定子叠片和转子叠片构成的装置的制作方法

1.本发明涉及一种由定子叠片和布置在定子叠片的中心凹槽中的转子叠片构成的装置。此外，本发明涉及一种具有定子和转子的电动机。


背景技术：

2.由定子叠片和转子叠片构成的这种类型的装置以及具有这种装置的电动机从de 10 2007 029 157 a1已知。
3.de 10 2017 103 619 a1描述了一种转子叠片，其外轮廓不同于圆形。
4.在ep 2 073 352 b1中描述了一种具有壳磁体的永磁同步电机。
5.用于电动机的另一种转子从de 10 2013 009 115 a1中获知。
6.de 10 2009 054 069 a1描述了一种用于电动机定子的定子叠片。
7.wo 2018/162074 a1公开了一种永磁同步电动机，其具有定子和可旋转地布置在定子内部的转子。定子包括具有凸缘部段的定子齿，该凸缘部分沿着定子和转子之间的气隙在相反的圆周方向上延伸。转子和定子在与定子和转子之间的气隙相邻的外周部段上包括凹槽。
8.wo 2017/011682 a1描述了一种无刷电机，其具有：定子，该定子具有定子铁芯和均匀分布在定子铁芯上的绕组齿；以及转子，其可旋转地设置在定子的内部。
9.在de 11 2017 000 188 t5中描述了一种具有定子和转子的电动机，其中该定子具有多个极靴。
10.电动机设计的基本目标可以在于，在定子和布置在其中的转子之间实现正弦气隙。如果为此使用诸如de 10 2017 103 619 a1中的解决方案，这可能会导致容纳在磁性袋中的永磁体的最大尺寸受到限制，这会降低最大扭矩并因此也降低配备这种转子的转子电动机的最大功率。


技术实现要素：

11.因此，本发明的一个目的是提出一种由定子叠片和布置在定子叠片的中央凹槽中的转子叠片构成的装置，该装置具有改善电动机的运行的气隙，其中，电动机的性能不会受到不利影响。
12.根据本发明，该目的通过权利要求1中所述的特征来实现。
13.根据本发明的装置将不同于已知解决方案的定子叠片的几何形状与也不同于已知解决方案的转子叠片的几何形状相结合，从而在两个部件上只需要相对较小的改变即可实现想要的效果。另一方面，通过对定子叠片和/或转子叠片的几何形状进行相应更广泛的干预，可以显著提高本发明可实现的效果。
14.这两种几何变化在此会单独或组合地在定子叠片和转子叠片之间产生不均匀分布的气隙，以便以这种方式产生正弦气隙场。由定子叠片和转子叠片之间的气隙的设计方案产生的这种正弦气隙场使得配备这种装置的电动机可以实现显著更好的效率。
15.通过气隙和由此产生的气隙场的根据本发明的设计方案，通过圆形撕裂边缘提高了磁极灵敏度，并且磁场的等势线更均匀地出现。此外，获得更大的磁通量，并且通过可能使用更宽的磁体，磁极覆盖范围的变化更大，并且可以降低止动转矩和纹波转矩。通过根据本发明的转子叠片的设计方案，也可以使用更大的磁体，从而导致更大的扭矩并且因此也导致电动机的更大输出。
16.由根据本发明的装置产生的定子和转子之间的气隙的另一个优点是，与已知解决方案的情况相比，配备这种装置的电动机的控制需要明显更少的成本。
17.如果在本发明的一个非常有利的改进方案中，转子叠片的外轮廓从第一区域到第二区域的轮廓基本上遵循正弦函数，则可以进一步改进形状并因此也改进气隙的效果。
18.此外，如果转子叠片的外轮廓在两个相邻的第一区域中彼此相切地过渡，则可以避免杂散场，并且可以进一步提高配备这种装置的电动机的效率和效率。
19.如果转子叠片的外轮廓在两个相邻的第二区域处彼此相切地过渡，则同样适用。
20.这两种设计方案的组合是特别有利的，即外轮廓在相邻的第一区域和相邻的第二区域中都彼此相切地过渡。
21.当曲面半径的中心点至少大约以一个量与定子叠片的中央凹槽的所述中心点在远离曲面的方向上错开，其中曲面的半径以该量相对于中心凹槽的半径增大时，可以非常简单地实现曲面的半径相对于中心凹槽的半径的增大。通过这种方式可以特别良好地实现预期的效果。
22.本发明的另一有利设计方案可以在于，极靴的曲面在其沿圆周方向观察的外部区域中相应以凸的半径过渡。通过这样的半径实现了磁力线的改进的走向，这意味着可以避免杂散场和类似的负面影响。
23.就极靴的优化设计而言，如果极靴的凸的半径明显小于形成凹的曲面的半径，则证明是特别有利的。
24.具有定子和转子的电动机在权利要求8中给出。
25.使用由定子叠片和转子叠片构成的装置的这种电动机具有上述所有优点并且因此可以以比已知电动机显著更好的效率运行。电动机的扭矩和功率也可以显著提高。
26.由权利要求9给出一种用于电动机的定子的定子叠片。
27.由权利要求10给出一种用于电动机的转子的转子叠片。
28.此外，需要指出的是，“包括”、“具有”或“带有”等术语并不排除任何其他特征或步骤。此外，表示单数步骤或特征的术语“一”或“该”不排除多个特征或步骤，反之亦然。
29.本发明的其他特征和优点由以下对本发明实施例的描述得出。附图结合彼此地示出了本发明的若干特征。当然，本领域技术人员也可以将它们彼此分开考虑，并且在必要时将它们组合以形成进一步有意义的子组合，而不必为此做出创造性的工作。
附图说明
30.图中示意性地示出：
31.图1示出了具有定子和转子的电动机；
32.图2示出了根据本发明的装置的定子叠片；
33.图3示出了沿图2中iii线的放大图；
34.图4示出了根据本发明的装置的转子叠片；
35.图5示出了根据本发明的由图2的定子叠片和图4的转子叠片构成的装置；以及
36.图6示出了根据本发明的装置的替代设计方案。
具体实施方式
37.图1非常示意性地示出了电动机1，其具有定子2和以本身已知的方式布置在定子2内的转子3。转子3具有以本身也已知的方式布置的转子轴4。电动机1优选地是一种永磁同步电机，它既可以由市电供电也可以由电池供电。
38.在图2中示出了作为定子2的一部分的定子叠片5的设计方案。定子叠片5具有用于容纳图4所示转子叠片7的中央凹槽6。图5和6示出了由定子叠片5和布置在定子叠片5的中心凹槽6中的转子叠片7构成的装置8。
39.定子叠片5还具有多个极靴9，这些极靴从定子叠片5的外边缘10在用于转子叠片7的中央凹槽6的中心点6a的方向上延伸。在当前情况下，有六个极靴9，但是根据电动机1的尺寸和功能，也可以设想不同数量的极靴9。定子2的绕组以未示出的方式设置在两个极靴9之间。
40.中心点6a位于转子轴4的纵向轴线4a上，该纵向轴线同时表示纵向轴线，并且取决于电动机的设计，还表示定子2和转子3的对称轴线。每个极靴9在它们面向转子叠片7的一侧，即在它们的内边缘上具有凹的曲面11。极靴9的曲面11共同形成中央凹槽6的外边缘。
41.在此，曲面11具有大于中央凹槽6的半径的半径。在图2中，中央凹槽6的半径用r1表示，曲面11的半径用r2表示，可以看出曲面11的半径r2大于中央凹槽6的半径r1。
42.曲面11的半径r2的中心点至少大约以一个量与定子叠片5的中央凹槽6的中心点6a在远离曲面11的方向上或远离相关的极靴9的方向上错开，其中，半径r2相对于半径r1以该量增大。在半径r2和半径r1之间的这种差异以及进而半径r2的中心点的错开布置在图2中由“d”表示。半径r2的出发点在图2中用“6b”表示。
43.在图2中，通过非常窄的虚线圆示出了半径r1和通过非常宽的虚线圆示出了半径r2。在目前的情况下，半径r2的该非常宽的虚线圆被画在最左边的极靴9上。当然，在当前情况中的六个极靴9中的每一个都是按照上述说明由其自己的圆定义的，然后在相应的方向上与相应的极靴9偏移半径r2和半径r1之间的差异量。每个极靴9因此具有其自身的曲面11，其具有相同的、连续的、即不变的半径r2，从而在面向转子叠片7的一侧上为每个极靴9产生连续的圆弧。然而，如上所述，相应极靴9的每个半径r2具有不同的中心点。
44.很明显，以这种方式，在极靴9的外部区域9a中,定子叠片5和转子叠片7之间的距离大于在极靴9的中间区域9b中的距离。在图5和图6中也可以看出这一点。由此，极靴9的曲面11仅在中间区域9b中具有距中央凹槽6的中心点6a的“正确”距离，而在外部区域9a中距中央凹槽6的中心点6a的距离更大。在此不包括定子叠片5和转子叠片7之间的最小气隙。
45.图3的放大图还示出了两个半径r1和r2的部分走向，曲面11具有大于中央凹槽6的半径r1的半径r2这一事实产生的效果可以由此产生。两个半径r1和r2之间的不同取决于电动机1的用途和尺寸。
46.此外，在图2和图3的放大图中都可以看出，极靴9的曲面11在其沿圆周方向观察的外部区域9a中以凸的半径12过渡。极靴9的该凸的半径12明显小于形成凹曲11的半径r2。半
径12实现了更好的磁力线走向并且减少了杂散场的形成。
47.图4示出了转子叠片7的一个实施例。它具有多个磁性袋13，用于容纳相应未示出的磁体。此外，转子叠片7具有不同于圆形的外轮廓14。位于外轮廓14上的点距转子叠片7的中心点6a的距离在外轮廓14的其中两个磁体袋13彼此邻接的相应第一区域15中比在外轮廓14的居中位于两个第一区域15之间的相应第二区域16中小。换言之，转子叠片7的“直径”在第一区域15中比在第二区域16中小。
48.转子叠片7的外轮廓14从第一区域15到第二区域16的走向优选地基本上遵循正弦函数。转子叠片7的“直径”的增加在第一区域15和第二区域16之间的区域中最大，并且在第一区域15和第二区域16两者中最小。转子叠片7的最小“直径”和最大“直径”之间的差异取决于电动机1的应用目的和尺寸。
49.此外，转子叠片7的外轮廓14优选在两个彼此邻接的第一区域15处彼此相切地过渡。这同样适用于转子叠片7的外轮廓14在彼此邻接的两个第二区域16中，在这些第二区域16中它们优选地同样彼此相切地过渡。
50.在图5和6中示出了装置8的两个设计方案，其中装置8包括定子叠片5和转子叠片7。在此，图5准确地示出了图2所示的定子叠片5和图4所示的转子叠片7。在图6中示出了另一个定子叠片5，其极靴9在它们的外部区域9a中彼此连接。定子2具有大量的定子叠片5，其中，既可以使用图5所示的定子叠片5，也可以使用图6所示的定子叠片5。一定数量的图5所示的定子叠片5和图6所示的一定数量的定子叠片5优选地在纵向轴线4a的方向上一个接一个地安置。
51.在图6中所示的转子叠片7具有与图5所示的设计方案不同地设计的孔17，用于容纳转子轴4。转子叠片7的孔17在其圆周上具有多个凹槽17a，这些凹槽增加了孔17的面积并且用于接合转子轴4的并未示出的突起。图6所示的转子叠片7的磁体袋13也具有与图5不同的设计方案。
52.通过定子叠片5和转子叠片7的上述设计获得了这些部件之间以及进而在定子2和转子3之间的气隙18，其围绕其圆周不均匀分布，由此在转子3在定子2的内部旋转时在转子3和定子2之间产生正弦的气隙场。