CN111082576A - 直流马达和用于制造直流马达的方法 - Google Patents

直流马达和用于制造直流马达的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及直流马达和用于制造直流马达的方法。直流马达(1)具有永磁的以能绕马达纵轴线(19)转动的方式受支承的内转子(2)、被缠绕的具有突伸的向内指向的极(4)的定子芯(3)以及绝缘材料体(7)，这些极沿圆周方向与返回环(5)是一体式的并且通过定子槽(6)彼此分离，绝缘材料体对定子槽(6)加衬并且具备构造有轴线平行的凸起(9)的返回环覆盖部(8)，返回环覆盖部覆盖返回环(5)的轴向的端侧，其中，绕组线材(10)分别围绕极(4)卷绕并且径向在外绕过两个凸起(9)引导至空间上相邻的极，其中，每个极均配属有凸起(9)。本发明的任务是：在这类直流马达中提供过程安全的生产、简单的装配以及高效率。

Description

直流马达和用于制造直流马达的方法
技术领域
本发明涉及一种直流马达，其具有永磁的以能绕马达纵轴线转动的方式受支承的内转子、被缠绕的具有突伸的向内指向的极的定子芯以及绝缘材料体，极沿圆周方向与返回环是一体式的并且通过定子槽彼此分离，绝缘材料体对定子槽加衬并且具备构造有轴线平行的凸起的返回环覆盖部，该返回环覆盖部覆盖返回环的轴向的端侧，其中，绕组线材分别围绕极缠绕并且径向在外绕过两个凸起引导至空间上相邻的极，其中，每个极均配属有凸起。此外，本发明还涉及一种这类直流马达的制造方法。
背景技术
具有突伸的极的外定子可以是单件式的或者是多件式的。在多件式定子的情况下，极可以单个地从外部例如通过锭翼(Flyer)来缠绕。然而，多次中断的磁路显著减小了效率，因此，定子沿磁场线的延伸方向经常单件式地实施。单件式的定子可以由叠片组或者经压制的金属粉末构成；它们通常通过针式绕线机来缠绕。为此，需要空心的卷绕针，绕组线材在卷绕针中被引导穿过。卷绕针根据绕组直径而定地具有最小直径。为了过程安全的生产，此外还在卷绕针与定子构件之间遵循最小间距。出于该原因，受制造限制地，并不是所有在物理上可能的或在安装技术上值得期待的几何形状都得以实现。
发明内容
因此，本发明的任务是：在这类直流马达中提供过程安全的生产、简单的装配和高效率。
该任务根据本发明通过权利要求1和方法权利要求13的特征得以实现。
因为绕组线材在两个相邻的极之间径向在由凸起的外轮廓限定的圆圈之内延伸并且在那里进行接触，所以能够简单地并且在没有短路风险的情况下装配联接结构组件。短路示例性地可能在联接结构组件与马达外壳之间形成，马达外壳通常位于地电位。在常规的针式缠绕的定子的情况下，不存在足够的结构空间来使绕组线材径向向内、然后以足够的间距两次绕过一个直角、并且紧接着再次径向向外引导。因此，接触单元通常被轴向较远地前置或径向构建地布置。
在从属权利要求中详尽示出了本发明的改进方案。特别设置的是，相比于在外绕过凸起引导的线材区段(线材引入区段和线材引出区段)，在两个相邻的极之间以及在两个相邻的凸起之间绕组线材在径向上以至少一个线材直径径向更靠内地延伸。
为了提供足够的空间用于进一步装配而设置的是，径向向内引导的绕组线材贴靠在两个相邻的凸起的朝向彼此的侧面上，或者仅具有最大为一个绕组线材直径的间距。在此，在径向延伸的线材区段之间留有足够的间距，以便使切向延伸的线材区段自由延伸地布置。
本发明的改进方案是，返回环覆盖部在凸起之间具有在轴向方向上敞开的留空部。这些留空部用于使绕组线材与接触单元过程安全地连接。
适宜地，在凸起与留空部之间构造有用于绕组线材的轴向的撑托面。这些撑托面用于绕组线材的最佳的铺设。
此外，通过如下方式优化过程安全性和短路风险，即，在撑托面中存在有轴向沟槽并且/或者在凸起中存有径向沟槽，用以容纳线材区段。由此，绕组线材可以有序地且在两个彼此经过对方的线材区段不碰触的情况下进行铺设。
通过如下方式进一步改进对绕组线材的铺设，即，分别地，同一绕组线材的线材引入区段放置在各第一撑托面上，而后续的线材引出区段放置在第二撑托面上。
此外设置的是，在两个相邻的极之间绕组线材的接触区段与汇流排的接触凸起电连接。该接触凸起如下这样地设计，即，使其从径向延伸的绕组线材区段之间穿过。接触凸起出于接触安全性的原因必须具有最小宽度，并且不能够破坏或削弱径向延伸的线材区段。汇流排将相同相位的线圈彼此连接，以便让它们与共同的联接旗形件联接。
钩状的接触凸起被证明是适宜的，这是因为这些构状的接触凸起能够轻易接合，并且能够与露出的绕组线材区段电连接。
有意义地设置的是，接触凸起分别部分布置在留空部的区域内。
电连接能够最安全地通过焊接连接来建立。该焊接连接能够在接触钩与绕组线材的接触区段之间提供良好的电连接和稳定的机械连接。
根据本发明的另一特征，绝缘材料体不具有使绕组线材在其上径向在内绕引的绕组线材变向器件。绕组线材在卷绕过程中必须费时间地前后依次围绕这类线材变向器件引导。有利地，接触区段在唯一的过程中径向向内铺设。
本发明还通过根据权利要求13的方法来解决，尤其是通过以下方法步骤：a)提供设有绝缘材料体的定子芯和针式绕线机；b)将定子芯放入针式绕线机中；c)将绕组线材挡靠在定子上的或者工具载体上的固定的挡靠点上；d)将绕组线材从挡靠点起在缘材料体的两个凸起之间径向向内引导；e)围绕极卷绕线圈；f)在两个凸起之间径向向外引导绕组线材；g)将绕组线材径向在返回环之外引导绕过相对工具固定的变向器件；h)重复步骤d至g，直到定子被缠绕好，并且将绕组线材挡靠在定子上的或工具载体上的固定的挡靠点上；i)将相对工具固定的变向器件拉回；j)将径向在外延伸的线材区段径向向内变形，直至到达返回环之内的区域中；k)将接触单元的接触区段放置在露出的线材区段上；l)将接触区段与线材区段焊接。
附图说明
下面借助附图更详尽地阐述本发明的实施例。在附图中：
图1示出绝缘材料体；
图2示出定子芯；
图3示出装配到定子芯上的绝缘材料体；
图4示出设有绕组的定子；
图5示出图4的俯视图；
图6示出具有绕组线材铺设辅助件的对图5的补充；
图7示出图6的空间图；
图8示出直流马达的剖面图；
图9示出弯曲过程的图示；
图10示出弯曲过程的空间图；
图11示出弯曲过程以后线材走向的空间图；以及
图12示出组装好的具有联接单元的定子。
具体实施方式
图1示出了用于九极定子的绝缘材料体7，其具有薄壁的槽内衬29、返回环覆盖部8，返回环覆盖部在其基本形状方面空心柱体形地构成并且在其轴向相对槽内衬29远离的面上具有留空部21和凸起9。在留空部2与凸起9之间阶梯式地成形有第一撑托面22和第二撑托面23。第一撑托面22具有轴向沟槽24，第二撑托面23具有径向沟槽25。它们用于使绕组线材受限定地被铺设，其中，应尽可能地避免各个线材区段之间发生碰触。凸起的侧面12不具有沟槽结构。在槽内衬29上也具有沟槽27，这些沟槽用于有序地铺设绕组线材。在槽内衬29与凸起9之间延伸的线材引导沟槽26与马达纵轴线19轴线平行。在凸起9的径向在内的侧上造型出引导槽28，其用于容纳和引导接触单元。为此，这些引导槽28还具有轴向的撑托面35，这些撑托面也有助于位置正确地装入。
图2示出了定子芯3，其由彼此绝缘的导磁的金属板材的叠片组构成。定子芯在所示例子中包括九个向内朝向马达纵轴线19指向的突伸的极4，在这些极的内端部上存在有极靴42，这些极靴拓宽了极面。极宽度受到卷绕针的宽度及其在缠绕定子期间所需的运动自由度的限制。极4限界了用作绕组容纳腔的定子槽6。极4在金属板材之内地与返回环5成一体式。在返回环5的径向外侧上部分地连同冲压出夹紧舌形件31，它们用于固定在马达壳体内。
图3示出了定子30，它由定子芯3、轴向装配的绝缘材料体7和装配在轴向相对置的侧上的绝缘罩34构成，绝缘罩同样用于进行槽加衬和进行返回环覆盖。此外还示出了马达纵轴线19。
图4示出了根据图3的定子30，其具有通过绕组线材10而成的附加的缠绕部。详细地示出了绝缘罩34、具有返回环5和极4的定子芯3、具有返回环覆盖部8、第一撑托面22、留空部21和凸起9的绝缘材料体7。绕组线材10分别卷绕过极4，紧接着径向地从第一定子槽6向外铺设，绕过两个相邻的凸起9地引导，并且然后径向向内向着相邻的极铺设在相邻的定子槽中。以相同的方式缠绕其余的极。此外，还示出了马达纵轴线19。
图5示出了图4的俯视图，其具有定子30、绝缘材料体7、极4、绕组线材10、留空部21和凸起9。
图6示出了对图5的补充，其具有定子30、线材铺设辅助件33，这些线材铺设辅助件由相对工具固定的变向销构成，在完成缠绕之后，将变向销抽走。此外还可以看到绝缘材料体7、极4、绕组线材10、留空部21和凸起9。
图7示出了图6的空间图，其具有定子30、线材铺设辅助件33、绝缘罩34、定子芯3、绝缘材料体7、绕组线材10、留空部21、返回环覆盖部8、马达纵轴线19和凸起9。
图8示出了具有马达壳体15和内转子2的直流马达1的剖视图。此外还可以看到定子30，该定子具有绝缘材料体7、绕组线材10、留空部21、线圈39和凸起9。示出绕组线材10的径向朝外探伸的部分仅是为了说明几何上的关系。
图4至8示出了定子30在生产制造期间的中间状态。
图9和10示出了由许多线圈39构成的定子绕组40的弯曲过程和空间上的造型。具有两个线材成形轮廓37和凹部38的两个弯曲冲头36(图中仅示出其中一个)径向向内运动(见箭头)并且在此在径向朝外引导的区段区域中以如下方式地使绕组线材10变形，即，让绕组线材在两个相邻的极(未示出)之间以及两个相邻的凸起(未示出)之间径向地在由凸起的外轮廓限定的圆圈11之内地延伸。绕组线材的该区域用作接触区段20。与每个接触区段20联接有绕组线材引入区段81和线材引出区段82。相比线材引出区段82，线材引入区段81在轴向上更加靠近定子芯3地延伸。线材引入区段81和线材引出区段82在外地绕过凸起9。
图11示出了绕组线材10在弯曲过程之后的线材走向的空间图。在两个相邻的极之间，绕组线材10如下这样地延伸，即，它能够从围绕第一极卷绕的线圈(见图9)出发离开定子槽地首先轴向地并且然后径向朝外地、紧接着切向地、径向向内地、又切向地、径向向外地、切向地并且又径向向内且朝向相邻的极引导，在那里，它形成第二线圈(见图9)。线材引出区段82与线材引入区段81之间的区域形成了空间上相邻的极的线圈之间的线材连接部18。在线材引出区段82与线材引入区段81之间存在有接触区段20。
图12最后示出了装配好的定子30，其具有绝缘罩34、定子芯3、绝缘材料体7和接触单元16。接触单元16由具有接触凸起13的汇流排构成，接触凸起钩状地构造(接触钩17)。基于接触凸起13的取向，可以将接触单元16轴向地装配到定子30上。接触凸起13在空间上配属于留空部21。留空部被如下这样地确定规格，即，使得焊枪能够以简单的方式够到接触凸起13的两侧。接触单元16上的凹陷部41用于相同的目的。每个汇流排都附加地具有联接旗形件32，经由它们为绕组供应电压。
附图标记列表
1 直流马达
2 内转子
3 定子芯
4 极
5 返回环
6 定子槽
7 绝缘材料体
8 返回环覆盖部
9 凸起
10 绕组线材
11 圆圈
12 侧面
13 接触凸起
14 汇流排
15 马达壳体
16 接触单元
17 接触钩
18 线材连接部
19 马达纵轴线
20 接触区段
21 留空部
22 第一撑托面
23 第二撑托面
24 轴向沟槽
25 径向沟槽
26 线材引导沟槽
27 沟槽
28 引导槽
29 槽内衬
30 定子
31 夹紧舌形件
32 联接旗形件
33 线材铺设辅助件
34 绝缘罩
35 轴向的撑托面
37 弯曲冲子
37 线材成形轮廓
38 凹部
39 线圈
40 定子绕组
41 凹陷部
42 极靴
81 线材引入区段
82 线材引出区段

Claims (13)

1.直流马达(1)，所述直流马达具有永磁的以能绕马达纵轴线(19)转动的方式受支承的内转子(2)、被缠绕的具有突伸的向内指向的极(4)的定子芯(3)以及绝缘材料体(7)，所述极沿圆周方向与返回环(5)是一体式的并且通过定子槽(6)彼此分离，所述绝缘材料体对所述定子槽(6)加衬并且具备构造有轴线平行的凸起(9)的返回环覆盖部(8)，所述返回环覆盖部覆盖所述返回环(5)的轴向的端侧，其中，绕组线材(10)分别围绕极(4)卷绕并且径向在外绕过两个凸起(9)引导至空间上相邻的极，其中，每个极均配属有凸起(9)，其特征在于，在两个相邻的极(4)之间以及在两个相邻的凸起(9)之间绕组线材(10)径向在由所述凸起(9)的外轮廓限定的圆圈(11)之内延伸并在那里进行接触。
2.根据权利要求1所述的直流马达，其特征在于，相比于绕过所述凸起(9)引导的线材区段(线材引入区段81和线材引出区段82)，在两个相邻的极(4)之间以及在两个相邻的凸起(9)之间绕组线材(10)在径向上以至少一个线材直径径向更靠内地延伸。
3.根据权利要求1或2所述的直流马达，其特征在于，径向向内引导的绕组线材(10)贴靠在两个相邻的凸起(9)的朝向彼此的侧面(12)或径向沟槽(25)上，或者相距各自的侧面(12)或径向沟槽(25)仅具有最大为一个绕组线材直径的间距。
4.根据权利要求1、2或3所述的直流马达，其特征在于，所述返回环覆盖部(8)在所述凸起(9)之间具有在轴向方向上敞开的留空部(21)。
5.根据权利要求4所述的直流马达，其特征在于，在所述凸起(9)与所述留空部(21)之间构造有用于所述绕组线材(10)的轴向的撑托面(22)。
6.根据权利要求5所述的直流马达，其特征在于，在所述撑托面(22)中存在有轴向沟槽(24)并且/或者在所述凸起(9)中存在有径向沟槽(25)，用以容纳线材区段。
7.根据权利要求5或6所述的直流马达，其特征在于，分别地，同一绕组线材(10)的线材引入区段(81)放置在各第一撑托面(22)上，而后续的线材引出区段(82)放置在第二撑托面(23)上。
8.根据权利要求1至7中至少一项所述的直流马达，其特征在于，在两个相邻的极(4)之间绕组线材(10)的接触区段(20)与汇流排(14)的接触凸起(13)电连接。
9.根据权利要求8所述的直流马达，其特征在于，所述接触凸起(13)钩状地构造。
10.根据权利要求8或9所述的直流马达，其特征在于，所述接触凸起(13)部分布置在留空部(21)的区域内。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的直流马达，其特征在于，在两个相邻的极(4)之间绕组线材(10)的接触区段(20)通过焊接连接进行接触。
12.根据前述权利要求中至少一项所述的直流马达，其特征在于，所述绝缘材料体(7)不具有使所述绕组线材(10)在其上径向在内绕引的线材变向器件。
13.用于制造直流马达(1)的方法，所述直流马达具有永磁的以能绕马达纵轴线(19)转动的方式受支承的内转子(2)、被缠绕的具有突伸的向内指向的极(4)的定子芯(3)以及绝缘材料体(7)，所述极沿圆周方向与返回环(5)是一体式的并且通过定子槽(6)彼此分离，所述绝缘材料体对所述定子槽(6)加衬并且具备构造有轴线平行的凸起(9)的返回环覆盖部(8)，所述返回环覆盖部覆盖所述返回环(5)的轴向的端侧，其中，绕组线材(10)分别围绕极(4)卷绕并且径向在外绕过两个凸起(9)引导至空间上相邻的极，其中，每个极均配属有凸起(9)，其特征在于具有以下方法步骤：a)提供设有绝缘材料体(7)的定子芯(3)和针式绕线机；b)将所述定子芯放入所述针式绕线机中；c)将绕组线材挡靠在定子上的或者工具载体上的固定的挡靠点上；d)将所述绕组线材(10)从所述挡靠点起在所述缘材料体(7)的两个凸起(9)之间径向向内引导；e)围绕极(4)卷绕线圈；f)在两个凸起之间径向向外引导所述绕组线材(10)；g)将所述绕组线材(10)径向在所述返回环之外引导绕过相对工具固定的变向器件；h)重复步骤d至g，直到定子被缠绕好，并且将所述绕组线材挡靠在定子上的或工具载体上的固定的挡靠点上；i)将所述相对工具固定的变向器件拉回；j)将径向在外延伸的绕组线材区段径向向内变形，直至到达所述返回环之内的区域中；k)将接触单元的接触区段放置在露出的线材区段上；l)将所述接触区段与所述线材区段焊接。
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