CN104242522A - 用于保持电机线圈的线圈保持件和制造电机定子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于保持电机线圈的线圈保持件和制造电机定子的方法。提供一种用于保持用于电机的线圈（20）的线圈保持件（30）以及一种用于制造用于电动机的定子的方法。所述线圈保持件（30）如此包括用于安装在定子区段（12）上的第一和第二线圈架（31、32），使得所述第一和第二线圈架（31、32）用于将所述线圈（20）保持在所述定子区段（12）上并且构造用于将所述线圈（20）与所述定子区段（12）隔开。

Description

用于保持电机线圈的线圈保持件和制造电机定子的方法

技术领域

本发明涉及一种用于保持用于电机的线圈的线圈保持件以及一种用于制造用于电机的定子的方法。

背景技术

目前用由也被称为绝缘纸的复合材料制成的绝缘包皮来将线圈安装在具有至少一个定子齿的、环状的定子芯上。

EP 0 938 181 A1示出了一种具有定子的三相交流电动机，所述定子沿着所述电动机的圆周方向并且/或者沿着其轴向的方向具有分段的部分板片组，所述分段的部分板片组则拥有至少一个定子齿和用于固定在具有柱筒状的或者多边形的内轮廓的接纳部中的器件。

电机的、用绕组或者线圈缠绕的定子具有热阻，该热阻决定性地通过所使用的绝缘材料来确定。现今所使用的绝缘材料一般拥有处于0.25W/(m·K)的数量级中的热传导系数。即使这样的热传导系数较低，但是所述绝缘材料的热阻还能够进一步优化。

通过在所述定子的制造过程中所产生的边界层和充气的空腔，产生较高的热阻。此外，所述边界层和充气的空腔降低了所述定子的局部放电稳定性。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种用于保持用于电机的线圈的线圈保持件以及一种用于制造用于电机的定子的方法，利用所述线圈保持件和所述方法可以解决前面所提到的问题。尤其应该提供一种用于保持用于电机的线圈的线圈保持件以及一种用于制造用于电机的定子的方法，其中可以容易并且由此快速并且成本低廉地将所述线圈安装在所述定子上，并且通过成本低廉的并且可以容易采取的措施来实现所述热阻的改进，从而提高所述电机的效率。

该任务通过一种按权利要求1所述的、用于保持用于电机的线圈的线圈保持件得到解决。

所述线圈保持件通过其形状不仅能够容易地而且由此快速并且成本低廉地将所述线圈安装在所述定子上。这一点尤其也能够通过所述线圈保持件的双构件的形状来实现。此外，所述线圈保持件能够通过成本低廉的并且可以容易采取的措施来实现所述热阻的改进。由此，此外提高了用所述定子来装备的电机的效率。

通过在权利要求中所说明的线圈保持件，不需要传统的、由也被称为绝缘纸的复合材料制成的绝缘包皮。由此可以使用其它的绝缘材料，所述其它的绝缘材料的、从所述电机的线圈到定子的热传导系数比在使用所述复合材料时大。此外，绝缘纸的取消也是有利的，因为绝缘纸的加入十分麻烦并且由此成本很高并且易于出错。另外在加入灌注料时不会出现纸张的滑动。另一优点在于，可以在没有气塞的情况下均匀地分布所述填料。由此产生很好的散热效果，这引起所述电机的效率的提高。

所述线圈保持件优选适合于具有集中的激励绕组的电机、尤其是电动机、发电机，对于所述电机来说在所述定子的一个定子齿上仅仅安装了一个线圈。所述电机比如可以是旋转电动机或者直线电动机。作为替代方案，所述电机也可以是旋转发电机或者直线发电机。

所述线圈保持件的其它有利的设计方案在从属权利要求中得到了说明。

所述线圈保持件可以是用于电动机的定子的一部分，其中此外所述定子包括用于接纳至少一个线圈的定子芯。

此外，所述任务通过一种按权利要求9所述的、用于制造用于电机的定子的方法得到解决。利用所述使用前面所说明的线圈保持件的方法，所述定子能够非常容易地并且由此很快地并且成本低廉地安装。所述方法的成果是一种定子，该定子具有通过成本低廉的并且可以容易采取的措施得到改进的热阻，使得具有所述定子的电机拥有提高的效率。

本发明的其它可能的实施方式也包括前面或者下面关于所述实施例所描述的特征或者实施方式的、未明确提到的组合。

在此，本领域的技术人员也会将单个方面作为改进方案或者补充方案添加到本发明的相应的基本形式中。

附图说明

下面参照附图并且借助于实施例对本发明进行详细描述。附图示出：

图1是用于电机的定子的一部分，在所述定子上已经安装了两个具有按照第一种实施例的线圈保持件的线圈；

图2是用于按照所述第一种实施例的线圈保持件的线圈架；

图3是按照所述第一种实施例的线圈保持件的剖面B-B；

图4是按照所述第一种实施例的线圈保持件的剖面A-A；

图5是用于制造用于按照所述第一种实施例的电机的定子的方法的流程图；

图6是用于按照第二种实施例的线圈保持件的线圈架；并且

图7是用于按照第三种实施例的线圈保持件的线圈架。

在附图中相同的或者功能相同的元件，只要未作其它说明，都设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了用于未示出的电机的、环状的定子芯10的一部分。所述定子芯10拥有大量的第一齿11和第二齿12，所述第一齿和第二齿交替地布置在所述环状的定子芯10的内侧面上。换句话说，所述第一和第二齿11、12在所述定子芯10的内侧面上伸出。在此，所述第一齿11在所述环状的定子芯10的内侧面上比在所述定子齿11的底部窄，在所述底部上所述第一齿11与所述定子芯10相连接。相反，所述第二齿12不仅在所述定子芯10的内侧面上而且在其底部上是一样宽。

在图1中，已经在所述第二齿12中的两个齿上安装了一个具有线圈保持件30的线圈20，所述线圈保持件30具有第一和第二线圈架31、32。如在图1中通过弯曲的箭头示出的那样，另一被卷绕在另一个线圈保持件30上的线圈20可以布置在所述定子芯10的第一齿11上。从所述线圈20上分别引出所述线圈20的绕组线的第一端部21和第二端部22，用于将所述线圈20连接到未示出的电源上。所述绕组线是能导电的导线。所述导线可以在横截面中为圆形、椭圆形、多角形等等。

图2更加详细地示出了所述第二线圈架32。该第二线圈架32拥有一具有两个区域322的盖板321，所述两个区域相对于所述盖板321的平面在图2中向下偏置。此外，所述第二线圈架32拥有底板323，该底板大致具有与所述盖板321相同的形状。但是，所述底板323是平坦的元件。因此像对于所述盖板321来说一样，没有所述底板323的部分区域布置在不同的平面上。在所述盖板321与所述底板323之间布置了支柱324和325，所述支柱将所述盖板321与所述底板323彼此隔开。所述支柱324、325大致和所述定子芯10的定子齿11、12一样长。如后面所示出和所解释的那样，所述支柱324、325稍许短于所述定子芯10的定子齿11、12。在所述支柱324、325上，布置了横向于所述支柱324、325伸展的筋条326、327。所述筋条326、327可以用于将所述线圈20固定在所述第二线圈架32上。在图2中，为简明起见，不是所有的筋条326、327都设有附图标记。所述筋条326、327尤其适合于固定线圈20，所述线圈20具有绕组线，所述绕组线拥有圆形的或者椭圆形的横截面。

此外，在图2中所述支柱324、325通过多个连接件328彼此相连接，所述连接件以预先确定的间距上下布置。由此所述第二线圈架32在横截面中像在图3中所示出的那样拥有U形的、用于定子齿12的接纳部。除此以外，所述第二线圈架32拥有另一U形的接纳部，该接纳部反向于所述U形的、用于定子齿12的接纳部来布置。此外，所述第二线圈架32拥有X形的横截面，所述支柱324、325从所述X形的横截面朝所述定子齿12方向伸出，用于如在图3中所示出的那样包围所述定子齿3。在此，所述第二线圈架32与所述定子齿12形成形状配合连接。如同样可以从图3中看出的那样，所述第一线圈架31以和所述第二线圈架32相同的方式来构成。

图3示出了所述定子芯10的、沿着在图4中示出的剖切线的剖面B-B。图4示出了所述定子芯10的、沿着在图3中示出的剖切线的剖面A-A。

如果如在图3中示出的那样所述线圈20布置在所述线圈架31、32上并且被安装在所述定子齿12上，那就形成第一空间41和第二空间42。所述第一和第二空间41、42相应地被所述第一和第二线圈架31、32、线圈20和定子齿12限定。所述第一和第二空间41、42在图3中相应地拥有矩形的横截面。所述矩形的空间41、42可以相应地用能够良好导热的填料来填充、尤其来填满。“能够良好导热的填料”意味着，所述填料的热传导系数高于以往所使用的复合材料的热传导系数。所述能够良好导热的填料优选是合成材料、尤其是环氧树脂。所述填料也可以被填充到所述空间43到46中，所述空间在所述第一或者第二线圈架31、32与所述线圈20之间或者在所述第一或者第二线圈架31、32与所述定子齿12之间形成。在所述空间43中的一个或者两个空间中也可以布置传感器，比如温度传感器，尤其是PTC传感器（PTC=Positive Temperature Coefficient），对于所述PTC传感器来说电阻随着温度的上升而上升，并且/或者是KTY传感器等等。利用温度传感器可以测量所述线圈20的温度和/或相邻地布置的线圈架31、32的温度。

如在图4中所示出的那样，至少在将所述线圈20连同所述线圈保持件30安装在所述定子芯10上时，所述线圈20被完全放入到所述第二线圈架32中。同样的情况也适用于所述第一线圈架31，即使在图4中未示出这个线圈架。在此在所述线圈20、所述第一或者第二线圈架31、32与所述定子齿12之间形成空间47和48。这些空间也可以用所述填料来填充尤其是填满。

按照在图5中所示出的、用于制造用于电动机的定子芯10的方法，在所述方法开始之后在步骤S1中由能导电的导线来卷成线圈20。在此如在图1中示出的那样，引出第一端部21和第二端部22。而后流程继续进行到步骤S2。

在步骤S2中，将所述第一和第二线圈架31、32加入到所述线圈20中，从而如在图1和图3中所示出的那样将所述第一和第二线圈架31、32布置在所述线圈20的彼此大致对置的端部上。而后流程继续进行到步骤S3。

在步骤S3中，将在前面的步骤中所制造的装置布置在所述定子芯10的定子区段上。所述定子区段比如是第二定子齿12。在此如此安装所述装置，使得所述第一和第二线圈架31、32为了将所述线圈20保持在所述定子区段上而作为线圈保持件30起作用并且尤其共同作用。此外，如此安装所述装置，使得所述第一和第二线圈架31、32构造用于将所述线圈20与所述定子区段、也就是所述第二定子齿12隔开，从而可以使所述线圈20和所述定子区段在电方面彼此绝缘。在这种情况下如此安置所述装置，从而如在图3和图4中所示出的那样形成所述空间41到48。通过所述空间41、42来提供两侧的、用于加入填料的散热的材料的气隙。此后流程继续进行到步骤S4。

在步骤S4中将所述填料填充到至少所述空间41、42中并且必要时也填充到在所述线圈20、所述定子区段也就是所述第二定子齿12与所述线圈架31、32之间的空间43到48中的至少一个空间中。由此可以避免在所述线圈20与所述定子区段之间的空腔。而后流程继续进行到步骤S5。

在步骤S5中检查，是否应该将另一线圈20安置在所述定子芯10上。如果在步骤S5中答复是“JA（是）”，则流程返回到步骤S1。否则就结束所述方法。

在前面所说明的方法中，也可以在步骤S5之后实施所述步骤S4。在这种情况下，可以在一个方法步骤中将所述填料填充到用于在定子芯10上的所有线圈20的空间41到48的至少一个空间中。

图6示出了按照第二种实施例的第二线圈架52。所述第二线圈架52大部分以和按照所述第一种实施例的第二线圈架32相同的方式构成。但是，与所述按照第一种实施例的第二线圈架32不同的是，所述按照这种实施例的第二线圈架52拥有不一样地成形的盖板521、522。在这里，所述盖板521相对于所述盖板522偏置地布置。此外，像按照所述第一种实施例的盖板322一样，所述盖板522拥有两个彼此相反地布置的U形的接纳部。所述U形的接纳部中的其中一个朝有待接纳的线圈20布置的接纳部如在图6中所示出的那样构造为钳状。此外，所述底板523具有与所述盖板521、522不同的形状。由此比如比在所述第一种实施例中容易地用填料来填充所述空间41到47。在图6中的支柱524、525相当于在图2中的支柱324、325。在图6中的筋条526、527相当于在图2中的筋条326、327。在图6中的连接件528相当于在图2中的连接件328。在图6中，为简明起见，不是所有筋条526、527和连接件528都设有附图标记。

图7示出了按照第三种实施例的第二线圈架62。所述第二线圈架62大部分以和按照所述第一种实施例的第二线圈架32相同的方式构成。所述按照当前的实施例的第二线圈架62拥有一盖板621，该盖板平行于所述底板623来布置。此外，所述第二线圈架62具有与在图2中的支柱324、325及连接件628相对应的支柱624、625及连接件628。与按照前面的实施例的线圈架32、52不同的是，所述第二线圈架62没有筋条。由此对于具有所述设有圆形的横截面的绕组线的线圈20来说，不像在按照前面的实施例的线圈架32、52中那样方便地沿着水平的方向敷设所述绕组线。但是，这种线圈架也很好地适合于具有所述设有矩形的横截面的绕组线的线圈20。此外，用所述按照这种实施例的第二线圈架62对于所述空间41到48的填充还比在前面的实施例中更为容易。

在所有前面的实施例中，像在图3和图4中所示出的那样，所述线圈20与所述电机的其它的定子元件一起全面地相对于其它的元件产生恒定的较小的缝隙或者空间41、42。由此，围绕着所述线圈20产生一空间，该空间在所说明的用于制造用于所述电机的定子的方法中用很好的导热的填料或者填充料来填充。所述能够良好导热的填料优选是能够良好导热的合成材料材料、尤其是环氧树脂等等。

所述线圈保持件30及其线圈架31、32的以及所述方法的所有前面所描述的设计方案可以单个地使用或者在所有可能的组合中使用。尤其前面所描述的实施例的所有特征和/或功能可以任意地组合。也可以额外地设想尤其以下改动方案。

在附图中所示出的部件被示意性地示出并且可能在详细的设计方案中有别于在附图中示出的形状，只要保证其前面所描述的功能。

所述方法的步骤S2和S3也可以在一个唯一的方法步骤中来执行。

所述线圈保持件30以及由此其线圈架31、32优选同样由能够良好导热的合成材料来制成。为此，也可以使用与所述用于对空间41到48进行填充的填料相同的材料。作为替代方案，也可以仅仅所述线圈架31、32之一由能够良好导热的合成材料制成。

Claims (10)

1.用于保持用于电机的线圈（20）的线圈保持件（30），具有用于安装在定子区段（12）上的第一和第二线圈架（31、32），从而所述第一和第二线圈架（31、32）用于将所述线圈（20）保持在所述定子区段（12）上并且构造用于将所述线圈（20）与所述定子区段（12）隔开。

2.按权利要求1所述的线圈保持件（30），其中至少所述第一和第二线圈架（31、32）之一构造用于与所述定子区段（12）形成形状配合连接。

3.按权利要求1或2所述的线圈保持件（30），其中所述第一和第二线圈架（31、32）此外构造用于在所述第一和第二线圈架（31、32）与所述线圈（20）布置在所述定子区段（12）上时在线圈（20）与定子区段（12）之间形成恒定的空间（41、42），并且其中如此构成所述恒定的空间（41、42），从而其能够用填料来填充，以便使所述线圈（20）和所述定子区段（12）彼此在电方面绝缘。

4.按前述权利要求中任一项所述的线圈保持件（30），其中至少所述第一和第二线圈架（31、32）之一由能够良好导热的合成材料制成。

5.用于电机的定子，具有

-用于接纳至少一个线圈（20）的定子芯（10），以及

-按前述权利要求中任一项所述的线圈保持件（30）。

6.按权利要求5所述的定子，其中所述定子芯（10）构造为环，该环在其内侧面上具有大量伸到所述环的中心的齿（11、12），在所述齿上要分别安装一个线圈（20）。

7.按权利要求5或6所述的定子，其中所述定子芯（10）设置用于具有集中的激励绕组的电动机的定子和/或旋转电动机或者直线电动机。

8.用于制造用于电动机的定子的方法，具有以下步骤：

-由能导电的导线来卷成线圈（20）；

-将第一和第二线圈架（31、32）在大致彼此对置的端部上布置在所述线圈（20）中；

-将所述线圈（20）中的、由第一和第二线圈架（31、32）构成的装置如此布置在所述定子的定子区段（12）上，使得所述第一和第二线圈架（31、32）为将所述线圈（20）保持在所述定子区段（12）上而作为线圈保持件（30）起作用并且构造用于将所述线圈（20）与所述定子区段（12）隔开，从而线圈（20）和定子区段（12）能够彼此在电方面绝缘。

9.按权利要求8所述的方法，此外具有以下步骤：将用于使所述线圈（20）和所述定子区段（12）彼此电绝缘的填料填充到在所述线圈（20）、所述定子区段（12）与所述第一及第二线圈架（31、32）之间形成的空间（41、42）中。

10.按权利要求8或9所述的方法，其中所述填料是能够良好导热的填料。