定子组件及马达制造技术

在定子组件中，每个定子芯包括多个突出部(41)和多个凹部(42)，所述多个突出部和多个凹部沿周向方向周期性地设置在外周上。突出部(41)在周向方向上抵接壳体(30)的内壁的至少一部分。凹部(42)在径向方向上小于突出部(41)并且相对于壳体(30)的内壁具有间隙。相邻的定子芯沿周向方向偏移预定的偏移角(θ)，使得由至少一个突出部(41)和至少一个凹部(42)形成的周期单元沿轴向方向交替出现。突出部(41)在与壳体(30)的内壁抵接的部分处的曲率半径(R1)小于外切圆的半径(R)。

【技术实现步骤摘要】
定子组件及马达
本专利技术涉及定子组件及马达。
技术介绍
在常规马达中，定子通过过盈配合、比如收缩配合而紧密地组装至筒形壳体的内壁。例如，以下专利文献中公开的定子在外周的周向方向上交替地设置有接触区域和非接触区域。相应地，接触区域与壳体(密闭壳体)的内壁接触，而非接触区域不与壳体(密闭壳体)的内壁接触。因此，减轻了由压应力引起的磁性能劣化并且减少了铁损。专利文献：JP2008-193778A。
技术实现思路
在本说明书中，与上述专利文献中的接触区域相对应的区域被称为突出部。在上述专利文献中公开的常规结构中，壳体的外周应力增加，并且壳体可能破裂，该外周应力是在突出部接触的部分处沿壳体的径向方向产生的拉应力。本专利技术是鉴于上述问题而产生的，并且本专利技术的目的是提供一种定子组件和包括这种定子组件的马达，该定子组件用于在周向方向上均衡由定子与壳体之间的过盈配合而引起的壳体的周向应力。根据本专利技术的定子组件包括筒形的壳体和通过过盈配合而紧密地固定至壳体的内壁的定子。在该定子中，沿轴向方向堆叠有多个环形的定子芯，或者沿周向方向接合有轴向堆叠的芯的多个分离的定子芯块。过盈配合包括压配合、收缩配合或冷配合。对于本领域技术人员来说，可以通过观察或分析成品定子组件来确定定子通过过盈配合被紧密地固定至壳体。因此，对上述构型的描述仅仅是通过指明定子组件的状态来具体说明结构，而不是通过制造方法来具体指定作为成品的定子组件。在每个定子芯中，在外周的周向方向上周期性地设置有多个突出部和多个凹部，所述多个突出部的至少一部分在周向方向上与壳体的内壁抵接，所述多个凹部在径向方向上小于突出部。凹部与壳体的内壁具有间隙。在多个定子芯中，相邻的定子芯堆叠并且周向偏移预定的偏移角，以使得周期单元沿轴向方向交替出现，每个周期单元由一个或更多个突出部和一个或更多个凹部形成。在这种情况下，无论要偏移的定子芯的轴向厚度如何，都可以对每个定子芯片进行偏移，或者可以对多个定子芯片的每个堆垛进行偏移。在本专利技术中，多个突出部的抵接在壳体的内壁上的部分的曲率半径小于外切圆的半径。在突出部的曲率半径大于或等于外切圆的半径的情况下，突出部的周向端部比中心更强有力地抵靠壳体的内壁，并且突出部之间的壳体外周应力变得大于突出部的壳体外周应力。因此，通过将突出部的曲率半径设定为小于外切圆的半径，使得突出部之间的壳体外周应力与突出部的壳体外周应力相等，从而使壳体外周应力在周向方向上均匀化。在特定的实施方式中，将一组周期单元中的突出部和凹部的总数即单元元件的数目设为“m”，并且将在360°范围内的周期单元的数目设为“N”。偏移角被计算为360×n/(m×N)[°]，其中“n”是除“m”以外的自然数。此外，本专利技术的马达包括：上述定子组件；绕形成于定子芯上的多个磁极齿卷绕的线圈；以及转子，该转子以一定间隙设置在定子的径向内侧从而是能够旋转的。附图说明图1是应用了根据一个实施方式的定子组件的马达的轴向截面图；图2是沿着图1的线II-II截取的定子组件的径向截面图；图3是定子在通过过盈配合而紧密组装之前的局部放大图；图4A和图4B分别是沿着图3的线VIA-VIA和线VIB-VIB截取的示意性横截面图；图5是示出在定子通过过盈配合而紧密地组装至壳体的状态下的径向变形的示意性局部视图；图6是示出壳体与定子之间的线性膨胀系数的差异的图；图7是示出由过盈配合引起的磁极齿的周向变形的示意性局部视图；图8是示出由过盈配合引起的磁极齿的径向变形的示意性局部视图；图9是在突出部半径比R1/R为0.87、0.94和1.0的情况下，作用在突出部上以及作用在突出部(凹部)之间的壳体外周应力的分布图；图10A和图10B是分别示出过盈余量与壳体外周应力之间的关系以及过盈余量与定子反作用力之间的关系的图；图11A、图11B和图11C是分别示出在周期单元的数目N＝18且偏移角θ＝10°、N＝15且θ＝12°以及N＝12且θ＝15°的情况下突出部半径比与对比参数之间的关系的图；图12A、图12B和图12C是分别示出在周期单元的数目N＝10且偏移角θ＝18°、N＝9且θ＝20°以及N＝8且θ＝22.5°的情况下突出部半径比与对比参数之间的关系的图；图13A、图13B和图13C是分别示出在周期单元的数目N＝6且偏移角θ＝30°、N＝5且θ＝36°以及N＝4且θ＝45°的情况下突出部半径比与对比参数之间的关系的图；图14A和图14B是分别示出在周期单元的数目N＝3且偏移角θ＝60°以及N＝2且θ＝90°的情况下突出部半径比与对比参数之间的关系的图；图15是示出突出部半径比的最佳值、初级适当范围和二级适当范围的图；图16是根据另一实施方式的定子芯的局部视图；图17A、图17B和图17C分别是沿着图16的线XVIIA-XVIIA、XVIIB-XVIIB和XVIIC-XVIIC截取的示意性截面图；以及图18是示出单元元件的数目、周期单元的数目和偏移角之间的关系的图表。具体实施方式(实施方式)在下文中，将参照附图描述定子组件和使用该定子组件的马达的一个实施方式。该实施方式的马达例如被用作电动助力转向装置的转向辅助转矩马达。首先，将参照示出了轴向截面图的图1描述马达80的整体构型。图1中所示的马达80构造为机电一体式马达，其中，在一个轴向侧上一体地设置有ECU(电子控制单元)10。然而，在其他实施方式中，ECU10不需要一体地设置，而是可以与马达80分离地设置。图1的下侧中示出的马达80的输出轴侧被称为前侧，并且图1中的上侧中示出的盖14侧被称为后侧。马达80的旋转轴线被称为轴线O。马达80是多相无刷马达，并且马达80包括筒形的壳体30、定子40、转子60等作为主要的结构部件。定子40通过过盈配合而紧密地固定至筒形壳体30的内壁。过盈配合除收缩配合外还包括压配合和冷配合。在下面的描述中，主要设想的是收缩配合。在本实施方式中，下述子组件被称为定子组件50：在该子组件中，定子40在制造阶段紧密地配装至壳体30。在一个实施方式中，筒形壳体30由铝合金制成，具体地，筒形壳体30由ADC12制成，ADC12是用于压铸的合金。ADC12的0.2％屈服强度约为150[MPa]，与普通金属相比，该屈服强度相对较低。如以下所详细描述的，在将具有相对较低机械强度的金属用作壳体30的材料的定子组件50中，本实施方式的技术意义是有效的。壳体30具有带底的筒形形状，其包括筒形部分32和底部部分34。筒形部分32的内壁33形成为使得其内径从开放侧到封闭侧依次逐渐减小。靠近轴向端部表面31的散热器接纳台阶331接纳散热器20的主体21的凸缘211。散热器20的固定部分外壁28固定至散热器固定部分332。定子40的外壁44通过过盈配合而固定至定子固定部分334。定子接纳台阶335接纳定子40的前端部表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定子组件，包括：/n筒形的壳体(30)；以及/n定子(40)，所述定子通过过盈配合固定至所述壳体的内壁，并且所述定子由沿轴向方向堆叠的多个环形的定子芯(401-406)形成，或者由沿周向方向连接的多个分离的定子芯形成，其中：/n每个定子芯包括在外周上沿所述周向方向周期性地设置的多个突出部(41)和多个凹部(42)，所述突出部沿所述周向方向抵接所述壳体的所述内壁的至少一部分，并且所述凹部在径向方向上比所述突出部小且相对于所述壳体的所述内壁具有间隙；/n相邻的定子芯沿所述周向方向偏移预定的偏移角(θ)，使得由至少一个突出部和至少一个凹部形成的周期单元沿所述轴向方向交替出现；并且/n所述突出部在与所述壳体的所述内壁抵接的部分处的曲率半径(R1)小于外切圆的半径(R)。/n

【技术特征摘要】
20190521 JP 2019-0951251.一种定子组件，包括：
筒形的壳体(30)；以及
定子(40)，所述定子通过过盈配合固定至所述壳体的内壁，并且所述定子由沿轴向方向堆叠的多个环形的定子芯(401-406)形成，或者由沿周向方向连接的多个分离的定子芯形成，其中：
每个定子芯包括在外周上沿所述周向方向周期性地设置的多个突出部(41)和多个凹部(42)，所述突出部沿所述周向方向抵接所述壳体的所述内壁的至少一部分，并且所述凹部在径向方向上比所述突出部小且相对于所述壳体的所述内壁具有间隙；
相邻的定子芯沿所述周向方向偏移预定的偏移角(θ)，使得由至少一个突出部和至少一个凹部形成的周期单元沿所述轴向方向交替出现；并且
所述突出部在与所述壳体的所述内壁抵接的部分处的曲率半径(R1)小于外切圆的半径(R)。


2.根据权利要求1所述的定子组件，其中：
所述偏移角设定成在突出部半径比(R1/R)大于0且小于1的区域中具有紧固效率指数的局部最大值(τ_peak)，
设定所述突出部半径比是通过使所述突出部的与所述壳体的所述内壁抵接的所述部分的曲率半径除以所述突出部的所述外切圆的半径来确定的，并设定所述紧固效率指数(τ)表示所述过盈配合的效率，并且所述紧固效率指数(τ)是通过使定子反作用力(Fs)除以施加至所述壳体的壳体外周应力的最大值(σh_max)来确定的，所述定子反作用力(Fs)是所述定子通过所述过盈配合而组装至所述壳体时所述定子施加至所述壳体的。


3.根据权利要求2所述的定子组件，其中：
所述突出部半径比设定在所述紧固效率指数超过极限值(τ_lim)的范围内，所述极限值是当所述突出部半径比为1时的值。


4.根据权利要求3所述的定子组件，其中：
所述突出部半径比设定在所述紧固效率指数超过中间极限值(τ_mid)的范围内，所述中间极限值是所述极限值与所述局部最大值之间的平均值。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的定子组件，其中：
所述定子芯具有从环形的后轭部沿径向向内的方向突出并且沿所述周向方向布置的多个磁极齿(47)；并且
在所述定子通过所述过盈配合而被紧固之前，所述多个磁极齿形成在相对于所述多个磁极齿所定位的目标周向位置沿与由所述过盈配合引起的变形的周向方向相反的方向偏移的周向位置处。


6.根据权利要求1至4中的任一项所述的定子组件，其中：
所述定子芯具有从环形的后轭部沿径向向内的方向突出并且沿所述周向方向布置...

【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