CN112189295A - 定子、电机、具有电机的飞行器和用于制造定子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明说明一种用于电机（16）的定子（10），所述定子具有用于容纳定子线圈的定子轭环（1），其特征在于：至少一个定子线圈载体单元（2）用于容纳线圈卷起部，所述线圈卷起部构造成能够在整体上或与第一线圈体元件（2a）一起能够脱开地沿径向方向（R）插接到所述定子轭环（1）上。同样说明一种电机和电或混电飞行器。此外，描述一种用于制造根据本发明的定子的方法。

Description

定子、电机、具有电机的飞行器和用于制造定子的方法

技术领域

本发明涉及一种用于电机的定子，所述定子具有用于容纳定子线圈的定子轭环。此外，本发明涉及一种具有这种定子的电机以及具有电机的飞行器。此外，本发明涉及一种用于制造定子的方法。

背景技术

在电机中，如例如在具有集中的定子绕组的电动马达、如异步机器或永久激励的同步机器中，在绝缘故障（例如由于卷起部短路）的情况下损坏的线圈体由于极几何结构仅仅能够以高的技术耗费来替换。在集中的绕组的绕单个极的典型的卷绕过程中（也就是说，代替如在分布的绕组的情况下那样在纵向被放入到槽中，线圈的导体直接绕每个单个的定子极进行卷绕，）还存在有如下危险，即线圈线材的电绝缘部能够被损伤，因为在此以高的力耗费绕部分尖棱的极体进行卷绕。

特别是在应用在航空中时，在可靠性以及可使用性方面的要求比在铁路或汽车行业中更高。

在电机中，这个问题借助已知的、不被分割的定子不能够令人满意地在没有周围的结构部件的高的拆卸耗费和与此相关的损坏风险的情况下解决。

虽然在由多个单个极装配而成的定子中存在如下可行性，移去单个的极。然而，在典型的极几何结构中极靴妨碍损坏的极能够被容易地取下。代替地，其要么必须被绕开要么必须被切开。

在专利文献US 6975057 B2和US 7247967 B2中描述了这种定子。

发明内容

本发明的任务是说明一种解决方案，在所述解决方案中为了维护目的能够耗费少地将定子的损坏的线圈从定子极移去和更换。

根据本发明，所提出的任务借助独立专利权利要求的定子、电机、飞行器和方法来解决。有利的改进方案在从属权利要求中进行说明。

根据本发明，定子极或定子极的部件能够更换地进行构造，也就是说，其能够是能够脱开地与定子轭环连接，其中，定子极能够从径向方向（也就是说，垂直于定子轴线）进行插接。由此，空心线圈能够在组装之前推移到定子极上。

本发明要求保护一种用于电机的定子，所述定子具有用于容纳定子线圈的定子轭环。设置有至少一个定子线圈载体单元（=定子极）用于容纳线圈卷起部。定子线圈载体单元在整体上或与子单元（=第一线圈体元件）一起能够脱开地从径向方向插接到定子轭环上。

本发明提供如下优点，即一方面定子极的维修是简单可行的，另一方面空心线圈能够很容易被推进。

在改进方案中，定子能够具有空心线圈，所述空心线圈能够在插上定子线圈载体单元或子单元之前推移到定子线圈载体单元上。这提供如下优点，即线圈绕组的绝缘部的损伤的可能性被降低。

在另外的特有方案中，定子能够具有至少一个连接元件，所述连接元件将定子线圈载体单元固定在定子轭环中。

此外，定子能够具有：

- 连续的棱柱形的第一开口或在定子线圈载体单元中的连续的凹处，和

- 在定子轭环中的连续的棱柱形的第二开口，

- 其中，连接元件如下地棱柱形地进行构造，通过引入到第一和第二开口中将定子线圈载体单元固定在定子轭环中。

在优选的实施方式中，能够存在有构造在定子线圈载体单元中的凸起部，第一开口或凹处构造在所述凸起部中。

在另外的实施方式中，能够存在有构造在定子轭环中的槽，凸起部能够引入在所述槽中。

本发明还要求保护一种具有根据本发明的定子的电机，其中，存在有在定子之内能够转动地支承的转子。

在改进方案中，电机能够是电动马达或发电机。

本发明还要求保护一种具有根据本发明的电机的飞行器，其中，电机是电或混电飞行驱动器的部件。

在另外的设计方案中，飞行器能够是飞机并且电动马达驱动螺旋桨。

此外，本发明要求保护一种用于制造根据本发明的定子的方法，具有如下步骤：

- 提供定子轭环，

- 提供定子线圈载体单元，

- 制造空心线圈，

- 将空心线圈推移到定子线圈载体单元上，

- 将定子线圈载体单元嵌入到定子轭环中，以及

- 通过将连接元件引入到第一和第二开口中将定子线圈载体单元固定。

最后，本发明要求保护另外一种用于制造根据本发明的定子的方法，具有如下步骤：

- 提供定子轭环，

- 提供定子线圈载体单元，

- 制造空心线圈，

- 将空心线圈推移到定子线圈载体单元的与定子轭环连接的子单元（=第二线圈体元件）上，

- 将子单元穿过空心线圈嵌入到定子轭环中，以及

- 通过将连接元件引入到凹处和第二开口中将子单元固定。

附图说明

本发明的另外的特点和优点能够从借助示意性的附图对两个实施例的随后的阐释中看出。

其中：

图1和图2示出定子的一部分的横截面，

图3和图4示出定子的一部分的倾斜视图，

图5和图6示出具有定子极的定子轭环的横截面，

图7和图8示出定子的一部分的横截面，

图9和图10示出定子的一部分的倾斜视图，

图11示出组装的时间上的流程，

图12和图13示出具有定子极的定子轭环的横截面，

图14示出电机的框图以及

图15示出具有电动马达的飞行器。

具体实施方式

图1至图6示出本发明的第一实施变型方案的图示。图1和图2分别示出通过定子线圈载体单元2和定子轭环1的一部分的剖切视图。图3和图4示出定子线圈载体单元2和定子轭环1的一部分的立体的视图。图5示出通过定子轭环1的剖切视图并且图6示出通过具有被插上的定子线圈载体单元2以及空心线圈4的定子轭环的剖切视图。

定子线圈载体单元2（还能够被称为定子极）是能够更换的并且从径向方向R插接到定子轭环1的槽7中并且借助于棱柱形的连接元件3固定以免滑动出来。对此，定子线圈载体单元2具有带有第一开口6的凸起部5。

如果定子线圈载体单元2从径向方向插接到槽7中，则连接元件3通过在定子轭环1中的第二开口8推移到第一开口6中，由此定子线圈载体单元2得到固定并且固定地与定子轭环1连接。连接元件4以及第一和第二开口6和8具有三角形的横截面，由此能够建立抗扭转的连接。

如在图6中能够看出的那样，在装入定子线圈载体单元2之前空心线圈4被推移到所述定子线圈载体单元上。然后，所有的定子线圈载体单元2连同空心线圈4被置入到定子轭环1中并且借助连接元件3进行固定。

主要的优点是：

- 在故障情况（例如卷起部短路）的情况下，损坏的线圈体（=定子线圈载体单元2）的可更换性的可行性，

- 由于容易接近损坏的线圈体而降低的维护耗费，

- 以空心线圈4为形式的单独的卷绕过程（单个线圈绕组不必直接处于定子极处），

- 降低电绝缘部在空心线圈绕组过程中的损伤危险，

- 与单极定子相比，通过连续的定子轭环实现压配合（没有公差链/放置过程，其导致压配合损失并且由此转矩不再能够从定子传递到定子壳体上），和

- 电机在总运行持续时间期间提高了的可靠性以及可使用性。

图7至图13示出本发明的另外的实施方式。图7和图8分别示出通过定子线圈载体单元2和定子轭环1的一部分的剖切视图。图9和图10示出定子线圈载体单元2和定子轭环1的一部分的立体的视图。图11以剖切视图示出如何将空心线圈4推进并且固定到定子轭环1的一部分上。图12示出通过定子轭环1的剖切视图并且图13示出通过具有被拼合的定子线圈载体单元2以及被推进的空心线圈4的定子轭环1的剖切视图。

与第一实施方式不同，定子线圈载体单元2在纵向在中间被分成第一线圈体元件2a和第二线圈体元件2b。第一线圈体元件2a是能够更换的（也就是说，能够被移去），反之，第二线圈体元件2b固定地与定子轭环1连接或与所述定子轭环一件式地构造。

如从附图中能够看出的那样，第一线圈体元件2a沿径向方向R（也就是说，垂直于定子轴线）推移到定子轭环1的槽7中。对此，第一线圈体元件2a具有凸起部5，所述凸起部接合到槽7中。凸起部5装备有凹处9，棱柱形的连接元件3穿过定子轭环1的第二开口8推移到所述凹处中并且因此将第一线圈体2a固定在槽7中并且平面地压抵第二线圈体元件2b。连接元件4以及凹处9和第二开口8具有三角形的横截面，由此能够建立抗扭转的连接。

图11按顺序从左向右示出组装。空心线圈4被推移到第二线圈体元件2b上并且接着向左（方向L）移位。之后，能够更换的第一线圈体元件2a沿径向方向R穿过空心线圈4被置入到定子轭环1中。最后，第一线圈体元件2a借助于连接元件3来固定。

有利的是，槽横向力直接从定子线圈载体单元2传递到定子轭环1上。此外，定子不是由单个部段构成，所述单个部段由于故障公差链和放置过程不再能够保证足够高的压配合。

在这两个实施方式中尤其还有利的是，能够应用空心线圈4，所述空心线圈能够借助对于其线材绝缘是较经济的并且较成本适宜的卷绕方法在分开的工作进程中制造。

图14示出电机、例如电动马达16的框图。定子10处于壳体11中并且转子12能够转动地支承在所述壳体中。定子10相应于图1至图13的实施方案和附图进行构造。

图15示出具有电或混电飞行驱动器的飞行器13、例如飞机。示出电动马达16，所述电动马达将螺旋桨14置入旋转中。电动马达16由变流器15供给以电能。

虽然本发明在细节上已经通过实施例较详细地阐述和描述，但是本发明并不限于所公开的示例并且在不脱离本发明的保护范围的情况下，技术人员能够从中推导出其它的变形方案。

附图标记列表

1 定子轭环

2 定子线圈载体单元

2a 第一线圈体元件

2b 第二线圈体元件

3 连接元件

4 空心线圈

5 凸起部

6 第一开口

7 槽

8 第二开口

9 凹处

10 定子

11 壳体

12 转子

13 飞行器

14 螺旋桨

15 变流器

16 电动马达

L 左边方向

R 径向方向。

Claims (16)

1.用于电机（16）的定子（10），具有用于容纳定子线圈的定子轭环（1），

其特征在于：

- 至少一个定子线圈载体单元（2）用于容纳线圈卷起部，所述线圈卷起部构造成能够在整体上或与第一线圈体元件（2a）一起能够脱开地沿径向方向（R）插接到所述定子轭环（1）上。

2.根据权利要求1所述的定子（10），

其特征在于：

- 空心线圈（4），所述空心线圈构造成在插上所述定子线圈载体单元（2）之前能够推移到所述定子线圈载体单元（2）上。

3.根据前述权利要求中任一项所述的定子（10），

其特征在于：

- 连接元件（3），所述连接元件构造成将所述定子线圈载体单元（2）固定在所述定子轭环（1）中。

4.根据权利要求3所述的定子（10），

其特征在于：

- 在所述定子线圈载体单元（2）中的连续的棱柱形的第一开口（6），和

- 在所述定子轭环（1）中的连续的棱柱形的第二开口（7），

- 其中，所述连接元件（3）如下地棱柱形地进行构造，以便通过引入到所述第一开口（6）和第二开口（8）中将所述定子线圈载体单元（2）固定在所述定子轭环（1）中。

5.根据权利要求4所述的定子（10），

其特征在于：

- 构造在所述定子线圈载体单元（2）处的凸起部（5），所述第一开口（6）构造在所述凸起部中。

6.根据权利要求1所述的定子（10），

其特征在于：

- 空心线圈（4），所述空心线圈构造成在插上所述第一线圈体元件（2a）之前能够推移到与所述定子轭环（1）连接的第二线圈体元件（2b）上。

7.根据权利要求6所述的定子（10），

其特征在于：

- 连接元件（3），所述连接元件构造成将所述第一线圈体元件（2a）固定在所述定子轭环（1）中。

8.根据权利要求7所述的定子（10），

其特征在于：

- 在所述第一线圈体元件（2a）中的连续的棱柱形的凹处（9），和

- 在所述定子轭环（1）中的连续的棱柱形的第二开口（7），

- 其中，所述连接元件（3）如下地棱柱形地进行构造，以便通过引入到所述凹处（9）和所述第二开口（8）中将所述第一线圈体元件（2a）固定在所述定子轭环（1）中。

9.根据权利要求8所述的定子（10），

其特征在于：

- 构造在所述第一线圈体元件（2a）处的凸起部（5），所述第一开口（6）构造在所述凸起部中。

10.根据权利要求5或9所述的定子（10），

其特征在于：

- 构造在所述定子轭环（1）中的槽（7），所述凸起部（5）能够引入到所述槽中。

11.具有根据前述权利要求中任一项所述的定子（10）的电机，

其特征在于：

- 在所述定子（10）之内能够转动地支承的转子（12）。

12.根据权利要求11所述的电机，

其特征在于，

所述电机是电动马达（16）。

13.具有根据权利要求11或12所述的电机的飞行器（13），

其特征在于，

所述电机是电或混电飞行驱动器的部件。

14.根据权利要求13和权利要求12所述的飞行器（13），

其特征在于，

所述飞行器（13）是飞机并且所述电动马达（16）驱动螺旋桨（14）。

15.用于制造根据权利要求4和2所述的定子（10）的方法，具有如下步骤：

- 提供所述定子轭环（1），

- 提供定子线圈载体单元（2），

- 制造所述空心线圈（4），

- 将所述空心线圈（4）推进到所述定子线圈载体单元（2）上，

- 沿径向方向（R）将所述定子线圈载体单元（2）嵌入到所述定子轭环（1）中，以及

- 通过将所述连接元件（3）引入到所述第一和第二开口（6、8）中将所述定子线圈载体单元（2）固定。

16.用于制造根据权利要求8和6所述的定子（10）的方法，具有如下步骤：

- 提供所述定子轭环（1），

- 提供第一线圈体元件（2a），

- 制造所述空心线圈（4），

- 将所述空心线圈（4）推进到与所述定子轭环（1）连接的第二线圈体元件（2b）上，

- 将所述第一线圈体元件（2a）穿过所述空心线圈（4）沿径向方向（R）嵌入到所述定子轭环（1）中，以及

- 通过将所述连接元件（3）引入到所述凹处（9）和所述第二开口（8）中将所述第一线圈体元件（2a）固定。

Images