专利名称：电机的主动单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电机的主动单元。在本实用新型的意义上，发电机尤其是可以设 计成回转式发动机或直列式发动机的电动机都属于电机。这种主动单元包括用于在电磁极 之间闭锁磁力线的磁轭单元。所述磁轭单元沿转动方向延伸，并且在普通的主动单元中所 述磁轭单元具有横向于转动方向延伸的容纳凹处。此外，设置大量齿，这些齿各以其齿根固 定在容纳凹处中，并且沿着朝空隙的方向延伸。齿的线圈段或者说多个齿的线圈段上分别 设有大量导电线圈(尤其是围绕多个齿的单极线圈或者成组的线圈)，由此就形成了所述 电机的极。
背景技术：
通过欧洲专利文件EP 1 072 082 Bi，具有单极线圈的电机的结构已为人所知。在 此，将第一本体层状地构造成叠片铁心，第二本体用作容纳体，由至少两个载体段组成。所 述载体段分别在其空腔中容纳有可绕以线圈的线圈架。载体段的区段分别在可松开固定的 线圈架之间延伸，该区段将相邻的线圈架间隔开并由此限定用于电线圈的结构空间。通过专利申请文件DE 101 43 870 Al，带有单极线圈的以电机方式工作的装置的 主动单 元已为人所知。在容纳体中安装有多个线圈架。该容纳体包括基体以及大量保持 元件，所述基体与发动机轴连接并且承受出现的力，所述保持元件从基体出发径向向外延 伸。间隔开的保持元件提供了空余的结构空间，可以分别用于部署其上安装有电线圈的线 圈架。所述线圈架各以根部区域固定在容纳体上。在这种结构中，也构造有单个齿或电机 极，其中，只有一半齿带有电线圈，而在卷绕有线圈的齿之间的保持元件留作没有设计线圈 的齿。在以大功率运行的电机中会产生高的热损耗值，必须尽可能有效地从电线圈上散 出。在此，很难将专门的冷却系统尽可能接近地置于电线圈上，而不因此降低发动机的电磁 特性。，从DE 196 04 643B4人们知道了一种用于解决该问题的具有集成的冷却系统的直 列式发动机，该直列式发动机具有主要部件和次要部件。转子线圈布置在主要部件_铁心 的槽中。此外，在主要部件的铁心中延伸有冷却管，其中流通有冷却介质。所述冷却管被置 入铁心的与装配有转子线圈的一面相对的背面上。由铁心的材料厚度以及由此导致的热输 送路程产生的热阻使得从转子线圈中散出热量变得困难，。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种改进的电机主动单元。其中，尤其是通过在尽可能 地避免所谓的嵌齿效应(止动力矩)，改善机器的同步性。如果设有电线圈的极齿之间没有 间距或者只有很小的间距，就会减小尤其在永磁铁激励的发动机中出现的止动力矩。同时 通过本实用新型应当使制造成本降低，尤其是通过所述电线圈安置的简单化。此外还有一 个特别的目的，即，简化冷却系统的安置，并通过改善电线圈的热量散出以提高冷却效率。所述目的通过根据所附权利要求1所述的主动单元得到解决。[0007]根据本实用新型的主动单元的突出之处尤其在于，将每个齿固定在其中一个容纳 凹处中，并且所有定位在可能未卷绕有线圈的边齿之间的齿至少带有一部分电线圈。 因此，根据本实用新型的主动单元与前述现有技术的主要区别在于，在卷绕有线 圈的齿之间不保留未绕有电线圈的惰性齿。在直列式发动机中，边齿起到特殊的作用，所述 边齿布置在相应的转动面的端部上并且必要时不带电线圈。通过将所有齿固定在容纳凹处 中，使得磁轭单元的制造特别简单，并且也节省了材料，因为在此不需设置与磁轭单元一体 构造的齿。在第一实施方式中，电线圈被设计为多个单极线圈，其中每个齿均带有自己的线 圈。取而代之，第二实施方式采用成组的电线圈，所述成组线圈围绕多个齿，优选分别围绕 至少三个齿卷绕(所谓的啮合的线圈)。所述主动单元的特别优选的实施方式的突出之处在于，在每个容纳凹处的底部加 入在磁轭单元的幅面上轴向延伸的冷却管槽。通过容纳凹处可非常简单地将冷却管放入该 冷却管槽中，从而无需昂贵地使冷却管穿行于孔中。同时，冷却管的表面段可作为容纳凹处 中的齿接触段使用，相应的齿根部可形状配合地连接在齿接触段上，以利于热传递。由此， 提供了一条从电线圈通过齿线圈段直接到达冷却管的短的热传递路径。热量的传递能够例 如通过使用导热胶进一步得到改善。放入容纳凹处中的冷却管槽中的冷却管是冷却系统的 组成部分，所述冷却系统中优选流通有冷却介质。特别有利的是，所有带有单极线圈的齿被可松开地固定在相应的容纳凹处中。以 这种方式不仅简化了发动机的装配，而且在维护情况下或故障情况下也能够简便地对个别 电线圈或者齿冠有损坏的齿进行更换。在特别优选的实施方式中，各个齿的齿冠在横截面上构造得比线圈段宽，尤其是 将齿冠构造成这样的宽度，使得其实际上形成封闭的转动面。所述线圈可在将齿置入容纳凹处之前用机器卷绕到线圈段上。同样地，也可将预 制的绕线元件推装到各个齿上，这样就可随后将完成卷绕的齿固定到容纳凹处中。在两种 情况下，明显能够更好地利用所提供的卷绕空间，从而能够提高发动机的功率。在稍有变化的实施方式中，可以使例如由板材装配而成的齿在其齿冠的侧边上通 过连接处相互连接。在将线圈施加到各个齿上之后，这样连接的齿组可被一起用作磁轭单兀。根据本实用新型的主动单元不仅可以有利地用在直列式发动机中而且可以有利 地用在回转式发动机中。通常也适合应用于发电机中，这对于本领域的技术人员来说是显 而易见的，尽管本实用新型在这里基本上参照发动机进行描述。根据本实用新型的主动单元尤其适合用于能够有利地应用在以下情形的发动机 中-用于机床，特别是车床和/或铣床的运动驱动装置或缓冲制动装置；-制造以及检测电子元件和/或电路板的机器的驱动装置；-用于测试架处理机的驱动装置；-用于加工晶片的机器的驱动装置；_用于印刷机的驱动装置，尤其用于驱动轧辊的驱动装置；-用于纺织机的驱动装置；[0023]-用于玻璃加工机器的驱动装置；-用于容器灌装机器的驱动装置，尤其是用于驱动进料星形轮(Zufuehrsternen) 的驱动装置，尤其在进料时用于关闭容器；-用于分离器、泵、光学测量机和光学测量系统的驱动装置；_用于家用设备、尤其清洗机和洗涤干燥机的驱动装置；-汽车和行驶机构应用中的执行器和反应器，尤其稳定器和离合器执行器，尤其并 联的和串联的混合驱动装置。
下面将参照附图对本实用新型的多个优选实施方式进行描述，从中可获得本实用 新型的其它优点和细节。其中图1是根据本实用新型的设计用于直列式发动机的主动单元的简化纵剖图；图2是主动单元的磁轭的侧视图以及容纳凹处的细节图；图3是主动单元的多个互相连接的齿的侧视图以及齿之间的连接处的细节图；图4是图1所示的主动单元的简化立体图；图5是设计用于外转子回转式发动机的修改过的主动单元的简化纵剖图；图6是设计用于内转子回转式发动机的修改过的主动单元的简化纵剖图。
具体实施方式
图1展示了根据本实用新型的可用作直列式发动机的主动单元的第一实施方式 的简化纵剖图。该主动单元具有由导磁材料制成的磁轭单元1。因为整个主动单元垂直于 图纸平面横向延伸，所以磁轭单元1例如由大量软铁板组成或者由紧凑的材料如用于相应 的铁磁轭的材料制成。在磁轭单元1中沿着转动方向A并排布置有多个容纳凹处2。所述 容纳凹处2朝磁轭单元的上侧敞开并且具有例如双燕尾槽状的横截面。此外，所述主动单元具有大量齿3，所述齿分别以齿根4插入其中一处容纳凹处2 中。所述齿根4的造型以如下方式配合容纳凹处2的形状，使得所述齿3能够稳固地固定 在磁轭单元上，优选不用额外的固定元件。在所展示的实施方式中，每个齿3在线圈段6上 带有自己的电线圈5。作为其替代方案，也可以在每个齿上布置多个线圈或者线圈段(如果 采用成组的线圈)。所述线圈5优选用机器缠绕到线圈段6上，或者作为预制的线包套装到 线圈段6上。预制的线包可容易地推到线圈段上，因为所述齿根4突出的程度在横截面上 没有超过所述线圈段6的宽度。最后，所述齿3分别具有绕组端部7，该绕组端部是主动单元的转动面的组成部分 并且基本上位于形成在发动机主动单元和被动单元之间的间缝L的平面上。所述齿冠7在 所展示的实施方式中比线圈段6宽，其中该超出部分限定了可供支配的线圈空间。优选地， 使相邻齿冠基本上无缝隙地相互邻接。在图1所展示的实施方式中，在主动单元的左端部和右端部分别设置有边齿8，所 述边齿不带有电线圈，并且其齿冠形状相对于位于其间的主动齿3而言有所改变。在稍有 改变的实施方式中，边齿8上也可安装电线圈，尤其是当主动单元被用于回转式发动机并 且因此构造成封闭的环时，就需要在边齿上安装电线圈。[0039]此外，从图1中可以看出，在容纳凹处2的下部区域中分别加装有冷却管槽10，在 该冷却管槽中嵌入了冷却管11。在所示的例子中，所述冷却管11的横截面呈环形，并且大 致以半个横截面位于冷却管槽10中，而冷却管的上半个横截面用作齿接触段15并且嵌入 齿根4中互补的凹处中。因此，所述冷却管11既与磁轭单元1，也与相应的安装于其上的齿 根4均保持平面接触。这种方式确保了从齿和磁轭单元到冷却管以及在冷却管中传输的冷 却介质的良好的热传递。为将主动单元固定到机架(没有示出)上设置有固定件12。图2以侧视图的方式展示了没有安装齿的磁轭单元1。各个容纳凹处2与发动机 极间隔开地置入磁轭单元1中。在容纳凹处2之间，所述磁轭单元的上侧设有自由区13，该 自由区在装配后与电线圈5对置，从而避免线圈直接靠在磁轭单元1上。这种设计有助于 电气绝缘，有助于避免磨损以及不希望出现的杂音。 图2中的细节图X展示了容纳凹处2的可能构造。构造在容纳凹处2的上部的燕 尾槽形状使得所述齿可从侧面推入，并使两者间可以形状及压力相配地固定。实现所述齿 03的稳定固定的其它造型对于本领域的技术人员来说是熟悉的。图3展示了由多个齿3组成的齿链的侧视图。在该实施方式中，相邻的齿相互连 接在由图3的细节图所示的连接处14上。按照这种方式，多个齿的制造和装配都很简单， 特别是在所述齿必须由大量板材组成的时侯。在所述连接处14需尽可能单薄地布设材料， 以把该方向上并不需要的磁通量降低到最低限度。也可以考虑在装配时有意识地使所述连 接处14分散开。关节状构造的连接处14同样允许相邻的齿偏转，从而使得所述齿轴Z相 互成角度地延伸。如果所述主动单元被应用于回转式发动机中，则所述齿需要有相应的角 度关系。此外，从图3中可以看出，在齿根4的下端上安装有冷却管靠接段16，该靠接为半 圆柱形的凹槽。装配时，该冷却管靠接段16用于容纳半侧冷却管11的齿接触段15。图4展示的是组装完毕的所述主动单元的简化透视图，为便于理解在图中没有画 出电线圈。并排的齿冠7构造了处于间隙中的转动面20。所述齿冠的表面可以是平坦的， 或者在特定的应用中也可以构造成例如波纹状或者阶梯状。所述磁轭单元1同时用作所有 齿3的承载元件。嵌入容纳凹处2的磁轭单元1中的冷却管11以及嵌入置于容纳凹处2 中的冷却管槽10中的冷却管11被构造成连续的冷却管道，或者通过例如管道连接件21相 互连接并且一起连接到冷却系统。为了将齿根4置入容纳凹处2，需要将延伸在磁轭单元外 部的冷却管道略微地从所需要的推入区域中挤压出来。这种挤压也可以在铜质冷却管中容 易地实现。图5展示了设计用于带有外转子的回转式发动机的所述主动单元的一种改变的 实施方式。为此，所述磁轭单元1是弯曲的。按照这种方式，在所述齿3被固定之后，就形 成圆柱形的转动面20，该转动面指向外并且与没有示出的外转子对置。在图6中展示了所述主动单元的另一种改变的实施方式。在这个例子中涉及带有 内转子的回转式发动机的定子。这里，所述磁轭单元1是向内弯曲的，从而由齿冠7形成位 于内部的圆柱形的转动面20。可以看出，根据本实用新型的主动单元能够适合不同电机的要求。附图标记列表[0050]1磁轭单元[0051]2容纳凹处[0052]3齿[0053]4齿根[0054]5线圈[0055]6线圈段[0056]7齿冠[0057]8边齿[0058]9--[0059]10冷却管槽11冷却管[0061]12固定件[0062]13自由区[0063]14连接处[0064]15齿接触段[0065]16冷却管靠接段[0066]20转动面[0067]21管道连接件[0068]A转动方向[0069]L间隙[0070]Z齿轴线
说明书
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权利要求电机的主动单元，其包括-磁轭单元(1)，该磁轭单元沿转动方向(A)纵向延伸并具有大量横向于转动方向延伸的容纳凹处(2)；-多个齿(3)，所述齿分别以其齿根(4)固定在容纳凹处(2)中并且沿朝向间隙(L)的方向延伸；-大量电线圈(5)，所述电线圈分别被所述齿(3)的线圈段(6)承载，其中边齿也可能不被卷绕以线圈；其特征在于，在每个容纳凹处(2)的底部加入轴向延伸在磁轭单元(1)的幅面上的冷却管槽(10)，冷却管(11)分别形状配合地放入该冷却管槽中，所述冷却管以不与冷却管槽(10)接触的齿接触段(15)形状配合地靠接在齿根(4)上。
2.根据权利要求1所述的主动单元，其特征在于，所述冷却管槽(10)的最大的横截面 宽度不大于容纳凹处(2)的开口宽度。
3.根据权利要求1或2所述的主动单元，其特征在于，所述冷却管(11)具有圆形的横 截面并且大致各以其横截面的一半分别嵌入半圆形的冷却管槽(10)以及所述齿根(4)的 半圆形敞开的冷却管靠接段(16)中。
4.根据权利要求1至3中之一所述的主动单元，其特征在于，所述齿(3)分别具有齿冠 (7)，所述齿冠在横截面上比线圈段(6)宽并且以其朝向间隙(L)的一侧形成电机的转动面 (20)的一部分。
5.根据权利要求4所述的主动单元，其特征在于，相邻的齿(3)的齿冠(7)以其侧边缘 基本上无缝隙地相互邻接。
6.根据权利要求4或5所述的主动单元，其特征在于，多个并排的齿在其齿冠的侧边缘 上通过连接处(14)相互连接。
7.根据权利要求6所述的主动单元，其特征在于，所述连接处(14)以这样的方式构造， 即，使得所述齿(3)能够偏转，从而使垂直于磁轭单元(1)延伸的齿轴线(Z)相互成角度地 延伸。
8.根据权利要求1至7之一所述的主动单元，其特征在于，所述电线圈是单极线圈 (5)，该单极线圈分别安装在恰好一个齿(3)上。
9.根据权利要求1至7之一所述的主动单元，其特征在于，所述电线圈是成组的线圈， 所述线圈围绕至少三个齿(3)卷绕。
10.根据权利要求1至9之一所述的主动单元，其特征在于，将改善热接触的材料引入 冷却管(11)和冷却管槽(10)和/或冷却管(11)和齿根⑷之间。
11.根据权利要求1至10之一所述的主动单元，其特征在于，延伸在冷却管槽(10)中 的冷却管(11)被连接到冷却系统上，在该冷却系统中流通有冷却介质。
12.根据权利要求1至11之一所述的主动单元，其特征在于，每个至少承载有电线圈 (5)的一部分的齿(3)被可松开地固定在其容纳凹处(2)中。
13.根据权利要求1至12之一所述的主动单元，其特征在于，所述齿(3)分别由大量齿 板组成，所述齿板优选由软铁制成。
14.根据权利要求1至13之一所述的主动单元，其特征在于，在所述齿(3)被固定到容 纳凹处⑵之前，线圈(5)就被安装到所述齿(3)的线圈段(6)上。
15.根据权利要求1至14之一所述的主动单元，其特征在于，所述主动单元被设计作 为下述发动机类型之一的主动单元-直列式发动机；_具有旋转的内转子的回转式发动机； -具有旋转的外转子的回转式发动机。
16.根据权利要求15所述的主动单元，其特征在于，该主动单元被构造成相应发动机 的定子。
专利摘要本实用新型涉及电机的主动单元，其包括磁轭单元(1)，该磁轭单元沿转动方向(A)纵向延伸并具有大量横向于转动方向延伸的容纳凹处(2)；多个齿(3)，所述齿分别以其齿根(4)固定在容纳凹处(2)中并且沿朝向间隙(L)的方向延伸；大量电线圈(5)，所述电线圈分别被所述齿(3)的线圈段(6)承载，其中边齿也可能不被卷绕以线圈；其特征在于，在每个容纳凹处(2)的底部加入轴向延伸在磁轭单元(1)的幅面上的冷却管槽(10)，冷却管(11)分别形状配合地放入该冷却管槽中，所述冷却管以不与冷却管槽(10)接触的齿接触段(15)形状配合地靠接在齿根(4)上。
文档编号H02K1/14GK201611804SQ20092016973
公开日2010年10月20日 申请日期2009年8月17日 优先权日2008年8月15日
发明者于尔根·魏, 基多·兹茨曼, 弗兰克·格贝尔, 渥夫刚·海英里希 申请人:Ina驱动与机电有限两合公司