CN106602748A - 具有改进散热的塑料包覆模制定子系统以及制造该定子系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定子系统，该定子系统用于具有内部转子的电动机。该定子系统包括定子绕组和径向地封围该定子绕组的金属外部返回路径。该外部返回路径由保持结构围绕，该保持结构将定子系统保持在一起。根据本发明，保持结构以笼状件的形式利用塑料注塑于外部返回路径，以使得该外部返回路径在一些区域并不由保持结构覆盖而是露出。该定子系统能够尤其容易且低廉地制造，并且同时确保改进的向外部散热。本发明还涉及一种制造该定子系统的方法。

Description

具有改进散热的塑料包覆模制定子系统以及制造该定子系统 的方法

技术领域

本发明涉及如权利要求1的前序部分的具有用于内部转子的电动机的定子系统。一般的定子系统包括定子绕组和径向地封围该定子绕组的金属外部返回路径(returnpath)。该外部返回路径由保持结构围绕，该保持结构将定子系统保持在一起。

背景技术

从现有技术中已知根据独立权利要求1的前序部分的定子系统。将容纳套筒用作保持结构，该保持结构在大多数情形下由金属构成，或者后者(保持结构)通过将塑料注塑在其周围而形成，该保持结构完全地封围该外部返回路径。

例如从EP2017944A1已知一般的定子系统。此种定子系统的外部返回路径由层压的板堆构成，该保持结构由薄壁金属容纳套筒形成。

通过将塑料注塑在这些板的周围，定子系统的各部件能以尤其简单且低廉的方式固定。在该情形中，无需附加的外部壳体。在自身上的塑料包覆模制形成电动机中待形成的壳体。然而，与金属容纳套筒相比，塑料包覆模制具有这样的缺点：塑料具有较为不良的热传递并且由此向外部较为不良地散热。主要在电动机能够超载并且具有空芯中空圆柱形定子绕组的情形中，这导致由于减小的热传递而使得最大效率变得不必要地受限。因此，尤其是对于具有小于或等于45mm、尤其是小于或等于25mm直径的高速小尺寸电动机而言，改进的散热是期望的。

发明内容

本发明的目的是提供一种一般的定子系统，该定子系统能够尤其容易且低廉地制造，并且同时确保改进的向外部散热。

该目的通过独立权利要求1的特征来实现。因此，在一般的定子系统中，如果保持结构以笼状件的形式利用塑料注塑至外部返回路径，以使得该外部返回路径在一些区域中并未被保持结构覆盖而是露出，则上述目的通过本发明来实现。因此，外部返回路径部分地由呈塑料笼状件的形状的保持结构封围，其中，该外部返回路径的露出区域确保向外部的最佳散热。本发明尤其是适合于无刷电动机的定子系统。仍较佳的是，根据本发明的定子系统适合于具有小于或等于45mm、尤其是小于或等于25mm直径的高速小尺寸电动机。该定子系统是中空的，并且较佳地各自在前端和后端处具有开口以能够接纳内部转子。

本发明的各有利实施例是从属权利要求的主题。

在本发明的尤其较佳实施例中，笼状件具有若干横杆，这些横杆沿外部返回路径的轴向方向延伸。在该实施例中，这致使定子系统具有特别稳定的内聚性(结合性)。此外，在该实施例中，能以尤其简单的方式来生产该塑料包覆模制件。然而，横杆也可并不轴向地延伸而是相对于定子系统的轴线歪斜地延伸，或者可例如通过编织的格栅来形成笼状件。

在本发明的尤其较佳实施例中，横杆注塑到位于外部返回路径的外周界处的轴向延伸凹部中。这些凹部较佳地均匀地分布在外部返回路径的周界上。该实施例提供尤其稳定并且尤其是紧凑的设计。

进一步有利的是，将笼状件的横杆以齐平的方式装配在外部返回路径的外周界的轮廓中。这分别产生定子系统或电动机的平滑的外表面。

在本发明的又一尤其较佳的实施例中，该外部返回路径具有基本上矩形的横截面，且呈沟槽形式的凹部位于该矩形横截面的角部中。在许多应用中，这便于电动机的安装。在该实施例中，外部返回路径的露出区域此外是基本上平坦的，并且可因此放置成抵靠于同样平坦的部件，该部件具有对应的传热系数，以实现改进的热传递。如果外部返回路径是基本上正方形的，则提供尤其简单的构造。

在本发明的另一较佳实施例中，笼状件具有轴承接纳件，该轴承接纳件用于将内部转子安装在定子系统的轴向端部中的每个处。因此，当包覆模制该定子系统时，该转子的轴承接纳件能在一个处理步骤中以简单并且低廉的方式生产。

在本发明的另一较佳实施例中，外部返回路径是软磁冲压堆叠或互锁堆叠的板。该实施例也有助于定子系统的简单制造。此外，该实施例确保经由外部返回路径从电动机的内部向外部的良好热传递。板堆较佳地同时在内侧和外侧设有耐腐蚀的涂层。

在本发明的另一较佳实施例中，对外部返回路径的露出区域进行涂漆，以使得与笼状件一起形成定子系统的平滑的外表面。如果外部返回路径由板堆构成，则返回路径的板藉此附加地受保护而免受外部影响。

在本发明的另一较佳实施例中，用于笼状件的塑料是聚邻苯二甲酰胺。该材料可尤其容易地处理并且确保定子系统的优良内聚性。

在本发明的另一较佳实施例中，定子绕组是空芯中空圆柱形绕组。因此，该定子绕组并不卷绕到定子的各齿部上，而是为自支承的。该实施例通过在第一制造步骤中将该空芯中空圆柱形绕组简单地推入或插入到外部返回路径中、来实现定子系统的尤其简单的组装。该定子绕组较佳的是三相绕组。应指出的是，该定子绕组也可替代地由若干线圈构成，这些线圈径向地面向内卷绕到外部返回路径的对应各齿部上。

在本发明的另一较佳实施例中，该定子系统进一步包括绕组支承件，该绕组支承件用于安装定子绕组，其中，该绕组支承件设置在外部返回路径的轴向端部处并且包括若干突部，这些突部插入到位于该外部返回路径的外周界处的轴向延伸的凹部中，并且笼状件围绕由外部返回路径和绕组支承件构成的单元。该实施例也便于根据本发明的定子系统的组装。该绕组支承件可在定子绕组已插入到外部返回路径之后容易地放置到外部返回路径上。部件的最终固定通过以笼状件形式将这些部件用塑料来进行包覆模制来实现。该绕组支承件较佳地也由塑料构成。因此，呈笼状件的塑料包覆模制件也注塑至绕组支承件，并且较佳地在该绕组支承件的整个轴向长度上封围它(绕组支承件)。

此外有利的是，该定子系统进一步包括连接触件，这些连接触件销接于绕组支承件，其中，该定子系统的绕组线抽头与连接触件电气地接触。该实施例也有助于定子系统的简单且低廉的制造。较佳的是，这些绕组线抽头钎焊于连接触件，或者作为替代，这些绕组线抽头借助电阻焊接来接触。连接触件仅仅部分地包覆模制并且从塑料包覆模制件突出。这些连接触件较佳地沿定子系统的轴向方向延伸。仍较佳的是，绕组线抽头径向向外弯曲，以使得连接触件能沿轴向方向放置在绕组线抽头上。为此，这些连接触件包括用于绕组线抽头的对应的接纳槽。

本发明进一步提供一种制造根据本发明的定子系统的方法。根据本发明的方法，首先将定子绕组插入到外部返回路径中。随后，将该绕组支承件放置到该外部返回路径上，以使得该绕组支承件的突部接合到位于该外部返回路径的外周界处的轴向延伸的凹部中。随后，将定子系统中由呈笼状件形式的塑料制成的保持结构注塑至由外部返回路径和绕组支承件构成的单元。在利用塑料笼状件来包覆模制定子系统之前，执行将上述连接触件放置到绕组支承件上以及与绕组线抽头接触。

附图说明

下文将参照附图对本发明的一个实施例进行更详细地说明。

在附图中：

图1示出不具有保持结构的根据本发明定子系统的分解视图，

图2示出同样也不具有保持结构的处于组装状态中的图1所示定子系统，

图3示出图2所示定子系统的视图，其中，呈笼状件形式的保持结构注塑至定子系统的外部返回路径，以及

图4从外部示出包括保持结构的图3所示定子系统。

具体实施方式

在以下说明中，等同的部件由同样的附图标记来指代。如果附图包含在该附图的所属描述中并未明确地描述的附图标记，则参照该附图的之前或后续描述。

图1至4都以不同的视图示出一个且相同的本发明定子系统1，其中，在图3和4中示出的定子系统1的外部保持结构4并未在图1和2中示出。

在示例性实施例中示出的定子系统是小尺寸的高速无刷电动机。定子系统1包括空芯中空的圆柱形定子绕组2，该定子绕组能在图1的分解视图中最佳观察到。该空芯的中空圆柱形定子绕组在该示例性实施例中具有三相设计，并且因此具有三相绕组，该三相绕组的绕组线抽头14在定子绕组的一个轴向端部处引导至外部。定子绕组设计成使得该电动机的转子作为所谓的内部转子而设置在定子绕组内部。定子绕组2由绕组支承件10保持在引出绕组线抽头的轴向端部处。例如在图2中能最佳观察到的是，三个连接触件13插入绕组支承件10中，每个连接触件均与三个绕组线抽头14的一个电气地连接。

定子绕组2由同样中空的外部返回路径3封围，该绕组支承件10固定于该中空的外部返回路径，这将在下文进行更详细地描述。外部返回路径3由冲压堆叠的软磁板堆构成。板堆的可能实施例从现有技术中已知并且这里将不进行更详细地说明。外部返回路径3具有基本上正方形的横截面。因此，该外部返回路径的外侧总共包括四个角部区域。例如在图1中示出，在四个角部区域的每个中，设有一个沟槽6，并且该沟槽平行于外部返回路径或定子系统的轴线12延伸。

图3和4示出外部返回路径3由保持结构围绕，该保持结构以笼状件4的形式利用塑料注塑至外部返回路径，以使得该外部返回路径在一些区域中并不是由该保持结构覆盖、而是露出。该外部返回路径的露出区域9基本上对应于该外部返回路径的四个侧表面，这些侧表面各自位于该外部返回路径的两个角部区域之间。该笼状件总共具有四个横杆5，这些横杆沿轴向方向延伸并且注塑到外部返回路径的外周界处的沟槽6中。四个横杆5以齐平的方式装配到外周界的轮廓中，并且在定子系统的前轴向端部和后轴向端部处彼此连接。在两个轴向端部处，笼状件4形成一个轴承接纳件7或8，该轴承接纳件各自用于电动机的内部转子。在设置有绕组支承件10的轴向端部处，塑料从外部完整地围绕该绕组支承件。因此，该绕组支承件10以尤其稳定的方式固定于根据本发明的定子系统1的外部返回路径3。用于包覆模制的塑料较佳的是聚邻苯二甲酰胺。

由于塑料包覆模制，根据本发明的定子系统能以简单且低廉的方式制造，其中，该定子系统的所有部件均相对于彼此固定。与具有附加的容纳套筒的传统方案相比，塑料包覆模制件包括显著的重量优势。由于保持结构作为笼状件的创造性设计，在电动机内部产生的热量可此外最佳地耗散至外部。热传递主要经由外部返回路径3的露出区域9来进行。

下文，将简要地说明制造根据本发明定子系统的方法。在第一步骤中，将中空的圆柱形空芯定子绕组2插入到外部返回路径3中。在下一步骤中，将绕组支承件10放置到定子绕组和外部返回路径3上。绕组支承件10为此具有四个突部11，当将该绕组支承件放置到外部返回路径上时，这些突部在一定程度上接合到位于该外部返回路径的外周界处的四个沟槽6中。这已产生了有效的抗扭性。三个绕组线抽头14则通过图1中示出的绕组支承件的凹部15径向向外侧弯曲。随后，将三个连接触件13销接于绕组支承件10，以使得在该过程中，在绕组线抽头14和连接触件13之间发生电接触。为此，连接触件13各自具有槽16，该槽沿纵向方向延伸，且对应的径向弯曲的绕组线抽头14夹持到该槽中。为了进行较佳地电接触，将绕组线抽头钎焊至连接触件。

现在，通过将图3和4中示出的塑料笼状件4注塑到预安装组件中，将这些部件最终固定于彼此。为此，将该组件放置到对应的模具上并随后利用塑料进行全周地包覆模制。

在最后的步骤中，可对外部返回路径的露出区域9进行附加地涂漆，从而连同塑料包覆模制件一起分别形成定子系统或电动机的平滑外表面。于是，该外部返回路径的返回路径板附加地受保护而免受外部影响。

Claims (12)

1.一种定子系统(1)，所述定子系统用于具有内部转子的电动机，其中，所述定子系统(1)包括定子绕组(2)和金属外部返回路径(3)，所述金属外部返回路径径向地封围所述定子绕组(2)，其中，所述定子绕组(2)设置成空芯中空圆柱形绕组并且插入到所述外部返回路径(3)中，并且所述外部返回路径(3)由保持结构围绕，所述保持结构将所述定子系统(1)保持在一起，并且所述保持结构以笼状件(4)的形式用塑料注塑至所述外部返回路径(3)，以使得所述外部返回路径(3)在一些区域中并不由所述保持结构覆盖、而是为露出的。

2.如权利要求1所述的定子系统(1)，其特征在于，所述笼状件(4)包括若干横杆(5)，所述横杆沿所述外部返回路径(3)的轴向方向延伸。

3.如权利要求2所述的定子系统(1)，其特征在于，所述横杆(5)注塑到位于所述外部返回路径(3)的外周界处的轴向延伸的凹部中。

4.如权利要求3所述的定子系统(1)，其特征在于，所述横杆(5)以齐平的方式装配到所述外周界的轮廓中。

5.如权利要求3或4所述的定子系统(1)，其特征在于，所述外部返回路径(3)具有基本上矩形的横截面，所述凹部以沟槽(6)的形式位于所述矩形横截面的角部中。

6.如权利要求1至5中任一项所述的定子系统(1)，其特征在于，所述笼状件(4)具有一个轴承接纳件(7、8)，所述轴承接纳件用于将所述内部转子各自安装在所述定子系统(1)的轴向端部处。

7.如权利要求1至6中任一项所述的定子系统(1)，其特征在于，所述外部返回路径(3)是冲压堆叠的软磁板堆。

8.如权利要求1至7中任一项所述的定子系统(1)，其特征在于，对所述外部返回路径(3)的露出区域进行涂漆，以使得与所述笼状件(4)一起，形成所述定子系统(1)的平滑外表面。

9.如权利要求1至8中任一项所述的定子系统(1)，其特征在于，所述塑料是聚邻苯二甲酰胺。

10.如权利要求1至9中任一项所述的定子系统(1)，其特征在于，所述定子系统(1)进一步包括绕组支承件(10)，所述绕组支承件用于安装所述定子绕组(2)，其中，所述绕组支承件(10)设置在所述外部返回路径(3)的轴向端部处并且包括若干突部(11)，所述突部插入到位于所述外部返回路径(13)的外周界处的轴向延伸的凹部中，并且所述笼状件(4)围绕由所述外部返回路径(3)和所述绕组支承件(10)构成的单元。

11.如权利要求10所述的定子系统(3)，其特征在于，所述定子系统(1)进一步包括连接触件(13)，所述连接触件销接于所述绕组支承件(10)，其中，所述定子绕组(2)的绕组线抽头(14)与所述连接触件(13)电气地连接。

12.一种制造如权利要求10或11所述的定子系统(1)的方法，其中，首先将所述定子绕组(2)插入到所述外部返回路径(3)中，然后，将所述绕组支承件(10)放置在所述外部返回路径上，以使得所述绕组支承件的突部(11)接合到位于所述外部返回路径(3)的外周界处的轴向延伸的凹部中，并且随后，以笼状件(4)的形式利用塑料将所述保持结构注塑于由所述外部返回路径(3)和所述绕组支承件(10)构成的单元。