電動(dòng)機(jī)中的定子的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)中的定子，其具有由多個(gè)扇形齒組成的定子環(huán)以及用于容納所述定子環(huán)的定子殼體。在所述扇形齒的徑向外側(cè)面上布置徑向向外指向的形狀鎖合凸部。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電動(dòng)機(jī)中的定子
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1的前序部分所述的電動(dòng)機(jī)中的定子。
【背景技術(shù)】
[0002]在DE 10 2020 028 509 Al中描述了一種EC-內(nèi)動(dòng)子電動(dòng)機(jī)，所述EC-內(nèi)動(dòng)子電動(dòng)機(jī)具有定子，所述定子包括位于徑向外部的定子環(huán)和多個(gè)用于容納能夠通電的線圈的、在周向上均勻地分布并且徑向向內(nèi)延伸的承載齒。所述定子環(huán)由單個(gè)扇形齒組成，所述扇形齒則分別包括扇形磁軛和承載齒。所述扇形磁軛沿周向方向延伸并且在已裝配的狀態(tài)中形成連續(xù)地構(gòu)造的定子環(huán)。所述承載齒沿徑向方向在所述扇形磁軛上延伸。將所述定子劃分為單個(gè)扇形體的優(yōu)點(diǎn)在于，所述線圈能夠更好或者更容易地卷繞在所述承載齒上。在所述卷繞之后所述扇形齒相互對(duì)準(zhǔn)并且接合在一起。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的任務(wù)在于，以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)上的措施來(lái)說(shuō)明一種用于電動(dòng)機(jī)的定子，所述定子可以以簡(jiǎn)單的方式來(lái)制造并且其特征之處在于高的機(jī)械穩(wěn)定性。
[0004]該任務(wù)按照本發(fā)明通過(guò)權(quán)利要求1所述的特征解決。從屬權(quán)利要求給出了有利的改進(jìn)方案。
[0005]將按本發(fā)明的定子優(yōu)選裝入到電子換向的同步電機(jī)、尤其內(nèi)動(dòng)子電動(dòng)機(jī)、例如永磁激勵(lì)或者電激勵(lì)的或者混合的同步電機(jī)中。配備有按本發(fā)明的定子的電動(dòng)機(jī)能夠用作機(jī)動(dòng)車(chē)中的伺服電動(dòng)機(jī)、例如用于轉(zhuǎn)向助力的伺服電動(dòng)機(jī)或者用于機(jī)械構(gòu)件例如座椅調(diào)節(jié)的伺服電動(dòng)機(jī)。原則上還可以考慮與機(jī)動(dòng)車(chē)無(wú)關(guān)的應(yīng)用情況，例如用在手持式工具機(jī)中或者用在電動(dòng)自行車(chē)中。
[0006]所述定子具有定子殼體和定子環(huán)，所述定子環(huán)被裝入到所述定子殼體中并且由多個(gè)扇形環(huán)或者扇形齒組成。每個(gè)扇形齒都具有形成所述定子環(huán)的外側(cè)面的扇形磁軛和優(yōu)選與所述扇形磁軛一體地構(gòu)造的承載齒，所述承載齒在所述扇形磁軛上徑向向內(nèi)延伸并且用于容納能夠通電的線圈。所述徑向向內(nèi)指向的承載齒通常包括沿徑向方向延伸的基體和位于徑向內(nèi)部的齒頂，其中所述線圈在絕緣層上圍繞著所述基體卷繞，并且其中所述齒頂在已裝配的狀態(tài)中與所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子直接相鄰地布置。相鄰的扇形齒優(yōu)選在所述彼此鄰接的扇形磁軛的周向端側(cè)的區(qū)域中相互連接。
[0007]為了定子環(huán)與所述定子環(huán)被裝入到的定子殼體之間的牢固的連接，所述扇形齒的至少一個(gè)部分在所述扇形磁軛的徑向外側(cè)面上具有至少一個(gè)徑向指向的或者延伸的形狀鎖合件，所述形狀鎖合件要么構(gòu)造為徑向向外指向的形狀鎖合凸部要么構(gòu)造為徑向向內(nèi)指向的形狀鎖合凹部并且由所述定子殼體的內(nèi)壁形狀鎖合地包圍。由此沿周向方向在所述定子環(huán)與所述定子殼體之間產(chǎn)生形狀鎖合的連接。所述形狀鎖合凸部相對(duì)于所述扇形磁軛的位于徑向外部的周面沿徑向繼續(xù)向外延伸并且形狀鎖合地伸入到處于所述定子殼體的內(nèi)壁上的、配屬的形狀鎖合連接容納部中。所述形狀鎖合凹部相對(duì)于所述扇形磁軛的位于徑向外部的周面沿徑向不那么大程度地向外延伸，其中處于所述定子殼體的內(nèi)壁上的配屬的形狀鎖合元件形狀鎖合地伸入到所述形狀鎖合凹部中。
[0008]有利的是,每個(gè)扇形齒在其扇形磁軛的區(qū)域中設(shè)有至少一個(gè)徑向向外指向的形狀鎖合凸部或者形狀鎖合凹部。所述扇形齒尤其彼此相同地構(gòu)造，從而在所有扇形齒上布置相同的形狀鎖合凸部或者形狀鎖合凹部。原則上還可以考慮一種實(shí)施方式，其中要么所述扇形齒的僅一部分設(shè)有形狀鎖合凸部或者形狀鎖合凹部并且/或者不同的扇形齒具有不同的形狀鎖合凸部或者形狀鎖合凹部。不僅考慮僅一個(gè)形狀鎖合凸部徑向向外指向的實(shí)施方式，還考慮具有多個(gè)、尤其兩個(gè)形狀鎖合凸部的實(shí)施方式，其中所述形狀鎖合凸部例如相對(duì)于所述承載齒的徑向的中心縱軸線以對(duì)稱(chēng)的間距布置在所述扇形磁軛的外側(cè)面上。
[0009]原則上可以考慮用于所述形狀鎖合凸部或者形狀鎖合凹部的不同類(lèi)型的幾何形狀。所述形狀鎖合凸部或者形狀鎖合凹部能夠例如具有倒過(guò)圓的橫截面、例如構(gòu)造為部分圓形或者痘疤狀或者逐漸變?yōu)殄F狀并且具有倒過(guò)圓的尖部。此外，還考慮多邊形的橫截面、例如三角形的或者梯形的橫截面或者由兩個(gè)彼此直接鄰接的三角形的橫截面構(gòu)成的組合，其中位于其之間的最低點(diǎn)要么處于所述扇形磁軛的外周面的徑向高度上要么相對(duì)于所述外周面徑向錯(cuò)開(kāi)、尤其徑向向外錯(cuò)開(kāi)。
[0010]有利的是，所述定子環(huán)至少近似具有與所述定子殼體相等的軸向延長(zhǎng)。例如會(huì)考慮，所述定子環(huán)的扇形齒沿軸向由單個(gè)彼此平行地布置并且成層的薄片組成。按照一種有利的實(shí)施方式，所述徑向向外或者向內(nèi)指向的形狀鎖合凸部或者形狀鎖合凹部至少近似在所述扇形齒的軸向長(zhǎng)度上延伸，其中不僅考慮連續(xù)的外導(dǎo)向(Aufienfiihrung)還考慮中斷的外導(dǎo)向。此外，不僅能夠是所述形狀鎖合凸部或者形狀鎖合凹部的僅軸向的延伸，還可以是沿周向方向具有額外的組件的實(shí)施方式，在所述實(shí)施方式中所述形狀鎖合凸部或者形狀鎖合凹部螺旋狀地連續(xù)或者中斷地構(gòu)造。最后，還能夠是具有所述形狀鎖合凸部的沿周向方向階梯狀錯(cuò)開(kāi)地布置的單個(gè)區(qū)段的實(shí)施方式。
[0011]能夠沿軸向方向并且/或者沿周向方向在扇形磁軛的徑向外側(cè)面上布置多個(gè)單個(gè)的形狀鎖合件，所述形狀鎖合件由所述定子環(huán)形狀鎖合地包圍。所述形狀鎖合件能夠以一樣式(Muster)布置，例如布置在由同種形狀鎖合件構(gòu)成的列中，其中所述列能夠相互平行或者有角度地延伸并且不同列的形狀鎖合件能夠相互錯(cuò)開(kāi)或者不錯(cuò)開(kāi)。在具有形狀鎖合件的樣式的內(nèi)部能夠存在空出的無(wú)形狀鎖合件的區(qū)域。
[0012]優(yōu)選所述形狀鎖合凸部或者形狀鎖合凹部的沿周向方向和/或沿徑向方向的尺寸與所述定子殼體的壁厚處于規(guī)定的關(guān)聯(lián)中。因此能夠有利的是，所述形狀鎖合凸部或者形狀鎖合凹部的寬度沿周向方向看是所述定子殼體的壁厚的兩倍到五倍、例如三倍。所述形狀鎖合凸部或者形狀鎖合凹部沿徑向超過(guò)所述扇形磁軛的外周面凸起的徑向高度優(yōu)選至少與所述定子殼體的壁厚一樣大并且優(yōu)選為所述定子殼體的壁厚的兩倍、最大四倍。
[0013]可以考慮用于所述定子的接合或者裝配的不同的方案。例如可以將形狀鎖合容納部引入到所述定子殼體的內(nèi)壁中，所述形狀鎖合容納部相應(yīng)于所述定子環(huán)上的形狀鎖合凸部，從而隨著定子環(huán)與定子殼體的軸向的接合，所述定子環(huán)上的形狀鎖合凸部伸入到所述定子殼體的內(nèi)壁上的形狀鎖合容納部中并且產(chǎn)生形狀鎖合的連接。這種實(shí)施方式尤其適合于僅沿軸向方向延伸的形狀鎖合凸部。
[0014]按照另一種有利的實(shí)施方式，在一種用于制造所述定子的方法中，在軸向的相互插入之后所述定子殼體通過(guò)磁脈沖變形與所述定子環(huán)連接。在磁脈沖變形時(shí)，能夠減小所述定子殼體的原始直徑，由此將所述定子環(huán)夾緊在所述定子殼體中。在磁脈沖變形時(shí)利用了這樣的效應(yīng)，即所述定子殼體通過(guò)施加磁場(chǎng)而持續(xù)地改變其直徑。
[0015]為了制造所述定子，也能夠考慮對(duì)軟鐵粉末進(jìn)行壓制或者燒結(jié)的工藝。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]其他優(yōu)點(diǎn)和有利的實(shí)施方式可以從其他的權(quán)利要求、【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】以及附圖中獲知。附圖示出如下:
圖1是定子環(huán)的具有T形的基本幾何形狀的扇形齒的側(cè)視圖；
圖2是定子殼體的透視圖；
圖3是所述定子的剖面圖連同處于所述定子環(huán)的外側(cè)面上的形狀鎖合凸部以及處于所述定子殼體的內(nèi)側(cè)面上的配屬的形狀鎖合容納部的視圖；
圖4到9是布置在所述扇形齒的徑向外側(cè)面上的形狀鎖合凸部的不同的橫截面幾何形狀；并且
圖10到14是所述定子殼體的內(nèi)側(cè)面的示圖連同形狀鎖合容納部的原理性走向。
[0017]在附圖中，相同的構(gòu)件設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0018]在圖1中以側(cè)視圖示出了用于EC-內(nèi)動(dòng)子-電動(dòng)機(jī)的定子的扇形齒I的側(cè)視圖。多個(gè)這樣的扇形齒I沿周向方向組合成連續(xù)的定子環(huán)，所述定子環(huán)能夠裝入到定子殼體中。每個(gè)扇形齒I包括位于徑向外部的、沿周向方向延伸的扇形磁軛2和用于容納能夠通電的線圈6的、與所述扇形磁軛2—體地構(gòu)造的、徑向向內(nèi)延伸的承載齒3。所述承載齒3由筆直構(gòu)造的基體4以及位于徑向內(nèi)部的齒頂5組成，其中所述線圈6圍繞著所述基體的周面卷繞，并且其中所述齒頂5沿周向方向相對(duì)于所述基體4加寬地構(gòu)造并且形成極靴。所述齒頂5的、位于徑向內(nèi)部的、背向扇形磁軛2的內(nèi)側(cè)面在已裝配的狀態(tài)中與由所述定子包圍的轉(zhuǎn)子直接相鄰，其中在所述齒頂5的端側(cè)與轉(zhuǎn)子周面之間存在環(huán)形的氣隙。沿周向方向，相鄰的扇形齒I通過(guò)所述扇形磁軛2的周向端側(cè)7彼此鄰接并且形成連續(xù)的定子環(huán)。相鄰的扇形齒I以合適的方式彼此連接。
[0019]在所述徑向外側(cè)面8上與所述扇形磁軛2 —體地構(gòu)造有形狀鎖合凸部9，所述形狀鎖合凸部相對(duì)于所述扇形磁軛2的外側(cè)面8徑向向外延伸。所述形狀鎖合凸部9相對(duì)于穿過(guò)所述承載齒3徑向延伸的中心軸線或者縱軸線10對(duì)稱(chēng)并且沿周向方向與其保持間距。所述形狀鎖合凸部9處于沿周向方向至少近似在所述縱軸線10與所述扇形磁軛2上相應(yīng)的周向端側(cè)7之間的中心處。
[0020]在圖2中示出了所述定子的定子殼體11，所述定子殼體構(gòu)造為空心柱體并且容納著由所述扇形齒I所組成的定子環(huán)。
[0021]如從根據(jù)圖3的剖面圖所得知的一樣，在已裝配的狀態(tài)中所述定子殼體11的壁至少近似平面狀地貼靠在所述扇形磁軛2包括所述形狀鎖合凸部9的外輪廓上。
[0022]所述形狀鎖合凸部9的尺寸與所述定子殼體11的壁厚s處于規(guī)定的關(guān)聯(lián)中。所述形狀鎖合凸部9的寬度b沿周向方向看是所述定子殼體11的壁厚s的兩倍到五倍并且例如大約為所述壁厚S的三倍的數(shù)值。所述形狀鎖合凸部9沿徑向超過(guò)所述扇形磁軛2的外側(cè)面8凸部的徑向高度r至少與所述定子殼體22的壁厚s 一樣大并且最大為所述壁厚s的四倍、優(yōu)選兩倍。
[0023]在圖4到9中以不同的橫截面幾何形狀示出了形狀鎖合凸部9的不同的實(shí)施例。按照?qǐng)D4，所述形狀鎖合凸部9具有部分圓形的、尤其半圓形的橫截面。按照?qǐng)D5，所述形狀鎖合凸部9構(gòu)造為梯形。在圖6中示出了逐漸變?yōu)槿切蔚男螤铈i合凸部9，但是所述形狀鎖合凸部具有倒過(guò)圓的尖部。在圖7中所述形狀鎖合凸部9構(gòu)造為三角形，在圖8和9中分別設(shè)置了兩個(gè)沿周向方向彼此直接鄰接的、三角形的形狀鎖合凸部9，其中按照?qǐng)D8將兩個(gè)三角形的形狀鎖合凸部9連接起來(lái)的最低點(diǎn)沿徑向處于所述扇形磁軛2的外側(cè)面8的高度上并且按照?qǐng)D9所述最低點(diǎn)相對(duì)于所述外側(cè)面8徑向向外錯(cuò)開(kāi)。
[0024]所述扇形齒上的形狀鎖合凸部9能夠至少近似在每個(gè)扇形齒的整個(gè)軸向長(zhǎng)度上延伸，所述扇形齒尤其至少近似與所述定子殼體11構(gòu)造得一樣長(zhǎng)。每個(gè)扇形齒能夠由多個(gè)相互堆疊成層的單個(gè)薄片組成。所述形狀鎖合凸部9在所述扇形齒的軸向長(zhǎng)度上延伸，其中不僅考慮形狀鎖合凸部9筆直并且僅沿軸向方向延伸的實(shí)施方式，還會(huì)考慮具有類(lèi)似于螺旋的結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式，在所述實(shí)施方式中所述形狀鎖合凸部9除了具有軸向組件外還具有沿周向方向的組件。此外，不僅能夠是連續(xù)地構(gòu)造的形狀鎖合凸部還能夠是中斷的形狀鎖合凸部。最后，所述形狀鎖合凸部能夠階梯狀錯(cuò)開(kāi)中斷地布置，從而使得單個(gè)區(qū)段沿軸向方向延伸，但是彼此接連的區(qū)段則沿周向方向錯(cuò)開(kāi)地布置。
[0025]在圖10到14中分別以展開(kāi)的狀態(tài)示出了具有形狀鎖合容納部12的定子殼體11的內(nèi)側(cè)面，所述形狀鎖合容納部相應(yīng)于所述扇形齒I的外側(cè)面上的形狀鎖合凸部9。在已裝配的狀態(tài)中，所述形狀鎖合凸部9嵌合到所述定子殼體11的內(nèi)壁上的形狀鎖合容納部12中。按照?qǐng)D10，所述形狀鎖合容納部12僅沿軸向方向延伸并且連續(xù)地構(gòu)造。在圖11中示出了一種具有形狀鎖合容納部12的實(shí)施方式，所述形狀鎖合容納部沿軸向方向延伸但卻是中斷的。按照?qǐng)D12，所述形狀鎖合容納部12沿軸向方向并且額外地還沿周向方向延伸，由此產(chǎn)生螺旋狀的走向。圖13相應(yīng)于根據(jù)圖12的實(shí)施例，但是具有中斷的形狀鎖合容納部12。按照?qǐng)D14，所述形狀鎖合容納部12被劃分為單個(gè)沿軸向方向延伸的區(qū)段，其中所述形狀鎖合容納部相互階梯狀錯(cuò)開(kāi)地布置。
[0026]所述定子的制造以多個(gè)單個(gè)的步驟實(shí)現(xiàn)。首先將由軟磁的材料制成、優(yōu)選由沖壓的電工鋼片(Elektroblech)制成的扇形齒接合在一起并且固定。所述扇形齒能夠要么通過(guò)鐵制件或者塑料要么通過(guò)圍繞著所述承載齒放置的繞組機(jī)械地預(yù)固定。
[0027]在由單個(gè)的扇形齒制造成定子環(huán)之后，將所述定子環(huán)裝入到所述定子殼體中，所述定子殼體有利地在原始狀態(tài)中具有無(wú)形狀鎖合容納部的內(nèi)壁。在裝入所述定子環(huán)之后，使所述定子殼體經(jīng)受磁脈沖變形(Magnetpulsumformen),在進(jìn)行所述磁脈沖變形時(shí)所述由軟磁的材料制成的定子殼體暴露于磁場(chǎng)中并且持久地變形。在此，如在圖3中示出的一樣，所述定子殼體的壁貼靠到所述定子環(huán)的外輪廓上，從而使得所述定子殼體的壁形狀鎖合地包圍著所述定子環(huán)的外輪廓并且在所述定子殼體的內(nèi)壁上產(chǎn)生前面所描述的形狀鎖合容納部。
【權(quán)利要求】
1.電動(dòng)機(jī)中的定子、尤其是用于機(jī)動(dòng)車(chē)的伺服電動(dòng)機(jī)中的定子，所述定子具有多個(gè)扇形齒(1)，所述扇形齒形成了定子環(huán)并且具有用于容納能夠通電的線圈(6)的承載齒(3)以及位于徑向外部的、形成所述定子環(huán)的外側(cè)面(8)的扇形磁軛(2)，所述扇形磁軛是所述徑向向內(nèi)指向的承載齒(3)的載體,其特征在于,在所述扇形齒(I)的至少一個(gè)部分的扇形磁軛(2)的徑向外側(cè)面(8)上布置至少一個(gè)徑向指向的形狀鎖合件(9)，所述形狀鎖合件(9)由定子殼體(11)的內(nèi)壁形狀鎖合地包圍，其中所述定子環(huán)被裝入到所述定子殼體中。
2.按權(quán)利要求1所述的定子，其特征在于，所述形狀鎖合件構(gòu)造為徑向向外指向的形狀鎖合凸部(9)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的定子，其特征在于，在所述扇形磁軛(2)上在所述承載齒(3)的縱軸線(10)的不同的側(cè)面上布置兩個(gè)形狀鎖合件(9)。
4.按權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的定子，其特征在于，所述形狀鎖合件(9)具有倒過(guò)圓的橫截面。
5.按權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的定子，其特征在于，所述形狀鎖合件(9)具有多邊形的、尤其三角形的橫截面。
6.按權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的定子，其特征在于，所述形狀鎖合件(9)至少近似在所述扇形齒(I)的軸向長(zhǎng)度上延伸。
7.按權(quán)利要求6所述的定子，其特征在于，所述形狀鎖合件(9)連續(xù)地構(gòu)造。
8.按權(quán)利要求6所述的定子，其特征在于，所述形狀鎖合件(9)具有中斷處。
9.按權(quán)利要求6到8中任一項(xiàng)所述的定子，其特征在于，所述形狀鎖合件(9)構(gòu)造為螺旋狀并且以一組件沿軸向方向延伸且以一組件沿周向方向延伸。
10.按權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的定子，其特征在于，沿周向方向看，所述形狀鎖合件(9)的寬度是所述定子殼體(11)的壁厚的兩倍到五倍、優(yōu)選三倍。
11.按權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的定子，其特征在于，所述構(gòu)造為形狀鎖合凸部(9)的形狀鎖合件沿徑向超過(guò)所述扇形磁軛(2)的外側(cè)面(8)凸部的徑向高度至少與所述定子殼體(11)的壁厚一樣大并且最大為所述壁厚的四倍、優(yōu)選兩倍。
12.具有按權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的定子的電動(dòng)機(jī)。
13.用于制造按權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的定子的方法，其中在軸向的相互插入之后，所述定子殼體(11)通過(guò)磁脈沖變形與所述定子環(huán)連接。
【文檔編號(hào)】H02K15/02GK103683565SQ201310377505
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月28日
【發(fā)明者】R.拉姆扎耶, A.埃韋特, I.克澤爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司