CN113036970A

CN113036970A - 用于电机的具有销的定子

Info

Publication number: CN113036970A
Application number: CN202011437150.0A
Authority: CN
Inventors: 鲍里斯·多兹
Original assignee: Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2021-06-25
Also published as: KR20210072719A; DE102019133549A1; JP2021093906A; US11489389B2; US20210175765A1; EP3836362A1; EP3836362A3

Abstract

一种用于电机（100）的定子（1），其包括：多个销（22、23、24、25），这些销在与定子中心（M）间距不同的同心圆上布置在定子（1）中的槽（51‑58、71‑78、91‑98）中，并且每个同心圆形成一个层（L1、L2、L3、L4），其中，在不同层（L1、L2、L3、L4）中的各四个销（22、23、24、25）彼此串联连接并且形成线匝（41），线匝（41）的第一销（25）位于第4n‑3层（L1）中的第一槽（53）中，其中，n是自然数，线匝（41）的第二销（24）位于第4n‑2层（L2）中的第二槽（94）中，其中，第二槽（94）在定子（1）的第一圆周方向上与第一槽（53）相距第一径向间距（13），线匝（41）的第三销（23）位于第4n层（L4）中的第一槽（53）中，线匝（41）的第四销（22）位于第4n‑1层（L3）中的第二槽（94）中。

Description

用于电机的具有销的定子

技术领域

本发明涉及用于电机，尤其是用于电动马达的具有销的定子。背景技术

电机是众所周知的并且越来越多地用作驱动车辆的电动马达。电机由定子和转子组成。

定子包括在其中引导有线匝的多个槽。线匝可以由绝缘的铜棒形成为所谓的销形成。转子位于定子中并且与转子轴连接。

这种销马达、U形销马达或发夹式马达例如由US 9,136,738 B2已知。发明内容

本发明的任务是，提供一种简单制造的具有由销构成的线匝的定子。

根据本发明，用于电机的定子包括多个销，这些销在与定子中心间距不同的同心圆上布置在定子中的槽中，并且每个同心圆形成一个层，其中，不同层中的各四个销彼此串联连接并且形成线匝，线匝的第一销位于第4n-3层中的第一槽中，其中，n是自然数，线匝的第二销位于第4n-2层中的第二槽中，其中，第二槽在定子的第一圆周方向上与第一槽相距第一径向间距，线匝的第三销位于第4n层中的第一槽中，线匝的第四销位于第4n-1层中的第二槽中。

层可以从外向内朝定子中心升序编号。自然数不包括零。

具有根据本发明的绕组的定子可以简单地制造，并且产生具有较少铁损或磁滞损耗的有效电磁场以及对叠片铁芯的更好利用。连接类型建立了在槽中的销之间的能导电的连接。连接类型可以是从导体到销的焊接，或者销也可以构造为为双销，即所谓的U形销，并且由此在引入到定子时就已经可以建立连接。此外，朝向彼此弯曲的销末端区段的焊接也是一种连接类型。

优选地，定子可以具有第一端侧和第二端侧，并且第一销和第二销在第二端侧上可以通过第一类型连接彼此连接，第二销和第三销在第一端侧上可以通过第二类型连接彼此连接，第三销和第四销在第二端侧上可以通过第三类型连接彼此连接，第一、第二和第三类型连接彼此不同。

不同连接类型可以实现改进的制造。连接类型在不同端侧上的交替位置可以实现围绕位于槽之间的定子齿有效形成线匝。不同连接类型可以实现改进的制造

由于销脚相对于定子内部或定子外部的弯曲方向不同，甚至在定子的同一端侧上的连接类型也可能不同。

在定子的不同端侧或相同端侧上的前述连接类型的组合也是可行的。由于在定子的相同端侧上的相同连接类型并且在定子的不同端侧上的不同连接类型，可以实现简单且快速的生产。例如，在一个端侧上通过预弯曲的销类型，即所谓的双销或U形销，来建立连接，并且在定子的另外的端侧上，销被单独地焊接或者双销的各一侧被焊接。焊接点可以在销或双销的脚上。

优选地，在线匝的起始处的销可以是第一末端销，其中，第一末端销设计成单销。单销例如是I字销（IPin）。

在本发明的一个设计方案中，定子可以具有至少两个线匝，并且至少第二槽中的第四销可以通过第四类型连接与第三槽中的第4n-3层中的第五销连接。

以这种线匝产生的旋转磁场具有较少的干扰谐波，因此具有较少力矩纹波和较小的转矩波动以及更好的NVH性能。

优选地，在第二槽与第三槽之间可以存在大于第一间距的第二间距。

具有分布在间距不同的槽上的绕组的定子具有较小的欧姆交流损耗和较低的磁饱和。

在本发明的另一设计方案中，定子可以具有多个线匝，这些线匝在定子的整个圆周上延伸并由此形成子线圈。

由此，绕组具有对称性，其产生了均匀的旋转场。

更优选地，两个子线圈的各一个销可以通过第五类型连接或第六类型连接彼此连接并且形成线圈。

这些销可以是所谓的末端销，因为它们标记出子线圈的端部。

在本发明的一个设计方案中，在线圈的起始处或结束处的末端销可以设计成单销。

优选地，线圈的四个销可以完全占据四个槽。

更优选地，子线圈可以形成六个线圈并且配属于三个相，使得配属于同一相的两个线圈分别位于三个相邻的槽中，并由此两个靠外的槽的两个不同层分别被其他相的销占据。

在本发明的优选设计方案中，至少两个线圈的各一个输入端和输出端可以彼此连接，并且这两个线圈由此并联且特别是配属于一个相。

更优选地，至少两个线圈的输入端可以通过第七类型连接彼此连接。

第七类型连接可以通过安装到销上的导体或通过传导环来建立。

这两个线圈可以并联连接，并且附加地可以由相同的相供电。可以通过第一和第五末端销的或第四和第八末端销的成对连接来实现并联连接。

此外，两个相可以分别具有几乎相同的电流和电压曲线，并且由此六个相逆变器仅驱控三相马达。通过这种布置，可以在逆变器中划分开关元件的电流。

因此，可以将在三个相邻的槽中的两个线圈并联连接由一相来供电，从而创建了具有用于三相电机的绕组的定子。

根据本发明，车辆具备带有根据优选设计方案之一的定子的电机。附图说明

图1示出了定子；

图2示出了具有八个槽和四个层的定子；

图3示出了第一子线圈的绕线示意图；

图4示出了第二子线圈的绕线示意图；

图5示出了具有第一和第二子线圈的定子以及它们彼此的连接并且因此示出了第一线圈；

图6示出了另外的子线圈的绕线示意图；

图7示出了另外的子线圈的绕线示意图；

图8示出了具有两个另外的子线圈的定子以及它们彼此的连接并且因此是第二线圈；

图9示出了具有两个线圈的定子，线圈分别由两个子线圈组成；

图10示出了具有两个另外的线圈的定子；

图11示出了具有两个另外的线圈的定子；

图12示出具有六个线圈的定子；

图13示出了第一和第二线圈的线匝示意图；

图14示出了具有电机，特别是电动马达的车辆，该电机具备带有逆变器的定子。具体实施方式

图1示出了具有多个槽5的定子1，在这些槽中引导有销2、3。定子1具有第一端侧7和相对置的第二端侧9。在第一端侧7上示出了子线圈的输入端81、87、101、107、111、117以及输出端83、85、103、105、113、115，这些子线圈用于将销联接到用于运行电机的能量源上。显然，为了运行电机还需要转子。用于联接的销彼此紧密靠近地放置并且可以实现短的联接线路。

图2示出了定子1，其具有在四层上的槽和销，其中，仅示出了八个槽51、52、53、54、55、56、57、58。销21、23布置在槽51、52、53、54、55、56、57、58中。销21、23彼此并排地位于槽中。在图2的示例中，在槽中存在彼此并排的四个销。因此，槽之内的四个销位于绕定子的中心M的不同的同心圆L1、L2、L3、L4上，它们从而形成单个层。标准间距11位于各两个槽之间。该标准间距11在所有图2中所示的槽之间是相同的。

图3示出了图2的定子1。此外，销布置在同心圆上，也就是说布置在层上，其中，为了更好地示出，未画出同心圆。图3中示出了哪些销彼此串联连接。销21，其同时也是第一末端销并且具有输入端81，位于层L4中的槽51中。第一末端销例如是单销，其设计成I字销。

销21通过第三类型连接63（以实线示出）与槽92中的销27连接。销27位于层L3中。销22通过第四类型连接64（以短虚线示出）与第一槽53中的第一销25连接。第一销25在层L1中。

第一销25通过第一类型连接61（以点状线示出）与第二销24连接。第二销24位于第二槽94中。在第一槽53与第二槽94之间存在第一间距13，第一间距比图2中的标准间距11短了一个槽。第二销24位于层L2中。

第二销24通过第二类型连接62（以虚线示出）与第一槽53中的第三销23连接。第三销23位于层L4中。因此，在第一槽53中在第一销25与第三销23之间仍有用于两个另外的销的空间。

第三销23通过第三类型连接63（以实线示出）与第二槽94中的第四销22连接。第四销22位于层L3中。第二销24和第四销22位于槽的中间，从而在定子的靠内的层L4和定子的靠外的层L1上仍有用于两个另外的销的空间。

第一、第二、第三和第四销的连接形成第一线匝41。

第四销22通过第四类型连接64与第三槽55中的第五销26连接。在第二槽94与第三槽55之间存在第二间距19，第二间距比标准间距11长了一个槽。第五销26在层L1中。先前所述的定子中后续销的串联连接又从第五销26开始，其中，第五销26与第一销25相似但在槽方面错开了90度。

第五销26与另外的槽96中的另外的销的串联连接形成第二线匝42。这些销之间的第一、第二和第三类型连接61、62、63与第一线匝41的销的各自的第一、第二和第三类型连接61、62、63相同。

两个线匝41、42通过第四类型连接64连接。通过继续串联连接，第三线匝43形成在两个另外的槽57和98中。线匝41、42、43分别利用第四类型连接64来连接。因此，各自的线匝之间的第四类型连接64是相同的。线匝43的销之间的第一、第二和第三类型连接61、62、63也与第一线匝和第二线匝41、42的第一、第二和第三类型连接61、62、63相同。

第四线匝44也经由第四类型连接64与第三线匝43连接，但是第四线匝没有第二类型连接的连接。销28是第二末端销，并且线匝44根据图5来产生并且在那里被描述。

四个线匝41、42、43、44通过顺时针方向环绕定子1形成第一子线圈。第一末端销21具有用于联接能量源的输入端81。子线圈以线匝44的第二末端销28终止。

图4示出了定子1，在那里示出了八个槽71、73、75、77、92、94、96、98。

销31、32、33、34、35、38以与图3的销22、23、24、25、26、28相同的方式连接。甚至连接类型也与图3相同，并且清楚地具有相同的附图标记。以与在图3所描述的相同方式，形成线匝45、46、47、48并且它们通过第四类型连接64彼此连接。

四个线匝45、46、47、48通过逆时针方向环绕定子1形成第二子线圈。子线圈以销31开始，该销是第三末端销。子线圈以线匝48的销38结束。因此，线匝48的最后一个销38是第四末端销。第四末端销38还具有用于联接能量源的输出端83。当然，输入端和输出端也可以互换。

图5示出了图3和图4的第一和第二子线圈的销分配，它们通过黑色正方形表示。附图中相同的附图标记表示相同的销、槽和连接。层L2、槽92中的第一子线圈的第四线匝44的第二末端销28和层L3、槽71中的第二子线圈的第一线匝45的第三末端销31与第五类型连接65连接。该连接形成在图3的说明中阐述的第四线匝44。第五类型连接65跨接第二间距19。

因此，两个子线圈形成第一线圈201，其具有输入端81和在各不相同的方向上两次径向环绕定子之后形成的输出端83。图中所示的第三间距17是一个槽长。

在四个槽92、94、96、98中，线圈201的销占据了所有层。这四个槽92、94、96、98分别扭转了90度并且具有两倍的标准间距，即第一间距13和第二间距19之和。

图6示出了定子1。销也布置在同心圆，即层上，为了更好地示出，未画出同心圆。示出了在白色背景上以黑色正方形示出的销彼此串联连接并且形成第二线圈202的第一子线圈。第五末端销21a位于层L4中的槽91中。第五末端销21a通过第三类型连接63（以实线示出）与槽72中的销27a连接。销27a位于层L3中。销26a通过第四类型连接64（以短虚线示出）与第一槽93中的层L1中的第一销25a连接。

第一销25a通过第一类型连接61（以点状线示出）与第二销24a连接。第二销24a位于第二槽74中。在第一槽93与第二槽74之间存在第一间距13，第一间距比图2中的标准间距11短了一个槽。第二销24a位于层L2中。

第二销24a通过第二类型连接62（以虚线示出）与第一槽93中的第三销23a连接。第三销23a位于层L4中。因此，在第一槽93中在第一销25a与第三销23a之间仍有用于两个另外的销的空间。

第三销23a通过第三类型连接63（以实线示出）与第二槽74中的第四销22a连接。第四销22a位于层L3中。第二销24a和第四销22a位于第二槽74的中间，从而在定子的靠内的层L4和定子的靠外的层L1上仍有用于两个另外的销的空间。

第一、第二、第三和第四销的连接形成第一线匝41。

第四销22a通过第四类型连接64与第三槽95中的第五销26a连接。在第二槽74与第三槽95之间存在第二间距19，第二间距比标准间距11长了一个槽。第五销26a在层L1中。先前所述的定子中后续销的串联连接又从第五销26a开始，其中，第五销26a与第一销25a相似但在槽方面错开了90度。

第五销26a与另外的槽76中的另外的销的串联连接形成第二线匝42。这些销之间的第一、第二和第三类型连接61、62、63与第一线匝41的销的各自的第一、第二和第三类型连接61、62、63相同。

两个线匝41、42通过第四类型连接64连接。通过继续串联连接，第三线匝43形成在两个另外的槽97和78中。线匝41、42、43分别利用第四类型连接64来连接。因此，各自的线匝之间的第四类型连接64是相同的。线匝43的销之间的第一、第二和第三类型连接61、62、63也与第一线匝和第二线匝41、42的第一、第二和第三类型连接61、62、63相同。

第四线匝44也经由第四类型连接64与第三线匝43连接，但是第四线匝没有第二类型连接的连接。销28a是第六末端销，并且线匝44根据图8来产生并且在那里被描述。

四个线匝41、42、43、44通过顺时针方向环绕定子1形成第一子线圈。第五末端销21a具有用于联接能量源的输入端87。子线圈以线匝44的第六末端销28a终止。

图7示出了定子1，其中，在那里示出了八个槽52、54、56、58、91、93、95、97。

销仍布置在同心圆，即层上，因此为了更好地示出，未示出同心圆。示出了在白色背景上以黑色正方形示出的销彼此串联连接并且形成第二线圈202的第二子线圈。

销31a、32a、33a、34a、35a、38a以与图6的销22a、23a、24a、25a、26a、28a相同的方式连接。甚至连接类型也与图6相同，并且清楚地具有相同的附图标记。以与在图6所描述的相同方式，形成线匝45、46、47、48并且它们通过第四类型连接64彼此连接。

四个线匝45、46、47、48通过逆时针方向环绕定子1形成第二子线圈。子线圈以销31a开始，该销是第七末端销。子线圈以线匝48的销38a结束。因此，线匝48的最后一个销38a是第八末端销。第八末端销38a还具有用于联接能量源的输出端85。当然，输入端和输出端也可以互换。

图8示出了图6和图7的两个子线圈的销分配，它们由白色背景上的黑色正方形表示。附图中相同的附图标记表示相同的销、槽和连接。

层L2、槽72中的第一子线圈的第四线匝44的第六末端销28a和层L3、槽91中的第二子线圈的第一线匝45的第七末端销31a与第六类型连接66连接。该连接形成在图6的说明中阐述的第四线匝44。第六类型连接66跨接第一间距13。

因此，两个子线圈形成第二线圈202，其具有输入端87和在各不相同的方向上两次径向环绕定子之后形成的输出端85。图中所示的第三间距17是一个槽长。

在四个槽91、93、95、97中，线圈202的销占据了所有层。这四个槽分别扭转了90度并且具有两倍的标准间距，即第一间距13和第二间距19之和。

图9示出了图5的第一线圈201的销分配，它们由黑色正方形表示。附图中相同的附图标记表示相同的销、槽和连接。此外，图8中的第二线圈示出为在白色背景上的黑色正方形。两个线圈的子线圈与第五类型连接65（第一线圈）或第六类型连接66（第二线圈）连接。第五类型连接65跨接第二间距19。第六类型连接66跨接第一间距13。两个线圈的销位于各三个相邻的槽中。在三个相邻的槽的各自靠外的槽之间有第三间距15，第三间距比标准间距11短了两个槽。

因此示出了两个并行线圈，每个线圈分别包括两个子线圈。还示出线圈的输入和输出。第一线圈的输入端81位于槽51上，输出端83位于槽52上。第二线圈的输入端87位于槽91上，输出端85位于槽52上。因此，两个线圈的输入端和输出端在相邻的槽中。

图10示出了第三线圈和第四线圈的销分配，它们分别以具有白色点的黑色正方形和具有黑色点的白色正方形表示。这是通过由图3、4、5、6、7、8已知的绕线示意图创建的，这些绕线示意图与那里所示的子线圈的销和连接相比沿逆时针方向错开了各八个槽。还示出了第三线圈的输入端101和输出端103以及第四线圈的输入端107和输出端105。因此，两个线圈的输入端和输出端在相邻的槽中。

图11示出了第五线圈和第六线圈的销分配，它们分别以具有白色十字的黑色正方形和具有黑色十字的白色正方形表示。这是通过由图3、4、5、6、7、8已知的绕线示意图创建的，这些绕线示意图与那里所示的子线圈的销和连接相比沿逆时针方向错开了各四个槽。还示出了第五线圈的输入端111和输出端113以及第六线圈的输入端117和输出端115。因此，两个线圈的输入端和输出端都在同一槽中。

图12示出了作为图9、10和11的组合的六个线圈的销分配。特别是从输入端81、87、101、107、111、117和输出端83、85、103、105、113、115的位置可以看到，可以实现线圈在16个槽之内互连。因此，在示例所示的带有四十八个槽的定子中，输入端和输出端可以在定子周长的三分之一之内互连。纯关于输入端或输出端地可以在十个槽之内实现单独的布线。

图13示出了第一线圈201和第二线圈202的两个子线圈的绕线示意图。连续“槽号”不是附图标记。槽上带有箭头的附图标记与之前的附图相同并且可以参考这些附图。

图14示出了车辆403的实施例的原理图，该车辆例如是混合动力车辆或电动车辆，其包括电机401，特别是电动马达，其具有用于驱动车辆403的定子1的实施例。此外，车辆403可以具有逆变器405，它从直流电流源向电机401提供交流电流。

附图标记列表

Claims

1.一种用于电机（100）的定子（1），所述定子包括

- 多个销（22、23、24、25），所述销在与定子中心（M）间距不同的同心圆上布置在所述定子（1）中的槽（51-58、71-78、91-98）中，并且每个同心圆形成一个层（L1、L2、L3、L4），

- 其中，不同层（L1、L2、L3、L4）中的各四个销（22、23、24、25）彼此串联连接并且形成线匝（41），

- 所述线匝（41）的第一销（25）位于第4n-3层（L1）中的第一槽（53）中，其中，n是自然数，

- 所述线匝（41）的第二销（24）位于第4n-2层（L2）中的第二槽（94）中，其中，所述第二槽（94）在所述定子（1）的第一圆周方向上与所述第一槽（53）相距第一径向间距（13），

- 所述线匝（41）的第三销（23）位于第4n层（L4）中的第一槽（53）中，

- 所述线匝（41）的第四销（22）位于第4n-1层（L3）中的第二槽（94）中。

2.根据权利要求1所述的定子（1），其中，所述定子（1）具有第一端侧（7）和第二端侧（9）；并且

- 所述第一销（25）和所述第二销（24）在所述第二端侧（9）上通过第一类型连接（61）彼此连接；

- 所述第二销（24）和所述第三销（23）在所述第一端侧（7）上通过第二类型连接（62）彼此连接；

- 所述第三销（23）和所述第四销（22）在所述第二端侧（9）上通过第三类型连接（63）彼此连接；

其中，第一、第二和第三类型连接彼此不同。

3.根据前述权利要求中任一项所述的定子（1），其中，所述定子（1）具有至少两个线匝（41、42、43），并且至少第四槽（94）中的第四销（22）通过第四类型连接（64）与第三槽（55）中的第4n-3层（L3）中的第五销（26）连接。

4.根据权利要求3所述的定子（1），其中，在所述第二槽（94）与所述第三槽（55）之间存在大于所述第一间距（13）的第二间距（19）。

5.根据权利要求3或4所述的定子（1），其中，所述定子（1）具有多个在所述定子（1）的整个圆周上延伸并由此形成子线圈的线匝（41、42）。

6.根据权利要求5所述的定子（1），其中，两个子线圈的各一个销（28、28a、31、31a）通过第五类型连接（65）或第六类型连接（66）彼此连接并且形成线圈（201、202）。

7.根据权利要求6所述的定子（1），其中，线圈的四个销完全占据四个槽（92、94、96、98）。

8.根据权利要求7所述的定子（1），其中，所述子线圈形成六个线圈并且配属于三个相，使得配属于同一相的两个线圈分别位于三个相邻的槽（51-58、71-78、91-98）中，并且两个靠外的槽（71-78、91-98）的两个不同层分别被其他相的销占据。

9.根据权利要求8所述的定子（1），其中，至少两个线圈（201、202）的各一个输入端（81、87、101、107、111、117）和输出端（83、103、113、85、105、115）彼此连接并且由此两个线圈（201、202）并联且尤其配属于一个相。

10.一种车辆（403），所述车辆（403）具备带有根据前述权利要求中任一项所述的定子（1）的电机（401）。