CN111418130A - 在壳体中的定子的利用弹性元件的固定 - Google Patents

Abstract

一种电机，具有壳体(1)、定子(2)和转子(3)。转子(3)相对于定子(2)安置以使转子(3)能够围绕旋转轴线(5)旋转。定子(2)在径向外部包围转子(3)。壳体(1)从径向外部热压到定子(2)上。定子(2)在其径向外环周处具有弹性元件(8、12、15)，当壳体(1)热压到定子(2)上时，弹性元件至少部分弹性地径向向内偏移，以使弹性元件利用弹力抵靠壳体(1)。

Description

在壳体中的定子的利用弹性元件的固定

技术领域

本发明涉及一种电机，

-其中，该电机具有壳体、定子和转子，

-其中，转子相对于定子安置以使转子能够围绕旋转轴线旋转，

-其中，定子在径向外部包围转子，

-其中，壳体从径向外部热压到定子上，

-其中，定子在定子的径向外环周处具有弹性元件，当壳体热压到定子上时，弹性元件至少部分弹性地径向向内偏移，以使弹性元件利用弹力抵靠壳体。

背景技术

在电机中，壳体通常热压到定子上，或者相反，定子热压到壳体中。通常，壳体由铝制成，而定子由电工钢片并且因此由钢制成。铝和钢具有不同的热膨胀系数。特别是，铝的热膨胀系数大于钢的热膨胀系数。如果电机暴露于大的温度波动中，则定子与壳体之间的热压连接在例如100℃以及更高的高温下会松弛，使得定子不再足够抗扭地保持在壳体中。相反，在例如-30℃或更低的低温下会导致壳体负荷过大，从而使壳体破裂。因此，不能在每种应用中都实现壳体与定子的组合的运行可靠的设计。

在现有技术中，定子与壳体之间的热压连接通常被设计成使得壳体在低温下也不会破裂。在这种情况下为了在高温时可靠地保持定子与壳体之间的抗扭的连接，还在壳体与定子之间生成形状配合连接。例如，可以在径向上置入多个穿过壳体进入定子的穿孔(1、2、3...)，其中分别将销钉固定在穿孔中。

例如，从DE 10 2014 100 842 A1中已知前文所述类型的电机。这种电机也可以在WO 2016/090 306 A1和WO 2004/062 067 A1中获得。

从DE 10 2007 058 072 A1中已知一种电机，其具有壳体、定子和转子，转子相对于定子安置以使转子能够围绕旋转轴线旋转。定子在径向外部包围转子并且在定子的径向外环周处具有弹性元件，当壳体热压到定子上时，弹性元件至少部分弹性地径向向内偏移，以使弹性元件利用弹力抵靠壳体。在DE 10 2008 004 876 A1中可以获得类似的公开内容。

发明内容

本发明的目的是改进开头部分所述类型的电机，使定子在高温范围之上还抗扭地保持和固定在壳体中。

该目的通过具有权利要求1的特征的电机实现。电机的有利的设计方案是从属权利要求2至4的内容。

根据本发明如下地设计开头部分所述类型的电机，即定子在该定子的两个轴向端部处具有端盘，弹性元件布置在端盘处，并且弹性元件被设计为突出件，突出件在轴向方向上观察从相应的端盘的平坦的主元件远离定子地延伸。

该设计方案的优点在于，定子本身不需要任何修改，而仅需将相应设计的端盘附接到定子的轴向端部处。端盘的附接易于实现以执行在制造定子时的有利的工艺步骤，例如与用于形成定子叠片组的、定子的各个定子叠片的堆叠相关。端盘与定子的连接原则上能以任何方式实现，例如通过夹紧、焊接、铆接、粘接等方式。在径向与轴向形成的平面中观察，端盘形成U形，U形的中间支臂形成平坦的主元件，并且U形的两个外支臂形成突出件。突出件可以是切向环绕的或间断的。

弹性元件的偏移能够可选地是完全弹性的或者弹性与塑性混合的。通常，偏移程度小于1mm就足够了。0.2mm到0.8mm、特别是0.4mm到0.6mm的偏移通常就足够了。

从弹性元件径向向内观察，定子在弹性元件的下方分别具有空闲空间。由此，当壳体热压到定子上时，弹性元件能够转移到该空闲空间中。

在轴向方向上观察，突出件延伸经过一个轴向长度。优选地，突出件具有斜顶式造型，以使突出件以在轴向方向上观察的中间区域利用弹力抵靠壳体。由此，突出件能作为插入辅助件使用。

优选地，弹性元件在弹性元件的抵靠壳体的表面处被粗糙化。由此获得在弹性元件与壳体之间的改善的摩擦配合连接。也就是说，弹性元件将壳体抓住。弹性元件的粗糙化可以例如通过喷砂、开槽、滚花、施加颗粒状粉尘(例如金刚砂)以及其他方式来实现。

附图说明

结合实施例的以下描述，本发明的上述特性、特征和优点及其实现方式和方法变得更清楚易懂，实施例结合附图详细阐述。在此以示意图示出：

图1以剖视图示出了电机，

图2以立体图示出了定子的细节，

图3以侧视图示出了定子的轴向端部，

图4以正视图示出了图3的轴向端部，

图5以立体图示出了定子的局部，

图6示出了定子叠片，

图7以立体图示出定子的局部，

图8以立体图示出了包括包围的壳体的定子的局部，

图9以立体图示出了在壳体热压之前的定子的一部分，

图10以立体图示出了在壳体热压之后的图9的定子的一部分，以及

图11示出了定子叠片。

具体实施方式

根据图1，电机具有壳体1、定子2和转子3。在定子2中布置有定子绕组2'。在图1中仅能看到定子绕组2'的绕组头。转子3(更确切地说是转子轴3')相对于定子2安置在轴承4中，该转子以抗扭的方式布置在该转子轴上。转子3由此能够围绕旋转轴线5旋转。

对于下面使用的术语“轴向”、“径向”和“切向”，它们始终相对于旋转轴线5而言。“轴向”是与旋转轴线5平行的方向。“径向”是直接朝向或远离旋转轴线5的、与旋转轴线5正交的方向。“切向”是既垂直于轴向方向又垂直于径向方向的方向。因此，“切向”是在恒定的轴向位置并且以恒定的径向距离围绕旋转轴线5圆形地指向的方向。

转子3通常由多个转子叠片6组成，转子叠片在轴向方向上观察依次堆叠。然而，在本发明的范畴内，这是次要的。类似地，定子2由多个定子叠片7组成，定子叠片在轴向方向上观察依次堆叠。转子叠片6(如果存在的话)和定子叠片7都由电工钢片并且因此由金属片制成。例如，壳体1可以由钢、铸铁或铝制成。

定子2在径向外部包围转子3。因此，电机以常规方式设计为内置转子。壳体1又从径向外部热压到定子2上。

定子2在其径向外环周处具有弹性元件8、12、15。弹性元件8、12、15未在图1中示出。当壳体1热压到定子2上时，弹性元件至少部分弹性地径向向内偏移。由此，弹性元件利用弹力抵靠壳体1。下面结合另外的附图更详细阐述弹性元件8、12、15的可行设计方案。

根据图2至图4，定子2例如可以在其两个轴向端部处分别具有一个端盘9。在这种情况下，弹性元件8布置在端盘9处。特别地，弹性元件8被设计为如图2至图4所示的突出件8。突出件8从相应的端盘9的平坦的主元件9'开始延伸，优选地在轴向方向上观察远离定子2地延伸。因此，从图3中可以清楚地看到，端盘9在横截面中形成U形。如果仅考虑径向外边缘部中的一个，则相应的端盘9形成L形。

突出件8可以沿切向方向完全围绕旋转轴线5延伸。然而，突出件8优选地是中断的。例如，在切向方向上可以看到五到十个突出件8。可以根据需要选择突出件8的精确数量。

如从图3特别清楚地看到的那样，在轴向方向上观察，突出件8延伸经过一个轴向长度L。此外，突出件8至少以其直接邻接端盘9的区域也径向向外地延伸。然而，突出件8优选地具有在径向最外侧的区域，其从该区域起随着距定子2的轴向距离的增加再次径向向内地延伸。因此，突出件具有斜顶式造型并且以在轴向方向上观察的中间区域利用弹力抵靠壳体1。由此，当将定子2插入壳体1中时，突出件8可以用作插入辅助件。突出件8抵靠壳体1的区域优选地为约L/2，即突出件8的轴向长度L的一半。

由于突出件8在轴向方向上观察远离定子2地延伸，从突出件8径向向内观察，在突出件8的下方设有空闲空间。当壳体1热压到定子2上时，突出件8可以偏移到该空闲空间中。

如图3中相应的点10所示，突出件8可以在其抵靠壳体1的表面处被粗糙化。这种设计改善了定子2相对壳体1的摩擦粘附。可替换地，突出件8也可以设计成具有尖锐的边缘。

在根据图2至图4的设计方案中，定子2具有夹紧带11，该夹紧带在轴向上观察在其径向外环周处与定子2重叠，并且将包括端盘9的定子叠片7沿轴向方向压在一起。在不是本发明主题的、根据图5的设计方案中，设有这种夹紧带11。但是省略了端盘9。取而代之的是，夹紧带11包含呈相应的突出件12形式的弹性元件12。突出件12对应于图5径向向外地延伸。

优选地，不仅适用于根据图2至4的设计方案还适用于根据图5的设计方案的是，定子2在其径向外环周处具有轴向延伸的槽13，夹紧带11布置在该槽中。槽13在径向方向上具有与夹紧带11的(径向)厚度匹配的深度，以使夹紧带11仅在突出件12的区域中径向突出超过定子2。

夹紧带11在突出件12下方的区域中是“空的”。因此，夹紧带11与定子2一同在突出件12的区域中分别形成空闲空间，从突出件12观察，该空闲空间在径向内部布置在突出件12下方。当壳体1热压到定子2上时，突出件12可以偏移到该空闲空间中。

类似于根据图2至图4的设计方案，突出件12也可以在其抵靠壳体1的表面处被粗糙化。这种设计改善了定子2在壳体1处的摩擦粘附。

现在结合图6至图8说明本发明的另外的设计方案。该设计方案也不是本发明的主题。在该设计方案中，定子2在其径向外环周处具有凹陷部14。在这种情况下，弹性元件15可以是定子叠片7的组成部分，该弹性元件在轴向方向上邻接凹陷部14。例如，弹性元件15可以特别地设计为接片15，接片在径向方向上突出超过定子叠片7的法向半径r。相反，凹陷部14可以形成为凹槽14，其不延伸到定子叠片7的法向半径r。在由一(1)个定子叠片7形成的一(1)个接片15上，在轴向方向上有凹陷部14跟随，该凹陷部14由多个直接依次布置的定子叠片7的凹槽14形成。具有凹槽14的直接依次布置的定子叠片7的数量通常为二至六，主要为三或五，在极少数情况下也为四。

在根据图6至图8的设计方案中，弹性元件/接片15在凹陷部14的方向上偏移。在那里，从接片15径向向内观察，由于凹陷部14，定子2在接片15的下方具有相应的空闲空间，当壳体1热压到定子2上时，接片15偏移到该空闲空间中。

与根据图2至图4以及图5的设计方案类似，接片15也可以在其抵靠壳体1的表面处被粗糙化。

下面结合图9至图11来说明图6至图8的设计方案的特别优选的实施方式。根据图9至图11，定子叠片7分别具有多个接片15和相应较大数量的凹槽14。在切向方向上观察，接片15和凹槽14均匀分布。例如，当如图9所示定子叠片7具有一(1)个接片15和三个凹槽14时，则接片15和凹槽14相应以90°错开。三个凹槽14中的一个与接片15在直径上相对，另外两个凹槽14的连接线与接片15和在直径上相对的凹槽14的连接线正交。类似地，例如在具有一(1)个接片15和五个凹槽14的设计方案中，接片15相对于切向相邻的凹槽14的角度偏移和切向相邻的凹槽14之间的角度偏移都为60°。

通常，定子叠片7仅具有唯一的接片15。在一些情况下，也可以设置两个接片15。在这种情况下，接片15彼此径向相对。在每个接片15具有三个凹槽14时，在这种情况下，接片15相对于切向相邻的凹槽14的角度偏移和切向相邻的凹槽14之间的角度偏移分别为45°，在每个接片15具有五个凹槽14时分别为30°。

本发明具有许多优点。特别地，为了将定子2可靠地固定在壳体1中，在将定子2固定在壳体1中之后不需要另外的加工操作。特别地，可以省略钻孔，并且因此可以消除钻孔屑的产生。此外，不存在通过这种钻孔破坏壳体1内部空间的密封的危险。水冷能够以简单的方式实现。在一些情况下，与现有技术的类似电机相比，甚至可以使用具有较小壳体壁厚度的壳体1。此外，还可以增加加工公差。

尽管已经通过优选的实施例在细节上详细说明和阐述了本发明，但是本发明不受公开的实例限制，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明保护范围的情况下从其中得出其他变化。

Claims (4)

1.一种电机，

-其中，所述电机具有壳体(1)、定子(2)和转子(3)，

-其中，所述转子(3)相对于所述定子(2)安置以使所述转子(3)能够围绕旋转轴线(5)旋转，

-其中，所述定子(2)在径向外部包围所述转子(3)，

-其中，所述壳体(1)从径向外部热压到所述定子(2)上，

-其中，所述定子(2)在所述定子的径向外环周处具有弹性元件(8、12、15)，当将所述壳体(1)热压到所述定子(2)上时，所述弹性元件至少部分弹性地径向向内偏移，以使所述弹性元件利用弹力抵靠所述壳体(1)，

其特征在于，所述定子(2)在所述定子的两个轴向端部处具有端盘(9)，所述弹性元件(8)布置在所述端盘(9)处，并且所述弹性元件(8)被设计为突出件(8)，所述突出件在轴向方向上观察从相应的所述端盘(9)的平坦的主元件(9')远离所述定子(2)地延伸。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，从所述弹性元件(8)径向向内观察，所述定子(2)在所述弹性元件(8)下方分别具有空闲空间。

3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，在轴向方向上观察，所述突出件(8)延伸经过一个轴向长度(L)，并且所述突出件(8)具有斜顶式造型，以使所述突出件以在轴向方向上观察的中间区域利用弹力抵靠所述壳体(1)。

4.根据权利要求1、2或3所述的电机，其特征在于，所述弹性元件(8)在所述弹性元件的抵靠所述壳体(1)的表面处被粗糙化。

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