CN105765829B - 用于电子整流式直流电动机的定子 - Google Patents

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Abstract

已知用于电子整流式直流电动机的定子，所述定子具有带定子极(12)的定子叠片(10)，在所述定子极之间设计有槽(14)并且在所述定子极上设有线圈绕组(16)，其中所述线圈绕组(16)的绕组端部(18)与电子电路相连，通过所述电子电路能够将整流信号输入所述线圈绕组(16)，其中，同相的线圈绕组(16)通过连接体(32、36、40)彼此相连，不同相的线圈绕组(16)通过绝缘体(34、38)彼此电分隔。所述定子的安装和导电接触只能以较大耗费与所要求的不同负荷适配。为了使这易于进行，本发明建议，所述绕组端部(18)在所述定子的共同的轴向端部处超过定子叠片(10)伸入导引体(22)中，所述导引体具有垂直于定子叠片(10)的中轴线延伸的壁(24)，在所述壁的与定子叠片(10)对置的轴向面(30)上放置绝缘体(34、38)和连接体(32、36、40)，其中在连接体(32、36、40)上设计有轮廓(44、48)，所述轮廓(44、48)嵌接到设计在导引体(22)上的对应的轮廓(43、46)中。

Description

用于电子整流式直流电动机的定子
本发明涉及一种用于电子整流式直流电动机的定子，所述定子具有带定子极的定子叠片，在所述定子极之间设计有槽并且在所述定子极上设有线圈绕组，其中所述线圈绕组的绕组端部与电子电路相连，通过该电子电路能够将整流信号供入所述线圈绕组，并且其中，同相的线圈绕组通过连接体彼此相连，不同相的线圈绕组通过绝缘体彼此电隔开。
具有这种定子的电子整流式直流电动机例如用作用于调节内燃机中的控制阀门的驱动单元或者用作用于泵或压缩机的驱动装置，并且在过去这些年里越来越多地替换了通过电刷来整流的电动机。
已知存在大量的电子整流式电动机以及这些电动机的定子和转子的设计方式，其中在汽车工业中主要应用内转子发动机。放置在驱动轴上的转子配备有永磁体，所述永磁体相应于定子的磁场被吸引，以产生定子的旋转。定子具有径向朝内的极齿，定子绕组被缠绕在极齿上或者完成缠绕的线圈被放置在极齿上。通常而言，转子和定子二者均由冲压而成的上下叠置的板件薄片构成。除了所述不同的、定子和转子的已知设计方式以外，还已知各种用于确保电动机正确启动的整流电路和位置反馈装置。所述整流通过经由绕组端部给线圈通电来实现，所述绕组端部因此必须被连接到控制单元和进而连接到电源。在此，同相的绕组端部可以通过一个共同的供电导线来供电，因此在这些绕组端部之间需要电连接轨。另一方面需要将不同相的线圈和接触导线相对彼此绝缘。
另外，在应用这些电动机来驱动机动车中的泵或压缩机时，由于车载电压低和功率需求高而需要大电流。因此，为了防止过度加热导致伴随而来的电动机绕组的故障，所述绕组需要较大的导线横截面。另一方面，应当将这种电动机的安装空间保持尽可能地小并且应当确保这些线圈相互之间的充分绝缘。
对于这种具有较大绕组横截面的电子整流式直流电动机，为了保证绕组端部的接触并且形成线圈之间的绝缘，在US 2008/0136274A1中建议，沿周向彼此隔开地布置的U形绕组分别具有两个绕组端部，它们沿轴向突出于定子并且在那里通过用于形成线圈的连接片彼此相连。这些连接片中的每一个均由载体和电连接件组成，所述载体由绝缘材料制成，所述电连接件固定在载体上。多个这样的连接片彼此相叠放置并且通过焊接与相应的绕组端部相连。为此，在电连接件的端部处设计相应的成型部，绕组端部在放置所述连接片时嵌接所述成型部。然而并未公开的是，各个线圈如何能够与电源相连和如何在此确保形成正确的所希望的连接。
因此，本发明要解决的技术问题是，提供用于电子整流式直流电动机的定子，使用该定子不仅确保了同相的绕组端部的正确连接，而且确保了它们与控制单元或与电源的电接触。安装耗费在此应当保持尽可能地低。尤其是应当确保，正确的绕组端部彼此相连，其中应当防止错误安装。另外，应当使得这种电动机能够尽可能简单地与在所需转速、电流强度和进而所需绕组横截面方面变化的客户数据适配。
所述技术问题通过具有独立权利要求1的特征的用于电子整流式直流电动机的定子解决。
因为所述绕组端部在定子的一个共同的轴向端部处超过定子叠片伸入导引体中，该导引体具有垂直于定子叠片中轴线延伸的壁，在该壁的与定子叠片对置的轴向面上放置绝缘体和连接体，其中在连接体上设计有轮廓，所述轮廓嵌接或者说啮合到设计在导引体上的对应轮廓中，所以连接体相对导引体和进而相对定子的位置被明确地确定。相应地防止了错误的接触。另外还确定了绕组端部相对导引体以及相对连接体和绝缘体的位置。因此简化了安装并且保持了所需的结构空间较小。另外，使用这样的定子能够实现并联和串联，因此同样结构尺寸的电动机被简单地适配于变化的转速。
优选地，导引体的对应轮廓作为成型部设计在轴向延伸的、径向限定导引体边界的外壁的内周上。其用作径向边界并且用于绝缘体和连接体并且还明确地确定了它们在导引体上的角位置。
有利地，导引体的对应轮廓设计为凸起，所述凸起从垂直于定子叠片中轴线延伸的壁沿轴向远离定子地延伸。这样的实施方式可以用作导引体沿周向和沿径向方向的、附加的或单独的位置固定件。
在本发明的优选设计中，在导引体的垂直于定子叠片中轴线延伸的壁上设计凹处，绕组端部被容纳在所述凹处中，因此绕组端部相对于导引体被预固定并且因而被定向以固定在连接体上。
在本发明的优选设计方案中，连接体和绝缘体交替地布置在垂直于定子叠片中轴线延伸的壁上，由此可靠地避免了这些连接体之间的导电接触。
特别优选的情形是，在连接体上设计贯穿窗口待接触的线圈绕组的绕组端部延伸通过这些贯穿窗口。因此，通过插上来确定所述预固定的绕组端部的位置，由此能够简单地进行接下来的电气固定。
在为此扩展的实施方式中，在连接体上设计舌状物，待接触的绕组端部被导电地固定在所述舌状物上。通过所述舌状物能够实现大面积的用于固定绕组端部的接触，从而确保了该固定的较长使用寿命。
在有利的扩展方案中，贯穿窗口设计成直接沿径向在舌状物外部。相应地，不用成型所述绕组端部就可以进行固定，原因是这些绕组端部由于它们被固定在贯穿窗口中而直接贴靠在舌状物上。
优选地，通过钎焊或焊接接合实现绕组端部与连接体的舌状物的固定，所述钎焊或焊接接合即使在发生震动的情况下也能够确保耐久地固定。
在本发明的扩展方案中，在绝缘体上也设计有轮廓，所述轮廓嵌接到设计在导引体上的对应轮廓中，由此也实现了绝缘体相对导引体和进而相对连接体的正确定向。
电气安装的进一步简化如下实现，即，连接触头从每个连接体轴向地沿反向于定子叠片的方向延伸，通过这些连接触头，线圈绕组以绕组端部与电子电路相连。因而也形成了连接触头的明确定位，以形成与控制单元的连接。
为了确保连接体、绝缘体和连接触头被完全固定，在导引体、绝缘体和连接体上布置带有通孔的终端环或者说密封圈，连接触头延伸通过所述通孔。
因此得到了用于电子整流式直流电动机的定子，该定子在结构空间需求小的同时也易于安装并且能够对公差不敏感地电连接，其中无需改变指向控制单元的接触接头的位置，就既能够实现线圈的并联也能够实现线圈的串联。因此能够在转速变化的情况下以定子的较小变化来实现导线横截面的适配。
在附图中示出并且接下来阐述根据本发明的定子的两个实施例。
图1以分解图示出了根据本发明的定子的立体图，该定子具有并联的线圈；
图2以分解图示出了另一根据本发明的定子的立体图，该定子具有串联的线圈；
图3示出了图1和图2的本发明定子的导引体的立体图；
图4示出了处于组装状态下的图1和图2的本发明定子的立体图。
在图1、图2和图4中示出了设计为内转子的、具有较宽的绕组横截面的电子整流三相直流电动机的定子。与之相配的转子被相应地置入定子内部并且在其轴上例如安装有压缩机轮。
定子由定子叠片10构成，该定子叠片10通常由上下堆叠的金属薄片构成。定子叠片10在该实施例中具有六个径向朝内指向的定子极12，这些定子极12通过槽14相互隔开。每个定子极12均装配有线圈绕组16，该线圈绕组16被缠绕在定子极12上并且由于所需要的大电流而具有大的横截面。每个线圈绕组16均具有两个绕组端部18，它们在该定子的共同轴向端部处越过定子叠片10伸出，其金属薄片被定子壳体部件20径向围绕。该轴向端部设计成敞开的，绕组端部18突伸出轴向端部。
根据本发明，由绝缘材料制成的在图3中示出的导引体22被安装在定子壳体部件20上。该导引体22由垂直于定子叠片10的中轴线延伸并且轴向布置在定子叠片10的另一边的壁24(该壁24具有中心孔26)以及轴向延伸的环形外壁28构成，该环形外壁28形成了导引体22的外周并且从壁24向外沿反向于定子叠片10的方向延伸。
首先，连接体32被放置在垂直于定子叠片中轴线延伸的壁24的远离定子叠片10指向的面30上。跟着连接体32的是轴向放置在第一连接体32上的绝缘体34。在该绝缘体34上放置第二连接体36、第二绝缘体38以及第三连接体40。
导引体22的外壁28在其内周上具有成型部42、43，它们与连接体32、36、40的外周上的轮廓44和绝缘体34、38的外周上的轮廓45相对应。相应地，它们相对于导引体22的角位置得以固定。额外地，该径向角位置还通过在该实施例中设计为销状的凸起46加以固定，所述凸起46从垂直于定子叠片10的中轴线延伸的壁24的内周轴向地沿远离定子叠片10的方向延伸并且伸入到相应地成型于连接体和绝缘体32、34、36、38、40的内周上的凹处48、49中。因此，成型部42和凸起46用作导引体22的确定所述连接体32、36、40和绝缘体34、38的角位置的轮廓。
另外，在垂直于定子叠片10的中轴线延伸的壁24的内圆周上设计有凹处50，绕组端部18伸入到所述凹处50中，因此所述绕组端部18同样被固定在其角位置中。相应的凹处52也被设计在绝缘体34、38上。连接体32、36、40一方面同样具有设计在内圆周上的凹处54，绕组端部18在不接触连接体32、36、40的情况下穿过所述凹处54。这些凹处54用于使不需要接触的绕组端部18通过。另外，在每个连接体32、36、40上都设计有四个径向朝外封闭的贯穿窗口56，两个需要经由相应的连接体32、36、40电连接的对置的线圈绕组16的绕组端部18穿过这些贯穿窗口56。直接在这些贯穿窗口56的径向内部分别设计了轴向延伸且远离导引体22指向的舌状物58，绕组端部18为了与连接体32、36、40电接触而固定焊接在所述舌状物58上。当然，不同连接体32、36、40的贯穿窗口56布置成分别相互错开60°，因此每个连接体32、36、40分别连接另一对置的线圈对。
从连接体32、36、40的径向外周出发，每个连接体32、36、40都有两个连接触头60额外地沿轴向延伸。在图1中示出的并联的情况下这些连接触头60被布置成相对舌状物58分别错开约90°并且因此彼此径向地对置，而这些连接触头60在图2中示出的串联的情况下仅仅相互错开约60°，这以计划的方式简化了分别继续进行的接触。
在本发明的实施例中，连接体和绝缘体32、34、36、38、40以及其轮廓44、48以及导引体22的轮廓42、50和凸起46这样设计，使得连接体和绝缘体32、34、36、38、40具有相同构造并且因此能够同样错开60°地置入。这实现了成本更低廉的制造。
为了完成定子结构，将终端环62沿轴向安装在导引体22上并且由此也安装在连接体和绝缘体32、34、36、38、40上，在所述终端环62上设计了六个通孔64，连接触头60经由所述通孔64从定子伸出。这些连接触头60伸入到通往控制单元的电子器件室。通过该电子器件室以期望的方式实现定子的供电和电子接触。
所描述的定子的特征是，其安装非常简单并且易于接近，其中不必改变与电子器件的层间接触就能够通过简单地更换连接体来实现线圈的串联和并联。因为不可能功能相关地混淆这些构件，所以避免了在安装时的错误。在制造单个部件时无需保持较窄的公差，因为这些构件彼此被导向。
应当明确的是，保护范围并不限于所描述的实施例。因此当然也可以应用具有或多或少的相的电动机，其中相应地适配绝缘体和连接体的数量以及所存在的轮廓的数量。在不背离独立权利要求的保护范围的前提下，还可以针对每个连接体或绝缘体在其自身上和在导引体上设计自有轮廓，并且由此确定所述体的顺序和准确的、不可转动的角位置。如果事先将连接体注塑包封，则同样可以将绝缘体设计为塑料层。

Claims (13)

1.一种用于电子整流式直流电动机的定子，所述定子具有带定子极(12)的定子叠片(10)，在所述定子极之间设计有槽(14)并且在所述定子极上设有线圈绕组(16)，其中所述线圈绕组(16)的绕组端部(18)与电子电路相连，通过所述电子电路能够将整流信号输入所述线圈绕组(16)，其中，同相的线圈绕组(16)通过连接体(32、36、40)彼此相连，不同相的线圈绕组(16)通过绝缘体(34、38)彼此电分隔，
其特征在于，
所述绕组端部(18)在所述定子的共同的轴向端部处超过定子叠片(10)伸入导引体(22)中，所述导引体具有垂直于定子叠片(10)的中轴线延伸的壁(24)，在所述壁的与定子叠片(10)对置的轴向面(30)上放置绝缘体(34、38)和连接体(32、36、40)，其中在连接体(32、36、40)上设计有轮廓(44、48)，所述轮廓(44、48)这样嵌接到设计在导引体(22)上的对应轮廓(43、46)中，使得连接体(32、36、40)相对导引体(22)和进而相对定子的角位置被明确地确定，并且在导引体(22)的垂直于定子叠片(10)的中轴线延伸的壁(24)上设计有凹处(50)，所述绕组端部(18)容纳在所述凹处(50)中。
2.根据权利要求1所述的用于电子整流式直流电动机的定子，其特征在于，导引体(22)的对应轮廓作为成型部(43)设计在轴向延伸的、径向限定导引体(22)的外壁(28)的内周上。
3.根据权利要求1或2所述的用于电子整流式直流电动机的定子，其特征在于，导引体(22)的对应轮廓设计为凸起(46)，所述凸起(46)从垂直于定子叠片(10)的中轴线延伸的壁(24)沿轴向远离定子叠片(10)地延伸。
4.根据权利要求1或2所述的用于电子整流式直流电动机的定子，其特征在于，连接体(32、36、40)和绝缘体(34、38)交替地布置在垂直于定子叠片(10)的中轴线延伸的壁(24)上。
5.根据权利要求1所述的用于电子整流式直流电动机的定子，其特征在于，在连接体(32、36、40)上设计有贯穿窗口(56)，待接触的线圈绕组(16)的绕组端部(18)穿过所述贯穿窗口。
6.根据权利要求5所述的用于电子整流式直流电动机的定子，其特征在于，在连接体(32、36、40)上设计有舌状物(58)，待接触的绕组端部(18)导电地固定在所述舌状物上。
7.根据权利要求6所述的用于电子整流式直流电动机的定子，其特征在于，贯穿窗口(56)直接设计在舌状物(58)的径向外部。
8.根据权利要求6所述的用于电子整流式直流电动机的定子，其特征在于，通过焊接连接实现绕组端部(18)与连接体(32、36、40)的舌状物(58)的固定。
9.根据权利要求6所述的用于电子整流式直流电动机的定子，其特征在于，通过钎焊连接实现绕组端部(18)与连接体(32、36、40)的舌状物(58)的固定。
10.根据权利要求1所述的用于电子整流式直流电动机的定子，其特征在于，在绝缘体(34、38)上设计有轮廓(45、49)，其中，设计在绝缘体(34、38)上的轮廓嵌接到设计在导引体(22)上的对应轮廓(42、46)中。
11.根据权利要求1所述的用于电子整流式直流电动机的定子，其特征在于，连接触头(60)从每个连接体(32、36、40)轴向地沿反向于定子叠片(10)的方向延伸，通过这些连接触头，线圈绕组(16)以绕组端部(18)与电子电路相连。
12.根据权利要求11所述的用于电子整流式直流电动机的定子，其特征在于，在导引体(22)、绝缘体(34、38)和连接体(32、36、40)上布置具有通孔(64)的终端环(62)，连接触头(60)穿过所述通孔(64)。
13.根据权利要求1所述的用于电子整流式直流电动机的定子，其特征在于，在连接体(32、36、40)上设计有舌状物(58)，待接触的绕组端部(18)导电地固定在所述舌状物上。
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