CN109478818A - 用于制造电动机的方法和电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造包括转子和定子(3)的电动机(1)的方法，其定子(3)具有空心柱状的定子板(5)和由多个一层一层地相叠地布置的环绕的线圈层(9,9',9'')组成的分布的绕组(6)。在该方法中，用于用于探测绕组(6)的温度的温度传感器(11)的占位件在轴向方向上在绕组(6)的绕组头部(7)的第一线圈层(9')和相邻的第二线圈层(9'')之间如此带入，使得占位件布置在第一线圈层(9')和第二线圈层(9'')之间延伸的间隙状的凹口中。紧接着，第一线圈层(9')被压靠到占位件的周缘面处且压靠到第二线圈层(9'')处且在此如此塑性地变形，使得减小在两个线圈层(9',9'')的外周面和占位件的周缘面之间存在的自由空间且增大在第一线圈层(9')的外周面和占位件的周缘面之间的贴靠面。随后，通过占位件的移开，在绕组头部(7)中构造容纳空间(10)，到该容纳空间(10)中然后紧接着插入有温度传感器(11)。此外，本发明涉及一种带有温度传感器(11)的电动机(1)，其插入到定子(3)的分布的绕组(6)的绕组头部(7)中的容纳空间(10)中。

Description

用于制造电动机的方法和电动机

技术领域

本发明涉及一种用于制造电动机、尤其可用作机动车的驱动机器的电动机的方法，该电动机带有具有绕组头部的且构造为波形绕组地分布的绕组且带有用于探测绕组或绕组头部的温度的温度传感器。此外，本发明涉及一种这样的电动机。

背景技术

通常已知，电动机必须被保护免于过热，以便尤其避免绕组的损坏和/或磁体的负面的损害。这通常通过以下方式促使，即，电动机的温度在一个或多个部位处直接或间接被监控且自预设的温度起采取措施，以便抵抗进一步的温度提升。在大多数情况中，这通过借助于功率电子机构的控制或调节来实现。

绕组头部通常是最热的部位且因此是对于温度传感器的所追寻的测量点。文件DE10 2012 011 004 A1描述了一种带有定子的电动机，在其中在绕组的绕组头部中的一个的区域中设置有用于温度传感器的容纳空间，其通过占位件在绕组中的暂时的布置和以浸渍材料的随后的浸渍来产生。用于温度传感器的容纳空间因此构造为在绕组头部的浸渍材料中的空心体。

从文件DE 10 2012 104 210 A1和文件DE 10 2011 088 527 A1中分别已知带有用于探测绕组的温度的温度传感器的电动机。在此，涉及用于家用电器和电工具机的空气冷却的电动机，其具有双极的定子。

为了电机的功率提升，绕组被越来越紧密地构造，由此用于用于探测温度的温度传感器的布置的结构空间越来越狭窄。在应用圆形线圈的情形中，在绕组头部中通过在两个相邻的圆形线圈之间的结构上决定地存在的间距得出用于温度传感器的结构空间。然而在最近的时间中，带有分布的绕组或波形绕组的电动机越来越多地得以贯彻。在此，存在由多个一层一层地(或称为逐层地、以层式地，即schichtweise)相叠地布置的环绕的环形的线圈层构成的绕组。由于该构造，波形绕组的绕组头部根据铜线材的几何形状是非常硬的。由此，温度传感器不可容易地插到绕组的线圈层之间。

因此迄今在这样的绕组头部处的温度测量通过径向地或轴向地在绕组头部处布置的温度传感器实现，从而其仅点状地贴靠在绕组头部表面处。由此，温度测量提供如下值，其低于在绕组头部的内部中的实际上存在的温度。此外，可观察到测量的温度改变的较大时间上的延迟。然而尽可能准确的认识是提供电机的性能的最大值供使用的先决条件。

发明内容

在该背景下，本发明基于如下任务，如此实施一种用于制造电动机的方法以及一种电动机，使得显著改善在定子的尤其构造为波形绕组的分布的绕组中的温度测量，尤其因此避免在温度测量的情形中不期望的误差影响。

最先提到的任务以根据专利权利要求1的特征的方法来解决。从属权利要求2至8涉及根据本发明的方法的特别适宜的改进方案。

根据本发明，因此，设置有一种用于制造包括转子和定子的电动机的方法，其定子具有空心柱状的定子板(或称为定子芯，即Statorblech)和由多个一层一层地相叠地布置的环绕的线圈层构成的分布的绕组，在该方法中，用于用于探测绕组的温度的温度传感器的占位件在轴向方向上在绕组的绕组头部的第一线圈层和相邻的第二线圈层之间如此带入，使得占位件布置在第一线圈层和第二线圈层之间延伸的间隙状的凹口中，其中，紧接着第一线圈层到占位件的周缘面处且到第二线圈层处或在第二线圈层的方向上压靠且在此如此塑性地成型，使得减少在两个线圈层的外周面和占位件的周缘面之间之前存在的自由空间且增大在第一线圈层的外周面和占位件的周缘面之间的贴靠面，其中，通过占位件的随后的移开，在绕组头部中构造容纳空间，在该容纳空间中紧接着插入有温度传感器。通过根据本发明的方法确保了，线圈层环绕地包围布置在容纳空间中的温度传感器，从而产生在温度传感器的外部的外周面和两个线圈层之间的近似全面的接触。通过在温度传感器和线圈层之间的面型的接触，在波形绕组的绕组头部中相比于利用温度传感器的点状的贴靠的温度测量显著改善的温度测量供使用。尤其，可避免不期望的误差影响和测量值偏差。通过使容纳空间和因此还有插入到该容纳空间中的温度传感器在轴向方向上在两个线圈层之间延伸直到绕组头部的内部中，不是如在开头提到的现有技术中那样在绕组头部的表面处测量，而是在绕组头部的内部的最热的部位处测量，从而电动机可以以性能的最大值运行。

占位件在两个线圈层之间的带入和线圈层的塑性变形尤其通过以下方式简化或实现，即，占位件在径向地处于外部或径向地处于内部的第一线圈层和相邻的第二线圈层之间被带入。在此，已经作为特别适宜地证实了，第一线圈层是径向地处于内部的线圈层，其作为最后一层布置在定子板的槽中，且第二线圈层是相邻的包围第一线圈层的线圈层。然而也可设想，第一线圈层是径向地处于外部的线圈层，其作为第一层布置在定子板的槽中，且第二线圈层是相邻的由第一线圈层包围的线圈层。

此外设置成，第一线圈层到占位件和第二线圈层处的压靠通过成形阳模(或称为成形冲具、或模型冲具，即Formstempel)实现，其在径向方向上作用于第一线圈层。由此，对于第一线圈层的塑性变形所需的力过程可靠地且可重复地被提供使用。在该情况中，证实为适宜的是，应用带有在轴向方向上延伸的凹形的留空部的成形阳模，其中，第一线圈层的贴靠在占位件处的区段通过成形阳模的凹形的留空部成形。由此确保了，第一线圈层在围绕占位件周围的区域中如此塑性变形，使得线圈层和温度传感器近似面型地彼此贴靠且同时将在相邻于占位件的区域中在两个线圈层之间的自由空间减少至最小值。

根据本发明另外设置成，在两个线圈层之间的间隙状的凹口通过轴向引入芯轴式的工具生成。由于由铜线材构成的线圈层的刚性，工具芯轴的引入导致线圈层的弯曲。由于铜垫(Kupfermatte)的受限的弯曲半径，在此不构造理想的协调于温度传感器的横截面的开口，而是构造在两个线圈层之间的略长的间隙。通过工具芯轴，由于线圈层的弯起(或称为向上弯曲、上弯，即Aufbiegen)所需的力过程可靠地且可重复地带入到线圈层中。

与其不同地，根据两个线圈层的线材几何形状也可能的是，在两个线圈层之间的间隙状的凹口通过轴向引入占位件到两个线圈层之间生成。在此，特别有利的是，占位件在线圈层的弯起后保留在生成的间隙状的凹口中且紧接着配对保持部(或称为针对保持，即Gegenhalter)或贴靠在第一线圈层的塑性变形或造型期间形成。

本方法的一种有利的变型方案同样通过以下方式创造，即，绕组头部在占位件的移开前在浸渍池中以浸渍材料、尤其浸渍树脂浸渍。由此，在线圈层的造型期间在间隙状的凹口中布置的占位件同样负责，在绕组头部的浸渍和占位件的紧接着的取出或移开后构造用于温度传感器的容纳空间。容纳空间在此没有浸渍材料且由线圈层和硬化的浸渍材料限制。

根据本发明的方法的与此不同的另一变型方案与此相反设置成，占位件在浸渍前被移开且用于温度传感器的容纳空间通过另一第二占位件封闭，该第二占位件在浸渍后从容纳空间中移开。由此两个占位件的性质可匹配于其相应的任务。第一占位件由于作用于其的力为了第一线圈层的变形需要一定的刚性或硬度且因此由合适的硬塑料或金属构成。在第二占位件的情形中，焦点更确切地说处于容易的可脱模性上，从而其由聚四氟乙烯(PTFE)构成或具有由PTFE构成的至少一个覆层。

该方法的一种有利的改进方案同样通过以下方式创造，即，定子在浸渍和相应的占位件从容纳空间中移开后接入到壳体构件中且紧接着温度传感器穿过在壳体构件中的开口插入到在绕组头部中的容纳空间中。由此，温度传感器可在电动机的完成后从外部插入到在定子的绕组头部中的容纳空间中。该设计方案实现了温度传感器的特别简单的不仅装配而且拆卸，从而温度传感器也可为了维修或控制目的或在更换为可运转的温度传感器中被取出。

此外设置成，在定子到壳体部件中的接合前带有引入漏斗的绝缘盘片如此布置在定子板处，使得引入漏斗在接合后同轴于在壳体构件中的穿孔且同轴于在定子的绕组头部中的容纳空间布置且温度传感器在插入到在壳体构件中的穿孔中时通过引入漏斗引导到在绕组头部中的容纳空间中。由此，温度传感器到在绕组头部中的容纳空间中的插入显著简化，在此缩短装配时间且温度传感器在绕组头部中的容纳空间中的过程可靠的布置得以实现。

第二个提到的任务以根据专利权利要求9的特征的电动机解决。从属权利要求10特别涉及一种电动机的适宜的改进方案。

根据本发明因此设置有具有转子和定子的电动机，其定子具有定子板和带有绕组头部的由多个一层一层地相叠地布置的环绕的环形的线圈层组成的、分布的绕组，其中，用于探测绕组的温度的温度传感器穿过在至少部分区段地包围定子的壳体构件中的开口插入到在绕组头部中布置的且在两个线圈层之间布置的容纳空间中。由此，实现了在波形绕组的绕组头部中的显著改善的温度测量，借助于其尤其避免了不期望的误差影响和测量值偏差。此外，温度传感器的装配和拆卸显著简化，因为其可从外部插入到绕组头部中的容纳空间中且取出。另一优点在于温度传感器的可更换性，从而其可按需要、尤其在故障或损坏的情况下更换为可运转的温度传感器。

电动机的一种有利的设计方案设置成，在定子板处固定有绝缘盘片，其具有同轴于在壳体构件中的开口且同轴于容纳空间布置的引入漏斗。由此，从外部通过在壳体构件中的开口插入的温度传感器借助于引入漏斗引导到容纳空间中。温度传感器的错误装配由此被排除。

附图说明

本发明允许许多实施方式。为了进一步阐明其基本原理，其中一个实施方式在图纸中呈现且随后被描述。其中

图1以剖切视图示出了根据本发明的电动机；

图2以放大图示示出了来自图1的细节X；

图3示出了在根据本发明的方法的第一方法步骤期间的绕组头部的示意性视图；

图4示出了在第二方法步骤期间的绕组头部的示意性视图；

图5示出了在第二方法步骤结束后在绕组头部中的间隙状的凹口的示意性视图；

图6示出了在第三方法步骤期间的绕组头部的示意性视图；

图7示出了在第四方法步骤期间的绕组头部的示意性视图；

图8示出了在第四方法步骤结束后在绕组头部中的用于温度传感器的容纳空间的示意性视图；

图9示出了在接合过程期间的定子和壳体构件的示意性视图；

图10示出了在温度传感器到在绕组头部中的容纳空间中的插入过程期间的电动机的示意性视图；

图11示出了在一种备选的方法变型方案的第一方法步骤期间的绕组头部的示意性视图；

图12示出了在该备选的方法变型方案的第二方法步骤期间的绕组头部的示意性视图；

图13示出了在该备选的方法变型方案的第三方法步骤期间的绕组头部的示意性视图；

图14示出了在该备选的方法变型方案的第四方法步骤期间的绕组头部的示意性视图。

具体实施方式

图1以剖切视图示出了构造为用于机动车的驱动马达的根据本发明的电动机1。电动机1具有转子2、定子3以及包围定子3且构造为冷却单元的壳体构件4。

定子3包括由叠片组(或板片组，即Blechpaket)构成的空心柱状的定子板5、带有轴向地从定子板5突出来的绕组头部7的由多个线材构成的构造为波形绕组的分布的绕组6、以及绝缘盘片8。分布的绕组6布置在定子板5的径向地向内延伸的槽中。

如在放大地呈现来自图1的细节X的图2中可得知的那样，构造为波形绕组的分布的绕组6或绕组头部7由多个一层一层地相叠地布置的环绕的环形的线圈层9,9',9''构成。在呈现的实施例的情形中，总体而言五个线圈层9,9',9''形成分布的绕组6。线圈层9,9',9''又由尤其由铜构成的缠绕的线材构成，且分别形成铜垫。

在径向地处于内部的第一线圈层9'和包围其的相邻的第二线圈层9''之间设置有用于用于探测绕组6的温度的温度传感器11的轴向地延伸的容纳空间10。温度传感器11在此穿过在壳体构件4中的开口12以及布置在绝缘盘片8处的引入漏斗13且插入到绕组头部7中的嵌入在两个线圈层9',9''之间的容纳空间10中。

随后，根据图3至10简要地描述了用于制造在图1和2中描绘的电动机1的根据本发明的方法。

首先，如在图3中呈现的那样，工具芯轴14在轴向方向上在绕组头部7的径向地处于内部的第一线圈层9'和相邻的第二线圈层9''之间带入直到其位于在两个线圈层9',9''之间的在图4中呈现的位置中。工具芯轴14的带入在图3中通过方向箭头15呈现。紧接着，工具芯轴14又从绕组头部7移开(参看在图4中的方向箭头16)。由于由铜线材构成的线圈层的刚性和由此产生的受限制的弯曲半径，工具芯轴14的带入至少部分区段地导致线圈层9',9''的弯曲，从而在其之间构造在图4和5中呈现的间隙状的凹口17。

紧接着，如在图6中呈现的，用于温度传感器11的占位件18布置在两个线圈层9',9''之间的间隙状的凹口17中。在此，占位件18的横截面大约相应于温度传感器的横截面。然后，第一线圈层9'借助于在朝向其的径向方向上起作用的成形阳模19压靠到占位件18的外部的周缘面21处且压靠到第二线圈层9''处或在第二线圈层9''的方向上挤压(参看方向箭头20)。在此，第一线圈层9'如此塑性地变形，使得减小在两个线圈层9',9''的外周面22,23和占位件18的周缘面21之间存在的自由空间24(参看图6)且同时增大在第一线圈层9'的外周面22和占位件18的周缘面20之间的贴靠面。通过占位件18的随后的移开便构造用于温度传感器11的容纳空间10(参看图8)。

在朝向第一线圈层9'的径向方向上起作用的成形阳模19具有在轴向方向上延伸的凹形的留空部25。通过该凹形的留空部25，第一线圈层9'的至少部分区段地包围占位件18的或贴靠在其处的区段26成形(参看图8)。第一线圈层9'的该区段在塑性的变形后因此具有成形阳模19的凹形的留空部25的阴模。

对于绕组头部在浸渍池中的随后的浸渍，另一未呈现的第二占位件插入到容纳空间10中，从而阻止容纳空间10涌进以浸渍材料。在浸渍后，第二占位件然后从容纳空间10中取出来。也可设想的是，在第一线圈层9'的塑性变形期间布置在两个线圈层9,9'之间的占位件18在浸渍之后才从容纳空间10中移开。根据占位件18或未呈现的第二占位件在浸渍池中的位置，可需要的是，确保其以防掉出来。这可通过底切部或通过在定子3的相邻于绕组头部7的构件处的形状或力配合实现。

紧接着，如在图9中呈现的那样，定子3与转子2一起接入到构造为冷却单元的壳体构件4中。在图9中通过两个方向箭头27表明的接合过程后，温度传感器11然后穿过在壳体构件4中的开口12插入到绕组头部7中的容纳空间10中。通过布置在绝缘盘片8处的引入漏斗13(其同轴于或一致于开口12且同轴于容纳空间10布置)，温度传感器被引导到容纳空间10中。温度传感器11到电动机1中的插入在图10中通过方向箭头28表明。

图11至14示出了经修改的方法变型方案，根据其在径向地处于内部的第一线圈层9'和相邻的第二线圈层9''之间在置入各个线圈层9前已经将尤其由聚酰亚胺(Capton)或由收缩软管构成的微管29粘接到线圈层9',9''中的一个处。备选地，微管29也可在置入过程的情形中置入在两个线圈层9',9''之间。在置入过程期间，微管29被压皱。在线圈层9,9',9''的完全的置入后，较硬的占位件30压入到微管29中，其中，微管29在此用作引入辅助。对于浸渍过程而言，然后较硬的占位件30通过由PTFE构成的占位件31替换。也可设想的是，省略较硬的占位件30且同时将由PTFE构成的占位件31压入到微管29中，其然后对于浸渍过程而言保留在微管29中且随后才取出。

参考符号列表

1 电动机

2 转子

3 定子

4 壳体构件

5 定子板

6 绕组

7 绕组头部

8 绝缘盘片

9 线圈层

9' 第一线圈层

9'' 第二线圈层

10 容纳空间

11 温度传感器

12 开口

13 引入漏斗

14 工具芯轴

15 方向箭头

16 方向箭头

17 间隙状的凹口

18 占位件

19 成形阳模

20 方向箭头

21 周缘面

22 外周面

23 外周面

24 自由空间

25 凹形的留空部

26 区段

27 方向箭头

28 方向箭头

29 微管

30 占位件

31 占位件。

Claims (10)

1.一种用于制造包括转子(3)和定子(2)的电动机(1)的方法，其定子(2)具有空心柱状的定子板(5)和由多个一层一层地相叠地布置的环绕的线圈层(9,9',9'')组成的分布的绕组(6)，在所述方法中用于用于探测所述绕组(6)的温度的温度传感器(11)的占位件(18)在轴向方向上如此带入到所述绕组(6)的绕组头部(7)的第一线圈层(9')和相邻的第二线圈层(9'')之间，使得所述占位件(18)布置在所述第一线圈层(9')和所述第二线圈层(9'')之间延伸的间隙状的凹口(17)中，其中，紧接着所述第一线圈层(9')被压靠到所述占位件(18)的周缘面(21)处且压靠到所述第二线圈层(9'')处且在此如此塑性地变形，使得减小在所述两个线圈层(9',9'')的外周面(22,23)和所述占位件(18)的周缘面(21)之间存在的自由空间(24)且增大在所述第一线圈层(9')的外周面(22)和所述占位件(18)的周缘面(20)之间的贴靠面，其中，通过所述占位件(18)的随后的移开，在所述绕组头部(7)中构造容纳空间(10)，紧接着插入温度传感器(11)到所述容纳空间(10)中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述占位件(18)被带入在所述绕组头部(7)的径向地处于内部的第一线圈层(9')或径向地处于外部的第一线圈层(9)和相邻的第二线圈层(9,9'')之间。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一线圈层(9')到所述占位件(18)和所述第二线圈层(9'')处的压靠通过成形阳模(19)实现，所述成形阳模在朝向所述第一线圈层(9')的径向方向上起作用。

4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，使用带有在轴向方向上延伸的凹形的留空部(25)的成形阳模(19)，其中，所述第一线圈层(9')的贴靠在所述占位件(18)处的区段(26)通过所述成形阳模(19)的凹形的留空部(25)成形。

5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，在所述两个线圈层(9',9'')之间的所述间隙状的凹口(17)通过轴向引入工具芯轴(14)或所述占位件(18)到所述两个线圈层(9',9'')之间生成。

6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述绕组头部(7)在所述占位件(18)的移开前以浸渍材料来浸渍或所述占位件(18)在所述浸渍前移开且通过另一第二占位件封闭用于所述温度传感器(11)的所述容纳空间(10)，所述第二占位件在所述浸渍后从所述容纳空间(10)移开。

7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述定子(3)在所述浸渍和相应的占位件(18)从所述容纳空间(10)的所述移开后接合到壳体构件(4)中且紧接着所述温度传感器(11)穿过在所述壳体构件(4)中的开口(12)插入到在所述绕组头部(7)中的容纳空间(10)中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述定子(3)接合到所述壳体构件(4)中之前，带有引入漏斗(13)的绝缘盘片(8)如此布置在所述定子板(5)处，使得所述引入漏斗(13)在所述接合后同轴于在所述壳体构件(4)中的开口(12)且同轴于在所述定子(3)的绕组头部(7)中的容纳空间(10)布置，且所述温度传感器(11)在插入到所述壳体构件(4)中的开口(12)中的情形中通过所述引入漏斗(13)引导到所述绕组头部(7)中的容纳空间(10)中。

9.一种具有转子(2)和定子(3)的电动机(1)，其定子(3)具有定子板(5)和由多个一层一层地相叠地布置的环绕的线圈层(9,9',9'')组成的分布的带有绕组头部(7)的绕组(6)，其中，用于探测所述绕组(6)的温度的温度传感器(11)穿过在至少部分区段地包围所述定子(3)的壳体构件(4)中的开口(12)插入到布置在所述绕组头部(7)中的和布置在两个线圈层(9',9'')之间的容纳空间(10)中。

10.根据权利要求9所述的电动机(1)，其特征在于，在所述定子板(5)处固定有绝缘盘片(8)，其具有同轴于在所述壳体构件(4)中的开口(12)且同轴于在所述绕组头部(7)中的容纳空间(10)布置的引入漏斗(13)。