CN106165253A - 用于电机的具有由薄片制成的叠片组的结构单元、用于制造这种结构单元的方法和电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机(10)的结构单元(12)，其包括环形的叠片组(16)，该环形的叠片组由多个沿轴向堆叠的板材薄片(17)形成，其中，叠片组(16)通过内部的或外部的柱状固定区段(16c)固定在支架元件(22)的柱状容纳区段(22a)上，并且其中，支架元件(22)具有两个止挡(22b、22c)，叠片组(16)沿轴向传力地夹紧在这两个止挡之间。提出，止挡中的至少一个止挡(22c)包括环形的支撑元件(24)，该支撑元件布置在容纳区段(22a)上并且支撑叠片组(16)、并且借助于至少一个压密区域(26)固定在支架元件(22)上。

Description

用于电机的具有由薄片制成的叠片组的结构单元、用于制造 这种结构单元的方法和电机

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于电机的具有由薄片制成的叠片组的结构单元、用于制造这种结构单元的方法以及具有这种结构单元的电机。

背景技术

电机的电磁构件通常包括由可磁化的电工钢片制成的叠片组。为了避免涡流损失，这种叠片组由多个沿轴向排列的板材薄片组成，板材薄片彼此例如或者通过烤漆或者通过彼此嵌合的压装凸块来连接。在此，叠片组可用作转子叠片组或定子叠片组，为此，叠片组不可相对转动地例如借助于过盈配合布置在柱状转子支架或定子支架上。在电机运行期间，配合情况可在温度变化的影响下改变，结果，尤其叠片组的端侧区域沿轴向呈扇状散开并且薄片分离地从叠片组突出。由此不利地影响这种电机的效率。

由文献DE 102 58 606 A1已知用于呈内转子式结构类型的电机的这种类型的结构单元，电机的定子叠片组固定在电机的壳体的内周面处。叠片组的轴向止挡在此通过壳体的直径梯级部形成，而叠片组的另一轴向侧通过可松开地布置在壳体上的轴承盖的环形圈形成。以这种方式持久地沿轴向夹紧叠片组的板材薄片并且防止呈扇状散开。

由文献JP 2006 25 465 A1已知的用于电机的结构单元基于相同的原理来沿轴向固定叠片组，其中，止挡通过与电机壳体旋接的环形元件形成，环形元件将叠片组沿轴向朝另一壳体止挡的方向上压合。

发明内容

基于所描绘的背景，本发明的目的在于，示出一种用于开头所阐述类型的电机的结构单元，在该结构单元中叠片组持久地沿轴向固定在其支架元件处并且可靠地防止各个薄片成扇状散开。

该目的通过根据权利要求1所述的用于电机的结构单元、根据权利要求10所述的用于制造这种结构单元的方法以及根据权利要求11所述的电机实现。

由从属权利要求得到本发明的有利的设计方案和改进方案。

根据本发明的第一方面，提出一种用于电机的结构单元，在该结构单元中用于固定叠片组的轴向止挡中的一个包括环形的支撑元件，该支撑元件与叠片组一起布置在支架元件的容纳区段上并且叠片组支撑在该支架元件上。在此，支撑元件借助于至少一个压密区域固定在支架元件处。

叠片组可实施为转子叠片组和/或定子叠片组，其薄片优选地通过压装或通过烤漆的作用彼此连接。叠片组可由多个在周向上闭合的单个环形板材薄片构成，其具有轭部区域和有齿的绕组区域。绕组区域包括齿部和布置在齿部之间的槽，在槽中可置入定子绕组。备选地，叠片组也可实施为在周向方向上分成段的，其中，通过将这些段组合在一起，形成环形的叠片组。叠片组还可实施成没有绕组，并且必要时还可具有用于永磁体的容纳区域。

本发明可与具体的结构类型和相应的工作原理无关地在具有由薄片制成的叠片组的所有电机上予以实现。支撑元件优选地构造为支撑环或圆形的支撑盘，并且优选地由钢制成，其中，支撑元件的厚度大于薄片的厚度并且优选地为2－5个薄片的厚度。支撑元件可优选地在周向上闭合，然而，备选地，也可实施为分段的、即多件式的。

叠片组以其柱状固定区段不可相对转动地布置在支架元件的同样柱状的容纳区段上，为此优选地实现部件的过盈配合。通过在拼合之前对两个连接副进行不同的加热，这可借助于由轴向压装拼合实现的纵向压配合、借助于由热装实现的横向压配合或通过上述压配合的混合形式实现。在将连接副拼合在一起之前，将叠片组沿轴向推到支架元件上，直至叠片组与第一止挡贴靠。

在拼合之后通过出现的温度补偿产生过盈配合、尤其是横向压配合。支撑元件在此用于轴向地固定叠片组并且在单元的装配期间同样由支架元件的容纳区域容纳，并且优选直接地、然而至少间接地在叠片组的自由端侧与之贴靠。为了固定该组件，产生一个压密区域或多个分布在支撑元件的周边处的压密区域，在压密区域中支架元件和/或支撑元件的基体材料被塑性地挤压，并且由此实现支架元件和支撑元件某种程度上的径向重叠。支撑环在压密时承受否则直接作用到叠片组上的径向力并且因此防止叠片组的位于此处的端部薄片的迁移和偏离。以这种方式，叠片组和其支架元件持久地且运行可靠地相对彼此固定，其中，同时避免叠片组成扇状散开。

为了持久地实现很高的轴向夹紧，叠片组借助于装配辅助工具已经沿轴向预紧地装配在支架元件上，其中，装配辅助工具在产生压密区域之后才移开。

根据一种实施方式，压密区域可直接实施在支架元件上，为此，支架元件可优选地由可相对容易塑性变形的材料(例如铝材料)实施而成。支架元件例如可作为铝质定子支架或转子支架存在。在内转子式电机中，定子支架尤其可同时实施为电机的壳体。因此，定子叠片组例如可固定在铝质传动装置壳体上。在这种情况下，关于实现过盈配合，支架元件具有相对于叠片组不同的热膨胀系数，热膨胀系数尤其例如相差倍数2，这根据温度引起配合力的变动。支撑元件在此可由钢材料制成。

在支架元件上实施一个或多个压密区域的情况下，支架元件可在为此预定的位置构造成具有对于压密工具的作用有利的轮廓，并且还构造成具有为了易于塑性变形而相对于基体弱化的材料区段。这种区段例如可通过沿轴向超过叠片组突出的、具有相对小的壁厚的凸缘形成，凸缘可通过压密至少局部地沿径向朝叠片组的方向持久地变形。有利地，为了实现高的表面压力，相应构造的挤压工具或压密工具可至少在变形过程开始时与支架或支撑元件形成线接触或点接触。

然而，例如在存在由钢材料制成的定子支架或转子支架时同样可为有利的是，在支撑元件上产生压密区域。在这种情况下，支撑元件可优选地由可相对容易塑性变形的材料(例如铝材料)实施而成。

也可在支撑元件上为了压密而构造有利的轮廓，其中，在压密时，可变形的区段通过材料挤压而塑性变形到支架元件的容纳轮廓中并且沿轴向支撑在此处。

优选地，叠片组通过轭部区域固定在支架元件的容纳区段上，其中，轭部区域至少部分地沿径向被支撑元件覆盖。在将定子叠片组装配在定子支架上时，在叠片组的齿部区域上已经布置有定子绕组，从而为了接入压密工具或挤压工具仅是沿径向很窄的接入空间是可到达的。

压密区域可在支架元件的周向方向上实施成在整个周边上或在部分区域上的单个压密区域以及在一个工艺步骤或多个工艺步骤中实现的单个压密区域。根据一个实施方式，可在叠片组的周向方向上实施多个压密区域。将周向区域分成多个压密区域减小了在一个工艺步骤中需变形的面并且因此在通过压密工具引入的力是固定的时提高了作用于压密区域的表面压力。表面压力还可通过以下方式进一步提高，即，待引入的压密区域的总数量相继地分配至至少两个或多个压密过程或工艺步骤中，其中，在压密过程或工艺步骤之间使叠片组与其支架相对于压密工具在周向方向上转动一个确定的角度值。在此成组地产生压密区域。

优选地，用于叠片组的两个轴向止挡中的一个可与支架元件一体地形成，尤其通过在支架元件的容纳区域处的环形凸肩形成。备选地，止挡也可通过与支架元件固定连接的附装元件提供。

可选地，叠片组可包括布置在其固定区段上的尤其为金属的套筒元件并且与套筒元件一起布置在支架元件的容纳区段上。

用于制造用于电机的结构单元的方法包括以下步骤：

－提供由多个板材薄片构成的环形的叠片组，其中，叠片组可选地由多个周向段组成，

－借助于装配工具向叠片组加载轴向的传力的夹紧，

－在保持传力的夹紧的情况下沿轴向拼合叠片组与支架元件，直至叠片组贴靠在支架元件的第一轴向止挡上，其中，可选地在拼合副之间形成压配合，

－将支撑元件插入在叠片组的与第一止挡相对而置的轴向侧上，

－借助于对支架元件或支撑元件的压密通过至少一个压密区域产生第二轴向止挡，

－松开装配工具。

此外，提出了一种电机，其具有定子和可相对于该定子围绕轴线A转动地受到支承的转子，其中，至少转子或定子包括根据上述实施方案所述的结构单元。

附图说明

下面借助在附图中示出的实施方式示例性地阐述本发明。

在不同的部分剖视图中：

图1示出了电机的具有叠片组的定子结构单元，该叠片组与支撑元件一起借助于实施在支架元件上的压密区域(径向的保持突出部)固定在支架元件处，

图2示出了根据图1的定子结构单元，其中，使用具有线状或点状的贴靠轮廓的压密工具，

图3示出了根据图1的定子结构单元，其中，压密区域构造在沿轴向延伸超过叠片组的凸缘处，

图4示出了电机的具有叠片组的定子结构单元，该叠片组与支撑元件一起借助于在该支撑元件上实施的压密区域固定在支架元件上，

图5示出了根据图1的定子结构单元，其中，在叠片组和支架元件的相对的周向接触区域中布置有套筒状的中间元件，

图6示出了定子结构单元的多个实施在周边处的压密区域的端侧视图，利用该压密区域将叠片组固定在定子支架上。

具体实施方式

在附图中，相同的对象、功能单元或类似的构件用相同的附图标记来表示。此外，对于在实施例或图示中多次出现、然而在一个或多个特征方面一起说明的构件和物体使用概括性的附图标记。用相同或概括性的附图标记说明的构件或物体可在单个、多个或所有的特征(例如，其尺寸)方面相同地实施，然而必要时也可不同地实施，除非在说明书中明确或暗含地另外说明。

附图分别示出了电机10，其具有定子12和可相对于定子围绕轴线A转动地支承的转子14，其中，下面示例性地进一步阐述定子12更确切地说定子结构单元12。结构单元12包括环形的叠片组16，环形的叠片组由多个在周向方向上拼接的定子段组成，然而其在示出的图示中不可见。每个定子段由多个沿轴向堆叠的板材薄片17形成。每个定子段包括轭部区域16a和从该轭部区域沿径向突出的齿部16b，齿部承载在端侧由绕组模18a、18b支撑的定子线圈20。段的各轭部区域以这种方式形成叠片组16的环形闭合的轭部16a。

拼合成环形件的叠片组16借助于压配合利用外部的柱状固定区段16c、尤其利用柱状外表面16c固定在这里构造为定子壳体22的支架元件22的沿径向在内部的柱状容纳区段22a上，尤其是柱状内表面22a上。壳体22由铝材料构成，而叠片组16由电工钢片、即钢铁材料形成。因此，支架元件22相对于叠片组16具有不同的、在此更大的热膨胀系数。

此外，支架元件22具有第一止挡22b和第二止挡22c，叠片组16沿轴向传力地夹紧固定在第一止挡和第二止挡之间。用于叠片组16的第一止挡22b在此与支架元件22构造成一体，在此尤其通过在支架元件22的容纳区域22a处的环形凸肩22b形成。

第二止挡22c包括环形的支撑元件24，该支撑元件布置在容纳区段22a处并且支撑叠片组16，该支撑元件借助于至少一个压密区域26固定在支架元件22上。因此，叠片组16以其轭部区域16a固定在支架元件22的容纳区段22a上，其中，轭部区域16a在径向上至少部分地被支撑元件24覆盖。

在阐述的根据图1的实施例中，压密区域26通过以下方式实施在支架元件22本身上，即，在容纳区域22a处沿轴向超出叠片组16的区段22d通过沿轴向作用的、在此通过冲头示意性示出的挤压工具28产生塑性变形。在此产生支架元件22的至少一个径向的覆盖区段22e更确切地说径向的保持突出部22e。在此产生多个这种覆盖区段22e，其沿轴向作用到支撑元件24上并且沿轴向传力地在止挡22c、22d之间夹紧叠片组16。

图2示出了根据图1的定子结构单元12，其中，为了提高表面压力，在变形过程开始时，使用具有线状或点状的贴靠轮廓的压密工具28。

在图3中示出了根据图1的另一定子结构单元12，然而其中，压密区域26构造在支架元件22的沿轴向延伸超出叠片组16并且壁相对很薄的凸缘22f处。为了构造压密区域26，在此使用具有相对于作用方向倾斜的侧面的刃形的或楔形的挤压工具28。

不同于以前的实施方案，对于在图4中示出的定子结构单元12，压密区域26直接构造在支撑元件24上。支撑元件24实施成环形并且在轴向方向上具有用于贴靠在叠片组16上的贴靠区段24a和用于沿轴向支撑在支架元件22的接合轮廓22g上的可变形的贴靠区段24b。在支撑元件24插入在支架元件22处之后，贴靠区段24b通过在此在附图中未示出的并且沿轴向接入的楔形挤压工具塑性变形到接合轮廓22g中。为此，图4示出了处于未变形的状态中和处于插入和变形的状态中的支撑元件24。

图5示出了根据图1的定子结构单元12，其中，在叠片组16和支架元件22彼此的周向接触区域中布置有套筒状的中间元件30或者说套筒元件30。中间元件30例如可用作保留的装配辅助件。

在图6中示出了根据图1的定子结构单元12的端侧视图，其中，叠片组16借助于多个实施在周边上的压密区域26固定在定子支架22上。

借助图1至图6阐述的定子结构单元12可通过具有以下步骤的制造方法制成：

－提供由多个板材薄片17构成的环形的转子叠片组或定子叠片组16，其中，转子叠片组或定子叠片组可选地由多个周向段组成，

－借助于在此在附图中未示出的装配工具为叠片组16加载轴向的传力的夹紧，

－在保持传力的夹紧的情况下沿轴向拼合叠片组16与支架元件22，直至叠片组16贴靠在支架元件22的第一轴向止挡22b上，其中，可选地在拼合副16、22之间形成压配合，

－将支撑元件24插入叠片组16的与第一止挡22b相对而置的轴向侧上，

－借助于对支架元件22或支撑元件24的压密通过至少一个压密区域26产生第二轴向止挡22c，

－松开装配工具。

作为装配工具可使用相应的钳子，其轴向的贴靠区域作用到叠片组的端侧上并且通过钳子将叠片组沿轴向压合且保持在一起。仅需注意的是，固定区段16c、即在此叠片组16的柱状外表面为了装配在支架22处而保持露出并且未被覆盖或以其他方式被包围。

附图标记列表：

10 电机

12 定子；定子结构单元

14 转子

16 叠片组

16a 轭部

16b 齿部

16c 柱状固定区段

17 板材薄片

18a、18b 绕组模

20 定子线圈

22 支架元件

22a 柱状容纳区段

22b 第一止挡

22c 第二止挡

22d 轴向超出的区段

22e 覆盖区段

22f 凸缘

22g 接合轮廓

24 支撑元件

24a 贴靠区段

24b 贴靠区段

26 压密区域

28 挤压工具

30 套筒元件

A 轴线

Claims (11)

1.一种用于电机(10)的结构单元(12)，包括，

环形的叠片组(16)，其由多个沿轴向堆叠的板材薄片(17)形成，其中，

所述叠片组(16)通过内部的或外部的柱状固定区段(16c)固定在支架元件(22)的柱状容纳区段(22a)上，并且，

所述支架元件(22)具有两个止挡(22b、22c)，所述叠片组(16)沿轴向传力地夹紧在所述两个止挡之间，

其特征在于，所述止挡中的至少一个止挡(22c)包括环形的支撑元件(24)，该支撑元件布置在所述容纳区段(22a)上并且支撑所述叠片组(16)，并且该支撑元件借助于至少一个压密区域(26)固定在所述支架元件(22)上。

2.根据权利要求1所述的结构单元，其特征在于，所述压密区域(26)在所述支架元件(22)或所述支撑元件(24)上。

3.根据权利要求1或2所述的结构单元，其特征在于，所述叠片组(16)通过轭部区域(16a)固定在所述支架元件(22)的容纳区段(22a)上，并且所述轭部区域(16a)在径向上至少部分地被所述支撑元件(24)覆盖。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的结构单元，其特征在于，在所述叠片组(16)的周向方向上有多个压密区域(26)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的结构单元，其特征在于，所述止挡中的一个止挡通过在所述支架元件的容纳区域处的环形凸肩形成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的结构单元，其特征在于，所述叠片组(16)借助于压配合固定在所述支架元件(22)上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的结构单元，其特征在于，所述支架元件(22)相对于所述叠片组(16)具有不同的热膨胀系数。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的结构单元，其特征在于，所述支架元件(22)由铝材料制成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的结构单元，其特征在于，所述叠片组(16)包括布置在其固定区段(16c)上的套筒元件(30)并且利用所述套筒元件布置在所述支架元件的容纳区段上。

10.一种用于制造根据权利要求1至9中任一项所述的、电机(10)的结构单元(12)的方法，包括以下步骤：

－提供由多个板材薄片(17)构成的环形的转子叠片组或定子叠片组(16)，其中，该转子叠片组或定子叠片组可选地由多个周向段组成，

－借助于装配工具为所述叠片组(16)加载轴向的传力的夹紧，

－在保持传力的夹紧的情况下沿轴向拼合叠片组(16)与支架元件(22)，直至所述叠片组(16)贴靠在所述支架元件(22)的第一轴向止挡(22b)上，其中，可选地在拼合副(16、22)之间形成压配合，

－将支撑元件(24)插入在所述叠片组(16)的与所述第一止挡(22b)相对而置的轴向侧上，

－借助于对所述支架元件(22)或所述支撑元件(24)的压密，通过至少一个压密区域(26)产生第二轴向止挡(22c)，

－松开装配工具。

11.一种电机(10)，具有定子(12)和能相对于该定子围绕轴线A转动地支承的转子(14)，其中，所述转子(14)或所述定子(12)包括根据权利要求1至9中任一项所述的结构单元。