CN111226382A - 电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机,其具有环形的定子和布置在定子内的转子,定子具有沿圆周方向的多个定子段。每个定子段具有布置在定子段的内圆周区域的一个或多个内部槽和布置在定子段的外圆周区域的绕组窗口。定子绕组以环形方式围绕定子段缠绕。绕组窗口在其径向外侧处被定子段外臂部分地包围,使得在定子段外臂之间形成径向指向的外部间隙,所述外部间隙从绕组窗口延伸到定子段的外圆周。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机,其具有环形的定子和布置在定子内的转子。
背景技术
这种电机例如用于内燃机的涡轮增压器的电动压缩机中。由于空气动力学的效率,为内燃机的增压而设置的压缩机必须以非常高的转速运行。这些转速在大约70000转/分钟至150000转/分钟的范围内。
已知的是,将电机的定子绕组设计为集中绕组,在该情况下,线圈均缠绕在定子齿上。这使得紧凑设计成为可能,但是产生具有高空间谐波含量的定子磁场。这又由于涡电流而在电机的转子中引起高的欧姆损耗。
还已知的是,将电机的定子绕组实现为分布式绕组。这种分布式绕组比集中式绕组更有效地复制正弦波。如果定子绕组被实现为分布式绕组,则涡电流被显著地减小。然而,分布式绕组通常使用拉入技术来生产,或者使用所谓的发夹技术从各个导体插在一起并且随后被焊接。在上述两种情况下,由于在绕组构造过程期间导体必须被引导经过彼此,因此末端绕组需要相对大量的空间。
DE102013207469A1公开了一种电机,其具有环形的定子和布置在定子内的转子。定子具有定子铁芯。定子铁芯又具有定子轭和定子齿。此外,定子具有以环形方式围绕定子轭延伸的定子绕组,其中定子轭具有设置在定子轭的内圆周上的内部槽和设置在定子轭的外圆周上的外槽,以用于接收定子绕组。此外,在定子绕组上设置灌封物,使得定子绕组通过灌封物与定子铁芯热连接。
发明内容
本发明的目的是提供一种电机,其具有环形的定子和布置在定子内部的转子,在该情况下,转子磁损耗被降低。
该目的通过具有权利要求1中所限定的特征的电机来实现。本发明的有利实施例和改进在从属权利要求中详细说明。
根据本发明的电机具有环形的定子和布置在定子内的转子,其中定子具有沿圆周方向的多个定子段,其中每个定子段具有布置在定子段的内圆周区域的一个或多个内部槽和布置在定子段的外圆周区域的绕组窗口,其中定子绕组以环形方式围绕定子段缠绕,并且其中绕组窗口在其径向外侧处由定子段外臂部分地围绕,使得在定子段外臂之间的区域中形成从绕组窗口延伸到定子段的外圆周的径向指向的外部间隙。
本发明的优点尤其在于,与电机的转子耦合的绕组电感可以保持较小,使得转子相对于现有技术仅受到定子磁场的相对较小的谐波幅度。本发明的这些优点是可能的,因为通过权利要求1中规定的特征,在定子外部延伸的定子绕组的返回导体用于提供附加的电感,其B场独立于转子,也就是说沿着不沿着转子引导并且也不穿过转子的路径。通过适当选择权利要求1中规定的外部间隙的长度和宽度,可以有利地设定所需的电感,该外部间隙设置在两个定子段外臂之间并沿径向延伸。
本发明的有利实施例和改进在从属权利要求中详细说明。
附图说明
下面将基于附图更详细地讨论本发明的示例性实施例。在附图中:
图1示出了用于说明根据本发明的电机的第一示例性实施例的图,
图2示出了用于说明根据本发明的电机的第二示例性实施例的图,
图3示出了用于说明根据本发明的电机的第三示例性实施例的图,
图4示出了用于说明本发明的实施例的图,以及
图5示出了用于说明本发明的另一实施例的图。
具体实施方式
图1示出了用于说明根据本发明的电机的第一示例性实施例的图。
图1中所示的电机1具有环形的定子2和布置在定子内的转子3。定子2在圆周方向上具有多个定子段4。这些定子段4中的每个都被分配给交流系统的相U、V或W中的一个。因此,定子段在图1中由字母U、V或W表示。在所示的实施例中,这些定子段4中的每个具有两个内部槽7,所述内部槽布置在相应的定子段的内圆周5的区域中并且每个内部槽沿径向方向延伸。此外,每个定子段4在其外圆周6的区域中具有绕组窗口8,其纵向方向在定子的圆周方向上延伸。每个定子段4的内部槽7和绕组窗口8用于接收定子绕组,该定子绕组环形地缠绕在相应的定子段上。
每个定子段4的绕组窗口8在其径向外侧处被定子段外臂10部分地包围,使得在定子段外臂10之间形成从绕组窗口8延伸到相应定子段4的外圆周6的径向指向的外部间隙11。
该外部间隙11的长度和宽度选择为使得在定子外部的区域中形成附加磁路,该附加磁路具有由外部间隙11的长度和宽度确定的预定电感。因此,通过适当选择外部间隙11的长度和宽度,可以在定子外部建立期望尺寸的磁场。在定子外部形成的该磁场对电机的布置在定子2内部的转子3没有影响,使得B场或附加磁场的相关谐波幅度对转子没有不期望的影响。
在图1所示的第一示例性实施例中,外部间隙11从绕组窗口8的沿圆周方向的中心区域径向向外延伸到相应定子段4的外圆周6。因此,在该示例性实施例中,定子段外臂10在相应定子段4的圆周方向上具有相同的长度。
图1中所示的电机1是四极电机,为此使用这样的定子2,该定子在其内圆周5上具有总共24个内部槽7。该定子具有总共12个定子段4。这些定子段中的四个分配给相U,另外四个定子段分配给相V,并且四个剩余的定子段分配给相W。每个定子段4具有两个内部槽7和一个绕组窗口8,其中与相应定子段相关的定子绕组以环形方式围绕定子段缠绕,其中绕组窗口的尺寸被设计成使得与定子段的两个内部槽相比,它能够容纳两倍数量的导体。
由于在定子外部形成的附加磁路,在定子内形成的并且耦合到电机的转子的定子磁场可以保持较小,使得来自定子内形成的磁场的谐波幅度对转子的影响保持较低。
图2示出了用于说明根据本发明的电机的第二示例性实施例的图。
在该第二实施例中,定子也在圆周方向上具有多个定子段。然而,在该实施例中,与第一实施例不同,这些定子段中的每个仅分配有布置在定子段的内圆周的区域中的一个内部槽7。在相应的定子段的外圆周的区域中,每个定子段具有绕组窗口8。在此,与相应的定子段相关联的定子绕组也围绕定子段环形地缠绕。此外,在该示例性实施例中,绕组窗口8也在其径向外侧处被定子段外臂10部分地围绕,使得在定子段外臂之间形成从绕组窗口8延伸到相应定子段的外圆周6的径向指向的外部间隙11。
第二实施例与图1所示的第一实施例的区别还在于,相应的定子段4的内部槽7不直接在相应的定子段4的内圆周5处终止,而是与该内圆周5间隔开。因此,这些内部槽在其径向内侧处被定子段内臂13部分地围绕,使得在定子段内臂13之间形成从内部槽7延伸到相应定子段4的内圆周5的径向指向的内部间隙14。
该实施例的优点在于,在定子的内圆周处沿圆周方向仅出现小的磁阻差。这导致转子中的较低损耗。
从图2中还可以看出,在该实施例中,内部间隙14在其向相应的定子段的内部槽7的过渡区域中沿圆周方向被扩宽。
图3示出了用于说明根据本发明的电机的第三示例性实施例的图。该第三实施例与图2中所示的第二实施例的区别仅在于,外部间隙11在其向定子段4的外圆周6的过渡区域中沿圆周方向被加宽。这种在圆周方向上的加宽具有的优点是,减少了通过围绕定子的导电壳体材料的流动。这也降低了涡电流损耗。
图4示出了用于解释本发明的实施例的图。
该图示出了电机1的定子2的一部分。在该实施例中,如在图1中所示的第一示例性实施例中,每个定子段具有布置在定子段的内圆周区域中的两个内部槽7,并且具有布置在定子段的外圆周区域中的绕组窗口8。在该示例性实施例中,绕组窗口8在其径向外侧处也部分地被定子段外臂10包围,从而在定子段外臂之间形成从绕组窗口8延伸到相应定子段的外圆周6的径向指向的外部间隙。在图4所示的实施例中,与图1所示的第一示例性实施例相比,定子段外臂10设计成使得它们可以折叠,其中定子段外臂10在图4中示出为处于第一端部位置。该第一端部位置是定子段外臂的折叠-打开位置。在定子段外臂10的这种折叠打开位置中,绕组窗口8打开,使得定子绕组的缠绕过程被简化。在图4中未示出的其第二端部位置中,定子段外臂10处于其折叠-闭合位置。在定子段外臂10的该折叠-闭合端部位置中,从绕组窗口8径向向外延伸的外部间隙11保持自由。
定子段外臂的设计使得它们可以折叠,也可以用在根据本发明的电机中,该电机在每个定子段具有不同数量的内部槽。
图5示出了本发明的另一实施例的图。
图5中所示的该另一实施例基本上对应于图1中所示的第一示例性实施例。在该另一实施例中,如在图1中所示的第一示例性实施例中,每个定子段具有布置在定子段的内圆周区域中的两个内部槽7,并且具有布置在定子段的外圆周区域中的绕组窗口8。在该另一实施例中,绕组窗口8也在其径向外侧处被定子段外臂部分地围绕,使得在定子段外臂之间形成从绕组窗口延伸到相应定子段的外圆周的径向指向的外部间隙。
在图5所示的另一实施例中,与图1所示的第一示例性实施例相对比,并且也与图4所示的实施例相对比,桥12安装在定子外臂上。这些桥12被设计成使得从绕组窗口延伸到相应定子段的外圆周的外部间隙保持自由。桥12优选地由铁粉或MPP芯材料构成。
该另一实施例相对于图1所示的第一示例性实施例以及还相对于图4所示的实施例的另一区别在于,定子段在内部槽7和绕组窗口8之间的区域中具有铁粉或MPP芯。这减少了电机的损耗。
在内部槽7和绕组窗口8之间的区域中使用这种铁粉或MPP芯也可以用在根据本发明的电机中,该电机在每个定子段中具有不同数量的内部槽。
本发明的一个有利的实施例在于,在定子段的内圆周的区域中为电机配备用作传感器绕组的附加绕组。该附加绕组优选地是由非常细的丝构成的分布式绕组。
定子绕组可以是缠绕成一股的线圈。替代地,定子绕组也可以是不作为一股缠绕的线圈。
此外,定子绕组可以三角形连接或星形连接的形式实现。
电机可以是四极或两极电机。
定子的段可以使用燕尾技术彼此连接。替代地,还可以将定子的段焊接在一起。另一种替代方案是通过注塑成型将定子的段彼此连接。替代地,代替燕尾连接,任何其它"拼图几何形状"也可以用于连接定子段。
整个定子可以有利地通过由导热材料构成的灌封物封装,以用于更好的散热的目的。
此外,在每种情况下,可以在相邻的定子段之间引入一个绝缘层,以便防止在相邻的叠层之间发生短路以及防止发生涡电流。
Claims (13)
1.一种电机(1),其具有环形的定子(2)和设置在定子内的转子(3),其中所述定子具有沿圆周方向的多个定子段(4),其中每个定子段具有设置在所述定子段的内圆周(5)的区域中的一个或多个内部槽(7)和设置在所述定子段的外圆周(6)的区域中的绕组窗口(8),并且其中定子绕组(9)以环形方式围绕所述定子段(4)缠绕,其特征在于,所述绕组窗口(8)在其径向外侧处由定子段外臂(10)部分地围绕,使得在所述定子段外臂(10)之间形成从所述绕组窗口(8)延伸到所述定子段(4)的外圆周(6)的径向指向的外部间隙(11)。
2.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,所述外部间隙(11)的长度和宽度被选择成使得在所述定子外部的区域中形成具有预定电感的附加磁路。
3.根据权利要求2所述的电机,其特征在于,所述定子段外臂(10)在所述定子段(4)的圆周方向上具有相同的长度。
4.根据权利要求2或3所述的电机,其特征在于,所述外部间隙(11)从所述绕组窗口(8)的沿所述圆周方向的中心区域径向向外延伸到所述定子段(4)的所述外圆周(6)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,其特征在于,所述外部间隙(11)在其向所述定子段(4)的所述外圆周(6)的过渡区域中沿圆周方向加宽。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电机,其特征在于,所述定子段外臂(10)能够折叠,其中,在第一端部位置中,所述定子段外臂折叠打开并且打开所述绕组窗口(8),并且在第二端部位置中,所述定子段外臂折叠闭合,其中,在折叠闭合的端部位置中,从所述绕组窗口(8)延伸到所述定子段(4)的外圆周(6)的所述外部间隙(11)保持自由。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的电机,其特征在于,桥(12)被安装到所述定子段外臂(10)上,使得从所述绕组窗口(8)延伸到所述定子段(4)的外圆周(6)的所述外部间隙(11)保持自由。
8.根据权利要求7所述的电机,其特征在于,所述桥(12)由铁粉或MPP芯材料构成。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,其特征在于,所述内部槽(7)在其径向内侧处被定子段内臂(13)部分地包围,使得在所述定子段内臂之间形成从所述内部槽(7)延伸到所述定子段(4)的所述内圆周(5)的径向指向的内部间隙(14)。
10.根据权利要求9所述的电机,其特征在于,所述定子段内臂(13)在所述定子段(4)的圆周方向上具有相同的长度。
11.根据权利要求9或10所述的电机,其特征在于,所述内部间隙(14)在其向所述定子段(4)的所述内部槽(7)的过渡区域中沿圆周方向加宽。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电机,其特征在于,铁粉或MPP芯设置在定子段(4)的内部槽(7)与所述定子段(4)的绕组窗口(8)之间的区域中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电机,其特征在于,用作传感器绕组的附加绕组布置在所述定子段(4)的内圆周(5)的区域中。
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