CN104254966A - 用于制造电机的机器部件的方法以及一种机器部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造电机的机器部件（10）、尤其是定子的方法，所述方法包括以下步骤：卷绕多个单个的、具有相应的单体线圈的齿形区段（12），其中所述单体线圈中的多个单体线圈在线圈组中利用不中断的绕组线构成，其中一段绕组线作为连接线（16、18）在所述单体线圈之间延伸；将绝缘元件（22）布置在连接线（16、18）上；并且将线圈组的各个卷绕的齿形区段（12）以及一个或者多个其他的卷绕的齿形区段（12）组装起来，以便构造所述机器部件（10），其中如此进行所述组装，从而将所述绝缘元件（22）布置在所述连接线（16、18）与其他齿形区段（12）的线圈侧面之间。

Description

用于制造电机的机器部件的方法以及一种机器部件

技术领域

本发明涉及电机的卷绕的机器部件、尤其是定子或者转子，以及用于制造电机的机器部件的方法。

背景技术

电机的机器部件、比如像定子，为了更简单地进行卷绕能够由各个齿形区段组装而成。所述齿形区段分别具有一个基本件，一个或者多个齿形元件从所述基本件中伸出。所述齿形区段在装配之前以合适的方式进行卷绕并且紧接着进行接合，从而所述基本件环状地彼此相邻布置，以便形成一个环，其中所述齿形元件向内或者向外均匀修正（gleichgerichtet）。

由文献DE 10 2009 060 838 A1公开了制造电机的定子的方法，即多个定子区段依次卷绕，其中两个沿圆周方向直接并排放置的定子区段以及一个沿圆周方向间隔大约120度放置的定子区段利用不中断的绕组线进行卷绕。这种已知的制造方法的优点在于，自由伸出的线端部的数量最小化。

但是对此缺点在于，在所述定子区段之间的连接线必须复杂地进行绝缘。尤其是在制造时需要不同的加工工位，以便卷绕定子区段、校准线圈、在装配工具中定位区段并且使绕组线相对于彼此绝缘。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于制造电机的机器部件的方法以及一种机器部件，其中确保了所述绕组线相对于彼此绝缘。

该任务通过根据权利要求1的、用于制造机器部件、尤其是定子的方法并且通过根据并列权利要求的机器部件和电机来解决。

其他有利的设计方案在从属权利要求中给出。

根据本发明的第一方面，规定一种用于制造电机的机器部件、尤其是定子的方法，所述方法包括以下步骤：

-卷绕多个单个的、具有相应的单体线圈的齿形区段，其中所述单体线圈中的多个单体线圈在线圈组中利用不中断的绕组线构成，其中一段绕组线作为连接线在所述单体线圈之间延伸；

-将绝缘元件布置在连接线上；并且

-将线圈组的各个卷绕的齿形区段以及一个或者多个其他的卷绕的齿形区段组装起来，以便构造所述机器部件，

其中如此进行所述组装，从而将所述绝缘元件布置在所述连接线与其他齿形区段的线圈侧面之间。

上述制造方法的优点在于：能够制造一种机器部件，其中绕组线的连接线能够与其他卷绕的齿形区段的线圈侧面和/或能够与其他线圈组的单体线圈之间的连接线可靠地绝缘，多个单体线圈利用所述连接线连续地卷绕。由此能够在绕组线的绝缘漆破损时防止发生短路。

此外，在布置所述齿形区段以构成所述机器部件之前，能够简单地以上述制造方法集成地布置绝缘元件。

在一种优选的实施方式中，所述齿形区段能够在组装之前如此布置在平面中，从而所述齿形区段的齿形件均匀修正地伸出，并且在卷绕所述齿形区段之后，所述连接线在线圈组的单体线圈之间在平面中侧向地相对于所述齿形区段错开地布置，其中所述齿形区段在组装时在多个其他齿形区段的线圈侧面上沿连接线的方向翻转。

可以规定，所述齿形区段在组装之前环状地布置在平面中，其中如此进行卷绕，从而使得所述连接线在布置所述齿形区段时径向地位于所述齿形区段的环状的结构内部。

此外所述绝缘元件可以包括绝缘的环，所述绝缘的环平行于平面中的结构地布置到所述连接线上。

根据一种实施方式，另一个绝缘元件可以布置在第一线圈组的单体线圈之间的连接线与第二线圈组的单体线圈的连接线之间。尤其可以在进行组装以构造所述机器部件之前布置另一个绝缘元件。

根据本发明的另一方面，规定一种机器部件、尤其是定子。所述机器部件包括：

-多个齿形区段，所述齿形区段分别具有一个基本件和一个从所述基本件中伸出的齿形件；

-线圈组的单体线圈，其中所述单体线圈布置在多个齿形区段中的至少两个不直接相邻的齿形区段之间，并且利用不中断的绕组线构造，其中一段绕组线作为连接线在线圈组的至少两个单体线圈之间沿着其他卷绕的齿形区段的线圈侧面延伸；

-绝缘元件，所述绝缘元件布置在所述连接线与其他卷绕的齿形区段的线圈侧面之间。

此外可以环状地布置所述齿形区段的基本件，从而所述齿形件径向地从布置好的基本件中伸出。

根据一种实施方式，可以设有多个第一线圈组和多个第二线圈组，其中第二绝缘元件布置在所述第一线圈组的单体线圈之间的连接线与所述第二线圈组的单体线圈之间的连接线之间。

此外，所述齿形区段可以分别包括一个齿形件和一个基本件，其中所述基本件在一个端部上设有凹槽并且在对置的端部上设有凸起，从而在组装所述齿形区段以构造所述机器部件时，将基本件的各一个凸起嵌入到相邻的基本件的凹槽中。

根据本发明的另一方面，电机设有上述机器部件。

附图说明

接下来根据附图对本发明的优选的实施方式进行详细阐述。附图示出：

图1是定子的透视图，根据按照本发明的方法制造所述定子；

图2是在进行卷绕之前定子区段的结构的示图；

图3是三个定子区段，利用不中断的卷绕线卷绕所述三个定子区段；

图4a至4d是制造方法的实施例，其中布置有多组卷绕的定子区段以及多组相对于定子绝缘的环；

图5是方法步骤的视图，其中定子区段组装成定子环；

图6a至6b是图5所示的定子区段的连接部的细节视图；

图7a至7b是用于卷绕定子区段的卷绕设备；

图8是具有工具的定子区段，所述工具用于支撑、提升合和移动所述定子区段；并且

图9是图8所示的定子区段和工具的另一视图。

具体实施方式

在图1中示出了环状的定子10作为机器部件的实施例。所述定子10布置在壳体件中。所述定子具有内部凹槽，设有永磁体的转子（未示出）能够转动地布置在所述内部凹槽中。

所述定子10由各个定子区段12（齿形区段）组装而成，环状地布置所述定子区段。每个定子区段12例如能够包括T形的横截面以及磁性的基本件34以及磁性的齿形件32，所述齿形件基本上垂直于基本件34延伸。替代地，也L形地构造所述定子区段12。基本件34和齿形件32优选一体地构造。各个定子区段12的基本件34环状地彼此相邻布置并且形成定子环，从所述定子环出发，齿形件32向内朝向（转子的）内部凹槽延伸。

所述齿形件32分别利用一条绕组线进行卷绕，其中在定子区段12与卷绕到其上的绕组线之间分别布置有一个绝缘掩膜28，所述绝缘掩膜使得定子区段12相对于所述绕组线绝缘。所述绝缘掩膜28例如由塑料制成并且使得定子区段12的磁铁芯沿轴向方向A相应地伸出。每个绝缘掩膜28在其上棱边上具有两个沿圆周方向错开的切口30或者说开口，所述切口或者说开口用作绕组线的定位和引导。

在示出的实施例中，分别由三个定子区段12（具有三个齿形件32）构成的六个线圈组中的各一个线圈组利用不中断的（连续的）绕组线卷绕。在卷绕时，圆形地布置所述定子区段12，其中所述齿形件32近似垂直于定子区段的圆环面延伸。线圈组的第一定子区段和第二定子区段12沿圆周方向直接彼此相邻地布置，并且所涉及的线圈组的第三定子区段12沿圆周方向与所述第一定子区段和第二定子区段12错开地布置、例如成大约120度布置，从而对于具有相应的单体线圈的每个线圈组来说获得了三种不同的彼此间隔距离地布置的定子区段12。

因此形成了不中断的绕组线的部段，所述部段构造为所涉及的线圈组的单体线圈之间的连接线14、16、18。所述单体线圈在彼此相邻的第一定子区段和第二定子区段12上分别通过一条短连接线14相互连接。优选引导所述短连接线14穿过所涉及的线圈组的第一定子区段和第二定子区段12的相邻的绝缘掩膜28的彼此朝向的切口30。因此，短连接线14不仅相对于单体线圈而且相对于定子10的电气接头都能够毫无问题地绝缘。

所述单体线圈围绕第三定子区段12的齿形件32，所述定子区段沿圆周方向与两个彼此相邻的定子区段12错开地布置，通过长连接线16、18与第一定子区段或者第二定子区段12的单体线圈其中之一连接。所述长连接线16、18分别在其长度的一部分上径向地在定子区段12的基本件34内部延伸，从而该长连接线与卷绕的定子区段12的线圈侧面相邻地布置。为了使该长连接线16、18相对于单体线圈的线圈绕组电绝缘，环状绝缘元件22、24分别嵌入到单体线圈的沿轴向方向A示出的绕组侧面与所述长连接线16、18之间。

在示出的、具有十八个定子区段的实施方式中，需要六个这样的线圈组，所述线圈组相互错开地布置，以便形成定子10。因此总共得到十二个（2×6）用于电气接触相应的线圈组的接头线20，引导所述接头线的端部穿过所述切口30并且沿轴向方向A从绕组的相应上方的端部伸出。

六个线圈组的结构造成六条长连接线16、18，所述长连接线沿圆周方向彼此错开地布置。在相对于每个线圈组的第一定子区段或者第二定子区段12错开120度布置相应第三定子区段12时，线圈组的长连接线16、18能够在两个平面中关于轴向方向A或者说沿相对于单体线圈的轴向方向相邻地布置，所述长连接线彼此通过环状绝缘元件22、24电气绝缘。

接下来根据图2至图8阐述上述定子10的制造方法。

图2示出了定子区段12在卷绕前的结构。所述定子区段12圆形地围绕中央轴线M布置以及沿径向方向定向，并且因此首先彼此并排地位于平面中，以便能够从一个侧面夹紧定子区段12的每个单独的齿形件32。在此，每个定子区段12支承在支承工具100上。所述支承工具100再由一种装配工具（未示出）支承并且通过该装配工具移动。

应当被卷绕的定子区段12借助于其支承工具100沿轴向方向A、也就是说沿中央轴线M的方向从其余的定子区段12的平面中伸出并且借助已知的方法通过卷绕设备利用绕组线（未示出）进行卷绕。

在上述实施方式中，使用针面绕组（Nadelwicklung），其中卷绕设备的头部围绕选出的定子区段12的区段轴线S环绕地引导。

每个线圈组的定子区段依次卷绕。在所述第一定子区段12卷绕之后，所述第一定子区段移动回到其在其余定子区段12的平面中的初始位置中，并且为了不中断地（连续地）卷绕下一个、第二定子区段12可以弯曲所述绕组线。

于是，所有定子区段12在其支承工具100上围绕中央轴线M转动，从而有待卷绕的第二定子区段12以及紧接着有待卷绕的第三定子区段12相对于卷绕设备转动。

在所涉及的线圈组的三个定子区段12利用不中断的绕组线进行卷绕之后，在该三个定子区段12之间的连接部正如在图3中所示的那样：所涉及的线圈组的、沿圆周方向直接彼此并排放置的第一定子区段和第二定子区段12通过短连接线14相互连接，引导所述短连接线穿过所述第一定子区段和第二定子区段12的两个绝缘掩膜28的彼此朝向的切口30。更长的连接线16将所涉及的线圈组的第二定子区段12与第三定子区段12连接，所述第三定子区段在上述实施例中沿圆周方向错开大约120度地布置。

所述长连接线16略微V形弯曲地延伸、优选径向地在绕组的内部端部的内部延伸，从而为了接下来装配定子而保留了用于改变在第二定子区段12与第三定子区段12之间的、有待通过所述长连接线桥接的间距的间隙。

在图4a至4d中示出，这种利用不中断的绕组线卷绕的定子区段12的多个线圈组如何组装成由十八个定子区段构成的环。

正如在图4a中所示，首先分别具有三个不中断地卷绕的定子区段12的三个第一线圈组布置在装配设备中。各个定子区段12基本上根据在图2中示出的方式布置或者说定向。长连接线18在此如此布置，从而其相应地不会相交，而是位于相应不搭接的圆形区段中。所述长连接线18关于由所布置的定子区段12包围的表面布置在定子区段12的、径向内置的边缘内部。

图4b示出了环状的第一绝缘元件24，所述第一绝缘元件安放到第一线圈组的长连接线18上。所述第一绝缘元件24具有等于或者小于由所布置的定子区段12包围的表面的外径的外径。此外，如此选择所述绝缘元件24的内径，从而所述绝缘元件24覆盖所述长连接线18，但是该内径不会大于定子区段12在齿形件32的、与基本件34对置的端部上的以及在基本件34的、与齿形件32对置的端部上的宽度，从而对于有待固定的定子来说，所述绝缘元件24不会伸入到由定子环绕的区域内部。所述第一绝缘元件24的外边缘可以具有凹部26，所述凹部布置在接下来有待布置的线圈组的长连接线16从单体线圈的绝缘掩膜28中伸出的部位上。

紧接着正如在图4c中所示，三个分别具有不中断地卷绕的定子区段的第二线圈组在装配设备中制成，并且插入到已经存在的定子区段12之间。通过在之前的步骤中置入的环状的第一绝缘元件24使得第二线圈组的长连接线16与第一线圈组的长连接线18绝缘，从而可以在线圈线的绝缘漆破损时防止发生短路。

最终如在图4d中所示，安放环状的第二绝缘元件22，所述第二绝缘元件在装配好的定子10中使得长连接线16与卷绕的定子区段12的单体线圈的线圈侧面电气绝缘（参见图1）。绝缘元件22、24在此优选由塑料制成。

正如在图5中所示，最终卷绕的并且如在图4d中所示那样布置的定子区段12通过其支承工具100相对于在图2至图4a到4d中示出的定向朝向绝缘元件24翻转90度，并且在此组装成定子环。所述翻转沿单体线圈的、朝向长连接线16的线圈侧面的方向进行。所述定子环由各个定子区段12的沿圆周方向相互邻接的基本件34形成，其中各个定子区段12的齿形件32径向向内伸出。

正如在图6a和6b中所示，所述基本件34在其棱边上分别设有一个凸起36和一个凹槽38，所述凹槽彼此嵌入在定子区段12（参见图7b）的端部位置中，并且可以在那里通过焊接或者粘接连接。凸起36和凹槽38确保了各个定子区段12的可靠的定向和布置，以便简化柱状的定子的装配。

因此制成了一个完整的定子10，其中使得自由伸出的接头线20（参见图1）的数量最小化。此外所述连接线14、16、18在线圈组的单体线圈之间利用绕组线与所述单体线圈的线圈侧面并且与所述接头线有效绝缘。通过所述绝缘元件22、24已经在卷绕定子区段12的过程中置入到部分装配的定子环中，不再需要附加的装配工具，而是能够在该装配工具中并且在该制造工位处实现绝缘，比如定子区段12的卷绕。

图7a和7b示出了一种卷绕设备200的一种实施方式的不同视图，利用所述卷绕设备能够同时卷绕三个定子区段12。三个分别能够围绕轴线S转动并且在一端具有用于绕组线的导向部的头部202沿圆周方向彼此错开基本上120度地布置。所述头部202在一端分别具有一个用于绕组线的导向部，利用所述绕组线其能够以针面绕组方法卷绕相应位于所述头部202以下的定子区段12。

利用在图7a和7b中示出的卷绕设备200能够同时卷绕三个定子区段12，从而能够在唯一一个工艺步骤中在具有不中断地卷绕的单体线圈的定子区段12上制成在图4a中示出的线圈组。

如在图2中所示，对于在图7a和7b中示出的实施方式来说，恰好被卷绕的定子区段12也相应地利用其配属的支承工具100提升。在卷绕定子区段12之后，该定子区段又会降下并且由定子区段12构成的环在卷绕设备200之下转动，直到下一个有待卷绕的定子区段12位于每个头部202之下。

为了在卷绕设备之下移动各个定子区段12并且为了紧接着将定子区段12折叠成定子环而在此设置支承工具100，如在图8和图9中所示。

因为由于所述定子区段12在装配设备中以直接相邻的布置方式，各个定子区段12难以得到支承，所以构造支承工具100以便借助凸起或者轨道102嵌入到在所述定子区段12的侧面上的相应地构造的槽40中。

此外，所述支承工具100包括臂部104，所述臂部形成了用于装配设备（未示出）的、尽可能大的并且易于定位的啮合部段。在臂部104中设有两个开口106，所述装配设备的相应部段嵌入到所述开口中，并且因此能够简单地咬合并且移动所述支承工具100。

最终，所述支承工具100还包括构造为长方体的定位部段108，所述定位部段能够通过其棱边和止挡面实现所述支承工具100在装配工具中的精确定位。

因此，所述支承工具100也能够实现，可靠地克服在针面绕组上产生的力而支承并且准确地定位难以固定的定子区段12。通过止挡面和定位部段108的精确定向的棱边，在装配定子10的过程中所述支承工具100能够以高精度定位。因此，尤其能够以高精度将定子区段12组装成定子环。

例如能够根据应用情况改变定子区段12的具体数量和构造。能够并联地或者串联地联接各个绕组束，以便形成相应的电相位（elektrischen Phasen）、尤其是无刷直流电动机（电子整流电动机）。

上述用于定子10的制造方法原则上也可以用于转子，所述转子构造为外部转子。优选地，按照本发明的电机例如作为转向助力电动机用于调整机动车中可运动的部件，但是本发明并不限于这种应用。

Claims (11)

1.用于制造电机的机器部件（10）、尤其是定子的方法，所述方法包括以下步骤：

-卷绕多个单个的、具有相应的单体线圈的齿形区段（12），其中所述单体线圈中的多个单体线圈在线圈组中利用不中断的绕组线构成，其中一段绕组线作为连接线（16、18）在所述单体线圈之间延伸；

-将绝缘元件（22）布置在连接线（16、18）上；并且

-将线圈组的各个卷绕的齿形区段（12）以及一个或者多个其他的卷绕的齿形区段（12）组装起来，以便构造所述机器部件（10），

其中如此进行所述组装，从而将所述绝缘元件（22）布置在所述连接线（16、18）与其他齿形区段（12）的线圈侧面之间。

2.按照权利要求1所述的方法，其中所述齿形区段（12）在组装之前如此布置在平面中，从而所述齿形区段（12）的齿形件（32）均匀修正地伸出，并且在卷绕所述齿形区段（12）之后，所述连接线（16、18）在线圈组的单体线圈之间在平面中侧向地相对于所述齿形区段（12）错开地布置，其中所述齿形区段（12）在组装时在多个其他齿形区段（12）的线圈侧面上沿连接线（16、18）的方向翻转，从而使得所述齿形件（32）全部径向于电机的旋转轴线定向。

3.按照权利要求2所述的方法，其中所述齿形区段（12）在组装之前环状地布置在平面中，其中如此进行卷绕，从而使得所述连接线（16、18）在布置所述齿形区段（12）时径向地位于所述齿形区段（12）的环状的结构内部。

4.按照权利要求3所述的方法，其中所述绝缘元件（22）包括绝缘的环（22、24），所述环平行于平面中的结构地布置到所述连接线（16、18）上。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的方法，其中另一个绝缘元件（24）布置在第一线圈组的单体线圈之间的连接线（16、18）与第二线圈组的单体线圈之间的连接线（16、18）之间。

6.按照权利要求5所述的方法，其中在进行组装以构造所述机器部件（10）之前布置另一个绝缘元件（24）。

7.电机的机器部件（10）、尤其是定子，其包括：

-多个齿形区段（12），所述齿形区段分别具有一个基本件（34）和一个从所述基本件中伸出的齿形件（32）；

-线圈组的单体线圈，其中所述单体线圈布置在多个齿形区段（12）中的至少两个不直接相邻的齿形区段之间，并且利用不中断的绕组线构造，其中一段绕组线作为连接线（16、18）在线圈组的至少两个单体线圈之间沿着其他卷绕的齿形区段（12）的线圈侧面延伸；

-绝缘元件（22），所述绝缘元件布置在所述连接线（16、18）与其他卷绕的齿形区段（12）的线圈侧面之间。

8.按照权利要求7所述的机器部件（10），其中所述齿形区段（12）的基本件（34）环状地布置，从而所述齿形件（32）径向地从布置好的基本件（34）中伸出。

9.权利要求7或8所述的机器部件（10），其中设有多个第一线圈组和多个第二线圈组，其中第二绝缘元件（22）布置在所述第一线圈组的单体线圈之间的连接线（16、18）与所述第二线圈组的单体线圈之间的连接线（16、18）之间。

10.按照权利要求7至9中任一项所述的机器部件，其中所述齿形区段（12）分别包括一个齿形件（32）和一个基本件（34），其中所述基本件（34）在一个端部上设有凹槽（38）并且在对置的端部上设有凸起（36），从而在组装所述齿形区段（12）以构造所述机器部件（10）时，将基本件（34）的分别一个凸起（36）嵌入到相邻的基本件（34）的凹槽（38）中。

11.电机，其具有按照权利要求7至10中任一项所述的机器部件。