电动机特别是汽车中的伺服电动机或者驱动电动机

摘要

本发明涉及一种电动机，具有位于电动机外壳内的定子和在定子内支撑的转子轴，其中在电动机外壳的相对的端侧分别设置轴承板，在每个轴承板内收容一个用于转子轴的轴承件，并且轴承板直接与电动机外壳连接。

说明书

本发明涉及电动机特别是汽车中的伺服电动机或者驱动电动机。

背景技术

US 2006/0091759中说明了一种永磁激励的内转子直流电动机，它的外壳内 的定子包括一个固定设置的定子叠片组，其由许多单个的片组成。片在轴向彼 此一个接着一个设置，并且是定子绕组的载体，通过该定子绕组产生磁场，该 磁场与转子轴上的永磁铁互相作用。片构成总装的组，并通 过适宜的夹紧机构在轴向总装。

发明内容

本发明的任务在于，以下述方式构成电动机，即能够用简单的匹配措施实 现不同大小的电动机。

根据本发明该任务通过权利要求1的特征解决。从属权利要求给出适宜的 扩展。

本发明的电动机例如作为汽车中的伺服或者驱动电动机使用。关注的是作 为起动电动机、转向电动机、或者用于操纵辅助机构例如刮雨器、车窗玻璃升 降器的电动机或者座位调节电动机的应用。这种电动机在电动机外壳内具有定 子以及在定子内可转动地支撑的转子。

在电动机外壳的相对的端侧上各设置轴承板，在各轴承板上安放用于转子 轴的轴承件。轴承板直接与定子外壳连接。

以这种方式实现电动机的模块结构。根据需要可以使用不同大小或者长度 的电动机外壳和相应不同构造的定子或者转子，而其不会对电动机外壳端侧上 的轴承板的结构产生作用。因此在不同的电动机外壳和定子或者转子的端侧安 装相同的轴承板。由此尽管有不同的电动机功率但是仍然能够减少件的多样性。

因为轴承板与电动机外壳直接连接，所以可以不用使用在现有技术的实施 方式中通常使用的拉紧杆柱(Zuganker)。

另一个优点在于电动机的整体强度得以改善。根据一个优选的实施方式， 轴承板在电动机外壳上焊接或者在电动机外壳上热压配合，由此改善轴承板和 电动机外壳之间的连接。刚性的提高对于转矩曲线起积极的作用。另外也改善 了导热性，因为轴承板自身也与电动机外壳同样参与热辐射。此外省去了现有 技术中所需要的在轴承板与电动机外壳之间的密封元件。由于轴承板和电动机 外壳之间的材料连接，能够产生足够的密封性。轴承板和电动机外壳之间的材 料连接特别通过焊接产生，这里基本上也关注机械的连接措施，如上面已经提 到的热压配合。

在优选的实施方式中轴承板仅在电动机外壳上固定，以致特别为组装轴承 板和电动机外壳不需要任何另外的连接元件，例如上面已经提到的拉紧杆栓等。

此外可以把其中至少一个轴承板作为产生向电动机施加的伺服信号的电子 组件的载体。因此所涉及的轴承板除它的在端侧封闭电动机外壳的功能以及它 的收容用于转子轴的轴承件的任务之外，还接管另外的支撑组件的功能。

轴承件适当地作为独立的构组件构造，特别是作为轴承环，其放入轴承板 内并且由轴承板支撑。由于轴承板和电动机外壳固定连接，也以这种方式实现 转子轴在电动机内的可靠的并且对中的支撑。

按照一种适当的扩展，定子由许多在圆周上设置的单个定子元件组成，它 们构成支撑齿，每一个支撑齿有一个卷绕的线圈。这些在支撑齿上的线圈彼此 电气连接，或者从外部通电。电气接触特别借助接触环建立，接触环优选是用 于与支撑齿上的线圈电气连接的接触元件的载体。接触环与轴承板之一连接， 或者由轴承板保持。这点特别以下述方式进行，即接触环在与电动机外壳连接 的轴承板的定子的端侧侧固定。

优选电子组件以及接触环位于相同支撑板上，这里接触环、轴承板和电子 组件适当地构成一个依赖的预加工的组件，由此简化组装。

按照另一个适宜的实施方式，支撑齿关于定子纵轴线成角度设置，构成为， 每一支撑齿的齿纵轴线与定子纵轴线形成角度。该角优选在直到约30°的角度范 围内，特别是直到10°或者略小于10°，这里基本上关注直到上述最大值的任意 的角度值。成角度设置支撑齿以及位于其上的线圈优点在于使电动机输出的转 矩平滑。

从另外的权利要求、附图说明和附图可以了解其他的优点和适宜的实施方 式。附图中：

图1表示电动机的结构元件的分解图，其中定子由单个的、各带有一个线 圈的支撑齿组成，其借助接触环和在其上设置的切割端子(Schneidklemmen) 彼此电气连接，还具有在端侧设置的、输出侧轴承板，其直接与电动机的机壳 连接，

图2在单幅画面中表示电子结构单元，它在另一个轴承板上设置，该轴承 板在电动机的相对的端侧设置，

图3表示电动机的定子的侧视图，其由许多在圆周上分布的支撑齿组成， 这些支撑齿相对于定子的纵轴线成角度设置。

图4a在单幅透视图中表示带有线圈的支撑齿，

图4b表示带有线圈的支撑齿的侧视图，

图5表示通过带有线圈的支撑齿的剖面，

图6表示带有线圈的支撑齿的视图，其中线圈绕组的线端各通过在支撑齿 的端侧设置的收容槽引导，

图7在透视图中表示通过弹簧接线柱实现的相邻支撑齿之间的机械连接，

图8放大表示通过弹簧接线柱连接实现的两个直接相邻的支撑齿之间的连 接，

图9表示接触环的透视图，该接触环由多个各带有多个切割端子的单个环 组成，其构成接触元件，

图10表示带有单个环的接触环的分解图，

图11表示从上面看装配好的电动机的透视图，

图12表示电动机的剖面，具有插到转子轴的端侧中的磁铁，作为转子位置 传感器装置的组成部分。

附图中给相同的结构件提供相同的附图标记。

图1表示电动机1的结构元件的分解图。电动机1为内转子电动机，包括 转子轴2，其为转子叠片组3的载体。包括转子叠片组3的转子轴2在装配状态 下位于定子4内，定子4是多个在圆周上分布的线圈的载体，这些线圈通过在 轴向在定子上设置的接触环5和在其上设置的切割端子6电气接触并被供给电 流。在电动机的输出侧设置第一轴承板7(A轴承板)，它收容用于转子轴2的 轴承件8。A轴承板7与电动机外壳10固定连接，电动机外壳10收容包括转子 轴2的定子4。

在与A轴承板7轴向相对的端侧设置另一个轴承件9，用于支撑转子轴2。 轴承件9在装配状态下被收容在另一个轴承板11(B轴承板，图2中表示)内。 轴承板11同时是电子组件12的载体，通过电子组件12进行电动机1的控制或 者调节。

A轴承板7和B轴承板11在相对的轴向的端侧包围电动机外壳10，并且 直接与电动机外壳10连接。适宜的是仅各轴承板7、11与电动机外壳10连接， 使得在该连接外不需要任何其他的连接措施，例如在轴承板或者类似件之间的 拉紧杆栓。该连接通过电动机外壳10的端侧和轴承板7或者11之间的焊接或 者热压配合进行。在哪一种情况下都能实现密封连接，以致不用在轴承板和电 动机外壳之间使用另外的密封元件。另一个优点在于刚性得以改善，其由于轴 承板和电动机外壳的直接连接而提高。此外改善的刚性对于转矩曲线有积极的 作用。另外改善了热传导。此外以这种方式能够实现一种模块化的系统，其中 根据需要的使用目的能够装配不同长度地构造的定子或者电动机外壳10而无需 另外改变电动机的结构件。因为在各轴承板和电动机外壳之间的连接通过焊接 或者热压配合等而不通过拉紧杆栓进行，因此在不同长度的电动机外壳的情况 下也不需要任何另外的匹配措施。

带有作为切割端子6实现的接触元件的接触环5合适地与轴承件9同样由 B轴承板11保持。

从图3可知，定子4由许多沿圆周分布设置的单个支撑齿13组成，它们分 别是线圈17的载体。支撑齿13与同时构成电动机的纵轴线的定子纵轴线14形 成角度α。图3中齿纵轴线15通过支撑齿13，其中每一个支撑齿13的侧缘平 行于齿纵轴线15延伸。每一个支撑齿13相对于定子纵轴线14成角度取向的角 度α在本实施例中在小于10°的角度范围内，特别是约为8°。角度α还可以有 利地取大于10°的值范围，例如直到30°，或者显著小于10°。基本上值范围应 该在约1°和约30°之间的任意分级，或者在有的情况下也可以在这之外。

支撑齿13相对于定子纵轴线14成角度设置具有能够使转矩曲线平滑或者 均匀的优点。因为在每一个单个的线圈中都产生磁场，所以每一个线圈都为产 生转矩给出贡献，由于线圈17在定子4的圆周上看离散的数目和定位，所以在 支撑齿和线圈直线对准定位的情况下基本上产生非圆的转矩曲线。通过所建议 的支撑齿的倾斜设置能够平滑非圆的转矩曲线。

每一个支撑齿13具有一个端段16，其中线圈线端17a和17b在切口18内 收容。通过线圈线端17a和17b在切割端子6之间在接触环5(图1)上进行电 气连接。

每一个支撑齿13上的端段16对于定子纵轴线14同轴地或者轴线平行地取 向，使得每一个端段16与每一个支撑齿13的成角度取向的齿基体19同样形成 角度α。这简化了在接触环5上保持的切割端子6在每一个线圈17的线圈线端 17a和17b上的轴向套上或者插入。

在附图4a、4b、5和6中分别在单幅画面中表示构成定子的单个元件的支 撑齿13。从图4a和4b中得知，线圈17围绕支撑齿13的基体19卷绕，并且自 由的线圈线端17a和17b在部分由基体19构成的端段16的区域内通过端段16 中的切口18引导。

从图5看出，齿基体19的横截面构成为双T形，从而形成线圈17的侧面 限制并在齿基体19上可靠地保持线圈线。在双T形的槽的区域内作为片组构成 的齿基体19的表面上喷一层塑料覆盖面20，由此线圈17对于齿基体19电气绝 缘。齿基体19的其余的区域没有塑料覆盖面20。

可以适宜地在双T形槽的区域内给齿基体的壁提供用于线圈17的线的槽， 其内放入线并由此可靠地引导。

如从图6可知，在端段16的上端侧内设置两个平行的彼此错开设置的收容 槽21，通过它们引导线圈线端17a和17b。敷有线圈线端17a、17b的切口18 在限定收容槽21的壁内设置。收容槽21一方面用于收容切屑(碎片)，其可能 在与切割端子的连接过程期间在接触环上通过剪切产生。另一方面，收容槽21 用于收容切割端子的轴向突出的部分，由此在轴线方向实现紧凑的实施方式。

图7和图8表示直接相邻的支撑齿13之间的连接。该连接优选以纯机械方 式借助卡锁元件进行，该卡锁元件在本实施例中作为弹簧夹头连接器22实现。 每一个弹簧夹头连接器22包括两个卡锁元件，它们在每一个支撑齿13上设置， 并且彼此互补地构成。在该实施例中这里涉及第一支撑齿13上的弹簧夹头凸起 23和在直接相邻的支撑齿13上的一个从属的互补构造的弹簧夹头凹部24。弹 簧夹头凸起23构成为球或部分球形或者圆柱形，与此相应，给弹簧夹头凹部24 同样提供一个球或部分球形或者圆柱形的凹陷。为能够得到为实现弹簧夹头连 接器的弹性所需要的弹簧夹头元件彼此卡锁的程度，弹簧夹头连接器的元件由 具有足够弹性的材料制成，和/或弹簧夹头元件构成为按照比例的薄壁状，或者 通过一个薄壁段与相应支撑齿13连接。因此例如可以通过在各支撑齿上直接喷 射弹簧夹头元件而用塑料加工弹簧夹头连接器的弹簧夹头元件。但是也可以用 金属制造。

图9和图10涉及接触环5，其为切割端子6的载体，通过切割端子6彼此 电气连接不同支撑齿的线圈并且通电。接触环5由许多单环25组成，它们分别 是切割端子6的载体，并且在轴向彼此叠置。在每两个轴向相邻的单环25之间 设置一个分开环27。轴向最下边有一个基环26作为全部单环25和分开环27 的载体。

通过组合其上分别设置有切割端子6的不同的单环25，能够实现定子的不 同线圈之间的希望的连接电路。

图11表示处于总装位置的电动机11，其中作为电子组件12的载体(图2) 的轴承板11仅示意地表示。带有切割端子6的接触环5在端侧设置到定子上， 用于与定子的每一个支撑齿上的线圈电气连接。在接触环5上，在轴向在与切 割端子6相对的一侧设置轴向突出的接触元件28，用于与电子器件或者电源电 气连接。

如从图12中所知，在朝向接触环5的一侧，在转子轴2的轴向端侧设置一 个磁铁元件29。它优选位于转子轴2的端侧的一个凹陷内。磁铁元件29是转子 位置传感器装置的一部分，通过它能够确定转子轴2的当前转子位置。