CN109478815A - 电动机以及用于制造这种定子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有定子(3)的电动机(1)，所述定子包括定子板(7)、带有绕组头(9)的绕组(8)和绝缘盘(10)。按照本发明规定，绝缘盘(10)设计为由两部分组成并且具有两个分别设计为环形并且可拆卸地相互连接的盘元件(11、12)。第一盘元件(11)固定在设计为柱状的定子板(7)的端侧上，而第二盘元件(12)固定在第一盘元件(11)上。在此，绕组(8)的沿轴向从定子板(7)伸出的绕组头(9)至少部分地这样布置在由两个盘元件(11、12)限定出的空间(13)中，使得两个盘元件(11、12)在绕组(8)与定子板(7)之间以及在绕组(8)与沿径向和/或轴向包围定子的构件(5、6)之间形成电绝缘。

Description

电动机以及用于制造这种定子的方法

本发明涉及一种尤其能够用作机动车的驱动电机的具有定子的电动机，所述定子包括定子板、具有绕组头的绕组和绝缘盘。本发明还涉及一种用于制造这种电动机的定子的方法。

设计为用于机动车的驱动电机的电动机通常具有转子和包围所述转子的带有绕组的定子。在此，优选设计为冷却单元的壳体既在径向外侧也在轴向端侧包围定子。在定子或者定子板的纵向槽中布置有绕组，其中，绕组的绕组头沿轴向从定子伸出。

DE 10 2013 209 333 A1已经描述了具有本文开头所述类型的定子的电动机。定子具有定子板，所述定子板由空心柱状的碟片组构成，所述碟片组由多个碟片组成。在定子板的柱内周中开设用于容纳电绕组的纵向槽。此外，电动机具有布置在定子板的槽出口处的绝缘盘，所述绝缘盘使从槽中伸出的绕组相对于定子板绝缘。

由US 2012/0274156 A1同样已知一种具有定子的电动机，所述定子包括定子板、带有绕组头的绕组和绝缘盘。

在此背景下，本发明所要解决的技术问题在于，这样设计电动机，使得也能够确保定子的绕组和绕组头相对于相邻构件的可靠绝缘。此外应该提供一种用于制造这种电动机的定子的简单的方法。

提到的第一个技术问题通过按照权利要求1所述特征的电动机解决。从属权利要求涉及本发明的特别适宜的扩展设计。

按照本发明规定一种电动机，其中，绝缘盘设计为由两部分组成并且具有两个分别设计为环形并且可拆卸地相互连接的盘元件，其中，第一盘元件固定在设计为柱状的定子板的端侧上，并且第二盘元件固定在第一盘元件上，并且绕组的沿轴向从定子板伸出的绕组头至少部分地这样布置在由两个盘元件限定出的空间中，使得两个盘元件在绕组或者绕组头与定子板之间、在绕组或者绕组头与沿径向处于外部的构件之间和在绕组或者绕组头与沿轴向处于端侧的构件之间形成电绝缘。通过绝缘盘的按照本发明的设计方案，首先提供的可能性是，定子的绕组头环绕地既相对于定子板也相对于沿径向或者轴向相邻的构件、尤其是相对于电动机的冷却单元安全地、可靠地并且持久地绝缘。两个盘元件形成具有设计为U形的横截面的绝缘件，所述绝缘件在三个侧面包围绕组头。由此形成了绕组头的轴向绝缘，该轴向绝缘实现了使定子在电动机的制造时更深地嵌入冷却单元中、尤其是除了贴靠之外，从而能够节省轴向的结构空间。此外，由两个盘元件组成的绝缘盘具有形状稳定性，该形状稳定性能够使所制造的定子搁放在绝缘盘上，而绕组头或者两个盘元件不会毁坏或者受损。

第一盘元件和第二盘元件均由适当的塑料构成。由于绝缘盘可能由两部分组成，绝缘盘或者两个盘元件的制造可以通过注塑实现。由方法决定地，不能注塑具有U形横截面的单构件式绝缘盘。此外，由于绝缘盘可能由两部分组成，才实现了这种设计为U形的绝缘盘的可装配性。在此，如之后还将详细阐述的那样，首先将第一盘元件固定在定子板上，并且在将绕组置入定子的槽中之后才进行第二盘元件在第一盘元件上的固定。由此在置入绕组时，在径向外部区域中保留了更多的自由空间。与在置入绕组之前将两个盘元件装配到定子上同样地，在将绕组置入定子之后装配第一盘元件和第二盘元件也不是很可行。

为了使绕组或者绕组头相对于定子板绝缘，业已证明特别有利的是，第一盘元件具有环绕布置的并且沿径向向内延伸的凸起以及容纳绕组的槽。在此，第一盘元件的槽与沿径向向内延伸的槽全等地布置在空心柱状的定子板中，因此第一盘元件完全覆盖空心柱状的定子板的端侧并且使其电绝缘。

本发明的另一相宜的扩展设计也可以通过以下方式实现，即，从定子板伸出的绕组头的轴向延伸尺寸大于第一盘元件的轴向延伸尺寸。由此在置入绕组时确保了更多的径向自由空间并且能够充分接触到绕组头，因此绕组头或者说绕组头的各根单独的导线可以在将第二盘元件固定或者装配在第一盘元件上之前就成型为或者弯折为期望的或者要求的、尤其是紧凑的形状。

此外规定，第一盘元件具有至少一个导引元件，所述导引元件既啮合到定子板内的对应的凹处中，也啮合到第二盘元件内的对应的凹处中。由此只通过一个导引元件同时在定子板与第一盘元件之间和在第一盘元件与第二盘元件之间实现了定义的角位置。此外，在将两个盘元件固定在相应的连接配合件上时，导引元件与定子板和第二盘元件中的相应凹处共同形成了轴向导引。优选在第一盘元件上设置多个均匀分布在周向上的导引元件，并且在定子板和第二盘元件上设置多个相应的凹处。此外，通过导引元件也可以实现第一盘元件在定子板上的固定。

两个盘元件之间的固定例如可以通过粘接或者压入配合实现。然而业已证明特别有利的是，第二盘元件在第一盘元件上的固定通过卡锁连接装置实现，其中，两个盘元件分别具有至少一个卡锁元件。通过卡锁连接装置在两个盘元件之间提供了可简单操作以及可拆卸的固定。由此存在非破坏性地拆卸并且更换有缺陷的或者损坏的盘元件的可能性。

本发明的另一相宜的设计方案规定，第二盘元件具有沿轴向延伸的环绕的轴向区段和沿径向延伸的环绕的径向区段，其中，第二盘元件在轴向区段的区域中固定在第一盘元件上。在此，轴向区段和径向区段一体式或者说单件式地相互连接。第二盘元件通过所述L形的设计方案既负责绕组头相对于布置在径向外部的构件、尤其是冷却单元或者壳体构件的绝缘，也负责绕组头相对于轴向端侧的构件、尤其是冷却单元或者另一壳体构件的绝缘。

此外规定，轴向区段的背离径向区段的端侧贴靠在定子板上。由此，轴向区段形成用于绕组头的、更确切地在绕组头从定子板伸出的整个轴向延伸尺寸上的径向绝缘件。在将第二盘元件固定在第一盘元件上时进行接合运动，直至止挡在定子板上。

业已证明特别有利的是，第二盘元件的径向区段具有一个或多个功能开口和/或一个或多个功能元件，这些功能元件集成在盘元件中或者与盘元件一体式地相连。

这种功能元件可以设计为布置在径向区段的背离定子板的侧面上并且沿轴向延伸的凸起。这种凸起可以用作用于所制造的定子的安装点。由此，定子例如可以在绕组头置入浸渍池之后搁放在凸起上，从而使多余的浸渍液体能够通过重力作用从绕组头流走。为了确保安全的位置，设有至少三个均匀分布在周向上的凸起。

布置在径向区段中的功能开口例如可以设计为排出口或者通孔，所述排出口用于在绕组头的浸渍池之后存在的多余的浸渍液体，所述通孔用于可插入绕组头中的温度传感器。在此，通孔可以配置有导入漏斗，该导入漏斗在径向区段的背离定子板的侧面上沿轴向延伸。

当然，第二盘元件的轴向区段和/或第一盘元件也可以具有其它的功能开口或者功能元件。例如，轴向区段可以具有凹处，该凹处与第一盘元件的相应布置的连接板共同形成容纳部，例如用于抓取装置的三抓卡盘。由此使定子的操作更容易。

所提到的第二个技术问题通过按照权利要求10所述特征的方法解决。

按照本发明规定一种用于制造电动机的定子的方法，该定子由定子板、具有绕组头的绕组和具有两个设计为环形的盘元件的绝缘盘组成，并且其中，首先将具有沿径向向内延伸的凸起和槽的第一盘元件固定在设计为柱状的定子板上，接着将绕组这样置入设置在定子板中的槽和第一盘元件中的槽内，使得绕组的绕组头沿轴向从定子板中伸出，并且其中，接着将第二盘元件这样固定在第一盘元件上，使得绕组头至少部分处于在两个盘元件之间形成的空间中。

通过事后固定第二盘元件，在置入绕组时在径向外部区域中保留了更多的自由空间。此外，在置入绕组之后也还能够充分地接触到绕组头，因此在将第二盘元件固定或者装配到第一盘元件上之前，绕组头可以通过预成型或者弯曲置入期望的或者所要求的并且紧凑的形状中。

与在置入绕组之前将两个盘元件装配到定子上同样地，在将绕组置入定子之后装配第一盘元件和第二盘元件也不是很可行。

本发明允许大量的实施形式。为了进一步说明本发明的基本原理，在附图中示出并且在以下描述实施形式之一。

在附图中：

图1以剖视图示出电动机；

图2以立体图示出由两部分组成的绝缘盘的第一盘元件；

图3以立体图示出由两部分组成的绝缘盘的第二盘元件；

图4示出固定在定子板上的第一盘元件，其带有具有绕组头的绕组；

图5示出在图4中所示的定子板，其带有固定在第一盘元件上的第二盘元件；

图6示出两个盘元件之间的卡锁连接装置的放大视图。

图1以剖视图示出设计为用于机动车的驱动电机的按照本发明的电动机1。电动机1具有转子2、定子3以及围绕定子3的冷却单元4。冷却单元4由第一构件5和第二构件6组成，所述第一构件在径向外部环绕地包围定子3，第二构件6在轴向端侧包围定子3。两个形成冷却单元4的构件5、6设计为一体式的。

定子3包括由叠片组构成的空心柱状的定子板7、由多根导线构成的绕组8、尤其是波形绕组以及绝缘盘10，所述绕组具有沿轴向从定子板7中伸出的绕组头9。在此，绕组8布置在定子板7的径向向内延伸的槽中。

绝缘盘10设计为由两部分组成并且包括环形的第一盘元件11以及环形的第二盘元件12，所述第一盘元件直接固定在定子板7的端侧上，所述第二盘元件又直接固定在第一盘元件11上。沿轴向从定子板7伸出的绕组头9这样布置在由两个盘元件11、12限定出的空间13中，使得盘元件11、12共同在绕组8或者绕组头9与定子板7之间以及在绕组头9与径向外部的构件5和轴向端侧的构件6之间形成电绝缘。

从图2和图3中可以看出两个形成绝缘盘10的盘元件11、12的按照本发明的设计方案。在此，图2示出环形封闭的第一盘元件11的立体图，图3示出环形封闭的第二盘元件12的立体图。

第一盘元件11具有大量梳状的、环绕并且均匀分布地布置的凸起14，所述凸起14沿径向这样向内延伸，从而在凸起14之间形成大量设置用于容纳绕组8的槽15。此外，第一盘元件11包括多个均匀分布在周向上并且沿轴向延伸的导引元件16，用于确保第一盘元件11与定子板7之间以及在第一盘元件11与第二盘元件12之间的定义的角位置。为了容纳导引元件16，在定子板7和第二盘元件12中设有相应的凹处22、27(例如参见图4和图5)。此外，第一盘元件11具有多个均匀分布在周向上的用于固定第二盘元件12的卡锁元件17以及多个连接板18，所述连接板的功能在以下还将详细阐述。

在图3中示出的第二盘元件12由沿轴向延伸的环绕的轴向区段19和沿径向延伸的环绕的径向区段20组成，其中，轴向区段19和径向区段20一体式地相互连接。如在图1中可以看出，轴向区段19使绕组头9相对于径向外部的构件5绝缘，而径向区段20使绕组头9相对于轴向端侧的构件6绝缘。此外，第二盘元件12的轴向区段19具有多个在周向上均匀分布的用于固定在第一盘元件11上的卡锁元件21和多个用于容纳第一盘元件11的导引元件16的凹处22。其它的布置在轴向区段19中的凹处23与第一盘元件11上的相应布置的连接板18共同形成用于抓取装置的三抓卡盘的容纳部30(参见图5)。

此外，径向区段20用于容纳或者集成其它的功能元件和功能开口。它们例如设计为用于浸渍液体的排出口24或者设计为设有导入漏斗25的用于温度传感器的开口。此外，在图3中还设有三个沿轴向延伸的凸起26，这三个凸起26布置在径向区段20的背离定子板7的侧面上并且用作所制造的定子3的安装点。

以下根据图4和图5结合图2和图3描述用于制造电动机1的定子3的方法。首先将第一盘元件11固定在定子板7上的定义角位置中，从而使第一盘元件11中的槽15与定子板7中的槽叠合。在此，布置在第一盘元件11上的导引元件16啮合到定子板7中的相应凹处27中。通过使导引元件16啮合到凹处27中，除了角定向之外，同时也实现了第一盘元件11在定子板7上的尤其可拆卸的固定。

接着将绕组8这样置入定子板7的槽和第一盘元件11的槽15中，从而形成从定子板7和第一盘元件11伸出的并且轴向延伸的绕组头9。如在图4中可以看出，绕组头9的轴向延伸尺寸大于第一盘元件11的轴向延伸尺寸，因此能够从径向外侧、径向内侧和轴向端侧相应地接触到绕组头9。由此存在充分的自由空间，以便在布置和固定第二盘元件12之前压缩绕组头9并且将绕组头9置入所要求的几何形状中。

以下如在图4中通过方向箭头28表示的那样，将第二盘元件12固定在第一盘元件11上。为了确保两个盘元件11、12之间的定义角位置，第一盘元件11的布置在第一盘元件11上的导引元件16啮合到第二盘元件12中的相应凹处22中。在第二盘元件12的轴向区段19即将贴靠在定子板7的端侧上之前，通过两个盘元件11、12的卡锁元件17、21在两个盘元件之间产生可拆卸的卡锁连接装置29，从而使第二盘元件12如图5和图6所示地固定在第一盘元件11上并且绕组头9至少部分地处于在两个盘元件11、12之间形成的空间13中。通过第二盘元件12在第一盘元件11上的固定形成的绝缘盘10环绕地具有U形的横截面。

在图5中也可以看出通过第一盘元件11中的连接板18和第二盘元件中的凹处23形成的用于抓取装置的三抓卡盘的容纳部30，通过所述抓取装置使所制造的定子3的操作更容易。

附图标记清单

1 电动机

2 转子

3 定子

4 冷却单元

5 构件

6 构件

7 定子板

8 绕组

9 绕组头

10 绝缘盘

11 第一盘元件

12 第二盘元件

13 空间

14 凸起

15 槽

16 导引元件

17 卡锁元件

18 连接板

19 轴向区段

20 径向区段

21 卡锁元件

22 凹处

23 凹处

24 排出口

25 导入漏斗

26 凸起

27 凹处

28 方向箭头

29 卡锁连接装置

30 容纳部

Claims (10)

1.一种具有定子(3)的电动机(1)，所述定子包括定子板(7)、带有绕组头(9)的绕组(8)和绝缘盘(10)，其特征在于，绝缘盘(10)设计为由两部分组成并且具有两个分别设计为环形并且可拆卸地相互连接的盘元件(11、12)，并且第一盘元件(11)固定在设计为柱状的定子板(7)的端侧上，并且第二盘元件(12)固定在第一盘元件(11)上，其中，绕组(8)的沿轴向从定子板(7)伸出的绕组头(9)至少部分地这样布置在由两个盘元件(11、12)限定出的空间(13)中，使得两个盘元件(11、12)在绕组(8)与定子板(7)之间、在绕组(8)与沿径向处于外部的构件(5)之间和在绕组(8)与沿轴向处于端侧的构件(6)之间形成电绝缘。

2.按权利要求1所述的电动机(1)，其特征在于，第一盘元件(11)具有环绕布置的并且沿径向向内延伸的凸起(14)以及容纳绕组(8)的槽(15)。

3.按权利要求1或2所述的电动机(1)，其特征在于，从定子板(7)伸出的绕组头(9)的轴向延伸尺寸大于第一盘元件(11)的轴向延伸尺寸。

4.按前述权利要求中的至少一项所述的电动机(1)，其特征在于，第一盘元件(11)具有至少一个导引元件(16)，所述导引元件(16)既啮合到定子板(7)内的对应的凹处(27)中，也啮合到第二盘元件(12)内的对应的凹处(22)中。

5.按前述权利要求中的至少一项所述的电动机(1)，其特征在于，第二盘元件(12)在第一盘元件(11)上的固定通过卡锁连接装置(29)实现，其中，两个盘元件(11、12)分别具有至少一个卡锁元件(17、21)。

6.按前述权利要求中的至少一项所述的电动机(1)，其特征在于，第二盘元件(12)具有沿轴向延伸的环绕的轴向区段(19)和沿径向延伸的环绕的径向区段(20)，其中，第二盘元件(12)在轴向区段(19)的区域中固定在第一盘元件(11)上。

7.按前述权利要求中的至少一项所述的电动机(1)，其特征在于，轴向区段(19)的背离径向区段(20)的端侧贴靠在定子板(7)上。

8.按前述权利要求中的至少一项所述的电动机(1)，其特征在于，第二盘元件(12)的径向区段(20)具有多个用于流体的排出口(24)和/或用于温度传感器的开口。

9.按前述权利要求中的至少一项所述的电动机(1)，其特征在于，第二盘元件(12)的径向区段(20)在背离定子板(7)的侧面上具有至少三个沿轴向延伸的凸起(26)。

10.一种用于制造电动机(1)的定子(3)的方法，所述定子由定子板(7)、具有绕组头(9)的绕组(8)和具有两个设计为环形的盘元件(11、12)的绝缘盘(10)组成，其中，首先将具有沿径向向内延伸的凸起(14)和槽(15)的第一盘元件(11)固定在设计为柱状的定子板(7)上，接着将绕组(8)这样置入设置在定子板(7)中的槽和第一盘元件(11)中的槽(15)内，使得绕组(8)的绕组头(9)沿轴向从定子板(7)中伸出，并且其中，接着将第二盘元件(12)这样固定在第一盘元件(11)上，使得绕组头(9)至少部分处于形成在两个盘元件(11、12)之间的空间中。