错开地布置。

所述定子的制造以多个单个的步骤实现。首先将由软磁的材料制成、优选由冲压的电工钢片（Elektroblech）制成的扇形齿接合在一起并且固定。所述扇形齿能够要么通过铁制件或者塑料要么通过围绕着所述承载齿放置的绕组机械地预固定。

在由单个的扇形齿制造成定子环之后，将所述定子环装入到所述定子壳体中，所述定子壳体有利地在原始状态中具有无形状锁合容纳部的内壁。在装入所述定子环之后，使所述定子壳体经受磁脉冲变形（Magnetpulsumformen），在进行所述磁脉冲变形时所述由软磁的材料制成的定子壳体暴露于磁场中并且持久地变形。在此，如在图3中示出的一样，所述定子壳体的壁贴靠到所述定子环的外轮廓上，从而使得所述定子壳体的壁形状锁合地包围着所述定子环的外轮廓并且在所述定子壳体的内壁上产生前面所描述的形状锁合容纳部。

Claims (16)

1.电动机中的定子，所述定子具有多个扇形齿（1），所述扇形齿形成了定子环并且具有用于容纳能够通电的线圈（6）的承载齿（3）以及位于径向外部的、形成所述定子环的外侧面（8）的扇形磁轭（2），所述扇形磁轭是所述径向向内指向的承载齿（3）的载体，其特征在于，在所述扇形齿（1）的至少一个部分的扇形磁轭（2）的径向外侧面（8）上布置至少一个径向指向的形状锁合件（9），所述形状锁合件（9）由定子壳体（11）的内壁形状锁合地包围，其中所述定子环被装入到所述定子壳体中，其中所述形状锁合件（9）构造为螺旋状并且以一组件沿轴向方向延伸且以一组件沿周向方向延伸。

2.按权利要求1所述的定子，其特征在于，所述形状锁合件构造为径向向外指向的形状锁合凸部（9）。

3.按权利要求1或2所述的定子，其特征在于，在所述扇形磁轭（2）上在所述承载齿（3）的纵轴线（10）的不同的侧面上布置两个形状锁合件（9）。

4.按权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述形状锁合件（9）具有倒过圆的横截面。

5.按权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述形状锁合件（9）具有多边形的横截面。

6.按权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述形状锁合件（9）至少近似在所述扇形齿（1）的轴向长度上延伸。

7.按权利要求6所述的定子，其特征在于，所述形状锁合件（9）连续地构造。

8.按权利要求6所述的定子，其特征在于，所述形状锁合件（9）具有中断处。

9.按权利要求1或2所述的定子，其特征在于，沿周向方向看，所述形状锁合件（9）的宽度是所述定子壳体（11）的壁厚的两倍到五倍。

10.按权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述构造为形状锁合凸部（9）的形状锁合件沿径向超过所述扇形磁轭（2）的外侧面（8）凸部的径向高度最小与所述定子壳体（11）的壁厚一样大并且最大为所述壁厚的四倍。

11.按权利要求1所述的定子，其特征在于，所述定子用于机动车的伺服电动机中。

12.按权利要求5所述的定子，其特征在于，所述形状锁合件（9）具有三角形的横截面。

13.按权利要求9所述的定子，其特征在于，沿周向方向看，所述形状锁合件（9）的宽度是所述定子壳体（11）的壁厚的三倍。

14.按权利要求10所述的定子，其特征在于，所述构造为形状锁合凸部（9）的形状锁合件沿径向超过所述扇形磁轭（2）的外侧面（8）凸部的径向高度是所述定子壳体（11）的壁厚的两倍。

15.具有按权利要求1到14中任一项所述的定子的电动机。

16.用于制造按权利要求1到14中任一项所述的定子的方法，其中在轴向的相互插入之后，所述定子壳体（11）通过磁脉冲变形与所述定子环连接。