用于电动机的定子以及其制造方法与流程

本发明涉及用于电动机的定子，尤其是用于机动车的转向马达的定子，其带有柱体形的定子轭和与其接合的定子星轮，定子星轮带有一定数量的径向向外取向的定子齿，定子齿的齿尖在接合状态下贴靠在定子轭的内周边上的相对应的连接部位上。本发明此外涉及用于制造尤其是机动车的转向马达的这种定子的方法。

背景技术：

电动机包括形成固定的马达部分的定子和形成运动的马达部分的转子。在内动子马达中，定子通常设有定子轭，在定子轭上布置有径向朝向中心地向内凸出的定子齿，其面对转子的自由端部形成所谓的极靴。绕组施加到定子齿上，绕组在电动机式运行时产生磁场。

为了在制造定子时针对以配属于定子齿的线圈对定子齿进行的缠绕提供从外面通向定子齿的入口，带有从极靴出发径向向外取向的定子齿的定子的例如由de10201300324a1、de10201307730a1或de102012021132a1公知的多件式的结构是常见的。为此，在公知的定子的情况下，首先制造带有星形的定子齿的叠片组(星形叠片组)，定子齿在极靴侧通过极靴接片相互连接，以便实现机械稳定的连接。定子在此由各个冲压的定子板材制成，其方法是，将定子板材在机械稳定的连接中叠装成星形的板材堆叠件。

在将可从外面接近的定子齿用绕组(线圈绕组)装备之后(优选借助所谓的线圈架)，设有沿径向从外面移动到定子齿上的线圈或线圈架的星形叠片组安装到形成基环的定子轭中，并且借助挤压或收缩接合。定子轭在此可以同样实施为由环形的定子板材(环形叠片组)构成的叠片组。

然而，在随后被称为定子星轮的星形的定子部件和(柱体形的)作为另外的定子部件的定子轭之间的在生产技术上有利的分离在声音方面具有如下缺点，即，对于装备有这种定子的电动机，取决于运行的电磁力激励整个定子进行振动。由于定子星轮和定子轭之间的分离，谐振频率在某个范围内出现，尤其是在大约1350hz时出现，其在使用这种电动机时，尤其是在转向马达的情况下，在机动车中作为固体传声通过电机空间结构例如从转向件通过电机空间中的相应的结构传递到机动车的内部空间中，并且在那里作为空气传声干扰性地被感觉到。

技术实现要素：

本发明的任务是说明一种开头提到的类型的在其声学特性方面得到改进的定子，尤其是在电动机(优选机动车的转向马达)中在其使用和常规运行期间的声学特性方面。此外，适当的用于制造这种定子的方法应该得到说明。此外，带有这种定子的电动机，尤其是用于机动车的转向马达应该得到说明。

在定子方面，该任务根据本发明利用权利要求1的特征解决。在方法方面，根据本发明，所提到的任务根据带有权利要求6的特征的第一变型方案和根据带有权利要求8的特征的第二变型方案解决。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。

在定子方面，该定子具有作为呈柱体形的外部的定子部件的定子轭和作为呈星形的内部的定子部件的定子星轮，定子星轮带有一定数量的径向向外取向的定子齿，定子齿用于容纳定子绕组的线圈，其尤其是也与线圈体连接。定子齿的自由端部侧的齿尖在定子星轮和定子轭的接合状态下贴靠在定子轭的内周边上的相对应的连接部位上。在至少其中一些齿尖优选所有齿尖和在定子轭的内周边上的分别相对应的连接部位之间，在接合状态下，除了力锁合(kraftschlüssig)或摩擦锁合(reibschlüssig)的挤压连接以外建立材料锁合连接(stoffschlussverbindung)。材料锁合连接优选借助粘合剂实现。替选地，材料锁合连接也可以建立为焊接连接。

本发明在此从如下思想出发，即，一方面，带有在定子星轮和定子轭之间的分离的这种定子的声学特性归因于在车辆内作为固体传声感觉到的谐振频率，其通常小于1500hz，并且另一方面，由于车辆中的依赖于频率的减振，谐振频率的提高可以减小车辆内部的噪声级。确切的说，减振公知地从大约1500hz到2000hz的频率范围开始出现，因此谐振频率提高相应的值(通常仅几百赫兹)已经促成明显改进车辆中的声学特性。

作为适当的用于将由定子星轮和定子轭构成的结构组件的谐振频率移至1500hz到2000hz的范围内的措施，应该制造比较坚固的结构组件。这又可以以可靠的和在此简单的方式和方法通过用于挤压定子星轮和定子轭的附加的连接技术，即，通过粘贴或焊接实现。

这两个变型方案，即，粘贴和焊接，除了定子星轮和定子轭之间的力锁合或摩擦锁合的连接以外建立了定子齿或其齿尖和轭侧的相对应的连接部位之间的材料锁合连接，从而与带有仅力锁合或摩擦锁合连接的由定子星轮和定子轭构成的结构组件相比，形成明显更坚固的结构组件。

在有利的设计方案中构造出带有适当地楔形的接合轮廓的定子齿的齿尖和带有配对的接合轮廓的定子轭的内周边上的相对应的连接部位。由此，一方面实现定子星轮和定子轭之间的位置精确的嵌接。另一方面，接合轮廓提供了齿尖在定子轭的相对应的连接部位上的比较大的和尤其是全面的贴靠。因此，星轮侧的齿尖在轭侧的连接部位上的概念“贴靠”也理解为齿尖位于相对应的连接部位中，尤其是当相应的接合部位根据有利的设计方案楔形或类似地成形时。

星形的定子部件也就是在定子的安装状态下位于定子轭中的定子星轮作为叠片组例如利用交替闭合的和至少部分敞开的定子板材形成，而定子轭可以作为柱体形的实心体实施。然而，定子轭也可以形成为由沿轴向方向堆叠的环形的定子板材构成的叠片组。

特别优选地，在定子齿或其齿尖和定子轭的内周边上的相对应的连接部位之间的区域中使用尤其是微胶囊包封的双组分硬胶作为用于由定子星轮和定子轭构成的定子结构组件的两个部件的附加的材料锁合连接的粘合剂。原则上，单组分硅酮粘合剂也是可以考虑的。然而，相对于双组分硬胶(2组分胶，例如gp14)，该单组分硅酮粘合剂也许会提高在接合定子星轮和定子轭时需要的挤压力。

此外，使用这种微胶囊包封的双组分硬胶提供了如下优点，即，相应的粘合剂可以施加到定子星轮的齿尖上，并且使用如下特性，即，粘合剂只有通过定子轭在定子星轮本身上的挤压才被激活，并且在室温下硬化。因此，微胶囊包封的粘合剂已经可以在制造定子星轮时在其定子齿上优选全面地施加。

为了制造这种定子，在接合过程之前，在柱体形的定子轭与星形的定子部件(定子星轮)之间的全部或至少其中一些连接部位设有粘合剂，并且随后，定子轭和星形的定子部件相互接合并且挤压，其中，定子轭可以挤压到星形的定子部件上，或者星形的定子部件可以挤压到定子轭中。

优选地，微胶囊包封的硬胶作为粘合剂在定子星轮已制成的情况下优选全面地施加到径向向外取向的定子齿的自由端部侧的齿尖上。在此，利用这种粘合剂的特性，即，该粘合剂只有在挤压定子星轮和定子轭时才在其粘合特性方面被激活，并且在接合和挤压过程之后，在室温下已经硬化。

利用本发明实现的优点尤其是在于，通过附加地粘贴带有径向向外取向的定子齿的定子星轮和柱体形的定子轭，实现由此接合的定子的提高的刚性，并且在其常规的电动机使用和马达运行的情况下，实现在电动机中的特别小的固体传声等级。这又促成机动车内的、尤其是车辆内部空间内的特别小的空气传声等级。

有利地，也可以利用各个定子板材的在实践中不可避免的制造公差，其方法是，基于板材公差，在定子齿与轭侧的连接部位的撞击部位上形成板材缝隙，粘合剂材料可以在接合和挤压两个定子部件(定子星轮和定子轭)期间渗入到板材缝隙中。这促成进一步改进定子和装备有定子的电动机的声学特性。

附图说明

下面，借助附图详细阐述本发明的实施例。其中：

图1以立体图示出带有径向定子齿的定子星轮，定子齿带有在其自由端部侧的齿尖上施加的粘合剂；

图2以立体图示出安装到柱体形的定子轭中的并且与其摩擦锁合且材料锁合地连接的定子星轮，不带有定子线圈；

图3以曲线图表示出定子的依赖于频率的振动曲线或振幅曲线，不具有定子轭与没有线圈的定子星轮之间的附加的材料锁合连接；

图4以根据图3的图示示出根据图2的定子的依赖于频率的振动曲线或振幅曲线，定子具有定子轭与定子星轮之间的附加的、形式为带有比较软的硅酮胶的粘贴连接的材料锁合连接；

图5以根据图3的图示示出根据图2的定子的依赖于频率的振动曲线或振幅曲线，定子具有定子轭与定子星轮之间的附加的、形式为带有双组分硬胶(gp14)的粘贴连接的材料锁合连接；

图6沿图2中的线vi-vi以更大的尺寸示出剖面图，其带有压入在定子齿与相对应的轭侧的连接部位之间的板材缝隙中的塑料材料；

图7以立体图示出根据图1的定子星轮，其带有套装在其定子齿上的、被缠绕的线圈体；和

图8以立体图局部地示出电动机，其带有内置的转子以及带有根据图6的力锁合和材料锁合地位于定子轭中的并且被线圈缠绕的定子。

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

图1示出随后被称为定子星轮1的星形的定子部件，其在实施例中制造为由层状地相互堆叠的定子板材2构成的叠片组。定子板材2在形成中间的、柱体形的开口3的情况下沿堆叠方向4相互堆叠，并且例如相互压印。定子星轮1是在此所示的电动机的在图2中示出的未缠绕的和在图7中示出的已缠绕的定子的一部分。定子星轮1的叠片组在其上侧5和在其下侧6优选地分别以至少一个沿周边方向闭合的定子板材2结束。

定子星轮1包括径向向外延伸的定子齿7，定子齿在处于径向朝中心的内侧上形成柱体形的极靴8。面对电动机的在图8中示出的转子的极靴8沿堆叠方向4在形成极靴侧的缝隙9的情况下仅部分在周边侧闭合，以便减小磁短路。

定子齿7在自由端部侧在形成位于齿尖角度(zahnspitzengrad)的左侧和右侧的贴靠面11的情况下设有楔形的齿尖10。在制造定子星轮1之后或期间，将粘合剂13优选微胶囊包封的双组分硬胶施加到贴靠面11上，并且进而施加到齿尖10上。在此，各自的齿尖10的始终两个贴靠面11或仅其中一个贴靠面11可以涂覆有粘合剂13。

图2示出定子14，其由定子星轮1和定子轭15基于挤压过程力锁合/摩擦锁合地接合成，其中附加地，借助施布到定子齿7的齿尖10上的微胶囊包封的粘合剂13附加地建立定子星轮1和定子轭15之间的材料锁合的连接。材料锁合的连接借助齿尖10和定子轭15的内周边17上的与齿尖相对应的连接部位16之间的在接合过程后硬化的粘合剂来建立。

定子轭15可以是柱形外套，其由实心材料或也由相互堆叠的基环板材制成。在安装状态下，在此再次不可见的绕组围绕定子星轮1的定子齿7放置。绕组在定子星轮1和定子轭15接合之前根据图7作为线圈18放置到绕组架19上，并且和绕组架一起放置到定子齿7上。其中每个框架形的绕组架19承载作为定子绕组的一部分的线圈或线圈绕组18。每两个依次排列的线圈18连续地连接，并且形成带有串联的线圈18的线圈对。线圈对分别可以通过两个线圈端部20、21接触。总共十二个示出的线圈端部20、21为了进一步的接触通过在图8中可识别的互联元件22在轴向上，也就是沿轴向方向a(马达轴线的方向)定向。在电动机式的运行中，被通电的绕组产生定子侧的磁场，其与无刷电动机24的围绕中间的定子轴线或马达轴线a旋转的转子23的永磁体相互作用。小型的互联元件22用于接触线圈端部20、21且使得线圈端部20、21互联。

图3至5在0hz到3000hz的频率范围内分别示出三个振动曲线，其在实验室测试中，在根据图2的不具有线圈的未缠绕的定子14上由于振动的导入而以测量技术来检测。机械振动借助形式为所谓的微振动器的适当的设备在定子轭15的外侧导入。定子14为此在实验室技术中自由悬挂在绳上。导入的振动的信号形状是在50hz到5000hz的频率范围内的白噪音。所产生的振动借助三个测量传感器(单轴传感器)在定子轭15的外侧被记录。在此，测量位置在径向上对齐定子星轮1中的定子齿7，其中，传感器彼此错开60°(角度)地布置。

图3示出借助三个测量传感器以测量技术检测的、依赖于频率的振动曲线。因此，给三个测量传感器分别配属三个所示的信号曲线的其中一个信号曲线。这同样适用于在图4和5中示出的、以测量技术检测的信号曲线。根据图3的信号曲线代表不带有定子轭15与定子星轮1之间的附加的材料锁合连接的串联的和因此常规的定子，而图4和5示出在带有定子轭15与定子星轮1之间的附加的材料锁合连接的定子14的情况下的在测量技术上相同的情况。在此，图4代表将比较软的单组分(1组分)硅酮胶(类型q36611；decosil)用作定子星轮侧的齿尖10和相对应的轭侧的连接部位16之间的粘合剂。图5示出在使用双组分硬胶(2组分胶gp14；硬)的情况下的测量技术结果。在此涉及微胶囊包封的胶，有利地，在事先将粘合剂13施布到定子星轮1的齿尖10上之后，只有在挤压过程期间接合定子星轮1和定子轭15的情况下微胶囊包封的胶才发挥出其粘贴作用，并且随后在室温下硬化。

根据图3，在大约1660hz的情况下可以看到明显的振动幅度。针对在此期待的大约1350hz的谐振频率的偏差的原因在于，用作试验品的、在定子的定子星轮1上没有线圈的定子被实施。然而，借助比较根据图3至5的信号曲线明显可看到的是，定子星轮1和定子轭15之间的附加的材料锁合连接在使用硅酮胶的情况下将明显的谐振频率移动了320hz并到达1980hz的频率(图4)，并且在使用优选的、微胶囊包封的硬胶的情况下将其甚至移动了600hz并到达更高的2250hz的频率。

在不带有附加的材料锁合连接的情况下制成的定子的大约1250hz的情况下也可以看到另外的幅度提高。在大约1250hz的情况下的在图3中明显的幅度提高同样在使用附加的材料锁合连接的情况下朝更高的频率移动，即，像在图4或5中示出的那样，在使用硅酮胶的情况下移动了大约100hz并到达1350hz，并且在使用硬胶的情况下移动了大约250hz并到达1500hz。

在所描述的试验性的情态分析中，也就是说在通过微振动器激励的情况下，以及在定子试样上测量所产生的固体传声的情况下因此示出的是，通过硬化的双组分胶将出现的谐振频率提高了大约600hz。像已经提及的那样，在实验室测量技术分析中，在定子14上没有安装线圈和脱耦环，这导致在串联状态下谐振频率相对典型的马达测量的偏差。在根据图3的所示的测量结果中，相对开头提到的典型的1350hz的谐振频率，该偏差为大约为310hz。然而，频率移动由于定子星轮1和定子轭15之间的附加的材料锁合连接明显移动到1500hz以上的开头提到的在声学比较不重要的区域中。至少在车辆内部空间内的感觉方面总体上正向移动到电动机24的噪音特性上的谐振频率的原因在于这种定子14的与带有仅被挤压的定子星轮和定子轭的定子或电动机相比通过附加的材料锁合连接实现的明显提高的刚性。

在图6中以非按比例的图示示出了在与定子齿7的齿尖10相对应的轭侧的连接部位16处定子轭15和定子星轮1的其中一个齿7之间的典型的材料锁合连接。可看到的是，由于存在通常取决于生产和制造地在实践中不可避免的公差，在板材堆叠件中沿堆叠方向4相叠地布置的定子板材2在各自的齿尖10的区域中没有完全相互对齐。这导致形成兜部或板材缝隙25，其沿轴向方向a的尺寸相应于各自的定子板材2的板材厚度，并且其沿径向方向r的尺寸相应于各自的公差尺寸。

可看到的是，在接合过程中，也就是定子轭15和定子星轮1的挤压过程中，粘合剂材料渗入到板材缝隙或兜部25中，从而板材缝隙或兜部至少部分地被填充以粘合剂13。因此，在建立定子部件1、15之间的附加的材料锁合连接时，在定子星轮1的定子齿7和定子轭15的连接部位16之间的取决于生产的兜状的板材缝隙25的填充有利地并且加强作用地用于改进定子14和装备有该定子的电动机24的声学特性。

本发明并不局限于之前描述的实施例。相反地，在不离开本发明的主题的情况下，本发明的其他的变型方案也可以由本领域技术人员从中导出。此外尤其地，在不离开本发明的主题的情况下，所有结合实施例描述的单个特征也可以以其他的方式相互组合。

附图标记列表

1定子星轮

2定子板材

3开口

4堆叠方向

5上侧

6下侧

7定子齿

8极靴

9缝隙

10齿尖

11贴靠面

13粘合剂

14定子

15定子轭

16连接部位

17内周边

18线圈

19绕组架

20、21线圈端部

22互联元件

23转子

24电动机

25板材缝隙/兜部

a轴向方向

r径向方向