CN107580743B - 改进的用于电机的定子和电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电机的定子，该定子：包括多个齿，各齿分别构成为用于能在所述齿上布置绕组；其中，所述齿在沿定子的轴向方向延伸的第一区域中相对于纵轴线具有第一角度；所述齿在沿定子的轴向方向延伸的第二区域中相对于纵轴线具有不同于第一角度的第二角度；此外所述定子具有第三区域，在该第三区域中各齿为电绝缘的并且所述第三区域布置在第一区域与第二区域之间；并且所述第一区域通过第一定子元件形成，所述第二区域通过第二定子元件形成并且所述第三区域通过第三定子元件形成，该第三定子元件布置在第一定子元件和第二定子元件之间。本发明还涉及一种包括所述定子的电机。

Description

改进的用于电机的定子和电机
技术领域
本发明涉及一种具有改进的振动技术特性以及声学特性的用于电机的定子以及一种电机。
背景技术
此外，电机在电动车辆中用于驱动该车辆。电机典型地包括定子，在该定子上布置有多个产生旋转场的绕组。在内转子电机中，转子在定子中布置在轴上。该转子可具有永磁铁或电磁铁。所述定子通常借助多个彼此重叠布置的叠片、即所谓的叠片组形成。本发明按照意义地也适用于在外转子电机中的电机。
所述绕组部分地布置在齿上。齿为在内转子电机中从基本上圆筒状的转子沿径向方向向内延伸的区域。在转子在定子中转动时，通过通常波动的电感历程诱发转矩不均匀性。此外，该扭矩波动导致能以声排放的形式表现出来的声学激励。
为了减小声排放，已知将齿相对于定子的轴向方向倾斜地布置。这种定子例如在DE 10 2010 026 263 A1中说明。
电机的这种仅沿一个方向的线性倾斜在转子中沿转子的轴向方向导致不均匀的转矩产生，此外，该不均匀的转矩产生还导致转子之内的扭转振动并且由此导致另外的声排放。
提出了将齿构成为具有双重倾斜、例如箭头状的倾斜。然而，由此在改变倾斜角度时出现绝缘问题。尤其是在齿之间的凹槽的绝缘和盖滑块的使用是关键性的，因为在此使用的材料被弯折并且因此失去或者至少降低了绝缘特性。
发明内容
本发明提出的目的在于，提供一种具有减小的声排放或者振动激励的电机。
本发明的所述目的通过一种如下所述的定子和一种如下所述的电机解决。
按照本发明的用于电机的定子包括多个齿，各齿构成为用于能在所述齿上布置绕组。各齿或在齿中间的各凹槽在沿轴向方向延伸的第一区域中相对于纵轴线具有第一角度。各齿或在齿之间的各凹槽在沿定子轴向方向延伸的第二区域中相对于纵轴线具有第二角度，该第二角度不同于第一角度或该第二角度反向于第一角度。所述定子具有第三区域，在该第三区域中各齿为电绝缘的或者由绝缘材料组成并且该第三区域布置在第一区域与第二区域之间，并且所述第一区域通过第一定子元件形成，所述第二区域通过第二定子元件形成并且所述第三区域通过第三定子元件形成，该第三定子元件布置在第一定子元件和第二定子元件之间。该第三区域沿轴向方向布置在第一与第二区域之间。
在第三区域中，齿具有不同于第一和第二角度的角度。因此，电绝缘仅在第一和第二区域中是必需的。因此，绕组相对于定子的绝缘可构造成两部分式的。
所述绝缘的一种实施方式可构成为一体式的。在所述情况中，第三区域中的绝缘可通过有针对性的削弱部、例如通过切口部或压制部实现，使得绝缘材料可服从倾斜角度的变化。因此，定子绕组在齿的倾斜从第一角度向第二角度过渡所在的区域内的绝缘可不断裂。按照本发明，通过双重的互补的倾斜，减小振动激励因而以及声排放。此外，实现较均匀的扭矩输出。
优选地，齿或者在齿之间的凹槽在第三区域中沿轴向方向延伸。这些齿和在齿之间的凹槽可在第三区域中改变其角度，以便提供从第一角度到第二角度的过渡。
第一区域和第二区域可至少50％、更优选达到75％、最优选达到95％地由铁磁材料形成。典型地，第一区域和第二区域分别具有一个叠片组。一个叠片组为多个沿轴向方向挨着布置的彼此电绝缘的叠片。
在第三区域中，齿可布置成平行于定子的纵轴线。所述第一区域可通过第一定子元件形成，所述第二区域可通过第二定子元件形成并且所述第三区域可通过第三定子元件形成，该第三定子元件布置在第一定子元件和第二定子元件之间并且由不导电的材料形成。在这个构造方案中，第三区域通过单独的实心的定子元件形成。
所述第三区域可具有多个元件，这些元件相对于纵轴线的角度是可调的。由此可更简单地制造定子，因为避免了突然的过渡。这些元件可由电绝缘的材料制成。
在另一构造方案中，所述第一区域通过第一定子元件形成，所述第二区域通过第二定子元件形成并且所述第三区域通过绝缘层形成，该绝缘层沿径向向内并且部分地朝向定子的轴向端部布置在第一区域的一部分和第二区域的一部分上。在这个构造方案中，所述第三区域可通过比较薄的绝缘层、例如薄膜形成。为了避免空气间隙和爬电距离，该薄膜可以是几毫米厚。
按照本发明的电机包括上述的定子、布置在定子的齿上的绕组、至少一个第一绝缘元件以及在两部分式绝缘的情况下包括至少一个第二绝缘元件。所述至少一个第一绝缘元件布置在第一区域上并且所述至少一个第二绝缘元件布置在第二区域上。所述绕组布置在第一绝缘元件和第二绝缘元件上。
正如之前提到的那样，绝缘元件构成为两部分式的。由此避免绝缘元件在从定子齿的第一角度向第二角度的过渡处弯折和/或断裂。可以设有一个覆盖第一区域的或第二区域的全部齿的绝缘元件。然而也可以在定子的两个齿之间的每个凹槽中设有一个单独的绝缘元件。
所述至少一个第一绝缘元件可布置在第一区域上和在第三区域的一部分上，并且所述至少一个第二绝缘元件可布置在第二区域上和在第三区域的一部分上。
一体式的绝缘元件可布置在第一区域、第三区域和第二区域上并且可在第三区域上和/或在第三区域的周围具有至少一个柔性的区域。
本发明还涉及一种具有前述电机的车辆。
附图说明
现在参考附图更详细地描述本发明，这些附图示出本发明的示例性的并且非限制性的实施方式，其中：
图1示出按照本发明的定子的分解图，
图2示出按照本发明的定子的示意性的透视图；
图3a至3d示出定子的齿和凹槽以及绝缘元件；
图4示出按照本发明的由多个叠片组构造而成的定子；和
图5示出定子的绕组头部。
具体实施方式
参考图1和2，其示意性地示出本发明的一种实施方式。电机包括第一定子元件102、第二定子元件106和第三定子元件104。这三个定子元件102、104、106构成为绕相应中心线呈环状的并且因此直接并排地布置，使得其中心线或者说其延长线是重合的。具有多个沿径向方向向内延伸的齿108的第一定子元件102布置在具有多个沿径向向内延伸的齿112的第三定子元件104上。在所述第三定子元件上，在与第一定子元件102相反的一侧上布置有具有多个沿径向向内的方向延伸的齿114的第二定子元件106。
第一定子元件102和第二定子元件106由铁磁材料、例如高渗透率的软磁性的钢种、磁性钢带、磁性钢板或类似物构造而成。所述磁性钢带可具有从约0.25到约0.5mm的厚度。
这种材料通常是导电的。在第一定子元件102上，各齿108布置成以第一角度110相对于定子100的纵轴线倾斜。在第二定子元件106中，各齿114布置成沿第二方向116相对于定子的纵轴线倾斜。第一角度110和第二角度116是彼此反向的，尤其是第一和第二角度关于第三定子元件104对称。第一角度110和第二角度116以如下方式定义：各齿108和114分别具有一个中间平面，该中间平面在每个齿中居中地在两个指向相邻的齿的外表面之间延伸。每个齿108、114的所述中间平面与相应的第一和第二定子元件102、106的中心线相交。在此，第一角度110构成在每个齿108的中间平面与第一定子元件102的中心线之间(也就是说第一角度小于90°)。第二角度116构成在每个齿114的中间平面与第二定子元件106的中心线之间(也就是说角度小于90°)。
第三定子元件104由电绝缘材料、例如塑料绝缘纸、芳纶纸、层压体、陶瓷或类似物制成。
在第三定子元件104上，各齿112定向成平行于定子的纵轴线。
本发明在两部分式的绝缘中具有如下优点，即，绝缘元件不必在定子100的整个长度上延伸。
参考图3a至3d，其中，图3a示出定子100的俯视图，图3b示出定子100的分解图，图3c示出绝缘元件118、124和第三区域104以及图3d示出沿图3a中的线A-A的剖视图。在第一定子元件的两个齿108和第三定子元件的两个齿112和第二定子元件106的两个齿114之间延伸有凹槽118。在凹槽118中布置有第一绝缘元件120，该第一绝缘元件在第一定子元件102上和在第三定子元件104的一部分上在凹槽118中延伸。第二绝缘元件122在凹槽118中在第二定子元件106上和在第三定子元件104的一部分上延伸。第一绝缘元件120和第二绝缘元件122可具有芳纶纤维材料或者由绝缘材料组成的层压体。第一和第二绝缘元件的厚度可以在0.1mm至0.5mm之间，优选为0.25mm至0.4mm。在凹槽118和绕组(未示出)上方可布置有盖滑块124，以便使绕组更好地绝缘。
参考图4，其示出具有多个叠片组的定子。第一定子元件102具有多个彼此挨着布置的叠片。叠片组102的齿108以第一角度110相对于定子100的纵轴线倾斜地延伸。第三定子元件104构成为连贯的，例如由塑料构成。第二定子元件106由多个彼此挨着布置的叠片形成。第二定子元件106的齿以第二角度116相对于定子100的纵轴线倾斜地延伸，其中，第二角度116反向于第一角度110。
为了一目了然起见，未示出凹槽118中的绕组。
图5示出绕组头部124在第一区域102上和在第二区域106上的位置。
按照本发明的定子具有如下优点，即，可减小振动激励因而以及声排放并且可避免损坏用于绕组的绝缘元件。
在附图和上述说明中详细地阐述和描述了本发明，而所述阐述和描述应理解为阐述性的或者示例性的、而不是限制性的，并且意图不在于将本发明限于公开的实施例。在不同的从属权利要求中提到特定特征的纯粹事实不应意味着也不能有利地使用这些特征的组合。

Claims (13)

1.用于电机的定子(100)，包括
多个齿(108、112、114)，各齿分别构成为用于能在所述齿上布置绕组；
其中，所述齿(108)在沿定子的轴向方向延伸的第一区域中相对于纵轴线具有第一角度(110)；
所述齿(112)在沿定子的轴向方向延伸的第二区域中相对于纵轴线具有不同于第一角度(110)的第二角度(116)；
此外所述定子具有第三区域，在该第三区域中各齿为电绝缘的并且所述第三区域布置在第一区域与第二区域之间；并且
所述第一区域通过第一定子元件(102)形成，所述第二区域通过第二定子元件(106)形成并且所述第三区域通过第三定子元件(104)形成，该第三定子元件布置在第一定子元件(102)和第二定子元件(106)之间。
2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，所述第二角度反向于第一角度。
3.根据权利要求1或2所述的定子(100)，其特征在于，所述第一和第二区域至少达到50％地由铁磁材料形成。
4.根据权利要求3所述的定子(100)，其特征在于，所述第一和第二区域至少达到75％地由铁磁材料形成。
5.根据权利要求3所述的定子(100)，其特征在于，所述第一和第二区域至少达到95％地由铁磁材料形成。
6.根据权利要求1或2所述的定子(100)，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域具有叠片组。
7.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，在第三区域中的齿布置成平行于定子的纵轴线。
8.根据权利要求1或2所述的定子(100)，其特征在于，所述第三定子元件(104)由不导电的材料形成。
9.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述第三区域包括多个元件，这些元件相对于纵轴线的角度是可调的。
10.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述第三区域通过绝缘层形成，该绝缘层沿径向向内在第一区域的一部分上和第二区域的一部分上延伸。
11.电机，包括
根据权利要求1至8之一所述的定子(100)，
多个绕组(124)，所述绕组布置在定子(100)的齿上，
至少一个第一绝缘元件(118)和至少一个第二绝缘元件(112)；
其中，所述至少一个第一绝缘元件(118)布置在第一区域上并且所述至少一个第二绝缘元件(122)布置在第二区域上，并且各所述绕组(124)布置在所述至少一个第一和所述至少一个第二绝缘元件(118、122)上。
12.根据权利要求11所述的电机，其特征在于，所述至少一个第一绝缘元件(118)布置在第一区域上和在第三区域的一部分上，并且所述至少一个第二绝缘元件(122)布置在第二区域和在第三区域的一部分上。
13.根据权利要求11所述的电机，其特征在于，所述绝缘元件布置在第一区域、第三区域和第二区域上并且在第三区域上和/或在第三区域周围具有至少一个柔性的区域。
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