CN106816970B - 电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机,特别是轴向磁通马达,该电机(4)具有以能围绕机器轴线(2)转动的方式受支承的转子(8)并且具有定子(12)。定子(12)具有经烧结的载体结构(16)和与之接驳的***件(18),***件至少部分地形成极靴(52)并且包括叠片组(40)。本发明还涉及电机(4)的定子(12)。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机,其具有以能围绕机器轴线转动的方式受支承的转子并且具有定子。电机尤其是轴向磁通马达。
背景技术
机动车越来越多地借助电动马达来驱动,该电动马达例如被设计成轮毂马达。为了提高机动车的效率以及改善其动力学而需要的是,将电动马达设计得相对紧凑并具有相对较低的重量。特别适用于此的是所谓的轴向磁通马达。这些轴向磁通马达通常具有一定数量的如下电绕组,它们平行于转子的转动轴线地且在构成间距的情况下围绕该转动轴线地布置。借助电绕组分别产生平行于转动轴线的磁场,其中,各磁极相对转动轴线间隔开,并且沿轴向方向指向。该磁极与永磁体协同作用,永磁体包围转子,转子通常在轴向方向上前置于包括电绕组的定子。在此,没有电线圈具有绕组头,因此将绕组的所有的组成部分考虑进去用来产生驱动转子的磁场。在轴向磁通马达中也能实现相对较精细的极划分,从而使转子也能以相对较小的转速和相对较大的转矩运行,这是轮毂马达的应用特性(Einsatzprofil)。对此不需要传动装置,这一方面降低了摩擦损耗并且另一方面降低了重量。在该情况下也减少了制造成本。
但是,与具有一定数量的垂直于转动轴线布置的电绕组且借助这些电绕组提供了沿径向方向指向的磁场的径向磁通马达相比,轴向磁通马达的定子的设计是相对较复杂的。为此,定子的承载有绕组的部分通常借助烧结法来制成,对此,通常在合适的模具内部挤压铁氧体粉末。以该方式,使所期望的磁场的设计相对精确且制造也是相对成本低廉的。然而,设有这种定子的电机却具有尤其是在低频率范围内减小了的磁特性,因此使效率降低。其结果是,需要增大定子来实现特定的功率。此外,定子的机械完整性相对较小。
对此替选地,由电气用板材制成的螺旋形卷绕的带条对定子进行缠绕。因为之后形成定子凹槽的留空部必须在缠绕过程之前就已经存在,并且因为半径进而是相邻的、之后形成槽的留空部之间的切向的间距随着半径的增大而增大,所以需要的是,带条匹配电动马达地制造。换言之,必须在每个冲裁部之间总是重新获知间距。因为在向定子绕线时,总是存在有间隙,所以各个留空部并不完全对齐,因此为了实现相对小的制造公差需要对定子进行成本高昂的再加工。
发明内容
本发明的任务是说明一种特别合适的电机,尤其是轴向磁通马达,以及这种电机的特别合适的定子,其中,尤其降低了制造成本和/或制造公差,并且其中,适宜地提高了磁特性并进而提高了效率。
根据本发明,该任务在电机方面通过如下的电机来解决并在定子方面通过如下的电机的定子来解决。根据本发明的电机是轴向磁通马达,所述电机具有以能围绕机器轴线转动的方式受支承的转子并且具有定子,所述定子具有经烧结的载体结构和与所述载体结构接驳的***件,所述***件至少部分地形成极靴,并且所述***件包括叠片组,其中,所述***件具有径向延伸的定子槽。
本发明具有有利的改进方案和设计方案。
电机具有以能围绕机器轴线转动的方式受支承的转子并且具有定子。电机尤其是同步电机并且优选被设计成无刷直流马达。适宜地,电机是轴向磁通电机,其中,在运行时借助定子优选建立了平行于机器轴线延伸的磁场。电机是例如是发电机,然而特别优选地是电动马达,并且尤其是轴向磁通马达。电机特别优选在机动车内部中使用并且优选地被用于驱动机动车。
定子具有经烧结的载体结构,该载体结构特别优选地由粉末状的软磁性的材料制成。该材料特别优选是复合材料,并且例如具有铁氧体粉末或由其构成。换言之,载体结构是铁磁性的。定子还具有接驳在载体结构上的***件。例如,***件例如借助粘合剂紧固在载体结构上。特别优选地,在***件与载体结构之间至少部分地建立形状锁合(Formschluss)和/或力锁合(Kraftschluss),借助它们使***件接驳在载体结构上。***件本身至少部分地形成电机的极靴。换言之,借助极靴对在运行时建立的磁场至少部分地进行成形,尤其是集束,其中优选地,转子的永磁体与极靴交互作用。
***件本身包括叠片组并且特别优选地由叠片组构成。叠片组借助各个上下堆叠的单个叠片(电气用板材)的层形成,单个叠片例如由软铁制成。各个叠片分别相对相邻的叠片电绝缘并且尤其彼此接驳。总之,定子具有由经烧结的载体结构和具有叠片组的***件形成的混合结构。
由于经烧结的载体结构而能够实现所要建立的磁场的相对较复杂的几何形状,为此使用用于制造载体结构的合适的压模。由于具有叠片组的***件,使得效率在此与仅借助烧结法的定子的制造相比得到提高。叠片组可以具有几何上比较简单的形状,从而减少了制造成本。因此,磁场的设计分为两部分,其中,磁场的复杂的设计借助载体结构来实现,并且借助***件实现提供更好的效率。在此适宜地,磁场的相对较简单地产生的区域借助***件的叠片组来成形。
尤其地,叠片组包括一定数量的叠片堆垛,例如两个、三个或更多个。例如,叠片组具有少于十个、九个或八个的这样的叠片堆垛。优选地,叠片组包括五个叠片堆垛。叠片组的各个叠片堆垛本身在径向方向上彼此堆叠并且尤其相互接驳,其中适宜地,考虑使用焊接、粘合或冲压成组(Stanzpaketieren)。每个叠片堆垛由具有相同形状的单个的叠片形成。尤其地,每个叠片堆垛包括至少五个、十个或十五个叠片。例如,每个叠片堆垛具有少于一百个、九十个,八十个的单个的叠片。优选地,每个叠片堆垛的叠片的数量都相同。
每个叠片堆垛的各个叠片在径向方向上彼此堆叠,其中,每个叠片堆垛的叠片例如借助粘合、焊接或冲压成组来彼此连接。换言之,叠片分别布置在其中的平面垂直于径向方向。
不同叠片堆垛的叠片彼此不同。换言之,叠片组具有不同的叠片类型,叠片类型的数量与叠片堆垛的数量相对应,其中,同样的叠片组成其中一个叠片堆垛。因此,叠片组匹配于磁的和/或几何上的要求,其中,仍然能够使用通用零件,从而降低了制造成本。
例如,叠片被设计成U形,其中,叠片的U形的其中至少一个侧边的设计在各个叠片堆垛之间彼此不同。尤其地,各个叠片的中央的留空部大小相同,并且叠片组的各个叠片在该区域中对齐。替选或者与之组合地,叠片的面积随着相对机器轴线的间距增加而增大。换言之,每个叠片堆垛随着相对机器轴线的间距的增加而具有增大的切向延展部。此外在此,每个叠片堆垛的叠片也同样地制成,因此叠片堆垛的叠片的面积基本上随着相对机器轴线的间距的增加而阶梯状地增大。换言之,叠片组的垂直于机器轴线的横截面被设计成基本上三角形或扇形,因此,定子的垂直于机器轴线的相对较大的横截面借助叠片组来建立。以该方式提高了电机的效率。
优选地,叠片以关于径向的直线轴线对称(achsensymmetrisch)的方式布置,从而使借助叠片组成形的磁场沿切向方向不具有优势方向(Vorzugsrichtung)。如果叠片堆垛随着相对机器轴线的间距增加而具有增大的切向延展部,那么叠片组的垂直于机器轴线的横截面因此在切向方向上就具有阶梯形的限界部。换言之,叠片组的沿径向方向延伸的棱边被设计成阶梯形,因此叠片组的垂直于机器轴线的横截面被设计成基本上圣诞树形。
优选地,***件具有径向延伸的定子槽。尤其地,叠片组包括径向延伸的定子槽,其中,该定子槽例如借助叠片组的柱体形的留空部建立。适宜地,叠片组的叠片被设计成基本上U形,其中,借助每个叠片的中央的留空部建立了定子槽。为此,叠片组的叠片适宜地在中央的留空部的区域中对齐。换言之,在每个叠片的各个侧边之间形成的区域大小相同。适宜地,每个***件仅具有唯一一个定子槽,因此在制造叠片组时一方面产生相对较少的下脚料。另一方面为了制成各叠片而不需要相对较复杂的冲压几何形状。
例如,***件具有通入定子槽中的径向延伸的缝隙。尤其地,叠片组具有缝隙和定子槽。缝隙与定子槽相比具有减小了的切向延展部,从而定子槽除了借助缝隙形成的区域之外在周侧上被环绕。例如,定子槽的垂直于切向方向的横截面是五边形的,其中,其中一个拐角借助缝隙形成。适宜地,定子槽(如果存在缝隙那么尤其是缝隙)在叠片组的整个径向延展部上延伸。因此,磁场借助叠片组成形,其中,叠片组的制造成本相对较低。尤其地,叠片组具有一定数量的叠片堆垛。因此更确切地说,为了建立叠片组需要不同的叠片。然而,这些叠片却具有相对较小的面积,并且对各个叠片彼此间的校准可以在彼此堆叠时进行,因此制造公差可以选择得比较小。换言之,每个叠片可以基本上不依赖于其他叠片地来取向。
例如,***件具有径向延伸的留空部,尤其是一定数量的这样的留空部,例如两个、三个或四个。径向延伸的留空部适宜地在径向方向上沿着***件的整个长度延伸。适宜地,叠片组具有径向延伸的留空部。如果叠片组包括各个单个的叠片堆垛,那么其中每个叠片堆垛就适宜地具有径向延伸的留空部的区段。这些留空部例如彼此对齐,或在切向方向上彼此错开。例如,留空部被设计成槽形,也就是在一侧是敞开的,其中,开口适宜地在轴向的端部上。以该方式,将留空部引入***件中得到简化。适宜地,***件具有径向延伸的定子槽和径向延伸的留空部。径向的留空部的垂直于径向方向的横截面在此优选小于定子槽的横截面。例如,径向的留空部的横截面小于定子槽的横截面的一半、十分之一、五分之一、5%或1%。借助径向的留空部至少部分地消除了磁场的均匀性,因此尤其当电机是永磁励磁的同步电机时,降低了转子的齿槽转矩(Rastmoment)。因此能够实现的是,尽管可靠避免了齿槽转矩,但定子仍然基本上对称地制造。因此,也能够借助缠绕机来实现电绕组的制造。
替选或者与之组合地,***件与载体结构啮合。在此,***件和载体结构具有彼此间相对应的阶梯结构或齿结构。适宜地,***件具有包括一定数量的叠片堆垛的叠片组。在此,叠片组彼此以如下方式来布置,使得叠片组的棱边被设计成阶梯形。优选地,叠片组被设计成圣诞树形,其中,叠片组的两侧与载体结构的相对应的构件贴靠。以该方式,在载体结构与***件之间建立了形状锁合,从而便于装配。
例如,***件在轴向方向上探伸穿过载体结构。换言之,***件的区段在周侧至少部分地借助载体结构来包围。***件具有两个另外的区段,它们在轴向方向上定位在载体结构的不同侧上。因此,由于***件的与载体结构相比提高了的磁导率而提供了相对较突出的磁场,其中,基本上避免了***件与载体结构脱开或相对载体结构歪斜。
适宜地,***件在端侧贴靠在冷却板上。换言之,冷却板在轴向方向上布置在***件的端部上。优选地,***件接驳在冷却板上,从而提高了机械牢固性。适宜地,***件与冷却板热接触。优选地,在***件与冷却板之间建立了直接的机械接触。冷却板适宜地具有一定数量的肋或冷却介质线路。借助冷却板能够实现引出***件的损耗热,从而提高了电机的效率。***件的位于载体结构的剩余的侧上的区段基本上不受冷却板影响,从而借助该区段建立了相对较突出的磁场。尤其地,转子位于载体结构的在轴向方向上与冷却板相对置的侧上。
例如,***件的探伸穿过载体结构的区段在切向方向上变细。换言之,该区段具有沿切向方向减小了的延展部。适宜地,冷却板在端侧贴靠在该区段上。因此,制成***件需要减小了的材料量。尤其是如果转子布置在载体结构的剩余的侧上,那么变细的区段基本上被用于排出热量,其中,由于***件的剩余的区段而基本上不影响磁场。适宜地,叠片组贴靠在冷却板上并且/或者在切向方向上变细。
例如,载体结构一体式地设计。然而优选地,载体结构具有一定数量的单独的部段,这些部段尤其是同样的并且/或者优选被设计成扇状。适宜地,载体结构由部段构成。部段尤其是一体式的。部段例如彼此间转动对称地布置。换言之,每个部段基本上具有扇形的横截面或者至少布置在这种扇形之内。各个部段沿切向方向布置并且优选彼此相接驳和/或抵靠。适宜地,部段例如借助形状锁合和/或力锁合彼此紧固,为此这些部段优选具有适当地成形的重叠部。替选或者与之组合地使用到紧固机构,如螺丝、栓或粘合剂。由于载体结构由各个单独的部段制成而能够实现的是,制成相对较大的定子,其中,被用于制造经烧结的部段的压模相对较小。为了制造出单个的部段也需要减小了的力,从而降低了制造成本。
替选或组合地,凸缘接驳在载体结构的端侧上。例如,载体结构在端侧至少部分借助凸缘遮盖,凸缘例如被设计成盘状或环状。尤其地,凸缘由铝制成,也就是由纯铝或铝合金制成。借助凸缘使载体结构稳定化,从而提高了电机的机械完整性。适宜地,在此存在有冷却板,其中,凸缘优选布置在冷却板与载体结构之间。如果***件探伸穿过载体结构,那么凸缘优选具有与之相对应的开口,其中,凸缘适宜地基本上形状锁合地贴靠在探伸穿过载体结构的区段上。适宜地,在此,***件的区段在切向方向上变细,因此凸缘与载体结构相比可以设计得更牢固,从而进一步提高了电机的机械稳定性。凸缘优选是壳体的组成部分,定子布置在壳体之内。例如,凸缘借助壳体的轴承板形成。优选地,凸缘与壳体的另外的组成部分是一件式的,从而简化了制造。
例如,载体结构具有内圈和外圈。内圈和外圈优选彼此间且相对机器轴线同心地布置,并且适宜地在轴向方向上至少区段式地被覆盖、优选基本上完全被覆盖。以该方式,降低了电机的结构尺寸。内圈和外圈借助至少一个接片、优选一定数量的接片连接。一个或多个接片适宜地沿径向方向延伸,从而借助接片基本上仅需要吸收沿径向方向的力。如果载体结构由一定数量的部段制成,那么每个部段就具有至少一个接片,尤其是正好具有其中一个接片,该接片将内圈的部段与外圈的部段连接。优选地,接片布置在部段的对称轴线上。换言之,每个部段基本上轴线对称地设计。以该方式便于装配。
优选地,***件沿切向方向定位在其中两个接片之间,并且适宜地,至少区段式地贴靠在这两个接片上。适宜地,在接片与***件,尤其是接片与叠片组之间建立了力锁合和/或形状锁合。例如,***件或叠片组与接片啮合。适宜地,***件在径向方向上至少部分地布置在内圈与外圈之间。以该方式,***件相对较稳定地被定位。在此,借助***件承担了借助定子建立的磁场的相对较突出的份额,从而提高了效率。适宜地,***件在此探伸穿过载体结构。如果***件具有径向的留空部或者通入定子槽内的缝隙,那么它们优选位于***件背离内圈和外圈的侧上,从而借助两个环件基本上不影响磁场的借助径向的留空部或缝隙所建立的变化。
优选地,***件至少区段式地贴靠在内圈和外圈上。换言之,在***件与两个环件之间,尤其是在两个环件与叠片组之间建立起直接的机械接触。以该方式,简化了磁场的成形并且不存在如下气隙或类似结构,借助其会使磁场的磁力线不适合地成形。***件相对于载体结构的定位基于直接的机械接触而被稳定化,从而使电机相对较牢固。
优选地,外圈具有外周部段形的遮盖部,该遮盖部在径向方向上覆盖***件,尤其在***件的整个轴向长度上覆盖,至少沿相对于外圈的方向覆盖。尤其地,遮盖部覆盖叠片组。优选地,外周部段形的遮盖部沿轴向方向延伸。借助遮盖部使***件稳定化,从而提高了牢固性。外周部段形的遮盖部的横截面尤其是新月形或弓形的。优选地,***件,尤其是叠片组放置在遮盖部上,遮盖部在径向外侧弯曲地设计。适宜地,遮盖部具有一定数量的留空部/开口,其尤其与***件的相对应的元件,如定子槽或径向延伸的留空部(如果它们存在的话)对齐。适宜地,定子包括电绕组,优选一定数量的电绕组。尤其地,电绕组的数量等于***件的数量。
电绕组优选区段式地部分围绕外周部段形的遮盖部缠绕。换言之,电绕组贴靠在遮盖部上。由于遮盖部的倒圆使得在制造定子时并且在运行电机时基本上排除了对电绕组的损坏。电绕组本身例如由铜漆包线制成。优选地,如果存在定子槽,那么电线圈就部分地置入该定子槽中。适宜地,两个电绕组至少部分地布置在定子槽内部。
适宜地,定子具有一定数量的同样的***件,它们尤其制造为通用零件。换言之,各个***件的叠片组彼此没有不同。优选地,电机包括与***件数量相同的极靴。在此,借助每个***件例如分别形成其中一个极靴,或者特别优选地,各两个相邻的***件的面对彼此的半体至少部分地形成其中一个极靴。换言之,如果存在定子槽,那么极靴在切向方向上尤其借助定子槽来限界。例如,给其中每个极靴都配属有其中一个电绕组,其中,所配属的电绕组至少部分地置入对各自的极靴限界的定子槽内部。
优选地,载体结构借助单独的部段制成。以该方式,定子具有一定数量的结构元件,它们具有相对较小的空间上的延展部。因此,一方面简化了轴承保持并且另一方面简化了装配。例如,电机具有两个转子,它们在轴向方向上包围定子。对此替选地,转子至少部分在周侧相对于定子布置。然而特别优选地,电机仅具有唯一一个转子,其优选定位在定子的端侧。在此,如果存在冷却板,那么转子适宜地布置在载体结构的与冷却板相对置的侧上。
定子是电机的,尤其是轴向磁通电机的组成部分。定子具有经烧结的载体结构,其例如由铁磁性的材料,尤其是铁粉末制成。在载体结构上接驳有***件,其至少部分地形成极靴,并且***件包括叠片组,叠片组优选由一定数量的叠片堆垛来建立。
附图说明
下面结合附图详细阐述本发明。其中:
图1示意性地以剖面图示出具有定子的轴向磁通马达;
图2以立体图示出定子的载体结构;
图3以俯视图示出载体结构;
图4以立体图示出载体结构的单独的部段;
图5以立体图示出具有叠片组的***件;
图6以立体图示出紧固在部段上的***件;
图7以立体图示出载体结构,其具有一定数量的与之接驳的***件;
图8a和图8b分别以立体图示出***件的以及与之相匹配的载体结构的另一设计形式;
图9a至图11b分别根据图8a和图8b示出载体结构的和***件的其他设计形式;
图12以俯视图示出***件的另外的设计形式;
图13以立体的剖开图示出了根据图12的装配好的***件;并且
图14和15以立体的剖面图示出轴向磁通马达。
彼此相应的部分在所有附图中设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中以沿机器轴线2的剖面图示出了电机4,该电机是轴向磁通马达,并且该电机在装配状态下用作例如机动车的牵引机构。电机4具有壳体6,在壳体内部定位有以能围绕机器轴线2转动的方式受支承的转子8,转子接驳在轴10上。转子8基本上被设计成柱体形并且相对机器轴线2以及相对轴10同心地布置。对轴10以及转子8的支承借助未示出的轴承,例如球轴承来进行。轴10从壳体6引出,为此该壳体具有未示出的轴颈。机动车的待驱动的组成部分,例如车轮与该轴颈接驳或至少作用连接(wirkverbinden)。
电机4还具有定子12,定子具有中央开口14,在中央开口内部布置有轴10,并且该中央开口平行于机器轴线2地延伸。换言之,定子12基本上被设计成柱体形或空心柱体形并且相对机器轴线2同心地布置,其中,转子8位于定子12的端侧上。以该方式使电机4相对紧凑,其中,基本上消除了转子8的歪斜。电机4在所示的变型方案中仅具有唯一一个转子8。在运行时,借助定子12建立了磁场,该磁场至少在轴10的区域内被设计为平行于机器轴线2,并且与转子8的未详细示出的永磁体交互作用。为此,定子12借助未详细示出的逆变器通电。
定子12具有载体结构16和一定数量的***件18,***件接驳在载体结构16上并且在轴向方向上探伸穿过该载体结构。其中每个***件18的探伸穿过载体结构16且因此位于与转子8相对置的侧上的各自的区段20以各自的端侧22贴靠在冷却板24上并且与该冷却板热接触。紧固在载体结构16和冷却板24上的一体式的凸缘26位于载体结构16与环形的、垂直于机器轴线2布置的冷却板24之间,凸缘除了用于区段20的留空部之外同样被设计成环形。凸缘26由铝制成并且是一体式的壳体6的组成部分。
在图2中以立体图并且在图3中以俯视图示出了载体结构16,载体结构由经烧结、粉末状的软磁性的材料复合物制成,其例如含有铁粉末。载体结构16相对平行于轴向方向A的机器轴线2同心地布置,并且因此在径向方向R上包围该机器轴线。径向方向R尤其被理解为如下方向,其垂直于轴向方向A并朝机器轴线2或离开该机器轴线地指向。载体结构16具有内圈28,该内圈包围中央开口14。内圈28本身在其径向内侧上具有圆形成形的表面,而内圈28的垂直于机器轴线2的横截面的外周借助常见的九角形形成。接片30在自由端部侧上定位在每个拐角上,接片沿径向方向R延伸。这些接片30中的每个都具有楼梯形状或阶梯形状来作为它们各自的切向的、也就是沿切向方向T的限界部。每个接片30的径向外置的端部接驳在外圈32上,外圈在径向方向R上包围内圈28。因此,借助接片30以及内圈和外圈28、32形成了装配开口34,装配开口相对于机器轴线2转动对称地布置,并且装配开口分别具有基本上梯形的横截面。
其中每个装配开口34还借助外圈32的外周部段形的遮盖部36在径向方向R上限界,该外周部段形的遮盖部与内圈14相比具有增大了的轴向的延展部,也就是具有沿平行于机器轴线2的方向增大了的延展部。接片30也具有与之相对应的延展部。每个外周部段形的遮盖部36的垂直于机器轴线2的横截面是新月形或圆弧段形的。
载体结构16借助同样的、单独的部段38形成,其在图4中以立体图示出。每个部段38具有分别带有其中一个遮盖部36的外圈32的区段以及内圈28的区段和其中唯一一个接片30。所有部段38一体式地在烧结法中制成并且沿切向方向T被布置成用来建立图2和3所示的载体结构16并且彼此紧固。由于使用单个的部段38也能够实现建立具有相对较大的空间上的延展部的电机4,其中,对于制成所需的压模来说仅需要有在图4中所示的部段38的空间上的延展部。
在图5中以立体图示出电机4的***件18,其中,电机4的***件18的数量等于装配开口34的数量。每个***件18具有带一定数量的单个的叠片42的叠片组40,叠片由软铁板材冲压而成并且在径向方向R上堆叠。叠片42在径向方向R上具有涂覆部,借助涂覆部使相邻的叠片42彼此电绝缘。叠片组40具有五个叠片堆垛44,其中,其中每个叠片堆垛44的所有叠片42具有相同的形状,并且其中,不同叠片堆垛的叠片42彼此不同。其中每个叠片堆垛44具有相同数量的叠片42,其中,每个叠片堆垛44的各个叠片42以及叠片堆垛44分别例如借助钎焊、焊接、粘合或冲压成组彼此接驳。在此,所有叠片42被设计成基本上U形,其中,U形状的两个平行的侧边具有分别朝向另外的侧边的后嵌部46。其结果是,每个叠片42具有基本上五边形的留空部。所有接片42的留空部大小相同并且彼此对齐。因此,叠片组40具有径向延伸的定子槽48,径向延伸的缝隙50通入到定子槽中,缝隙位于两个后嵌部46之间,并且缝隙相比定子槽48在切向方向上具有减小了的延展部。
叠片42的U形的相互平行的侧边沿切向方向的延展部随着叠片堆垛44相对机器轴线2的间距的增加而增加,其中,这关于借助缝隙50限定的直线对称地实现。其结果是,叠片组40以关于沿径向方向R延伸的直线轴线对称的方式布置,并且随着相对机器轴线2的间距的增加,叠片42的面积也增大,其中,相同的叠片堆垛44的所有叠片42分别具有相同的形状,并且因此具有相同的面积。因此,叠片组40在切向方向T上具有阶梯形状作为限界部,如果将***件18***其中一个装配开口34中,那么阶梯形状在装配状态下如图6所示那样就嵌入径向延伸的接片30的相对应的阶梯形状中。其结果是,载体结构16与基本上借助叠片组40形成的***件18啮合并且在载体结构16与***件18之间建立形状锁合。在此,***件18区段式地不仅位于内圈28上也位于外圈32上,其中,外周部段形的遮盖部36在径向方向R上覆盖***件18。换言之,***件18在径向方向R上被遮盖部36和外圈32的另外的组成部分包围。遮盖部36在此沿切向方向T被留空,从而使该留空部与定子槽48对齐。
在图7中示出了根据图2的具有其上接驳有九个***件18的载体结构,其中,在由单个的部段38建立的载体结构16的每个装配开口34中形状锁合地定位有其中一个***件18。九个同样的***件18中的每个***件都区段式地不仅位于内圈28上而且位于外圈32上。因此,其中每个***件18都在径向方向R上至少部分地布置在内圈28与外圈32之间。在图6和7中所示的***件18具有探伸穿过载体结构16的区段20。
借助所配属的电绕组51分别对其中每个遮盖部36进行包绕,电绕组由铜漆包线制成。其中每个电绕组51延伸穿过两个沿切向方向T相邻的定子槽48,从而其中每个电绕组51的轴线平行于转动轴线2并且与该转动轴线间隔开。在此,以相邻的***件18的指向彼此的半体以及布置在相邻的***件之间的径向的接片30形成电机的极靴52,因此该电机具有九个极靴52。因此,其中每个极靴52配属于其中一个电绕组51。尤其地,其中每个极靴52被所配属的电绕组51卷绕。遮盖部36用作磁路返回部(magnetischer Rückschluss)以及用于电绕组51定位,其中,由于遮盖部36的其中基本上避免了锐利棱边的、径向外置的外周面,在装配时排除了对电绕组51的损坏。
在图8a中根据图6示出了载体结构16以及***件18的修改方案,其在图8b中根据图5示出。***件18具有两个平行于缝隙50地延伸的槽状的留空部54,其中,遮盖部36具有与之相对应的切口56,从而使其中每个留空部54分别与遮盖部36中的其中一个切口56对齐。两个留空部54以关于借助缝隙50限定的直线轴线对称的方式布置。由于留空部54降低了转子8与定子12之间的齿槽转矩,从而在转子运行时具有经改进的周转。在图9a和9b中示出了***件18以及载体结构16的另一设计方案,其中,***件18具有四个径向延伸的留空部54。其中每个遮盖部36在装配状态下具有与这些留空部对齐的切口56,因此,其中每个遮盖部36包括四个这样的切口56。在此,留空部54也相对于径向延伸的缝隙50轴线对称地布置,其中,其中每个留空部54沿径向方向R的横截面基本上相应于在之前实施方案中所示的变型方案。
在图10a和图10b中示出了***件18和载体结构16的图8a和图8b所示的设计方案的修改方案。留空部54再次借助各个叠片堆垛44形成,然而其中,留空部54的各个区段并不彼此对齐。因此,这两个留空部54被设计成阶梯形,其中,随着相对机器轴线2的径向间距增加,径向的留空部54的相对缝隙50的间距也增加。
在图11a和11b中示出了载体结构16以及***件18的另一设计方式,其中,每个***件18具有四个径向的留空部54,这些留空部分别被设计成阶梯形。在此,在缝隙的其中一侧上沿切向方向T相对于缝隙50分别布置有其中两个槽状的径向的留空部54。随着相对机器轴线2的间距增加,留空部54相对径向的缝隙50的间距沿切向方向T增加。
在图12中以从冷却板24那侧看的俯视图示出了其中一个具有区段20的***件18。***件18布置在载体结构16的两个沿切向方向T彼此相邻地布置的部段38之间。换言之,***件18形状锁合地位于载体结构16的总共九个接片30中的两个接片之间以及***件18在内圈28与外圈32之间位于其中一个装配开口34中。因此***件18在垂直于机器轴线2的横截面中具有圣诞树形的形状。***件18具有探伸穿过载体结构16的区段20,该区段被设计成在切向方向T上变细。其结果是,叠片组40具有端侧22,该端侧与装配开口34相比具有减小了的面积。区段20沿切向方向T的限界再次借助阶梯或楼梯形状建立。区段20与各个形成叠片组40的其他区域的叠片42一体式地构造。
在图13中示出了装配好的***件18的剖开图,***件在轴向方向A上探伸穿过载体结构16。端侧22贴靠在冷却板24上并且与该冷却板热接触。其结果是,由于对电绕组51进行通电而实现的对叠片组40的加热借助冷却板24被导出,因此***件18在运行时具有基本上恒定的温度。为此,冷却板24具有未示出的冷却肋部或用于冷却液体的线路。载体结构16与冷却板24之间的区域借助凸缘26填满,凸缘与壳体6的其他组成部分是一体式的。载体结构16和冷却板24紧固在凸缘26以及壳体6的其他未示出的组成部分上。为此,凸缘26嵌入沿轴向方向A延伸的孔58中,该孔被引入外圈32中,并且该孔在图12中示出。凸缘26形状锁合地贴靠在***件18的区段20上。由于***件18在区段20的区域内沿切向方向T减小了的延展部,凸缘26在该区域中与载体结构16的沿径向方向R延伸的接片30相比加厚地设计,因此该凸缘具有相对较高的结构完整性。其结果是,载体结构16借助凸缘26被稳定化,并且防止了载体结构16的各个部段的38的移位。
在图14中以剖面图示出没有冷却板24的轴向磁通马达4,并且在图15中示出具有紧固的冷却板24的轴向磁通马达。凸缘26被设计成星形并且与罐状的壳体6的其他组成部分是一体式的。在装配状态下,凸缘26如图15所示的那样基本上完全借助冷却板24遮盖,冷却板在轴向方向A上接驳在壳体6上。凸缘26在中心具有罐状的凹陷部60,在其上接驳有平行于转动轴线2地延伸的形式为空心柱体的紧固结构62,该空心柱体背离冷却板24地指向。紧固结构62在径向方向R上包围三个角接触球轴承64。这些角接触球轴承具有关于转动轴线2的挤压角度,该挤压角度总是沿相同的方向倾斜。优选地,角接触球轴承64的所有滚珠的转动轴线在此关于转动轴线2转动对称。因此,借助角接触球轴承64没有实现在轴向方向A上的预紧。
由于定子12与转子8的至少部分地具有在轴向方向A上的力分量的磁交互作用,实现了在轴向方向A上的预紧,因此一方面转子8相对于定子12被稳定化。另一方面,由于缺少具有沿相反方向倾斜的挤压角度来产生轴向预紧力的角接触球轴承,因此降低了重量以及沿轴向方向A的结构空间。此外,还减少了制造成本。因此,在轴向磁通马达4中应用相对于转动轴线2具有总是沿相同的方向倾斜的挤压角度的角接触球轴承64(也就是借助其在轴向方向A上没有建立纯粹机械的预紧力)不依赖于定子12的其他具体设计形式,尤其是(在此可以缺少的)***件18和/或载体结构16。在此更确切地说,该应用和这种轴向磁通马达4被认为是独立的发明创造。
转子8同样具有叠片组,未示出的永磁体紧固在其上。这些永磁体基本上部段形地设计,并且与梯形的电绕组51协同作用,电绕组在附图中分别示出了两个,其中,上面的以剖面图示出,而下面的以侧视图示出。
本发明并不局限于上述实施例。更确切地说,可以由本领域的技术人员推导出本发明的其他变型方案,而不偏离本发明的主题。此外尤其地,所有结合各个实施例描述的单个特征也可以按其他方式彼此组合,而不偏离本发明的主题。
附图标记列表
2 机器轴线
4 电机
6 壳体
8 转子
10 轴
12 定子
14 开口
16 载体结构
18 ***件
20 区段
22 端侧
24 冷却板
26 凸缘
28 内圈
30 接片
32 外圈
34 装配开口
36 遮盖部
38 部段
40 叠片组
42 叠片
44 叠片堆垛
46 后嵌部
48 定子槽
50 缝隙
51 电绕组
52 极靴
54 留空部
56 切口
58 孔
60 凹陷部
62 紧固机构
64 角接触球轴承
A 轴向方向
R 径向方向
T 切向方向
Claims (15)
1.一种电机(4),所述电机是轴向磁通马达,所述电机具有以能围绕机器轴线(2)转动的方式受支承的转子(8)并且具有定子(12),所述定子具有经烧结的载体结构(16)和与所述载体结构接驳的***件(18),所述***件至少部分地形成极靴(52),并且所述***件包括叠片组(40),其中,所述***件(18)具有径向延伸的定子槽(48),其中,所述叠片组具有若干叠片堆垛(44),所述叠片堆垛的各自的叠片(42)具有相同的形状,并且所述叠片堆垛在径向方向(R)上彼此堆叠,其中,不同的叠片堆垛(44)的叠片(42)彼此不同,其中,所述叠片(42)是U形的,并且/或者所述叠片(42)的面积随着相对所述机器轴线(2)的间距的增加而增大,并且/或者所述叠片组(40)是关于径向的直线轴线对称的。
2.根据权利要求1所述的电机(4),
其特征在于,
所述叠片堆垛在径向方向(R)上相互接驳。
3.根据权利要求1或2所述的电机(4),
其特征在于,
所述***件(18)具有唯一的径向延伸的定子槽(48)。
4.根据权利要求3所述的电机(4),
其特征在于,
径向延伸的缝隙(50)通入所述定子槽中,所述缝隙相比所述定子槽(48)在切向方向(T)上具有减小了的延展部。
5.根据权利要求1或2所述的电机(4),
其特征在于,
所述***件(18)具有径向延伸的留空部(54),并且/或者所述***件(18)和所述载体结构(16)彼此啮合。
6.根据权利要求1或2所述的电机(4),
其特征在于,
所述***件(18)具有径向延伸的槽形的留空部(54),并且/或者所述***件(18)和所述载体结构(16)彼此啮合。
7.根据权利要求1或2所述的电机(4),
其特征在于,
所述***件(18)在轴向方向(A)上探伸穿过所述载体结构(16)。
8.根据权利要求7所述的电机(4),
其特征在于,
所述***件(18)在端侧贴靠在冷却板(24)上,并且/或者所述***件(18)的探伸穿过所述载体结构(16)的区段(20)在切向方向(T)上变细。
9.根据权利要求1或2所述的电机(4),
其特征在于,
所述载体结构(16)具有在切向方向(T)上布置的若干单独的部段(38),并且/或者所述载体结构(16)在端侧接驳在凸缘(26)上。
10.根据权利要求1或2所述的电机(4),
其特征在于,
所述载体结构(16)具有在切向方向(T)上布置的若干单独的部段(38),并且/或者所述载体结构(16)在端侧接驳在凸缘(26)上,所述凸缘与内部布置有所述定子(12)的壳体(6)是一体式的。
11.根据权利要求1或2所述的电机(4),
其特征在于,
所述载体结构(16)具有内圈(28)和外圈(32),所述内圈和所述外圈借助接片(30)连接,其中,所述***件(18)在径向方向(R)上至少部分地布置在所述内圈(28)与所述外圈(32)之间。
12.根据权利要求11所述的电机(4),
其特征在于,
所述接片(30)是径向的接片。
13.根据权利要求11所述的电机(4),
其特征在于,
所述***件(18)至少区段式地贴靠在所述内圈(28)和所述外圈(32)上,并且/或者所述外圈(32)具有在径向方向(R)上覆盖所述***件(18)的外周部段形的遮盖部(36)。
14.根据权利要求1或2所述的电机(4),
其特征在于具有若干同样的***件(18)和与之相对应数量的极靴(52),并且/或者具有唯一一个转子(8)。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的电机(4)的定子(12)。
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