CN102857004A - 定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机定子，其具有：定子铁芯（2），该定子铁芯（2）配备有通过其实现的绕组（3），该绕组（3）在高出定子铁芯（2）的区域内构成绕组本体（4）。设置与定子叠片组（2）导电连接的绕组本体屏蔽件。该屏蔽件由分段且间隔开的屏蔽段（6）组成，这些屏蔽段分别完全或部分地屏蔽至少一个绕组本体（4）。

Description

定子

技术领域

本发明涉及一种电机，特别是这种电机的定子，以及一种制造这种定子的方法。

背景技术

对于电机，特别是利用高于网频的频率加以控制的变频控制电机，一个公知的问题是，特别是会由定子的绕组本体在转子中感应引起电压，该电压产生电流，电流通过电机轴、与电机轴相连接的轴承到达电机壳体并通过短路而逐渐消除。该在轴承区域中的电流流动将导致磨损，并可能造成轴承过早损坏。为了避免这种情况，在现有技术中将定子绕组相对于转子完全屏蔽。

专利文献US 5979087提出，为定子槽设置导电屏蔽件并在定子本体的区域中设置导电屏蔽件，它们负责防止在转子轴中出现这种不期望的来自定子的感应。这种设置在绕组本体区域中的屏蔽件由多个仅连接一个环且分别用于朝向各个侧面的绕组本体的板段（Blechabschnitten）和将定子槽相对于转子屏蔽的板段组成。在此所述的屏蔽件一方面就制造技术而言是非常昂贵的，另一方面其缺点在于，由于定子与容纳轴承的电机壳体相连接，而使用于定子的电连接经常受到干扰并因此而失效。但是，这种屏蔽件只有在确保接地定子的可靠且长期稳定的电连接的情况下才是有效的。

在这方面更适用的是专利文献US 5821649提出的屏蔽环，这些屏蔽环通过金属夹子与定子叠片组机械连接和以及电连接。这些夹子嵌接在定子的槽中，夹子被压入槽中，从而产生一定的夹紧作用。在这里也可能出现接触问题，在此所描述的屏蔽概念就安装技术而言费用也是很高的，因为首先必须引入用于槽本身的屏蔽板，然后再将夹子安装在屏蔽环上，并且其侧面必须锚定在槽中。此外，这种结构要求必须在安装定子绕组之后再设置屏蔽件。这样很容易由于锋利的板状部件或夹子而使绕组受到伤害。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于，对如由专利文献US 5821649所提出的这种类型的定子就屏蔽件进行改进。在此尤其要考虑到制造和安装技术方面。此外，本发明还提出一种费用低廉的用于制造这种定子的方法。

本发明的目的通过根据本发明的定子和根据本发明的用于制造这种定子的方法来实现。

根据本发明的定子具有定子铁芯，其具有通过其实现的绕组，这些绕组在高出定子铁芯的区域中构成绕组本体，在此，在该绕组本体的区域中设置至少一个与定子铁芯导电连接的绕组本体屏蔽件，根据本发明，该屏蔽件由分段的且间隔开的屏蔽段构成，这些屏蔽段分别完全或部分地屏蔽至少一个绕组本体。

定子铁芯通常被构造为定子叠片组，但是也可以将其构造为其他形式，例如近乎均质的、由冶金粉末制造的部件。需要指出的是，当在下面谈到定子叠片组或定子叠片组部分时，也可以使用其他结构的定子铁芯或定子铁芯部分。

因此根据本发明的基本思想，在绕组本体区域放弃使用封闭环，并以屏蔽段代替，这些屏蔽段是分段的并彼此间隔开，并且每一个屏蔽段都部分或完全地屏蔽至少一个绕组本体。原则上，这种分段的屏蔽段屏蔽两个或多个绕组本体，即在两个或多个绕组的转向区域中进行屏蔽，但是根据本发明，优选将屏蔽段设计为板段，并且每个板段仅对应一个绕组本体，该板段屏蔽该绕组本体。在此，一般情况下屏蔽各个绕组本体的板段都足以覆盖绕组本体的面向转子的区域，这意味着，板段稍微大于绕组本体的外部轮廓。通过分割成屏蔽段并使它们彼此间隔开，使得在制造技术和安装技术上获得明显的优势，特别是利用这种结构可以在安装绕组之前安装屏蔽件。还可以在分开的定子上安装这种屏蔽件，而且同样是在安装绕组之前。例如由专利文献EP 1598918公开了这种分段的定子，在此引做参考。

原则上可以用任何适当的方式构造这种屏蔽件，例如通过在合成材料中嵌入彼此导电连接的金属微粒或金属段。但是，特别有利的是将这种屏蔽件设计为板段，因为这种板段可以通过大规模生产低成本地制造并安装。在此根据本发明，优选每个板段仅屏蔽一个绕组本体。这样做的优势在于，位于绕组本体区域中的屏蔽件仅设置在其实际需要的地方，并在其旁边保留自由空间，这使制造得以简化。

如果是开槽的定子，根据本发明的一种扩展方案，优选屏蔽段不仅屏蔽一个绕组本体，而且还同时屏蔽至少一部分定子槽。这种屏蔽段可以通过简单的方式构造为一体化的板段，其被设计为具有相应的轮廓和弯曲的，如在后面还将对其进行详细描述的。

在此根据本发明的一种扩展方案，为了例如在定子叠片组的两侧为绕组本体配备屏蔽件，在定子铁芯的两侧上设置屏蔽段。这样，对槽的屏蔽也可以从两侧开始每侧各一半地实现，在此，这种分割可以选择纵向或横向地进行。

如果定子铁芯由环形叠片构成，即它不是分段的定子，则根据本发明优选将屏蔽段设置成为环形地平放在定子叠片组中或定子叠片组上的环形叠片的一部分。这种环形叠片或者在一侧，或者可能在两侧摆放在定子叠片组上，并与其相连接或在两个端部上嵌入其中，也就是说，例如在定子叠片组的各最后的叠片和倒数第二个叠片之间相结合。优选屏蔽段由环形叠片通过弯曲制成，特别是用于屏蔽绕组本体的屏蔽段。在此，这种弯曲不仅可以在安装到定子叠片组上之前发生，也可以在安装之后发生。

例如正如专利文献EP 1598918 A1所描述的那样，如果定子铁芯，也就是例如定子叠片组，是由铁芯部分，即叠片组部分（Blechpaketabschnitten）构成，每个叠片组部分都设有绕组，则根据本发明的一种扩展方案，优选为每个叠片组部分配备至少一个屏蔽板段，该屏蔽板段与该叠片组部分相连接。这种布置的优势在于，可以在为叠片组部分配备绕组之前，将屏蔽板段有利地固定在叠片组部分的两个端面上。替代地也可以在将叠片组部分连接在一起之后进行这种安装。

优选将屏蔽板段构造并设置为，其具有平放在叠片组部分之中或其上的部分，该部分平行于叠片组部分的叠片，并具有至少一个从所在的部分弯曲并形成屏蔽的侧边。这种弯曲的侧边通常构成用于绕组本体的屏蔽件。

根据本发明的一种扩展方案，优选屏蔽板段具有至少一个从所述平放部分弯曲的（另一个）侧边，该侧边沿与构成绕组本体屏蔽件的（第一）侧边相反的方向弯曲。该第二侧边指向定子铁芯，即平行于电机轴，并优选在安装位置与构成本体屏蔽件的第一侧边径向间隔开，当第二侧边被固定在相应设计并配备的槽中时，可以优选将第二侧边用于固定以及与定子铁芯导电连接。

根据本发明另一种优选的实施方式，屏蔽段具有至少一个、优选为两个从所述平放部分弯曲的（第三和第四）侧边，它们沿与构成绕组本体屏蔽件的侧边相反的方向弯曲，并与另一个（第二）侧边间隔开，在必要时也可以将第三和第四侧边彼此间隔开。优选使（第三和第四）侧边位于与构成本体屏蔽件的（第一）侧边相同的平面上。（第三和第四）侧边作为定子槽的屏蔽件，或者在分段的定子中在定子铁芯中作为形成于分段片之间的中间空间的屏蔽件。

上述侧边名称（第一、第二、第三、第四）仅是为了能够更好的理解，而没有丝毫关于功能或顺序的含义。因此可以考虑这样一种屏蔽板段的设计，其仅具有构成本体屏蔽件的第一侧边和一个另外的侧边，例如第三侧边。

虽然当屏蔽件通过定子叠片组接地时，在屏蔽件和叠片组或叠片组部分之间建立良好的导电连接是非常重要的，但是另一方面也必须保护绕组导线不受到定子叠片组或屏蔽件的通常较为锋利的板的伤害。为此，根据本发明的一种扩展方案，设置至少一个绝缘成型件，其优选容纳屏蔽板段的平放部分，并使屏蔽板段以及定子叠片组或定子叠片组部分的一部分相对于绕组绝缘。因此，这种通常由合成材料制成的成型件不仅是绝缘件，还可以机械地保护绕组不受板的伤害。

在所述成型件的一种的优选的实施方式中，其与屏蔽板段成帽形搭接，在此，后者插入该绝缘成型件中。这种搭接在此不必是全圆周的，而是可以仅在绕组所贴靠的区域中。如果屏蔽板段是可以插入绝缘成型件中的，则相比于屏蔽板段的压力注塑包封，可以成本更低地制造这两个部件，并可以在以后成本更低地将其装配在一起。

为了能够确保将屏蔽板段可靠地固定在定子叠片组部分上或定子叠片组上，优选将嵌接在槽中的屏蔽板段的（第三）侧边或者与定子叠片组焊接在一起，或者与定子叠片组部分焊接在一起，或者力配合地与槽相结合。最后一种形式例如可以这样实现：将该侧边构造为拱形的，并在装配后从外面相对于其拱形使其变形。

根据本发明的定子通常与可旋转地安装在其中的转子一起运行。屏蔽件位于转子和定子之间。但是需要指出的是，本发明并不仅限于此，转子也可以围绕定子设置。此时屏蔽件并不是位于定子的径向内侧面上，而是位于其径向外侧面上。

在根据本发明的定子制造方法中，在定子铁芯或铁芯部分上设置一个或多个构成屏蔽件的板段，其特征是，首先将这种板段安装在铁芯或铁芯部分上，然后再安装绕组。这样做的优势在于，绕组不会在安装屏蔽件时受到伤害。另外，屏蔽板段可以以类似于定子叠片组或叠片组部分的其他板的方式与定子叠片组或叠片组部分相连接。

只有在通过定子叠片组接地时才建立相对于定子铁芯，特别是定子叠片组的导电连接。如果接地例如通过电机壳体直接发生，则也可以例如将屏蔽件通过相应的侧边与电机壳体直接导电连接，该侧边在安放电机壳体时与电机壳体相接触。

在根据本发明的方法中，优选将屏蔽板段插入绝缘成型件中，在安装绕组之前将绝缘成型件设置在定子铁芯或定子铁芯部分上。该成型件在此不仅可用于绝缘，而且还可用于固定部件，此外，成型件还保护绕组不受锋利边缘的伤害，特别是板的边缘的伤害。

为了确保在屏蔽板段和对应的定子叠片组部分之间的良好的导电连接，相宜地使位于定子叠片组部分中的槽中的屏蔽板段的侧边通过焊接或变形与定子叠片组相连接。通过这种方式，不仅可以建立固定连接，还可以形成与多个板的电连接。

附图说明

下面根据在附图中所描述的实施例对本发明进行详细说明。

图1a以透视图示出了定子叠片组，该定子叠片组具有设置在端面上用于构成屏蔽件的板，

图1b示出了该透视图的半截面图，

图2示出了屏蔽段弯曲的如图1所示的定子叠片组，该视图对应于图1a和图1b，

图3以透视图示出了屏蔽板段的第一种实施方式，

图4以透视图示出了屏蔽板段的第二种实施方式，

图5以透视图示出了屏蔽板段的第三种实施方式，

图6示出了在合成材料成型件中的如图3所示的屏蔽板段，分别用于定子叠片组部分的顶面和底面，

图7和图8以透视图示出了具有屏蔽板段的定子叠片组部分，该屏蔽板段具有如图6所示的成型件，

图9示出了如图8所示的定子叠片组部分，其具有安装在一侧的成型件，

图10示出了配备了屏蔽件的定子叠片组部分，具有如图5所示的屏蔽板段，

图11示出了用于制造如图7和图8所示的配备了屏蔽件的定子叠片组部分的方法步骤，

图12以纵截面图示出了定子在电机中的结合。

其中，附图标记说明如下：

1定子

2定子叠片组

3电机绕组

4绕组本体

5转子

6屏蔽段

7轴

8轴承

9电机壳体

10齿

11板段

12槽

13定子叠片组部分

14屏蔽板段

14a图4中的屏蔽板段

14b图5中的屏蔽板段

15  14的平放部分

16  14的第一侧边

17  14的第二侧边

18槽

19成型件

20  19的接片

21  19的侧边

22  19的侧边

23图4中14a的第三侧边

24图5中14b的第四侧边

25成型件。

具体实施方式

图12示出了电机的一种基本结构。定子1构成电机的固定部件，其由定子叠片组2组成，其上设置电机的绕组3。在超过定子叠片组2突出的区域内，由电机绕组3构成绕组本体4，绕组本体4相对于可转动地安装在定子1内的转子5被屏蔽板段6所屏蔽，并由此防止了通过定子绕组3在转子5的轴7中产生感应电流，该电流通过其中安装有轴7的轴承8传导。屏蔽板段6与定子叠片组2导电连接，定子叠片组2又与接地的电机壳体9导电连接。

图1和图2示出，这样的要将绕组本体4相对于转子5进行电磁屏蔽的屏蔽段6是如何设置在由环形定子叠片组成的定子叠片组2旁边的。所示出的定子叠片组2是一种环形部件，正如关于定子叠片组所熟知的那样，定子叠片组2由多个彼此毗邻的叠片构成。定子叠片组2具有从外部封闭、基本上为圆柱形的形状，从上面可以看到径向指向内部的齿10，在图1和图2中未示出的电机绕组缠绕在齿10上。定子叠片组2的最上部和最下部的叠片具有在图1中径向指向内部的板段11，它们是屏蔽段并分别针对一个绕组本体4在稍后构成屏蔽件。为此，如图2所示，板段11向上或向下弯曲90°，从而使其相对于转子5电磁屏蔽绕组本体4。板段11被分段并彼此间隔开，这意味着，每个绕组本体都对应一个特定的板段11，在相邻的板段11之间形成自由空间，该自由空间延伸到定子叠片组2的槽12中，为了能够安装绕组，槽12是不可或缺的。

如果定子叠片组2不是如图1和图2所示地构造为封闭的环形叠片组，而是分段地构造，则对于绕组安装从制造技术上来说是明显更有利的，这种定子叠片组由单独的部分或段（Segmenten）构成，因此，所提到的定子叠片组部分13如在专利文献EP 1598918中所举例描述的，在此可以参照该文献，其配备有屏蔽板段，然后装上绕组，并最后装配成封闭的环，也就是实际上的定子。

定子叠片组部分13同样由多个定子叠片部分组成，它们相互水平地彼此连接。定子叠片组部分13的最上面和最下面的叠片设计为屏蔽板段，其以最简单的形状具有如图3所示的实施方式。在此所示出的屏蔽板段14具有平放的部分15，该平放的部分15近乎作为最上面或最下面的板段与定子叠片组部分13相连接，并且在其安装位置的径向内侧具有第一侧边16，该第一侧边16从平放部分15关于定子叠片组部分13弯曲90°，也就是在图中向上或向下弯曲90°。第一侧边16在组装状态下构成屏蔽段，其构成绕组本体4和转子5之间的屏蔽件的一部分。

此外，屏蔽板段14在另一端部上，即在安装位置上径向外部的端部上具有第二侧边17，其沿朝向定子叠片组部分13的方向、也就是沿与第一侧边16相反的方向弯曲，并与第一侧边16径向间隔开。该第二侧边17在定子叠片组部分13的外侧面上嵌入槽18中，槽18在过后构成定子叠片组的径向外周的一部分。第二侧边17特别是用于与屏蔽板段14导电连接，屏蔽板段14在安装位置上与在其一侧接地的金属电机壳体相连接。在这种实施方式中，第二侧边17被焊接在槽18的内，以便与定子叠片组部分13的多个叠片部分形成紧密连接。替代地还可以将第二侧边17压入槽18中，为此，第二侧边17具有在该区域中紧随在定子叠片组部分13的弯曲后面但更大的弯曲，借助于从外部径向向内压迫的工具可以使该弯曲向内变形，由此使第二侧边17紧密地卡在槽18的侧面上，并因此建立良好的导电连接。

为了防止屏蔽板段14与以后的绕组接触，设置绝缘的、由合成材料制成的成型件19，其在屏蔽板件14上方移动或将屏蔽板部件结合在其中。该成型件19具有基本上为U形的形状，并具有接片（Steg）20，接片20使图中的定子叠片组部分向上或向下相对于绕组绝缘。在接片20上连接关于定子叠片组部分13向外弯曲90°的侧边21，侧边21在侧面以及指向绕组的平侧面上搭接屏蔽板段14的第一侧边16。在接片20的另一侧面上连接侧边22，侧边22径向向外搭接绕组本体，并保持在定子叠片组部分13上。在图9中移除了上成型件19，以便说明如何将屏蔽板段14置入成型件19中。成型件19帽形地搭接屏蔽板段14，并由此形成相对于绕组的电绝缘。

根据如图4示出的屏蔽板段14a的第二种实施方式，屏蔽板段14a具有第三侧边23，其沿另一个方向，即指向定子叠片组部分13的方向经过平放部分15延伸到第二侧边16。侧边23在如图1和图2所示的封闭定子叠片组2中的定子槽区域中或在位于相邻的定子叠片组部分之间的间隔区域中构成屏蔽件。因此，侧边23相对于侧边17具有径向间隔并与其平行。

在如图5所示的屏蔽板段14b中设置第四侧边24，其与第三侧边23间隔开，但是位于相同的径向平面上，并与第三侧边23以及第一侧边16在一个平面内。在这种实施方式中，第三侧边23和第四侧边24也构成槽屏蔽件，特别是如图10所示，其中示出了定子叠片组部分13以及两个屏蔽板段14b和被覆盖的成型件19。如在那里可以清晰看到的，屏蔽板段14b的侧边23和24每个都超过定子叠片组部分13的高度构成半个槽屏蔽件。相邻的定子叠片组部分13的侧边23、24在安装位置上连接在侧边23和24上。在这种实施方式中，由于绕组在将定子叠片组部分组装成定子之前实现，因此可以将侧边23和24设计为，使它们分别成对地完全覆盖位于后面的槽。

下面根据图11示例性地说明，为了使用以上所述的部件，如何制造这种定子部分。

图11a首先以分解图示出了所使用的部件。这里包括一个定子叠片组部分13，两个要安装在定子叠片组部分13的顶面和底面上的、在图11a中尚未变形的屏蔽板段14，容纳屏蔽板段14的成型件19以及在横截面上为U形的成型件25，成型件25应使绕组在定子叠片组部分13的内部相对于定子叠片组部分13绝缘。如图11b所示，以后将构成屏蔽板段的第一侧边16从仍然平整的屏蔽板段14相对于平放的部分15被弯曲90°。此后，在一侧弯曲的屏蔽板段14与第一侧边16在相应的成型件19中相结合（图11c）。然后，成型件19再与加入其中的屏蔽板段14一起与定子叠片组部分13相连接（图11d），然后将第二侧边17弯曲并结合到定子叠片组部分13的槽18中，并且或者通过压入，或者通过焊接将其固定（图11e）。最后，将成型件25合并到定子叠片组部分13中（图11f），然后安装绕组（图11g），直到此，这些定子部分才连接成定子。

Claims (17)

1.一种电机的定子，其具有：定子铁芯（2），该定子铁芯（2）配备有通过其实现的绕组（3），所述绕组（3）在高出所述定子铁芯（2）的区域内构成绕组本体（4）；至少一个与所述定子铁芯（2）连接的导电的绕组本体屏蔽件，其特征在于，所述屏蔽件由分段且间隔开的屏蔽段（6，11，16）组成，这些屏蔽段分别完全或部分地屏蔽至少一个绕组本体（4）。

2.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述屏蔽段（16）构成为板段（14），其中，每个板段（14）仅屏蔽一个绕组本体（4）。

3.如权利要求1或2所述的定子，其特征在于，一个屏蔽段（16，23，24）还同时屏蔽至少一部分定子槽（12）。

4.如前面任一项权利要求所述的定子，其特征在于，在所述定子铁芯（2）的两侧设置屏蔽段（6，11，16）。

5.如前面任一项权利要求所述的定子，其特征在于，所述定子铁芯（2）构造为由环形叠片构成的叠片组，并且所述屏蔽段（11）是环形地平放在所述定子叠片组（2）中或定子叠片组（2）上的环形叠片的一部分。

6.如权利要求5所述的定子，其特征在于，所述屏蔽段（11）通过使所述环形叠片弯曲而形成。

7.如前面任一项权利要求所述的定子，其特征在于，所述定子铁芯由铁芯部分、特别是叠片组部分（13）构成，每个叠片组部分分别设有绕组，并且每个铁芯部分（13）具有至少一个屏蔽板段（14），该屏蔽板段（14）与该铁芯部分相连接。

8.如权利要求7所述的定子，其特征在于，所述屏蔽板段（14）具有位于所述叠片组部分（13）中或所述叠片组部分（13）上的平放的部分（15）和至少一个从该平放的部分弯曲并构成屏蔽件的侧边（16）。

9.如权利要求7或8所述的定子，其特征在于，所述屏蔽板段（14）具有至少一个从所述平放的部分（15）弯曲的侧边（17），其沿与构成所述绕组本体屏蔽件的侧边（16）相反的方向弯曲。

10.如权利要求9所述的定子，其特征在于，所述屏蔽板段（14）具有至少一个、优选两个从所述平放的部分（15）弯曲的侧边（23，24），它们沿与构成所述绕组本体屏蔽件的侧边（16）相反的方向弯曲，并与所述另一个侧边（17）间隔开，并且在必要时彼此间隔开。

11.如权利要求9或10所述的定子，其特征在于，朝向所述定子铁芯（2）的侧边（17）设置在设置于所述定子叠片铁芯（2）上或在所述定子铁芯部分（14）中的槽（18）中，并通过该槽（18）形成与所述定子铁芯（2）或定子铁芯部分（14）的导电连接。

12.如前面任一项权利要求所述的定子，其特征在于，所述定子铁芯（2）或定子铁芯部分（14）配备有至少一个绝缘成型件（19），该绝缘成型件（19）优选容纳屏蔽板段（14）的平放的部分（15），并使该屏蔽板段（14）以及所述定子铁芯（2）或定子铁芯部分（14）的一部分相对于绕组绝缘。

13.如权利要求12所述的定子，其特征在于，所述绝缘成型件（19）与所述屏蔽板段（14）帽形地搭接，并且所述屏蔽板段（14）插入所述绝缘成型件（19）中。

14.一种具有如前面任一项权利要求所述的定子（2）的电机，其特征在于，该电机具有转子（5），并且在绕组本体（4）和该转子（5）之间和/或在定子和转子之间在所述定子（2）的朝向所述转子（5）的面上设有屏蔽件（6）。

15.一种用于制造定子的方法，其中，在定子铁芯（2）或在铁芯部分（13）上设置一个或多个构成屏蔽件的板段，然后再安装一个或多个绕组。

16.如权利要求15所述的方法，其中，将屏蔽板段（14）插入绝缘成型件（19）中，然后在安装绕组之前将它们设置在所述定子铁芯（2）或所述铁芯部分（13）上。

17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述屏蔽板段（14）以其各个位于所述定子铁芯或定子铁芯部分（13）上的槽（18）中的侧边（17）通过焊接或通过变形与定子铁芯或定子铁芯部分导电连接。

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