CN1883100B - 用于电机的定子外壳以及制造定子外壳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电机的定子外壳，它包括一个外壳基体(2)和用于磁轭的一个部位(3)，后者与外壳基体(2)构成一个整体，其中用于磁轭的部位(3)通过外壳基体(2)的一个部位的变形而形成。本发明还包括制造定子外壳的一种方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电机的定子外壳以及制造定子外壳的方法。
背景技术
用于电机的定子外壳由现有技术已知有不同的结构方案。这种定子外壳例如应用于汽车用电动机中，以便驱动汽车里各种不同的电动装置。通常在定子外壳里固定永久磁铁。为了传导磁力线，定子外壳通常由导磁材料制成。定子外壳的壁厚为此必须具有一个规定的最小厚度，以避免饱和作用和磁损失。这种定子外壳例如可以由具有规定厚度的板条卷成，以便制成一种基本上为管状的定子外壳。为了固定住电枢则在管状定子外壳上通常固定有轴承压环。
此外也众所周知的是，借助于深拉伸来制造定子外壳，例如象在DE 101 15 445 A1中所公开的那样。此处定子外壳由一种金属板深拉伸而成，因此定子外壳具有不同厚度的部位。但这种方法很费事也费钱。
发明内容
为此本发明提出一种用于电机的定子外壳，其包括一个外壳基体、磁性元件和一个用于磁轭的部位，后者与外壳基体形成一个整体，其中磁轭部位通过使外壳基体的一个部位变形而形成，其中，在外壳基体上集成地设有一个轴承部位用于支承电机的一个转子，并且所述磁轭部位在磁性元件的中间部位的位置上具有凹部。
按照本发明的定子外壳与之相比具有以下优点：在一个制造工序中可以制成一个单一的零件。此处使定子外壳上用于磁轭的部位通过变形，尤其是通过弯曲定子外壳的外壳基体的一个部段而制成。因此关于定子外壳的配合和同心度的公差相对于以前的制造方法来说，尤其是滚卷的变型方案来说可以达到尤其小。除此之外用该按照本发明的定子外壳可以节省材料并降低重量，因为总的来说具有较薄壁厚的板可以用作为初始材料。因此就可以方便和成本经济地制造该定子外壳。
为了使磁损失尽可能小，用于磁轭的部位优选不间隙地贴靠在外壳基体上。
特别优选地将用于磁轭的部位置于外壳基体之外。也就是说，通过向外弯曲来制造该磁轭部位，这可以相对简单和成本经济地得以实施。按照本发明的另一种优选设计方案在外壳基体的内圆周罩上形成磁轭部位，也就是说，通过向里弯曲来制造磁轭部位。
此外优选地通过外壳基体的一个多重弯曲的部段来形成磁轭部位。此处通过外壳基体的多重弯曲制成磁轭的部位。因此定子外壳用的初始材料可以选得更薄并因此可以进一步节省材料和减轻重量。磁轭部位则通过外壳基体的多层来形成。
为了进一步减少零件数量，在定子外壳上集成形成一个轴承部位用于支承电机的一个转子。因此可以进一步降低电机的制造成本和装配成本。
为了进一步降低重量，磁轭部位在轴向方向上优选设计成比外壳基体要短。磁轭部位特别优选地在轴向方向上具有一个长度，该长度匹配于一个布置在定子外壳上的磁性元件的宽度，也就是说该长度最小也要长于该宽度，以便使磁轭最优化。因此在降低定子外壳的重量时可以确保充足的磁轭。
为了进一步降低定子外壳的重量，磁轭部位在一个布置于定子外壳上的磁性元件的中间部位的位置上最好具有一个凹部。因为该凹部布置在磁性元件的中性部位上，因此并不影响磁轭，而重量和使用的材料可以进一步减少。
磁轭部位特别优选地通过外壳基体的一个弯曲的轴向端部部段构成。
按照本发明的另外一种优选设计方案，磁轭部位通过外壳基体的一个中间部段的弯曲而构成。
可以如下来进一步减少单个零件：在外壳基体上优选地还集成地设有一个紧固元件。电机可以通过紧固元件例如固定在一个车辆上或者固定在车辆的其它部件上。在此紧固元件优选地由外壳基体的一个附加弯曲的部段形成。紧固元件最好相对于外壳基体弯曲约90°并具有开孔或凹部用于接收紧固装置。如果磁轭部位在磁性元件的中间部位上具有一个如前所述的凹部，那么紧固元件就优选布置在该凹部上。此外优选设置两个或三个紧固元件。
为了再进一步减少定子外壳的结构空间和所用材料，定子外壳最好在其外圆周上具有一个扁平的部位。特别优选地设有两个扁平部位，它们相互对置地布置在定子外壳上。
按照本发明的另一种优选设计方案在外壳基体上设有通孔。因此可以使冷空气更好地流过电机。如果对于电机来说不必对媒质，例如水、油、汽油、冷却剂等等密封的话，那么当然才设有这些孔。
此外本发明还涉及一种具有一个如上所述的定子外壳的电机。电机优选设计成电动机，并且特别优选地应用在车辆里作为车辆辅助设施的驱动机构，这些辅助设施例如是雨刷器、电动车窗玻璃升降器、电动天窗、空调装置的鼓风机，电动调整装置等等。
本发明还涉及一种制造电机用定子外壳的方法，其中定子外壳具有一个外壳基体并具有一个用于磁轭的部位，该部位通过至少一个变形工序，尤其是集成地在外壳基体上弯曲外壳基体的一个部段来制造来。
附图说明
以下根据优选的实施例结合附图对本发明进行说明。附图所示为：
图1：按照本发明的第一实施例的一个定子外壳的透视示意剖视图；
图2：图1所示定子外壳的一个透视图；
图3：图1和2所示定子外壳的剖视图；
图4：按照本发明的第二实施例的一个定子外壳的透视图；
图5：按照本发明的第三实施例的一个定子外壳的透视图；
图6：按照本发明的第四实施例的一个定子外壳的透视图；
图7：按照本发明的第五实施例的一个定子外壳的透视图；
图8：按照本发明的第六实施例的一个定子外壳的剖开的透视图；
图9：按照本发明的第七实施例的一个定子外壳的剖开的透视图；
图10：按照本发明的第八实施例的一个定子外壳的剖开的透视图；
图11：按照本发明的第九实施例的一个定子外壳的剖视示意图。
具体实施方式
以下参见图1至3描述了按照本发明的第一实施例的一种定子外壳1。
如图1至3所示那样，外壳由一个基本为圆柱形的外壳基体2组成，在该基体上集成地形成一个轴承部位4用于支承一个电机的未表示出的转子轴。在此在轴承部位4和外壳基体2之间设有多个台阶，它们对应于电机的内部或外部的实际情况而设计成。此外在外壳基体上还设有一个部位3用于磁轭。为了确保充分的磁轭，并且使磁性损失最小化或者说不出现，磁轭部位3必须具有一定的厚度。尤其如由图3可见，磁轭的部位通过外壳基体2的一个端部部段弯曲180°而形成，在此部位3向外弯曲或者说翻边。此时在磁轭部位3和外壳基体2之间没有间隙，因此部位3紧贴在外壳基体2上。此外由图3可见，至少有一个磁性元件5在外壳基体2的内圆周上布置在一个位置上，在该位置上设有用于磁轭的部位3。定子外壳1在磁性元件部位里的厚度大于在外壳基体的其它部位上的厚度，因此可以无损失地确保磁性接。
如由图3清楚可见，可以应用一种具有较小壁厚的初始材料用于定子外壳1，因为磁轭的部位3通过弯曲制成并因此在该部位里具有双倍的初始材料壁厚。与现有技术比较，因此既可节省材料也省下了结构空间。定子外壳1可以用一种平坦的板件借助于拉伸和紧接着或同时的弯曲或者翻边制成。在定子外壳1的最终状态下壁厚为1.8mm和2mm之间，因此在磁轭部位3上壁厚为3.6mm至4mm之间。因此磁轭部位可以通过定子外壳的双层部段来形成并且特别简单和成本经济地借助于拉伸和成型变形，尤其是弯曲而制成。轴承座部位4和外壳基体的其它部位按初始板厚制成，该板厚要满足必要的强度要求，但尽管如此仍可以大大节省重量和材料。
以下根据图4对按照第二实施例的一个定子外壳1进行说明。第二实施例基本上相当于第一实施例，其中为减小定子外壳1的结构空间设有两个扁平的部位6。扁平部位6在定子外壳上相互对置布置。磁性元件5布置在定子外壳内部在相互对置的位置上，其中扁平部位6布置在磁性元件5的位置之间。其余的该实施例都对应于第一实施例，因此可以参见那里所作的说明。
以下根据图5说明了按照本发明的第三实施例的一种定子外壳1，其中同样的或者说功能相同的部分则用与前面实施例中相同的附图标记来表示。第三实施例基本对应于第二实施例并且同样也有扁平部位6。与第二实施例不同的是在第三实施例中在磁轭部位3上附带设有凹部7。凹部7设于磁性元件5的一中间部段上，也就是围绕着磁性元件5的中性部位。因此对于每个磁性元件5来说就在磁性元件5的一端形成磁轭的第一部位3a，而在磁性元件5的圆周方向上的另一端上则形成磁轭的一个部位3b。由于设有凹部7，因此可以进一步降低重量并且节省材料，而不会使磁轭变坏。
图6表示了按照本发明的第四实施例20的一种定子外壳1，它基本相当于图5所示的实施例。与第三实施例的区别在于：在第四实施例中附带还至少设有一个紧固元件8。更准确地说，设有两个紧固元件8，它们分别成180°地相互对置。紧固元件8作成具有一个通孔的突出部位，它们基本垂直于定子外壳的外壳基体2向外突出。此时在以下部位上形成紧固元件8，在这些部位上设有在磁轭的第一部位3a和第二部位3b之间的凹部。因此这个实施例此外还具有集成的紧固元件用于方便地紧固住电机。
图7表示按照本发明的第五实施例的一种定子外壳1。在该实施例中在定子外壳1的邻接于轴承部位4的罐状端部，设有多个通孔9a，9b，9c和9d。通过这些通孔可以改善电机的冷却。若电机例如应用作为在汽车空调装置里的一个风扇的电驱动机构的话，那么由于通过通孔9a，9b，9c和9d进行流通可以改善冷却。此外由于有通孔其优点在于电动驱动机构可以持续运行。
图8表示了按照本发明的第六实施例的一种定子外壳。与前面实施例的不同之处在于：在图8所示的定子外壳1中不再设计成基本为罐状的、而基本为圆柱形的/管状的。磁轭部位3通过两个弯曲部位10和11构成。两个弯曲的部位10和11分别通过向外弯曲位于轴向方向上的外壳基体2的端部而形成(见图8)。因此形成磁轭部位3。如图8可见此处弯曲的部位10在轴向方向上略长于弯曲部位11。因此在弯曲部位10还可以容易地设有一个紧固元件8，它通过弯曲一小部段的部位10来制成。同时在紧固元件8里设有一个U-形凹部用于接收一个紧固件，例如一个螺纹件。如同在前面的实施例中那样，弯曲部位10和11又是与外壳基体2无间隙地弯曲180°，因此不会出现磁轭损失。电机的一个转子轴例如可以借助于一个或两个紧固在定子外壳上的轴承压环支承住。
弯曲两个部位10和11，从而在其相互指向的端面上尽可能只形成一个小的间隙12。为了使该间隙12最小化或者完全消除，也可以将定子外壳1在轴向方向上镦锻。不言而喻也可以只是使定子外壳的一端翻边，其中翻边长度相当于制成的定子外壳的外壳长度。
图9和10表示了发明的两种另外的优选的实施例。与前面所述实施例不同之处在于：在这两个实施例中磁轭部位3不再通过弯曲外壳基体的端部来制成，而是通过弯曲外壳基体2的中间部段来制成。如由图9可见，在该实施例中外壳基体的中间部段首先外向弯曲180°，并接着再反弯180°，从而形成三层磁轭的部位3。三层部位包括单个层3a，3b和3c。分别在部位3的实际上整个轴向长度上进行弯曲(见图9)。在图10所示实施例中同样也设有一个三层的磁轭部位3。但该部位通过外壳基体的中间段的两次弯曲而形成，其中部位3由单层3a，3b，3c，3d和3e组成。此处层3a，3b和3d，3e具有一个大致相当于磁轭部位3的轴向长度的一半的轴向长度(见图10)。在图9和10所示的实施例中外壳基体的厚度为1.2mm至1.35mm之间，因此部位3处的厚度大约为其初始壁厚的三倍。
图11表示了按照本发明的一种定子外壳1的另一个实施例。图11所示实施例基本相当于第一实施例，其区别在于磁轭部位3向里弯曲。因此磁轭部位无间隙地贴靠在外壳基体2的内圆周上(见图11)。此外选择在轴向方向X-X上的部位3的长度，使它按磁性长度优化，从而形成磁通的最佳磁轭(见图11)。因此尤其是可以与部位3的凹部相结合在磁性元件的中性部位上确保一种优化的材料使用。
应该指出：在这些实施例中所示的磁轭部位3如图所示那样可以有或无凹部7以及有或无紧固元件8或者通孔9a，9b，9c，9d地任意地组合。还可以通过外壳基体2的多重弯曲以及由多层来制成部位3分别减小外壳基体2的壁厚，因为通过多层就可以达到磁轭所必要的厚度。外壳基体的壁厚的下限在此在于定子外壳的强度要求。
按照本发明的定子外壳特别优选地应用于电驱动机构，它们被应用在汽车里用于驱动电动辅助设施和/或舒适设施。
按照本发明的制造定子外壳的方法一般包括了制造圆柱形外壳基体2的工序和使外壳基体2的一个部段变形的工序，以便形成一种磁轭的双层或多层的部位3。若定子外壳也应包括有一个集成构成的轴承部位4，那么弯曲工序可以与用于制造轴承部位的拉伸工序同时进行或在其后进行。可以对外壳基体进行预加工，例如使外壳基体的一个端部完全向里或者向外翻边，或者在外壳基体里例如借助于冲压形成凹部并接着使外壳基体的相应部段弯曲，以便形成磁轭部位3和位于其间的凹部7。
Claims (18)
1.用于电机的定子外壳，其包括一个外壳基体(2)、磁性元件(5)和一个磁轭部位(3)，后者与外壳基体(2)形成一个整体，其中磁轭部位(3)通过使外壳基体(2)的一个部位变形而形成，其特征在于，在外壳基体(2)上集成地设有一个轴承部位(4)用于支承电机的一个转子，并且所述磁轭部位(3)在磁性元件(5)的中间部位的位置上具有凹部(7)。
2.按照权利要求1所述的定子外壳，其特征在于，磁轭部位(3)无间隙地贴靠在外壳基体(2)上。
3.按上述权利要求1或2所述的定子外壳，其特征在于，磁轭部位(3)通过向外弯曲外壳基体(2)的一个部位而形成。
4.按权利要求1或2所述的定子外壳，其特征在于，磁轭部位(3)通过向里弯曲外壳基体(2)的一个部位而形成。
5.按上述权利要求1所述的定子外壳，其特征在于，磁轭部位(3)由多个弯曲部位(3a，3b；3a，3b，3c，3d，3e；10，11)构成。
6.按上述权利要求1所述的定子外壳，其特征在于，磁轭部位(3)在轴向方向上设计得短于外壳基体(2)的轴向长度。
7.按权利要求1所述的定子外壳，其特征在于，磁轭部位(3)在轴向方向上具有一个长度，该长度大于布置在定子外壳上的所述磁性元件(5)的宽度。
8.按上述权利要求1所述的定子外壳，其特征在于，所述凹部(7)围绕着磁性元件(5)的中性部位设置。
9.按上述权利要求1所述的定子外壳，其特征在于，磁轭部位(3)通过外壳基体(2)的一个弯曲的轴向端部部段构成。
10.按照权利要求1所述的定子外壳，其特征在于，磁轭部位通过外壳基体(2)的一个弯曲的中间段来构成。
11.按上述权利要求1所述的定子外壳，其特征在于，在外壳基体(2)上集成地设有一个紧固元件(8)。
12.按权利要求11所述的定子外壳，其特征在于，所述紧固元件(8)通过外壳基体的一个弯曲部位形成。
13.按权利要求11或12所述的定子外壳，其特征在于，所述紧固元件(8)布置在磁轭部位(3)的凹部(7)里。
14.按上述权利要求1所述的定子外壳，其特征在于，在定子外壳的外圆周上设有扁平的部位(6)。
15.按上述权利要求1所述的定子外壳，其特征在于，外壳基体为圆柱形，而磁轭部位(3)通过弯曲外壳基体(2)的一个或两个位于轴向方向上的端部部分而形成。
16.按上述权利要求1所述的定子外壳，其特征在于，在外壳基体(2)里设有通孔(9a，9b，9c，9d)。
17.电机，其包括一个按照上述权利要求1所述的定子外壳。
18.制造具有一个外壳基体(2)的定子外壳(1)的方法，其中磁性元件(5)的一个集成地设于定子外壳上的磁轭部位(3)通过外壳基体(2)的一个部段的至少一个变形工序制成，其特征在于，在外壳基体(2)上集成地设有一个轴承部位(4)用于支承电机的一个转子，并且在所述磁轭部位(3)上在磁性元件(5)的中间部位的位置处构造有凹部(7)。
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