CN103138422A - 具有分段的定子的电动机 - Google Patents

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Abstract

在一种具有转子和定子的电动机中，所述定子具有多个环状地围绕定子中轴线(603)布置的定子段(210、250)，所述定子段分别至少部分地设有塑料***(410)，并且能够在沿所述定子的圆周方向上彼此朝向的接合面上彼此邻接固定。所述定子段(210、250)的塑料***(410)通过至少一个环状的连接元件(601、602)彼此连接，所述连接元件将沿所述定子中轴线(603)的方向径向向内作用的力加载到所述定子段(210、250)，以便引起所述定子段(210、250)的径向向内作用的预应力。

Description

具有分段的定子的电动机
技术领域
本发明涉及具有转子和定子的电动机，所述定子具有多个环状地围绕定子中轴线布置的定子段。这些定子段分别至少局部地设有塑料***，并且可在沿定子的圆周方向彼此朝向的接合面上彼此邻接固定。
背景技术
文献DE 198 57 954 A1说明了这样一种具有分段的定子的电动机，所述定子具有多个利用塑料***压力注塑包封的定子段。这些定子段环状地布置，并且在沿圆周方向彼此朝向的接合面上通过齿-齿槽连接部彼此邻接固定。
该现有技术的缺点在于，当这种电动机在大机械负荷的情况下各个定子段之间的齿-齿槽连接部能够部分地或者完全地脱开，从而不再能够保证电动机的无可指摘的功能性。
发明内容
因此本发明的任务在于，提供一种新的、具有分段的定子的电动机，其中能够实现环状的配属的定子段的、可靠并且稳定的固定。
该问题通过一种具有转子和定子的电动机来解决，所述定子具有多个环状地围绕定子中轴线布置的定子段，所述定子段分别至少部分地设有塑料***(Kunststoffummantelung)，并且能够在沿所述定子的圆周方向上彼此朝向的接合面上彼此邻接固定，其特征在于，所述定子段的塑料***通过至少一个环状的连接元件彼此连接，所述连接元件利用沿所述定子中轴线的方向径向向内作用的力加载所述定子段，以便引起所述定子段的径向向内作用的预应力。
因此本发明能够提供一种具有分段的定子的电动机，其中所述定子段能够可靠而稳定地环状地布置并且能够彼此邻接固定，以及能够补偿由于各个定子段之间微小的制造差别引起的公差。
优选所述至少一个连接元件通过焊接、超声焊接、激光透射焊接、收缩、粘接、收缩粘接、卡紧和/或压紧与所述定子段的塑料***连接。
由此能够有利地保证至少一个连接元件与塑料***的稳定的连接。
所述至少一个连接元件具有弹簧钢、陶瓷、玻璃、弹性体、塑料和/或生物高聚物。
所述至少一个连接元件能够有利地用这种广泛推广的材料成本低廉地制造。
根据一种实施方式，所述至少一个连接元件按照能够压靠到环状地布置的定子段上的轴承盖的方式或者按照连接板的方式构造，所述环状地布置的定子段能够被压入到所述连接板中。
由此能够有利地容易地建立所述连接元件与所述环状地布置的定子段之间的连接。
根据一种实施方式，所述定子段的塑料***和/或所述至少一个连接元件具有根据倒角、凸起、空隙和/或凹槽的方式的几何结构，所述几何结构用于在将所述至少一个连接元件固定在所述定子段的塑料***上时增大相互的接合面和/或改善定位精度。
由此进一步改善了所述连接元件与所述定子段之间的连接。
所述几何结构优选彼此相应地构造。
由此附加地以机械方式稳定所述连接元件与所述定子段之间的连接。
根据一种实施方式，所述至少一个连接元件具有弹性环，所述弹性环用于啮合到所述定子段的塑料***的相应的空隙中。
由此所述连接元件能够非常准确地在通过塑料***的空隙确定的位置上以机械方式稳定地与所述定子段连接。
优选所述弹性环具有至少一个圆周扩大的突出部，所述突出部用于在与环状地布置的定子段连接之后增强压紧力。
由此持续地稳定所述至少一个连接元件与所述定子段之间的机械连接。此外，由此提高加载到所述定子段的、径向向内作用的力。
根据一种实施方式，所述定子段的塑料***和/或所述至少一个环状的连接元件具有至少一个导能器。
因此在相应的焊接过程中能够在导能器的区域中实现精确的能量释放，所述精确的能量释放能够在该区域中限定地并且可控地引起熔化。由此能够有利地在熔化至少一个导能器时，扩大所述塑料***与所述连接元件之间的接合面。
开始时提到的问题还可以通过一种用于制造电动机的方法来解决，所述电动机具有转子和定子，其中所述定子具有多个环状地围绕定子中轴线布置的定子段，所述定子段分别至少部分地设有塑料***，并且能够在沿所述定子的圆周方向上彼此朝向的接合面上彼此邻接固定。所述定子段的塑料***通过至少一个环状的连接元件彼此连接，所述连接元件利用沿所述定子中轴线的方向径向向内作用的力加载所述定子段，以便引起所述定子段的径向向内作用的预应力。
附图说明
根据在附图中示出的实施例，在接下来的说明中对本发明进行详细解释。附图示出：
图1是根据一种实施方式的、具有分段的定子铁心的电动机的示意图；
图2是根据一种实施方式的分段的叠片组(Blechpaket)的俯视图，利用所述叠片铁心可实现图1所示的定子铁心；
图3是根据一种实施方式的单个定子段的透视图；
图4是设有单个绕组的定子段的透视图，该定子段具有塑料***；
图5是根据一种实施方式的、具有连接元件的电动机的示意性的纵截面图；
图6是两个固定在图5所示的连接元件上的定子段的示意图；
图7a是用于说明图6所示的至少一个塑料***和至少一个连接元件的几何结构的第一实施例的示意图；
图7b是用于说明图6所示的至少一个塑料***和至少一个连接元件的几何结构的第二实施例的示意图；
图7c是用于说明图6所示的至少一个塑料***和至少一个连接元件的几何结构的第三实施例的示意图；
图7d是用于说明图6所示的至少一个塑料***和至少一个连接元件的几何结构的第四实施例的示意图；
图8a是用于显示在图6所示的至少一个塑料***上安装至少一个连接元件的示意图；
图8b是用于显示在使用导能器的情况下在图6所示的至少一个塑料***上安装至少一个连接元件的示意图；
图9a是布置在图6所示的连接元件上的弹性环的截面图；并且
图9b是图9a所示的弹性环的示例性的实施方式的缩小的俯视图。
具体实施方式
图1示出了例如构造为内转子电动机的、具有分段的外定子150和内转子180的电动机100。所述分段的外定子150如图所示具有设有塑料***155的、分段的定子铁心153，在所述定子铁心上布置有定子绕组157。
需要指出，在图1中仅示意性地示出了电动机100，因为合适的电动机的构造和功能性已经被现有技术充分公开，从而在这里为了说明书的简洁和简单省略了对电动机100的详细说明。另外需要指出，电动机100仅示例性地示出，而不把本发明限制于内转子电动机。更确切地说，本发明可以应用在具有分段的定子的所有电动机类型中。此外需要指出，外定子的图解也仅具有示例性的特征，而本发明同样能够应用在例如环状的内定子或者直线电动机的基本部分中。
图2示出了一种示例性的结构，所述结构具有多个基本上一致地构造的铁心段210、220、230、240、250、260、270、280、290，所述铁心段根据一种实施方式可用于实现图1所示的分段的定子铁心153。然而需要指出，所示九个铁心段210、220、230、240、250、260、270、280、290的应用仅具有示例性的特征，而不应该理解为对本发明的限制，本发明能够应用在任意数目的铁心段的情况下。此外，也能够应用图2所示之外的其他的定子铁心拓扑结构，例如代替隔开的铁心段210、220、230、240、250、260、270、280、290，可以使用联结在一起的铁心段等。
铁心段210、220、230、240、250、260、270、280、290由软磁性材料如图所示构造为T形，并且例如具有多个堆叠的金属薄片(Blechlamelle)，它们优选彼此邻接固定、例如彼此焊接，并且由冲裁的电工钢片(Elektroblech)构成。每个铁心段210、220、230、240、250、260、270、280、290具有一个轭区段212、222、232、242、252、262、272、282或者说292，所述轭区段相应地在齿区段214、224、234、244、254、264、274、284或者说294中变细，所述齿区段就其而言如图所示在扩宽的齿根区段216、226、236、246、256、266、276、286或者说296中扩宽。铁心段210、220、230、240、250、260、270、280、290如此构造，从而它们可接合在一起形成环状，正如利用箭头299所示的那样，其中沿圆周方向相邻的铁心段210、220、230、240、250、260、270、280、290的轭区段212、222、232、242、252、262、272、282、292分别彼此贴靠在一起。
图3示出了图2所示的铁心段210，所述铁心段如图所示具有多个堆叠的金属薄片，其中为了示图的简单起见仅仅金属薄片中的四个用附图标记399表示。代替堆叠的金属薄片例如也可以为铁心段考虑软铁或者其他软磁性材料。根据一种实施方式，在轭区段212上设置具有沿轴向方向构造的连接槽312的第一横向接合面302并且在第二横向接合面304上沿轴向方向构造连接片314。所述连接槽312和连接片314用于与相应地设置在相邻的铁心段上的连接片或者说连接槽连接。
图2所示的其他的铁心段220、230、240、250、260、270、280、290如上述那样具有基本上与铁心段210的构造一致的构造。与此相应地，在图3中说明的铁心段210的构造可以理解为铁心段220、230、240、250、260、270、280、290的代表。因此所述其他的铁心段在它们的轭区段222、232、242、252、262、272、282或者说292上同样相应地具有连接槽和连接片，所述连接槽和连接片与相邻的铁心段的配属的连接片或者说连接槽连接。因此在图2所示的结构200中，铁心段210的连接槽312能够与铁心段220的配属的连接片相连接，并且连接片314能够与铁心段290的配属的连接槽相连接等。
图4示出了图3所示的铁心段210，所述铁心段如图所示设有塑料***410的。为了使附图更清楚，这里省略了金属薄片的图示。根据一种实施方式，塑料***410通过在铁心段210上喷涂塑料构造并且至少部分地包围至少轭区段212和齿根区段216。对此替代地，塑料***410也可以由一个或者多个可插到铁心段210上的塑料部件构成。此外可以彼此相连地构造塑料***410以固定构成铁心段210的、堆叠的金属薄片，从而可以省略例如通过焊接的、分别的固定。
优选塑料***410完全地或者至少通过如下方式包围铁心段210：仅仅在齿根区段216上和/或在轭区段212上构造的、彼此背离的侧面482、484不由塑料***410包围。对此，塑料***410如图所示构造成绕组槽450，其至少包围齿区段214并且为了容纳用虚线表示的单个绕组499而构造，绕组499例如通过翼式绕线或者线圈式绕线卷绕到塑料***410上，其中塑料***410使单个绕组499优选相对于铁心段210电气绝缘。下面将设有塑料***410和单个绕组499的铁心段210也称为“定子段”。
图5示出了图1所示的电动机100，其如图所示具有壳体600，例如将图1所示的定子150布置在所述壳体中，所述定子例如可以具有图2的所示的、围绕定子中轴线603布置的定子段210、220、230、240、250、260、270、280、290。所述定子150具有至少一个并且如图所示两个连接元件601、602以连接图2所示的这些定子段210、220、230、240、250、260、270、280、290，其中连接元件601例如按照轴承盖的方式构造，并且连接元件602例如按照连接板的方式构造，正如下面在图6中说明的那样。
图6示例性地示出了图2所示的分别设有图4所示的配属的的塑料***410的定子段210和250，它们如图所示关于包含定子中轴线603的镜像面镜像对称地布置。定子段210和250按照图2所示的结构200彼此对置地布置，作为按照图1的配属于电动机100的定子150的一部分，定子150具有图2所示的、环状围绕定子中轴线603布置的定子段210、220、230、240、250、260、270、280、290，正如在图5中说明的那样。
根据一种实施方式，定子段210、250的塑料***410在第一轴向端部上通过环状构造的轴承盖601并且在对置的第二轴向端部上通过图5所示的环状构造的连接板602彼此连接，其中将沿定子中轴线603的方向径向向内作用的力加载到定子段210、250。在此轴承盖601被压紧到定子段210、250的第一轴向端部上，而定子段210、250的第二轴向端部被压入到连接板602中。
由此定子段210、250的径向向内作用的预应力起作用。为此在图6的右面的部分中示出受力图，它图示出了，通过轴承盖601和连接板602与定子段210、250的塑料***410连接，尤其是通过借助沿力F2方向的压力的机械的力作用，产生了由垂直指向定子中轴线603的力F1和垂直于F1的力F2合成的、相对于定子中轴线603径向地作用的力FR。
根据一种实施方式，轴承盖601和/或连接板602具有由弹簧钢、弹性体(例如橡胶)、特别的热塑性塑料和/或生物高聚物(例如木材)等构成的可变形的材料。轴承盖601和/或连接板602优选通过焊接、超声焊接、激光透射焊接、收缩、粘接、收缩粘接、卡紧和/或压紧与定子段210、250的塑料***410连接。在此制造连接区域604，其可以通过这样的连接方法产生。下面仅示例性地并且为了说明书的简洁起见仅涉及焊接，但是这并不能理解为对本发明的限制。
图7a到7d示出了塑料***的、局部示出的轴向端部以及局部示出的连接元件的示例性的几何结构的不同的实施方式，所述实施方式能够用于实现塑料***410和图6所示的轴承盖601和/或连接板602。然而为了简化，下面仅涉及用于实现图6所示的轴承盖601的连接元件，但是这并不能理解为对本发明的限制。可以根据倒角、凸起、空隙和/或凹槽(Senken)的类型在将连接元件固定在塑料***的轴向端部上时，为了扩大相互的连接面和/或为了改善定位精度来设置这样的几何结构。
图7a示出了图6所示的塑料***410的、具有矩形横截面的示例性的轴向端部610a、以及用于实现图6所示的轴承盖601的、经过到角的连接元件601a。在示例性地将连接元件601a与轴向端部610a焊接时，所示轴向端部610a的朝向连接元件601a的边缘熔化，直到连接元件601a和轴向端部610a具有至少几乎相应地、也就是说大体上彼此平行地构造的接合面，在所述接合面上它们通过熔化的塑料彼此焊接。
图7b示出了图6所示的塑料***410的、具有如图所示的倒角的示例性的轴向端部610b以及用于实现图6所示的轴承盖601的示例性的连接元件601b，所述连接元件601b示例性地具有带有接片状的封闭边缘的部分倒角，所述封闭边缘如图所示大体上平行于轴向端部610b延伸。在示例性地将连接元件601b与轴向端部610b焊接时，轴向端部610b的朝向连接元件601b的边缘熔化，直到连接元件601b和轴向端部610b具有至少几乎相应地、也就是说大体上彼此平行地构造的接合面，在所述接合面上它们通过熔化的塑料彼此焊接。在此熔化的塑料也到达连接元件601b的接片状的封闭边缘和轴向端部610b之间，从而使得整个接合面能够被更加扩大。
图7c示出了图6所示的、在其上如图所示构造有凹槽611和接片状的加宽部的塑料***410的示例性的轴向端部610c以及用于实现图6所示的轴承盖601的示例性的倒角的连接元件601c。在示例性地将连接元件601c与轴向端部610c焊接时，轴向端部610c的朝向连接元件601c的边缘熔化，直到连接元件601c和轴向端部610c具有至少几乎相应地、也就是说大体上彼此平行地构造的接合面，在所述接合面上它们通过熔化的塑料彼此焊接。在此熔化的塑料也进入到凹槽611中并且从那里到达轴向端部610c的接片状的加宽部和连接元件601c之间，从而使得整个接合面能够被更加放大。
图7d示出了图6所示的轴承盖601的区段601d以及在前视图和后视图中示出的、图6所示的塑料***410的示例性的轴向端部610d，所述轴向端部610d如图所示具有空隙611’。与其互补地，连接元件610d具有示例性的突起604，所述突起例如能够用于实现合适的导能器(Energierichtungsgeber)。通过将突起604分配给空隙611’，一方面使得连接元件601d相对于轴向端部610d的对准变得容易。此外，在焊接以将连接元件601d与轴向端部610d连接时，加速在作为导能器作用的突起604的区域中的熔化。
图8a和8b示出了例如为了实现图6所示的轴承盖601可以使用的、根据另一种示例性的实施方式的连接元件801a在图6所示的、根据另一种示例性的实施方式的塑料***410的示例性的轴向端部810a上的示例性的安装。连接元件801a和轴向端部810a具有示例性的彼此朝向的并且彼此至少几乎平行地设置的倒角。此外，在图8b中轴向端部810a如图所示设有导能器611a。该导能器611a优选环绕地构造在图2所示的所有定子段210、220、230、240、250、260、270、280、290的塑料***410上。
在安装时，利用沿箭头700的方向上作用的力将连接元件801a压紧到轴向端部810a上。在另一个连接步骤中彼此焊接连接元件801a和轴向端部810a，正如上面在图7a至图7d中示例性地说明的那样。然而应该指出，使用导能器811a的说明仅具有示例性的特征，而不能理解为对本发明的限制，本发明同样可以在不使用导能器811a的情况下实施。例如在焊接时能够相应地使用合适的、正在熔化的附加材料以引起熔化。但是使用导能器811a是有利的，以便在焊接时改善地以及首先受控地引起熔化。
图9a示出了具有示例性地环状地构造的连接元件601e的另一种实施方式。例如构造所述连接元件，以便例如在将连接元件601e压紧到图2所示的、环状地布置的定子段210、220、230、240、250、260、270、280、290上后，啮合到设置在图6所示的塑料***410的示例性的轴向端部610e上的空隙611e中。在此，所述环状的连接元件601e例如能够根据弹性环的类型构造，例如作为可在压力下接合的、由金属或者例如橡胶的弹性体或者其他的生物高聚物(Biopolymer)或者塑料制成的弹簧环，例如粘接或者卡紧到空隙611e中。对此替代地，连接元件601e也可以按照由刚性的比如像木材的生物高聚物、或者陶瓷、玻璃或者纤维复合材料制成的刚性的或者说坚硬的环的方式构造，以粘接或者卡紧到空隙611e中。
图9b例如示出了图9a所示的、构造为弹性环的连接元件601e的不同的几何结构，其具有在压紧力作用下圆周扩大的加宽部或者说突出部605a、605b、605c和605d，利用所述突出部例如在与图2所示的定子段210、220、230、240、250、260、270、280、290连接后引起压紧力的增大。如图所示所述突出部605a在弹性环601e上径向向内构造，而突出部605b在弹性环601e上径向向外构造。突出部605c和605d从弹性环601e出发沿与它们的转动轴线相反的轴向方向延伸。
由此能够引起针对图2所示的单个定子段210、220、230、240、250、260、270、280、290之间的制造差别的公差补偿、尤其是高度补偿。这种制造差别例如可以由具有通常分别在0.1mm和0.8mm之间的厚度的、不同的多个堆叠的金属薄片引起。
此外应该指出，为了改善图1所示的定子段210、220、230、240、250、260、270、280、290之间的强度，在上述安装步骤之后可以在图6所示的轴承盖601和/或连接板602上进行另外的固定过程，例如粘接过程、收缩过程、收缩粘接过程或者压紧过程。这些方法对于本领域技术人员是熟悉的，所以在这里为了说明书的简洁起见而省略了详细的说明。

Claims (10)

1.具有转子(180)和定子(150)的电动机(100)，所述定子(150)具有多个环状地围绕定子中轴线(603)布置的定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)，所述定子段分别至少部分地设有塑料***(410)，并且能够在沿所述定子(150)的圆周方向上彼此朝向的接合面(302、304)上彼此邻接固定，其特征在于，所述定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)的塑料***(410)通过至少一个环状的连接元件(601、602、601a、601b、601c、601d、601e)彼此连接，所述连接元件利用沿所述定子中轴线(603)的方向径向向内作用的力加载所述定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)，以便引起所述定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)的径向向内作用的预应力。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述至少一个连接元件(601、602、601a、601b、601c、601d、601e)通过焊接、超声焊接、激光透射焊接、收缩、粘接、收缩粘接、卡紧和/或压紧与所述定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)的塑料***(410)连接。
3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，所述至少一个连接元件(601、602、601a、601b、601c、601d、601e)具有弹簧钢、陶瓷、玻璃、弹性体、塑料和/或生物高聚物。
4.根据上述权利要求中任一项所述的电动机，其特征在于，所述至少一个连接元件(601、602、601a、601b、601c、601d、601e)按照能够压靠到环状地布置的定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)上的轴承盖(601)的方式或者按照连接板(602)的方式构造，所述环状地布置的定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)能够被压入到所述连接板中。
5.根据上述权利要求中任一项所述的电动机，其特征在于，所述定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)的塑料***(410)和/或所述至少一个连接元件(601、602、601a、601b、601c、601d、601e)具有根据倒角、凸起、空隙和/或凹槽的方式的几何结构(610a、610b、610c、610d、610e、810a)，所述几何结构用于在将所述至少一个连接元件(601、602、601a、601b、601c、601d、601e)固定在所述定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)的塑料***(410)上时增大相互的接合面和/或改善定位精度。
6.根据权利要求5所述的电动机，其特征在于，所述几何结构(610a、610b、610c、610d、610e、810a)彼此相应地构造。
7.根据上述权利要求中任一项所述的电动机，其特征在于，所述至少一个连接元件(601、602、601a、601b、601c、601d、601e)具有弹性环(601e)，所述弹性环用于啮合到所述定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)的塑料***(410)的相应的空隙(611e)中。
8.根据权利要求7所述的电动机，其特征在于，所述弹性环(601e)具有至少一个圆周扩大的突出部(605a、605b、605c、605d)，所述突出部用于在与环状地布置的定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)连接之后增强压紧力。
9.根据上述权利要求中任一项所述的电动机，其特征在于，所述定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)的塑料***(410)和/或所述至少一个环状的连接元件(601、602、601a、601b、601c、601d、601e)具有至少一个导能器(604)。
10.用于制造电动机(100)的方法，所述电动机具有转子(180)和定子(150)，其中所述定子(150)具有多个环状地围绕定子中轴线(603)布置的定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)，所述定子段分别至少部分地设有塑料***(410)，并且能够在沿所述定子(150)的圆周方向上彼此朝向的接合面(302、304)上彼此邻接固定，其特征在于，所述定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)的塑料***(410)通过至少一个环状的连接元件(601、602、601a、601b、601c、601d、601e)彼此连接，所述连接元件利用沿所述定子中轴线(603)的方向径向向内作用的力加载所述定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)，以便引起所述定子段(210、220、230、240、250、260、270、280、290)的径向向内作用的预应力。
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