[发明专利]无碳刷直流电机及其磁轭环板叠、齿环板叠和顶部及其制造方法

说明书

技术背景

本发明涉及根据独立权利要求前序部分的一种无碳刷直流电机， 还涉及一种直流电机的一种磁轭环板叠(Rückschlussringpaket)、一 种齿环板叠(Zahnkranzpaket)和一种顶部(Kopfteil)以及用于制造 无碳刷的直流电机的方法。

已知无碳刷的直流电机(BLDC直流电机)、电换向电动机(EC 电动机)以及变速磁阻电动机(SR电动机)。这些电动机具有凸出的 电的和机械的特性，可是与具有机械换向的直流电机(DC直流电机) 相比具有相对高的制造费用。由于这个原因，EC直流电机迄今没有值 得一提地应用在比如电动工具的廉价应用中或汽车发动机的应用中。 因为EC直流电机为了换向，原则上需要一包括附属控制电路在内的半 导体电桥电路，其与DC直流电机相比有一种策略性的缺点，DC直流 电机不需要这项开支。

根据现有技术常常使用电子技术间歇地控制直流电机(旋转方 向、转速、转动力矩)，如此用于控制EC直流电机所需的附加费用一 直不太起决定作用。

然而已知的EC电动机的制造方法是昂贵并且复杂的。EC电动机 包含一种由冲压薄板构成的定子。该定子用于容纳一个或多个定子绕 组，以该定子绕组基本上确定电动机的输出功率数据。对于绕组例如 形成了定子中的槽。布置在电动机轴上的转子具有多个永久磁铁，它 们通过空气间隙相对于定子独立布置。定子绕组可以相互如此进行激 励，即产生使转子处于旋转的旋转磁场。

已知根据现有技术的如下卷绕方法：

在一种第一方法中制造一输入绕组，对此在一磁芯上缠绕定子绕 组，并且接下来紧接着穿过在定子槽中的齿之间的缝隙。对此缺点是， 该方法相对昂贵并且作业周期较长。此外需要较宽的齿缝，这再度对 如此制造的电机的磁特性产生负面影响。

在一种替代的制造方法中，制造一种单齿或双齿绕组。对此，定 子分隔成两个部分：齿环和磁轭环。因此齿环的齿不能相互分离，所 以该齿环必须在转子方面彼此连接，也就是说面向转子侧面不能通过 缝隙来分离齿。也可以仅仅在满足机械强度的足够数目的冲压薄板的 情况下，在转子侧面上也可能存在齿的连接。在工作过程中，能够简 单并快速地缠绕如此的板叠铁心、比如常规DC直流电机的定子。例如 已知在一绕线架上的单齿缠绕作为缠绕方法，其在叠置绕组之后从外 部向齿环的齿移动。在传统的双齿缠绕中全部匝数叠置在一个齿上， 相邻齿是空的。可是恰好在较短定子长度的情况下、例如20mm以下， 可以明显测量到绕组头的无效导线部分，如此优选单齿缠绕。对此分 别将一半匝数叠置在具有相反缠绕方向的两个相邻齿上。

在缠绕之后，紧接着将同样已被冲压堆叠(stanzpaketierte)的磁 轭环板叠形状配合连接地压装在已缠绕的齿环板叠上。在这种情况下 的缺点是，通过压装过程在齿环板叠中产生较大的机械应力，必须通 过在转子侧面上的齿连接来阻断该机械应力。因此在完成定子的制造 之后也可以不取消该齿连接，这再度对定子的磁特性产生不利影响。

此外通过在接触点上的压装过程，在板叠的各个冲压薄板之间产 生电连接，这导致较高的涡流损耗。

本发明的优点

在根据本发明的无碳刷直流电机中，在径向上交错啮合地形成一 齿环和一磁轭环。优选设置一连接件用于建立接触面的形状配合的及 传力的连接，在一齿环的齿冠(Zahnkopf)和一磁轭环之间形成该接 触面。由此优选地甚至不会出现不希望的机械应力。此外避免产生涡 流。

根据本发明的直流电机包含一具有缠绕系统(Wicklungs- anordnung)的定子和一转子，其中定子包含一具有径向上向外延伸的 齿冠的齿环和一磁轭环(Rückschlussring)。

在一种优选方案中，用于在齿环的齿冠和磁轭环之间建立一种形 状配合的及传力的连接的连接件是可变形的。

在另一种优选方案中，在建立形状配合的及传力的连接之前，齿 环和磁轭环可以无动力地交错地接合。

根据本发明的齿环板叠包含至少一个齿环，其具有指向外部的齿 和在径向上延伸的并且形成侧凹的齿冠。齿冠适当地具有一外侧凹 穴。

根据本发明的磁轭环板叠包含至少一个磁轭环，它由一具有在径 向上指向内部的、向内部楔形扩充的接触元件的环形体构成，其中接 触元件形成侧凹。