CN107534330B - 电机的绕组齿 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机（10）的绕组齿（16），所述绕组齿包括可导磁的芯子（18）、将所述芯子（18）包围的绕组载体（30）以及被缠绕到所述绕组载体（30）上的并且将所述芯子（18）包围的绕组（24），其中所述绕组（24）具有至少一个由单个线匝（36）构成的层（34b、34c），所述层从所述绕组齿（16）的基座（20）被一直缠绕到所述绕组齿（16）的顶部（22），并且所述绕组具有由单个线匝（36）构成的最里面的层（34a），所述最里面的层从所述基座（20）被一直缠绕到处于所述基座（20）与所述顶部（22）之间的绕组载体（30）中的梯级（38）。所述绕组（24）的接头端部（40）在没有包围所述芯子（18）的情况下从所述基座（20）伸展到所述绕组载体（30）中的梯级（38）并且随后转变为所述绕组（24）的最里面的层（34a）。

Description

电机的绕组齿

技术领域

本发明涉及一种用于电机的绕组齿以及一种具有多个这样的绕组齿的定子。

背景技术

为了制造电机而存在着一系列绕组方法，所述绕组方法关于一些方面、比如电的槽填充系数、自动化、制造成本、彼此间的导线布置和更多方面彼此有别。通常人们致力于制造具有高的功率密度的电机，用于将结构空间和重量保持在低的水平上。

一种得到推广的绕组技术是单齿绕组，所述单齿绕组的特征在于高的自动化程度和有序的导线层。所述单齿绕组比如进行到设有绕组载体的叠层的单齿上或者进行到单个的绕组载体上，所述绕组载体后来被接合到所述齿上。单齿的缠绕通常以下述形式进行：处于里面的层完全被缠绕（所述层在所述齿的从基座直至顶部的整个长度的范围内延伸）并且最外面的层通常没有完全被缠绕，用于实现梯级形状。这种梯级形状用于尽可能好地利用两个相邻的绕组齿之间的空间。因为对于并列地布置的相同地被缠绕的绕组齿来说，所述层阶跃的边沿总是处于同一个直径上，所以空间利用受到了限制。

这能够借助于层阶跃的升高（在制造开销提高的同时）或者所述绕组载体的锥状的形状来部分地得到补偿。

对于定子来说，另一种方案在于，使用两种不同地被缠绕的单齿，这可能导致可观的附加开销。

DE 10 2004 037 866 A1说明了如何能够通过异型截面导线的使用来提高单齿绕组的槽填充系数。

DE 10 2004 046 544 A1说明了对于绕组载体的调整，所述绕组导体用于导引并且接纳所插入的U形的绕组元件。

DE 10 2004 011 094 A1说明了一种双构件的绕组载体，该绕组载体相应地被插接到片组的两个端面上。

DE 10 2010 031 584 A1说明了对于绕组载体的几何上的调整，用于实现相应相邻的齿的连接。

JP 2007 215364 A说明了一种用于电动马达的定子绕组，对于该定子绕组来说定子齿的侧沿被分级，用于减小死区。

发明内容

发明优点

本发明的实施方式能够以有利的方式来提供用于电机的紧密地被包装的、可以容易地缠绕的绕组齿。

本发明的一个方面涉及一种用于电机的绕组齿。所述绕组齿能够具有由板片构成的芯子，绕组围绕着所述芯子来缠绕。所述绕组齿能够被理解为单齿，因为所述绕组只能包围着其芯子。能够由多个这样的绕组齿来构成电机的定子或者转子。所述绕组齿由此能够是定子齿或者转子齿。

所述电机能够是发电机和/或马达、比如机动车的驱动装置。

按照本发明的一种实施方式，所述绕组齿包括可导磁的芯子、将所述芯子包围的绕组载体以及被缠绕到所述绕组载体上的并且将所述芯子包围的绕组。所述绕组具有至少一个由单个线匝构成的层，所述层从所述绕组齿的基座被一直缠绕到所述绕组齿的顶部；并且所述绕组具有由单个线匝构成的最里面的层，所述最里面的层从所述基座被一直缠绕到处于所述基座与所述顶部之间的绕组载体中的梯级。由此能够更好地利用两个相邻的绕组齿之间的楔状地变细的空间。所述绕组能够由单个的导线或者导体来缠绕而成并且/或者能够具有两个接头端部，所述两个接头端部都汇入到所述基座中。

此外，所述绕组的一个接头端部（所述导线或者导体的第一区段）在没有包围所述芯子的情况下从所述基座伸展到所述绕组载体中的梯级，并且随后转变为所述绕组的最里面的层。通过这种方式，所述最里面的层从所述梯级朝所述基座被缠绕。

换句话说，所述绕组的被缠绕的区段（除接头端部之外）在所述齿的基座与顶部之间开始。通过分级的绕组载体结合改变的绕组样式能够尽可能好地利用两个绕组齿的芯子之间的空间。尤其如果将相同的齿绕组用于所述定子，那也能够尽可能好地利用所述空间。

用所述绕组齿可以实现很高的填充系数，因为两个相邻的绕线齿之间的空间能够几乎完全用于所述绕组的导体材料。

所述绕组载体用一个或者多个梯级来设计轮廓，用于即使在仅仅部分地被缠绕的、处于里面的层中也能够实现正交循环的（orthozyklisch）缠绕。一个或者多个外面的层而后完全地、也就是从所述基座直至所述顶部被缠绕。

按照本发明的一种实施方式，所述绕组的接头端部（或者所述绕组的第一区段）沿着所述绕组齿的轴向的方向（或者说沿着所述定子或者转子的径向的方向）从所述基座一直伸展到所述梯级。所述接头端部比如从所述基座在轴向上一直导引到下述位置，在那里开始所述最里面的层的单个线匝。这个轴向的区段比如能够被设置在绕组齿的端面上。

按照本发明的一种实施方式，所述绕组载体在端面上具有用于所述绕组的接头端部的导引接片。所述绕组载体能够具有一个或者两个伸出的、必要时中断的轴向的接片，所述一个或者两个接片用于导引所述绕组的接头端部的轴向的区段。所述接片也能够用于对所述绕组的、通过接头端部伸展的第一层进行支撑。

按照本发明的一种实施方式，在所述绕组齿的顶部与所述梯级之间所述绕组的另一个层直接安放在所述绕组载体上。比如，所述另一个层能够朝所述绕组的顶部的方向伸出超过所述第一层并且在那里由所述绕组载体来支撑。如果所述梯级仅仅是一个层那么高并且/或者如果所述绕组载体仅仅具有一个梯级，那么第二层就比如能够在所述梯级与所述基座之间安放在最里面的层上并且而后紧接着安放在所述绕组载体上。

按照本发明的一种实施方式，所述绕组具有奇数的层。最里面的层从所述顶部朝所述基座被缠绕，而所述第二层则朝相反方向从所述基座朝所述顶部被缠绕。所有另外的层能够通过这种方式以交替的方向在所述顶部与所述基座之间伸展。最外面的层（奇数，也就是第3、第5、第7层等等）而后在所述基座处终止，在那里所述绕组的导体/导线转变为另一个接头端部。

按照本发明的一种实施方式，所述绕组的另一个接头端部在所述基座处转变为所述绕组的最外面的层。如已经说过的那样，最外面的层能够从所述顶部朝所述基座被缠绕。

按照本发明的一种实施方式，所述绕组没有单个线匝的交叉。通过所述绕组的构造可能的是，每个单个线匝与其在前的和在后的单个线匝相邻，也就是说要么沿着轴向的方向要么沿着径向的方向处于其旁边。跳过其它单个绕组的单个绕组是不必要的。通过这种方式能够尽可能紧密地包装绕组空间。

按照本发明的一种实施方式，所述绕组载体由塑料制成。所述绕组齿的芯子通常由板片构成。这个芯子能够用所述绕组载体来挤压包封。

但是也可能的是，所述绕组载体由所述芯子来提供。

按照本发明的一种实施方式，所述芯子具有平行的侧沿，所述绕组载体的表面相对于所述侧沿部分倾斜地伸展。所述芯子能够具有基本上平行的侧沿和/或端面，用于针对磁通量提供均匀的横截面。所述绕组载体能够提供相对于所述芯子的中间面倾斜的、具有一个或者多个梯级的侧沿，而不一定出现对于所述磁通量的干扰。

所述绕组载体能够在其外侧面上部分地（也就是在一个或者多个梯级之间）基本上平行于相邻的定子齿之间的对称面来伸展。由此，两个相邻的绕组齿的最外面的绕组层能够基本上彼此平行地伸展，由此两个相邻的绕组齿的芯子之间的空间尽可能完全用导体材料来填充或者两个相邻的绕组齿能够尽可能紧密地并列布置。

按照本发明的一种实施方式，所述绕组载体中的梯级和绕组的奇数的层一样高。比如这个梯级能够是一个或者三个层那么高。也可能的是，所述绕组载体具有大于一个梯级。

按照本发明的一种实施方式，所述绕组载体具有用于对绕组的单个线匝进行导引的凹槽。这些凹槽能够基本上沿着圆周方向围绕着所述芯子来伸展。通过所述绕组载体的这样的轮廓设计能够保证，在缠绕过程中有针对性地并且能够复现地使所述绕组的导线/导体转向。所述轮廓设计的另一个任务能够在于，提供用于在其上面有待缠绕的层的衬底，用于实现正交循环的绕组。正交循环的绕组能够是下述绕组，对于该绕组来说具有圆形的截面的单个线匝的中心布置在等边三角形中。

所述绕组载体的外侧面上的凹槽能够（仅仅）存在于所述绕组载体的侧沿和/或端面上。

所有安放在所述绕组载体上的单个线匝（像比如最里面的层的单个线匝）能够布置在这样的凹槽中。这些凹槽比如能够具有圆形的内截面。

本发明的另一个方面涉及一种用于电机的定子，该定子由如前面和下面所描述的那样的相同的定子齿所构成。相同类型的绕组齿能够用于所述电机的整个定子。通过这种方式取消用于提供不同的绕组齿的附加开销。

附图说明

下面参照附图对本发明的实施方式进行描述，其中不仅附图而且所述说明书都不应该解读为对本发明的限制。其中：

图1示出了按照本发明的一种实施方式的电机的示意性的截面；

图2示出了按照本发明的一种实施方式的绕组齿的示意性的截面；

图3示出了在制造绕组的期间按照本发明的一种实施方式的绕组齿的端面的示意图；

图4示出了在制造绕组的期间按照本发明的一种实施方式的绕组齿的端面的示意图；

图5示出了按照本发明的一种实施方式的两个相邻的绕组齿的示意性的截面；并且

图6示出了按照本发明的一种实施方式的绕组齿的透视图，在所述透视图中未示出所述绕组。

附图仅仅是示意性的并且没有按照比例。同样的附图标记在附图中表示相同的或者相同作用的特征。

具体实施方式

图1示出了电机10、像比如发电机和/或电动马达的截面，所述电机包括定子12和在其中能够被旋转地悬挂的转子14。所述定子12包括多个沿着圆周方向彼此先后相随地布置的绕组齿16或者定子齿。

所述绕组齿16中的每个所述绕组齿都包括芯子18，该芯子从绕组齿的基座20一直伸展到其顶部22。所述芯子18、基座20和顶部22由分层的板片制成。围绕着所述芯子18缠绕着比如由铜线构成的绕组24。

所述定子12的绕组齿用其基座20彼此相连接，所述基座在一侧上具有轴向的导槽26并且在另一侧上具有相应的轴向的榫28。被组成所述定子12的绕组齿16用其基座20形成环状的定子背部，所述芯子18从所述定子背部中伸出来。

每个绕组齿16的顶部22沿着径向的方向指向里面并且/或者朝侧面的方向（沿着圆周方向）蘑菇状地扩张。

所述转子14也能够包括相应的绕组齿16（在这种情况下是转子齿），所述绕组齿能够与所述定子的绕组齿16相类似地构成。不过，所述转子齿用其顶部指向外面并且/或者具有共同的基座。

图2放大地以截面示出了图1的两个绕组齿。在所述绕组齿之一上可以看出，所述绕组24围绕着绕组载体30来缠绕，所述绕组载体包围着所述芯子18。在所述绕组齿16的另一个绕组齿上则没有示出所述绕组24和所述绕组载体30。

所述绕组24能够由导线32或者其它的导体（像比如多个单个绞合线）缠绕而成。在此，所述绕组24由多个由单个线匝36构成的层34所构成。单个线匝36在此环绕所述芯子18刚好一次。层34包括所有单个线匝36，所述单个线匝相对于所述芯子18（基本上）具有相同的间距。

所述绕组24包括最里面的层34a，该最里面的层从所述基座20一直伸展到所述绕组载体30的梯级38并且该最里面的层直接安放在所述绕组载体30上。最外面的层34c从所述基座20一直伸展到所述顶部22。另外的布置在所述层34a、34c之间的层34b也能够从所述基座20一直伸展到所述顶部22。

第二层34d在此在所述基座20与所述梯级之间安放在所述第一层34a上并且在所述梯级38与所述顶部22之间安放在所述绕组载体30上。其它的层34c、34b相应完全地安放在各一个进一步处于里面的层34上。

所述绕组24的导线或者导体32在所述梯级38处转变为所述最里面的层34a的单个线匝36。这用所述导线32的在轴向上伸展的区段或者接头端部40来进行，所述区段或者接头端部在所述最里面的层34a的下面伸展（并且如在图3和图4中所示出的一样）。而后，被缠绕成最里面的层34a的导线32从所述梯级38伸展到所述基座20，而后转变为所述第二层34d，用于从所述基座20一直伸展到所述顶部。随后，该导线转变为所述第三层34b。这一切如此继续进行，直至所述导线32在所述顶部22处转变为最外面的层34c并且而后被一直缠绕到所述基座20，在那里所述导线在另一个接头端部42中离开所述绕组24。

通过这种方式，所述绕组24包括奇数的层34，其中不必要的是，单个线匝36相互交叉。所述绕组24的所有层能够直接放在彼此上面并且/或者能够尽可能紧密地被包装。

由塑料制成的绕组载体30具有凹槽或者槽44，所述凹槽或者槽适合于导引所述绕组24的导线或者导体32。所述导线32具有圆形的截面，而所述凹槽44则在截面中具有拥有相同的半径的圆区段。

所述梯级38是一个层34或者所述导线32的直径那么高。所述绕组载体还具有另一个梯级46，该梯级布置在所述绕组载体30的顶部侧的边缘上，并且该梯级朝所述第三层的顶部22的方向对最后的单个线匝36进行支撑。这个梯级46也是一个层那么高。

为了能够实现穿过所述芯子18的均匀的磁通量，所述芯子具有平行的侧沿48，所述侧沿平行于所述芯子18在径向上伸展的中间面52来伸展。所述绕组载体30的、在所述基座20与所述梯级46之间以及在所述梯级与所述另一个梯级46之间的区段50平行于在径向上伸展的平面54来伸展，所述平面将两个相邻的绕组齿16彼此对称地分开。通过这种方式能够实现这一点：两个相邻的绕组齿16的绕组24（几乎）面状地彼此贴靠并且所述绕组齿16之间的位置空间没有失去。这一点可以在图5中看出。

此外，所述基座20具有在径向上向外指向的槽56，用该槽能够将所述绕组齿固定在定子壳体上。

图3和图4示出，在缠绕所述绕组24时首先将沿着轴向的方向伸展的导线32在平面52中在所述绕组载体30的端面58上沿着所述基座20一直导引到所述梯级38。随后所述导线32折弯（比如围绕着转向柱）并且转变为最里面的层34a的第一单个线匝36。而后所述最里面的层34a的单个线匝36通过这个在轴向上伸展的接头端部40来伸展。

图5示出，由于所述区段50的、相对于所述芯子18的侧沿48的倾斜位置而能够最佳地利用两个相邻的绕组齿16之间的空间。

图6示出了围绕着所述芯子18来注塑的、由塑料构成的绕组载体30。所述绕组载体30在端面58（也就是侧面中的一个指向所述电机10或者定子12的轴向的方向的侧面）上具有两个导引接片60，在所述导引接片之间能够将所述导线32的轴向的区段、也就是所述接头端部40一直导引到所述梯级38。所述接片60之一在此一直伸展到所述梯级38。所述另一个接片60相对于所述梯级38具有间距，使得所述导线32在这个位置上能够朝所述梯级38的方向折弯。这个接片60以指向顶部22的方向的边沿提供一个止挡，所述导线32能够围绕着该止挡来折弯。

所述绕组载体30的侧沿62（也就是沿着圆周方向指向的侧面）拥有用于对所述导线进行导引的凹槽44，而在所述端面58上则不存在凹槽44。

所述梯级38完全地、也就是在所述端面58上并且在所述侧沿62上包围着所述绕组载体30。

最后要指出，像“具有”、“包括”等等这样的概念不排除其它的元件或者步骤，并且像“一个”或者“一种”这样的概念不排除大量数目。

Claims (10)

1.用于电机（10）的绕组齿（16），所述绕组齿（16）包括：

可导磁的芯子（18）；

将所述芯子（18）包围的绕组载体（30）；

被缠绕到所述绕组载体（30）上的并且将所述芯子（18）包围的绕组（24）；

其中所述绕组（24）具有至少一个由单个线匝（36）构成的层（34b、34c），所述层从所述绕组齿（16）的基座（20）被一直缠绕到所述绕组齿（16）的顶部（22），并且所述绕组具有由单个线匝（36）构成的最里面的层（34a），所述最里面的层从所述基座（20）被一直缠绕到处于所述基座（20）与所述顶部（22）之间的绕组载体（30）中的梯级（38）；

其特征在于，

所述绕组（24）的接头端部（40）在没有包围所述芯子（18）的情况下从所述基座（20）伸展到所述绕组载体（30）中的梯级（38）并且随后转变为所述绕组（24）的最里面的层（34a），其中所述芯子（18）具有平行的侧沿（48），所述绕组载体（30）的区段（50）平行于两个相邻的芯子（18）之间的径向平面（54）并且相对于侧沿倾斜伸展。

2.按权利要求1所述的绕组齿（16），

其中所述接头端部（40）沿着所述绕组齿（16）的轴向的方向从所述基座（20）一直伸展到所述梯级（38）；并且/或者

其中所述绕组载体（30）在端面（58）上具有至少一个用于所述绕组（24）的接头端部（40）的导引接片（60）。

3.按权利要求1或2所述的绕组齿（16），

其中在所述绕组齿（16）的顶部（22）与所述梯级（38）之间所述绕组（24）的另一个层（34d）直接安放在所述绕组载体（30）上。

4.按权利要求1或2所述的绕组齿（16），

其中所述绕组（24）具有奇数的层（34）；并且/或者

其中所述绕组（34）的另一个接头端部（42）在所述基座（20）处转变为所述绕组（24）的最外面的层（34c）。

5.按权利要求1或2所述的绕组齿（16），

其中所述绕组（24）没有单个线匝（36）的交叉。

6.按权利要求1或2所述的绕组齿（16），

其中所述绕组载体（30）由塑料制成。

7.按权利要求1或2所述的绕组齿（16），

其中所述绕组载体（30）中的梯级（38）和所述绕组（24）的奇数的层（34）一样高。

8.按权利要求7所述的绕组齿（16），所述绕组载体（30）中的梯级（38）和所述绕组（24）的唯一的层（34）一样高。

9.按权利要求1或2所述的绕组齿（16），

其中所述绕组载体（30）具有用于对所述绕组（24）的单个线匝（36）进行导引的凹槽（44）；并且/或者

其中所述凹槽（44）存在于所述绕组载体（30）的侧沿（62）和/或端面（58）上。

10.用于电机（10）的定子（12），所述定子由按前述权利要求中任一项所述的绕组齿（16）所构成。

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