[发明专利]具有单独制造的齿尖的定子

说明书

现有技术

电机如电动机，起动器和发电机通常由定子和转子构造。在定子中，含铁的部件常常由金属片作为冲压件以全切割工艺制造，也就是说，板片在整个圆周上是连续的。被冲裁的金属片也称为板片（叠片，整流子片）。以全切割工艺制造的定子也称为一体件。由全切割制成的板片或一体件式的定子中，磁轭，齿和可插接的齿尖是连贯地构造的，也就是说没有分离点。在轴向上，这种定子通常由多个板片组成，它们常常被粘接，烤漆熔接或借助于冲压销冲压叠置在一起。但是一体的板片也可以借助于另外的方法作为冲压件制造，例如借助于激光切割。

为了建立磁场，围绕齿卷绕有线圈，线圈通常由铜制成。马达或起动机输出的扭矩除了其它方面以外随着流过线圈的电流和围绕齿卷绕的线圈的圈数而增大。在发电机情况下，产生的电压随着围绕齿卷绕的线圈的圈数增大。为了减小在马达中出现的齿槽定位转矩和波度，齿常常具有齿尖。

在卷绕具有齿尖的一体式定子时，必须在相邻的齿尖之间空出一个通道，以便卷绕工具从其之间通过。为了实现高的铜填充系数，定子常常构造出没有齿尖，因为齿尖对用全切割方法制造的定子的卷绕有干扰。铜填充系数是被置入的铜丝的横截面除以各个齿之间的横截面的和。但是，如果电机只允许非常小的齿槽定位转矩和仅仅非常小的波度，那么齿尖常常是强制性需要的。此时，由于必须在齿尖之间留出一定的通道，由此只能够实现达到一个平均的铜填充系数。该铜填充系数在针式卷绕情况下通常低于35%。电机常常需要一种如此高的功率密度(相对于输出的功率的结构空间)，其只能够以高于35%的铜填充系数才能够达到。

在DE102004056303A1中描述了一种定子，其中，定子齿在它的自由端部与一个套筒耦联。该套筒起着类似于齿尖的作用，使得产生的齿槽定位转矩和产生的波度减小。此外在DE10229333A1中和在DE10022071A1中描述了定子齿和齿尖。

在DE102004056303A中描述的并且由此已知的马达，其中一个套筒被插接在齿上，具有两个主要的缺点:齿固定地构造在磁轭上。套筒具有空隙，所述齿被接合到该空隙中。该空隙是连贯的并且具有固定的间距。由于齿固定地与磁轭连接并且在套筒上方的空隙被固定地组装起来，因此全部的部件必须以非常高的制造精度径向制造，以便所述可以被接合到套筒里面。这在制造中是非常困难的并且也只能够在有限的精度下实现。如果套筒的空隙的间距不是正好是在齿(即配对件)中的接合区的间距，那么套筒在齿的上方/里面的接合就非常困难或是不可能的。

通过持续改变的交变磁场，在定子中产生在轴向上的涡流。在定子中产生的涡流提高了空旋转力矩表情产生热量。通常，尤其是在用于电动转向助力的马达中，空旋转力矩应该尽可能小。为了不使得马达部件变得过热，一般地应该将在定子产生的热量保持很低。为了保持很低的涡流，定子通常由金属板片构造成，它们在轴向上相互间被绝缘。该绝缘非常薄并且对板片的铁数量实际上不具有如何影响。为了使通过在DE102004056303A中描述的套筒可以减小齿槽定位转矩和波度，它们必须由铁磁性的材料构造成，在DE102004056303A中描述的套筒在轴向上是连续的，它由相互绝缘的金属板片制成。由于铁磁性材料也是导电的并且套筒在轴向上是连续的，因此在定子中在套筒的区域中可以出现比在没有这种套筒的定子中明显较高的涡流。因此在具有这种套筒的马达中空旋转力矩以及产生的热量都提高。

在此处建议的发明中描述了可插接的齿尖，通过该齿尖也减小齿槽定位转矩和波度，但是其没有在DE102004056303A中描述的套筒的所述的缺点。

本发明的公开

与此对应地，具有独立权利要求的特征的、按照本发明的定子和按照本发明的用于制造定子的方法具有优点，即定子实现高的铜填充系数，并且为了减小齿槽定位转矩和波度而具有可事后装配的齿尖。通过后来装配齿尖，不必将绕组卷绕在难接近的结构空间内，由此可以显著提高铜填充系数。齿尖的形状可以依据要求进行匹配。定子由此可以具有高的刚度(稳定性)并且几何形状公差(尺寸以及形状和位置公差)可以非常好并且借助于冲压制造。空旋转力矩由此被最小化并且在定子中只产生很少的热量。该建议的主要优点是，当已经将绕组/线圈围绕齿安置之时才将齿尖接合到该齿上。这样就不必在齿尖之间留出用于卷绕工具的通道并且由此可以比在用一体件的板片构造成的定子中实现更高的铜填充系数。

通过在从属权利要求中列出的措施可以实现在独立权利要求中给出的实施方案的一些有利的扩展方案和改进。