CN108183570A - 用于多相电机的定子、用于制造线圈绕组的方法、以及用于手持式工具机的电机 - Google Patents

用于多相电机的定子、用于制造线圈绕组的方法、以及用于手持式工具机的电机 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种用于多相电机的定子。所述定子具有一个多个沿所述定子铁芯的圆周布置的定子齿的定子铁芯，在所述定子齿处绕线的线圈(1‑9)，以及多个用于接通在三角形接法中的电机的连接端子(V，U1，U2，W1，W2)，在每相线圈(1‑9)并联的情况下。由此，在每个连接端子(V，U1，U2，W1，W2)处所述线圈(1‑9)相应的绕组线直接与所述连接端子(V，U1，U2，W1，W2)连接。此外，在所述连接端子(V，U2，W2)中的至少一个处并联连接有多个线圈，并且用于所述相中的至少一个的所述连接端子(V，U1，U2，W1，W2)分别设置为端子对，所述端子对由主端子(U1，W1)和通过导电连接件与所述主端子(U1，W1)连接的副端子(U2，W2)构成。此外，提出一种所属的绕线方法。

Description

用于多相电机的定子、用于制造线圈绕组的方法、以及用于手 持式工具机的电机
技术领域
本发明涉及一种用于多相电机的定子。此外，本发明涉及一种用于制造具有多个并联连接的用于多相电机的同心定子线圈的线圈绕组的方法，以及一种用于手持式工具机的相应的电机。
背景技术
电动工具机如蓄电池起子机在使用者的需求方面持续发展和优化，其中，尤其争取达到简单的手工可操作性和通常紧凑的外形尺寸。同时，在所述电动工具机中安装的电机应该充分地满足关于由相应的应用得出的功率和转矩的要求。由这些事实得出对产品设计的挑战以及合适的制造过程的选择。
典型的用于电动工具机的电机通常具有具有线圈绕组和三相连接端的定子。为此应该提供电机的尽可能高效的线圈绕组，其中，典型地将针绕线方法(Nadelwickelverfahren)投入使用。在通常的定子线圈的情况下，基于高转速仅需要小的匝数。为了在相对小的匝数的情况下以尽可能多的铜填充槽面，增加所使用的铜线直径。然而，可能的线直径通过针绕线的过程受限。此外，如果一个相的所有线圈串联连接，则匝数减小，因为在这种情况下会增高感应电压。由于所述原因，优选线圈的并联连接。基于在并联连接的情况下减小的线直径可以实现更有利的绕组拓扑结构，以所述绕组拓扑结构可以最大化地填充所述槽。
在文献EP2849316A2中描述一种用于电动工具机的电机，所述电机对于每个相连接端具有多个并联连接的线圈以及同等数量的用于线圈的连接端子，其中，所述连接端子通过多个连接层借助印制电路板和连接段与外部导线连接端连接。
因此，在现有技术中存在需求：提供一种用于尤其用于电动工具机的电机的并联连接的同心线圈的绕组示意图，其中，简化制造并且可以节省费用。
发明内容
本发明提出一种用于多相电机的定子和一种所属的用于制造具有多个并联连接的定子线圈的线圈绕组的方法、以及一种电动工具机。
本发明优选的扩展方案由说明书得出。
根据本发明的一个方面，提出一种用于多相电机的定子。所述定子具有定子铁芯以及多个用于在每相定子线圈并联连接的情况下以三角形接法接通电机的连接端子，其中，。在每个连接端子处，定子线圈的相应绕组线直接与所述连接端子连接，并且多个线圈末端并联连接在所述连接端子中的至少一个处。此外，对于所述相中的至少一个，所述连接端子分别具有端子对，所述端子对由主端子和通过导电的连接件与主端子连接的附加端子构成。
根据本发明的另一方面，提出一种用于制造具有多个并联连接的用于多相电机的同心定子线圈的线圈绕组的方法。在此，串联地绕线成所述定子线圈，其中，对于线圈的绕线，将所述绕组线分别从相应的定子齿引导至连接端子并且从连接端子引导至下一个定子齿，直到所有定子齿被缠绕。此外，使所述绕组线与所述连接端子电接通。在此，将所述绕组线绕线到连接端子上，所述连接端子具有由彼此导电连接的第一连接端子和第二连接端子构成的端子对，其中，将所述绕组线多次引导至第一连接端子。
还根据另一方面，提出一种用于手持式工具机的电机，所述手持式工具机具有具有根据本发明的定子的多相电机。
尤其必须减少焊接或连接，因为相比于现有技术将明显更少的线焊接到端子处。通过特殊地引导绕线，从现在起可以实现一种端子装置，在所述端子装置的情况下，端子不再注射到塑料中，其中，尤其可以取消印制电路板的层。根据一种优选的实施方式，电机的相中的两个配备有各一个端子对，其中，第三相的线圈配属于连接端子中的一个单个的连接端子，所属的线圈末端并联连接到所述单个的连接端子处。
在此，对于第一相和第二相，绕组线可以分别两次引导至相应的副端子并且一次引导至相应的主端子，其中，对于第三相，绕组线可以三次引导至第五端子。
以所述组合，相比于具有另外的附加端子的装置可以特别简单地保持所述结构，所述附加端子必须再次与主端子电连接，使得会陷入疑难并且会在多个层上需要印制电路板。
在此，定子线圈可以以每相三个线圈具有九个同心线圈，其中，所述连接端子以在端子对的连接端子之间120度的角度间距并且否则以40度的角度间距布置，其中，没有连接端子布置在端子对之间。
优选地，所述连接端子彼此以预确定的距离沿相对于定子铁芯同心布置的圆周分布。
根据另一种有利的实施方式，每个端子对的主端子和副端子以预确定的距离直接相邻地布置。
在此，第三相的连接端子可以布置在各一个端子对的两个装置之间。
根据一种实施方式，端子对的连接件可以分别构型为布置在所述定子铁芯上的板材(Blech)。
此外，主端子和副端子可以与连接件一体地构造。
由此，主端子和副端子可以在定子的装配状态下相对于连接件垂直向上地弯折。
根据一种特别有利的实施方式，所有连接端子——尤其端子对的连接端子——构型为同类型。
由此在所述电机中可以达到相同部分的高比例。
此外，绕组线可以通过熔焊或钎焊与连接端子连接。
优选地，连接端子分别具有用于使绕组线从旁边经过(Vorbeiführen)的钩。
根据一种优选的实施方式，所述定子还具有绝缘件，所述绝缘件施加到定子铁芯的端侧上，其中，所述绝缘件具有圆形延伸的部分和多个布置在定子齿上、贯穿线圈的部分。
由此，所述圆形延伸的部分配备有用于供连接端子穿过的接收区域。
所述接收区域可以分别布置在两个定子齿之间的角度区域内。
根据一种实施方式，定子线圈布置在定子铁芯的内圆周处，其中，连接端子在定子铁芯的端侧上径向地在定子铁芯的内圆周与外圆周之间布置。
优选地，所述绕组线在从连接端子旁边经过的情况下从定子齿的方向看分别在连接端子后方延伸(entlangführen)。
在此，所述绝缘件可以在定子齿之间的没有构造连接端子的位置处设有突起的区域和/或用于引线的槽。
根据一种实施方式，在绕组线引导至下一个连接端子的情况下，如果连接端子不直接布置在相对于下一个定子齿的角度间距内，则使所述绕组线从引线区域和/或其他连接端子旁边经过。
附图说明
以下根据附图更详细地描述本发明优选的实施方式。附图示出：
图1：用于操控每相多个并联连接的线圈的典型三角形接法的示意性连接草图；
图2：根据现有技术用于连接线圈连接端与印制电路板的绕组示意图；
图3：根据本发明的实施方式的定子的示意性俯视图；
图4：根据本发明的实施方式的设有相连的端子对的装置的定子的示意性俯视图；
图5：以多级并联布置的九个线圈与三个端子的连接，
图6：连接端子的根据本发明的一种实施方式的可能的连接，以及
图7：根据本发明的一种实施方式的用于端子对的一种可能的构件的示意性草图。
具体实施方式
图1示出用于操控每相多个并联连接的线圈的三角形接法的示意性的连接草图。在此，线圈1至9在三组中每三个线圈连接在连接端子V、U和W中的各两个之间。用于制造线圈绕组的针绕线适合用于串联线圈的绕线。
根据现有技术，各个线圈的真正的并联连接通过附加的构件(以下称为印制电路板)实现，所述构件与开口的末端相应地彼此连接。所述印制电路板需要多个印制导线位置。例如，在三相的情况下必须使线圈的每个第三始端线和末端线彼此连接。因此，在三相和各两个并联连接的线圈的情况下所述印制电路板具有至少两层。
图2示出用于与印制电路板连接的传统的绕组示意图。因为应该将所有线圈1至9并联连接，所以必须将所述端子通过印制电路板与主连接导电连接。因此，将所述线圈1至9在端子U1.1至U1.3，V1.1至V1.3和W1.1至W1.3上通过印制电路板电连接，所述电路板必须基于几何的相交在不同的层上延伸。
图3示出根据本发明的一种实施方式的定子10的简单的示意性俯视图。定子10具有具有九个定子齿12的定子铁芯11，其中，清楚起见，附图中的定子齿12中的仅一个设有参考标记。定子11在其端侧13上设有尤其一体构造的绝缘件14。绝缘件14具有圆形延伸的部分15。此外，绝缘件具有多个(在此9个)部分16，所述部分延伸到定子齿12上方，并且因此在以线缠绕的情况下同样被缠满。绝缘件14设有多个(在此9个)突起17。突起17可以构型为简单的突起区域18或者具有用于供端子穿过的孔或接收部19。
图4示出根据本发明的一种实施方式的定子10的简单的示意性俯视图，所述定子配备有装置20，所述装置具有各一个端子对21，所述端子对由主端子22和与所述主端子22通过连接件23电连接的副端子24构成。此外，在图4中示出线圈绕组1至9。在此，连接端子26构造为单个端子25，并且如上所述，连接端子22、24分别布置在端子对21中。相比于图3，在图4中不明确地示出绝缘件14的圆形延伸的部分15。此外，清楚起见不显示连接线(即绕组线在线圈1至9外的部分)。替代地，这根据下列附图进一步阐述。
以上示出的示例性的定子10相应于具有9个槽的三相定子。每相并联连接有3个同心绕组。
连接端子26以下可以进一步标记为V端子，并且端子24例如可以相应于W2端子或U2端子，并且端子22例如可以相应于W1端子或U1端子。
图5示出并联布置的线圈1至9与仅三个端子U、W、V的连接。相应的线圈末端或线圈始端在此——类似于在图2中——以参考标记E1至E9或S1至S9标记。所述绕组线或绕组线区段分别通过实线、虚线或点状线显示。因为在这些比较例中与本发明的实施方式相反仅使用每相一个端子，所以得出用于将线圈1至9与端子U、W、V接通的不均匀的线路损耗。线圈1至9——在此通过所示的六边形的框图示意性地显示——在附图中为了简单显示起见并排布置，其实实际的定子如在图3和图4中示出的那样是圆形的。绕组线在附图中通过实线、虚线或点状线显示，视相应的线圈1至9或相应的绕组线配属于哪相U、W、V而定。
如在图5中示出，绕组线的走向例如在端子U处开始，其中，绕组线区段30将端子U与线圈1的始端S1连接。在附图中，引线的实际方向通过针绕线器分别通过箭头表明，线的走向可以根据所述箭头跟随。然后绕组线形成线圈1。然后绕组线在线圈末端E1处离开线圈1。然后绕组线首先形成绕组线区段31，所述绕组线区段将线圈1与端子V连接。在那里绕组线与端子V连接，这例如可以借助钎焊或熔焊实现。此外，绕组线区段32形成端子V与线圈4的线圈始端S4之间的连接。然后绕组线形成线圈4，并且在以下走向中在绕组线区段33中从线圈末端E4引回至端子U。为了继续引导绕组，也类似于在线圈5和6的情况下，在此改变绕组线的绕线方向。线圈始端现在处于线圈的右侧。通过该绕线方向改变进一步提高所述绕线的复杂性。将绕组线再次与端子U连接。然后将绕组线在绕组线区段34中从端子U引导至线圈7的线圈始端S7。在那里绕线所述绕组线，以便形成线圈7。然后，绕组线在绕组线区段35中从线圈的线圈末端E7再次延伸回至端子V，并且在那里与端子V连接。因此，应该将所述绕组线通过针绕线器从端子U引导至端子V，引导至端子U，并且再次引导至端子V，其中，三次在端子U和V之间形成线圈1、4、7。以这种方式实现三个线圈在端子或相连接端U与V之间的并联连接。以类似的方式对于线圈2、5、8在端子V和W之间重复同样的过程，其中，线圈2、5、8和所属的绕组线区段分别以点状线显示，所述绕组线区段在此简单起见不再明确地设有参考标记。同样情况类似地适用于线圈3、6、9和所属的绕组线区段，所述绕组线区段在此为了更好地区分显示为虚线。
如在图5中可以看出的那样，针必须与线一直反复地回到相应的端子。这具有如下缺点：在端子U、W、V附近必须铺设许多线。如由图5可以看出的那样，在没有以上描述的附加端子的情况下所述针必须一直反复地回到同一个端子上。这导致印制导线分布不均匀。因此，所述载体——即塑料突起部或突起区域，围绕所述突起部或突起区域铺设印制导线——必须相应地扩大并且机械稳定地实施。
图6示出根据本发明的一种实施方式的可能的连接，根据所述连接针绕线器可以以线圈装备定子10。在所述实施方式中任务：所述线圈实施为同心线圈，所述线圈分别在专用的齿12上绕线。原则上存在多种可能，针绕线器如何启动相应的五个端子。根据在此示出的示例性的实施方式，将绕组线40与端子U1连接，这例如通过钎焊或熔焊实现。将绕组线40从U1引向S1，然后绕线成线圈1。然后绕组线40从E1引导至端子V并且与端子V连接。然后将绕组线40从端子V引向S2，然后绕线成线圈2。然后将绕组线40从E2引导至端子W1并且与端子W1连接。然后绕组线40从端子W1引向S3，然后绕线成线圈3。然后将绕组线40从E3引导至端子U2并且与端子U2连接。然后将绕组线40从端子U2引向S3，然后绕线成线圈4。然后将绕组线40从E4引导至端子V并且与端子V连接。然后将绕组线40从端子V引向S5，然后绕线成线圈5。然后将绕组线40从E5引导至端子W2并且与端子W2连接。然后将绕组线40从端子W2引向S6，然后绕线成线圈6。然后将绕组线40从E6引导至端子U2并且与端子U2连接。然后将绕组线40从端子U2引向S7，然后绕线成线圈7。然后将绕组线40从E7引导至端子V并且与端子V连接。然后将绕组线40从端子V引向S8，然后绕线成线圈8。然后将绕组线40从E8引导至端子W2并且与端子W2连接。然后将绕组线40从端子W2引向S9，然后绕线成线圈9。然后将绕组线40从E9引导至端子U1并且与端子U2连接。
因此，对于所选则的拓扑结构可以实现，在印制电路板应该仅处于一层中的前提下，将附加的端子24或U1、W1越过120°与印制电路板连接。两个附加端子24或U1、W1设有钩。因此提供两个附加的启动部位，所述启动部位可以由针绕线器用于线的铺设。
在图6中示出的绕线顺序在表1中总结。如在图6中示出的那样，绕组线三次经过连接端子V，其中，例如将线圈1的线圈末端和线圈2的线圈始端与端子V连接。附图中的箭头在此分别表明绕线方向或线铺设的方向。在附图中经过相应的端子V、U1、U2、W1、W2的线在此表明，例如通过钎焊或熔焊使绕组线在该位置与相应的连接端子电接通。绕组线可以根据在此示出的方法对于整个定子一体地串联绕线。不同的相在附图中通过不同的线类型表示。因此，如上所述，实线意味着存在U相连接端或U-V相，点状线显示V相连接端或V-W相，并且虚线显示W相连接端或W-U相。以这种方式可以实现并联连接。
表1
如还由图6可以知道的那样，线多次不延伸经过连接端子V、U1、U2、W1、W2，而是在后方经过。关于以上示出的定子10意味着，如果在绕组线引导至下一个连接端子25的情况下，如果连接端子25不直接布置在相对于下一个定子齿12的角度间距内，则使所述绕组线从引线区域和/或其他连接端子旁边经过。为此，如上所述，端子构造成具有钩。
图7示出具有端子对21的装置或构件20的可能的实现，所述端子对由主端子22以及与主端子22通过连接件23电连接的副端子24构成。由图7表明，所述端子对对称地构型，以便实现高的相同部分。为了在定子10处安装，端子22、24分别在区域27中弯曲。

Claims (15)

1.一种用于多相电机的定子(10)，所述定子具有：
定子铁芯(11)，其具有多个沿所述定子铁芯(11)的圆周布置的定子齿(12)，
在所述定子齿(12)处绕线的线圈(1-9)，
多个用于以三角形接法在每相(U，W，V)的所述线圈(1-9)并联连接的情况下接通所述电机的连接端子(22，24，25，26)，
其中，在每个连接端子(22，24，25，26)处，所述线圈(1-9)的相应绕组线直接与所述连接端子(22，24，25，26)连接，
其中，在所述连接端子(24，25，26)中的至少一个处，多个线圈(1-9)为了所涉及的线圈(1-9)的并联连接而电连接，以及
其中，对于所述相(U，W，V)中的至少一个，所述连接端子(22，24，25，26)分别设置为端子对(21)，所述端子对由主端子(22)和通过导电的连接件(23)与所述主端子(22)连接的附加端子(24)构成。
2.根据权利要求1所述的定子(10)，其中，所述相(U，W，V)中的两个配备有各一个端子对(21)，其中，第三相(V)的线圈(1-9)配属于所述连接端子中的一个单个的连接端子，所涉及的线圈末端与线圈始端并联连接到所述单个的连接端子处。
3.根据权利要求2所述的定子(10)，其中，在端子对(21)的相应的副端子(22)处，所涉及的相(V，W)的线圈(1-9)中的两个分别电连接。
4.根据以上权利要求中任一项所述的定子(10)，其中，所述连接端子(22，24，25，26)彼此以预确定的距离沿相对于所述定子铁芯(11)同心布置的圆周分布。
5.根据以上权利要求中任一项所述的定子(10)，每个端子对(21)的主端子(22)和副端子(24)以预确定的距离直接彼此相邻地布置，其中，所述第三相(V)的连接端子(25，26)布置在各一个端子对(21)的两个装置(20)之间。
6.根据以上权利要求中任一项所述的定子(10)，其中，所述端子对(21)的连接件(23)分别构型为板材，所述板材布置在所述定子铁芯(11)上，其中，所述主端子(22)和所述副端子(24)与所述连接件(23)一体地构造，并且相对于所述连接件(23)垂直向上地弯折。
7.根据以上权利要求中任一项所述的定子(10)，其中，所有连接端子(22，24，25，26)——尤其端子对(21)的所述连接端子(22，24，25)——构型为同类型。
8.根据以上权利要求中任一项所述的定子(10)，其中，绕组线通过熔焊或钎焊与连接端子(22，24，25，26)连接，并且所述连接端子(22，24，25，26)还分别具有用于使绕组线从所述连接端子(22，24，25，26)旁边经过的钩。
9.根据以上权利要求中任一项所述的定子(10)，所述定子此外具有绝缘件(14)，所述绝缘件施加到所述定子铁芯(11)的端侧(13)上，
其中，所述绝缘件(14)具有圆形延伸的部分(15)以及布置在所述定子齿(12)上、贯穿所述线圈(1-9)的部分(16)，其中，所述圆形延伸的部分(15)配备有用于供所述连接端子(22，24，25，26)穿过的接收区域(19)，
其中，所述接收区域(19)分别布置在两个定子齿(12)之间的角度区域中。
10.根据权利要求8所述的定子(10)，
其中，所述线圈(1-9)布置在所述定子铁芯(11)的内圆周处，其中，所述连接端子(22，24，25，26)在所述定子铁芯(11)的端侧(13)上径向地在所述定子铁芯的内圆周与外圆周之间布置。
其中，所述绕组线在从连接端子(22，24，25，26)旁边经过的情况下从所述定子齿(12)的方向看分别在所述连接端子(22，24，25，26)后方延伸，其中，在所述定子齿(12)之间的没有构造连接端子(22，24，25，26)的位置处，所述绝缘件(14)设有突起区域(18)和/或用于引线的槽。
11.根据以上权利要求中任一项所述的定子(10)，其中，所述线圈(1-9)以每相三个线圈具有九个同心线圈(1-9)，其中，所述连接端子(22，24，25，26)以在端子对(21)的所述连接端子(22，24)之间120度的彼此角度间距并且否则以40度的角度间距布置，其中，没有连接端子(22，24，25，26)布置在端子对(21)之间。
12.一种用于制造线圈绕组的方法，所述线圈绕组具有多个并联连接的用于多相电机的线圈(1-9)，在所述方法中，串联地绕线成所述线圈(1-9)，
其中，对于所述线圈的绕线，将绕组线(40)分别从相应的定子齿(12)引导至连接端子(22，24，25，26)并且从所述连接端子(22，24，25，26)引导至下一个定子齿(12)，直到所有定子齿(12)被缠绕，其中，使所述绕组线与所述连接端子(22，24，25，26)电接通，并且
其中，所述连接端子(22，24，25，26)具有端子对(21)，所述端子对由彼此导电连接的第一连接端子(22)和第二连接端子(24)构成，其中，将所述绕组线(40)多次引导至所述第一连接端子(22)。
13.根据权利要求12所述的方法，
其中，使用两个端子对(21)和一个单个的连接端子(26)——总共五个连接端子(26)，其中，绕线成九个线圈，
其中，将所述绕组线(40)两次引导至端子对(21)的相应的第一连接端子(22)，并且一次引导至端子对(21)的相应的第二连接端子(24)，并且三次引导至第五端子(26)，如此使得：在所述多相电机的运行中，能够将所述端子对(21)中的每一个配属于确定的相连接端(U，W)，并且能够将所述单个的连接端子(26)配属于第三相连接端(V)。
14.根据权利要求12所述的方法，
其中，在将所述绕组线(40)引导至下一个连接端子(22，24，25，26)的情况下，如果所述连接端子(22，24，25，26)不直接地布置在相对于下一个定子齿(12)的角度间距内，则使所述绕组线(40)从引线区域和/或其他连接端子(22，24，25，26)旁边经过，
其中，所述连接端子(22，24，25，26)以在端子对(21)的连接端子(22，24)之间尤其120度的预确定的角度间距并且否则以40度的角度间距布置，其中，没有连接端子(22，24，25，26)布置在端子对(21)之间。
15.一种用于手持式工具机的电机，所述电机具有根据权利要求1至11中任一项所述的定子(10)。
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