CN102246390A - 电动马达中的定子 - Google Patents

Abstract

电动马达中的定子具有大量布置在圆周上的单个定子元件，所述单个定子元件形成了载体齿，其中每个载体齿设有缠绕的线圈并且所述线圈在载体齿上相互电连接。所述载体齿关于定子纵轴线成角度地布置，使得载体齿的齿纵轴线与定子纵轴线围成角度。

Description

电动马达中的定子

技术领域

本发明涉及一种电动马达中的定子，尤其在车辆中的伺服马达或者驱动马达中的定子。

背景技术

在US 2006/0091759中描述了一种永久激励的内转子直流马达，其在壳体中的定子包括固定布置的定子组，该定子组由大量单个片组成。所述片沿轴向先后布置并且是定子绕组的载体，通过该定子绕组产生磁场，该磁场与转子轴上的永磁体共同作用。所述片形成了连续的组并且通过合适的切削工具沿轴向集中在一起。

发明内容

本发明的任务是说明一种在电动马达中的结构简单的并且以简单的方式制造的定子，该定子允许恒定地不变地输出扭矩。

该任务按本发明用权利要求1的特征得到解决。从属权利要求说明了有利的改进方案。

按本发明的定子用在电动马达中，例如用在车辆的伺服马达或者驱动马达中。考虑用作起动器马达、转向马达或者用于操作辅助设备例如雨刷器、窗户升降器或者座椅调节马达。所述电动马达包括按本发明的定子以及转子轴，该转子轴可旋转地支承在定子中。

所述定子具有大量分布在圆周上的单个定子元件，所述单个定子元件分别形成载体齿，其中每个载体齿设有缠绕的线圈。位于载体齿上的不同的线圈至少部分地相互进行电连接并且进行通电从而产生磁场。所述载体齿关于同时形成转子轴线的定子纵轴线成角度地布置，使得载体齿的齿纵轴线与定子纵轴线围成一个角度。

由于成角度的布置，所述载体齿形成了斜齿部，这具有以下优点，即由此在电动马达的输出的扭矩曲线中平顺。因为在每个单个线圈中产生磁场，所以相应地也为每个线圈产生扭矩，由此原则上由于在圆周上分布的线圈的离散的数量而为转子的每个循环调节波状的扭矩曲线。通过所述载体齿的斜位置，沿圆周方向在直接相邻的线圈之间产生部分的重叠，由此在扭矩曲线中实现所希望的平顺以及均分。

原则上，齿纵轴线与定子纵轴线之间最大30°的角度足够了，其中在优选实施方式中考虑不大于10°的角度。所述角度数据应该包括所有高达30°的最大角度的单个角度或者必要时也包括其它单个角度，尤其以1°或者也小于1°的角度步进。已经在载体齿纵轴线与定子纵轴线之间例如5°或者8°的角度中实现扭矩曲线的平顺。在角度较大时还增强了扭矩平顺的效果。

可以以技术或者说结构上简单的方式实现扭矩平顺。所述斜齿部以较小的花费进行制造，相同的适用于由大量单个载体齿组成的定子的装配。

根据有利的实施方式，每个载体齿包括齿基体并且至少在端侧上包括直接连接到齿基体上的并且尤其与齿基体一体构造的端部段。所述端部段相对于齿基体成弯曲，尤其以端部段沿着定子纵轴线的方向定向的方式进行弯曲。所述端部段以这种方式补偿所述载体齿相对于定子纵轴线倾斜的角度。由此，所述端部段具有轴向平行于定子纵轴线的轴线，这具有以下优点，即线圈上的接口在定子的所涉及的端侧上处于垂直于定子纵轴线共同的平面内。由此显著简化了线圈的相互间的电连接或者说与外部供电的电连接。

根据其它有利的实施方式，将两个相邻的插口置入每个载体齿的端部段中，为所述插口分别配设了由载体齿保持的线圈的线圈电线的电线端部。有利地将线圈电线端部放到插口上，由此一方面至少可以部分地将夹子元件***插口中，通过该夹子元件实现了与线圈电线的电连接，并且另一方面能够在插口中容纳可能在夹子元件与线圈电线之间的连接过程中通过剪切形成的切屑。

优选借助于接触环实现线圈之间或者说与供电之间的电连接，该接触环是电接触元件或者说夹子元件的载体。由此也可以以简单的方式在不同的线圈之间形成电接触，尤其以仅仅机械的方式，从而能够放弃借助于熔焊或者钎焊技术的电连接并且降低短路危险。此外，能够借助于接触环以简单的方式实现电接触。

每个载体齿优选构造成至少部分合成材料包壳的铁心，其中所述合成材料包壳尤其用于相对于线圈进行绝缘，该线圈围绕载体齿进行卷绕。此外有利的是，也可以与合成材料包壳一体地构造连接元件，尤其用于相互机械连接载体齿的止动元件。然而必要时也独立于合成材料包壳构造所述止动元件。

附图说明

其它优点以及有利的实施方式从其它权利要求、附图说明以及附图中获得。附图中：

图1是电动马达的部件的分解图，其中定子由各个载体齿组成，所述载体齿分别具有线圈以及布置在端侧的输出侧的轴承板，所述载体齿借助于接触环以及布置在其上的切割夹相互电连接，所述轴承板直接与电动马达的马达壳体连接，

图2是电子元件单元的详细视图，该电子元件单元位于其它轴承板上，该轴承板布置在电动马达的对置的端侧上，

图3是电动马达的定子的侧视图，该定子由大量分布在圆周上的载体齿组成，所述载体齿关于定子纵轴线呈角度地布置，

图4a是具有线圈的载体齿的透视细节图，

图4b是具有线圈的载体齿的侧视图，

图5是具有线圈的载体齿的剖面，

图6是具有线圈的载体齿的俯视图，其中线圈绕组的电线端部分别通过置于载体齿的端侧中的插口进行引导，

图7是相邻的载体齿之间通过夹子实现的机械连接的透视图，

图8是两个直接相邻的载体齿之间通过夹子连接件实现的连接的放大图，

图9是接触环的透视图，该接触环由多个单个环组成，所述单个环分别具有大量形成接触元件的切割夹，

图10是具有单个环的接触环的分解图，

图11是从上面看的装配好的电动马达的透视图，

图12是电动马达的剖面，其具有***转子轴的端侧中的磁体作为转子位置传感机构的组件。

在附图中相同的部件设有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中以分解图示出了电动马达1的部件。该电动马达1构造成内转子马达并且包围转子轴2，该转子轴是转子组3的载体。转子轴2包括转子组3在装配好的状态下位于定子4中，该定子是多个分布在圆周上的线圈的载体，所述线圈通过沿轴向布置在定子上的接触环5以及布置在其上的切割夹6进行电接触并且供给电流。第一轴承板7（A轴承板）位于电动马达的输出侧上，该第一轴承板容纳用于转子轴2的轴承部件8。该A轴承板7固定地与马达壳体10连接，该马达壳体容纳定子4包括转子轴2。

用于支承转子轴2的另一轴承部件9位于沿轴向对置于A轴承板7的端侧上。该轴承部件在装配好的状态下容纳在另一轴承板11（B轴承板，在图2中示出）中。该轴承板11同时是电子元件12的载体，通过所述电子元件控制或者说调节所述电动马达1。

所述A轴承板7以及B轴承板11在对置的轴向的端侧上包围所述马达壳体10并且直接与马达壳体10连接。有利地涉及仅仅每个轴承板7、11与马达壳体10的连接，从而通过该连接不需要其它连接措施例如轴承板或类似部件之间的拉杆。通过马达壳体10的端侧与轴承板7或者说11之间的焊接或者通过热装来实现连接。无论如何，实现密封的连接，从而能够放弃在轴承板和马达壳体之间的额外的密封元件的使用。另一优点在于改善的刚性，由于轴承板和马达壳体的直接连接使得该刚性得到提高。此外，改善的刚性对扭矩曲线产生正面的影响。此外改善了导热效果。此外，以该方式实现了模块化的***，其中根据所要求的使用目的可以使用不同长度的定子或者说马达壳体10，而不用在其它方面改变电动马达的部件。因为在每个轴承板和马达壳体之间的连接通过焊接或者热装或者其它方式实现并且不通过拉杆实现，所以在不同长度的马达壳体中也不需要很大程度的调整措施。

具有构造成切割夹6的接触元件的接触环5有利地与轴承部件9一样由B轴承板11保持。

如从图3中获知，所述定子4由大量分布在圆周上的各个载体齿13组成，所述载体齿分别是线圈17的载体。所述载体齿13与定子纵轴线14围成角度α，所述定子纵轴线同时形成了电动马达的纵轴线（图1）。在图3中绘出了载体齿13的齿纵轴线15，其中每个载体齿13的侧面边缘平行于齿纵轴线15延伸。每个载体齿13相对于定子纵轴线14所定向的角度α在该实施例中处于10°以下的角度范围内，尤其大致为8°。该角度α也可以有利地占据大于10°的值域，例如高达30°，或者也显著小于10°的值。原则上，值域应该是大致1°和大致30°之间任意的分级，或者必要时也可以是其它分级。

相对于定子纵轴线14成角度地布置所述载体齿13具有以下优点，即由此能够平顺或者说均分扭矩曲线。因为在每个单个线圈中产生磁场，所以每个线圈为产生扭矩作出贡献，其中由于在定子4的圆周上看所述线圈17的离散的数量以及定位，原则上在载体齿和线圈的直线定向中调节不均匀的扭矩曲线。通过所述载体齿的所提出的斜放来平顺不均匀的扭矩曲线。

每个载体齿13具有端部段16，其中所述线圈电线端部17a和17b容纳在切割处18中。通过所述线圈电线端部17a和17b实现接触环5上切割夹6之间的电接触（图1）。

每个载体齿13上的端部段16与定子纵轴线14同轴或者说轴向平行地定向，使得每个端部段16与每个载体齿13的成角度定向的齿基体19同样围成角度α。这简化了保持在接触环5上的切割夹6沿轴向套装或者说插到每个线圈17的线圈电线端部17a和17b上。

在图4a、4b、5和6中分别以详细视图示出了形成定子各个元件的载体齿13。从图4a和4b中获知，所述线圈17围绕载体齿13的基体19缠绕并且自由的线圈电线端部17a和17b在与基体19一体构造的端部段16的范围内通过端部段16中的切割处18进行引导。

从图5中可以看出，所述齿基体19在横截面中构造成双T形的，从而形成了用于线圈17的侧面的限制并且将线圈电线固定地保持在齿基体19上。在双T形的槽的范围内，构造成板组的齿基体19的表面用合成材料包壳进行挤压包封，由此使得线圈17相对于基体19电绝缘。所述齿基体19的其余区域没有合成材料包壳。

有利的是，所述齿基体的壁在双T槽的区域内设有用于线圈17的电线的槽，电线放入该槽中并且由此可靠地进行引导。

如从图6中获知，将两个平行的相互错开布置的插口21置入所述端部段16的上面的端侧中，通过所述插口引导所述线圈电线端部17a和17b。放入线圈电线端部17a和17b的切割处18置入邻接插口21的壁中。所述插口21一方面用于容纳在与切割夹连接过程中会通过剪切在接触环上形成的切屑。另一方面，该插口21用于容纳切割夹的轴向突出的部分，由此沿轴向实现紧凑的实施方式。

在图7和8中示出了直接相邻的载体齿13之间的连接。该连接优选以仅仅机械的方式借助于止动元件实现，所述止动元件在实施例中构造成夹子连接件22。每个夹子连接件22包括两个止动元件，所述止动元件布置在相应的载体齿13上并且构造成相互互补的。在此，在实施例中涉及在第一载体齿13上的夹子突出部分23以及在直接相邻的载体齿13上的配属的互补构造的夹子凹槽24。所述夹子突出部分23构造成球形的或者说部分球形的或者圆柱形的，所述夹子凹槽24相应地同样设有球形或者说部分球形的或者圆柱形的凹槽。为了实现所需大小的弹性用于实现其中相互定位所述夹子元件的夹子连接，所述夹子连接的元件由具有足够弹性的材料制成并且/或者所述夹子元件构造成相对薄壁的或者说通过薄壁的段与各个载体齿13连接。如此，例如可以由合成材料制成所述夹子连接件22的夹子元件，方法是所述夹子元件直接喷到每个载体齿上。然而由金属制成的实施方式也是可以的。

图9和10涉及接触环5，该接触环是切割夹6的载体，通过所述切割夹，不同的载体齿的线圈相互电连接并且供给电流。所述接触环5包括大量单个环25，所述单个环分别是切割夹6的载体并且沿轴向相互堆积。分隔环27位于相应两个轴向相邻的单个环25之间。基环26作为所有单个环25和分隔环27的载***于轴向最下面。

通过不同的单个环25的组合，能够实现定子的不同的线圈之间所希望的布线，在所述不同的单个环上分别布置切割夹6。

在图11中示出了处于装配位置中的电动马达11，其中仅仅示意性地说明了轴承板11，该轴承板是电子元件12的载体（图2）。具有切割夹6的接触环5在端侧套装到定子上，用于与定子的每个载体齿上的线圈进行电连接。在接触环5上，沿轴向在对置于切割夹6的一侧上布置伸出的接触元件28用于与电子元件进行电连接或者说供给电流。

如从图12中获知，在面对接触环5的一侧上将磁性元件29***转子轴2的轴向的端侧中。该磁性元件优选处于转子轴2的端侧中的凹处中。所述磁性元件29是转子位置传感机构的一部分，通过该转子位置传感机构能够确定转子轴2的当前的转子位置。

Claims (14)

1.电动马达（1）中的定子，尤其车辆的伺服马达或者驱动马达中的定子，其中所述定子（4）具有大量布置在圆周上的单个定子元件，所述单个定子元件形成了载体齿（13），其中每个载体齿（13）设有缠绕的线圈（17）并且所述线圈（17）在载体齿（13）上相互电连接，其中所述载体齿（13）关于定子纵轴线（14）成角度地布置，使得载体齿（13）的齿纵轴线（15）与定子纵轴线（14）围成角度（α）。

2.按权利要求1所述的定子，其特征在于，所述角度（α）最大为30°，尤其最大为10°。

3.按权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述载体齿（13）包括齿基体（19）并且至少在端侧上包括连接到齿基体（19）上的端部段（16），其中所述端部段（16）相对于齿基体（19）弯曲。

4.按权利要求3所述的定子，其特征在于，所述端部段（16）沿着定子纵轴线（14）的方向定向。

5.按权利要求3或4所述的定子，其特征在于，在弯曲的端部段（16）上固定线圈电线的电线端部（17a、17b）。

6.按权利要求5所述的定子，其特征在于，两个相邻的插口（21）置入端部段（16）中，为所述插口分别分配线圈电线的电线端部（17a、17b）。

7.按权利要求1到6中任一项所述的定子，其特征在于，所述载体齿（13）具有双T形的横截面。

8.按权利要求1到7中任一项所述的定子，其特征在于，所述载体齿（13）具有合成材料包壳的铁心。

9.按权利要求1到8中任一项所述的定子，其特征在于，所述载体齿（13）仅仅以机械方式相互连接。

10.按权利要求1到9中任一项所述的定子，其特征在于，在所述载体齿（13）上相互布置用于机械连接载体齿（13）的止动元件（23、24）。

11.按权利要求10所述的定子，其特征在于，所述止动元件（23、24）构造成夹子。

12.按权利要求10或11所述的定子，其特征在于，所述止动元件（23、24）与载体齿（13）的径向外侧相邻地布置。

13.按权利要求1到12中任一项所述的定子，其特征在于，围绕所述载体齿（13）缠绕的线圈电线在槽中引导，所述槽置入载体齿壁中。

14.具有按权利要求1到13中任一项所述的定子（4）的电动马达。

Images