CN107078611B - 具有插接的扁平的卷绕头的转子或定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电机（10）的结构元件（12），包括带有多个开口（18）的能够导磁的核芯（16），开口沿着核芯（16）的轴向延伸，以及包括多个部分导体（20），部分导体在开口（18）中延伸轴向延伸，以便在通电时在能够导磁的核芯（16）中产生磁场；其中，部分导体（20）被插入开口（18）中且部分导体（20）的端部（32）相互连接。部分导体（20）的区段（22）为了形成卷绕头（38）而朝着径向弯曲，区段具有相互连接的端部且从能够导磁的核芯（16）的端侧（26）伸出。

Description

具有插接的扁平的卷绕头的转子或定子

技术领域

本发明涉及用于电机的结构元件，如定子或转子，以及涉及用于制造这种结构元件的方法。

背景技术

电动马达的转子以及定子都包括绕组，所述绕组在通电时产生了对于驱动电动马达所需的磁场。在插接技术中制造绕组时，部分导体被插在定子内或转子内的槽或开口中，从板叠伸出的导体区段对应于所需的互联来交叠且用一种连接技术上的方法相互电连接和机械连接。

DE 199 56 347 A1例如示出了一种用于电机的转子，其带有经插接的部分导体，所述部分导体例如借助焊接拼合成导体回路。

从定子或转子伸出的导体区段然后形成了所谓的卷绕头，该卷绕头的结构高度基本上取决于下列因素：所需的交叠的长度、叠片截面、导体厚度、槽中的部分导体的数量、线圈宽度、用于在定子或转子与围面之间的过渡半径的余量、用于所使用的连接技术的余量、部分导体的分度圆直径以及线圈的线圈宽度。

在传统制造的卷绕头中，由这些参量得出了最小的高度，基于所给定的在几何上的因素，不可以低于该最小的高度。这导致了在电动马达的结构空间、成本和可能的功率方面的缺陷。所需的更大的结构空间阻止了马达使用在结构空间相应有限的应用中。由于长度更大，则在马达的许多构件中产生了同样更大的长度以及因此经提高的材料成本。由于卷绕头高度相对于有效的板长度的比例不利，所以基于更大的电阻而产生了功率损失。

发明内容

本发明的实施方式可以以有利的方式使得缩短电机的轴向的结构长度成为可能。因此可以提供一种有很小的结构空间、很低的成本以及很高的功率密度的电机。

本发明的第一个方面涉及用于电机，例如电动马达或发电机的结构元件。该结构元件可以是电机的定子或转子。此外，该结构元件可以由多个有基本上相同的轮廓的板叠片组成，这些板叠片具有若干槽或开口，用于形成绕组的部分导体然后可以插入到这些槽或开口中。

按照本发明的一个实施方式，所述结构元件包括一个能够导磁的核芯和多个部分导体，该核芯带有多个沿着所述核芯的轴向延伸的开口，所述部分导体在开口内沿轴向延伸，以便在通电时在能够导磁的核芯内产生磁场。在此可以理解为，所述轴向可以通过电机的（或转子的）转动轴线进行限定。所述能够导磁的核芯可以由板叠片构成。所述部分导体可以是有任意直径的能导电的棒或丝。

所述部分导体被插入到开口中且通过将部分导体的端部相互连接而连接成至少一个绕组。

所述部分导体通常在插入之前被U形地变弯，因而它们可以插入到相邻的开口中。紧接着，将对置的端部变弯以及相应于所述绕组的期望的互联相互熔焊、钎焊等。

所述部分导体的若干区段在此为了形成卷绕头而沿着径向弯曲，这些区段具有相互连接的端部且这些区段从能够导磁的核芯的一个端侧伸出。换句话说，这些区段的第一部分可以沿轴向从核芯突出且紧接着第二部分可以沿径向延伸。可以理解为，第二部分在此也可以沿周向方向延伸，例如以便达到导体端部的交叠。

电机的定子卷绕头或转子卷绕头的轴向的结构长度可以以这种方式通过扁平的卷绕头形状在插接技术制造方法中被缩短。

“沿径向弯曲”通常可能意味着，所述区段在一个平面内具有基本上90°的角，例如在85°和100°之间的角，所述区段在所述平面内延伸且该平面平行于所述轴向。

按照本发明的一个实施方式，所述区段沿轴向从核芯的端侧伸出且紧接着平行于这个端侧延伸。起先笔直的区段例如可以通过工具变弯，该工具支持形成直角的弯头。

按照本发明的一个实施方式，所述区段背离于电机的一条轴线变弯。所述区段通常可以直向着转动轴线变弯或背离于该转动轴线变弯。

若所述区段向外变弯，那么这可以（例如由于更好的可接近性而）方便导体端部的交叠和/或连接。

环形的定子可以例如具有内置的槽作为开口，环形的轭在径向较为外部连接到这些开口上。所述导体区段然后可以向着径向外部经过所述轭来变弯。

卷绕头的导体区段例如可以很短地在提供了核芯的端侧的最后的叠片上方直角地或者几乎直角地弯曲以及然后向着轭的方向延伸。这些导体区段然后可以按照电机的所需的互联平行于或几乎平行于末端叠片弯曲，因而它们的端部可以相互连接。

卷绕头的向着轭的方向的弯曲的形状导致了沿轴向的长度缩短。由于更小的结构空间，可以在相同的性能下实现更小的结构尺寸。在相同的有效的结构长度下，总结构长度被缩短且相应地需要更少的材料用于壳体、板叠、转子、定子、轴等，这可以导致成本下降。通过缩短卷绕头，可以在同样的结构长度下达到更好的性能。

按照本发明的一个实施方式，卷绕头具有至少两个由部分导体的沿径向弯曲的区段构成的层状的层。第一层然后例如包括若干区段，这些区段的沿轴向延伸的部分靠近转动轴线，其中，另一个第二层包括若干区段，这些区段的沿轴向延伸的部分较为远离于转动轴线。然后在每一层中，导体区段的沿径向取向的第二部分基本上平行地延伸和/或可以为了交叠而同样沿周向方向变弯。

来自第一层的第一区段例如在所述结构元件的周向方向上变弯，因而它们相对来自第二层的第二区段被这样交叠：使得它们的端部可以相互连接，其中，第一区段与第二区段连接。

按照本发明的一个实施方式，能够导磁的核芯包括环形的轭，在轭上提供开口作为槽。部分导体的弯曲的区段可以从开口起沿着轭延伸。部分导体的相互连接的端部然后可以被这样布置，即，使得它们沿径向不伸出于轭。

按照本发明的一个实施方式，弯曲的区段围绕支承元件变弯，支承元件环形地环绕结构元件。所述区段例如可以取代围绕工具而围绕保留的支承元件变弯，支承元件例如在转子中时可以相对于离心力而支承所述区段。

按照本发明的一个实施方式，弯曲的区段从卷绕头嵌入到浇铸料中。此浇铸料可以机械地支持所述区段和/或将所述区段电绝缘。

本发明的另一个方面涉及制造用于电机的结构元件的、例如上文中和下文中说明的结构元件的方法。可以理解为，结构元件的特征也可以是该方法的特征，反之亦然。

根据本发明的一个实施方式，所述方法包括：提供能够导磁的核芯，该核芯带有多个开口，开口沿着核芯的轴向延伸；将多个部分导体插入到所述开口中，因而部分导体沿着轴向延伸；部分导体的从能够导磁的核芯的端侧伸出的区段沿着径向弯曲，以形成卷绕头；以及将区段的端部连接。所述连接例如可以通过熔焊、例如扩散熔焊和/或钎焊完成。

所述制造方法可以被使用在所有在插接技术中制造的定子和转子中。针对该方法以及针对该结构元件的应用领域能够例如是转向马达、发电机、混合动力驱动器、起动器马达和其它的电的驱动机。

要指出的是，在此参照不同的实施方式来描述本发明的几个可能的特征和优点。本领域技术人员知道的是，能够以合适的方式将特征进行组合、适配或者更换，以便获得本发明的其它的实施方式。

附图说明

在下文参照附图来描述本发明的实施方式，其中，附图以及说明均不被设计为限制本发明。

图1示出了对按本发明的一个实施方式的用于电机的结构元件的沿着轴向的示意性视图；

图2示出了按本发明的一个实施方式的用于电机的结构元件的示意性纵剖面；

图3示出了对按本发明的一个实施方式的用于电机的结构元件的在轴向上的示意性视图；

图4示出了按本发明的一个实施方式的用于电机的结构元件的示意性侧视图。

所述附图只不过是示意性的并且并非比例恰当。相同的附图标记在附图中描述相同的或作用相同的特征。

具体实施方式

图1示出了电机10的一个截取部分，在该电机中，形式为定子12a的结构元件12被布置在壳体14内部。在定子12a内，转子12b可以以能转动的方式支承在壳体14中。

定子12a包括由板叠片构成的核芯16，在该核芯中构造有形式为槽的开口18，这些开口沿着轴向（这就是说平行于转子12b的转动轴线）延伸。形成了定子绕组的部分导体20被布置在开口18中。部分导体20，例如铜丝或铜棒，可以具有圆形的、矩形的和/或锥形的横截面。该横截面在此可以是连续的或沿着部分导体20变化。

在所述开口18内使得部分导体20沿着轴向延伸，从核芯16伸出的区段22被弯曲且沿着径向延伸。

定子的开口18形成在核芯16的内侧上，所述核芯在径向较为外部具有环形的轭24，所述部分导体20的区段22在该轭的端侧26处延伸。所述区段22在此不仅沿着径向延伸，而且也沿着周向方向变弯，因而两个区段22可以对应于电机10的互联地与能导电的连接部位28连接。多个部分导体20通常也可以相互交叠且它们的端部处在连接部位28处。

转子12b也可以与定子12a类似地构造，这就是说，在开口中具有相应地变弯的以及相应地连接的部分导体。作为备选，所述转子可以仅包括永磁体或（用于鼠笼式马达的）导电的笼。

图2示意性地在横截面中示出了结构元件12（例如定子12a或转子12b）。可以看到，区段22中的每个均在第一部分30a中沿着轴向延伸以及然后在第二部分30b中在弯曲约90°后沿着一个平行于端面26的方向沿着径向延伸。

已连接的部分导体20的端部32沿轴向处于相叠。

此外在图2中可以看到，所述区段22可以围绕支承元件34弯曲，所述支承元件例如环形地围绕结构元件12且支撑所述区段22。支承元件34可以处在区段22的部分30a的外直径处和/或可以是用于承受离心力的铠装。支承元件34也可以是区段22的支承部且将这些区段支撑在端侧26上（例如作为用于在过度弯曲时保护区段22的环）。

此外，区段22可以被嵌入到浇铸料36中。

由纸或塑料制成的绝缘结构可以处在端侧26上方，该绝缘结构可以从各开口18伸出且单个地包围导体20。

在图1和2中为清楚起见仅示出了一些部分导体20或被弯曲的区段22。由多个区段22构成的卷绕头38通常处在端侧26上。

在图中示出了对这种卷绕头38的俯视图，卷绕头在作为侧视图的图5中示出。由于区段2沿径向延伸，所以卷绕头38被构造成盘形。部分导体20的区段22在从开口18出来的出口部位中先沿着定子或转子纵轴线的方向以及然后向着轭24的方向指向。所述区段22弧形地或者几乎弧形地在卷绕头38中延伸。

区段22处在两个盘形的层40中，其中，来自第一层40的区段22与来自另一个层40的区段连接。来自不同的层40的交叠的区段22处于彼此相叠和并列。

总体上可以理解为，结构元件12的两侧都可以配设有这种卷绕头38。特殊连接元件（例如相接头、反向连接器、星点连接器）也可以附加地在单侧或双侧处在卷绕头38中。

结构元件12可以例如被如下制造：

首先提供能够导磁的核芯16，核芯例如由多个板叠片构成。

在这个核芯16中，部分导体20被插入开口18中，因而部分导体20沿着轴向延伸。部分导体20可以作为U型元件或作为单个的棒被制造和提供。

之后部分导体20的从核芯16的端侧26伸出的区段22，沿着径向为了形成卷绕头38而弯曲。这可以例如借助工具和/或通过支承元件34发生。所述区段22在此也沿周向方向如期望那样交叠。

紧接着区段22的端部32被连接。这可以例如通过熔焊或钎焊完成。导体端部32可以作为用于所述连接方法的准备措施而被金属地涂层。导体端部32也可以通过恰当的方法摆脱其漆绝缘。但导体端部32也可以用一种不需要移除该绝缘的连接方法相互连接。

最后要指出的是，概念例如“具有”、“包括”等不排除其它的元件，并且概念例如“一个”或者“一种”不排除多个。此外要指出的是，参照上述的实施例中之一描述的特征或者步骤也能够结合上述其它的实施例的特征或者步骤而被使用。并不将权利要求中的附图标记看作为限制。

Claims (7)

1.一种用于电机（10）的结构元件（12），该结构元件（12）包括：

-具有多个开口（18）的能够导磁的核芯（16），所述开口沿着所述核芯（16）的关于所述电机的转动轴线的轴向延伸；

-具有多个部分导体（20）的绕组，所述部分导体在所述开口（18）中沿着轴向延伸，以便在通电时在所述能够导磁的核芯（16）中产生磁场；

其中，所述部分导体（20）被插入到所述开口（18）中且所述部分导体（20）的端部（32）相互熔焊或者钎焊；

其中，所述部分导体（20）具有从所述能够导磁的核芯（16）的端侧（26）伸出并且带有相互连接的端部（32）的区段（22），

其特征在于，

所述部分导体（20）在插接技术中构造为绕组的U型元件或单个的棒，并且

所述部分导体（20）的区段（22）为了形成卷绕头（38）沿着径向背离于所述电机（10）的转动轴线地弯曲，所述卷绕头（38）具有两个或更多个由部分导体（20）的径向弯曲的区段（22）构成的层状的层（40），来自第一层（40）的一个区段（22）沿着所述结构元件（12）的周向方向变弯，因而所述来自第一层（40）的一个区段（22）相对于与该来自第一层（40）的一个区段（22）连接的、来自第二层（40）的一个区段（22）交叠，从而其端部（32）能够相互连接，

并且关于所述卷绕头（38）的横截面，所述区段（22）中的每一个沿着径向弯曲。

2.按照权利要求1所述的结构元件（12），其中，所述区段（22）沿着轴向从所述端侧（26）伸出且紧接着平行于所述端侧（26）延伸。

3.按照权利要求1所述的结构元件（12），其中，能够导磁的核芯（16）包括环形的轭（24），在该轭上提供开口（18）作为槽；和/或

其中，所述部分导体（20）的弯曲的区段（22）从开口（18）沿着轭（24）延伸且被连接的端部（32）不伸出超过所述轭（24）。

4.按照权利要求1所述的结构元件（12），其中，所述弯曲的区段（22）围绕支承元件（34）变弯。

5.按照权利要求1所述的结构元件（12），其中，所述弯曲的区段（22）从所述卷绕头（38）被嵌入到浇铸料（36）中。

6.按照权利要求1所述的结构元件（12），其中，该结构元件是定子（12a）；或者

其中，该结构元件是转子（12b）。

7.一种制造用于电机（10）的结构元件（12）的方法，该方法包括：

提供具有多个开口（18）的能够导磁的核芯（16），所述开口沿着核芯（16）的轴向延伸；

将绕组的多个部分导体（20）在插接技术中插入到所述开口中，因而部分导体（20）沿着轴向延伸；

将部分导体（20）的从能够导磁的核芯（16）的端侧（26）伸出的区段（22）沿着径向背离于所述电机（10）的转动轴线地弯曲，以用于形成卷绕头（38），所述卷绕头具有两个或更多个由部分导体（20）的径向弯曲的区段（22）构成的层状的层（40），其中，关于所述卷绕头（38）的横截面，所述区段（22）中的每一个沿着径向弯曲，

其中，来自第一层（40）的一个区段（22）沿着所述结构元件（12）的周向方向变弯，因而所述来自第一层（40）的一个区段（22）相对于来自第二层（40）的一个区段（22）交叠，从而其端部（32）能够相互连接；

将所述区段（22）的端部（32）连接成至少一个绕组，方法是将所述部分导体（20）的端部（32）相互熔焊或者钎焊。