电动马达及定子组件制造技术

一种定子组件，该定子组件具有筒形的马达壳体(30)和通过收缩配合过程固定至马达壳体的内周壁的定子(40)。定子的定子芯包括与马达壳体接触的突出部(41)和在径向方向上小于该突出部的止挡部(44)。止挡部在实际使用温度范围内与马达壳体接触。突出部和止挡部以周期性的方式沿周向方向交替地布置。由一个或更多个突出部(41)以及一个或更多个止挡部(44)构成周期单元。多个定子芯片堆叠成使得周期单元沿轴向方向交替地布置，并且相邻的定子芯片沿周向方向偏移预定的偏移角(θ)。突出部(41)在该突出部与马达壳体接触的位置处的曲率半径(R1)小于该突出部的外切圆的半径(D1/2)。

【技术实现步骤摘要】
电动马达及定子组件
本专利技术涉及电动马达及用于该电动马达的定子组件。
技术介绍
电动马达在
中是已知的，据此，定子通过比如收缩配合过程的过盈配合过程而组装至筒形壳体的内周壁。例如，如在日本专利公开No.2008-193778中所公开的，沿定子的周向方向交替地设置有接触区域和非接触区域，其中，定子的外周的一部分在接触区域中与马达壳体的内周表面接触，而定子的外周的另一部分在非接触区域中不与马达壳体的内周表面接触。上述结构不仅减少了由压缩应力造成的磁性性能的劣化而且减少了铁损。
技术实现思路
在上述现有技术中，定子具有接触区域，在该接触区域中，定子的外周的一部分与马达壳体的内周表面接触。在本公开中，这种接触区域的部分被称为突出部。在接触区域中，周向方向上的拉伸应力通过突出部而施加至马达壳体。当施加至马达壳体的这种周向应力变大时，马达壳体可能会损坏和破裂。本公开是鉴于上述问题而产生的。本公开的目的是提供一种电动马达和定子组件，根据该电动马达和定子组件，使得通过定子与马达壳体之间的过盈配合过程而施加至马达壳体的周向应力均匀化。根据本公开的一个特征，定子组件包括具有筒形形状的马达壳体和通过收缩配合过程而固定至马达壳体的内周壁的定子。该定子具有单件型定子芯，其中，具有环形形状的多个定子芯片沿轴向方向堆叠。替代性地，定子具有分隔型定子芯，其中，多个定子芯单元沿周向方向彼此连接并且多个定子芯片在定子芯单元中的每个定子芯单元中沿轴向方向堆叠。总体上，术语“过盈配合过程”包括压配合过程、收缩配合过程或冷配合过程。当本领域技术人员观察并分析处于成品状态的定子组件时，可以识别出使用的是哪种配合过程来使定子固定至马达壳体。在本公开中，在定子组件已被完成的条件下来说明定子组件的结构。处于成品状态的定子组件不应受到制造过程的限制。定子芯包括多个突出部和多个止挡部。突出部的外周表面的周向上的至少一部分与马达壳体的内周壁接触。多个止挡部中的每个止挡部在径向方向上小于突出部中的每个突出部，并且止挡部的外周表面的周向上的至少一部分在实际使用温度范围中的一部分中与马达壳体的内周壁接触。突出部和止挡部以周期性的方式沿周向方向交替布置，其中，由一个或多于一个的突出部以及一个或多于一个的止挡部构成周期单元。定子芯片堆叠成使得周期单元沿轴向方向交替布置并且相邻定子芯片沿周向方向偏移预定的偏移角。从相邻定子芯片沿周向方向偏移的定子芯片的数目不限于一个。在本公开中，突出部的在突出部与马达壳体的内周壁接触的位置处的曲率半径小于突出部的外切圆的半径。在收缩配合过程中，突出部先于止挡部与马达壳体的内周壁接触。在定子变形以及由此引起的突出部与马达壳体的内周壁接触之后，突出部和止挡部两者最终均与马达壳体的内周壁接触。因此，可以避免外周应力集中在突出部与马达壳体之间的接触部分上的情况。由此可以在周向方向上使外周应力均匀化。根据本公开的实施方式中的一个实施方式，偏移角由以下公式计算：θ＝360×n/(m×N)[°]，其中，“m”是单元元件数目，单元元件数目是一个周期单元中的突出部与止挡部的总数，“N”是在360度(360°)的范围中形成的周期单元的周期单元数目，并且“n”是除“m”之外的自然数。根据本公开的电动马达具有上述定子，在定子芯的磁极齿上卷绕有定子线圈，并且在定子的内部以可移动的方式容纳有转子，其中在定子与转子之间存在径向间隙。附图说明根据参照附图做出的以下详细描述，本专利技术的上述及其他目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：图1是示出了固定有根据本公开的实施方式的定子的电动马达的示意性横截面图；图2是沿着图1中的线II-II截取的示意性横截面图；图3是示出了在定子通过过盈配合过程而组装至马达壳体之前的定子的一部分的示意性放大图；图4A是沿着图3中的线IVA-IVA截取的示意性横截面图；图4B是沿着图3中的线IVB-IVB截取的示意性横截面图；图5是示出了在定子通过过盈配合过程而组装至马达壳体之后的定子的一部分的示意性放大图；图6A是用于说明马达壳体与定子之间的线性膨胀系数的差异的图；图6B是示出了突出部与止挡部中的每一者的温度与接触表面压力之间的关系的图；图7是用于说明突出部与止挡部之间的半径差(Δr)与紧缩余量之间的关系的示意图；图8是用于说明突出部的外周线的延伸点与止挡部的外周线的延伸点之间的径向距离(ΔEx)的示意图；图9是示出了磁极齿的示意性放大图，磁极齿由于过盈配合过程而沿周向方向变形；图10是示出了磁极齿的示意性放大图，磁极齿由于过盈配合过程而沿径向方向变形；图11A是示出了紧缩余量与施加至马达壳体的外周应力之间的关系的图；图11B是示出了紧缩余量与定子反作用力之间的关系的图；图12A是示出了槽宽度的减小量与紧缩余量之间的关系的图；图12B是示出了槽宽度的减小量的最大值与半径差(突出部与止挡部之间的半径差“Δr”)之间的关系的图；图13A和图13B是用于解释突出部和止挡部的曲率半径R1和R2的数学公式的示意图；图14是示出了根据本公开的改型的定子的一部分的示意图；图15A、图15B和图15C是沿着图14中的线XVa-XVa、XVb-XVb和XVc-XVc截取的示意性横截面图；以及图16是示出了单元元件数目、周期单元数目和偏移角之间的关系的图表。具体实施方式(实施方式)将参照附图描述定子组件和电动马达。本实施方式的电动马达例如被用作自动车辆的电动助力转向系统的转向辅助马达。将参照示出了电动马达80的横截面的图1来说明马达80的结构。电动马达80是机电产品中的一者，根据所述机电产品，电动马达80在其轴向端部中的一个端部处(在图1的上侧端部处)一体地组装有控制单元10(下文中称为ECU10)。然而，本公开可以应用于另一类型的电动马达，根据该电动马达，ECU与电动马达分开设置。在本公开中，图1中的电动马达80的下侧被称为前侧，而图1中的电动马达80的上侧被称为后侧，该上侧也被称为盖侧。电动马达80的旋转轴63的中心被称为旋转轴线“O”。电动马达80由多相无刷马达构成，其包括具有筒形形状的壳体30、定子40、转子60等。定子40通过过盈配合过程而固定至马达壳体30的内周壁。总体上，过盈配合过程包括收缩配合过程、压配合过程和冷配合过程。在本公开中，主要使用收缩配合过程作为过盈配合过程。在本公开中，处于下述状态下的子组件被称为定子组件50：其中，定子40在制造阶段期间被固定至马达壳体30。马达壳体30由铝合金制成，更确切地，马达壳体30由“ADC12”制成，“ADC12”是用于压铸过程的合金。“ADC12”的0.2％屈服强度约为150MPa，该屈服强度低于普通金属的屈服强度。当具有较低机械强度的金属被用于马达壳体30的情况下，在定子组件50中，本实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定子组件，包括：/n马达壳体(30)，所述马达壳体具有筒形的形状；以及/n定子(40)，所述定子通过收缩配合过程固定至所述马达壳体的内周壁(33)，/n其中，所述定子(40)包括：/n-单件型的定子芯(400)，在单件型的所述定子芯(400)中沿轴向方向堆叠有多个环形形状的定子芯片(401-406)，或者/n-分隔型的定子芯，在分隔型的所述定子芯中，多个定子芯单元沿周向方向彼此连接，并且在所述定子芯单元中的每个定子芯单元中，沿所述轴向方向堆叠有多个定子芯片，/n其中，所述定子芯(400)包括：/n-多个突出部(41)，其中，每个突出部的外周表面的周向上的至少一部分与所述马达壳体的所述内周壁接触；以及/n-多个止挡部(44)，所述多个止挡部中的每个止挡部在径向方向上小于所述突出部中的每个突出部，其中，在实际使用温度范围的一部分中，每个止挡部的外周表面的周向上的至少一部分与所述马达壳体的所述内周壁接触，/n其中，所述突出部(41)和所述止挡部(44)以周期性的方式沿所述周向方向布置，/n其中，由一个或多于一个的突出部(41)以及一个或多于一个的止挡部(44)组成周期单元，/n其中，所述定子芯片堆叠成使得所述周期单元沿所述轴向方向交替地布置并且沿所述轴向方向彼此相邻的相邻定子芯片沿所述周向方向偏移预定的偏移角(θ)，并且/n其中，所述突出部(41)的在所述突出部与所述马达壳体的所述内周壁接触的位置处的曲率半径(R1)等于或小于所述突出部的外切圆的半径(D1/2)。/n...

【技术特征摘要】
20190521 JP 2019-0951491.一种定子组件，包括：
马达壳体(30)，所述马达壳体具有筒形的形状；以及
定子(40)，所述定子通过收缩配合过程固定至所述马达壳体的内周壁(33)，
其中，所述定子(40)包括：
-单件型的定子芯(400)，在单件型的所述定子芯(400)中沿轴向方向堆叠有多个环形形状的定子芯片(401-406)，或者
-分隔型的定子芯，在分隔型的所述定子芯中，多个定子芯单元沿周向方向彼此连接，并且在所述定子芯单元中的每个定子芯单元中，沿所述轴向方向堆叠有多个定子芯片，
其中，所述定子芯(400)包括：
-多个突出部(41)，其中，每个突出部的外周表面的周向上的至少一部分与所述马达壳体的所述内周壁接触；以及
-多个止挡部(44)，所述多个止挡部中的每个止挡部在径向方向上小于所述突出部中的每个突出部，其中，在实际使用温度范围的一部分中，每个止挡部的外周表面的周向上的至少一部分与所述马达壳体的所述内周壁接触，
其中，所述突出部(41)和所述止挡部(44)以周期性的方式沿所述周向方向布置，
其中，由一个或多于一个的突出部(41)以及一个或多于一个的止挡部(44)组成周期单元，
其中，所述定子芯片堆叠成使得所述周期单元沿所述轴向方向交替地布置并且沿所述轴向方向彼此相邻的相邻定子芯片沿所述周向方向偏移预定的偏移角(θ)，并且
其中，所述突出部(41)的在所述突出部与所述马达壳体的所述内周壁接触的位置处的曲率半径(R1)等于或小于所述突出部的外切圆的半径(D1/2)。


2.根据权利要求1所述的定子组件，其中，
所述突出部(41)的所述外切圆的半径(D1/2)与所述止挡部(44)的内切圆或外切圆的半径(D2/2)之间的半径差(Δr)等于或小于紧缩余量，所述紧缩余量对应于所述突出部(41)的所述外切圆的直径(D1)与所述马达壳体(30)的内径(Dh)之间的差。


3.根据权利要求1或2所述的定子组件，其中，
所述止挡部(44)的曲率半径(R2)等于或大于所述止挡部的内切圆的半径(D2/2)。


4.根据权利要求1或2所述的定子组件，其中，
在所述突出部(41)与所述止挡部(44)之间的周向边界部分中，所述周向边界部分沿所述周向方向从所述突出部的周向中心偏移了所述偏移角(θ)的一半，
第一延伸点(Ex1)与第二延伸点(Ex2)之间的径向距离(ΔEx)等于或小于半径差(Δr)的一半，
其中，所述第一延伸点(Ex1)对应于从所述突出部(41)的外周线沿所述周向方向延伸的点，
其中，所述第二延伸点(Ex2)对应于从所述止挡部(44)的外周线沿所述周向方向延伸的点，并且
其中，所述半径差(Δr)是所述突出部(41)的所述外切圆的半径(D1/2)与所述止挡部(44)的内切圆或外切圆的半径(D2/2)之差。


5.根据权利要求1或2所述的定子组件，其中，
所述马达壳体(30)的材料的线性膨胀系数与所述定子(40)的所述定子芯的线性膨胀系数不同。


6.根据权利要求5所述的定子组件，其中，
所述马达壳体(30)与所述止挡部(44)之间的接触表面压力(SP2)相对于所述马达壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村明弘，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP