[发明专利]具有优化的定子结构的电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动机，其具有转子以及构成为承载励磁线圈的空心圆柱的定子，其中定子在端侧与电动机的定子承载件连接，并且具有在轴向方向延伸的分别具有至少一个极靴的定子齿部，其中至少一个线圈绕组分别围绕定子齿部缠绕。

背景技术

为了改进磁路由双转子构成的电动机是已知的。所述电动机为由外转子和内转子的组合。定子由加线圈的磁轭构成，所述磁轭分别具有径向内置的和外置的极面。在此，双转子具有外转子和内转子，所述外转子和内转子配备有永磁体。在此，双转子包括构成为圆柱形的定子。在磁轭中产生的磁场流经外转子的以及内转子的永磁体，由此提高每电流转矩的效率。这种电动机从WO2004/004098A1和WO2006/083097A2中已知。

定子结构由于磁体和定子之间的磁性交互作用而强烈负载。转子产生的转矩由定子齿部和永磁体之间的切向力产生。所述切向力不是均匀地分布到所有的齿部上，而是根据转子位置和通电而聚集到个别定子齿部上。因此，单独的定子齿部上的切向力在每次转子旋转在正负最大值之间波动多次。此外在定子齿部和永磁体之间也产生径向力。如果磁体直接在中央地位于极靴之上，那么所述径向力总是最大的。因此，在单齿部上的径向力在每次转子旋转多次地从零增大到最大值。最大力不是均匀地出现在所有的定子齿部上，而是彼此也具有时间上的偏移，由此出现波动的脉动。

具有双转子的电动机此外具有如下问题，即取决于原理，定子自承地设置在双转子的内转子和外转子之间。在此，定子齿部不能够经由定子板直接彼此连接，因为齿部向外和向内都具有到各永磁体的极靴。因此定子齿部不能够直接彼此支撑。一定的强度能够通过下述方式实现，即浇铸整个定子，由此将单齿部彼此连接。尽管如此，浇铸件仅能够传输受限的力。具体地，定子齿部支撑在定子承载件上是困难的，因为在线圈上绕线限制牢固连结的可能性。

此外在塑料具有主要用于承载的功能的电动机中，如果以交替的温度进行负荷循环，那么减小使用寿命。这导致塑料的加速老化，所述老化能够通过裂纹形成或者允许的负载的下降而表现出来，这能够导致定子故障。

此外缺点是，浇铸件排除主动地通过线圈之间的强制的空气流来冷却定子的可能性。

在WO2006/083097A2中描述双转子电动机。在所述双转子电动机中完整地浇注各个被绕线的定子齿部。浇铸件具有加强肋，以便改进结构。当然，该设计仅适合具有相应的小的力和低的工作温度的短的定子。具体地在高的工作温度中的负荷可能首先导致移位效应并且长期导致塑料结构的失灵。此外，必须在定子和转子之间设置高的气隙以便抵消塑料的较高的热膨胀。然而，高的气隙恶化电流和转矩之间的比例，进而恶化电动机的效率。

WO2004/004098A1公开双转子电动机的定子，其中除了浇铸件之外，在浇注之前将单齿部插入具有形状配合元件的定子承载板中。因此能够传输一定的切向力。因为在所述双转子电动机中，轴向的结构空间受限，并且结果定子相应地很短，所以浇铸件用于加强是足够的。但是在具有轴向上更长的定子和更大的力矩的电动机中，所述定子结构不再胜任。此外，定子承载板不能够由具有高的导热性的低成本的材料、例如铝制成，因为形状配合元件必须具有高的精度。如果定子承载件板由塑料制造，例如以喷射浇注法制造，那么导热性进而定子的冷却强烈受限，这导致电动机的连续输出功率受限。

发明内容

本发明的目的是，改进双转子电动机的定子结构，使得与至今为止相比具有相应更高的转矩和更高的功率等级的更大的轴向定子长度是可能的。

这个目的优选通过具有权利要求1的特征的电动机来实现。根据权利要求1的电动机的和其定子结构的有利的设计方案通过从属权利要求的特征得出。

定子结构由定子齿部、在端侧设置在定子齿部上的被缠绕的端侧元件以及环绕的环和线圈绕组的复合结构构成。

在一个优选的实施形式中，在每个定子上在其两个端侧上安装u形的端侧元件。所述端侧元件在通过线圈对定子齿部绕线时借助于绕组压紧定子齿部。通过相应的几何造型，端侧元件产生用于定子齿部的宽的支撑基底，以至于定子齿部的切向力和径向力能够稳定地被导入端侧元件中。现在可能的是，自承的定子侧上的所有的定子齿部经由环绕的环连接或者与定子承载件连接，以至于如紧接着详细描述的那样，能够将作用于齿部上的力导入所述端侧元件中。