CN110235342B - 用于电机的定子 - Google Patents

Abstract

用于电机的定子包括环形的叠片组(2)，其具有纵向轴线(3)和相应沿着纵向轴线(3)延伸的多个槽口(4)。其绕组包括至少三个相(U、V、W)，其分别具有两个子支线(13)并且以多个圈环(20、21、22)在径向方向上分布。绕组的串联的线材(5)形成子支线(13)。布置在槽口(4)的相邻的层中并且形成圈环(20、21、22)的多个线材(5)形成功率端子(9)，其用于定子(1)的电气联接。对此，线材(5)相应在叠片组(2)的称为接触侧(8)的一轴向端侧上与相邻的层在接触区域(6)处成对连接。功率端子(9)同样布置在接触侧(8)处。线材(5)例如具有发夹形状，由此线材在与接触侧(8)相对而置的冠状侧(11)处闭合。

Description

用于电机的定子

技术领域

本发明涉及一种用于电机的定子，其包括：环形的叠片组，所述叠片组具有纵向轴线和相应沿着所述纵向轴线延伸的多个槽口；至少三个电相，所述电相分别具有两个子支线；多个圈环，所述圈环串联地相应形成子支线；多个连接线材，所述连接线材相应在形成圈环的情况下布置在所述槽口中；功率端子，所述功率端子用于所述定子的电气联接。

背景技术

这种定子由US2015/0076953A1已知。在该定子中，连接线材实施为所谓的发夹。连接线材的连接很复杂地来实施。尤其需要连接线材在扭转侧实施为异型针(Sonderpins)，以便可实现整齐的接触。为了可保证连接线材彼此的充分接触，必须相叠布置多层连接线材。定子所需的结构空间很大。

发明内容

本发明的目的在于简化定子的构造，尤其连接线材的实施方案以及连接线材的连接。

为了实现该目的，提出了用于电机、尤其电马达的定子，其包括：环形的叠片组，所述叠片组具有纵向轴线和相应沿着所述纵向轴线延伸的多个槽口；至少三个电相，所述电相分别具有两个子支线；多个圈环，所述圈环串联地相应形成子支线；多个连接线材，所述连接线材相应在形成圈环的情况下布置在所述槽口中；功率端子，所述功率端子用于所述定子的电气联接，所述功率端子布置在所述叠片组的接触侧处，所述连接线材相应在所述接触侧处在接触区域处成对连接以连接相邻的层，并且所述连接线材相应在与所述接触侧相对而置的对应接触侧处闭合。

根据本发明得出的是，定子的构造可由此来进行简化，布置在定子的叠片组的槽口中的连接线材的端部在叠片组的接触侧彼此连接，其中，在接触侧设置有功率端子，以用于定子的电气联接。连接线材在与接触侧相对而置的对应接触侧处闭合。定子的绕组头部高度得以减小。定子的结构空间得以减小。尤其同相的相邻的槽口的连接线材在接触区域处成对地彼此连接，尤其彼此焊接在一起。根据本发明的定子的重要优点是，功率端子和接触区域布置在定子侧、即接触侧。对于定子来说，无需附加的用于基本结构的连接部，所谓的桥接部。各槽口的连接可通过连接线材相对于周向方向围绕叠片组的纵向轴线的倾斜实现。连接线材相对于切向方向在槽口的区域中移动，使得接触区域移动。连接线材的两端相对于纵向轴线具有不同的径向间距。该不同的径向间距尤其如此确定，即，其相应于在槽口中的连接线材的层的差。扭转角度有变化。由于无需使连接线材嵌套，接触区域可基本上布置在一个平面中，其中，该平面尤其垂直于叠片组的纵向轴线定向。接触区域在关于叠片组的纵向轴线的径向方向上以及轴向方向上均匀地布置。定子具有紧凑的构造。定子小型化地来实施。尤其连接线材的嵌套不是必要的。由此可减少绕距。被称为绕距的是相邻的槽口的距离，其被连接线材的端部包围。尤其在孔数为两个时，绕距可从根据US2015/0076953A1的六个减小到根据本发明的五个。被称为孔数的是同相的并排而置的槽口的数量。尤其还可实现从根据US2015/0076953A1的六个到根据本发明的七个的另一绕距。

还被称为发夹的连接线材的两个导体腿部直接彼此连接。导体腿部沿参考纵向轴线的径向方向具有相应于层厚度的距离。沿围绕纵向轴线的周向方向，在导体腿部之间的距离为绕距。绕距通常作为相数和孔数的乘积得到。在当前的情况下，在孔数为两个的情况下得到三个相。绕距相应为六。孔数还可为三个或四个。

通过连接线材在接触侧的接触形成闭合的回路。闭合的回路的数量相应于相应的相的孔数。闭合的回路在形成圈环的情况下彼此连接。

为了尤其完全填满槽口的层，设置有第二圈环，其与第一圈环相同地构造。第二圈环在机械上以相对于第一圈环转动了在电气上相应于一个极的角度来安装。通过第二圈环填充在第一圈环的槽口中的空隙。每个圈环具有输入端和输出端。圈环的数量可任意扩展，其中，每个圈环由两个层构成。圈环在电气上串联。每个相的子支线的数量相应为二，这与多少个圈环串联无关。如果每个相装配部的所有圈环接触，则完全填满所有的槽口。

槽口相应沿着环形的叠片组的纵向轴线延伸。尤其设置有72个槽口，其沿着围绕叠片组的纵向轴线的圆周线来布置。定子包括尤其恰好六个子支线。有利的是六层数量的连接线材。定子的根据本发明的构造能够实现更大数量的圈环，其尤其可偶数地任意变化，并且其中，每个圈环由2层构成。功率端子可尤其通过在线材端部处的线束实施为可插装的功率板，或者通过连接元件实施为附装件。

定子能够实现相应的相的两个子支线的有利的连接，其中，在该定子中，子支线相应彼此并联或串联。由于各子支线具有电气对称的构造，在电机中的相应的相中没有出现或出现仅仅很小的环电流。

作为星形连接或三角形连接的相互联能够通过功率端子借助于预制的附装件实现定子的有利的接连。

定子的每个子支线包括至少两个圈环的实施方案能够实现紧凑的小型化的实施方案。例如，每个子支线可包括三个、四个或更多个圈环。

环形的定子叠片组可包括单个板材薄片的组件，并且尤其实施为一件式的环。这种定子叠片组具有的优点是，可防止涡流，并且由此提高定子的效率。为了在形成叠片组时避免短路，各板材可涂覆有绝缘材料。有利的是，为板材使用含硅的钢，其具有改善的磁性特性。典型地，叠片组逐步地通过切割板材、堆叠、持久地接合、尤其粘接或焊接以及必要时所需的修整来制造。修整可包括低应力退火、外部车圆、去毛刺以及重新涂漆。可设想的是，为了将板材连接成板叠，使用烤漆。各切割好的、尤其冲裁出的板片涂上烤漆、彼此堆叠并且紧接着在炉子中进行烘烤。各板材由此来彼此连接和彼此绝缘。

定子的加工可自动进行，其中，在该定子中，叠片组具有叠装好的电气钢片，电气钢片通过多个、尤其三个沿着纵向轴线定向的焊缝连接。尤其焊缝外置地布置。由此制成的叠片组是结实的。

具有槽口的尤其相应布置在内侧的绝缘层的定子具有改善的电气绝缘特性。在叠片组和线圈的匝之间的电压击穿可得以避免。附加地，连接线材可涂覆有绝缘漆层。

这样的定子能够实现在槽口中的电气绝缘的特别简单的实施方案，即，在定子中绝缘层通过面式绝缘材料、尤其绝缘纸，层压物或箔来实施。尤其可对槽口面式地来进行隔离。

这样的定子能够实现连接线材的简单且有利的制造，即，在该定子中，所有的连接线材基本上相同地实施。连接线材尤其以标准形状来实施。为了成型连接线材，可使用相同的模具。连接线材可在槽口区域中通过以下方式不同地实施，即，连接线材的导体腿部具有不同的长度。专门成型的个性化的连接线材不是必需的。总地降低连接线材以及因此定子的制造花费。

具有由带状线材来实施的连接线材的定子能够实现连接线材紧凑地布置在槽口中。带状线材尤其具有铜和/或铝。连接线材具有改善的电气和/或磁性特性。连接线材尤其具有改善的热力特性。

层沿着纵向轴线并排布置在定子中能够以减小的绕组头部高度实现小型化的实施方案。

定子中的平行的相的对称的布置能够实现减小环电流，在该定子中，相的两个平行的子支线对称布置。

附图说明

本发明的其他特征、优点和细节从下面借助附图的实施例的说明中得到。其中：

图1示出了根据本发明的定子的接触侧的立体整体视图，

图2示出了图1中的定子的对面接触侧的立体视图，

图3、图4示出了根据图1的定子的不同的侧视图，

图5示出了根据一生产阶段的呈发夹的形式的连接线材的放大的详细图示，其示出了发夹的装配形式，

图6示出了在后续生产步骤中连接线材的与图5相应的详细图示，其示出了在最终状态中的发夹的形式，

图7和图8示出了定子的多个连接线材的布置，

图9至图12示出了定子的不同的生产阶段，以阐述逐级地构造用于电相中的一个的子支线，

图13示出了定子的立体图示，以阐述互联构思，

图14a、图14b示出了一个相的第一子支线从外向内的线路图的示意性的图示，

图15a、图15b示出了相的第二子支线从内向外的与图14a、图14b相应的图示，

图16、图17示出了定子的电气构造的示意性的图示，

图18至图21示出了在叠片组的槽口中的绝缘纸的造型的示意性的图示。

具体实施方式

在图1至图4中示出的定子1用于未进一步示出的电机，尤其电马达。定子1具有多相绕组，根据示出的实施例，具有三相绕组，其包括相U、V和W。相的构造和互联借助下文的附图进一步来阐述。在此，电机的实施方案并不重要。具体的实施例示出了用于电动内转子的定子1，其中，还可实现其他的实施方案。

定子1包括叠片组2，该叠片组参考其纵向轴线3具有环形的横截面。叠片组2具有多个、尤其72个相应沿着纵向轴线3延伸的槽口4。在槽口4中相应布置有连接线材5，其相应布置成沿围绕纵向轴线3的周向方向25的圈环20、21或22。槽口4沿着叠片组2沿纵向轴线3的整个长度延伸。槽口4为贯穿槽口。槽口4在相对于纵向轴线3的径向方向上具有径向长度，该径向长度构造成使得连接线材5可以六层沿径向方向并排布置。槽口4还可如此实施，即，多于六层、例如八层、十层或更多层连接线材5可布置在槽口4中。连接线材5基本上U形地实施，其中，连接线材的被称为接触区域6的自由端实施成用于接触其他的连接线材，以形成圈环20。

根据示出的实施例，叠片组2沿周向方向实施为一件式叠片组，其具有三个旋接点7。叠片组2尤其为叠装好的电气钢片，其具有在纵向轴线3的轴向方向外置的焊缝31。

连接线材5相同取向地布置在叠片组2中。连接线材5的所有接触区域6布置在叠片组2的端侧区域32处。定子1的端侧27还被称为接触侧8或切换环侧(Schaltringseite)。

定子1具有三个电相U、V、W，它们分别相应于支线12。三个支线中的每个具有两个子支线13，它们根据示出的实施例通过星形汇接点10实施为根据图16的星形连接。替代地，包括具有相应两个子支线13的支线12的相U、V、W可实施为三角形连接，如在图17中示出的那样。子支线13并联。子支线13还可串联。

每个子支线13由定子1中的三个圈环状的线路形成，其中，每个圈环20、21、22包括多个连接线材5，它们在两个相邻的层中布置在叠片组2的槽口4中。根据示出的实施例，第一圈环20包括在层1和2中的连接线材5，第二圈环21包括在层3和4中的连接线材5，并且第三圈环22包括在层5和6中的连接线材5，其中，层的计数顺序沿参考纵向轴线3的径向方向从外向内进行。

在接触侧8处，除了相邻的连接线材5在接触区域6处进行接触之外，还实现与相联接部9U、9V、9W的接触。根据示出的实施例，示出了用于第二子支线13的相联接部9U、9V、9W。三个电相U、V、W中的每个具有相应两个子支线，其分别包括多个圈环。在相联接部9的区域中，还示出了用于第二子支线的相U、V、W的星形的互联的星形汇接点10。

与接触侧8相对而置的是对应接触侧，其还被称为定子1的冠状侧11。在冠状侧11的区域中，连接线材5一件式地闭合。在冠状侧11处的接触不是必需的。

下面借助图5和图6进一步阐述在叠片组2中的连接线材5的生产和安装。始于窄的U形形状，连接线材5以图5中示出的扩开的U形形状拉开。连接线材可以扩开的形状沿平行于纵向轴线3的方向引入叠片组2中。平行的纵向接片14由此彼此远离。平行的纵向接片14还被称为导体腿部。根据图5，连接线材5具有宽的U形形状。连接线材5实施为带状铜线。在宽的U形形状中连接线材5具有两个平行的纵向接片14，它们通过连接接片15彼此连接。连接接片15基本上V形地实施，并且与纵向接片14一件式地相连接。在连接接片15的区域中，连接线材5扭转，使得两个纵向接片14分别布置在槽口4的相邻的层中。例如，纵向接片14中的一个布置在槽口4的第一层中，而另一纵向接片14布置在第二层中。

在图5中示出的布置方案中，连接线材5沿着纵向轴线3推到槽口4中。在两个纵向接片14之间的距离如此选择，即，绕距通过六个槽口距离来给定。定子1的所有连接线材5在与纵向接片14的自由端相对而置的下部区域、尤其连接接片15的区域中相同地实施。在将连接线材5以纵向接片14插入到槽口4中以后，使一层的所有纵向接片14朝沿着围绕纵向轴线3的外周边的方向围绕假象的弯曲轴线、更具体地说围绕弯曲点26弯曲。

在扭转之后，连接线材5如在图6中示出的那样分别具有与连接接片15沿轴向相对而置的弯曲区段28。弯曲区段28一体地形成在纵向接片14处。弯曲区段28连接相应的接触区域6a、6b与对应的纵向接片14。

弯曲区段28彼此背离，从而在接触区域6a、6b的区域中U形的开口扩开。弯曲区段28基本上平行于连接接片15的对应的区段定向。参考伸延通过在连接接片15处的弯曲轴线或弯曲点26的平面，纵向接片14与一件式地布置的弯曲区段28和接触区域6a、6b以及连接接片15的区段彼此镜像对称地布置。弯曲区段28在连接线材5的装配好的布置方案中暴露地布置，即布置在槽口4之外。纵向接片14卧式地布置在槽口4中。连接接片15布置在定子1的冠状侧11的区域中。接触区域6a、6b布置成在定子1的接触侧8突出，即，暴露出来。

连接线材5镜像对称地实施成具有两个基本上S形的半部区段，它们在弯曲点处一件式地彼此连接。接触区域6a、6b具有相应于线材横截面的横截面积。线材为带状线材，其基本上具有矩形的横截面。还可考虑线材的其他的实施方案，尤其圆形线材。接触区域6a、6b沿着线材纵向轴线沿着接触长度L_K延伸。接触区域6a、6b为三维接触区域。

连接线材5可用相同的模具成型。在连接线材5从冠状侧11推入叠片组2的槽口4之后，使纵向接片14的与连接接片15相对而置的端部沿围绕纵向轴线3的周向方向弯曲，其中，接触区域6如此实施，即，他们基本上平行于纵向轴线3延伸。

替代地，连接线材5可借助于冲压和/或弯曲模具成型。借助于冲压模具确定在连接接片15处的弯曲点。借助于弯曲模具使弯曲区段28在连接线材5的与连接接片15相对而置的端部处弯曲。

图6示出了连接线材5如何以成型好的布置方案设置在叠片组2中。由于连接线材5在连接接片15的区域中扭转，第一接触区域6a处在第一层中，并且第二接触区域6b处在第二层中。除了少数连接线材5之外，所有连接线材5均匀地沿周向方向弯曲。该弯曲过程还被称为扭转。重要的是，扭转方向取决于层的布置。因此，可使相邻的连接线材5的接触区域6彼此紧贴地布置，如在图7中示出的那样。这种彼此紧贴的接触区域6彼此通过焊接或类似的其他接合方法相连接。

图9示出了基本上空的叠片组2，在其中引入有两个连接线材5，它们在其接触区域6的重叠区域中彼此焊接在一起。根据图10，设置了其他的连接线材，它们都布置在第一层和第二层中。

为了可使在层1和2中延伸的第一圈环20与在层3和4中延伸的第二圈环21彼此连接，在从第一圈环20过渡到第二圈环21的区域中，设置有用于连接线材5的变化的扭转角度。这在图8中进行了显示。重要的是，在接触侧8，在圈环内的层跃迁、即从层2跃迁到层1通过接触区域6的直接接触、即焊接实现。在相对而置的冠状侧11，层跃迁在连接线材5本身中通过连接接片15从层1跃迁到层2来实现。这针对随后的圈环、例如层5和6的圈环相应地进行重复。

圈环的连接通过圈环接触部位16a、16b来实现，如在图11中示出的那样。在第一圈环接触部位16a的区域中，层1和2的第一圈环20的末端与层3和4的第二圈环21的始端连接。相应地，第二圈环21的层3和4的末端与第三圈环22的层5和6的始端在第二圈环接触部位16b处连接。相应地，层1和2的第一圈环20的始端形成第一子支线13的始端。第一子支线13的末端形成第三圈环22的层5和6的末端。第一子支线13的始端在图12中用附图标记17呈现出来。相应地示出了第一子支线13的相应的末端18。相应地示出了在第一圈环和第二圈环之间或在第二圈环和第三圈环之间的过渡连接部19。

在图14a和图14b中示出了第一子支线13的相关的互联接线图。出于清楚性的原因，沿着周向方向25分成图14a和图14b。第一圈环20包括层1和2，第二圈环21包括层3和4，并且第三圈环22包括层5和6。互联接线图示意性地示出了定子1沿周向方向25的展开。示出了第一相U的互联。在下部的图形区域中线性相叠地示出了层1至6。层1至6象征性地表示连接线材5在槽口4中的布置。层1沿着定子1的外直径来布置。层6相应地布置在定子1的内周边处。

在图14a、图14b的上部图形区域中示出了哪些槽口以计数的方式沿周向方向25被圈环的连接线材5占据。从中可看出，第一圈环20的连接线材5布置在具有号数为3、4和9、10以及15、16和21、22以及27、28和33、34的槽口中。绕距为六。

在下部的图形区域中示出了具有六层的互联接线图，其中，层1表示外置的层。在示出的实施例中，每两个沿周向方向25相邻的槽口被一个相U、V、W填充。沿周向方向25布置在之间的四个剩余的槽口被其余的相填充。示意性地得到如下顺序：第一和第二槽口用于相U、第三和第四槽口用于相V以及第五和第六槽口用于相W；第七和第八槽口在此又以相U开始。该顺序沿周向方向25适用于整个定子1。从互联接线图中可通过根据图5的闭合的连接线材5看出在冠状侧11在圈环20、21、22内的层跃迁。层跃迁通过虚线29表征。在相应的圈环20、21、22内的层中的回跃通过用菱形符号表示的实线30示出。菱形符号代表连接线材5的接触区域6。接触区域6还被称为连接点。除了在圈环内的层跃迁之外，过渡连接部19同样用具有菱形符号的线示出。

在图14b中象征性地表示了三个圈环20至22。

相U的第一子支线从外向内铺设，即，从层1铺设到层6。相U的连接在外层1由子支线17的始端得到，其在子支线18的末端在内层6引出。

图15a、图15b示出了相U的第二子支线从内向外的相应的线路图。根据图14a、14b和15a、15b的两个线路图代表两个平行的子支线13，它们彼此对称地构建。由此避免在相中的环电流。

下面参考图18至图20说明槽口4的绝缘的设计方案。相应的槽口4相应用虚线示出。根据图18至图21的图示分别示出了槽口4以及布置在里面的呈绝缘纸23的形式的绝缘层在垂直于纵向轴线3的平面中的视图。为了槽口4的电气绝缘，相应设置有相应成型的绝缘纸23。替代绝缘纸，可设置箔或设置由箔和纸构成的层压物。目的是可使绝缘纸23沿着槽口的外轮廓来铺设，而没有凸缘伸出。

这例如可通过根据图18的基本上矩形的轮廓实现，其中，轮廓的上侧具有两个未彼此连接的末段24。

根据图19，末段24更长地实施并且彼此相叠地沿着槽口放置。绝缘纸23具有基本上闭合的轮廓。

还可设想末段24例如以根据图20或21的B或S的形式来放置。

重要的是，由绝缘层包围的绝缘空间为待放入的连接线材提供足够的位置。由此能可靠且不容易出错地进行定子的装配。

附图标记列表

1 定子

2 叠片组

3 纵向轴线

4 槽口

5 连接线材

6a 接触区域

6b 接触区域

7 旋接点

8 接触侧

9U 相联接部

9V 相联接部

9W 相联接部

10 星形汇接点

11 冠状侧

12 支线

13 子支线

14 纵向接片

15 连接接片

16 圈环接触部位

17 子支线的始端

18 子支线的末端

19 过渡连接部

20 圈环

21 圈环

22 圈环

23 绝缘纸

24 末段

25 周向方向

26 弯曲点

27 端侧

28 弯曲区段

29 虚线

30 实线

31 焊缝

Claims (14)

1.一种用于电机的定子，其包括

a.环形的叠片组(2)，所述叠片组具有纵向轴线(3)和相应沿着所述纵向轴线(3)延伸的多个槽口(4)，

b.至少三个电相(U、V、W)，所述电相分别具有两个子支线(13)，

c.多个圈环(20、21、22)，所述圈环串联地相应形成子支线(13)，

d.多个连接线材(5)，所述连接线材相应在形成圈环(20、21、22)的情况下布置在所述槽口(4)中，

e.功率端子(9)，所述功率端子用于所述定子(1)的电气联接，

其中，

所述功率端子(9)布置在所述叠片组(2)的接触侧(8)处，

所述连接线材(5)相应在所述接触侧(8)处在接触区域(6)处成对连接以连接相邻的层，并且

所述连接线材(5)相应在与所述接触侧(8)相对而置的对应接触侧(11)处闭合

其特征在于，

所述叠片组(2)环形地一件式地实施，

所述叠片组具有叠装好的电气钢片，所述电气钢片通过多个沿着所述纵向轴线(3)定向的焊缝(26)连接，任一相(U、V、W)的两个平行的子支线(13)对称布置并且布置在相同的圈环中。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，所述电气钢片通过多个外置的焊缝(26)连接。

3.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述子支线(13)相应彼此并联或串联。

4.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述相(U、V、W)实施为星形连接或三角形连接。

5.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，每个子支线(13)包括至少两个圈环。

6.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，其具有槽口(4)的绝缘层。

7.根据权利要求6所述的定子，其特征在于，其具有槽口(4)的相应布置在内侧处的绝缘层。

8.根据权利要求6所述的定子，其特征在于，所述绝缘层由面式绝缘材料实施而成。

9.根据权利要求8所述的定子，其特征在于，所述面式绝缘材料是绝缘纸(23)、层压物或箔。

10.根据权利要求8所述的定子，其特征在于，所述面式绝缘材料的端部实施成没有凸缘。

11.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所有连接线材(5)基本上相同地来实施。

12.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述连接线材(5)由带状线材实施而成。

13.根据权利要求12所述的定子，其特征在于，所述带状线材由铜和/或铝制成。

14.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述层沿着所述纵向轴线(3)并排布置。

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