CN101752929A - 线圈承载装置和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动机线圈的承载装置，所述承载装置具有一定数量的线圈载体，所述线圈载体各具有一绕轴，所述绕轴具有用于缠绕线圈的绕线面，其中，所述绕线面在其相对的两侧分别与一内侧面和一外侧面相连，以界定一绕线区，处于缠绕状态的线圈位于所述绕线区内，所述线圈载体在安装位置上在所述外侧面与接地环的内表面接触的情况下围绕所述接地环的轴分布，其中，所述线圈载体的内侧面所采用的设计使得所述线圈载体至少在所述安装位置上，在相邻内侧面的相向边缘彼此直接接触的情况下彼此直接抵靠在一起。

Description

线圈承载装置和制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于电动机线圈的承载装置，所述承载装置具有一定数量的线圈载体，所述线圈载体各具有一绕轴，所述绕轴具有用于缠绕线圈的绕线面，其中，所述绕线面在其相对的两侧分别与一内侧面和一外侧面相连，以界定一绕线区，处于缠绕状态的线圈位于所述绕线区内，所述线圈载体在安装位置上在所述外侧面与接地环的内表面接触的情况下围绕所述接地环的轴分布。

此外，本发明还涉及一种制造电动机用定子的方法，其中，将线圈缠绕在线圈载体上，再通过接地环的孔口将所述线圈载体插入安装位置。

背景技术

DE 198 59 065 A1揭示一种用于电动机线圈的承载装置，其具有多个用于缠绕线圈的极心。线圈缠绕步骤结束后，借助燕尾形导引装置逐个将极靴可拆卸地固定在接地环的内表面。处于安装完毕状态的极心彼此间隔一定距离布置，因此，该公开案所提供的并不是一种可承载多个线圈的承载装置。

DE 10 2006 041 715 A1揭示一种用于电动机线圈的承载装置，其包括一定数量的线圈载体，每个线圈载体均可承载一个线圈。这些线圈载体各具有一个带绕线面的绕轴，线圈即缠绕在这个绕线面上。绕轴的相对两侧分别存在一个外侧面和一个内侧面，其与绕轴的绕线面一起共同界定一绕线区，处于缠绕状态的线圈位于这个绕线区内。线圈载体通过薄膜铰链与一承载元件相连，所述承载元件在安装位置上位于接地环的端面上。在线圈载体采用可相对于承载元件进行偏转的布置方式的情况下，可将线圈载体送入一个可以用绕线器为线圈载体绕线的绕线位置。绕线过程结束后，将线圈载体偏转成轴向定位，使其可以被插入接地环的孔口内。在安装位置上，固定在线圈载体的外侧面上的极靴通过燕尾连接与接地环固定相连。通过线圈载体在承载元件上的可偏转布置虽然可使线圈载体的绕线过程得到简化。但必须使用燕尾连接来实现线圈载体在接地环孔口内的明确定位。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电动机线圈的承载装置和一种制造电动机用定子的方法，借助这二者一方面可以简单方式为线圈载体缠绕线圈，另一方面可以简单方式将线圈载体可靠地安装在接地环的孔口内。

为达成这一目的，本发明结合权利要求1前序部分所述的承载装置的特征在于，线圈载体的内侧面所采用的设计使得线圈载体至少在安装位置上，在相邻内侧面的相向边缘彼此直接接触的情况下彼此直接抵靠在一起。

本发明的承载装置的特别优点是，通过相邻线圈载体的相邻内侧面之间的直接接触可实现一个在周向上连续延伸的支架，这个支架可赋予一定数量的线圈载体以稳定性，从而使线圈载体可以可靠、牢固地固定在接地环的孔口内。安装位置上的线圈载体有利地以夹紧方式固定在接地环内，其中，线圈载体的直接抵靠在一起的侧面产生必要的径向压紧力。线圈载体的内侧面彼此抵靠在一起，借此将线圈载体固定在已定安装位置上。

根据本发明的第一方案，线圈载体的内侧面的边缘可以平靠在一起。在此情况下，由线圈载体的内侧面构成的承载圆柱体在安装位置上才发挥其稳定作用。其中，将内侧面的边缘简单设计为矩形截面，是有利的。

根据本发明的另一方案，线圈载体的内侧面的边缘所采用的设计使得线圈载体在被安装到接地环上之前可以可拆卸地彼此相连。举例而言，内侧面的边缘的形状可以使线圈载体通过槽榫连接和/或扣合连接彼此相连。逐个为线圈载体绕线后，再以夹紧或形状配合的方式将线圈载体连接起来。线圈载体组装完毕后以夹紧方式将其插入接地环的孔口内。

根据本发明的一种改进方案，线圈载体的外侧面在其外表面具有第一定位件和反向于第一定位件的绕线方向发生作用的第二定位件，借此可以在将线圈载体插入接地环的孔口时位置准确地将线圈载体送入一轴向位置或保持这一安装位置。其优点在于，借此可简化安装。

根据本发明的一种改进方案，至少一个线圈载体的外表面布置有电子信号设备单元，所述电子信号设备单元以节省空间的方式定位在线圈载体与接地环之间。这个电子信号设备单元的特别节省空间的布置方式如下：所述电子信号设备单元具有带电气组件和/或印制导线的柔性印制电路板(柔性带状印制电路板)，且所述电气组件和/或印制导线在线圈载体的穿孔和/或凹槽内延伸。其优点在于，借此可将线圈载体的空隙或自由空间用于电气组件的定位。

根据本发明的一种改进方案，柔性印制电路板嵌在线圈载体的凹槽内，柔性印制电路板的外表面与线圈载体的外侧面齐平。在此情况下就无需更改传统接地环的内轮廓，或无需对接地环的内表面进行造型处理。

为达成上述目的，本发明结合权利要求26前序部分所述的方法的特征在于，对一定数量的线圈载体进行组装，使其内侧面构成一承载圆柱体，其中，所述承载圆柱体与接地环同轴延伸，使在安装位置上自线圈载体的内侧面径向向外突出的绕轴压紧接地环的内表面。

本发明的方法的特别优点是，仅需使用较少材料就可以简单的方式将线圈载体稳定地布置在接地环的孔口内，由于线圈载体是逐个布置，因而可以在将其装入接地环的孔口之前以简单方式在线圈载体上绕线。线圈载体采用可产生一承载圆柱体的设计，所述承载圆柱体可以支持线圈载体在接地环内的组装过程并赋予组装结果以稳定性。其优点在于，通过这种方式一方面可以简单方式在线圈载体上绕线，另一方面可以可靠地将线圈载体夹紧固定在接地环的孔口内。

本发明的其他优点可从其他从属权利要求中获得。

附图说明

下面借助附图对本发明的实施例进行详细说明，其中：

图1为一定子的透视图，所述定子具有接地环和缠绕有线圈的承载装置，所述承载装置具有多个采用第一实施方式的线圈载体；

图2为如图1所示的由三个线圈载体构成的承载装置的透视图，所述线圈载体的内侧面具有沿轴向延伸的平直侧缘，因而所述线圈载体可以平靠在一起；

图3为一采用第二实施方式的线圈载体处于绕线状态时的透视图，其中，所述线圈载体的内侧面在其相对布置的轴向侧缘上具有突出部或凹槽；

图4为三个采用第二实施方式的线圈载体在被组装成承载装置时的示意图；

图5为三个采用第二实施方式的线圈载体在借助槽榫连接进行组装前的端视图；

图6为一采用第二实施方式的承载装置在其线圈载体组装完毕时的端视图；以及

图7为采用第二实施方式的承载装置的透视图，其中，线圈载体的外侧面上布置有柔性印制电路板。

具体实施方式

在本实施例中，本发明用于电动机线圈2的承载装置1由三个线圈载体3构成，这些线圈载体插装在接地环4内，共同构成定子叠片组。这个定子用于气隙较大的高速电动机，例如永磁同步电动机。在承载装置1的安装位置上，承载装置1的内部安置有一转子(未作图示)，以构成电动机。

如图2和图4所示，这三个线圈载体3采用相同设计。线圈载体3的数量与电动机的相数成倍数关系。线圈载体3呈部分圆柱形或部分环形，具有中央绕轴5，这个绕轴在其一侧与内侧面6相连，在其另一侧与外侧面7相连。内侧面6和外侧面7界定绕轴5的绕线面8，线圈2的线匝通过绕线器被安装在绕轴上。绕线面8以及内侧面6和外侧面7界定一个用于待缠绕线圈2的绕线区。内侧面6和外侧面7的轴向长度相同。内侧面6呈部分圆柱形或部分环形。内侧面6的厚度使其具有固定形状。

外侧面7的材料厚度(厚度)使其具有一定的挠性或柔性。举例而言，外侧面7可具有侧叶9，这些侧叶在相对的两侧通过薄膜铰链10与外侧面7的中心段11相连。侧叶9所具有的宽度使其可以在承载装置1处于安装位置时，使线圈2的线匝与金属接地环4绝缘。在承载装置1的安装位置上，相邻线圈载体3的侧叶9的自由侧缘12可间隔一定距离布置、彼此平靠布置或搭接布置。

内侧面6与外侧面7之间的选定距离(或者说绕轴5的厚度d)可以使线圈2上缠绕预定数量的线匝。绕轴5具有多个起节省材料作用的径向穿孔13。根据本发明的一种实施方式(未作图示)，穿孔13内可嵌入铁心。

线圈载体3优选由耐热塑料构成。

线圈载体3在外侧面7的其中一个端面上具有接触插口14，处于缠绕状态的线圈2通过这些接触插口可与附图未作图示的通电导线接触。

根据如图1和图2所示的承载装置1的第一实施方式，线圈载体3的内侧面6具有沿轴向或纵向延伸的边缘(纵缘15)，这些纵缘采用平直设计，因而在安装位置上，相邻线圈载体3通过其内侧面6彼此平靠在一起。内侧面6在安装位置上构成一承载圆柱体16，这个承载圆柱体与接地环4同轴布置。承载圆柱体16赋予承载装置1以稳定性，其中，绕轴5基本支承在接地环4的内表面上。为此，绕轴5所具有的厚度d须使相邻线圈载体3的纵缘15在安装位置上可以彼此紧密压紧。其中，纵缘15基本上沿径向或沿一个与接地环4的对称轴A相交的平面延伸。

内侧面6具有相对布置的端缘17，这些端缘呈弧形或部分圆环形，其之间的距离大于接地环4的轴向长度。为能将线圈载体3安装在接地环4内的已定安装位置上，外侧面7具有第一定位件18，所述定位件设计为径向突出的凸耳，与接地环4的端面19接触。将线圈载体3插入接地环4时，借此可对X方向上的插入运动进行限制。第一定位件18位于与绕轴5相邻的区域内。

外侧面7在轴向上与绕轴5相对的另一端具有第二定位件20，所述第二定位件通过一轻微突出且抵靠在端面19′上的凸耳可避免线圈载体3在不受到任何作用力的情况下反向于插入方向X离开安装位置。也就是说，这两个定位件18、20可将线圈载体3位置准确和防脱落地定位在安装位置上。

将线圈载体3送入安装位置时，可将已各缠绕有一个线圈2的线圈载体3逐个依次安装在接地环4的内侧。在纵缘15采用平直设计的情况下，可在纵缘15彼此平靠的情况下将最后一个线圈载体3沿X方向插入安装位置，在这个安装位置上，线圈载体3以夹紧方式被固定在接地环4内。

为提高稳定性和简化安装，内侧面6在纵缘15区域内采用加厚设计。内侧面6的厚度整体上至少大于外侧面7的侧叶9的厚度。

在安装位置上，相邻线圈载体3的内侧面6的纵缘15直接抵靠在一起，以夹紧方式将线圈载体3位置准确地定位在接地环4内。因此，线圈载体3是以紧配合的方式布置在接地环4内。

根据如图3至图6所示的承载装置1的第二实施方式，线圈载体3的内侧面6′所采用的设计不同于上述实施例。

实施例中的相同组件和相同组件功能均用相同参考符号表示。

如图5和图6所示，相邻线圈载体3可借助槽榫连接以形状配合方式彼此相连。线圈载体3的内侧面6′具有第一纵缘21，所述第一纵缘具有一线状突出部22。内侧面6′在与之相对的另一侧具有第二纵缘23，所述第二纵缘具有一线状凹槽24。突出部22和凹槽24在内侧面6′的端缘17之间沿轴向连续延伸。

根据一种附图未作图示的替代实施方式，突出部22和凹槽24也可以只是沿纵缘21和23进行局部延伸，其余区域则如第一实施例般由平直的边缘形状构成。在此情况下，突出部22和凹槽24在内侧面6′的相同轴向段内延伸。

将线圈载体3送入安装位置时，使已缠绕有线圈2的线圈载体3在突出部22嵌入凹槽24的情况下依次或同时沿轴向X进行相对移动，直至三个线圈载体3的内侧面6′的端缘17位于同一个垂直于轴向X延伸的平面内。

作为替代方案，也可以垂直于轴向X将线圈载体3彼此相连，其中，各突出部22固定地嵌入相应凹槽24内(参见图5)。

以形状配合和/或动力啮合方式将这三个线圈载体3连接(即组装)起来后，就可将由此形成的承载装置1插入接地环4的孔口内，从而将其送入安装位置。

线圈载体3可拆卸地彼此相连。以相反的运动顺序可从安装位置上取下线圈载体3。

根据本发明如图7所示的另一实施方式，承载装置1中整合有电子信号设备单元31，所述电子信号设备单元布置在线圈载体3的外侧面7与接地环4之间的区域内。

实施例中的相同组件和相同组件功能均用相同参考符号表示。

电子信号设备单元31由柔性印制电路板33和一定数量的电气组件32构成，其中，柔性印制电路板33可设计为薄膜式印制电路板。柔性印制电路板33具有附图未作图示的印制导线和作为电气组件的霍尔传感器32。电气组件32和印制导线布置在柔性印制电路板33朝向接地环4的对称轴A的内表面。举例而言，用于检测转子磁场的霍尔传感器32可布置在线圈载体3的穿孔13区域内。为能以节省空间的方式将霍尔传感器32布置在线圈载体3的区域内，柔性印制电路板33具有与接地环4同轴延伸的环形段33′和轴向段33″。环形段33′和轴向段33″均设计为带状印制电路板。环形段33′可以呈圆形或部分圆形地将线圈载体3包围。环形段33′被接地环4完全包围。轴向段33″只被接地环4部分包围，其中，轴向段33″沿轴向突出在线圈载体3的端缘17之外。轴向段33″主要用于通过供电线(未作图示)来连接控制装置。

如图2所示，线圈载体3的外侧面7至少在中心段11内具有环形凹槽34，所述环形凹槽被穿孔13隔断。这个凹槽34用于容置柔性印制电路板33的环形段33′。为此，凹槽34的宽度与柔性印制电路板33的环形段33′的宽度b相符。凹槽34的深度使得柔性印制电路板33的外表面35与线圈载体3的外侧面7齐平。其优点在于，这样就无需对接地环4的内圆柱面进行造型处理。凹槽34的宽度优选与环形带状印制电路板33′的宽度b相匹配，使得所述环形带状印制电路板可以夹紧方式固定在凹槽34中。在侧叶9区域内，环形带状印制电路板33′或轴向带状印制电路板33″仅贴在侧叶9的外表面。

Claims (29)

1.一种用于电动机线圈的承载装置，所述承载装置具有一定数量的线圈载体，所述线圈载体各具有一绕轴，所述绕轴具有用于缠绕所述线圈的绕线面，其中，所述绕线面在其相对的两侧分别与一内侧面和一外侧面相连，以界定一绕线区，处于缠绕状态的线圈位于所述绕线区内，所述线圈载体在安装位置上在所述外侧面与接地环的内表面接触的情况下围绕所述接地环的轴分布，

其特征在于，

所述线圈载体(3)的内侧面(6，6′)所采用的设计使得所述线圈载体(3)至少在所述安装位置上，在相邻内侧面(6，6′)的相向边缘(15)彼此直接接触的情况下彼此直接抵靠在一起。

2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，

所述线圈载体(3)的内侧面(6，6′)在组装完毕状态下构成一承载圆柱体(16)。

3.根据权利要求1或2所述的承载装置，其特征在于，

所述内侧面(6，6′)的截面呈部分圆柱形，其中，相对布置的端缘(17)呈弧形延伸，相邻线圈载体(3)的相向内侧面(6，6′)上的边缘(15)设计为轴向延伸的纵缘。

4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述线圈载体(3)的内侧面(6，6′)的纵缘(15)所采用的设计使得相邻线圈载体(3)的纵缘(15)可平靠在一起或可拆卸地彼此相连。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

相邻线圈载体(3)的内侧面(6，6′)的纵缘(15)可通过槽榫连接和/或扣合连接彼此相连。

6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述内侧面(6，6′)具有第一纵缘(21)和第二纵缘(23)，其中，所述第一纵缘(21)至少局部具有线状突出部(22)，所述第二纵缘(23)至少局部具有线状凹槽(24)。

7.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述第一纵缘(21)的线状突出部(22)和所述第二纵缘(23)的线状凹槽(24)布置在所述内侧面(6′)的相同轴向段内。

8.根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述内侧面(6，6′)在所述纵缘(15，21，23)区域内采用加厚设计。

9.根据权利要求1至8中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述外侧面(7)设计为至少局部厚度小于所述内侧面(6，6′)。

10.根据权利要求1至9中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述外侧面(7)在其外表面具有第一定位件(18)和反向于所述第一定位件(18)的绕线方向发生作用的第二定位件(20)，以便在轴向上位置准确地将所述线圈载体(3)定位在所述接地环(4)的内表面。

11.根据权利要求1至10中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述外侧面(7)的其中一个端缘(17)上设置有接触插口(14)，

处于缠绕状态的线圈(2)通过所述接触插口可与通电导线接触。

12.根据权利要求1至11中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述绕轴(5)具有多个穿孔(13)。

13.根据权利要求12所述的承载装置，其特征在于，

所述穿孔(13)内嵌铁心。

14.根据权利要求1至13中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述绕轴(5)的厚度(d)使所述线圈载体(3)在安装位置上以紧配合的方式布置在所述接地环(4)内。

15.根据权利要求1至14中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述线圈载体(3)由耐热塑料构成。

16.根据权利要求1至15中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述外侧线圈载体(3)的外侧面(7)的外表面上布置有电子信号设备单元(31)。

17.根据权利要求16所述的承载装置，其特征在于，

所述电子信号设备单元(31)包括柔性印制电路板(33)，所述柔性印制电路板配有至少一个电气组件(32)。

18.根据权利要求16或17所述的承载装置，其特征在于，

所述柔性印制电路板(33)夹紧在所述接地环(4)与所述至少一个线圈载体(3)的外侧面(7)之间。

19.根据权利要求16至18中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述柔性印制电路板(33)包括与所述接地环(4)同轴延伸的环形段(33′)和/或轴向段(33″)，其中，所述环形段(33′)被所述接地环(4)完全包围，所述轴向段(33″)被所述接地环(4)部分包围。

20.根据权利要求16至19中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述电气组件(32)和/或所述印制导线布置在所述柔性印制电路板(33)朝向所述接地环(4)的对称轴(A)的内表面，所述电气组件(32)和/或所述印制导线布置在所述线圈载体(3)的凹槽(34)和/或所述穿孔(13)内。

21.根据权利要求16至20中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述凹槽(34)在所述外侧面(7)的中心段(11)内呈环形延伸，且其宽度与所述柔性印制电路板(33)的环形段(33′)的宽度(b)相符。

22.根据权利要求16至21中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

设置有作为电气组件的霍尔传感器。

23.根据权利要求16至22中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述柔性印制电路板(33)嵌在所述线圈载体(3)的凹槽(34)内，所述柔性印制电路板(33)的外表面(35)与所述线圈载体(3)的外侧面(7)齐平。

24.根据权利要求16至23中任一项权利要求所述的承载装置，其特征在于，

所述柔性印制电路板(33)设计为至少一个带状印制电路板(33′，33′)。

25.根据权利要求1至24中任一项权利要求所述的承载装置的应用，所述承载装置用于高速电动机，特定而言用于高速同步电动机。

26.一种制造电动机用定子的方法，其中，将线圈缠绕在线圈载体上，再通过接地环的孔口将所述线圈载体插入安装位置，

其特征在于，

对一定数量的线圈载体(3)进行组装，使其内侧面(6′)构成一承载圆柱体(16)，其中，所述承载圆柱体(16)与所述接地环(4)同轴延伸，使在所述安装位置上自所述线圈载体(3)的内侧面(6′)径向向外突出的绕轴(5)压紧所述接地环(4)的内表面。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，

将所述线圈载体(3)可拆卸相连。

28.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于，

将所述线圈载体(3)同时插入所述接地环(4)的孔口内。

29.根据权利要求26至28中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

将所述线圈载体(3)插入所述接地环(4)的孔口之前，先通过扣合将所述线圈载体(3)连接起来。

Images