CN1871756B - 磁阻电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包括定子(3)和转子(6)的磁阻电动机(1)。定子铁芯(12)包括绕线铁芯(11)并由叠置的定子叠片组成。本发明的目的是改进由叠置片组成的磁阻电动机定子的设计。为此,至少一个定子叠片(22)并不完全覆盖定子铁芯(12)的基本区域,并且由此获得非覆盖区域(25)与定子铁芯的外边缘相关联。
Description
技术领域
本发明首先涉及具有转子和定子的磁阻电动机,定子铁芯包括绕线铁芯(winding core)并且由叠置的定子叠片组成。
背景技术
所针对类型的磁阻电动机是公知的。用于这些磁阻电动机的定子形成为实心元件或者层叠的定子组件,在后一变形的情况下,各个定子叠片形成为冲压的片状金属部件。
发明内容
对于上述现有技术,本发明所针对的技术问题在于进一步改进磁阻电动机,特别是关于由叠置的定子叠片组成的定子的结构。
本发明提出了一种具有转子和定子的磁阻电动机,定子铁芯包括绕线铁芯,且所述定子铁芯由叠置的定子叠片组成,定子叠片覆盖的区域小于定子铁芯的基本区域,并且由此形成的缺失区域与定子铁芯的外边缘相关联,一个布置在另一个上的定子叠片逐层反复交替,以形成类似于冷却翼片的叠片舌部,其中所述定子叠片彼此相同成形,此外定子铁芯被设置成在基本区域为多边形。其中,定子叠片在周向上交替地具有形成加厚延伸部的填充的拐角,以及在周向上紧随该填充的拐角的具有缺失区域的拐角,并且定子叠片在各个情况下在周向上逐层偏置一填充的拐角或者一具有缺失区域的拐角,其中所述加厚延伸部径向向外突起,并布置成与绕线铁芯相对,并且具有在径向上彼此平行延伸的侧面。具有缺失区域的拐角在组装的定子中同样形成加厚延伸部,而且加厚延伸部的侧面之间确定的宽度为对应的相关绕线铁芯的宽度的1.2至1.7倍。
该问题首先并主要由下面的技术方案所解决,提出至少一个定子叠片覆盖的区域小于定子铁芯的基本区域,并且在该程度上形成的缺失区域与定子铁芯的外边缘相关联。作为这种结构的结果,实现了对冲压成定子叠片的金属片的更有效的利用。这是因为,首先,内轮廓(即面向与定子相互作用的转子的轮廓)基本上得到保持,以操作磁阻电动机,即使在定子叠片未完全覆盖定子铁芯的基本区域的区域上,根据本发明的这种措施对磁阻电动机的功能没有任何影响。而且,在该程度上形成的缺失区域主要与用于将定子固定于电机底座的外边缘相关联。由于定子是固定的(即非旋转的)元件,所形成的缺失区域相对于任何不平衡等也不会产生任何影响。此外,作为根据本发明的定子叠片的结构的结果,当定子叠片布置成层叠定子组件的最上层或者最下层叠片时,其可以与以盖子方式覆盖定子的平整侧部的跨接件的外轮廓相适应。此外,层叠定子铁芯的多个定子叠片可以形成为在各个情况下它们覆盖的区域小于由叠置的定子叠片形成的定子铁芯的基本区域,在该程度上形成的定子叠片的缺失区域再次与定子铁芯的外边缘相关联。在本发明主题的发展中,提出与绕线铁芯之间延伸的定子铁芯跨接件相比,由定子叠片形成的定子铁芯在朝向转子的绕线铁芯的区域中在径向上被制造得更宽,这证明是有利的,尤其对于强化以此方式形成的定子是有利的。
本发明也涉及一种具有转子和定子的磁阻电动机,定子铁芯包括绕线铁芯。所针对类型的磁阻电动机根据例如DE 100 35 540 A1是公知的。在磁阻电动机的操作过程中,当绕线铁芯直接与旋转转子的转子部段相对时,则产生非常高的、径向内向的作用力。为了消除这种不希望的状况,根据本发明提出与绕线铁芯之间延伸的定子铁芯跨接件相比,定子铁芯在绕线铁芯的区域中在径向上被制造得更宽。作为根据本发明的结构的结果,可获得定子的更大刚度,尤其是在绕线铁芯区域,从而当定子铁芯直接与旋转转子的转子部段相对时产生的非常高的径向向内作用力可以被吸收。除了更大的刚度之外,也可以获得定子的更大外圆周表面,这产生更加有利的冷却效果。在这个方面,也被证明有利的是,定子铁芯由叠置的定子叠片制成并且至少一个定子叠片覆盖的区域小于定子铁芯的基本区域,并且在该程度上形成的缺失区域与定子铁芯的外边缘相关联。这产生了优点,尤其是在制造定子叠片方面,所述定子叠片可以由金属片自由冲压而成。层叠定子铁芯的定子叠片或者多个定子叠片的所形成的缺失区域优选地布置成远离定子的径向加宽部,更优选地布置在定子铁芯跨接件的区域中。
本发明随后的进一步特征不仅其本身是很重要的,而且其与前述技术方案相结合也是很重要的。提出定子跨接件在两绕线铁芯之间周向中点具有最小径向厚度。定子在加宽部区域中的径向厚度对应于定子跨接件区域中径向厚度的大致1.2至1.7倍,优选大致1.5倍。定子铁芯在径向上得以加宽的区域优选地由与绕线铁芯相对的径向向外突起的加厚延伸部形成。当然,该加厚延伸部是定子铁芯的一体部分或者是形成定子铁芯的叠置的定子叠片的一体部分。优选地,加厚延伸部具有在径向上平行的侧面,将这些平行侧面之间的间隔选择成大于在相同方向上测量的相关联的径向向内突起的绕线铁芯的宽度。平行侧面之间测量的加厚延伸部的宽度对应于相关联绕线铁芯的宽度的大致1.2至1.7倍,优选大致1.5倍。加厚延伸部可以形成为具有大致矩形轮廓的径向突起。在这方面优选的是一种结构,其中加厚延伸部在其自由端边缘凹入成形,例如其具有5-15mm半径,优选具有9mm半径。在本发明主题的进一步的优选结构中,提出形成定子铁芯的定子叠片在各个情况下覆盖的区域小于定子铁芯的基本区域,但是彼此相同成形,这证明是有利的,尤其是对于冲压出定子叠片的方面,因为制造定子所需的所有定子叠片可以利用相同的冲压模具冲压出来。优选的是,定子铁芯的基本区域是多边形形式,在圆周处,定子叠片交替填充一个拐角并且在下一拐角处具有缺失区域。定子叠片的填充一个拐角的部分在它们被叠置后形成所述加厚延伸部。在定子铁芯的高度方向上,优选的是,定子叠片在各个情况下在一拐角处相关联地布置成:交替地形成拐角或者提供缺失区域。这优选地通过彼此相同的定子叠片在周向上逐层偏置一个拐角而实现。作为根据本发明的结构的结果,在绕线铁芯区域中在径向上制造得更宽的定子可以通过叠置各个定子叠片而实现。在该方面为了消除对用于冲压的更大宽度的金属片(这也将导致相应的更大量的废料)的需求,优选的是在各个情况下在两相对的、平行侧不提供定子轮廓区域的相应加宽部(缺失区域)。然而,定子叠片逐层反复交替,从而即使在较窄区域(定子铁芯跨接件)中也最终实现相同刚度。除了转子的较高刚度之外,也获得外表面区域,导致更有利的冷却效果。此外,金属片的轧制厚度的差异也可以通过这种方式进行有利地补偿。此外,对于减轻重量是有利的。定子叠片逐层反复交替并且借此定子叠片的缺失区域在形成布置在具有缺失区域的定子叠片上下的两定子叠片拐角的两区域之间的关联具有产生作为自由突起的片状金属舌部的加厚突起的轮廓的效果,作为以此方式布置的结果,片状金属舌部是通过每隔一个的定子叠片形成的。这也证明是进一步有利的,尤其是对于冷却方面。各个定子叠片的轮廓优选地选择,以将这种定子组件的片状金属凸耳状结构至少局部地形成在定子铁芯跨接件的区域中。在稳定性方面的进一步改进是通过对定子叠片涂覆烘漆而实现的。这种相应的形成烘漆的叠片除了在两侧具有绝缘层外,也具有烘漆层,当对其进行升温(烘烤)时,其转变成粘性状态。也可以相应地提出,定子铁芯彼此粘附地相连接。在有利的方式中,也可以通过其实现对谐振特性的有利影响(降低“峰值”)。此外,定子叠片通过螺钉连接被保持在一起。尤其是,当不能进行粘附连接时,定子叠片可以借助螺钉连接以非强制接合方式被连接。优选的是,通过绕圆周均匀分布的四个螺栓对它们进行固定,虽然定子叠片的优选相同结构和连续定子叠片在圆周方向进一步优选的反复交替意味着提供绕圆周均匀分布的八个用以接纳螺栓的孔。增加稳定性和实现模制件的精度的进一步措施是通过层叠成捆冲压形成的定子叠片实现的。在各个情况下,这包括在定子叠片的优选位置上制造缺口(intentation),从而在相对侧由此产生的凸肩(bead)位于定子叠片的缺口之下。除了按照其彼此不发生扭曲的方式固定定子叠片之外,作为这种结构的结果,在制造定子叠片组件的过程中也可以获得定子叠片彼此确定的联系。在本发明主题的进一步结构中,提出径向向外突起的加厚延伸部承载阻尼元件。借助该阻尼元件,就更加优选地将定子安装于电机底座上,从而由于根据本发明的定子的外轮廓与阻尼元件和电机底座一起发生作用,就形成了防止扭曲的装置。阻尼元件优选地由柔软塑性材料组成,例如TPE。其结果是,实现增加对振动噪音的衰减。此外,在运输过程中跌落等事件中,这些阻尼元件也提供了保护。在本发明主题的优选结构中,提出阻尼元件以靴状形式形成,并且优选地,其按照止动限制的(stop-limited)方式从定子的宽侧被推至加厚延伸部上。此类阻尼元件可以与各个加厚延伸部相关联,加厚延伸部的数量对应于绕线铁芯的数量。然而,也可以理解,例如阻尼元件仅与每隔一个的加厚延伸部相关联。跨接件布置在定子铁芯的上侧和下侧,跨接件具有在圆周上分布(优选对称分布)的部分,在这些部分上,跨接件沿着与定子铁芯的边界相同的线延伸。这些部分更优选地从基本上杯状的跨接件上突起,更加优选地用于将跨接件固定于定子上,为此,有利的是可以利用将定子叠片保持在一起的螺钉连接。如已经所述地,优选地提供绕圆周均匀分布的四个螺钉连接,其布置在定子的加厚区域中。跨接件相应地具有四个在圆周上均匀分布的部分。布置在定子铁芯上侧和下侧的跨接件或者两个跨接件同时用作在定子铁芯中自由旋转的转子的支座。跨接件的对中可以通过定子中的和跨接件的部分中的孔来实现,紧固螺栓通过所述孔,所述孔直径相对于螺栓的直径被增大,并且在对螺栓进行紧固之前可以以此方式在预定公差范围内获得跨接件的对准。例如,孔的直径相对于螺栓的直径增加10-15%,优选大致12%。为了进一步固定所实现的跨接件的对中位置,提出跨接件利用摩擦接合连接于定子铁芯,为此,更优选的是通过特定表面处理实现这种摩擦接合,例如通过带有齿状处理的平整。作为根据本发明的跨接件的这种准确对中固定的结果,可以对转子的球轴承座的制造误差进行补偿。在此方面,进一步提出跨接件具有中心轴圆筒部分,其接纳球轴承,而无需轴向止动件。优选地,所述球轴承粘附地固定在轴圆筒部分中。为了保证在跨接件螺钉连接至定子上的过程中在位于定子上的跨接件的周边接触线上的确定的作用力传输,进一步提出跨接件的外边缘在截面上相对于水平线(即垂直于转子的旋转轴延伸的平面)成锐角延伸。尤其在生产工艺方面证明是有利的结构是如下一种结构,其中两跨接件(即,将布置于定子铁芯上侧的跨接件和将布置于定子铁芯下侧的跨接件)以相同形式基本相同地形成。
附图说明
下面参照附图对本发明进行更加详细地说明,附图仅表示示例性实施例,其中:
图1以透视组装视图示出根据本发明的磁阻电动机;
图2以透视分解视图示出磁阻电动机;
图3以透视图单独示出定子和可以与定子的加厚延伸部相关联的示意性示出的阻尼元件;
图4示出从图3截取的区域IV的放大视图;
图5示出定子叠片的平面图,其中定子的外轮廓以点划线表示;
图6以透视分解视图示出四个定子叠片的叠置,所述定子叠片是相同成形的但是在圆周方向上逐层偏置;
图7示出通过叠置定子叠片形成的定子的平面图;
图8示出具有相关阻尼元件的沿着图7的线VIII-VIII的截面;
图9示出沿着图7的线IX-IX的显著放大的截面。
具体实施方式
参照附图1和2,首先说明的是磁阻电动机1,其基本上包括:转子3,其可装配在转子轴部件2上;传感器盘4,其同样可装配在转子轴部件2上并且可以按照旋转固定方式连接于转子3;和风扇5,其相对于所述转子可以按照旋转固定方式布置在转子3的与传感器盘4相对的一侧;定子6,其具有用于容纳定子线圈(未示出)的两部分定子覆盖体7;和两个跨接件(bridge)8、9,其可以紧固于定子6的两侧并且轴承状地支承转子轴部件2的端部。
所示的磁阻电动机1是所谓的8/6磁阻电动机,从而其具有带有六个转子部分10的转子3和带有八个绕线铁芯11的定子6,所述绕线铁芯将设置有定子线圈(未更加详细示出)。
定子的定子铁芯12形成为大致圆环形状,轮廓处为多边形,所示的示例性示例中基本上呈六边形形式。径向向内的绕线铁芯11与该铁芯的连接两相邻拐角区域的各个部分相关联,所述绕线铁芯具有在径向上相对于定子轴线x平行的侧面13。侧面13之间的间隙确定绕线定子的宽度b1,该宽度b1在所示的示例性实施例中大致为11mm。
各个绕线铁芯11的径向内部端面14具有圆段形状,该圆段关于定子轴线x具有半径。
在从侧面13至端面14的过渡区域中,沟槽状凹陷15设置在侧面13中,并且平行于定子轴线延伸。
定子6在径向上关于绕线铁芯11被加宽,为此,相对于绕线铁芯11形成径向向外突出加厚延伸部16。该加厚延伸部具有侧面17,所述侧面在径向上平行并且其间隔确定宽度b2。在所示的示例性实施例中,宽度b2对应于大致16mm,侧面17之间的假想中心线可看作是在定子轴线x的方向上延伸,其同样在相关绕线铁芯11的侧面13之间对中(线u)。
在所示的示例性实施例中,在径向上测量时,定子铁芯12的厚度d2在加厚延伸部16的区域上大致为14mm,然而在连接两个此类径向加宽区域的定子铁芯跨接件18的区域中,径向厚度d1为10mm。这使加厚延伸部16相对于在定子铁芯跨接件18区域中形成的定子外边缘具有大致4mm的径向突起。
从视图中也可以得知,定子6具有在圆周上均匀分布地布置的八个绕线铁芯11,并且从而具有八个均匀分布的加厚延伸部16,从而在圆周方向上相邻的两加厚延伸部16围成45°的角度α。
在所示的示例性实施例中,加厚延伸部16的自由端面19是凹入成形的,并设置有9mm的半径。
从端面19至侧面17的过渡和从侧面17至相邻定子铁芯跨接件18的外边缘的过渡是圆形的或者倒角的。
参照图7中所示的定子6的轮廓图示可以得知,在两绕线铁芯之间延伸的定子铁芯跨接件18的区域中,外边缘20直角延伸至关于定子轴线x的假想半径线,对中地与定子铁芯跨接件18的外边缘线相交的半径线通过在定子铁芯内壁上的定子6的内六角形的拐角区域。
通孔21与各个加厚延伸部16相关联,并且从而与各个绕线铁芯11相关联,该通孔21平行于定子轴线x地设置在定子6中,并且其轴线与对中地穿过绕线铁芯11和加厚延伸部16的线u对齐。而且,该通孔21布置在加厚延伸16的根部。在所示的示例性实施例中,各个通孔16的直径为约6.5mm。按照对应于加厚延伸部16或者绕线铁芯11的数量的方式,在圆周上均匀分布地设置八个通孔21。
定子6有叠置的定子叠片22组成,定子叠片彼此相同地成形。此类定子叠片22单独示于图5中。定子叠片22是由金属片冲压而成的并且优选地具有约0.5mm的厚度。
特别是从其单独示于图5中的视图可以得知,定子叠片22的外轮廓并不对应于由叠置的定子叠片22形成的定子6的外轮廓23,该外轮廓23以点划线示出。下文中称之为拐角24的加厚延伸部16并不全部形成于一个定子叠片22中。而是,定子叠片22在圆周上具有交替的填充拐角24(以形成加厚延伸部16)和沿着圆周方向位于拐角24处的缺失区域25,所述拐角在最终的定子6上同样形成加厚延伸部16。从而,在进一步的拐角24中省略了加厚延伸部16。在该区域中替代地设置有拐角区域边界26,其垂直于线u对齐并且其两端转变至相邻定子铁芯跨接件18的外边缘20,所述线u相对于相关绕线铁芯11的侧面13对中的延伸。在中心线u和拐角区域外边界26相交的区域中,存在半圆形切口27,其与所述通孔21相适应并且与之相对准。
按照对应于上述布局的方式,相对于一个定子叠片22沿着圆周均匀分布地布置四个具有加厚延伸部16的拐角24,在所述加厚延伸部拐角之间设置具有缺失区域25的拐角24。
为了获得所需的定子铁芯12的基本区域(如图7中所示),定子叠片被布置成在圆周上逐层偏置一个拐角24,从而具有加厚延伸部16的拐角24与下方定子叠片22的缺失区域25相关联,从而,上方定子叠片22的缺失区域25与下方定子叠片22的加厚延伸部16的拐角24相关联(参见图7)。按照这种方式布置的结果是,随着叠置的定子叠片22在一致的基底上反复地逐层交替,就产生了在其圆周和基本区域方面一致的定子铁芯12。
叠置的定子叠片22的偏置布局具有产生类似于散热片的片状金属舌部的效果,特别是在加厚延伸部16的区域中,而且也在定子铁芯跨接件18的相邻区域中,这些部分由定子叠片22形成并且由相关联的缺失区域25在其上下提供有间隙。这种结构的结果是,增加了定子铁芯12的稳定性并且同时对其冷却进行了改进。
待叠置的定子叠片22在其一侧具有烘漆层(baking varnish layer),以彼此粘附地相连接。
为了以此方式布置定子叠片22,即它们被相对于彼此旋转地固定并且也具有彼此确定的联系,定子叠片22由层叠成捆冲压(pack-stack stamping)形成,为此,在各个情况下,在定子铁芯跨接件18的区域中产生缺口28。在定子叠片22的相对侧上由此形成的凸肩(bead)位于定子叠片22的缺口28下方(参见图9)。
所形成的加厚延伸部16也用以接纳由柔软塑性材料组成的阻尼元件29。此类阻尼元件29示意性地示于图3中。该阻尼元件以靴状方式形成,其具有大致与加厚延伸部16的截面外形相对应的开口截面。阻尼元件29在定子铁芯12的上侧或者下侧、与定子轴线x平行地从一侧被推至加厚延伸部16上。优选地,为八个加厚延伸部16设置此类阻尼元件29,定子6借助所述阻尼元件安装在电机底座(未示出)上。
布置在定子铁芯上侧和下侧的跨接件8和9基本上呈杯状,并且具有与定子铁芯12的内边缘轮廓相适应的六角形轮廓,在圆周上对称分布的径向向外突起部30在根部形成于所述杯状物壁上。这些凸耳状部分30用于将跨接件8或者9固定于定子铁芯12上。
此外,部分30在外形上按照沿着与定子铁芯12的相关联边界相同的线(至少部分沿着相同的线)延伸的方式形成,此外,尤其是沿着与和跨接件8或9直接相关联的最上层定子叠片22的边界相同的线(至少部分沿着相同的线)延伸的方式形成。
此外,部分30具有中心孔31,这些中心孔31在其直径方面与定子铁芯12的通孔21相适应。
为了利用摩擦接合将跨接件8或9固定在定子铁芯12上,利用齿状处理(serrated finish)对部分30的下侧以及部分30之间延伸的环圈32(collar)下侧进行平整。
此外,由部分30及其间布置的凸缘32形成的跨接件的外边缘33在截面上呈箭头状,从而,该外边缘33在截面上相对于定子铁芯12的相关表面成锐角延伸。从而,跨接件的外边缘33从定子铁芯12的相关联表面径向向外的折断(shear off)。
为了固定跨接件8和9并且以非强制接合(nonpositive engagement)方式彼此连接定子叠片22,紧固螺栓34穿过跨接件8和9的在圆周上均匀分布的四个部分30,并且也穿过定子铁芯12的相关联的四个通孔21,紧固螺栓34的直径小于通孔21或者部分30中的孔31的直径。以此方式,通过所获得的游隙(play)可以实现跨接件8和9相对于定子铁芯12的准确对中。
以轻微箭头状方式向上延伸的跨接件8和9的部分30具有在利用紧固螺栓34紧固的过程中经由杯状跨接件8或9的内部基线实现力的传输的效果。
此外,各个跨接件8、9具有中心轴圆筒部35,其接纳用于安装转子轴部件2的球轴承,而无需轴向止动件。球轴承(未详细示出)粘附地固定于圆筒部35中。
所有公开的特征(本身)与本发明相关。相应/所附的优先权文件(在先专利申请的复印件)公开的内容也完全结合于本申请公开中,包括为了将这些文件的特征结合于本申请的权利要求中的目的。
Claims (8)
1.一种具有转子(3)和定子(6)的磁阻电动机(1),定子铁芯(12)包括绕线铁芯(11),且所述定子铁芯(12)由叠置的定子叠片(22)组成,定子叠片(22)覆盖的区域小于定子铁芯(12)的基本区域,并且由此形成的缺失区域(25)与定子铁芯的外边缘相关联,一个布置在另一个上的定子叠片(22)逐层反复交替,以形成类似于冷却翼片的叠片舌部,其中所述定子叠片彼此相同成形,此外定子铁芯(12)被设置成在基本区域为多边形,其特征在于:
定子叠片(22)在周向上交替地具有形成加厚延伸部(16)的填充的拐角,以及在周向上紧随该填充的拐角的具有缺失区域(25)的拐角(24),并且定子叠片在各个情况下在周向上逐层偏置一填充的拐角或者一具有缺失区域的拐角,
其中所述加厚延伸部径向向外突起,并布置成与绕线铁芯相对,并且具有在径向上彼此平行延伸的侧面,并且所述具有缺失区域(25)的拐角(24)在组装的定子(6)中同样形成加厚延伸部(16),而且
加厚延伸部的侧面之间确定的宽度为对应的相关绕线铁芯的宽度的1.2至1.7倍。
2.如权利要求1所述的磁阻电动机,其特征在于,平行于定子轴线延伸的沟槽状凹陷形成于绕线铁芯(11)的侧面(13)上。
3.如上述权利要求之一所述的磁阻电动机,其特征在于,加厚延伸部的侧面(17)至相邻定子叠片的外边缘的过渡被倒角。
4.如权利要求1所述的磁阻电动机,其特征在于,加厚延伸部(16)在其自由端边缘(19)凹入成形。
5.如权利要求1所述的磁阻电动机,其特征在于,径向向外突起的加厚延伸部(16)是阻尼元件(29)的承载件。
6.如权利要求5所述的磁阻电动机,其特征在于,定子(6)借助阻尼元件(29)安装在电机底座中。
7.如权利要求5或6所述的磁阻电动机,其特征在于,阻尼元件(29)由柔软塑性材料组成。
8.如权利要求7所述的磁阻电动机,其特征在于,阻尼元件(29)以靴状形式形成。
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