CN107534348A - 电子换向的直流电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子换向的直流电机，其具有多相的定子(1)和内转子，其中，定子(1)包括闭合的返回环(2)和多个与返回环一体的向内指向的定子极(3)并且具有绝缘材料体(4)，绝缘材料体具有径向延伸超出定子外直径的针对绕组线材(6)的联接机构(5)。本发明的任务是在这种直流电机中提供具有很小的轴向和径向尺寸的紧凑的结构形式，即使在使用针绕法的情况下也提供最佳的效率，以及提供简单的可制造性。该任务根据本发明通过权利要求1来解决。

Description

电子换向的直流电机
技术领域
本发明涉及一种电子换向的直流电机，其具有多相的定子(1)和内转子，其中，定子(1)具有闭合的返回环(Rückschlussring)(2)和多个与该返回环一体的向内指向的定子极(3)并且具有绝缘材料体(4)，绝缘材料体具有径向延伸超出定子外直径的针对绕组线材(6)的联接机构(5)。
背景技术
具有向内指向的极的电子换向的直流电机根据要求以不同的方式制造。如果要实现短的工艺时间，那么单极缠绕法例如是适用的，在其中，极以经济的方式成组地同时从外部缠绕，并且随后接合成定子。各个极之间的每个边界面形成了磁阻抗。这些阻抗的总和减小了直流电机的总效率。因此，该方法不会在对效率有高的要求的情况下使用。为此，选择更好的内缠绕法，如针绕(Nadelwickeln)。然而，在针绕法中不利的是针对缠绕针本身的相对大的结构空间需求，缠绕针一方面必须在极之间运动，并且另一方面即使在铺设绕组线材时也要在线材引导机构之间引导。此外在针绕中，尤其是在将绕组线材联接到联接机构上时，根据联接类型需要轴线平行地(achsparallel)接合或铺设绕组线材，其中，线材轴向上必须如下这样地锁固，即，使其不会从已经铺设好的部段，例如转向几何结构上滑出。为了避免这一情况，通常在转向几何结构上设置有倒勾。这些几何结构明显需要具有侧向的滑块的更昂贵的注塑成型工具。与联接部位的间距也因此必须相对大，这是因为由此更大的弯曲半径对于绕组线材来说是可能的。在弯曲半径过小的情况下，在不冒着持久的弯曲变形的危险的情况下，线材往往不能够经由联接几何结构引导。这可能会导致松动的或自身松弛的线材部段，因此可能会导致使用寿命缩短。
由EP 1 722 464 A1公知了一种按类属的电子换向的直流电机，在其中，线材铺设在绝缘材料体外部上，并且与径向与绝缘材料体联接的接触设备(联接块)连接。绕组在此以如下方式铺设，即，使绕组线材在缠绕所有配属于相的定子齿之前或之后引导经过接触设备的接触元件。绕组线材分别在导磁部的区域中铺设在绝缘材料体外部上。因为在接触设备的区域中也是这样的情况，所以接触设备径向向外延伸得非常远，并且由此明显增大了结构空间。
发明内容
本发明的任务是在这种直流电机中提供具有很小的轴向和径向尺寸的紧凑的结构形式，即使在使用针绕法的情况下也提供最佳的效率，并且提供简单的可制造性。
该任务根据本发明通过设备权利要求1和方法权利要求14的特征来解决。该解决方案包括：联接机构与绝缘材料体不是一体的，而是安装在与绝缘材料体(4)一体的保持机构上。由此，得到一系列的优点。首先，对于缠绕针来说存在更大的空间来固定线材端部。此外，缠绕针不必利用联接机构，例如绝缘刺破式接触部实施针对接合运动的轴向运动。基于该原因，一方面不需要约束几何结构，例如钩或倒勾。由此，用于绝缘材料体的注塑成型工具可以明显更简单地并且在没有侧向的滑块的情况下实施，由此使得制造更经济。另一方面，径向的结构空间可以得到减小，这是因为针对轴向运动也必须提供空间。
本发明的改进方案在从属权利要求中示出。设置的是，联接机构具有缝隙状的线材容纳部。这些线材容纳部如下这样地确定规格，即，使得可以近似无间隙地容纳绕组线材，但不导致夹紧。该可运动性是必要的，以便可以工艺可靠地(prozesssicher)执行联接机构到保持机构上的推移。
联接机构此外还成形有与线材容纳部成直角地定向的针对绝缘刺破式接触部的容纳井道。绝缘刺破式接触部可以在安装期间短暂地也用作针对联接机构的保持机构或防丢失机构。
适宜地，在联接机构与保持机构之间设置有与接合方向成直角的形状锁合的(formschlüssig)连接。由此，实现了在轴线平行方向上的可靠的机械连接。
形状锁合通过在保持机构中的引导部和联接机构上的与该引导部相对应且适配的配合轮廓来实现。该连接部可以滑槽式地实施。
联接机构在保持机构上以及进而在绝缘材料体上的特别可靠的机械连接以如下方式实现，即，联接机构在保持机构上的连接通过锁定机构锁定。由此，不仅在轴线平行方向上而且在径向方向上都形成了形状锁合。
非常有效的且限制了部件数量的解决方案在于，锁定机构存在于反正是必要的壳体盖上。
针对绝缘材料体的成形工具的设计可以通过如下方式得到明显简化，即，放弃在绝缘材料体的线材引导机构上的轴向的约束几何结构。
根据本发明的特别优选的改进方案设置的是，为了使绕组线材转向，多个线材引导机构布置在绝缘材料体的描绘出返回环到绝缘材料体上的轴向投影的环形区域内并且布置在完全包含联接机构的90°扇形区段内，并且与绝缘材料体是一体的。这些线材引导机构尤其是用于将绕组线材尽可能节省空间地并且因此尽可能最佳地带到平行的布置中，作为用于安装联接机构的前提条件。
径向在该环形区域之外设置在绝缘材料体的保持机构上的另外的转向机构同样明显有助于绕组线材的最佳的可布置性。
已被证实的是，当在扇形区段内，绕组线材至少一次，优选至少两次，向内轴向在已经缠绕好的定子极之前绕线材引导机构引导时，绕组线材的节省空间的铺设尤其由此能够得以实现。由此，另外未被利用的结构空间用于绕组线材的最佳的布置。
该优点通过如下方式进一步得到充分利用，即，绕组线材之字状地(Zick-Zack-artig)绕至少两个线材引导机构安置。
本发明的特征还在于具有用于制造电子换向的直流电机的定子的方法，其包括如下方法步骤：-提供用于对绕组线材进行止挡的安装辅助机构；-提供经绝缘的定子；-将经绝缘的定子置入安装辅助机构中；-将该布置置入缠绕设备中；-将绕组线材止挡在安装辅助机构的径向布置在定子之外的止挡部位上；-将第一相的线材依次绕定子的第一至第n极进行接合；-将线材朝向安装辅助机构的第二止挡部位引导，并且将线材止挡在第二止挡部位上；-将同一线材作为第二相依次绕定子的第一至第n另外的极无中断地接合；-将线材朝向安装辅助机构的第三止挡部位引导，并且将线材止挡在第三止挡部位上；-将同一线材作为第三相依次绕定子的第一至第n另外的极无中断地接合；-将线材朝向第一止挡部位引导并且止挡在第一止挡部位上；-在绝缘材料体与安装辅助机构的止挡部位之间平行布置的绕组线材部段中，与线材延伸成直角地接合联接机构的线材容纳部；-将联接机构推移到保持机构的引导部上；-将绝缘刺破式接触部接合到容纳井道中；-将径向在联接机构之外的线材部段切断。
该方法的特别的优点在于，在缠绕过程期间，首先不必进行与后来安装在保持机构上的联接机构的连接。由此，取消了在定子的径向外部的区域中的轴向运动，稍后在该区域中安设联接机构。在定子被缠绕并且径向向外引导的线材部段还被安设在安装辅助机构中之后，联接机构通过轴线平行的运动接合到径向在保持机构之外的线材部段上，并且随后通过径向运动移动到保持机构上并且移动到其引导部中。线材部段通过该径向运动而并不一起运动，而是其在线材容纳部中类似于啮合运动地滑动。联接机构与保持机构之间的连接可以通过稍微的过盈配合力锁合地(kraftschlüssig)形成。通过将绝缘刺破式接触部接合到容纳井道中，使得线材去除绝缘(abisolieren)，并且与绝缘刺破式接触部电连接。
锁定挡片(其例如可以是壳体盖的一部分)在其安装后将联接机构锁定在其在保持机构上的位置上。
附图说明
本发明的实施例随后借助附图详细阐述。其中：
图1示出在安装工艺的第一阶段中的定子；
图2示出在安装工艺的第二阶段中的定子；
图3示出在安装工艺的第三阶段中的定子；
图4以轴向视图示出缠绕好的定子；
图5以俯视图示出缠绕好的定子；
图6示出缠绕好的定子的截面图；
图7示出图6的放大的片段E；
图8示出缠绕好的定子的三维图；
图9示出联接机构的零件图；
图10示出联接机构的侧视图；
图11示出联接机构的俯视图；
图12示出穿过图11的联接机构的截面B-B；
图13示出穿过图11的联接机构的截面A-A；
图14示出图13的放大的片段G；
图15示出具有保持机构的绝缘材料体的正视图；
图16示出图15的放大的片段；
图17示出分解图；以及
图18示出安装辅助机构。
具体实施方式
图1示出了在安装工艺的第一阶段中的缠绕好的定子1，其具有闭合的返回环2、具有保持机构7的绝缘材料体4、绕组线材6，绕组线材绕定子的各个径向向内指向的极缠绕(在此不能看到)，并且在各个极之间，在定子周边上的绝缘材料体4的线材引导沟槽8中引导。绕组线材6径向向外固定在安装辅助机构34(参见图18)的止挡机构5上。
图2示出了在安装工艺的第二阶段中的图1的定子1，其中，联接机构5的线材容纳部10(参见图5)与绕组线材6的多个线材部段啮合，并且联接机构5与绝缘材料体4分隔开。保持机构7具有引导部12(参见图5)，具有配合轮廓13的联接机构5可以被推移到引导部上，其中，线材在线材容纳部中以能沿线材延伸方向滑动的方式布置。
图3示出了图1和图2中的在安装工艺的第三阶段中的定子1，在安装工艺中，联接机构5与保持机构7连接。在该状态下存在轴线平行方向上的形状锁合的连接。引导部如下这样地确定规格，即，存在径向方向上的摩擦锁合的(reibschlüssig)连接。
图4以轴向视图示出了缠绕好的定子1。在此可以看到定子极3和绕组线材6的铺设。该绕组线材绕线材引导机构15接合，其中，线材部分地也向内引导到定子1的缠绕容纳区域中，并且被回引，以便将线材铺设到联接机构5上的期望的定位上。为此，附加地也设置有转向机构31。用于将绕组线材布置在联接区域中的线材引导机构15布置在完全包含联接机构5的90°扇形区段30中。联接机构5安装在绝缘材料体4上，并且具有三个绝缘刺破式接触部9，它们轴向(平行于安装轴线14地)接合在联接机构5的容纳井道11中。联接机构5在保持机构7上近似径向地被推移。绝缘刺破式接触部9直到安装结束时都用作径向方向上的防丢失部。在轴向方向上，在联接机构5与保持机构7之间存在形状锁合。
图5示出了缠绕好的定子1的俯视图，其具有返回环2、绝缘材料体4、联接机构5和绕组线材6。定子1的磁激活的部分由叠片组构成。该叠片组的多个相邻的板材径向在三个部位上扩大，并且形成紧固孔眼16(也参见图4)，用以与壳体螺接。绝缘材料体4具有多个线材引导沟槽8，在线材引导沟槽中，绕组线材6在外部铺设在绝缘材料体4的周边上。槽内衬(在此不可见)作为绝缘材料体4的一部分伸入定子1的槽中。另外能看到的是与绝缘材料体4一体的具有引导部12的保持机构7，联接机构5以配合轮廓13在保持机构上以径向上形状锁合的方式进行推移。保持机构还具有支撑机构17，保持机构7以支撑机构支撑在返回环2上。联接机构5具有引导机构18，其用于引导联接插头。为了便于安装，引导机构18设有导入倾斜部。引导机构18要比联接机构明显轴向进一步凸出，因此，便于对联接插头的安装。联接机构5具有缝隙状的线材容纳部10，其不同深度地成形到联接机构5中，从而使绕组线材6的被置入其中的线材部段位于不同的水平上。如虚线19示出的那样，不同的水平匹配于线材引导沟槽8的轴向位置。该几何上的特殊性用于将绕组线材6尽可能节省空间地铺设。
在定子1的对置的侧面上安装有绝缘垫片20，其不具有附加的线材引导轮廓。
图6示出了缠绕好的定子1的截面图，其具有返回环2、紧固孔眼16、定子极3、绝缘材料体4、绝缘垫片20、多个定子线圈21、联接机构5和容纳在线材引导沟槽8中的并容纳在联接机构5的线材容纳部10中的绕组线材6。绝缘材料体4和绝缘垫片20具有槽内衬23。此外，在绝缘材料体4中成形有线材贯穿部22，绕组线材6从线材引导沟槽8穿过线材贯穿部朝向定子极3引导并且回引，并且从线材引导机构15朝向定子极3引导或朝向联接机构5引导。接合力可以在插入联接插头时通过支撑机构17接收。
放大的细节E(图7)更清楚地示出了另外的细节，其具有绝缘材料体4、返回环2、保持机构7、联接机构5、线材引导机构15和绕组线材6。像能清楚看到的那样，两个线材6容纳在缝隙状的线材容纳部10中。在此指的是从联接机构5铺设离开的线材和向联接机构铺设回的线材。与线材延伸方向成直角地，绝缘刺破式接触部9接合在容纳井道11中，绝缘刺破式接触部用于容纳联接插头的接触舌形部，并且相应地变形。不可见的是，绝缘刺破式接触部9的倒钩在容纳井道11的限界面中勾住。止挡机构24在线材容纳部10内一起成形，并且用于水平的设定，在该水平上绕组线材6横穿线材容纳部10。最后可看到引导机构18，其为了联接插头的更简单的安装设有倾斜部29。
图8示出了缠绕好的定子1的三维图，其具有返回环2、绝缘垫片20、绝缘材料体4、定子极3、绕组线材6和联接机构5。能清楚看到保持机构7的支撑机构17和引导部12以及联接机构5的配合轮廓13。此外，示出了定子线圈21、紧固孔眼16、线材容纳部10和引导机构18。
图9示出了联接机构5的零件图，其具有线材容纳部10、类似于滑槽引导部的配合轮廓13和引导机构18，引导机构不同宽度地实施。线材容纳部设有用于便于线材安装的导入倾斜部。然而，线材容纳部10的缝隙宽度匹配于线材厚度，并且明显小于针缠绕机的缠绕针，利用该针缠绕机来制造绕组。
图10示出了联接机构5的侧视图，其具有引导机构18和锁定机构25，锁定机构用于容纳壳体盖部段，联接机构5轴向方向通过壳体盖部段附加地形状锁合地固定。
图11示出了联接机构5的俯视图，其具有锁定机构25、容纳井道11、线材容纳部10和引导机构18。
图12示出了穿过图11的联接机构5的截面B-B，其具有锁定机构25、止挡机构24、线材容纳部10和容纳井道11。
图13示出了穿过图11的联接机构5的截面A-A，其具有容纳井道11和肋形的附加引导部26。
来自图13的放大的片段G在图14中更清楚地示出了联接机构5的细节，其具有容纳井道11、线材容纳部10、止挡机构24和配合轮廓13。
图15示出了具有保持机构7的绝缘材料体4的正视图，保持机构设有附加槽27用于容纳附加引导部26(参见图13)。此外示出了构造为轴向凸出的销柱的线材引导机构15以及在径向外部的与径向内部的定子区域之间的线材贯穿部22。径向在返回环2之外的转向机构31用于对针对两个径向分离得最远的线材容纳部10的绕组线材部段转向。在第三线材容纳部10中不需要附加的转向机构31。
图16示出了图15的放大的片段H，其具有绝缘材料体4、保持机构7、附加槽27、线材引导机构15、转向机构31、线材贯穿部22和槽内衬23，槽内衬也对定子极3的端侧进行绝缘。为了便于安装联接机构5，在保持机构7上设置有倒棱28。在径向在返回环2之外的保持机构7上设置有第一凹陷止挡部32和第二凹陷止挡部33，它们限制了绕组线材6(在轴向方向上)的高度位置。在此要注意的是，两个绕组线材6通常上下相叠地安置，并且因此占据不同的高度水平。交叉点也必须借助线材引导机构15和另外的转向机构31如下这样地引导，即，避免不期望的高度增加。
图17示出了电动机的各个部分的分解图，其具有绝缘材料体4、联接机构5、锁定机构25、绝缘刺破式接触部9和壳体盖40，在壳体盖的边缘上，锁定挡片39轴线平行地凸出。该锁定挡片39匹配于锁定机构25，并且在已安装状态下与该锁定机构形状锁合。由此，防止联接机构5会以其配合轮廓13径向地从绝缘材料体4的引导部12中滑出。壳体盖40锅形地构造，并且在其锅边缘上具有卡扣机构41，其可以与绝缘材料体4的相对应的卡扣凸鼻42锁止。
图18示出了安装辅助机构34，其具有定子容纳部36、联接容纳区域37和止挡部位35，止挡部位在此实施为止挡销。安装辅助机构34还设有校正销38，其用于定子在缠绕设备中和在工件载体中的定向。
附图标记列表
1 定子 33 第二凹陷止挡部
2 返回环 34 安装辅助机构
3 定子极 35 止挡部位
4 绝缘材料体 36 定子容纳部
5 联接机构 37 联接容纳区域
6 绕组线材 38 校正销
7 保持机构 39 锁定挡片
8 线材引导沟槽 40 壳体盖
9 绝缘刺破式接触部 41 卡扣机构
10 线材容纳部 42 卡扣凸鼻
11 容纳井道
12 引导部
13 配合轮廓
14 电机轴线
15 线材引导机构
16 紧固孔眼
17 支撑机构
18 引导机构
19 虚线
20 绝缘垫片
21 定子线圈
22 线材贯穿部
23 槽内衬
24 止挡机构
25 锁定机构
26 附加引导部
27 附加槽
28 倒棱
29 倾斜部
30 扇形区段
31 转向机构
32 第一凹陷止挡部

Claims (16)

1.电子换向的直流电机，所述电子换向的直流电机具有多相的定子(1)和内转子，其中，所述定子(1)具有闭合的返回环(2)和多个与所述闭合的返回环一体的向内指向的定子极(3)并且具有绝缘材料体(4)，所述绝缘材料体具有径向延伸超出定子外直径的针对绕组线材(6)的联接机构(5)，其特征在于，所述联接机构(5)与所述绝缘材料体(4)不是一体的，而是安装在与所述绝缘材料体(4)一体的保持机构(7)上。
2.根据权利要求1所述的电子换向的直流电机，其特征在于，所述联接机构(5)具有缝隙状的线材容纳部(10)，容纳在所述缝隙状的线材容纳部中的绕组线材(6)在所述缝隙状的线材容纳部中不会被夹紧。
3.根据权利要求2所述的电子换向的直流电机，其特征在于，所述联接机构(5)具有与所述线材容纳部(10)成直角地定向的针对绝缘刺破式接触部(9)、钎焊接触部或熔焊接触部的容纳井道(11)。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的电子换向的直流电机，其特征在于，所述联接机构(5)在所述保持机构(7)上的连接在第一方向上是形状锁合的。
5.根据权利要求4所述的电子换向的直流电机，其特征在于，所述保持机构(7)具有引导部(12)，所述引导部与所述联接机构(5)上的配合轮廓(13)相对应。
6.根据权利要求4或5所述的电子换向的直流电机，其特征在于，所述联接机构(5)在所述保持机构(7)上的连接通过锁定挡片(39)锁定。
7.根据权利要求6所述的电子换向的直流电机，其特征在于，所述锁定挡片(39)与所述直流电机的壳体部分、例如壳体盖(40)是一体的。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的电子换向的直流电机，其特征在于，为了使所述绕组线材(6)转向，多个线材引导机构(15)布置在所述绝缘材料体(4)的描绘出所述返回环(2)到所述绝缘材料体(4)上的轴向投影的环形区域内并且布置在完全包含所述联接机构(5)的90°扇形区段(30)内，并且所述多个线材引导机构与所述绝缘材料体(4)是一体的。
9.根据权利要求8所述的电子换向的直流电机，其特征在于，另外的转向机构(31)径向在所述环形区域之外设置在所述绝缘材料体(4)的保持机构(7)上。
10.根据权利要求8或9所述的电子换向的直流电机，其特征在于，在所述扇形区段(30)内，所述绕组线材(6)至少一次向内轴向在已经缠绕好的定子极(3)之前绕线材引导机构(15)引导。
11.根据权利要求8、9或10所述的电子换向的直流电机，其特征在于，在所述扇形区段(30)内，所述绕组线材(6)至少两次向内轴向在已经缠绕好的定子极(3)之前分别绕不同的线材引导机构(15)引导。
12.根据权利要求8、9、10或11所述的电子换向的直流电机，其特征在于，所述绕组线材(6)之字状地绕至少两个线材引导机构(15)安置。
13.根据前述权利要求中至少一项所述的电子换向的直流电机，其特征在于，不存在具有在轴线平行方向上起作用的约束几何结构的线材引导机构(15)。
14.用于制造根据前述权利要求中至少一项所述的电子换向的直流电机的定子(1)的方法，其特征在于包括如下方法步骤：-提供用于对绕组线材(6)进行止挡的安装辅助机构(34)；-提供经绝缘的定子(1)；-将所述经绝缘的定子(1)置入所述安装辅助机构(34)中；-将上述布置置入缠绕设备中；-将绕组线材(6)止挡在所述安装辅助机构(34)的径向布置在所述定子(1)之外的止挡部位(35)上；-将第一相的线材依次绕所述定子(1)的第一至第n极进行接合；-将所述线材朝向所述安装辅助机构(34)的第二止挡部位引导，并且将所述线材止挡在所述第二止挡部位上；-将同一线材作为第二相依次绕所述定子(1)的第一至第n另外的极无中断地进行接合；-将所述线材朝向所述安装辅助机构(34)的第三止挡部位引导，并且将所述线材止挡在所述第三止挡部位上；-将同一线材作为第三相依次绕所述定子(1)的第一至第n另外的极无中断地进行接合；-将所述线材朝向第一止挡部位引导并且止挡在所述第一止挡部位上；-在绝缘材料体(4)与所述安装辅助机构(34)的止挡部位(35)之间平行布置的绕组线材部段中，与线材延伸成直角地接合联接机构(5)的线材容纳部(10)；-将所述联接机构(5)推移到保持机构(7)的引导部(12)上；-将绝缘刺破式接触部(9)、钎焊接触部或熔焊接触部接合到容纳井道(11)中；-将径向在所述联接机构(5)之外的线材部段例如通过切刃切断。
15.根据权利要求14所述的用于制造定子(1)的方法，其特征在于具有如下方法步骤：将锁定挡片(39)安装到所述定子(1)上，并且通过形状锁合锁定所述联接机构(5)。
16.根据权利要求14所述的用于制造定子(1)的方法，其特征在于具有如下方法步骤：将壳体盖(40)和与所述壳体盖一体的锁定挡片(39)安装到所述定子(1)上，并且通过形状锁合锁定所述联接机构(5)。
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