专利名称：用于电机的定子装置及定子的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电机的尤其是用于无刷永久磁体激励的同步电机 一种定子装置和一种定子。
背景技术：
通常在现有技术中公开了用于同步电机的定子装置，在所述定子 装置中为将定子齿上的线圏元件的数目降低到最低限度，仅仅每第二 个定子齿被线圈所缠绕。由此可以比如借助于将绕组直接施加到定子
齿上的技术比如穿针(Nadel)或者飞轮(Flyer)巻绕技术将用于缠绕 相关的定子齿的开销降低到最低限度。
在一种定子装置中仅仅每第二个定子齿设有线圏元件，该定子装 置称为随动齿装置(Folgezahnanordnung )。流过随动齿的磁通量由 从彼此相邻的线圈元件穿过定子体及处于其之间的随动齿的共同的磁 通量份额中来获得。
按现有技术的定子装置优选被分为单个的组件，从而能够以高的 槽填充系数来巻绕线图元件，用于达到高效率。在此目标是，将所使 用的单个元件的数目保持在微小的程度上，从而将用于完整的定子装 置的费用降低到最低限度。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于定子的定子装置，该定子的槽填 充系数得到改进并且该定子可以用小数目的单个元件来构造。
上述任务通过按权利要求1所述的定子装置以及通过按并列权利 要求所述的定子得到解决。
本发明的其它有利的设计方案在从属权利要求中得到说明。
按照一个方面，设置了用于电机的定子装置。所述定子装置包括 一个定子体、 一个或多个从该定子体上伸出的主动的定子齿以及一个 或多个布置在所述定子齿之间的沿所述主动的定子齿的方向从所述定 子体上伸出的随动齿，其中所述主动的定子齿沿布置方向布置在所述 定子体上，使得线團元件能够布置在所述定子齿上。所述随动齿的沿 所述主动的定子齿及所述随动齿在所述定子体上的布置方向的宽度小于所述主动的定子齿的宽度。
按照按本发明的定子装置，将没有被线圏元件缠绕的随动齿构造 得窄于被相应的线圏元件缠绕的定子齿。由此扩大槽区域并且所述线 圏元件可以设有多个线匝和/或具有更大导线厚度的线匝。这与具有按 上面概述的现有技术的定子装置的电机相比提高了设有这样的定子装 置的电机的转矩和/或总效率。
此外，所述随动齿沿纵向方向具有比所述主动的定子齿大的长度， 其中所述随动齿的纵向方向横向于所述布置方向并且横向于所述定子 齿从定子体上伸出的方向延伸。
按照一种实施方式，所述随动齿的宽度沿纵向方向是变化的，其 中尤其所述随动齿的宽度朝其端部中的至少一个端部的方向沿纵向方 向大于其中心的宽度。
所述定子装置可以具有多个定子件，所述定子件横向于所述主动 的定子齿的布置方向相互抵靠地布置，用于形成所述定子体。尤其所 述定子件中的至少一个定子件具有主动的定子齿并且所述定子件中的 一个或多个另外的定子件则至少分别具有随动齿的一个区段，其中尤 其所述主动的定子齿和/或所述随动齿沿纵向方向至少在一侧突出超过 相应的定子件。在一种实施方式中，所述定子件中的一个定子件具有 主动的定子齿并且所述定子件中的另一个定子件具有随动齿。在另一 种实施方式中，所述定子件中的一个定子件具有主动的定子齿并且所 述定子件中的两个另外的定子件分别具有随动齿的一个区段，其中， 一个定子件接纳在两个另外的定子件之间。
此外，在所述主动的定子齿和所述随动齿的与所述定子体对置的 端部上可以相应地布置定子齿座，该定子齿座至少沿布置方向具有比 相应的主动的定子齿或者说随动齿大的宽度。
所述定子体可以是环形地构成并且所述主动的定子齿和随动齿可 以在径向上朝所述环形的定子体的中轴线的方向定向。
按照另一个方面，定子设有上面的定子装置，其中所述主动的定 子齿设有线圏元件。可以如此选择所述线圏元件沿布置方向的宽度和 所述随动齿的宽度，从而在所述线團元件和随动齿之间至少留下预先 定义的最小间距。
按照另一个方面，设置具有上面的定子和带有永久磁体的转子的电机。
下面借助于附图对本发明优选的实施方式进行详细解释。附图示
出
图1是用于电机的传统的定子在随动齿装置中的横截面视图，其 中仅仅每第二个定子齿用线圏元件来缠绕；
图2a是按图1的定子在沿剖切线A-A的切线方向上径向向外的剖 视图2b是按图2a的定子装置在沿剖切线B-B的轴向方向上的另一 个剖视图3a是按本发明的一种实施方式的定子的定子齿沿切线方向径向 向外的剖视图3b是按图3a的定子在沿剖切线B-B的轴向方向上的另一个剖 视图4是具有图3a和3b的定子装置的定子的透视图； 图5是按图3a、 3b和4的实施方式的定子的分解图； 图6a是图3a、 3b、 4和5的定子装置的用于对随动齿的结构进行 说明的透视图6b是相应的随动齿的详细透视图7a是按本发明的另一种实施方式的定子的定子齿沿切线方向径 向向外的剖视图7b是按图7a的定子在沿剖切线B-B的轴向方向上的另一个剖 视图8是具有图7a和7b的定子装置的定子的透视图； 图9是图8的定子装置的分解图10是图7a、 7b、 8和9的实施方式的定子装置的透视图； 图lla是按本发明的另一种实施方式的定子的定子齿沿切线方向 的剖视图llb是按图lla的定子在沿剖切线B-B的轴向方向上的另一个 剖视图12是用于构成按图lla和lib的实施方式的随动齿的定子件的 截取部分。下面借助于附图对本发明的实施方式进行解释，其中相同的附图 标记表示具有相同的或类似的功能的元件。
具体实施例方式
图1示出了用于电机的具有定子装置2的定子1，所述定子装置2 具有环形的或者说圆柱形的定子体，该定子体则具有24个从该定子体 向里伸出的、沿布置方向布置的定子齿3。所迷定子装置2由软磁性的 材料(SMC-材料，SMC: Soft Magnetic Composite (软磁复合材料)) 比如铁氧体材料、铁粉材料及类似材料构成或者由薄板构成。围绕着 24个定子齿3中的12个定子齿设置了线圈元件4，其中所述线圏元件 4缠绕每第二个定子齿3，从而形成所谓的随动齿装置。设有线圏元件 4的定子齿3称为主动的定子齿31并且处于两个线團元件4之间的定 子齿3称为随动齿32。所述线圈元件分别包括具有一个或多个由合适 的绕组线比如铜线构成的线臣的线團。
所述定子齿3分别在其向里也就是说朝向中轴线的方向或者说朝 向转子装置5的方向的端部上设有定子齿座6，该定子齿座6关于中轴 线沿切线方向在比相应的定子齿3大的角度范围上延伸。
所述转子装置5在所示出的实施例中设有安放在上面的永久磁体 7，所迷永久磁体7的磁场与通过定子齿3上的线圏元件4引起的磁场 共同作用，用于在所述线圏元件4以合适的方式被触发时将所述转子 装置5置于旋转运动之中。作为替代方案，所述永久磁体也可以设置 为埋入的永久磁体。在所示出的实施例中，涉及的是三相无刷永久磁 体激励的同步电机，在该同步电机中，三个相邻的线圏元件4分别用 一个单独的相来触发。所述线圏元件4的单独的相作为实线、点线或 者说虛线在所述线圏元件4中示出。
图2a示出了在所述定子齿3的大约一半高度上沿所述定子装置2 的切线方向的横截面视图，具有三个定子齿3的截取部分。在此看出 所述定子齿3的横截面，所述定子齿3具有细长的带有倒圆的端部的 横截面，使得所迷线圈元件4的线匝不会被由线圈元件4的绕组线包 围的定子齿31的可能的棱边损坏。所述定子齿3也就是主动的定子齿 31及随动齿32构造为相同样式的。
如在图2b中在沿朝向剖切线B-B的箭头方向的横截面视图中所 示，所述线圏元件4构造为沿电机的中轴线的方向变窄的，其中所述线圏元件4的外轮廓如此成形，使得该线圈元件尤其可以接纳于在定 子齿3之间形成的槽中。
图3a和3b类似于图2a及2b的视图示出了按本发明的一种实施 方式的定子装置的视图。由此图3a的视图相当于通过所述定子齿3的 中心的大致沿切线方向(布置方向)的剖视图。图3b的视图相当于沿 垂直于由剖切线B-B和所述定子装置的轴向方向展开的面的箭头方向 的视图。
从图3a的剖视图中可清楚看出，布置在两个相邻的线圏元件4之 间的随动齿具有不同于所述被线圈元件4包围的主动的定子齿31的横 截面形状。所述随动齿32沿轴向方向长于相邻的主动的定子齿31，并 且横向于轴向方向具有减小的宽度。因此所述线圏元件4可以设有比 在现有技术中的线圈元件更大的线圏厚度。更大的线圈厚度实现了更 大数目的线匝和/或更厚的绕组线，从而可以导送更高的电流。这两种 措施单独地或者组合地提高了具有所述的定子的电机的总效率。
按照一种实施方式，所述随动齿32沿轴向方向的长度基本上相当 于布置在随动齿32上的定子齿座6的长度。标准的定子齿31及随动
尺寸，并且由此在其有效面积方面构造成基本上相同的。通过所述随 动齿32的关于标准的定子齿31的轴向长度扩大的轴向长度，所述随 动齿的横截面相对于标准的定子齿31的横截面没有明显减小并且甚至 可能超过后者。
图4示出了图3a和3b的实施方式的定子的透视图。可以看出， 所述定子1的定子装置2构造为双构件的，也就是具有第一定子件21 和第二定子件22,它们沿轴向方向依次布置。在图5的分解图中可以 看出，所述第一定子件21包括圆柱形的基础件，也就是构造为环，在 该基础件上仅仅布置了主动的定子齿31。所述主动的定子齿31沿所述 第一定子件21的轴向方向突出超过所述圆柱形的第一定子件21的基 础件，并且被相应的线圈元件4所缠绕。所述第二定子件22同样包括 圆柱形的基础件，在该基础件上仅仅布置了随动齿32。所述随动齿32 同样沿轴向方向突出超过所述第二定子件22的圆柱形的基础件的一 侧。在安装时，所述第一定子件21及第二定子件22彼此连接，使得 从第二定子件22上伸出的随动齿32伸入到设置在所述第一定子件21的主动的定子齿31上的相邻的线團元件4之间。相反，从第一定子件 21上伸出的设有线團元件4的主动的定子齿31伸入到所述第二定子件 22的随动齿32之间。
如从图3a中可清楚地看出，所述随动齿的横截面至少部分地与所 述线團元件4的轮廓相匹配，而所述随动齿32及相邻的线團元件4的 外表面则没有彼此接触。在所示出的实施例中，比如所述随动齿32的 布置在所述笫二定子件22的基础件上的部分沿所述定子装置2的切线 方向具有相应的加厚部，该加厚部与在所述定子的装配状态中所述线 團元件4的变窄部相对应。在此在所述随动齿32和线團元件4之间优 选设置了一个比如1毫米或类似的微小的间距，用于在装配定子时避 免由随动齿损坏线圈元件。
为了不阻碍所述第一及第二定子件21、 22的接合，与所述随动齿 32的加宽的端部(沿轴向方向)对置的端部没有加宽，因为这个端部 在装配时被推到相邻的线圏元件4的间隔区域之间。由所述第一及第 二定子件22构成的不带安装的线圈元件4的定子装置2在图6a中以透 视图示出。可以清楚地看出具有沿轴向方向倒圆的端部的主动的定子 齿31以及处于其之间的随动齿32连同其设置在后面的区域中的轮廓 (Profilierung )。
图6在一种改动方案中示出了其中一个随动齿32沿轴向方向的俯 视图。可以看出，所述随动齿32的横截面在所述随动齿座6和所述定 子装置1的基础件之间沿其伸长发生变化或者具有其它的轮廓，所述 其它的轮廓与面向相应的随动齿32的线圈元件4的外轮廓相应。在所 示出的实施例中，所述随动齿沿径向方向变窄。在所示出的实施例中， 所述随动齿从随动齿座6朝所述定子装置的基础件的方向以角度6变 窄。
图7到IO示出了定子装置和定子的另一种实施方式。下面仅仅对 不同于前面的实施方式的特征进行说明。
比如可以从相应于图3a和3b的剖视图的图7a和7b的剖视图中 得知，该实施方式的定子装置2由三部分即三个圆柱形的环也就是第 一定子件25、第二定子件26和第三定子件27组成，其中所述圆柱形 的定子件25、 26和27沿轴向方向同心地彼此叠置布置。在所述定子 装置2的装配状态中，与图3到6的实施方式不同的是，所述随动齿32相应地用两个区段33构造为双构件的，其中所述随动齿32的这两 个区段33设有与在所述随动齿32旁边相邻布置的线圏元件4的轮廓 相应的轮廓。也就是说，相关的随动齿32的区段33在其宽度方面(其 切线伸长)沿所述定子装置2的轴向方向相应地向外加宽或者说相应 地朝所述定子装置2的中心变窄。所述随动齿32的这两个区段33在 所述定子装置2的装配状态中彼此抵靠或者说彼此具有一个间距。
如可以在图8到10a中看出，所述随动齿32的区段33中的每个区 段都具有相应的随动齿座6的区段61，该区段61的轴向长度相应于所 述随动齿32的相应区段33的轴向长度。如可以从图9中看出，所述 第一定子件和第三定子件25、 27构造为相同样式的，并且分别具有所 述随动齿32的沿轴向方向从相应的第一或者i兑第三定子件25、 27的 圆柱形的基础件中伸出的区段。所述第二定子件26布置在所述第一及 第三定子件25、 27之间并且具有主动的定子齿31，所述定子齿31在
件4。如从图9中可以看出，将各个定子件25、 26、 27依次放置，使 得所述随动齿32的区段33的突出部分啮合在布置在中间的第二定子 件26上的相邻的线圈元件4之间。在将所述第一及第三定子件25、 27 安放在所述中间的第二定子件26上时，每个随动齿32的这两个相应 的区段33彼此对置，使得这两个区段33共同形成随动齿32，该随动 齿32具有相应地布置在其上面的定子齿座6。
如在图10b中所示，在这种实施方式中也可以给所述随动齿32或 者说其区段设置关于电机的定子l的中轴线沿径向方向变化的横截面， 比如设有向外变窄的轮廓。
图11和12示出了图7到10b的实施方式的改动方案。其中所述随 动齿32的两个区段34仅仅还布置在所述定子装置2的边缘上并且如 此构造所述线圏元件4，使得其彼此间仅仅具有一个最小的间距，也就 是说其外轮廓沿切线伸长几乎彼此接触。在所述两个线圏元件4之间 没有足够空间用于布置随动齿32的在机械方面足够稳定的区段。在所 示出的改动方案中，所述随动齿32的区段34仅仅处于相应的第一及 第三定子件25、 27上，而没有沿轴向方向突出超过这些定子件25、 27。 但是所述随动齿32的区段34具有定子齿座6的区段61,如其在图7 到10的实施方式中的情况一样，该区段61从所述笫一或者说第三定子件25、 27沿轴向方向伸出并且在组装所述定子装置2时彼此抵靠或 者说仅仅以微小的间距(小于所述第二定子件26的轴向宽度)彼此对 置。
在本发明中，尽管降低了所述随动齿的横截面，但可以提高电机 的转矩和/或效率。通过降低所述随动齿的横截面，可以达到更高的槽 填充系数，由此对所述随动齿的横截面减小的不利影响进行补偿。
权利要求
1.用于电机的定子装置(2)，包括-定子体；-一个或多个从所述定子体上伸出的主动的定子齿(3)，所述主动的定子齿(3)沿布置方向布置在所述定子体上；从而可以将线圈元件(4)布置在所述主动的定子齿(3)上；-一个或多个布置在所述定子齿(3)之间的、从所述定子体沿所述主动的定子齿(31)的方向伸出的随动齿(32)，其特征在于，所述随动齿(32)沿所述主动的定子齿(31)及所述随动齿(32)在定子体上的布置方向的宽度小于所述主动的定子齿(31)的宽度。
2. 按权利要求l所述的定子装置，其特征在于，所述随动齿(32) 沿纵向方向具有比所述主动的定子齿(31)大的长度，其中所述随动 齿(32)的纵向方向横向于所述布置方向且横向于所述定子齿(3)从 所述定子体上伸出的方向延伸。
3. 按权利要求1或2所述的定子装置，其特征在于，所述随动齿 (32)的宽度沿纵向方向是变化的，其中尤其所述随动齿(32)的宽度朝其端部中的至少一个端部的方向沿纵向方向大于其中心。
4. 按权利要求1到3中任一项所述的定子装置，其特征在于，所 述定子装置(2)具有多个定子件(21、 22、 25、 26、 27)，所述定子 件(21、 22、 25、 26、 27)横向于所述主动的定子齿(3)的布置方向 彼此抵靠地进行布置，用于形成所述定子体。
5. 按权利要求4所述的定子装置，其特征在于，所述定子件(21、 22、 25、 26、 27)中的至少一个定子件具有主动的定子齿并且所述定 子件(21、 22、 25、 26、 27)中的一个或多个另外的定子件至少分别 具有随动齿(32)的一个区段，其中尤其所述主动的定子齿(31)和/ 或所述随动齿(32)沿纵向方向至少在一侧突出超过相应的定子件(21、 22、 25、 26、 27)。
6. 按权利要求5所述的定子装置(2)，其特征在于，所述定子 件中的一个定子件具有主动的定子齿(31)并且所述定子件(21、 22、 25、 26、 27)中的另一个定子件具有随动齿(32)。
7. 按权利要求5所述的定子装置(2)，其特征在于，所述定子件(21、 22、 25、 26、 27)中的一个定子件具有主动的定子齿(31) 并且所述定子件(21、 22、 25、 26、 27)中的两个另外的定子件分别 具有所述随动齿(32)的一个区段，其中， 一个定子件(21、 22、 25、 26、 27)被接纳在两个另外的定子件(21、 22、 25、 26、 27)之间。
8. 按权利要求1到7中任一项所述的定子装置(2)，其特征在 于，在所述主动的定子齿(31)和所述随动齿(32)的与所述定子体 对置的端部上分别布置了定子齿座，该定子齿座至少沿布置方向具有 比相应的主动的定子齿(31)或者说随动齿(32)大的宽度。
9. 按权利要求1到8中任一项所述的定子装置(2)，其特征在 于，所述定子体是环形的并且所述主动的定子齿(31)和所述随动齿(32)在径向上朝所述环形的定子体的中轴线的方向定向。
10. 具有按权利要求1到9中任一项所述的定子装置的定子，其 中，线圏元件(4)设置在主动的定子齿(31)上。
11. 按权利要求10所述的定子，其中，选择所述线圏元件(4) 沿布置方向的宽度以及所述随动齿的宽度，从而在所述线圈元件和随 动齿之间至少留下预先定义的最小间距。
12. 具有按权利要求10或11所述的定子以及具有带有永久磁体 的转子的电机。
全文摘要
本发明涉及一种用于电机的定子装置(2)，该定子装置(2)包括定子体、一个或多个从该定子体上伸出的主动的定子齿(31)以及一个或多个布置在所述主动的定子齿(31)之间的、沿所述主动的定子齿(31)的方向从所述定子体上伸出的随动齿(32)，其中所述主动的定子齿(31)沿布置方向布置在所述定子体上，使得线圈元件(4)能够布置在所述主动的定子齿(31)上。所述随动齿沿所述主动的定子齿(31)及随动齿(32)在所述定子体上的布置方向的宽度小于所述主动的定子齿(31)的宽度。
文档编号H02K1/14GK101409472SQ200810168999
公开日2009年4月15日 申请日期2008年10月7日 优先权日2007年10月8日
发明者S·A·埃文斯 申请人:罗伯特·博世有限公司