CN106849410A

CN106849410A - 定子装置

Info

Publication number: CN106849410A
Application number: CN201611030079.8A
Authority: CN
Inventors: M.埃施托尔夫; L.乌姆兰德; P.吕克
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-06-13
Anticipated expiration: 2036-11-15
Also published as: CN106849410B; DE102015119797A1; EP3168966B1; EP3168966A1

Abstract

本发明涉及一种用于电机的定子装置(10)，该定子装置具有：定子(11)，用于容纳定子(11)的定子支架(12)，以及用于容纳定子支架(12)的壳体(13)。对此本发明提出，定子支架(12)至少在一个轴向端部(E1、E2)上在长度方面超过定子(11)，其中，定子支架(12)的至少一个端部(E1、E2)被实施成用于与壳体(13)连接。

Description

定子装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于电机的定子装置。此外，本发明涉及一种根据权利要求10所述的相应的电机以及根据权利要求11所述的用于优化定子装置的相应方法。

背景技术

诸如电动机、发电机和/或起动发电机的电机的部件被用于驱动所要求的磁场的力激发振动。该振动传递到其中置入有电极的壳体上，且振动对于用户是可声学感知的。该噪音在此作为干扰被感受。在此，通常发出独特的干扰振鸣，其是非常令人不舒服的。

在DE10 2011 108 066 A1中已知一种定子悬挂装置，其包括定子支架，该定子支架在轴向端部上相对于壳体被支撑，从而减少壳体的振动。在此已表明缺点在于，定子悬挂装置结构复杂，且定子支架高成本地被安装在壳体上。

发明内容

因此，本发明的目的在于，至少部分地克服至少一个现有技术中已知的缺点。特别地，本发明的目的在于，提供一种用于电机的定子装置和相应的电机，定子装置和电机具有简单的结构，其被设计成简单的，其在制造方面是简单且有利的以及可被容易地组装。此外，本发明的目的在于，提供一种用于优化用于电机的定子装置的方法。

上述目的通过用于电机的定子装置实现，该定子装置被实施成具有：定子，用于容纳定子的定子支架，以及用于容纳定子支架的壳体，其中，定子支架至少在一个轴向端部上在长度方面超过定子，且其中，定子支架的至少一个端部被实施成用于特别是完全与壳体连接。

在本发明的意义下，电机可理解成电动机、发电机和/或起动发电机。在本发明的意义下也可行的是，定子支架在两个轴向端部上在长度方面超过定子，从而在两侧简化定子支架与壳体的连接。此外，在本发明的意义下可行的是，在定子与壳体之间实现完全/全周边的连接，该完全的连接可简单地实现。

在此，本发明的思路在于，在壳体内提供分开的壳体部分，即，定子支架，从而去耦联从定子至壳体的振动传播。根据本发明，定子支架可不同于通常为薄的圆柱体地例如被构建成薄的金属片圆柱体。此外本发明的思路在于，这样的定子支架在长度方面或在轴向方向上超过定子，从而实现下文中详细描述的优点。

定子支架的这样的根据本发明的设计方案能够有利地实现下述情况，即，来自定子的振动通过薄的且软的圆柱体被弹性吸收。定子支架的、在轴向方向上超过定子的端部特别是以圆柱体的形式在此用作为至壳体的弹性连接，从而实现在定子与壳体之间的声音去耦联。由此，定子的径向的运动模(Bewegungmoden)不被传递到外部壳体上，这等同于减少固体声通过。圆柱体的大平面转动惯量尽管由于径向柔韧性而用于有效抑制在外部壳体与内部的定子支架之间的平移和旋转运动。在壳体与定子支架之间的去耦联以及在壳体与定子支架之间的在定子支架轴向端部上的完全连接实现在壳体与定子支架之间的空腔。在此，该空腔可有利地用于容纳用于电机的冷却剂，例如冷却液体，诸如油。有利地，在本发明的意义下可设想，在壳体与定子支架之间的空腔可填充有一定份额的空气，从而通过冷却剂通过按份额存在的空气降低有效的声音速度。

定子支架的这样的根据本发明的设计方案，即，在轴向上超过定子，此外能够有利地实现下述情况，即，可通过简单的方式制造在定子支架与壳体之间的连接，优选不带有额外的固定部件或定子支架的形变，例如通过粘接、和/或通过夹紧、和/或通过在定子支架上的壳体的收缩-许可，带有和/或不带有在其间的胶粘剂。由此可明显简化定子装置的和相应电机的结构和装配。

此外定子支架的根据本发明的设计方案有利地使得可简单且有利地制造定子支架只身，且也可间接制造壳体，因为壳体因此不必是实心和厚的物体。在此，定子支架可通过简单且有利的方式、甚至量产地例如通过深拉、挤压或辗压被制造。

此外根据本发明可提出，定子支架可特别是相比于定子支架的直径被构建成薄壁圆柱体。对于薄壁圆柱体也设想，圆柱体壁的厚度可仅为定子支架的直径的微小部分，该部分根据所使用的材料以及根据所期望的声音传递可在1/40与1/300之间，优选在1/60与1/200之间，或例如为1/100。在此有利的是，由此可节省材料成本，因为不需要实心的部件。也有利的是，由此电机的结构空间可被保持成小的。由此也使得可以简单地制造定子支架。

此外在本发明的范围中可设想，定子支架可由钢或铝、特别是通过深拉、挤压或辗压被制造。在此有利的是，可使用有利的材料和有利的制造方法。此外有利的是，这样的简单但快速的制造方法可提供具有最高精度的部件。因此，对于确定的定子装置，可以简单、快速、且不带有大成本消耗地提供定子支架的所期望的或最佳合适的厚度。

此外在本发明的范围中可有利的是，壳体可同样特别是相比于壳体的直径被构建成薄壁圆柱体。在此可设想，壳体可由铝制成。在此对于薄壁圆柱体也可设想，圆柱体壁的厚度可仅为壳体的直径的微小部分，针对铝的该部分根据所期望的声音传递可在1/80与1/40之间，或例如可为1/60。由此，材料成本可进一步下降，且电机的结构空间减小。在此也可明显减少在制造电机时的消耗。

此外根据本发明可提出，定子支架可被构建成特别是仅仅正圆柱体。因此可实现下述优点，即，可进一步简化定子支架的制造。由此可明显减少制造时间和制造步骤数量，甚至减少到仅一个制造步骤，例如在挤压中的情况。

同样可设想，定子支架可具有至少一个例如弯折的凸缘件，该凸缘件可用于连接定子支架与壳体。在此下述情况可以是有利的，即，凸缘件可通过壳体的两个部件之间的简单的夹紧与壳体连接。也可设想，凸缘件可以是定子支架的轴向延长部，例如具有不同于定子支架的厚度，该厚度可被匹配用于与壳体夹紧。

此外可设想，定子支架可至少在一个轴向端部上具有至少一个例如凸缘形的密封件，从而密封在定子支架与壳体之间的空腔。在此，可以以密封环的形式构建密封件。由此可实现下述优点，即，可使用用于容纳冷却剂的空腔，而不会流出。

此外根据本发明可提出，定子支架的至少一个轴向端部与壳体可以通过夹紧、通过粘接和/或收缩相互连接。这样的连接方法可简单、成本有利且快速地实施。定子装置的结构或布局或设计方案由此可被简化，其中，可舍弃所有额外的连接件，例如螺栓、夹紧或夹子元件，或单独的固定部件，例如锁紧环等。因此可同样简化定子装置的装配。

此外下述情况可以是有利的，即，在定子支架与壳体之间设置有用于冷却剂的特别是封闭的空腔。由此可通过下述方式改进定子装置的功能性，即，空腔可用于冷却。在此可有利的是，单独通过在轴向端部上定子支架至壳体的根据本发明的连接可实现对空腔的密封。此外或代替地，可在定子支架的轴向端部上设置至少一个额外的密封件。

根据本发明的一个优点，在定子支架与壳体之间的空腔可至少按份额填充空气。在此有利的是，通过按份额存在的空气可降低流动通过空腔的冷却剂的声音速度。因此，来自定子的振动可首先通过定子支架且然后通过空气被衰减。由此可减少通过空腔至壳体的声音传播。

此外可在本发明的范围中提出，定子支架可至少在一个轴向端部上具有至少一个消声元件，从而减少噪音从定子至壳体的传播。在此可设想，可在定子支架中以孔的形式，例如以冲压孔的形式构建至少一个消声元件。这样的消声元件是非常简单的且可在没有大量消耗的情况下例如通过冲压被构建在定子支架中。这样的简单消声元件有利地用于，一般地减少从定子支架至壳体的振动传递，且甚至可在孔的位置处中断振动传递。

此外根据本发明可设想，在定子支架与壳体之间可使用不同类型的消声元件，例如弹性环和/或榫舌。也可设想，定子支架的厚度可改变，从而有利地传导振动。此外可设想，定子支架可在定子支架的端部上被加强和/或变细，从而确保与壳体的更轻的连接，和/或减少振动传播。

此外在本发明的范围中可提出，定子支架可至少在一个轴向端部上具有多个消声元件，特别是多个孔。在此有利的是，可明显提高对振动的抑制效果。此外可设想，所述多个消声元件或孔环形地和/或凸缘形地被布置。在此有利的是，由此可最佳地通过消声元件阻拦和减少定子支架的平移和旋转振动。此外可设想，所述可环形或凸缘形布置的多个消声元件此外可双行或甚至更多行地被布置，从而增强抑制效果。

此外在本发明的范围中可提出，所述至少一个消声元件或所述多个消声元件可被布置在定子支架至壳体的连接点与定子的端部之间。由此可有利地确保，来自定子的振动通过定子支架径向可靠地被阻拦，且通过定子支架至壳体的连接点同时减少振动的进一步轴向传导。

此外，根据本发明的目的通过具有如上文中所述的定子装置的电机实现。在此实现也结合根据本发明的定子装置提及的相同的优点。在此为避免重复完全参考引用。

此外，根据本发明的目的通过用于优化用于电机的、如上文中所述的定子装置的方法实现，其中，定子装置具有用于容纳定子的定子支架，该方法包括下述步骤：

-通过定子支架中的磁压计算力激励；

-计算壳体中的力激励；

-计算特别是通过冷却剂耦联的定子装置的固有频率；

-针对从定子支架至壳体的所期望的声音传递，计算定子支架的厚度和/或壳体的厚度。

通过定子支架中的磁压计算力激励，在此可理解成：根据在电机中已知的磁力或磁力分布地计算定子的表面的压力场，因为在定子和转子中的各线圈中的电流是已知的。在此可设想，对此可列出定子的表面的运动方程。同样地，计算壳体中的力激励可理解成：计算壳体的表面的压力场，其中，可考虑空腔的衰减效果，空腔具有若需要则在空腔中的冷却剂。在此可设想，可列出传播的声音的速度势的波动方程。在此，从定子支架至壳体的声音传递可通过壳体的力激励与定子支架中的力激励的关系计算。所有计算可首先针对定子支架的和壳体的示例性几何尺寸而被执行，其中，然后可通过该尺寸的改变而确定针对从定子至壳体的所期望的声音传递的匹配尺寸。

由此可有利地优化不同的定子装置。因此可确保，始终可以可靠且安全地、然而也有利且快速地以及针对用户减少不舒服的声学影响地提供不同的电机。

附图说明

下文中通过借助附图对本发明的优选实施例的描述进一步示出其他的、改进本发明的措施。在此，在权利要求书和说明书中提及的特征单个自身或以任意的组合对于本发明是重要的。在此应注意，附图仅具有所描述的特征，且不应认为以任何形式限制本发明。附图中：

图1为根据本发明的定子装置的示意图；

图2为根据本发明的定子装置的另一实施方式的示意图；以及

图3为根据本发明的定子装置的剖视图。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的部件始终具有相同的参考标记，因此相同的部件通常仅描述一次。

图1示出根据本发明的用于电机的定子装置10。电机在此为电动机，其可将电能、特别是将电流转化成机械能。对此，电机具有定子11和转子16。在此，由磁场施加到线圈的电流通过的导体上的力转换成运动。

根据本发明，定子装置10被实施成具有用于容纳定子11的定子支架12以及用于容纳定子支架12的壳体13。在此，根据本发明的定子支架12轴向超过定子11。如可在图1中看到的那样，在此定子支架12的轴向端部E1、E2分别在长度方面超过定子11的相应轴向端部S1、S2。

根据本发明，定子支架12的、特别是相比于定子11的轴向端部S1、S2而延长的轴向端部E1、E2用于连接V1、V2定子支架12与壳体13。在此，定子支架12可简单地借助于粘接收缩连接V1与壳体13完全连接，如其可在图1中的放大视图中在左上部看到的那样。

根据本发明的定子支架12有利地被构建成单独的壳体部分，其被设置成用于减少振动从定子11至壳体13的传播。不同于在具有实心壳体的传统定子装置中的情况，根据本发明的定子支架12是薄的圆柱体，例如是薄的金属片圆柱体。

薄的、且由于所选择的诸如钢的材料而相对软的或挠性的定子支架12负责使得来自定子支架12中的定子11的振动弹性地被接收且被弱化，然后振动通过连接点V1、V2优选地仅在轴向方向上进一步被传导到壳体13上。在此，定子支架12的轴向端部E1、E2用作为至壳体13的弹性连接部V1、V2。由此，定子11的径向的运动模(Bewegungsmoden)甚至不被传递到外部壳体13上。定子支架12的大的平面转动惯量尽管由于其径向柔韧性而用于有效抑制在壳体13与定子支架12之间的平移和旋转运动。

壳体13和定子支架12在圆周侧在其端部上相互连接，壳体13和定子支架12在其之间形成空腔14，该空腔可用于容纳用于冷却定子11的例如冷却液体形式的诸如油的冷却剂。在此，本发明此外提出，在壳体13与定子支架12之间的空腔14可至少相对于冷却液体按份额地填充空气，从而通过冷却剂通过按份额存在的空气减少声音的传播。

如此外在图1中的放大视图中所示的那样，定子支架12的在其轴向端部E1、E2中的至少一个端部E1上的延长的设计方案，对于与壳体13的连接部V1是有利的，因为定子支架12的相应的端部E1可简单地被张紧和/或粘接在中空的、同样圆柱体形的壳体13之内。在此有利的是，不要求额外的固定部件来产生连接部V1。根据本发明的定子装置10的结构由此可明显被简化。

此外可从图去中看到，定子支架12具有正圆柱体的简单形状。例如可通过深拉、挤压或辗压来简单且有利地制造这样的正圆柱体。由此根据本发明的壳体13在制造中变得更薄和更简单，因为根据本发明不必将壳体13设计成实心的，从而吸收来自定子11的振动。

此外在图1中示出，定子支架12在轴向端部E1、E2上(在定子11的相应端部S1、S2与相应连接点V1、V2之间)任选地具有多个圆周侧或凸缘形布置的冲孔形式的消声元件15。在此，冲孔15负责使得更好地减少从定子11至壳体13的噪音传播。替选地，根据本发明可以在定子支架12与壳体13之间设置不同类型的消声元件15，例如弹性环和/或榫舌。也可设想，可通过定子支架12的可变厚度而相应地调节声音抑制。在此可设想，定子支架12可在轴向端部E1、E2上变细，从而产生与壳体13的更容易的连接。

此外图2和图2的放大视图在右上部示出，根据本发明的另一可行实施方式的定子支架12可具有至少一个弯折的凸缘件17，其可用于连接定子支架12与壳体13。在图2所示的实施例中，凸缘件17被张紧在壳体13与壳体盖部13.1之间。

此外图2和图2的放大视图在左上部示出，定子支架12可任选地被实施成在至少一个轴向端部E1上具有至少一个凸缘形的密封件18，从而附加地密封在定子支架12与壳体13之间的空腔14。在此，密封件18以密封环18的形式被构建。

如在图3中清楚看出，在定子支架12与壳体13之间形成特别是封闭的空腔14，该空腔适合于容纳若需要则按份额带有空气的冷却液体。在此，空气可负责使得流经空腔14的冷却剂的声音速度通过按份额存在的空气而被降低。由此可通过下述方式提高定子装置11的功能性，即，在本发明的意义下可有利地利用空腔14。在此可有利的是，通过定子支架12与壳体13的根据本发明的连接部V1、V2已经可对空腔14进行密封，或可额外设置密封件18，如在图2中所示的那样。

如此外可在图3的剖视图中看到的那样，定子支架12特别是相比于其直径被构建成薄壁圆柱体。此外可在图3中看到，壳体13同样特别是相比于壳体12的直径被构建成薄壁圆柱体。在此应清晰的是，图3的所选择的比例尺是纯示例性的，且定子支架12的和壳体13的厚度可根据所要求的声音传递或抑制而改变，和/或如下文中所述地被设置。

此外，本发明提出用于优化定子装置10的方法，在其中，可针对从定子11至壳体13的所期望的声音传递来设置定子支架12的最佳厚度和/或壳体13的最佳厚度。对此，根据本发明的方法提出下述步骤：

-通过定子支架中的磁压计算力激励；

-计算壳体中的力激励；

-计算特别是通过冷却剂耦联的定子装置的固有频率；

在此，可在第一步骤中例如通过对圆柱体壳体的运动方程的建模而通过定子支架12中的磁压计算力激励。因为在定子11和转子16中的各线圈中的电流是已知的，可确定磁场F或其模(Moden)n＝0,n＝1,n＝2,n＝3等。此外在步骤2中，通过壳体13中的表面速度可计算声音辐射或压力场P，例如通过对速度势的波动方程建模。定子支架12至壳体13的声音传递在此可通过壳体13中的力激励与定子支架12中的力激励的关系(P＝A*F)被计算。壳体13的圆柱体外壳的和定子支架12的运动方程与冷却剂的运动方程的耦联可通过一般性边界条件实现。由此也产生耦联系统的或定子装置10的相应固有频率。因此可借助于根据本发明的方法计算针对定子支架12和壳体3的最佳几何尺寸。

对图1至图3的上文中的描述仅在示例的范围中描述了本发明。当然，只要技术上有意义，各实施方式的单个特征可自由相互组合，而不会脱离本发明的范围。

附图标记列表

10 定子装置

11 定子

12 定子支架

13 壳体

13.1 壳体盖部

14 在定子支架与壳体之间的空腔

15 消声元件

16 转子

17 凸缘件

18 密封件

E1 定子支架的第一轴向端部

E2 定子支架的第二轴向端部

F 磁场

P 压力场

V1 在定子支架与壳体之间的第一连接点

V2 在定子支架与壳体之间的第二连接点

S1 定子的第一轴向端部

S2 定子的第二轴向端部

n 振动模1至3

Claims

1.一种用于电机的定子装置(10)，该定子装置具有：定子(11)，用于容纳定子(11)的定子支架(12)，以及用于容纳定子支架(12)的壳体(13)，其特征在于，定子支架(12)至少在一个轴向端部(E1、E2)上在长度方面超过定子(11)，其中，定子支架(12)的至少一个端部(E1、E2)被实施成用于与壳体(13)连接。

2.根据权利要求1所述的定子装置(10)，其特征在于，定子支架(12)特别是相比于定子支架(12)的直径被构建成薄壁圆柱体，特别地，定子支架(12)由钢或铝、特别是通过深拉、挤压或辗压被制造。

3.根据权利要求1或2所述的定子装置(10)，其特征在于，壳体(13)特别是相比于壳体(13)的直径被构建成薄壁圆柱体，特别地，壳体(13)由铝制成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的定子装置(10)，其特征在于，定子支架(12)被实施成特别仅仅是正圆柱体，特别地，该定子支架(12)具有至少一个例如弯折的凸缘件(17)，该凸缘件用于连接定子支架(12)与壳体(13)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的定子装置(10)，其特征在于，定子支架(12)的至少一个轴向端部(E1、E2)与壳体(13)通过夹紧、通过粘接和/或收缩连接。

6.根据前述权利要求中任一项所述的定子装置(10)，其特征在于，在定子支架(12)与壳体(13)之间设置有特别是封闭的、用于冷却剂的空腔(14)，特别地，在定子支架(12)与壳体(13)之间的空腔(14)至少按份额填充有空气。

7.根据前述权利要求中任一项所述的定子装置(10)，其特征在于，定子支架(12)至少在一个轴向端部(E1、E2)上具有至少一个消声元件(15)，从而减少噪音从定子(11)至壳体(13)的传播，特别地，该至少一个消声元件(15)以孔、例如冲压孔(15)的形式被构建在定子支架(12)中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的定子装置(10)，其特征在于，定子支架(12)至少在一个轴向端部(E1、E2)上具有多个消声元件(15)，特别是多个孔(15)，特别地，所述多个消声元件(15)或孔(15)环形地和/或凸缘形地被布置。

9.根据权利要求7或8所述的定子装置(10)，其特征在于，所述至少一个消声元件(15)或所述多个消声元件(15)被布置在定子支架(12)至壳体(13)的连接点(V1、V2)与定子(11)的端部(S1、S2)之间。

10.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的定子装置(10)的电机。

11.一种用于优化用于电机的、特别是根据权利要求1至9中任一项所述的定子装置(10)的方法，其中，定子装置(10)具有用于容纳定子(11)的定子支架(12)，该方法包括下述步骤：

-通过定子支架(12)中的磁压计算力激励；

-计算壳体(13)中的力激励；

-计算特别是通过冷却剂耦联的定子装置(10)的固有频率；

-针对从定子支架(12)至壳体(13)的所期望的声音传递，计算定子支架(12)的厚度和/或壳体(13)的厚度。