專利名稱：用于電機的定子裝置及定子的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于電機的尤其是用于無刷永久磁體激勵的同步電機 一種定子裝置和一種定子。
背景技術：
通常在現(xiàn)有技術中公開了用于同步電機的定子裝置，在所述定子 裝置中為將定子齒上的線圏元件的數目降低到最低限度，僅僅每第二 個定子齒被線圈所纏繞。由此可以比如借助于將繞組直接施加到定子
齒上的技術比如穿針(Nadel)或者飛輪(Flyer)巻繞技術將用于纏繞 相關的定子齒的開銷降低到最低限度。
在一種定子裝置中僅僅每第二個定子齒設有線圏元件，該定子裝 置稱為隨動齒裝置(Folgezahnanordnung )。流過隨動齒的磁通量由 從彼此相鄰的線圈元件穿過定子體及處于其之間的隨動齒的共同的磁 通量份額中來獲得。
按現(xiàn)有技術的定子裝置優(yōu)選被分為單個的組件，從而能夠以高的 槽填充系數來巻繞線圖元件，用于達到高效率。在此目標是，將所使 用的單個元件的數目保持在微小的程度上，從而將用于完整的定子裝 置的費用降低到最低限度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是，提供一種用于定子的定子裝置，該定子的槽填 充系數得到改進并且該定子可以用小數目的單個元件來構造。
上述任務通過按權利要求1所述的定子裝置以及通過按并列權利 要求所述的定子得到解決。
本發(fā)明的其它有利的設計方案在從屬權利要求中得到說明。
按照一個方面，設置了用于電機的定子裝置。所述定子裝置包括 一個定子體、 一個或多個從該定子體上伸出的主動的定子齒以及一個 或多個布置在所述定子齒之間的沿所述主動的定子齒的方向從所述定 子體上伸出的隨動齒，其中所述主動的定子齒沿布置方向布置在所述 定子體上，使得線團元件能夠布置在所述定子齒上。所述隨動齒的沿 所述主動的定子齒及所述隨動齒在所述定子體上的布置方向的寬度小于所述主動的定子齒的寬度。
按照按本發(fā)明的定子裝置，將沒有被線圏元件纏繞的隨動齒構造 得窄于被相應的線圏元件纏繞的定子齒。由此擴大槽區(qū)域并且所述線 圏元件可以設有多個線匝和/或具有更大導線厚度的線匝。這與具有按 上面概述的現(xiàn)有技術的定子裝置的電機相比提高了設有這樣的定子裝 置的電機的轉矩和/或總效率。
此外，所述隨動齒沿縱向方向具有比所述主動的定子齒大的長度， 其中所述隨動齒的縱向方向橫向于所述布置方向并且橫向于所述定子 齒從定子體上伸出的方向延伸。
按照一種實施方式，所述隨動齒的寬度沿縱向方向是變化的，其 中尤其所述隨動齒的寬度朝其端部中的至少一個端部的方向沿縱向方 向大于其中心的寬度。
所述定子裝置可以具有多個定子件，所述定子件橫向于所述主動 的定子齒的布置方向相互抵靠地布置，用于形成所述定子體。尤其所 述定子件中的至少一個定子件具有主動的定子齒并且所述定子件中的 一個或多個另外的定子件則至少分別具有隨動齒的一個區(qū)段，其中尤 其所述主動的定子齒和/或所述隨動齒沿縱向方向至少在一側突出超過 相應的定子件。在一種實施方式中，所述定子件中的一個定子件具有 主動的定子齒并且所述定子件中的另一個定子件具有隨動齒。在另一 種實施方式中，所述定子件中的一個定子件具有主動的定子齒并且所 述定子件中的兩個另外的定子件分別具有隨動齒的一個區(qū)段，其中， 一個定子件接納在兩個另外的定子件之間。
此外，在所述主動的定子齒和所述隨動齒的與所述定子體對置的 端部上可以相應地布置定子齒座，該定子齒座至少沿布置方向具有比 相應的主動的定子齒或者說隨動齒大的寬度。
所述定子體可以是環(huán)形地構成并且所述主動的定子齒和隨動齒可 以在徑向上朝所述環(huán)形的定子體的中軸線的方向定向。
按照另一個方面，定子設有上面的定子裝置，其中所述主動的定 子齒設有線圏元件?？梢匀绱诉x擇所述線圏元件沿布置方向的寬度和 所述隨動齒的寬度，從而在所述線團元件和隨動齒之間至少留下預先 定義的最小間距。
按照另一個方面，設置具有上面的定子和帶有永久磁體的轉子的電機。


下面借助于附圖對本發(fā)明優(yōu)選的實施方式進行詳細解釋。附圖示
出
圖1是用于電機的傳統(tǒng)的定子在隨動齒裝置中的橫截面視圖，其 中僅僅每第二個定子齒用線圏元件來纏繞；
圖2a是按圖1的定子在沿剖切線A-A的切線方向上徑向向外的剖 視圖2b是按圖2a的定子裝置在沿剖切線B-B的軸向方向上的另一 個剖視圖3a是按本發(fā)明的一種實施方式的定子的定子齒沿切線方向徑向 向外的剖視圖3b是按圖3a的定子在沿剖切線B-B的軸向方向上的另一個剖 視圖4是具有圖3a和3b的定子裝置的定子的透視圖； 圖5是按圖3a、 3b和4的實施方式的定子的分解圖； 圖6a是圖3a、 3b、 4和5的定子裝置的用于對隨動齒的結構進行 說明的透視圖6b是相應的隨動齒的詳細透視圖7a是按本發(fā)明的另一種實施方式的定子的定子齒沿切線方向徑 向向外的剖視圖7b是按圖7a的定子在沿剖切線B-B的軸向方向上的另一個剖 視圖8是具有圖7a和7b的定子裝置的定子的透視圖； 圖9是圖8的定子裝置的分解圖10是圖7a、 7b、 8和9的實施方式的定子裝置的透視圖； 圖lla是按本發(fā)明的另一種實施方式的定子的定子齒沿切線方向 的剖視圖llb是按圖lla的定子在沿剖切線B-B的軸向方向上的另一個 剖視圖12是用于構成按圖lla和lib的實施方式的隨動齒的定子件的 截取部分。下面借助于附圖對本發(fā)明的實施方式進行解釋，其中相同的附圖 標記表示具有相同的或類似的功能的元件。
具體實施例方式
圖1示出了用于電機的具有定子裝置2的定子1，所述定子裝置2 具有環(huán)形的或者說圓柱形的定子體，該定子體則具有24個從該定子體 向里伸出的、沿布置方向布置的定子齒3。所迷定子裝置2由軟磁性的 材料(SMC-材料，SMC: Soft Magnetic Composite (軟磁復合材料)) 比如鐵氧體材料、鐵粉材料及類似材料構成或者由薄板構成。圍繞著 24個定子齒3中的12個定子齒設置了線圈元件4，其中所述線圏元件 4纏繞每第二個定子齒3，從而形成所謂的隨動齒裝置。設有線圏元件 4的定子齒3稱為主動的定子齒31并且處于兩個線團元件4之間的定 子齒3稱為隨動齒32。所述線圈元件分別包括具有一個或多個由合適 的繞組線比如銅線構成的線臣的線團。
所述定子齒3分別在其向里也就是說朝向中軸線的方向或者說朝 向轉子裝置5的方向的端部上設有定子齒座6，該定子齒座6關于中軸 線沿切線方向在比相應的定子齒3大的角度范圍上延伸。
所述轉子裝置5在所示出的實施例中設有安放在上面的永久磁體 7，所迷永久磁體7的磁場與通過定子齒3上的線圏元件4引起的磁場 共同作用，用于在所述線圏元件4以合適的方式被觸發(fā)時將所述轉子 裝置5置于旋轉運動之中。作為替代方案，所述永久磁體也可以設置 為埋入的永久磁體。在所示出的實施例中，涉及的是三相無刷永久磁 體激勵的同步電機，在該同步電機中，三個相鄰的線圏元件4分別用 一個單獨的相來觸發(fā)。所述線圏元件4的單獨的相作為實線、點線或 者說虛線在所述線圏元件4中示出。
圖2a示出了在所述定子齒3的大約一半高度上沿所述定子裝置2 的切線方向的橫截面視圖，具有三個定子齒3的截取部分。在此看出 所述定子齒3的橫截面，所述定子齒3具有細長的帶有倒圓的端部的 橫截面，使得所迷線圈元件4的線匝不會被由線圈元件4的繞組線包 圍的定子齒31的可能的棱邊損壞。所述定子齒3也就是主動的定子齒 31及隨動齒32構造為相同樣式的。
如在圖2b中在沿朝向剖切線B-B的箭頭方向的橫截面視圖中所 示，所述線圏元件4構造為沿電機的中軸線的方向變窄的，其中所述線圏元件4的外輪廓如此成形，使得該線圈元件尤其可以接納于在定 子齒3之間形成的槽中。
圖3a和3b類似于圖2a及2b的視圖示出了按本發(fā)明的一種實施 方式的定子裝置的視圖。由此圖3a的視圖相當于通過所述定子齒3的 中心的大致沿切線方向(布置方向)的剖視圖。圖3b的視圖相當于沿 垂直于由剖切線B-B和所述定子裝置的軸向方向展開的面的箭頭方向 的視圖。
從圖3a的剖視圖中可清楚看出，布置在兩個相鄰的線圏元件4之 間的隨動齒具有不同于所述被線圈元件4包圍的主動的定子齒31的橫 截面形狀。所述隨動齒32沿軸向方向長于相鄰的主動的定子齒31，并 且橫向于軸向方向具有減小的寬度。因此所述線圏元件4可以設有比 在現(xiàn)有技術中的線圈元件更大的線圏厚度。更大的線圈厚度實現(xiàn)了更 大數目的線匝和/或更厚的繞組線，從而可以導送更高的電流。這兩種 措施單獨地或者組合地提高了具有所述的定子的電機的總效率。
按照一種實施方式，所述隨動齒32沿軸向方向的長度基本上相當 于布置在隨動齒32上的定子齒座6的長度。標準的定子齒31及隨動
尺寸，并且由此在其有效面積方面構造成基本上相同的。通過所述隨 動齒32的關于標準的定子齒31的軸向長度擴大的軸向長度，所述隨 動齒的橫截面相對于標準的定子齒31的橫截面沒有明顯減小并且甚至 可能超過后者。
圖4示出了圖3a和3b的實施方式的定子的透視圖。可以看出， 所述定子1的定子裝置2構造為雙構件的，也就是具有第一定子件21 和第二定子件22,它們沿軸向方向依次布置。在圖5的分解圖中可以 看出，所述第一定子件21包括圓柱形的基礎件，也就是構造為環(huán)，在 該基礎件上僅僅布置了主動的定子齒31。所述主動的定子齒31沿所述 第一定子件21的軸向方向突出超過所述圓柱形的第一定子件21的基 礎件，并且被相應的線圈元件4所纏繞。所述第二定子件22同樣包括 圓柱形的基礎件，在該基礎件上僅僅布置了隨動齒32。所述隨動齒32 同樣沿軸向方向突出超過所述第二定子件22的圓柱形的基礎件的一 側。在安裝時，所述第一定子件21及第二定子件22彼此連接，使得 從第二定子件22上伸出的隨動齒32伸入到設置在所述第一定子件21的主動的定子齒31上的相鄰的線團元件4之間。相反，從第一定子件 21上伸出的設有線團元件4的主動的定子齒31伸入到所述第二定子件 22的隨動齒32之間。
如從圖3a中可清楚地看出，所述隨動齒的橫截面至少部分地與所 述線團元件4的輪廓相匹配，而所述隨動齒32及相鄰的線團元件4的 外表面則沒有彼此接觸。在所示出的實施例中，比如所述隨動齒32的 布置在所述笫二定子件22的基礎件上的部分沿所述定子裝置2的切線 方向具有相應的加厚部，該加厚部與在所述定子的裝配狀態(tài)中所述線 團元件4的變窄部相對應。在此在所述隨動齒32和線團元件4之間優(yōu) 選設置了一個比如1毫米或類似的微小的間距，用于在裝配定子時避 免由隨動齒損壞線圈元件。
為了不阻礙所述第一及第二定子件21、 22的接合，與所述隨動齒 32的加寬的端部(沿軸向方向)對置的端部沒有加寬，因為這個端部 在裝配時被推到相鄰的線圏元件4的間隔區(qū)域之間。由所述第一及第 二定子件22構成的不帶安裝的線圈元件4的定子裝置2在圖6a中以透 視圖示出?？梢郧宄乜闯鼍哂醒剌S向方向倒圓的端部的主動的定子 齒31以及處于其之間的隨動齒32連同其設置在后面的區(qū)域中的輪廓 (Profilierung )。
圖6在一種改動方案中示出了其中一個隨動齒32沿軸向方向的俯 視圖?？梢钥闯?，所述隨動齒32的橫截面在所述隨動齒座6和所述定 子裝置1的基礎件之間沿其伸長發(fā)生變化或者具有其它的輪廓，所述 其它的輪廓與面向相應的隨動齒32的線圈元件4的外輪廓相應。在所 示出的實施例中，所述隨動齒沿徑向方向變窄。在所示出的實施例中， 所述隨動齒從隨動齒座6朝所述定子裝置的基礎件的方向以角度6變 窄。
圖7到IO示出了定子裝置和定子的另一種實施方式。下面僅僅對 不同于前面的實施方式的特征進行說明。
比如可以從相應于圖3a和3b的剖視圖的圖7a和7b的剖視圖中 得知，該實施方式的定子裝置2由三部分即三個圓柱形的環(huán)也就是第 一定子件25、第二定子件26和第三定子件27組成，其中所述圓柱形 的定子件25、 26和27沿軸向方向同心地彼此疊置布置。在所述定子 裝置2的裝配狀態(tài)中，與圖3到6的實施方式不同的是，所述隨動齒32相應地用兩個區(qū)段33構造為雙構件的，其中所述隨動齒32的這兩 個區(qū)段33設有與在所述隨動齒32旁邊相鄰布置的線圏元件4的輪廓 相應的輪廓。也就是說，相關的隨動齒32的區(qū)段33在其寬度方面(其 切線伸長)沿所述定子裝置2的軸向方向相應地向外加寬或者說相應 地朝所述定子裝置2的中心變窄。所述隨動齒32的這兩個區(qū)段33在 所述定子裝置2的裝配狀態(tài)中彼此抵靠或者說彼此具有一個間距。
如可以在圖8到10a中看出，所述隨動齒32的區(qū)段33中的每個區(qū) 段都具有相應的隨動齒座6的區(qū)段61，該區(qū)段61的軸向長度相應于所 述隨動齒32的相應區(qū)段33的軸向長度。如可以從圖9中看出，所述 第一定子件和第三定子件25、 27構造為相同樣式的，并且分別具有所 述隨動齒32的沿軸向方向從相應的第一或者i兌第三定子件25、 27的 圓柱形的基礎件中伸出的區(qū)段。所述第二定子件26布置在所述第一及 第三定子件25、 27之間并且具有主動的定子齒31，所述定子齒31在
件4。如從圖9中可以看出，將各個定子件25、 26、 27依次放置，使 得所述隨動齒32的區(qū)段33的突出部分嚙合在布置在中間的第二定子 件26上的相鄰的線圈元件4之間。在將所述第一及第三定子件25、 27 安放在所述中間的第二定子件26上時，每個隨動齒32的這兩個相應 的區(qū)段33彼此對置，使得這兩個區(qū)段33共同形成隨動齒32，該隨動 齒32具有相應地布置在其上面的定子齒座6。
如在圖10b中所示，在這種實施方式中也可以給所述隨動齒32或 者說其區(qū)段設置關于電機的定子l的中軸線沿徑向方向變化的橫截面， 比如設有向外變窄的輪廓。
圖11和12示出了圖7到10b的實施方式的改動方案。其中所述隨 動齒32的兩個區(qū)段34僅僅還布置在所述定子裝置2的邊緣上并且如 此構造所述線圏元件4，使得其彼此間僅僅具有一個最小的間距，也就 是說其外輪廓沿切線伸長幾乎彼此接觸。在所述兩個線圏元件4之間 沒有足夠空間用于布置隨動齒32的在機械方面足夠穩(wěn)定的區(qū)段。在所 示出的改動方案中，所述隨動齒32的區(qū)段34僅僅處于相應的第一及 第三定子件25、 27上，而沒有沿軸向方向突出超過這些定子件25、 27。 但是所述隨動齒32的區(qū)段34具有定子齒座6的區(qū)段61,如其在圖7 到10的實施方式中的情況一樣，該區(qū)段61從所述笫一或者說第三定子件25、 27沿軸向方向伸出并且在組裝所述定子裝置2時彼此抵靠或 者說僅僅以微小的間距(小于所述第二定子件26的軸向寬度)彼此對 置。
在本發(fā)明中，盡管降低了所述隨動齒的橫截面，但可以提高電機 的轉矩和/或效率。通過降低所述隨動齒的橫截面，可以達到更高的槽 填充系數，由此對所述隨動齒的橫截面減小的不利影響進行補償。
權利要求
1.用于電機的定子裝置(2)，包括-定子體；-一個或多個從所述定子體上伸出的主動的定子齒(3)，所述主動的定子齒(3)沿布置方向布置在所述定子體上；從而可以將線圈元件(4)布置在所述主動的定子齒(3)上；-一個或多個布置在所述定子齒(3)之間的、從所述定子體沿所述主動的定子齒(31)的方向伸出的隨動齒(32)，其特征在于，所述隨動齒(32)沿所述主動的定子齒(31)及所述隨動齒(32)在定子體上的布置方向的寬度小于所述主動的定子齒(31)的寬度。
2. 按權利要求l所述的定子裝置，其特征在于，所述隨動齒(32) 沿縱向方向具有比所述主動的定子齒(31)大的長度，其中所述隨動 齒(32)的縱向方向橫向于所述布置方向且橫向于所述定子齒(3)從 所述定子體上伸出的方向延伸。
3. 按權利要求1或2所述的定子裝置，其特征在于，所述隨動齒 (32)的寬度沿縱向方向是變化的，其中尤其所述隨動齒(32)的寬度朝其端部中的至少一個端部的方向沿縱向方向大于其中心。
4. 按權利要求1到3中任一項所述的定子裝置，其特征在于，所 述定子裝置(2)具有多個定子件(21、 22、 25、 26、 27)，所述定子 件(21、 22、 25、 26、 27)橫向于所述主動的定子齒(3)的布置方向 彼此抵靠地進行布置，用于形成所述定子體。
5. 按權利要求4所述的定子裝置，其特征在于，所述定子件(21、 22、 25、 26、 27)中的至少一個定子件具有主動的定子齒并且所述定 子件(21、 22、 25、 26、 27)中的一個或多個另外的定子件至少分別 具有隨動齒(32)的一個區(qū)段，其中尤其所述主動的定子齒(31)和/ 或所述隨動齒(32)沿縱向方向至少在一側突出超過相應的定子件(21、 22、 25、 26、 27)。
6. 按權利要求5所述的定子裝置(2)，其特征在于，所述定子 件中的一個定子件具有主動的定子齒(31)并且所述定子件(21、 22、 25、 26、 27)中的另一個定子件具有隨動齒(32)。
7. 按權利要求5所述的定子裝置(2)，其特征在于，所述定子件(21、 22、 25、 26、 27)中的一個定子件具有主動的定子齒(31) 并且所述定子件(21、 22、 25、 26、 27)中的兩個另外的定子件分別 具有所述隨動齒(32)的一個區(qū)段，其中， 一個定子件(21、 22、 25、 26、 27)被接納在兩個另外的定子件(21、 22、 25、 26、 27)之間。
8. 按權利要求1到7中任一項所述的定子裝置(2)，其特征在 于，在所述主動的定子齒(31)和所述隨動齒(32)的與所述定子體 對置的端部上分別布置了定子齒座，該定子齒座至少沿布置方向具有 比相應的主動的定子齒(31)或者說隨動齒(32)大的寬度。
9. 按權利要求1到8中任一項所述的定子裝置(2)，其特征在 于，所述定子體是環(huán)形的并且所述主動的定子齒(31)和所述隨動齒(32)在徑向上朝所述環(huán)形的定子體的中軸線的方向定向。
10. 具有按權利要求1到9中任一項所述的定子裝置的定子，其 中，線圏元件(4)設置在主動的定子齒(31)上。
11. 按權利要求10所述的定子，其中，選擇所述線圏元件(4) 沿布置方向的寬度以及所述隨動齒的寬度，從而在所述線圈元件和隨 動齒之間至少留下預先定義的最小間距。
12. 具有按權利要求10或11所述的定子以及具有帶有永久磁體 的轉子的電機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電機的定子裝置(2)，該定子裝置(2)包括定子體、一個或多個從該定子體上伸出的主動的定子齒(31)以及一個或多個布置在所述主動的定子齒(31)之間的、沿所述主動的定子齒(31)的方向從所述定子體上伸出的隨動齒(32)，其中所述主動的定子齒(31)沿布置方向布置在所述定子體上，使得線圈元件(4)能夠布置在所述主動的定子齒(31)上。所述隨動齒沿所述主動的定子齒(31)及隨動齒(32)在所述定子體上的布置方向的寬度小于所述主動的定子齒(31)的寬度。
文檔編號H02K1/14GK101409472SQ200810168999
公開日2009年4月15日 申請日期2008年10月7日 優(yōu)先權日2007年10月8日
發(fā)明者S·A·埃文斯 申請人:羅伯特·博世有限公司