CN107820660B - 用于电机的定子以及用于制造这种定子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机（11）的定子（10）以及用于制造这种定子的方法，所述定子具有环形的定子基体（14），所述定子基体具有用于容纳电线圈（18）的径向的定子齿（16），其中在定子基体（14）的第一端侧（41）上布置有绝缘层（22），所述绝缘层将由缠绕线（20）缠绕的线圈（18）相对于定子基体（14）绝缘，其特征在于，在绝缘层（22）中布置有导体条（26），所述导体条具有轴向延伸的电接触元件（24），在缠绕线圈（18）时，缠绕线（20）贴靠到电接触元件上。

Description

用于电机的定子以及用于制造这种定子的方法

技术领域

本发明涉及用于电机的定子以及用于制造这种定子的方法。

背景技术

利用DE 102012224153 A1公开了电机的定子，其中在端侧上布置有绝缘层和与之连接的连接板。在连接板上，在外周边面上成形有环绕的槽，各个线圈之间的连接线在缠绕时置入槽中。该实施方案具有如下缺点：在缠绕后，线圈必须再次与单独的接触板接触，以便将线圈与客户插头连接。此外，具有沿轴向并排布置的槽的连接板具有大的轴向结构高度，由此，定子不适用于在受限的结构空间中。

DE 10328720A1示出了一种定子，其中单独的线圈以松弛的线初始部和线端部缠绕在每个定子齿上。线端部与单独的连接元件连接，所述连接元件在缠绕后放置到定子上。连接元件具有构造为冲压件的导体电路，导体电路的纵向延伸尺寸大于其径向宽度。制造这种定子是非常昂贵的，这是因为线圈被单个缠绕，并且线圈的松弛的线端部必须分别单个地钎焊或熔焊到导体条上，其中这种实施方案同样具有大的轴向伸展。

发明内容

根据本发明的定子以及根据本发明的包含这种定子的电机以及定子的根据本发明的制造方法具有如下优点：通过将导体条集成到绝缘层中，缠绕线能够不中断地缠绕穿过，其中缠绕各个线圈之间的线能够直接与导体条的接触元件连接。通过沿轴向凸出超过绝缘层的接触元件，缠绕线能够在针缠绕时在没有附加费用的情况下放置在接触元件中。由此取消附加的连接板的单独的安装，由此也节约了轴向的结构空间。由此，这种定子特别适用于装入机动车储箱内的狭窄的空间情况中。

通过在优选实施例中提及的措施，根据本发明的定子的有利的改进方案和改善方案是可能的。特别有利地，导体条具有如下横截面，所述横截面沿轴向方向的尺寸大于沿径向方向的尺寸。由此，多个导体条能够沿径向并排布置，其中总横截面针对机械稳定性和待期待的通过电流还总是足够大地设计。通过沿径向方向相对薄的构造，所有导体条能够布置在线圈的上方的缠绕头的轴向区域中，从而定子总体上沿轴向方向能够以非常扁平构建的方式构造。

在过程技术上，导体条能够非常有利地制造为弯曲冲压件，其中通过由长条弯曲为环，非常少地出现板脚料。在此，导体条能够如此由板冲出：使得一体式地成形的接触元件分别反向地相互嵌接。与平面地构造在径向平面中的导体元件相比，通过弯曲为环形的导体条能够节约非常多的板材料。

在此，环形地弯曲的导体条能够非常廉价地直接置入绝缘层中的环形地环绕的凹陷部中。该凹陷部优选构造为具有矩形的横截面的槽，该横截面相应于导体条的横截面。由此，在各个槽之间沿轴向方向得到在各个槽之间的轴向的分离壁，所述分离壁能够非常薄地构造，并且用作径向相邻的导体条之间的绝缘件。导体条的环形的基体优选沿轴向完全沉入绝缘层的相应的槽中，从而仅还有导体条的接触元件和支撑舌板沿轴向从槽中凸出。由此，导体条相互可靠地电绝缘并且在机械上稳定地保持在绝缘层中。为了安装导体条，在绝缘层中能够例如构造有夹紧元件，导体条直接挤压到夹紧元件中。

在定子的优选的实施方案中，该定子刚好具有三个相位，借助相位的联接舌板给线圈通电。在此，每个相位通过刚好一个导体条形成，所述导体条具有相应的接触元件用以与线圈线连接。如果导体条的联接舌板相对于绝缘层径向地从绝缘层引导出，那么相应的客户联接插头能够在定子侧面接触，从而能够进一步减小定子的结构高度。为此，在绝缘层上优选布置有径向的凸起部，所述凸起部例如能够构造为针对客户插头的对应插头。

为了在贯穿缠绕时减轻导体条的接触元件的负荷，导体条具有轴向的支撑舌板，缠绕线围绕支撑舌板引导。为了使缠绕线在支撑舌板上不受损坏，在支撑舌板的径向外部，在两个槽之间，在支撑舌板的区域中沿轴向更高地构造有槽中间壁，从而槽中间壁的轴向的凸起部形成支撑舌板和缠绕线之间的电绝缘。因此，缠绕线能够有利地在置入接触元件中后直接随后在径向外部围绕槽中间壁的轴向的凸起部缠绕。由此，线圈能够非常紧绷地缠绕到定子齿上，而不会在此使接触元件扭曲。

特别有利地，所有支撑舌板能够构造在唯一的导体条上，尤其构造在径向中间的导体条上，其中这些支撑舌板能够接收作用到在沿径向不同地布置的导体条上的联接元件上的力。适宜地，沿周边方向在每个定子齿之间布置有接触元件，缠绕线在连续缠绕线圈时置入接触元件中。沿周边方向相邻的接触元件在此布置在不同的导体条的不同的径向轨道上。由此实现不同的电相位的电连接。如果接触元件具有沿径向方向贯穿的缝隙，那么缠绕线能够在缠绕穿过时直接置入到接触元件中。在后面的方法步骤中，电连接于是能够例如借助热压或熔焊建立。

在这些实施方案中，在每个定子齿上总是布置有仅刚好一个线圈，线圈通过不中断的连接线与沿周边方向相邻的线圈连接。定子优选具有总共十二个线圈，其中相应地在周边上布置有刚好十二个支撑舌板和十二个或十三个接触元件。缠绕线的端部在此能够置入第一接触元件中（总共十二个接触元件）或者替选地置入单独的相邻的接触元件中（总共十三个接触元件）。

利用缠绕线的根据本发明的不中断的缠绕穿过，各个线圈能够在三角电路中以四重的并联的实施方案连接。由此能够实现最佳地电操控线圈，以便产生磁通量的最大的功率密度。

特别适宜地，绝缘层在缠绕之前直接喷射到定子基体上。由此，定子齿尤其是最佳地相对于线绕组绝缘。此外，能够借助注塑非常有利地构造出针对导体条的槽的几何形状。此外有利地，用于容纳导体条的联接舌板的径向的凸起部能够与绝缘层一体式地喷注成型。这种被喷注成型的绝缘层能够延伸超过定子基体的两个轴向端侧，所述轴向端侧沿定子齿单件式地相连接。

定子能够非常有利地由各个板叠片构建，板叠片能够作为环形闭合的板叠片冲出。在冲压时，同时能够在径向外周边上构造出孔眼，所述孔眼在各个板叠片的轴向堆叠时形成用于嵌入连接元件的紧固钻孔。在此，定子齿优选径向向内延伸，从而转子构造为内动子。为了尤其在使用在载重汽车中的情况下满足机动车领域中的高的振动负荷，完整的线绕组在与接触元件电接触之后利用第二塑料模料包封。由此，导电元件一方面可靠地受到保护以防腐蚀（这对于使用在燃料箱中来说是有利的），并且另一方面阻止缠绕线折断或者电接触松开。因为紧固开口此外从第二塑料模料径向地凸出，所以针对定子不需要另外的壳体，而是该定子能够直接借助紧固开口牢固地旋拧或者以另外的方式紧固在机动车上。

具有这种定子的电机基于特别扁平的结构方式和导电元件的塑料包套特别适用于装入机动车的燃料箱中，尤其是用于将柴油从储箱中运输至马达。

利用根据本发明的制造方法，定子能够在过程步骤中随着缠绕线圈同时与相位接头接触，而不必安装另外的单独的连接板。由于导体条在开始缠绕前嵌入绝缘层中，所以能够直接建立已缠绕的线圈的并联的三角电路。通过喷注成型不仅绝缘层而且还有第二塑料体，用于导体条和其联接舌板的几何形状能够轻松地匹配于客户要求。

因为线圈的电接触完全在定子的第一端侧上实现，所以在对置的第二端侧上不需要与导体元件的电接触。由此，缠绕能够特别有利地借助针缠绕机实施，其中针沿轴向引导穿过环形的定子。在此，缠绕线能够在第一端侧上直接置入接触元件中并且围绕支撑舌板引导。通过将导体条沿径向并排地在线圈的轴向伸展的区域中竖立地置入，定子能够通过该方法特别扁平地创建。替选地，为了使缠绕线与接触元件接触能够使用切夹式连接，从而取消针对电接触的附加的过程步骤。

通过槽中间壁的轴向的凸起部和支撑舌板的具体布置，（基于线长度的电阻的）所谓的死阻抗（tote-lmpedanz）能够在绕组之间得到补偿。因此能够确保，在缠绕裸露的线时总是实现绕组的拉紧。沿轴向的支撑舌板的周边方向的宽度同样能够改变，以便优化线圈之间的线应力。因为导体条构造为未闭合的环，所以敞开的环的敞开的端部能够附加地得到支撑，以便避免导体条的径向的变形。

根据本发明的定子使用在电机中，例如使用在机动车中的驱动马达中。电机例如是具有外置的环形地包绕的定子和内置的转子的内动子马达。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在随后的描述中详细阐述。其中：

图1示出了根据本发明的定子的分解图；

图2示出了已完成缠绕的定子的截取部分；

图3示出了根据本发明的线圈布置的缠绕图；

图4示出了根据本发明的实施例中的一个实施例的三角电路；

图5示出了被完全包封的定子的另一实施方案；并且

图6示出了图5中的定子的剖面。

具体实施方式

图1示出了定子10，如所述定子例如使用在电机11中、尤其电换向的电动马达12中。定子10具有定子基体14，所述定子基体由各个叠片板40组装成。在此，定子齿16从定子基体14径向向内延伸，定子齿与各自的叠片板40单件式地构造。在外边缘42上，定子基体14具有用于连接元件的容纳开口44，利用所述连接元件，定子10例如紧固在机动车中。叠片板40例如构造为冲压件，所述冲压件形成闭合的环，在环上一体式地成形有容纳开口44。在定子基体14上，在第一端侧41上布置有绝缘层22，所述绝缘层几乎覆盖叠片板40的整个表面。绝缘层22例如也在轴向方向30上沿定子齿16延伸。对置的端侧43同样以绝缘层22覆盖，其中在实施例中，绝缘层22一体式地构造为定子基体14的包封件23。在替选的实施方案中，绝缘层22然而也能够构造为单独的构件，其中尤其两个单独的构件分别沿轴向接合到定子基体14上（接合到第一和第二端侧41、43上）。在绝缘层22中成形有环形的槽46，环形的导体条26相应沿轴向嵌入到槽中。为此，在槽46中例如布置有夹紧肋，以便将导体条26牢固地挤压在槽46中。导体条26构造为弯曲冲压件并且形成用于线圈18的电流供应部。导体条的横截面28是大致矩形的，其中其长边沿轴向方向30延伸。在实施例中，三个导体条26的每个导体条形成自身的电相位50 u、v、w。为此，每个导体条26具有联接舌板48，所述联接舌板与视客户而定的联接插头接触。联接舌板48沿轴向没有凸出超过环形的导体条26，而是沿径向弯折，以便减小定子的结构高度。在此，联接舌板48在绝缘层22的径向的凸起部52中引导，所述凸起部例如构造为（未示出的）视客户而定的联接插头的对应件53。在所有导体条26上分别成形有沿轴向凸出的接触元件24，缠绕线20与接触元件电接触。环形的导体条26沿周边方向34在很大的区域的范围内沿径向方向32彼此间隔开地布置，从而各个导体条26具有不同的直径。在两个径向相邻的槽46之间，槽46的侧面47形成在环形的导体条26之间的绝缘壁49。在所述绝缘壁49中的一个绝缘壁上，沿周边方向34彼此相邻地构造有轴向的凸起部56，所述凸起部设置用于引导缠绕线20。在此，轴向的凸起部56的数量等于定子齿16的数量。为了机械地支撑轴向的凸起部56，中间的导体条26在此具有支撑舌板58，所述支撑舌板同样沿轴向方向30延伸。由塑料构成的轴向的凸起部56的面积在此稍微大于由板构成的支撑舌板58的面积，因此导电的支撑舌板58可靠地相对于缠绕线20绝缘。接触元件24关于周边方向34交替地布置在不同的导体条26上。接触元件构造为夹紧凸舌25，所述夹紧凸舌分别具有一个沿径向方向32的缝隙形的裂口60，缠绕线20穿过裂口放置。

已完成缠绕的定子10在图2中示出。在每个定子齿16上缠绕刚好一个电线圈18，其中所有电线圈18借助唯一的不中断的缠绕线20来缠绕穿过。在此，缠绕线20在线圈18的端部上径向向外引导穿过夹紧凸舌25的缝隙60。随后，在缠绕线20随后直接在下一定子齿16上形成下一电线圈18之前，缠绕线20沿周边方向34放置在下一径向的凸起部56的径向外部。在此，缠绕线20如此围绕轴向的凸起部56引导，使得两个相邻的线圈18具有相同的缠绕方向。缠绕定子10在该实施方案中借助针缠绕执行，从而缠绕针将缠绕线20不仅直接放置在接触元件24的缝隙60中，而且也将缠绕线20围绕通过支撑舌板58增强的轴向的凸起部56引导。在完成所有（例如12个）线圈18之后，缠绕线20的端部如在缠绕第一线圈18之前的缠绕线20的开始部那样能够放置在相同的接触元件24中。但替选地也可能的是，针对缠绕线20的端部构造另一个接触元件62，所述另一个接触元件直接与具有缠绕线初始部的接触元件24相邻地布置。

相应的缠绕图在图3中示出，其中每个相位50 u、v、w分别配属于刚好一个导体条26。在内环中，在图3中示意性地示出了电线圈18，其借助被缠绕穿过的缠绕线20全部相连接接。

三个导体条26环形地、彼此径向相邻地布置在线圈18的径向外部。因为每个导体条26形成一个电相位50，所以各个相位50借助沿周边方向34交替的导体条26的接触元件24与各个线圈18之间的连接线66电连接。由此，连接线66沿周边方向34总是以顺序u、v、w与各自的相位接头48连接。作为结果得到四重三角电路64，其例如在图4中示出。由此，一个相位50的四个线圈18分别彼此并联。在该图示中，三个径向线路65的每个径向线路分别相应于一个导体条26，所述径向线路具有各自的相位接头48 u、v、w。

在结束缠绕过程后，缠绕线20例如借助经由两个电极的热压与接触元件24电接触。随后，线圈18和连接线66以及导体条26的环形的部分利用另一塑料模料70浇注，因此整个绕组例如在载重汽车运行中也经受住高的振动要求。这种利用第二塑料模料70完成包封的定子10在图5中示出。利用第二包封件70，所有接触元件24和其与缠绕线20的电接触也完全被包围。在此，第二包封件70沿轴向在绝缘层22和线圈18上方延伸。第二包封件此外也沿轴向方向30在线圈18之间延伸并且在定子基体14的对置的端侧43上延伸。在借助塑料体70进行第二次包封后，绝缘层22的径向的凸起部52利用布置在其中的联接舌板48从第二塑料体70中凸出。在实施例中，联接引脚72以角度沿轴向方向30布置到联接舌板48上，所述联接引脚沿轴向能够嵌入到相应的客户插头中。

图6示出了根据图5的实施例的剖面，所述实施例示出了线圈18和导体条26的环形的部分的完全的塑料包套。在右侧看到的是，环形的导体条26布置在和线圈18的缠绕头76相同的轴向平面74中。同样看到的是，导体条26的轴向高度78小于槽46的轴向深度79，从而仅接触元件24沿轴向从槽46中凸出。第二包封件70然而沿轴向方向30构造得如此高，从而也使接触元件24和轴向的凸起部56连同支撑舌板58完全被包封。在左侧看到的是，导体元件26的联接舌板48如何径向向外引导，其中联接舌板沿轴向布置在绝缘层22的径向的凸起部52与第二塑料体70之间。在实施例中，联接舌板48也借助第二塑料体70固定在径向的凸起部52中。在轴向的中间区域38中，板叠片40形成定子10的径向的外壁82并且尤其没有被包封。板叠片40的紧固开口44位于绝缘罩22的径向外部，从而相应的连接元件能够沿轴向（例如以旋拧）移动穿过紧固开口44。紧固开口44例如没有在定子基体14的整个轴向长度的范围内延伸，而是仅在轴向长度84的轴向的部分区域的范围内延伸。在定子10内部构造出柱形的空心空间85，在定子10完成安装后，相应的转子沿轴向导入空心空间中。通过定子10的扁平的结构方式和对缠绕线20的完全的包封，相应的电动马达12能够特别有利地装入机动车的燃料箱中。

要注意的是，鉴于在附图中和说明书中示出的实施例，各个特征彼此间的多种多样组合可行方案是可能的。因此，线圈18的具体的构造、布置和数量以及具有接触元件48的导体条26的构造例如能够相应地改变。联接舌板48和通往客户插头的接口的方位和构造同样能够匹配于电机11的要求和制造可能性。本发明以特别的方式适用于燃料泵的驱动，尤其适用于载重汽车储箱中的柴油，然而并不局限于该应用方案。

Claims (17)

1.用于电机（11）的定子（10），所述定子具有环形的定子基体（14），所述定子基体具有用于容纳线圈（18）的径向的定子齿（16），其中在所述定子基体（14）的第一端侧（41）上布置有绝缘层（22），所述绝缘层将由缠绕线（20）缠绕的线圈（18）相对于定子基体（14）绝缘，其特征在于，在所述绝缘层（22）中布置有导体条（26），所述导体条具有轴向延伸的接触元件（24），在缠绕线圈（18）时，所述缠绕线（20）贴靠到所述接触元件上，其中至少在导体条（26）上成形有多个轴向延伸的支撑舌板（58），所述支撑舌板沿径向方向（32）支撑所述缠绕线（20），其中所述支撑舌板（58）在其径向外侧被绝缘层（22）的塑料壁（56）覆盖。

2.根据权利要求1所述的定子（10），其特征在于，所述导体条（26）具有矩形的导体横截面（28）并且关于轴向方向（30）竖立地布置在所述绝缘层（22）中。

3.根据权利要求2所述的定子（10），其特征在于，所述导体条（26）构造为冲压板，所述冲压板环形地在绝缘层（22）中延伸。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的定子（10），其特征在于，所述绝缘层（22）具有环形地环绕的槽（46），所述导体条（26）嵌入所述槽中。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的定子（10），其特征在于，为了构造三个电相位（50）布置有刚好三个导体条（26），所述导体条分别具有一个联接元件（48），所述联接元件相对于定子基体（14）径向地延伸。

6.根据权利要求1到3中任一项所述的定子（10），其特征在于，在径向中间的导体条（26）上成形有多个轴向延伸的支撑舌板（58）。

7.根据权利要求1到3中任一项所述的定子（10），其特征在于，沿周边方向（34）在每个定子齿（16）之间布置有接触元件（24）。

8.根据权利要求1到3中任一项所述的定子（10），其特征在于，在每个定子齿（16）上缠绕刚好一个线圈（18），并且在线圈（18）之间所述缠绕线（20）不中断地与各自的接触元件（24）借助热压电连接并且在径向外部围绕各自的支撑舌板（58）引导。

9.根据权利要求1到3中任一项所述的定子（10），其特征在于，一个相位（50）的所有线圈（18）彼此电并联地布置在三角电路中，并且在三个相位（50）中构造总共刚好十二个线圈（18）。

10.根据权利要求1到3中任一项所述的定子（10），其特征在于，所述绝缘层（22）构造为定子基体（14）的塑料包封件，其中成形有用于容纳导体条（26）的联接元件（48）的径向的凸起部（52）。

11.根据权利要求1到3中任一项所述的定子（10），其特征在于，所述定子基体（14）由各个环形地闭合的轴向堆叠的板叠片（40）组装成，其中所述板叠片（40）在其径向外边缘（82）上构造出孔眼，所述孔眼用作用于紧固定子（10）的连接元件的紧固开口（44）。

12.根据权利要求1到3中任一项所述的定子（10），其特征在于，所述缠绕线（20）连同绝缘层（22）和导体条（26）都完全借助第二塑料（70）包封。

13.根据权利要求7所述的定子（10），其特征在于，所述接触元件（24）构造为具有缝隙（60）的夹紧凸舌（25），所述缠绕线（20）径向地引导穿过所述缝隙。

14.电机（11），所述电机具有根据前述权利要求中任一项所述的定子（10）和具有永磁极的转子，所述转子布置在定子（10）的径向内部，其中所述电机（11）适用于使用在液态介质中，所述电机是电子换向电动马达（12）。

15.根据权利要求14所述的电机（11），其特征在于，所述电机（11）驱动燃料箱内的燃料泵。

16.用于制造根据前述权利要求中任一项所述的定子（10）的方法，其特征在于如下步骤：

-包封具有径向的定子齿（16）的定子基体（14），用以构造绝缘层（22），

-将具有接触元件（24）的导体条（26）嵌入到绝缘层（22）中，

-在定子齿（16）上缠绕线圈（18），其中所述缠绕线（20）在缠绕过程中在定子齿（16）之间与接触元件（24）连接，

-在缠绕线与接触元件（24）电接触后包封缠绕线（20）。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，缠绕线圈（18）借助针缠绕实施，其中缠绕针在完成第一线圈（18）后将缠绕线（20）直接放置到接触元件（24）的缝隙（60）中，并且将缠绕线（20）在径向外部围绕绝缘层（22）的支撑舌板（58）引导，并且随后在不中断缠绕线（20）的情况下将下一线圈（18）缠绕到沿周边方向（34）直接相邻的定子齿（16）上。

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