CN103733479B - 爪极电机的定子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种爪极电机的定子，尤其用于驱动离心泵，定子由环形片状的、具有接在其上的爪极的定子板、环形绕组和绝缘材料体以及径向上围绕绕组和定子板布置的磁路返回环构成，爪极与转子的永磁极对置地布置，绝缘材料体布置在定子板与绕组之间，并且磁路返回环牢固地贴靠在定子板上。在按类属的离心泵中，本发明的任务是实现高效率和定子的稳定的无游隙的结构，从而不会出现振动、噪声或者谐振，其中，结构很简单并且制造起来安全可靠并且经济。根据本发明，该任务通过如下方式解决，即，磁路返回环（13）由至少两个同轴地彼此嵌套的板环（14、15）构成，它们分别具有至少一个空隙（17、18），空隙（17、18）彼此错开某一角度，从而它们并不重叠，其中，两个空隙（17、18）限定出两个角度范围α1、α2，板环（14、15）在角度范围α1中远离空隙（17、18）的第一连接部位（19）上牢固地彼此连接，并且在角度范围α2中远离空隙（17、18）的另一第二连接部位（20）上同样牢固地彼此连接。

Description

爪极电机的定子
技术领域
本发明涉及一种爪极电机的定子，尤其用于驱动离心泵，定子由环形片状的、具有接在其上的爪极的定子板、环形绕组和绝缘材料体以及径向上围绕绕组和定子板布置的磁路返回环构成，爪极与转子的永磁极对置地布置，绝缘材料体布置在定子板与绕组之间，并且磁路返回环牢固地贴靠在定子板上。
背景技术
由DE 10 2006 021 242公知一种定子，其中将直径较大的磁路返回环装到定子上，并且磁路返回环通过变形加工过程在直径上有所减小并且由此紧固在定子上。但是，连接的牢固性由于基于磁路返回件材料弹性而不可避免的回弹而不是最佳的。这可能在使用寿命中并且在变换的温度条件下导致振动效应和不希望的噪声。
按类属的定子由DE 10 2008 054 037 A1公知，其中，磁路返回环由唯一的弯曲的板条构成。将尚且敞开的磁路返回环推到定子上，通过一种装置使磁路返回环压合起来并且接下来进行激光焊接。端部由舌板和与之匹配的凹口构成，它们彼此嵌接。在待焊接的区域之间的中间空间规定了很窄的公差，这是因为必须利用融化的金属来跨接中间空间。因为将磁路返回环装到被缠绕的定子上，所以焊缝出于安全原因必须分布在绕组区域的外部，以免由于焊接过程而损坏绕组。这降低了连接的设计自由度。公知的磁路返回件由唯一的弯曲的板条构成，因此磁路返回件中的涡流会降低效率。
发明内容
因此，在按类属的离心泵中，本发明的任务是实现高效率和定子 的稳定的无游隙的结构，从而不会出现振动、噪声或者谐振，其中，结构很简单并且制造起来安全可靠并且经济，此外，应该给出一种尽可能大的设计自由度。
根据本发明，该任务通过如下用于制造爪极电机的定子的方法来解决，其中，定子由环形片状的、具有接在其上的爪极的定子板、环形绕组和绝缘材料体以及径向上围绕绕组和定子板布置的磁路返回环构成，爪极与转子的永磁极对置地布置，绝缘材料体布置在定子板与绕组之间，并且磁路返回环牢固地贴靠在定子板(35)上，其特征在于具有如下方法步骤：将磁路返回环由至少两个同轴地彼此嵌套的板环来构造，板环分别具有至少一个空隙，空隙如下这样地确定尺寸，即，使得在爪极定子和磁路返回环的所有公差状态以及压合力公差下总是可以在安装时建立待连接的构件之间的、可靠的、无游隙的连接；将空隙彼此错开某一角度，从而它们并不重叠，其中，这两个空隙限定出两个角度范围α1、α2；将板环在角度范围α1中的第一连接部位上牢固地彼此连接；将磁路返回环装到在周围用绕组缠绕的定子板上并且将磁路返回环无游隙地压在定子板上；并且将第二板环借助第二板环的舌板与第一板环在角度范围α2中的第二连接部位上牢固地彼此连接。
在下文中，对本发明的改进方案进行描述。
使用至少两个彼此嵌套的板环来代替唯一的磁路返回板降低了涡流增长，并因此提高了磁回路的效率。此外，本发明基于更薄的板材而展现出新的创造性可行方案。工具费用也由此变小了。两个空隙允许在如下程度上降低磁路返回环的直径，即，实现与定子的最佳的牢固连接。因为空隙彼此错开某一角度地布置，所以磁路返回环完全闭合，这也提高了效率。第一连接部位导致两个板环不可相对于彼此移动，该第一连接部位也充当预装连接部并且是必要的，因此可以通过第二连接部位实现在定子上的牢固贴靠。第二连接部位布置在两个空 隙之间。空隙表现为周向上的各一个中断部，通过中断部能够使磁路返回环实现直径匹配。带有磁路返回环的定子也会落入保护范围中，其中，只要确保磁路返回环直径可以变小，那么空隙会通过薄的可弯曲的接片来跨接。
板环之间的连接可以在第一连接部位上通过压筋或者通过电阻焊接来实现。在此提出的是，第一连接部位(19)布置在第二空隙(18)附近，第二空隙(18)通过第二板环并因此是外部板环(15)的端部来限定。由此避免了在第二板环上形成在大角度范围上不与第一板环连接的自由端部，由此降低了振动倾向。在压筋时，将冲头以很高的压力压到彼此叠置的板条中，由此在一块板中形成凸起部，该凸起部被压到另一板的凹口中。压筋和电阻焊接可以不用很高费用地制成并且几乎不会降低磁路返回环的磁特性。其他可比较的连接方法也可以被使用。
外部的第二板环上的缺口导致两个板环之间的连接区域并没有布置在边缘区域中。边缘区域充当与定子的连接区域并因此不应有附加的功能。
第二连接部位可以根据要求不同而实施为焊接连接、弯曲连接或者卡锁连接。
在一种优选的实施方式中，外部的第二板环与相邻的内部板环通过激光焊接方法在舌板的边缘上焊接。这种解决方案的优点在于，在焊接之后不再会出现磁路返回件回弹，由此给出了磁路返回环与定子之间的没有振动的牢固连接。因为空隙及因此两个板环的端部彼此错开某一角度地布置，所以不会出现损坏绕组的危险。
本发明的第二种解决方案在于，磁路返回环由至少两个同轴地彼此嵌套的板环构成，它们分别具有至少一个空隙，空隙彼此错开某一 角度，从而它们并不重叠，其中，这两个空隙限定出两个角度范围α1、α2，第二板环与第一板环在角度范围α2中的连接部位上牢固地彼此连接并且/或第二板环的毗邻的舌板在角度范围α2中的连接部位上牢固地彼此连接。在此，不同于第一种解决方案，在将磁路返回环安装到定子上之前，在两个板环之间没有设置牢固的连接部位。由此节省了工作流程。在将两个板环装配到定子上时(其中，这可以依次实现或者同时实现)，必须确保的是，空隙彼此之间足够远地远离开，由此在空隙之间或者在空隙与外部板环的连接部位之间不存在重叠。在第二种解决方案中优选用焊接连接，这是因为由此既可以简单地实现外部板环的端部的连接又可以简单地实现两个板环彼此的连接。
为了避免第二板环的可能的振动，可以有意义的是，设置附加的焊缝，通过附加的焊缝，两个板环彼此固定。根据第一种修订方案，附加的焊缝可以相对于第二板环的舌板与第一板环之间的焊缝成直角地布置，其中，不要求板环上的几何改变。用于避免振动的另一种可行方案在于，在第二板环的舌板与侧向舌板之间的第二连接部位的焊缝的延长线上设置附加的焊缝。如果两个板环之间的第一连接部位存在于第二自由空间附近的话，那么可以放弃第二焊缝。当在将定子装入电机壳体中之后得到稳定的固定时，第二板环的自由端部于是也不必通过第二自由空间附近两个板环之间的连接而被定住。这种固定可以例如通过相应部位上的壳体加强肋来建立。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述。其中：
图1a示出磁路返回环的第一种实施方式；
图1b示出根据图1a的焊接后的磁路返回环的俯视图；
图1c示出图1b的一种修订方案的俯视图；
图1d示出图1b的另一种修订方案或者第二种修订方案的俯视图；
图1e示出一种焊接装置；
图2a示出磁路返回环的第二种实施方式；
图2b示出根据图2a的局部剖视图；
图3示出磁路返回环的第三种实施方式；
图4示出爪极电机的定子，其不带有磁路返回环；以及
图5示出离心泵的剖视图。
具体实施方式
图1a示出磁路返回环13的第一种实施方式，其带有第一板环14、同轴地接在第一板环14上的第二板环15、第一板环14中的第一空隙17、第二板环15中的第二空隙18、在留出舌板12的情况下接着第二板环15第二空隙18的缺口16，两个板环14、15之间的第一连接部位19和第二连接部位20，其中，第一连接部位19通过两个压筋形成，而第二连接部位20通过两个焊缝21a形成。这些焊缝是激光焊缝。两个连接部位在所示的例子中彼此远离大约180度。
图1b示出根据图1a的焊接后的磁路返回环的简化俯视图，其带有第一板环14、第二板环15、舌板12、缺口16、第二空隙18、焊缝21a。空隙18如下这样地确定尺寸，即，使得在爪极定子和磁路返回环13的所有公差状态以及压合力公差下总是可以在安装时建立待连接的构件之间的、可靠的、无游隙的连接。为了使得借助于激光射线来焊接变得容易，设置有两个焊缝21a，它们具有彼此之间足够大的间距，以便提供给夹钳和激光射线以足够的空间。焊缝21a使彼此贴合的板环至少部分地彼此连接，它们在运行中承受住剪切力并因此示出非常稳定并且不易变形的连接。
图1c示出图1b的修订方案的俯视图，在此，在第二空隙18的区域中，在第一板环14与第二板环15之间示出附加的焊缝21b。该焊缝21b尤其用于防止振动，它也可以由在磁路返回环13的边缘区域中的两个短焊缝构成。
图1d示出图1b的第二种修改方案。在第二板环15上，靠近第二 连接部位20附加地在舌板12两侧设置有侧向舌板40，侧向舌板40仅填充缺口16的一部分，从而不仅能建立两个板环14与15之间的焊缝21a而且也可以在两侧上建立第二板环15的两个端部之间的焊缝21c作为焊缝21a的延长。图1b还示出了本发明的第二种解决方案的变形方案，其中，在两个板环之间不存在第一连接部位。
图1e示出一种焊接装置22，其带有两个可运动的夹钳23，夹钳23负责使磁路返回环13无游隙地贴靠在爪极定子8上。激光器34产生具有限定功率和持续时间的能量足够的脉冲化激光射线。在焊接过程期间，夹钳23将磁路返回环13压在爪极定子8上。在将定子件放入焊接装置23中之前，必须先装配定子件。为此，在卷成之后稍微使磁路返回环13扩开，从而它可以容易地套到爪极定子上。焊接装置的尺寸如下这样确定，即，使得激光射线能不受阻碍地到达焊接部位并且可以产生足够长的焊缝21a。所示出的焊接装置仅作为原理性草图示出。多种其他的实施方案是可能的，这也涉及夹钳的数量和其形状。
图2a和图2b示出磁路返回环13的第二种实施方式，其带有板环14’、15’、空隙17’、18’、第一连接部位19’(图2a)和第二连接部位20’，第二种实施方式与第一种实施方式的区别在于，连接是带有卡位凸鼻36和卡位凹口37的卡位连接(图2b)。磁路返回环13到爪极定子上的安装在如下装置中实现，在该装置中，将推到定子上的磁路返回环压合起来并且建立卡位连接。
在图3中示出磁路返回环13”的第三种实施方式，其带有板环14”、15”、空隙17”、18”和在板环之间的连接部位19”和20”。连接部位20”在此构造为弯曲舌板38，其弯到紧固凹口39中。
图4示出爪极电机的定子8，其带有绝缘材料体26，爪极25嵌入绝缘材料体26中。爪极与环形片状的定子环35一体式地构造。绝缘材料体26单层地配备有紧固机构并且配备有接口28。将磁回路闭合的 磁路返回环在此并未示出。
在图5中示出定子的应用示例，其示出了带有泵壳体2的离心泵1的剖视图，泵壳体2界定出泵腔3，离心泵还带有中间壳体件7、安全壳6、爪极定子8、磁路返回环13和电机壳体件10，电机壳体件10界定出电机腔11。爪极定子具有爪极25、绝缘材料体26、绕组27和接口28。接触销形式的接口28建立与电路板29的电连接。绝缘材料体26可以通过对爪极25的注塑包封来制成。可转动地受支承的永磁转子9位于安全壳6的内部，转子的轮毂与泵叶轮30是一体的。泵壳体2与抽吸管接头31和压力管接头24是一体的。转子支承在轴32上，轴32紧固在安全壳的底部33中。
附图标记列表
1 离心泵
2 泵壳体
3 泵腔
4 壳体件
5 电动机
6 安全壳
7 中间壳体件
8 爪极定子
9 转子
10 电机壳体件
11 电机腔
12、12’ 舌板
13、13’、13” 磁路返回环
14、14’、14” 第一板环
15、15’、15” 第二板环
16、16’ 缺口
17、17’、17” 第一空隙
18、18’、18” 第二空隙
19、19’、19” 第一连接部位
20、20’、20” 第二连接部位
21a、21b、21c 焊缝
22 焊接装置
23 夹钳
24 压力管接头
25 爪极
26 绝缘材料体
27 绕组
28 接口
29 电路板
30 泵叶轮
31 抽吸管接头
32 轴
33 底部
34 激光器
35 环形片状的定子环
36 卡位凸鼻
37 卡位凹口
38 弯曲舌板
39 紧固凹口
40 侧向舌板

Claims (9)

1.一种用于制造爪极电机的定子(8)的方法，所述定子由环形片状的、具有接在其上的爪极(25)的定子板(35)、环形绕组(27)和绝缘材料体(26)以及径向上围绕所述绕组(27)和所述定子板(35)布置的磁路返回环(13)构成，所述爪极(25)与转子(9)的永磁极对置地布置，所述绝缘材料体(26)布置在所述定子板(35)与所述绕组(27)之间，并且所述磁路返回环(13)牢固地贴靠在所述定子板(35)上，其特征在于具有如下方法步骤：将所述磁路返回环(13)由至少两个同轴地彼此嵌套的板环(14、15)来构造，所述板环分别具有至少一个空隙(17、18)，所述空隙(17、18)如下这样地确定尺寸，即，使得在爪极定子和磁路返回环(13)的所有公差状态以及压合力公差下总是可以在安装时建立待连接的构件之间的、可靠的、无游隙的连接；将所述空隙(17、18)彼此错开某一角度，从而它们并不重叠，其中，这两个空隙(17、18)限定出两个角度范围α1、α2；将所述板环(14、15)在角度范围α1中的第一连接部位(19)上牢固地彼此连接；将所述磁路返回环(13)装到在周围用绕组缠绕的定子板(35)上并且将所述磁路返回环(13)无游隙地压在所述定子板(35)上；并且将第二板环(15)借助所述第二板环(15)的舌板(12、40)与第一板环(14)在角度范围α2中的第二连接部位(20)上牢固地彼此连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一连接部位(19)上所述板环(14、15)之间的连接通过压筋、电阻焊接或者另一可比的连接类型来实现，并且所述第二连接部位(20)布置在第二空隙(18)附近，所述第二空隙(18)通过外部的所述第二板环(15)的端部来限定。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二板环(15)在接着所述第二空隙(18)的区域中设有缺口(16)，从而留出相对于内部接着的环的宽度来说更窄的舌板(12)。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在所述角度范围α2中的第二连接部位(20)上，所述板环(14、15)之间彼此焊接、通过弯曲来彼此连接或者通过卡锁来彼此连接。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，外部的所述第二板环(15)与相邻的内部的所述第一板环(14)通过激光焊接方法在所述舌板(12)的边缘上焊接。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过附加的焊缝(21b)使两个板环(14、15)相对于彼此固定。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述附加的焊缝(21b)相对于所述第二板环(15)的舌板(12)与所述第一板环(14)之间的焊缝(21a)成直角地分布。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述第二板环(15)的舌板(12)与侧向舌板(40)之间的焊缝(21a)的延长线上产生附加的焊缝(21c)。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述爪极电机用于驱动离心泵(1)。
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