CN114389388A

CN114389388A - 用于电机的定子

Info

Publication number: CN114389388A
Application number: CN202111216894.4A
Authority: CN
Inventors: 彼得·皮塞克
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2022-04-22
Anticipated expiration: 2041-10-19
Also published as: DE102020213237A1; JP2022067638A; CN114389388B

Abstract

本发明涉及一种用于电机(2)的定子(5)，其具有包括槽结构(9)的承载主体(11)，其中，导电体(1)设置在槽结构(9)中。槽结构(9)具有一共48个槽(S)和八个层(L)，其中，各个层(L)被一共三个电气相(U、V、W)的至少一个分支(a至l)占据至少一次，产生提高的效率和同时的紧凑的构造。本发明还涉及包括这种定子(5)一种电机(2)。

Description

用于电机的定子

技术领域

本发明涉及一种用于电机的定子，其具有包括用于容纳可在运行期间生成至少一个磁场的导电体的槽结构的承载主体。本发明还涉及包括这种定子的一种电机。

背景技术

在越来越多的应用中使用电机。特别地，机动车辆的电气化要求具有提高的效率和/或减小的安装空间的电机。在机动车辆中，使用电机来例如驱动机动车辆。

该类型的电机具有定子，在运行期间通过定子生成至少一个磁场，与电机的对应的转子协作以使得转子转动。替代地，转子的转动可在定子中感应出例如以电压的形式可分接的场。

一般的定子具有包括槽结构的承载主体，该槽结构包括在周向上一个接着另一个并一般在周向上对称或均匀地设置的多个槽。定子的在槽中一个接着另一个的多个导电体通常容纳在各个槽中。相继的导电体在各个槽中形成一定数量的层，使得槽结构整体具有指定数量的槽以及一定数量的层。为了提高定子的效率，除其它外，以什么方式将导电体设置在槽结构中是重要的。

例如，由US2005/0258703A1已知包括具有在周向上一个接着另一个的一共108个槽的槽结构的定子，其中，导电体的四个层容纳在各个槽中，使得槽结构具有一共108个槽和四个层。

由US2015/0028713A1已知一种包括具有一共72个槽和四个层的槽结构的定子。

US2018/0097431A1示出一种用于电机的定子，其具有在轴向和周向上延伸的承载主体。该承载主体具有槽结构，该槽结构具有一共90个槽。该定子还具有在各个槽中设置在一共八个层中的导电体，使得槽结构具有一共90个槽和八个层。导电体电互连到一共三个相，其中，各个相具有并联连接的一共六个分支。

发明内容

本发明的目的在于提出上述用于电机的定子的实施例和针对这种电机的改进的实施例，其特征在于，提高的效率和小的安装空间的要求。

根据本发明，通过独立权利要求的主题解决该目的。有利实施例是从属权利要求的主题。

本发明基于以下整体构思从而提高定子和由此对应的电机的效率：设置具有一共48个槽的用于电机的定子的槽结构，其中分别设置有导电体的八个层，其中，导电体互连到一共三个电气相，并且其中，各个相具有并联连接的一共三个分支，并且其中，分支中的每一个设置在槽结构中的一共八个层的至少一个中。在紧凑地形成定子和由此对应的电机之外，通过这种方式防止或至少减少通过导电体在对应的电机运行期间产生流通电流。

根据本发明的想法，转子具有承载主体。该承载主体在轴向和周向上延伸并优选地形成为空心柱体状。承载主体具有槽结构。槽结构具有在一侧径向敞开的一共48个槽，其中，在各个槽中设置导电体的一共八个层。槽结构由此具有一共48个槽和八个层。对应的导电体设置在各个槽的各个层中。各个槽的各个层由此被对应的导电体占据。当被供电时，导电体用于生成至少一个磁场并电互连到一共三个相。因此定子尤其是用于三相电机的定子。各个相由此具有并联连接的一共四个分支，它们也称作“分支”或绕组。根据本发明，各个分支设置在槽的至少两个中，其中，各个分支设置在槽结构的层的每一个中至少一次。这意味着各个相的所有分支设置在槽结构的八个层中的每个中至少设置有一个并设置在至少两个不同的槽中。

各个分支具有至少一个导电体或由至少一个导电体构成。各个分支的该至少一个导电体串联地电构成，即在运行中串联地通电。这例如通过一个设置在另一个之后并且串联电连接的连接的一个或多个导电体实现。各个分支由此具有串联电连接的至少一个导电体。原则上各个分支可由此具有单个导电体。也可想到在该至少一个分支中的至少一个、有利地各个分支具有串联地电连接到彼此的至少两个导电体的情况下的实施例。

由此，槽结构的槽在内侧径向敞开。有利地，槽结构的槽还设置为均匀地分布。有利地，在周向上一个接着另一个的槽通过承载主体的齿彼此间隔开。在径向背离槽的敞开侧的那一侧，尤其是在径向上的外侧，承载主体可具有导电和/或铁素体套表面，尤其是外套表面。替代地或附加地，承载主体可以是对应的电机的电枢或电枢的一部分。

分支在槽结构、即在各个对应的槽和层中的设置包括分支在两个轴向上的路线，尤其是还包括分支在两个轴向上的电流通。

在对应的电机中，定子以已知的方式与对应的转子协作。为此，转子可以是磁性的或可具有磁性部件。

将在定子具有一共八个极的情况下的实施例视为是有利的。这产生定子和由此对应的电机的提高的效率和同时的紧凑构造。

在分支在周向上对称地设置在槽结构中的情况下的实施例是优选的。这尤其意味着分支在槽结构中的设置在周向上自我重复。换句话说，分支在槽结构中的设置相对于围绕定子的轴向纵向中央轴线是至少双重对称的。

由此应将每个分支设置在各个层中的槽中的四个中的情况下的实施例视为是有利的，其中，在槽之间设置有十一个槽，在所述十一个槽中，该层没有该分支。换句话说，每第十二个槽被各个层中的相同的分支占据。这尤其形成分支围绕定子的纵向中央轴线的四重可选地对称的设置。例如，分支可设置在第一槽的第一层中和第十三个槽的第一层中，其中，槽2至12的第一层不具有该分支。这尤其导致减小导电体和分支中的流通电流，这导致定子和由此对应的电机的提高的效率。由此，当在相同的轴向上有电流通的分支的部分如所述的方式设置时，是有利的。

在有利实施例的情况下，相同相的分支设置在各个槽的四个分别的相继的层中。这意味着相同相的不同分支相继地设置以在相同的槽的一个接着另一个的四个层中交替。相同相的两个分支尤其设置为在四个层中交替。这也导致导电体中的流通电流的减少和由此提高的效率。进一步优选的是，当在相同方向上被轴向流通的分支根据该设置一个接着另一个时。

在相同相的两个不同分支分别设置在两个相继的槽中的各个层中的情况下的实施例是优选的。这尤其意味着相同相的分支的两个相继的槽分别在槽结构的各个层中被占据。相变尤其在各个层中的两个槽下游发生，使得两个不同的相的一共两个分支分别设置在相同的层的四个相继的槽中。这导致导电体中电流通电流的进一步减少和由此定子的提高的效率。

原则上，定子的导电体可具有任何横截面，其中，该横截面尤其由法线为轴向的平面给定。

在导电体各自具有矩形横截面的情况下的实施例是优选的。导电体可由此以更加紧凑和/或紧密的方式设置在槽中。由此实现定子和由此对应的电机的提高的效率。由此当所有分支或导电体分别具有相同的横截面时，是优选的。

原则上，导电体和分支可以以任何方式设置在槽结构中。

尤其可以想到导电体作为至少一个波形绕组设置在槽结构中。在这样的波形绕组的情况下，分别制备导电体或绕组并随后径向引入槽结构中。

类似地可以想到导电体作为在周向上一个接着另一个的发夹设置在槽结构中。发夹由此轴向引入槽结构中。

还可设想导电体和由此分支部分作为波形绕组和部分作为发夹地存在。

根据本发明的定子可在任何类型的电机中使用。当然，这样的电机本身也属于本发明的范围。

电机尤其是电动马达。电机优选地在机动车辆中使用并用于例如驱动机动车辆。电机可以因此是机动车辆的驱动马达。

由从属权利要求、附图和基于附图的对应的附图说明，本发明的其它重要特征和优点将显现。

当然，上述特征和下文将描述的特征不仅可以以各自指定的组合使用，也可以以其他组合使用，或者单独使用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

本发明的优选示例性实施例在附图中示出并将更详细地在以下说明中说明，其中，相同的附图标记是指相同或相似或功能上相同的组件。

分别意性地：

图1示出包括电机的机动车辆的高度简化的类似电路图的图示，

图2示出穿过包括定子和转子的电机的截面，

图3示出调整图示中的包括槽结构和槽结构中容纳的导电体的定子的截面，

图4示出用于导电体的电连接的电路图，

图5示出另一示例性实施例情况下的图4的视图，

图6示出包括槽结构和导电体的定子，

图7示出包括槽结构和导电体的定子，

图8示出另一示例性实施例情况下的图7的视图。

具体实施方式

如图1至8所示的具有导电体1的电机2尤其在机动车辆3中使用(见图1)。在机动车辆3中，电机2可用于驱动机动车辆3并可由此设计为电动马达4，尤其是驱动马达17。

根据图2，电机2具有形成为空心柱体状并在轴向6和周向7上延伸的定子5，该轴向在图2的图示中垂直于图平面延伸。电机2还包括与定子5共轴设置的转子8。转子8尤其设置在定子5中。导电体1是定子5的一部分并设置在定子5的槽结构9中。转子8与定子5协作以驱动例如机动车辆3。为此，转子8可以至少部分是磁性的。为了驱动机动车辆3，包括导电体1的定子5生成使得转子8转动的至少一个磁场。如图1所示，转子8的转动被传递给机动车辆3的轮子10和/或对应的未示出的轮轴，以驱动机动车辆3。

尤其从图3以及图7和图8可见，定子5具有在轴向6以及周向7上呈空心主体状地延伸并具有槽结构9的承载主体11。由此在图3以及图6至8中示出定子5的调整视图，在该情况下，轴向6则垂直于图平面延伸，但为了更好的理解，假设周向7是直的并处于图平面中。槽结构9具有一共48个槽S，其中，一共七个槽S的截面在图3中可见。槽S设置为在周向7上分布，并在周向7上均匀地、尤其等距地，彼此间隔开地分布。槽S在内侧和面对转子8的那一侧径向敞开。承载主体11的齿12分别设置在相继的槽S之间。槽S由此通过齿12在周向7上彼此间隔开。槽S连续地编号，并在相应的数字前以S开头。槽结构9由此具有第一槽S1、在周向7上接着第一槽S1的第二槽S2、在周向7上接着第二槽S2的第三槽S3等等。槽结构由此具有一共48个槽S，其中，第一槽S1在周向7上接着第48个槽S48。导电体1的八个层L径向地一个接着另一个容纳或设置在槽S中的每一个中。由此各个槽S均被导电体1的一共八个层L占据。层L也连续地编号，在数字前以L开头。这意味着第一层L1、径向接着第一层L1的第二层L2、径向接着第二层L2的第三层L3等等设置在各个槽S中。第一层L1由此是径向位于外侧的外层L，并且第八层L8是在内侧径向相邻并由此最接近转子8的层L。槽结构9由此具有一共48个槽S以及八个层L。

根据图4和5，导电体1电互连到一共三个相U、V、W。相U、V、W中每个由此具有电气并联的一共四个分支a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l(a至l)。分支a至l也称作“分支”或绕组13。这意味着第一相U具有第一分支a、第二分支b、第三分支g，以及第四分支h，其中，第一相U的分支a、b、g、h并联电连接。第二相V具有第一分支c、第二分支d、第三分支i，以及第四分支j，其中，第二相V的一共四个分支c、d、i、j并联电连接。与此类似地，第三相W包括第一分支e、第二分支f、第三分支k，以及第四分支l，其中，第三相W的一共四个分支e、f、k、l并联电连接。各个分支a至l由此构成至少一个导电体1。

图6示出各个槽S的各个层L被各个分支a至l的、串联电连接的导电体1占据。为了简便，由此在图6中在给槽S编号时仅指明相应编号。分支a至l中的一个的对应的导电体1设置在各个槽S和各个层L中，使得各个槽S的各个层L被对应的分支a至l的导电体1占据。由此，在图6的图示中，各个导电体1遵循该导电体1所属的该分支a至l。为了简化，由此假设各个分支a至l包括仅一个导电体1。当然，各个分支a至l也可包括分别串联或序列地电连接到彼此的多个导电体1。如由图6可见，第一相U的第一分支a设置在例如第一槽S1的第一层L1中。第一槽1的第一层L1由此被第一相U的第一分支a占据。第二槽S2的第一层L1被第一相U的第二分支b占据，第三槽S3的第一层L1被第二相V的第一分支c占据，第四槽S4的第一层L1被第二相V的第二分支d占据。第五槽S5的第一层L1被第三相W的第一分支e占据，并且第六槽S6的第一层L1被第三相W的第二分支f占据。第七槽S7的第一层L1被第一相U的第三分支g占据，并且第八槽S8的第一层L1被第一相U的第四分支h占据。第九槽S9的第一层L1被第二相V的第三分支i占据，并且第十槽S10的第一层L1被第二相V的第四分支j占据。第十一槽S11的第一层L1被第三相W的第三分支k占据，并且第十二槽S12的第一层L1被第三相W的第四分支l占据。进一步如由图6可见，在图6的图示中，在分支a至l下方，在该分支a至l沿轴向6流入的方向附加地分配有各个分支a至l。由此，“x”是指在轴向6上对应的分支a至l流入图6的图平面中，并且“·”是指在轴向6上流出图平面。第一槽S1的第一层L1中的第一相U的第一分支a由此在轴向6上流入图平面，而第八槽S8的第二层L2中的第一分支a在轴向6上流出图平面。

图7示出图3所示的定子5根据图6槽结构9被占据的情况，其中，第一相U的分支a、b、g、h分别以阴影或填充的方式图示。图7中的填充区域由此分别对应于第一相U的第一分支a的占据或设置。尤其如图6和7可见，各个分支a至l设置在槽结构9的槽S中的至少两个中，其中，各个分支a至l在槽结构9的层L中的每个中至少设置一次。这意味着各个相U、V、W的每个分支a至l设置在槽结构9的至少两个槽S中并在槽结构9中占据一共八个层L中的每一个至少一次。在图6和7所示的示例性实施例中，各个分支a至l由此占据分别的层L四次。第一相U的第一分支a占据例如第一槽S1、第十三槽S13、第二十五槽S25、以及第三十七槽S37中的第一层L1。第二相V的第三分支i占据第九槽S9、第二十一槽S21、第三十三槽S33、以及第四十五槽S45中的第一层L1。第三相W的第四分支l占据第十二槽S12、第二十四槽S24、第三十六槽S36、以及第四十八槽S48中的第一层L1。在图6和7的示例性实施例中，相同的分支a至l由此在槽S中的四个中的各个层L中设置至少四次，其中，在相同层L中被相同分支a至l占据的槽S之间设置有在相同层L中不具有该分支a至l的十一个槽S。换句话说，每第十二个槽S被各个层L中的相同分支a至l占据。

在图6和7的示例性实施例中，相同相U、V、W的分支a至l还设置在各个槽S的四个分别的相继的层L中。例如，第一相U的分支a、b、g、h或第二相V的分支c、d、i、j或第三相W的分支e、f、k、l设置在各个槽S的四个分别的相继的层L中。在该示例性实施例的情况下，相同相U、V、W的两个分支a至l由此分别占据各个槽S的四个相继的层L。第一槽S1的层L1至L4被例如第一相U的第一分支a和第四分支h占据。第一槽S1的层L5至L8被例如第三相W的第一分支e和第四分支l占据。

在图6和7的示例性实施例中还提供：相同相U、V、W的两个不同分支a至l分别设置在两个相继的槽S中的各个层L中。相U、V、W由此在各个层L中在每第二个槽S之后改变。例如，在第一层L1中，第一分支a由此设置在第一槽S1中，并且第一相U的第二分支b设置在第二槽S2中。相反地，第三槽S3的第一层L1被第二相V的第一分支c占据，并且第四槽S4的第一层L1被第二相V的第二分支d占据。第五槽S5的第一层L1被第三相W的第一分支e占据，并且第六槽S6的第一层L1被第三相W的第二分支f占据。如上所述，各个层L在每第二个槽S之后被另一个相U、V、W的分支a至l占据。

分支a至l由此在周向7上对称地占据槽结构9。这尤其意味着定子5相对于围绕定子5的纵向中央轴线14的转动是至少双重对称的(见图2)。这由此尤其适用于分支a至l在槽结构9中的设置。尤其如图6可见，就所示的示例性实施例中的分支a至l的流通而言，还给出了分支a至l在槽结构9中的转动对称设置。

由此在图6中假设可以以波形绕组15的方式实现各个分支a至l，其中，在图6的图示中，所述波形绕组15分别叠置。针对第二相V的第一分支c和第二分支d，以纯示例性的方式图示所示的波形绕组15。各个波形绕组15由此被径向引入槽结构9中。

在图8中示出定子5的另一示例性实施例。图8由此对应于图7的图示，在其情况下，分别以阴影或填充的方式图示第一相U的分支a、b、g、h，其中，则以填充的方式图示第一相U的第一分支。在该示例性实施例的情况下，槽结构9的层L1至L8中的每一个由此也被相同的分支a至l占据至少一次。在该示例性实施例的情况下，层L中的每一个也被相同的分支a至l占据四次。在该示例性实施例中，槽结构9由此也在周向7上被对称地占据，并被分支a至l对称地占据。例如，第一相U的第一分支a设置在第一槽S1、第八槽S8、第十三槽S13、以及第四十四槽S44中的第一层L1中。在图8的示例性实施例的情况下，各个分支a至l可由此作为所谓的发夹式绕组16存在，其被轴向引入槽结构9中。

如由附图可见，导电体1由此每个具有矩形横截面。导电体1因此在分别的槽S中在彼此之上平地彼此抵靠。

Claims

1.一种用于电机(2)、尤其是用于机动车辆(3)的驱动马达(17)的定子(5)，

-所述定子包括在轴向(6)和周向(7)上延伸的承载主体(11)，

-其中，所述承载主体(11)具有槽结构(9)，

-其中，所述槽结构(9)具有在一侧径向敞开且在所述轴向(6)上延伸并且在所述周向(7)上一个接着另一个的槽(S)，

-所述定子包括在运行期间生成磁场并设置在所述槽(S)中的导电体(1)，

-其中，所述导电体(1)的一共八个径向相继的层(L)设置在各个槽(S)中，使得所述槽结构(9)具有一共八个层(L)，

-其中，所述导电体(1)电互连到一共三个相(U、V、W)，

其特征在于，

-所述槽结构(9)具有一共48个槽(S)，

-各个相(U、V、W)具有并联连接的一共四个分支(a至l)，

-各个分支(a至l)设置在所述槽(S)中的至少两个中，

-所述各个分支(a至l)设置在所述槽结构(9)的所述层(L)中的每一个中至少一次。

2.根据权利要求1所述的定子，

其特征在于，

所述定子(5)具有一共八个极。

3.根据权利要求1或2所述的定子，

其特征在于，

各个分支(a至l)具有串联电连接到彼此的至少两个导电体(1)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的定子，

其特征在于，

所述分支(a至l)在所述周向(7)上对称地设置在所述槽结构(9)中。

5.根据权利要求4所述的定子，

其特征在于，

每个分支(a至l)设置在各个层(L)中的所述槽(S)中的四个中，在其之间设置有十一个槽(S)，在所述十一个槽中，该层(L)不具有该分支(a至l)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的定子，

其特征在于，

相同相(U、V、W)的分支(a至l)设置在各个槽(S)的四个分别的相继的层(L)中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的定子，

其特征在于，

相同相(U、V、W)的两个不同分支(a至l)分别设置在两个相继的槽(S)中的各个层(L)中。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的定子，

其特征在于，

各个导电体(1)具有矩形横截面。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的定子，

其特征在于，

所述导电体(1)作为至少一个波形绕组(15)设置在所述槽结构(9)中。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的定子，

其特征在于，

所述导电体(1)作为在所述周向(7)上一个接着另一个的发夹(16)设置在所述槽结构(9)中。

11.一种电机(2)，其包括根据权利要求1至10中任一项所述的定子(5)并包括与所述定子(5)共轴设置的转子(8)。