CN1682421A - 定子和电机 - Google Patents

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Abstract

本发明建议一种电机的定子，该定子具有一个环形的定子铁心(13)，该定子铁心由至少一个定子铁心段(14)组成，该定子铁心段带有一个至少与所述的至少一个定子铁心段(14)相连接的焊缝(20)。该定子的特征在于，所述焊缝的焊缝深度(Ts)与一个磁轭高度(H磁轭)和一个公差值(ΔTs)有关，并可以通过函数Ts＝0.5mm*(H磁轭/mm－1)±ΔTs进行描述。

Description

定子和电机
背景技术
由日本公开文献9-103052已经公开了一种根据权利要求1的前序部分所述的一种定子以及电机。为了制造这种定子，首先冲制单个的金属薄片。一定数量的这种金属薄片相互堆叠覆盖一直到铁心的所期望的轴向宽度。所述堆叠的金属薄片形成定子铁心，因此该定子铁心在一个侧面上具有对于一个定子来说通常相互平行对准的齿和沟槽。例如存在大致呈平面形式的一个预绕好的铁心线圈，并相邻地插入到示例性的基本上为平面的铁心的沟槽中。由铁心和铁心线圈组成的组件被接下来如此圆形地弯曲，以致于形成一个空心的定子。在由铁心和线圈组成的组件被圆形地弯曲之后，所述两端通过焊接相互连接起来。在该两端之间的焊接连接是多种多样的承载的接缝连接，对于该接缝连接的超出背景技术的特殊的实施方式没有已知的技术规范。
发明内容
根据本发明的具有独立权利要求特征的定子具有以下的优点：通过与有效的磁轭高度以及焊缝深度用的公差值相关的焊缝深度的数据给出一个规定，通过这个规定使得对于电机的定子的各种影响参数是可信的，并且是可靠控制的，以致于一方面在焊接以后在接缝位置处可靠地避免了焊缝的撕裂，另一方面例如在接缝位置处定子铁心的电磁特性没有受到非常不利的影响。通过给出的用于确定焊缝深度TS的规定，据此焊缝深度TS通过下面的函数给出与磁轭高度H磁轭和一个公差值ΔTS的关系，
IS＝0.5mm*(H磁轭/mm-1)±ΔTS，
一方面焊缝获得足够的强度，以便承受在一定的磁轭高度下在焊缝中产生的拉力，另一方面使得焊缝不会太深，以致于所述焊缝不会由于在磁轭中产生的结构变化对焊缝位置处的磁场特性产生负面的影响。例如形成的和不希望的涡流损耗的高度就属于这种影响。
假如所述值ΔTS为1mm，那么对于所得到的最小值来说就得出一个可靠的焊接连接，并且另一方面得到并不太深的焊缝，这涉及最大值。
假如所述值ΔTS为0.5mm，那么焊缝质量可以特别可靠地再现。
如果焊缝深度TS不低于一个和磁轭高度H磁轭有关的最小值TS最小，其中该最小值TS最小正比于磁轭高度H磁轭、是其3/40倍，那么对于不同的磁轭高度H磁轭得出一个焊缝的最小强度。
如果在接缝位置处磁轭是这样形成的：在该接缝位置处在外侧面上布置两个分齿，那么在那里将产生正面的影响，即一方面焊接位置特别远地远离磁轭，而且另一方面在焊接过程中相对多的热量能够从所述外齿散发出来。因此一部分热量不能够到达磁轭。磁轭的电磁特性很少强烈地受到影响。
如果将焊缝布置在磁轭的半径的内侧面处，以致于接缝位置设置在齿顶，那么如此就避免了所述半齿的振动。
另外的方案是，焊缝设置在定子的至少一个轴向侧面上，通过这样就减少了在该位置处的磁场噪声。
如果所述焊缝是激光束焊缝，那么通过实施该焊接就给出了用于生产焊缝的方法的一个特别可靠的实施例。焊接参数允许可靠的调整，不能附加涂覆焊缝金属。焊接热量与其它的方法、例如堆焊相比较明显地减少了。另外的方案是定子铁心由一种不多于0.1％的含碳量(质量含量)的材料制成。
含碳量影响焊缝的脆性并因此影响例如在振荡负荷下的耐用性。
附图说明
在附图中示了一种根据本发明的定子以及一种电机的实施例。附图示出：
图1根据一个第一实施例的一种定子；
图2在已接缝的定子铁心上的两种焊缝实施例的正视图；
图3描述焊缝深度TS对于不同参数的函数关系图表；
图4和图5在已接缝的定子铁心上的其它两种焊缝实施例的正视图；
图6在磁轭的特殊结构情况下的用于测定磁轭高度的一种示图。
具体实施方式
在图1中描述了一种电机的一种定子10。该定子10具有一个环形的定子铁心13，它由一个定子铁心段14组成。在这种情况下定子铁心13由一个定子铁心段14组成，该定子铁心段再次由许多单个的定子薄片15制造出来。该定子铁心13和技术背景中描述的一样、具有朝径向内侧对准的沟槽18，在该沟槽中插入定子线圈17。定子10像下面的描述那样进行制造。它由单个的普通的条形定子薄片15制造而成，该薄片可以是拱形的或笔直延伸的。所述单个的定子薄片15如此包装：使得形成一个侧面，该侧面可穿过地配备有沟槽18，然后将定子线圈17插入到该沟槽中。在定子线圈17插入以后形成由定子铁心13和定子线圈17组成的组件，该组件接下来如此进行圆形地弯曲，使得形成一个圆柱形的空腔，所述沟槽18在该空腔内结束。为了固定这个状态，使定子铁心13的至少两个在圆形弯曲以后对置的端部借助于一个焊缝20固定。在其它状态下将引起定子10在接缝位置处裂开。在一个外壳的一个圆柱形的钻孔内的安装几乎是不可能完成的。
接缝位置22在图2中显示。在接缝位置22的两侧分别可以看到至少一个定子铁心段14的一个端部23。这两个端部23是这样形成的：每一个分齿24紧靠在另一个分齿24上。这两个分齿24在一起起作用就像一个完整的齿一样。在接缝位置22处在横截面内可以看到焊缝20。焊缝20在径向方向、也就是沿着接缝位置或者其中紧靠着分齿24的平面的方向上具有一个焊缝深度TS。一个磁轭26、也就是定子铁心13或者一个位于两个齿之间(例如在一个分齿24和一个分齿25之间)的定子铁心段14的一部分具有一个磁轭高度H磁轭。
对于焊缝深度TS与磁轭高度H磁轭的关系应该适合下面的函数：
TS＝0.5mm*(H磁轭/mm-1)±ΔTS，
因此焊缝深度TS与磁轭高度H磁轭以及公差值ΔTS有关。用于确定焊缝深度TS的函数因此由一个基本函数fB组成：
fB＝0.5mm*(H磁轭/mm-1)，
其中与磁轭高度H磁轭以及附加的公差值ΔTS有关。变量H磁轭和ΔTS用毫米(mm)表示，(H磁轭/mm-1)是无量纲的。在一阶近似中，ΔTS相应于其值为1.0mm的ΔTS1。在二阶近似中，ΔTS相应于其值为0.5mm的ΔTS2。
图3示出了TS对于不同参数的函数、也就是与磁轭高度以及公差值ΔTS的关系。另外在图3中也描述了焊缝深度最小值TS最小的函数，它与磁轭高度H磁轭有关。这个函数关系可以通过如下描述：
TS最小＝3/40*H磁轭。
按照另一种实施例，在一个由两个分齿31组成的齿上的焊缝20形成在磁轭的外侧面30上，见图4。在另一种实施例方案中、也可以在图2中看到，焊缝20布置在定子铁心段14的至少一个端部23的一个径向内侧面上。
为了减少磁场噪声，此外在定子10或定子铁心13的轴向侧面上设置一条焊缝20。该焊缝20可以附加地安置在轴向端面上，参看图5。
如果在接缝位置22处形成一个凹槽35，那么有效的磁轭高度H磁轭和以前描述的磁轭高度的意义不同。这里测量投影的磁轭高度H磁轭p用作为有效磁轭高度H磁轭，该高度用作为用于根据开始指出的方程式来确定所需要的焊缝深度Ts的基础。对此参看图6，从两个齿25之间的实际的磁轭高度除去凹槽35的径向延伸部分。在这种情况下，投影的磁轭高度H磁轭p的值用作为要素H磁轭。
如此使焊缝20不是特别脆的、并因此不再是很少能承载的：定子铁心13或定子薄片15是由含铁金属制成的，该金属具有不超过0.1％的含碳量(质量含量)。也可以使定子铁心13在接缝位置22处进行焊接工序以前就配备有定子线圈17，并一起进行圆形弯曲。
此外规定，焊缝20在磁轭26的圆周方向具有一个10kN至44kN之间的抗拉强度。另外深度在0.9mm至2.2mm之间的焊缝应该具有一个20kN至36kN之间的抗拉强度。深度在1.1mm至1.8mm之间的焊缝具有一个22kN至32kN之间的抗拉强度。

Claims (10)

1.一个电机的定子，该定子具有一个环形的定子铁心(13)，该定子铁心由至少一个定子铁心段组成，该定子铁心段具有一条将所述至少一个定子铁心段(14)连接起来的焊缝(20)，其特征在于，该焊缝的焊缝深度(TS)与一个磁轭高度(H磁轭)和一个公差值(ΔTS)有关，并可以通过一个函数TS＝0.5mm*(H磁轭/mm-1)±ΔTS进行描述。
2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，ΔTS相应于其值为1.0mm的ΔTS1的大小。
3.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，ΔTS相应于其值为0.5mm的ΔTS2的大小。
4.根据上述权利要求中任一项所述的定子，其特征在于，焊缝深度TS不超过一个与磁轭高度H磁轭有关的最小值TS最小，其中该最小值TS最小通过一个函数TS最小＝3/40*H磁轭进行描述。
5.根据上述权利要求中任一项所述的定子，其特征在于，焊缝(20)设置在磁轭(26)的一个径向外侧面(30)上。
6.根据权利要求5所述的定子，其特征在于，在一个由两个分齿(24)组成的齿上的焊缝(20)设置在定子铁心(13)的外侧面(30)上。
7.根据上述权利要求中任一项所述的定子，其特征在于，焊缝(20)设置在定子铁心(13)的至少一个轴向侧面上。
8.根据上述权利要求中任一项所述的定子，其特征在于，焊缝(20)是一条激光束焊缝。
9.根据上述权利要求中任一项所述的定子，其特征在于，该定子具有一个定子线圈(17)。
10.具有一个根据上述权利要求中任一项所述的定子(10)的电机、特别是发电机。
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