CN108306461A - 用于电动机的定子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造用于电动机(100)的定子(110)的方法，所述定子具有壳体(112)，所述方法具有如下步骤：提供(200)定子组件(114)，所述定子组件具有第一部件(1142)，所述第一部件具有基本上圆柱形的外表面(1142a)，所述外表面具有第一外直径(da1)；提供(210)电子组件(116)，其中所述电子组件(116)具有至少一个布线载体元件(1160)和至少一个冷却体(1162)，其中所述至少一个冷却体(1162)具有基本上圆柱形的外表面(1162a)，所述外表面具有第二外直径(da2)；在所述定子组件(114)上将所述电子组件(116)安置(220)在所述定子组件(114)的轴向的端部区域(114’)中，由此获得扩展的定子组件(1140)；将所述壳体(112)热压套装(230)到所述扩展的定子组件(1140)上。

Description

用于电动机的定子及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造定子的方法，所述定子具有用于电动机的壳体。

此外，本发明涉及一种用于带有壳体的电动机的定子。

背景技术

已经已知的是，用于电动机的定子设置在壳体中。然而，传统的制造方法有如下缺点：其比较费事，尤其是在除了定子之外还要将其他部件设置在电动机的壳体中的情况下。

发明内容

因此，本发明的任务是改进了开头类型的制造方法以及相应的定子，使得可以简单且可低成本的制造并且减小在制造时的故障风险。

该任务在开头所述类型的方法方面根据本发明通过如下步骤来解决：提供定子组件，该定子组件具有第一部件，该第一部件具有基本上圆柱形的外表面，该外表面具有第一外直径；提供电子组件，其中电子组件具有至少一个布线载体元件和至少一个冷却体，其中至少一个冷却体具有基本上圆柱形的外表面，该外表面具有第二直径；在定子组件上将所述电子组件安置在定子组件的轴向的端部区域中，由此获得扩展的定子组件；将壳体热压套装到扩展的定子组件上。

通过根据本发明将壳体热压套装到扩展的定子组件上，形成有力的简化的装配。尤其是，根据本发明的方法也仅要求唯一的装配步骤来将扩展的定子组件插入到壳体中。尤其是，在这唯一的装配步骤的过程中有利地不仅将定子组件的第一部件而且将电子组件引入到电动机的壳体中并且固定在其中，所述第一部件例如是电动机的定子的定子叠片组。这相对于传统制造方法而言构成显著的简化，在传统制造方法中首先在第一工作步骤中将定子叠片组单独地(即不带电子装置)引入壳体中，并且其中在至少一个另外的步骤中才将配设给定子的电子装置集成到壳体中。除了较大数量的装配步骤之外，在已知的制造方法中特别不利的是，对于必要时所需的在定子叠片组上或在绕组线上安置所配设的电子装置等的定制叠片组的受限的可触及性。由于在传统的制造方法中定子叠片组和例如安置在其上的绕组载体在第一制造步骤之后已集成到电动机的壳体中，所以后续在壳体中安置相关的电子装置和必要时所需的将电子装置与已经设置在壳体中的定子叠片组或绕组载体的部件的连接在第二常规的制造方法的过程中是困难的并且容易出故障。

相应地，根据本发明的制造方法能够有利地只实现唯一的装配步骤，以便将整个扩展的定子组件集成到壳体中，由此有利地减小了装配时间和故障风险。同时，将电子组件安置在定子组件上或在其部件上还可以在电动机的壳体之外进行。换言之，在该阶段中根据本发明还可自由接触定子的所有侧，使得与其他附加的的部件装配在电动机的壳体内部中相比能够实现高效的装配并且同样可以简单地检验故障。

在根据本发明的方法的一个有利的实施形式中设计为，热压套装的步骤包括优选基本上同时将壳体热压套装到定子组件的第一部件的外表面上和冷却体的外表面上，使得在唯一的热压套装过程中有利地同时将第一部件譬如定子叠片组固定在壳体中以及将冷却体固定在壳体中，由此形成可靠的机械布置和附加也形成冷却体和定子叠片组在壳体上的良好的热连接。

在另一有利的实施形式中设计为，热压套装的步骤包括如下步骤：将壳体相对于扩展的定子组件加热，将被加热的壳体推移到扩展的定子组件上，将壳体冷却。“将壳体相对于扩展的定子组件加热”在此理解为在壳体与扩展的定子组件之间建立非零的温度差，其中该壳体比扩展的定子组件更热。

这在一个实施形式中例如可以通过如下方式实现：从两个部件(壳体、扩展的定子组件)的温度水平开始仅仅将壳体的温度提高到室温或其他参考温度，使得壳体能够推移到扩展的定子组件或将扩展的定子组件推入到壳体中。

在另一有利的实施形式中，在壳体与扩展的定子组件之间的相关的温度差也可以通过将扩展的定子组件相对于壳体冷却来实现。

在另一有利的实施形式中，两个前述的措施(对壳体的加热、对扩展的定子组件的冷却)也可以彼此组合。

在另一有利的实施形式中设计为，第一外直径和第二外直径分别与壳体的内直径协调匹配，使得通过热压套装分别在壳体的内表面与第一部件的外表面之间和/或在壳体的内表面与冷却体的外表面之间形成横向挤压结合。

在特别优选的实施形式中设计为，前面所述的外直径或内直径彼此协调匹配，使得通过热压套装不仅在壳体的内表面与第一部件的外表面之间形成横向挤压结合而且在壳体的内表面与冷却体的外表面之间形成横向挤压结合。

在另外的优选的实施形式中，第一外直径和第二外直径彼此相同的。在其他实施形式中，(在一定的范围中)也可以针对冷却体或第一部件选择不同的外直径。特别优选地，这两个部件的外直径的差小于大约1毫米，进一步优选小于大约0.25毫米。

在另一有利的实施形式中设计为，针对安置的步骤，将电子组件相对于定子组件居中地定向。由此，扩展的定子组件可以特别简单地引入壳体中。此外，由此可以避免尤其在电子组件的区域中不期望的机械应力。在特别优选的实施形式中，可以使用对中卡规，以便在定子组件上尽可能居中地安置电子组件。

在另一有利的实施形式中设计为，冷却体能导热地固定在电子组件的至少一个热源上，其中将冷却体固定在至少一个热源上的步骤，尤其是在将电子组件安置在定子组件之前。替选地，冷却体也可以在将电子组件安置在定子组件上之后固定在电子组件的至少一个热源上。该固定例如可以借助夹具和/或螺丝进行。替选地或补充地也可以考虑粘合。

在一个优选的实施形式中，冷却体可松脱地安置在至少一个热源上。例如，热源可以是功率晶体管，并且冷却体可以旋拧有功率晶体管的冷却肋片。

在另一有利的实施形式中设计为，将壳体相对于扩展的定子组件加热执行为，使得至少在第一部件的外表面与壳体的内表面之间至少暂时存在间隙配合，由此能够实现简单且可靠地将扩展的定子组件引入壳体中。

特别优选地，将壳体相对于扩展的定子组件加热执行为，使得不仅在第一部件的外表面与壳体的内表面之间以及在冷却体的外表面与壳体的内表面之间至少部分存在间隙配合。

本发明的任务的另一解决方案通过用于电动机的定子来给出，该定子按照根据本发明的方法来制造。

本发明的任务的另一解决方案通过根据权利要求9所述的定子来给出。

其他有利的设计方案是从属权利要求的主题。

附图说明

本发明的其他特征、应用可能性和优点从以下对本发明的实施例的描述中得到，所述实施例在附图的图示中示出。在此，所有所描述的或所示的特征本身或任意组合地形成本发明的主题，与其在权利要求中的概述或其引用关系无关以及与其在说明书中或在附图中的表述或图示无关。

在附图中示出：

图1示意性地示出了根据一个实施形式的具有定子的电动机的侧视图，

图2示意性地示出了根据图1的电动机的部分横截面，

图3示意性地示出了根据一个实施形式的冷却体的立体视图，

图4A示出了根据本发明的方法的一个实施形式的简化的流程图，

图4B示出了根据本发明的方法的另一实施形式的简化的流程图，

图5示出了根据一个实施形式的扩展的定子组件的立体视图，以及

图6示意性地示出了根据另一个实施形式的侧视图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据一个实施形式的具有定子110的电动机100的侧视图。定子110设置在壳体112中，该壳体以已知的方式保护设置定子并且还保护设置在壳体112中的部件免受外部影响。附加地，在图1中可看到轴122，该轴以已知的方式与电动机100的转子120(图2)连接。

图2示意性地示出了根据图1的电动机100的部分横截面。径向上在基本上空心柱体地实施的壳体112之内设置定子110。径向上在定子110之内现在设置有带有轴122的转子120。

根据本发明，定子110必要时与其他部件一起热压套装到壳体112中或壳体112热压套装到定子110或包含定子110的组件上。为此，壳体112具有内直径di，该内直径基本上对应于定子110的外直径或其至少一个部件的外直径。特别优选地，热压套装进行为使得在壳体112的内表面112a与定子110的或包含定子110的组件的与该内表面径向对置的接触面之间形成横向挤压结合。关于根据本发明的用于定子110的制造方法的实施形式的其他细节在下文中还参照图4A、4B、5、6予以描述。

图3示意性地示出了根据一个实施形式的冷却体1162的立体视图。该冷却体1162具有基本上空心柱体的基本形状(具有圆形横截面)。径向上在外侧，冷却体1162相应地具有基本上圆柱形的外表面1162a，所述外表面设置用于热连接到壳体112的内表面112a(图2)，使得连接到冷却体1162上的部件(未示出)可以经由壳体112高效地散热。

在一个优选的实施形式中，冷却体1162具有一个或多个径向向内伸出的接触区域1162b，所述接触区域用于优选可松脱地以机械和热学方式接触与定子110(图2)关联的电子组件的至少一个热源。

示例性地，接触区域1162b为此具有至少一个开口或孔1162c，热源例如功率半导体元件例如功率晶体管经由开口或孔可松脱地与接触区域1162b连接，例如借助螺丝连接。

在此，冷却体1162具有总共三个径向向内伸出的接触区域1162b，使得至少三个以不同的角度范围设置的热源或功率晶体管与冷却体1162可连接。例如，这里可以涉及功率晶体管，其分别与电动机100的电学相位相关(图1)。

在下文中参照根据图4A的流程图描述了根据本发明的用于定子110的制造方法的实施形式。

在第一步骤200中提供定子组件114。定子组件114具有第一部件，第一部件具有基本上圆柱形的外表面，所述第一部件具有第一外直径。

这种定子组件114示例性地在图5中绘出。定子组件114作为第一部件例如具有定子叠片组1142。定子叠片组1142具有基本上圆柱形的外表面1142a。此外，定子叠片组1142具有第一外直径da1。

根据本发明，定子组件114有利地配设有至少一个电子组件116，其同样示例性地在图5中绘出。该电子组件116示例性地可以具有一个或多个电子组件，其用于控制电动机100或其部件(例如定子绕组、传感器装置)。

相应地，在根据本发明的方法的第二步骤210(图4A)中提供至少一个电子组件116(图5)。在一个优选的实施形式中，电子组件116具有至少一个布线载体元件1160，参照图5。布线载体元件1160例如可以是电路载体板(电路板)。此外，电子组件116具有至少一个冷却体1162，所述冷却体在此已经参照图3予以描述。冷却体1162如已述及的那样具有基本上圆柱形的外表面1162a，所述外表面具有第二外直径da2。

为了能够实现定子110的有效装配，在根据本发明的方法的另一步骤220(图4A)中提出了，将电子组件116(图5)安置在定子组件114上，更确切地说，安置在定子组件114的轴向端部区域114’中。由此获得扩展的定子组件1140，所述定子组件具有定子组件114和安置在其上的电子组件116，该定子组件带有其冷却体1162。扩展的定子组件1140有利地是比较紧凑的部件，其在操作方面相应简单。

随后在根据本发明的方法的另一步骤230(图4A)中将壳体112(图2)热压套装到扩展的定子组件1140上。在热压套装230时因此有利地将扩展的定子组件1140以机械和良好导热的方式固定在壳体112之内。尤其是，部件1142、1162的外直径da1、da2(图5)与壳体112的内直径di(图2)协调匹配，使得两个部件1142、1162尤其整面地和良好导热地贴靠在壳体112的内表面112a上，使得能够实现冷却环1162经由壳体112和定子叠片组1142经由壳体112的良好散热。

在一个优选的实施形式中，热压套装的步骤230(图4A)包括：优选在基本上同时共同将壳体112热压套装到第一部件1142(上述定子叠片组)的外表面1142a上和冷却体1162的外表面上。由此，有利地需要唯一的热压套装，以便将扩展的定子组件1140固定在壳体112中。

图4B示出了根据本发明的方法的另一实施形式的流程图。下文详细描述的步骤232、234、236涉及前面参照图4A所描述的热压套装的步骤230的特别优选的变型方案。

在第一步骤232中，将壳体112(图2)相对于扩展的定子组件1140(图5)加热。对壳体112的相对加热例如可以通过对壳体112唯一的加热来进行，而不对扩展的定子组件1140加热，或也通过将定子组件1140相对于壳体112冷却或通过其组合来进行。

在加热232之后，被加热的壳体112在步骤234中在轴向方向上被热压套装到扩展的定子组件1140(图5)上，更确切地说，优选热压套装到使得不仅定子叠片组1142的外表面1142a而且冷却体1162的外表面1162a完全与壳体112的内表面112a对置。

对于将壳体112推移到扩展的定子组件1140上替选地，也可以将扩展的定子组件1140推入到壳体112中，或两个元件112、1140可以朝向彼此运动。

在后续的步骤236(图4B)中对壳体112进行冷却。

在特别优选的实施形式中设计为，第一外直径da1(图5)和第二外直径da2(图5)分别与壳体112的内直径di(图2)协调匹配，使得通过热压套装230(图4A)在所述壳体112的内表面112a与所述第一部件1142的外表面1142a(定子叠片组)之间和在所述壳体112的内表面112a与冷却体1162的外表面1162a之间分别形成其横向挤压结合。

在另一优选的实施形式中，针对安置的步骤220(图4A)将电子组件116相对于定子组件114居中地定向，这尤其在使用对中卡规的情况下进行。由此有利地确保的是，接合过程即将扩展的定子组件1140引入壳体中基本上无需力地进行。一旦壳体112热压套装到扩展的定子组件1140上，有利地仅径向的压力经由扩展的定子组件1140或其部件1142、1162的整个环周上起作用，所述径向压力分别互补。

在另一有利的实施形式中，将壳体112(图2)相对于扩展的定子组件1140(图5)执行加热232，使得在第一部件的外表面与壳体的内表面之间至少暂时存在间隙配合。

特别优选地，参照根据图4B的步骤232，执行加热，使得不仅在第一部件1142的外表面1142a(图5)与壳体112的内表面112a之间而且在冷却体1162的外表面1162a与壳体112的内表面112a之间至少暂时存在间隙配合，这能够实现将扩展的定子组件1140简单引入壳体112中。

图6示意性地示出了根据另一个实施形式的侧视图。根据该实施形式，壳体112具有单块的基本体1120，其具有基本上空心圆柱形的基本形状。基本体例如可以是相应的管或轮廓的部段。基本体1120的端侧用在图6中未详细示出的支承板遮挡。优选地，包括定子组件114和设置在其上的电子组件116的扩展的定子组件1140沿着纵轴线设置且设置在基本体1120之内，使得电子组件116距离基本体1120的相对于其位于近端的轴向端部区域1120’第一间距d1地设置。优选地，第一间距d1大于等于1cm，优选大于等于2cm。

图6中绘出的配置可以特别简单地利用根据本发明的制造方法来制造，因为扩展的定子组件1140有利地作为结构单元引入壳体112或基本体1120中并且在那里收缩或将壳体112或基本体1120热压套装到扩展的定子组件1140上。

在优选的实施形式中，定子叠片组1142的外直径(图5)和冷却体1162的外直径da2(仅)比壳体112的内直径di(图2)大得多，使得通过对壳体112的加热的步骤332(图4B)至少有时可以建立间隙配合，该间隙配合能够实现简单地、无需力地接合部件1140、112。同时，前面所述的外直径da1、da2和内直径di选择得或者彼此协调匹配为，使得在冷却之后参见根据图4B的步骤236之后在部件1142、112与部件1162、112之间形成横向挤压结合。在挤压完成的状态中因此仅径向压力在部件1142、1162的整个环周上起作用，所述径向压力互补。此外，在根据本发明的装配方式中仅需要装配步骤(将扩展的定子组件1140插入壳体112中)，这减小了装配时间和故障风险。同样，有利地仅需要收缩过程230(图4A)，以便不仅将定子叠片组1142而且将冷却体或冷却环1162与壳体112热接触并且固定在其支承部中。

在另一有利的实施形式中，包括定子组件114和电子组件116的扩展的定子组件1140并不通过过多的连接部位覆盖，使得没有内部应力作用到电子组件116的电子装置上。在另一优选的实施形式中，电子组件116例如借助三个螺丝连接安置在定子组件114上。这可以特别优选例如通过使用相应的螺栓1164实现，参见图5。

特别优选地，冷却体1162根据一个实施形式具有闭合的环形形状，参见图3。径向向内伸出的接触区域1162b的数目和/或布置在其他实施形式中可以有利地变化。

在其他实施形式(未绘出)中也可设想的是，将至少一个另外的冷却体或具有圆柱形的外表面的其他部件与其他部件1140一起收缩进壳体112中。

Claims (15)

1.一种用于制造用于电动机(100)的定子(110)的方法，所述定子具有壳体(112)，所述方法具有如下步骤：

-提供(200)定子组件(114)，所述定子组件具有第一部件(1142)，所述第一部件具有基本上圆柱形的外表面(1142a)，所述外表面具有第一外直径(da1)，

-提供(210)电子组件(116)，其中所述电子组件(116)具有至少一个布线载体元件(1160)和至少一个冷却体(1162)，其中，所述至少一个冷却体(1162)具有基本上圆柱形的外表面(1162a)，所述外表面具有第二外直径(da2)，

-在所述定子组件(114)上将所述电子组件(116)安置(220)在所述定子组件(114)的轴向的端部区域(114’)中，由此获得扩展的定子组件(1140)，-将所述壳体(112)热压套装(230)到所述扩展的定子组件(1140)上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热压套装的步骤(230)包括：优选基本上同时将所述壳体(112)热压套装到所述定子组件(114)的第一部件(1142)的外表面(1142a)上和所述冷却体(1162)的外表面(1162a)上。

3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述热压套装的步骤(230)包括如下步骤：将所述壳体(112)相对于所述扩展的定子组件(1140)加热(232)，将被加热的所述壳体(112)推移(234)到所述扩展的定子组件(1140)上，将所述壳体(112)冷却(236)。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述第一外直径(da1)和所述第二外直径(da2)分别与所述壳体(112)的内直径(di)协调匹配，使得通过所述热压套装(230)分别在所述壳体(112)的内表面(112a)与所述第一部件(1142)的外表面(1142a)之间和/或在所述壳体(112)的内表面(112a)与所述冷却体(1162)的外表面(1162a)之间形成横向挤压结合。

5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，对于安置(220)的步骤，将所述电子组件(116)相对于所述定子组件(114)居中地定向，尤其是通过使用对中卡规。

6.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述冷却体(1162)能导热地固定在所述电子组件(116)的至少一个热源上，其中将所述冷却体(1162)固定在所述至少一个热源上的步骤，尤其是在将所述电子组件(116)安置在所述定子组件(114)上之前或在将所述电子组件(116)安置(220)在所述定子组件(114)上之后执行。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其中，将所述壳体(112)相对于所述扩展的定子组件(1140)加热(232)执行为，使得至少在所述壳体(112)的内表面(112a)与所述第一部件(1142)的外表面(1142a)之间至少暂时存在间隙配合，其中优选将所述壳体(112)相对于所述扩展的定子组件(1140)加热(232)执行为，使得不仅在所述壳体(112)的内表面(112a)与所述第一部件(1142)的外表面(1142a)之间而且在所述壳体(112)的内表面(112a)与所述冷却体(1162)的外表面(1162a)之间至少暂时存在间隙配合。

8.一种用于电动机(100)的定子(110)，所述定子按照根据上述权利要求中至少一项所述的方法制造。

9.一种用于电动机(100)的定子(110)，所述定子具有壳体(112)，其中所述定子(110)具有定子组件(114)，所述定子组件具有第一部件(1142)，所述第一部件具有基本上圆柱形的外表面(1142a)，所述外表面具有第一外直径(da1)，其中所述定子(110)还具有电子组件(116)，所述电子组件(116)具有至少一个布线载体元件(1160)和至少一个冷却体(1162)，其中所述至少一个冷却体(1162)具有基本上圆柱形的外表面(1162a)，所述外表面具有第二外直径(da2)，其中所述电子组件(116)安置在所述定子组件(114)的轴向的端部区域(114’)中并且与所述定子组件(114)一起形成扩展的定子组件(1140)，并且其中所述壳体(112)热压套装到所述扩展的定子组件(1140)上。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的定子(110)，其中，所述壳体(112)热压套装到所述定子组件(114)的第一部件(1142)的外表面(1142a)上和所述冷却体(1162)的外表面(1162a)上。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的定子(110)，其中，在所述壳体(112)的内表面(112a)与所述第一部件(1142)的外表面(1142a)之间和在所述壳体(112)的内表面(112a)与所述冷却体(1162)的外表面(1162a)之间存在横向挤压结合。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的定子(110)，其中，所述第一部件(1142)是定子叠片组或具有定子叠片组。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的定子(110)，其中，所述冷却体(1162)具有基本上空心圆柱形的基本形状，其中，尤其所述冷却体(1162)具有至少一个径向向内伸出的接触区域(1162b)，用于优选可松脱地以机械和热学方式接触所述电子组件(116)的至少一个热源。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的定子(110)，其中，所述壳体(112)具有单块的基本体(1120)，所述基本体具有基本上空心圆柱形的基本体，并且其中所述扩展的定子组件(1140)沿着纵轴线并且在所述基本体(1120)之内设置，使得所述电子组件(116)距离所述基本体(1120)的相对于其位于近端的端部区域(1120’)第一间距(d1)地设置，其中所述第一间距(d1)大于等于1厘米，优选大于等于2厘米。

15.一种电动机(100)，所述电动机具有根据权利要求8至14中任一项所述的定子(110)。