КАРКАС КАТУШКИ ДЛЯ УСТАНОВКИ НА МАГНИТНЫЙ СЕРДЕЧНИК, МАГНИТНЫЙ СЕРДЕЧНИК ДЛЯ РЕАКТИВНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2015 года по МПК H02K3/52 H01F3/00 H01H50/04 

Настоящее изобретение относится к каркасу катушки для установки на магнитный сердечник, например, вращающейся электрической машины, и к соответствующему магнитному сердечнику. Настоящее изобретение дополнительно относится к магнитоэлектрическому датчику угла, в частности к реактивному преобразователю, статор которого создается в соответствии с принципами изобретения. Наконец, настоящее изобретение относится к способу производства реактивного преобразователя данного типа.

Реактивные преобразователи данного типа имеют осесимметричный статор, магнитно-мягкий, по меньшей мере, частично, и осесимметричный ротор, магнитно-мягкий, по меньшей мере, частично, которые устанавливаются напротив друг друга так, что образуют зазор. Магнитное сопротивление в зазоре периодически изменяется в зависимости от формы ротора, которая изменяется по окружности.

Датчик угла содержит передатчик магнитного потока, который размещается на статоре и генерирует заданное распределение магнитного потока в зазоре посредством, по меньшей мере, одной пары полюсов. Приемник магнитного потока дополнительно размещается на статоре и измеряет интенсивность магнитного поля посредством, по меньшей мере, двух пар полюсов с взаимным угловым смещением сигнала, с возможностью получения из двух сигналов приемника значения угла относительного положения ротора относительно статора.

Датчики угла данного типа, которые основываются на принципе интенсивности переменного магнитного потока в зазоре между статором и ротором, существуют в разных формах. Они в основном затрагивают разные принципы генерирования потокосцепления магнитного потока в передатчике и разные принципы измерения магнитного поля в приемнике. Электромагнитные катушки в виде первичной и вторичной обмоток используются для сельсинов, т.е. преобразователей и синхронизаторов. Сельсины данного типа в виде преобразователей и синхронизаторов на протяжении долгого периода времени давно известны, как точные и надежные датчики угла. В этой связи также известны так называемые пассивные реактивные преобразователи, в которых как первичная обмотка, так и вторичная обмотка размещаются на статоре, в то время как ротор оказывает воздействие на цепь магнитного потока без обмоток, т.е. пассивно, только при помощи магнитно-мягких частей. Неправильная форма магнитно-мягкого ротора, получаемая, например, посредством выполнения выступов, оказывает разное воздействие на магнитный поток между первичными обмотками и вторичными обмотками, из которых угловое положение ротора можно определить посредством индуктированного напряжения.

Существуют разные технические варианты изготовления статора данного типа. С одной стороны, каждый виток можно наматывать непосредственно на один или несколько зубцов магнитного сердечника. С другой стороны, для схем намотки, в которых только один зубец охватывается обмоткой, или для каждой обмотки, существует вариант первоначального применения намоток на каркасы катушек из пластмассового материала и перемещения данных каркасов катушек на зубцы магнитного сердечника во время сборки. Устройство данного типа известно, например, из патента US 5,300,884. Однако в данном устройстве отсутствует возможность механической фиксации, посредством которой каркасы катушек могут удерживаться на магнитном сердечнике.

Дополнительно известно о создании откидных стопорных собачек 214 на каркасе катушки, которые охватывают тыльную сторону ярма магнитного сердечника 218 в собранном состоянии, фиксируя, таким образом, каркас катушки 200 на магнитном сердечнике. Фиг.30 представляет сечение установленного каркаса катушки 200 данного типа, и фиг.31 представляет вид в перспективе известного каркаса катушки 200 с откидной стопорной собачкой 214.

Одна из проблем в этом известном решении заключается в том, что во многих случаях откидная стопорная собачка 214 в области зубца магнитного сердечника 218 имеет слишком большой люфт, такой, что катушка может двигаться во время работы, в результате чего электрические выводы 212 катушки 200, в некоторых случаях, подвергаются чрезмерным нагрузкам, в частности в случае колебаний. Дополнительный недостаток данного решения заключается в том, что катушка также может передвигаться в направлении вращения относительно оси зубца и в поперечном направлении относительно оси, приводя также к нагрузкам на электрические выводы.

Чтобы избежать такого вращения, дополнительно известно об образовании ограничивающих ребер 226, выполненных как единое целое с выступающей частью откидной стопорной собачки, которые во взаимодействии с магнитным сердечником 218 обеспечивают его фиксацию и, таким образом, неподвижную посадку катушки 200 на соответствующем зубце. Однако было установлено, что из-за их положения, эти ограничивающие ребра 226 направляются по острым краям узла магнитного сердечника из листового металла во время установки, приводя к высокому риску того, что ограничивающие ребра просто будут скалываться (срезаться), а не деформироваться. Это приводит к образованию стружки из пластмассового материала, которая может привести к загрязнению устройства.

Более того, магнитные сердечники, которые производятся из тонких пластинок листового металла, накладываемых (наслаиваемых) друг на друга, имеют более жесткие допуски на размер в направлении наслоенных металлических листов, чем в направлении, перпендикулярном ему. Например, типичные значения допусков для статоров данного типа составляют ±8% или в ±1 от размеров толщины одного металлического листа. Ограничивающие ребра 226, показанные на фиг.31, необходимо адаптировать к допускам для данной высоты, поэтому, в случае сборки (конструкции) из особенно тонкого листового металла, силы закрепления каркаса катушки на зубце могут быть недостаточными, в то время как в случае сборки из особенно толстого листового металла снимаются стружки из пластмассового материала.

Дополнительный недостаток известных откидных стопорных собачек 214 заключается в том, что части могут зацепляться во время изготовления и данная форма является неблагоприятной для процессов пайки.

Поэтому существует необходимость в фиксации каркасов катушек на зубцах магнитного сердечника таким образом, чтобы они могли легко устанавливаться и обеспечивать надежную посадку с долговременной стабильностью в работе.

Данная цель достигается посредством предмета изобретения по независимым пунктам формулы изобретения. Предпочтительные разработки по настоящему изобретению составляют предмет зависимых пунктов формулы изобретения.

Настоящее изобретение, таким образом, основывается на идее создания встроенного на каркас катушки, по меньшей мере, одного удерживающего ребра, которое взаимодействует с удерживающей конструкцией магнитного сердечника таким образом, чтобы каркас катушки фиксировался на зубце.

В частности, размеры удерживающего ребра могут быть заданы таким образом, чтобы каркас катушки фиксировался на зубце по неподвижной посадке (посадке с натягом). Такое решение обладает преимуществом в том, что можно получить сравнительно высокую удерживающую силу и гарантировано предупредить соскальзывание каркаса катушки с зубца. В то же время можно гарантированно предупредить закручивание катушки на зубце и результирующую механическую нагрузку на электрических зажимах. Это дает особое преимущество, когда устройство используется, например, в автомобильной области, при возникновении больших колебаний и перепадов температур.

Фиксация в соответствии с изобретением можно обеспечивается, в частности, простым образом, если удерживающее ребро выполняется как неотъемлемая составная часть (конструктивный элемент) на стороне каркаса катушки, обращенной к тыльной стороне ярма магнитного сердечника.

В соответствии с предпочтительной разработкой настоящего изобретения в гильзе для обмотки выполняется углубление для приема зубца магнитного сердечника, на котором размещают обмотку каркаса катушки и, по меньшей мере, одно ограничивающее ребро, которое делает возможной дополнительную неподвижную посадку между зубцом и каркасом катушки, выполненное как неотъемлемая составная часть на стенки углубления. Это дополнительно повышает надежность фиксации.

С целью предупреждения ограничивающих ребер от скалывания тонкой пластинкой магнитного сердечника, в соответствии с изобретением ограничивающие ребра размещаются в угловой области каркаса катушки, и ограничивающие ребра дополнительно скашиваются в двух направлениях. Это означает, что ограничивающие ребра могут центрировать каркас катушки относительно зубца магнитного сердечника. Поскольку эти ограничивающие ребра взаимодействуют со стороной магнитного сердечника, простирающейся по направлению к плоскопараллельному слою тонких пластинок магнитного сердечника, в этом случае размеры не изменяются с течением времени и фиксация остается надежной в течение всего срока службы устройства.

И наконец, каркас катушки в соответствии с изобретением может содержать углубление, которое конфигурируется таким образом, чтобы его сечение сужалось ступенчато или скашивалось в воронкообразную форму. Таким образом, неподвижную посадку можно обеспечить на концевой области зубца магнитного сердечника в полностью смонтированном состоянии.

В соответствии с изобретением также производятся модификации магнитного сердечника, которые приводят к улучшенной и упрощенной установке каркаса катушки. С одной стороны, удерживающие конструкции обеспечиваются на магнитном сердечнике и взаимодействуют с удерживающими ребрами на каркасе катушки. Например, такую удерживающую конструкцию можно создать посредством двух крючкообразных выступов, которые сцепляются с удерживающим ребром.

Поскольку расстояние между взаимно противоположными удерживающими выступами должно быть относительно небольшим, таким, чтобы удерживающее ребро из пластмассового материала могло надежно сцепляться, необходимо обеспечить сравнительно дорогой штамповый инструмент, если два выступа необходимо выполнить на каждой отдельной тонкой пластинке из листового металла.

Для сравнения, в соответствии с изобретением предлагается, чтобы каждая отдельная тонкая пластинка конфигурировалась таким образом, чтобы выступы ориентировались в одном направлении в первом и третьем квадрантах и в противоположном направлении во втором и четвертом квадрантах. Посредством наслаивания металлических листов с радиальным угловым смещением, составляющим 90° между каждыми двумя листами, накладывающимися поверх друг друга, можно механически изготовить компактную удерживающую конструкцию без необходимости поддержания данных низких конструктивных ширин при штамповке отдельного листа тонкой пластинки. Для упрощения автоматизации процесса наслаивания, отдельные тонкие пластинки, сконфигурированные в соответствии с изобретением, всегда можно радиально сместить в одном направлении, т.е. по часовой стрелке или против часовой стрелки, от одного слоя к следующему.

Естественно, при соответственно измененной схемой размещения отдельного металлического листа также можно выполнить другие углы смещения.

Кроме того, каждый отдельный зубец магнитного сердечника можно выполнить с полюсными башмаками. Эти полюсные башмаки, которые могут быть образованы на концевых областях зубца, распределенные в соответствующем порядке, имеют две разные важные цели в устройстве в соответствии с изобретением.

С одной стороны, магнитный поток, который идет непосредственно от полюса к полюсу без направления ротором, можно уменьшить посредством конфигурации (конструкции) данного типа. В частности, при применении в преобразователях, любая часть магнитного потока, которая не проходит через зазор, приводит к уменьшению интенсивности сигнала и, таким образом, точности преобразователя. В электродвигателях или генераторах важно для крутящего момента и эффективности, чтобы магнитный поток проходил через зазор и через ротор.

С другой стороны, конфигурация данного типа, содержащая полюсный башмак, также может использоваться механически для закрепления каркаса катушки. Для этого, предпочтительно, чтобы сечение внутренней стенки каркаса катушки сужалось так, чтобы каркас катушки только соприкасался с полюсным башмаком магнитного сердечника в полностью собранном положении. Кроме того, для уменьшения сил, возникающих во время сборки, только маленький участок (часть) поверхности углубления каркаса катушки должен соприкасаться с полюсным башмаком магнитного сердечника. Для этого дополнительные ограничивающие ребра могут выполняться на внутренней стенке каркаса катушки.

Для лучшего понимания этого настоящее изобретение поясняется более подробно посредством вариантов осуществления, показанных на прилагаемых фигурах, на которых аналогичные компоненты обозначены аналогичными ссылочными позициями и называются аналогично. Кроме того, отдельные признаки или комбинации признаков из показанных и описанных вариантов осуществления могут независимо представлять изобретательские решения сами по себе или решения в соответствии с изобретением.

НА ЧЕРТЕЖАХ:

Фиг.1 представляет вид в перспективе каркаса катушки в соответствии с изобретением без обмотки;

Фиг.2 представляет собой сечение каркаса катушки в соответствии с изобретением, когда полностью установлена на магнитный сердечник;

Фиг.3 представляет вид каркаса катушки на фиг.1, повернутого на 180°;

Фиг.4 представляет первый вид сверху каркаса катушки на фиг.1;

Фиг.5 представляет вид в разрезе каркаса катушки на фиг.1;

Фиг.6 представляет первый вид сбоку каркаса катушки на фиг.1;

Фиг.7 представляет второй вид сбоку каркаса катушки;

Фиг.8 представляет сечение каркаса катушки на фиг.7;

Фиг.9 представляет дополнительный вид сверху каркаса катушки на фиг.1;

Фиг.10 представляет сечение каркаса катушки на фиг.9;

Фиг.11 представляет вид сверху магнитного сердечника в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.12 представляет первую деталь магнитного сердечника на фиг.11;

Фиг.13 представляет вторую деталь магнитного сердечника на фиг.11;

Фиг.14 представляет вид в перспективе удерживающей конструкции магнитного сердечника на фиг.11;

Фиг.15 представляет вид в перспективе магнитного сердечника;

Фиг.16 представляет деталь на фиг.13;

Фиг.17 представляет вид в разрезе магнитного сердечника в соответствии с фиг.11;

Фиг.18 представляет деталь на фиг.17;

Фиг.19 представляет вид сверху отдельной тонкой пластинки из листового металла в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.20 представляет первую деталь из тонкой пластинки из листового металла на фиг.19;

Фиг.21 представляет вторую деталь из тонкой пластинки из листового металла на фиг.19;

Фиг.22 представляет вид сбоку магнитного сердечника, оснащенного каркасами катушками с намотанным проводом;

Фиг.23 представляет вид сверху устройства на фиг.22;

Фиг.24 представляет деталь на фиг.23;

Фиг.25 представляет вид в перспективе оснащенного магнитного сердечника на фиг.22;

Фиг.26 представляет деталь из магнитного сердечника в соответствии со вторым вариантом осуществления;

Фиг.27 представляет вид в перспективе магнитного сердечника в соответствии со вторым вариантом осуществления;

Фиг.28 представляет деталь из магнитного сердечника в соответствии с третьим вариантом осуществления;

Фиг.29 представляет вид в перспективе магнитного сердечника в соответствии с третьим вариантом осуществления;

Фиг.30 представляет сечение известного каркаса катушки, фиксирующегося посредством откидной стопорной собачки;

Фиг.31 представляет вид в перспективе известного каркаса катушки.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описываются более подробно ниже со ссылками на фигуры. В связи с этим следует отметить, что, несмотря на то, что магнитный сердечник, который может использоваться в качестве статора в реактивном преобразователе, всегда предполагается, как изложено ниже, настоящее изобретение, конечно, можно применять к любому типу вращающейся электрической машины. Это означает, что тип фиксации в соответствии с изобретением каркасов катушек также можно использовать для двигателей и генераторов на сердечниках статора и на сердечниках ротора.

Кроме того, настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления, в которых зубцы на магнитном сердечнике выступают внутрь по направлению к центральной оси от тыльной стороны кольцевого ярма; зубец магнитного сердечника, расположенный на внешней окружности сердечника, также можно соответствующим образом оснастить каркасами катушек в соответствии с эквивалентным изобретением, аналогичным образом.

И, наконец, каркасы катушек в соответствии с изобретением можно комбинировать не только с многослойным магнитными сердечниками, но также с магнитными сердечниками, которые выполняются в виде цельной (монолитной) конструкции.

Фиг.1 представляет вид в перспективе каркаса 100 катушки в соответствии с изобретением. Каркас катушки содержит ствол (гильзу) 102 для намотки, на котором размещается обмотка. Каркас 100 катушки дополнительно имеет первый фланец 104 и второй фланец 106 для направления торцов тела обмотки. Выводы обмотки можно направлять (вывести) через проходные пазы 108 и фиксировать на выводах 110 обмоточного типа, которые можно, например, выполнить в виде так называемых выводов для монтажа накруткой (также известных, как выводы для накрутки проводов). Выводы 110 обмоточного типа электрически соединяются с контактными штырями 112, которые можно соединить посредством паяного соединения с соответствующей монтажной платой в соответствии с заданным рисунком (схемой) разводки, как предложено, например, в патентной заявке Германии DE 10 2009 021 444.5. Накатка 130 помогает в нанесении обмоточного провода.

В соответствии с изобретением два удерживающих ребра 114 выполнены за одно целое с каркасом 100 катушки. Как видно, при рассмотрении вместе с сечением, изображенном на фиг.2, каждое удерживающее ребро 114 образовано таким образом, чтобы зажиматься между двумя выступами 134 удерживающей конструкции 120 при полной установке на зубце 116 магнитного сердечника 118. Кроме того, можно сделать, по меньшей мере, одно удерживающее ребро, которое запирает магнитный сердечник.

Как показано на фиг.2, зубец 116, который условно называется полюсом, имеет расширенную головную область 122, которая выступает в качестве полюсного башмака и кроме этого взаимодействует с углублением 124 каркаса катушки для неподвижной посадки каркаса катушки 100 на зубце 116. Таким образом, каркас катушки механически фиксируется на магнитном сердечнике 118 посредством неподвижной посадки на стороне, связанной с первым фланцем 104 и на противоположной стороне.

В то же время, каркас 100 катушки не имеет никаких лишних выступающих частей, которые могли бы затруднять установку и сборку.

В дальнейшем детали каркаса катушки в соответствии с изобретением будут объясняться более подробно со ссылкой на фиг.3-10.

Ограничивающие ребра 126 выполняются на внутренней стенке углубления 124 таким образом, чтобы трение между полюсным башмаком 122 зубца 116 и углублением 124 не становилось чрезмерно высоким в окончательно установленном состоянии. Данные ограничивающие ребра 126 имеют скосы 128, которые оптимизируют направление и центрирование каркаса 100 катушки во время установки.

Дополнительное преимущество данного устройства заключается в том, что ограничивающие ребра 126, как показано на фиг.4, соприкасаются только с магнитным сердечником 118 на боковой поверхности, которая определяется наслоенными металлическими листами, и допуск которого обусловливается только штамповым инструментом. Таким образом, место посадки можно предупредить от износа после установки, если толщина многослойного магнитного сердечника уменьшается с течением его срока службы.

Кроме того, углубление 124 является ступенчатым для того, чтобы область второго фланца 106, связанного с зазором и снабженного ограничивающими ребрами 126, имела самое маленькое сечение и могла фиксироваться на полюсном башмаке зубца 116 по неподвижной посадке.

Выводы 110 обмоточного типа можно изготовить вместе с соответствующим контактным штырем 112, как один (цельный) уголковый элемент, и отлить за одно целое с каркасом 100 катушки. Намоточная гильза 102 каркаса 100 катушки содержит накатку 130 для направления и удержания обмотки.

Конфигурация в соответствии с изобретением магнитного сердечника 118 будет обсуждаться более подробно ниже со ссылкой на фиг.11-21.

В показанном варианте осуществления магнитный сердечник 118 содержит в сумме шестнадцать зубцов 116, как предложено, например, для конфигурации 16-полюсных статоров для 6-скоростного преобразователя в соответствии с DE 102009021444.5. Отдельные зубцы 116 взаимосвязаны посредством тыльной стороны 132 ярма. В переходной области, между тыльной стороной ярма 132 и зубцом 116, встраивается пара удерживающих выступов 134 на каждую из двух сторон зубца 116. Эти удерживающие выступы, показанные, например, на виде в перспективе на фиг.14, сцепляются с удерживающими ребрами 114 таким образом, чтобы каркас катушки 100 жестко фиксировался к зубцу 116.

Поскольку необходимое расстояние d между двумя удерживающими выступами 134 должно быть относительно маленьким для надежного сцепления с удерживающим ребром, необходимо использовать для создания этой малой конструктивной ширины относительно точную обработку на станке и дорогой штамповой инструмент, если бы оба удерживающих выступа 134 были выполнены на каждом металлическом листе пакета тонких пластинок, которые образуют магнитный сердечник. Однако в соответствии с изобретением каждый отдельный лист оснащается только одним удерживающим выступом 134 на удерживающей конструкции 120. Это увеличивает минимальную конструктивную ширину отверстия, которое необходимо отштамповать по D, как показано на фиг.16.

В соответствии с изобретением выступы 134 ориентируются в одном направлении в первом квадранте I и третьем квадранте III, в то время как они ориентируются в противоположном направлении во втором и четвертом квадранте (II, IV), как показано на фиг.19. Таким образом, когда магнитный сердечник создается из тонких пластинок 136, показанных на фиг.19, две последующие тонкие пластинки необходимо только наслоить, с поворотом на 90° относительно друг друга, для получения удерживающей конструкции на двух сторонах, как показано на фиг.14. Это может, например, продолжаться непрерывно в одинаковом направлении вращения для облегчения автоматизации процесса монтажа.

Тонкие пластинки 136 дополнительно содержат выступы 144, которые совпадают внутри друг с другом в качестве средств позиционирования для предупреждения сборки от непреднамеренного смещения, как показано на фиг.18. Первая тонкая пластинка 142 содержит отверстие в этом месте для того, чтобы внешний контур тонкой пластинки был гладким.

Четыре крепежных выступа 140 используются для завинчивания и фиксации магнитного сердечника в полностью установленном состоянии, например, к корпусу двигателя.

Фиг.22 и 25 показывают, каким образом катушки с полной обмоткой устанавливаются на магнитный сердечник.

Принципы в соответствии с изобретением также могут применяться к модифицированным конструкциям магнитного сердечника. Как показано, например, на фиг.26 и 27, 32-полюсный статор 118 также можно сконфигурировать таким образом, чтобы удерживающие выступы 134 для фиксации катушек размещались между зубцами 116. Как показано, например, на подробном виде фиг.26, в данном случае тонкие пластинки отдельных металлических листов необязательно размещать со смещением от листа к листу, как показано в первом варианте осуществления на фиг.14, но также можно создать смещение в относительно маленьких узлах, которые располагаются соответственно поверх друг друга.

В заключение, третий вариант осуществления показан на фиг.28 и 29. Для сравнения с ранее описанными магнитными сердечниками, данный магнитный сердечник создается из идентичных тонких пластинок 136, расположенных соответственно поверх друг друга. Этот крайне простой вариант осуществления имеет недостаток по сравнению с вариантами осуществления, изображенными на фиг.14 или 26, в том, что точные по размерам удерживающие конструкции необходимо изготавливать соответственно точным инструментом и с малыми допусками. Однако данное решение также обладает преимуществом в том, что легче создать наслоение тонких пластинок вокруг магнитного сердечника 118 и не требуются сложные средства для получения углового смещения.

Далее со ссылкой на фиг.1-25 необходимо подробно пояснить монтаж реактивного преобразователя в соответствии с первым вариантом осуществления. Для этого на первой технологической операции каркас 100 катушки в соответствии с изобретением подготавливается и обеспечивается соответствующей обмоткой. Провода направляются через проходной паз 108 к концам 110 обмоточного типа, где они фиксируются, например, в виде монтажа накруткой. В качестве альтернативного варианта также могут использоваться другие типы образования контакта.

Кроме того, магнитный сердечник 118 образуется из укладываемых слоями штампованных металлических листов 136, причем каждые два металлических листа, которые укладываются друг на друга, наслаиваются поверх друг друга, с поворотом на 90° по отношению друг к другу. Это создает удерживающие выступы 134, которые размещаются напротив друг друга с маленьким расстоянием d и которые могут выступать в качестве трехмерной удерживающей конструкции 120 с удерживающими ребрами 114 и каркасами 100 катушек. В соответствии с фиг.26 и 27, можно выбрать угол смещения N*360°/t, где N является натуральным числом и t представляет количество зубцов. В качестве альтернативного варианта группы тонких пластинок также можно наслаивать для создания смещения.

На следующем этапе каркасы 100 катушек перемещаются на зубцы 116. Скошенные ограничивающие ребра 126 помогают в центрировании каркаса 100 катушки на зубце 116. Когда достигается окончательное положение каркаса 100 катушки на магнитном сердечнике 118, с одной стороны, удерживающие ребра 114 перемещаются между удерживающими выступами 134 для жесткой фиксации каркаса катушки и, с другой стороны, внутренняя стенка углубления 124 каркаса 100 катушки сцепляется с полюсным башмаком зубца 116. Это также делает невозможным поворот катушки по отношению к зубцу во время работы.

В нижеследующей технологической операции монтажная плата 148, которая делает возможной необходимую обмотку между отдельными катушечными обмотками, помещается поверх контактных штырей 112 и операция пайки закрывает электрическое соединение. Конечно, запрессованные контакты или другие способы электрического соединения могут предоставляться в качестве альтернативного варианта.

В заключение, устройство в соответствии с изобретением имеет следующие преимущества при использовании в реактивных преобразователях и при использовании в электрических двигателях или генераторах.

Каркасы катушек можно надежно закрепить на магнитном сердечнике. Это обеспечивает в значительной степени лучшее сопротивление к воздействию окружающей среды, таким как колебание и резкие перепады температур. Более того, каркас катушки значительно лучше центрируется на статоре таким образом, чтобы электрические свойства электрической машины улучшались, поскольку все катушки подразумевают одинаковое положение.

Кроме того, с установкой в соответствии с изобретением можно предупредить загрязнение устройства стружкой из пластмассового материала. Тем не менее отсутствует ненужное увеличение производственных затрат на изготовление статора, поскольку наслаивание в соответствии с изобретением означает то, что более широкие конструкции являются достаточными для производства необходимых узких удерживающих выступов.

В заключение, конфигурация статора со встроенными полюсными башмаками приводит к более высокой точности в применении преобразователей и к более высокой эффективности в двигателях и генераторах.

Изобретение относится к каркасу катушки для установки на магнитном сердечнике для вращающейся электрической машины или к преобразователю и соответствующему магнитному сердечнику. Техническим результатом является фиксация каркасов катушек на зубцах магнитного сердечника и обеспечение надежной посадки с долговременной стабильностью в работе, при этом каркас катушки может скользить вдоль зубца с возможностью соединения/разъединения в радиальном направлении. Предложенный каркас катушки имеет гильзу (102) для нанесения обмотки, содержащую углубление (124) для приема зубца (116) магнитного сердечника (118), по меньшей мере, одно удерживающее ребро (114), которое образовано за одно целое с ней и взаимодействует с удерживающей конструкцией (120) магнитного сердечника (118), фиксирующей каркас катушки на зубце. Магнитный сердечник содержит множество тонких пластинок (136), изготавливаемых из листового металла, которые наслаиваются поверх друг друга плоскопараллельным образом и взаимодействуют так, что каждые две тонкие пластинки, которые располагаются поверх друг друга, поворачиваются на угол смещения относительно друг друга с целью создания удерживающей конструкции (120). 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 31 ил.

1. Каркас катушки для установки на магнитном сердечнике (118), в котором каркас (100) катушки содержит:
гильзу (102) для нанесения обмотки, причем гильза (102) для обмотки содержит углубление (124) для приема зубца (116) магнитного сердечника (118),
по меньшей мере, одно удерживающее ребро (114), образованное как одно целое с каркасом (100) катушки и фиксирующее каркас катушки к зубцу во взаимодействии с удерживающей конструкцией (120) магнитного сердечника (118), где одно удерживающее ребро (114) обращено по направлению к тыльной стороне ярма (132) магнитного сердечника (118) при установке, и где одно удерживающее ребро (114) выполняется для сцепления с указанной удерживающей конструкцией (120) для первой неподвижной посадки, и где сечение углубления (124) имеет в поперечном направлении сужение, которое приводит ко второй неподвижной посадке между углублением (124) и торцевой областью (122) зубца.

2. Каркас катушки по п.1, в котором, по меньшей мере, одно удерживающее ребро (114) выполняется таким образом, чтобы каркас катушки фиксировался на зубце посредством запирания.

3. Каркас катушки по п.1, дополнительно содержащий первый и второй фланцы (104, 106), где первый фланец (104) поддерживает, по меньшей мере, одно удерживающее ребро (114) и обращен по направлению к тыльной стороне ярма (132) магнитного сердечника (118) при установке.

4. Каркас катушки по п.1, в котором, по меньшей мере, одно ограничивающее ребро (126) выполняется за одно целое со стенкой углубления (124) и сцепляется с зубцом (116) магнитного сердечника таким образом, чтобы ограничивающее ребро (126) деформировалось так, чтобы вторая неподвижная посадка обеспечивалась между зубцом и каркасом катушки.

5. Каркас катушки по п.4, в котором, по меньшей мере, одно ограничивающее ребро (126) размещается таким образом, чтобы оно сцеплялось с внешней поверхностью зубца, причем данная поверхность, простирающаяся в направлении, в котором тонкие пластинки (136), из которых состоит магнитный сердечник, уложены послойно.

6. Магнитный сердечник, который образуется посредством нескольких тонких пластинок (136), изготовленных из листового металла, которые наслаиваются поверх друг друга плоскопараллельным образом и соединяются, в котором магнитный сердечник содержит удерживающую конструкцию (120) для фиксации каркаса катушки (100) в соответствии с любым одним из предыдущих пунктов, где удерживающая конструкция (120) содержит удерживающие выступы (134), которые выполнены как неотъемлемая часть указанных тонких пластин (136).

7. Магнитный сердечник по п.6, в котором каждые две тонкие пластинки, располагающиеся поверх друг друга, поворачиваются на угол смещения относительно друг друга с целью создания удерживающей конструкции (120).

8. Магнитный сердечник по п.7, в котором угол смещения составляет N∗360°/t, где N является натуральным числом, a t является количеством зубцов.

9. Магнитный сердечник по п.6, который образован, как кольцевой сердечник, содержащий тыльную сторону ярма (132) и множество зубцов (116), которые размещаются на внутренней периферийной стороне и отделяются друг от друга посредством канавок.

10. Магнитный сердечник по п.9, в котором удерживающая конструкция (120) содержит взаимно противоположные крючкообразные выступы (134), которые взаимодействуют, по меньшей мере, с одним удерживающим ребром (114).

11. Магнитный сердечник по п.9, в котором зубцы (116) содержат торцевую область (122), которая расширяется противоположно области соединения к тыльной стороне ярма.

12. Магнитоэлектрический датчик угла, содержащий статор (118), по меньшей мере, частично ферромагнитный, и ротор, по меньшей мере, частично ферромагнитный, которые устанавливаются напротив друг друга для образования кольцевого зазора, причем магнитное сопротивление в зазоре периодически изменяется в зависимости от формы ротора, которая изменяется по окружности, когда ротор вращается вокруг оси вращения, содержащий передатчик магнитного потока, который устанавливается на статоре (118) и генерирует предварительное распределение магнитного потока в зазоре при использовании, по меньшей мере, одной полюсной пары,
приемник магнитного потока, который устанавливается на статоре (118) и измеряет интенсивность магнитного поля с использованием, по меньшей мере, двух полюсных пар с взаимным угловым смещением сигнала, причем интенсивность магнитного потока можно получить из двух сигналов приемника значения угла для относительного положения ротора относительно статора (118), в котором статор (118) образуется посредством магнитного сердечника по одному из пп. 6-11 и передатчик магнитного потока или приемник магнитного потока содержат обмотки, которые устанавливаются на каркасы (100) катушек по одному из пп. 1-5.

13. Магнитоэлектрический датчик угла, содержащий статор (118), по меньшей мере, частично ферромагнитный, и ротор, по меньшей мере, частично ферромагнитный, содержащий передатчик магнитного потока, который устанавливается на ротор и генерирует предварительное распределение магнитного потока в зазоре с использованием, по меньшей мере, одной полюсной пары, содержащий
приемник магнитного потока, который устанавливается на статоре (118) и измеряет интенсивность магнитного поля при использовании, по меньшей мере, двух полюсных пар с взаимным угловым смещением сигнала, можно получить из двух сигналов приемника значение угла для относительного положения ротора относительно статора (118), в котором статор (118) образован посредством магнитного сердечника по одному из пп. 6-11 и приемник магнитного потока содержит обмотки, которые размещаются на каркасах (100) катушек по одному из пп. 1-6, или где ротор создается посредством магнитного сердечника по одному из пп. 7-12 и передатчик магнитного потока содержит обмотки, которые размещаются на каркасах (100) катушек по одному из пп. 1-5.

14. Способ производства магнитоэлектрического датчика угла, содержащий этапы:
изготовление магнитного сердечника, который содержит распределенное по окружности множество зубцов, которые отделяются друг от друга посредством канавок;
изготовление множества каркасов катушек, которые обеспечиваются обмотками;
установку каркасов катушек на зубцы магнитного сердечника посредством их радиального перемещения, в котором, по меньшей мере, одно удерживающее ребро образуется как одно целое с каждым каркасом катушки и при перемещении вступает в первую неподвижную посадку с удерживающей конструкцией, предусмотренной в области перемещения между тыльной стороной ярма магнитного сердечника и зубцом, таким образом, чтобы каркас катушки фиксировался на зубце, и в котором при установке каркаса катушки каждая торцевая область зубца взаимодействует с наклонной областью сечения в поперечном направлении углубления каркаса катушки таким образом, чтобы каркас катушки удерживался на торцевой области зубца посредством второй неподвижной посадки.

15. Способ по п.14, в котором этап обеспечения магнитного сердечника содержит: штамповку множества тонких пластинок из листового металла; наслаивание тонких пластинок плоскопараллельным образом для образования магнитного сердечника, причем каждые две тонкие пластинки, которые располагаются поверх друг друга, поворачиваются на угол смещения относительно друг друга для создания удерживающей конструкции для фиксации каркаса катушки.

16. Способ по п.14, в котором, когда каркас катушки устанавливается, по меньшей мере, одно ограничивающее ребро, которое устанавливается на каркасе катушки, сцепляется с поверхностью зубца, причем эта поверхность, простирающаяся в направлении, в котором тонкие пластинки, из которых состоит магнитный сердечник, наслаиваются, и в котором деформация ограничивающего ребра обеспечивает вторую неподвижную посадку каркаса катушки на зубце.