CN116195170A - 旋转电机的定子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旋转电机(1)的定子(2),所述定子包括:‑在径向内侧的环状件(25),所述环状件包括齿(23)和径向向外开口的凹槽(21),所述凹槽在所述齿之间延伸,材料桥(27)在相邻的两个齿的基部处使所述两个齿联接并且在这些齿之间限定了所述凹槽的底部;‑布置在所述凹槽中的绕组(22),所述绕组具有电导体,所述电导体整齐地布置在所述凹槽(21)中;以及‑在径向外侧的磁轭(29),所述磁轭与所述环状件接触地附接,所述磁轭由经组装的扇区(30)形成。
Description
技术领域
本发明要求于2020年7月23日提交的法国申请2007746的优先权,该申请的内容(文本、附图和权利要求)通过引用并入本文。
本发明涉及旋转电机,更具体地涉及这种机器的定子。
背景技术
在已知的定子中,所述定子的磁轭设置有朝气隙方向完全开口或半开口的凹槽,以便允许所述绕组的引入。通常,半开口的凹槽接收经散乱地布置的具有圆形横截面的电导体,如专利申请FR2801142中所描述,而完全开口的凹槽容置了经整齐地布置的具有长方形横截面的电导体。
JP2875497涉及一种电机定子,所述电机定子包括带齿环状件,所述带齿环状件的金属板在气隙所在侧具有沿着位于接连的两个齿之间的厚度变薄的部分。这种变薄的部分构成了朝向所述气隙的开口,所述开口可产生不可忽略的电磁干扰,所述电磁干扰尤其是由于磁通边缘而造成的“磁”气隙的增加,出于相同的原因而造成的在所述转子的表面处更高的铁损,又或由于磁导率变化而相对地剧烈造成的脉动转矩。此外,所述绕组此处经绕线在齿上。
JP2011-097723示出了经附接于(rapportées)磁轭上的各个齿。
专利申请FR3019947和国际申请WO2015/155730描述了一种定子,所述定子包括带齿环状件,所述带齿环状件包括在彼此之间由材料桥联接的齿,所述齿在彼此之间限定了用于接收线圈的凹槽,所述凹槽径向向外开口。所述凹槽的开口由附接到所述带齿环状件上的磁轭闭合。
存在需求以享有易于组装的旋转电机的定子,所述组装允许凹槽的有效填充和定子的容易制造,同时确保了令人满意的电磁性能。还存在需求以进一步改善电机的定子以及尤其是减少转矩的波动。
发明内容
定子
本发明旨在满足该需求,根据本发明的其中一方面,通过一种旋转电机的定子来实现该需求,所述定子包括:
-在径向内侧的环状件,所述环状件包括齿和径向向外开口的凹槽,所述凹槽在所述齿之间延伸,材料桥在相邻的两个齿的基部处使所述两个齿联接并且在这些齿之间限定了所述凹槽的底部,
-(尤其是分散地)布置在所述凹槽中的绕组,所述绕组具有电导体,所述电导体整齐地布置在所述凹槽中,以及
-在径向外侧的磁轭,所述磁轭与所述环状件接触地附接,所述磁轭由经组装的扇区形成,
材料桥在相邻的两个齿的基部处使所述两个齿联接并且在这些齿之间限定了所述凹槽的底部,该材料桥能够在气隙所在侧闭合所述凹槽。所述材料桥和所述齿与形成所述环状件的金属板的剩余部分一体成型。在气隙所在侧存在闭合的凹槽,这能够机械地强化所述定子,并且能够减少振动,因为获得了经最小化的开槽效应(英文为“coggingtorque”),所述电磁干扰相对于现有技术的定子(其具有朝向所述气隙开口的凹槽)减少甚至是消除。
磁轭
“磁轭附接”理解成所述磁轭与所述环状件不是一体成型的而是在所述定子的制造过程中与该环状件固定。
根据本发明,所述磁轭由经组装的扇区形成。所述磁轭的扇区不是一体成型的而是在所述定子的制造过程中组装在一起且组装在所述环状件上。
所述磁轭的制造可由此经便利化,所述定子的组装亦是如此。
所述磁轭的扇区中的每个可具有介于在18°与180°之间、更优地在24°与120°之间、甚至是在30°与90°之间、例如大约12°的角度范围β。所述角度范围经测量于所述定子的横向平面中且与所述机器的旋转轴线垂直地围绕着所述旋转轴线测量。所述角度范围经限定在所述扇区的侧向面之间,同时在所述扇区之间限定了接合部。
在实施例中,所述磁轭的扇区中的每个可具有120°的角度范围β,所述磁轭包括3个角度扇区,所述3个角度扇区中的每个用于与12个凹槽配合。在另一实施例中,所述磁轭的扇区中的每个可具有60°的角度范围β,所述磁轭包括6个角度扇区,所述6个角度扇区中的每个用于与6个凹槽配合。
进一步,在另一实施例中,所述磁轭的扇区中的每个可具有30°的角度范围β,所述磁轭包括12个角度扇区,所述12个角度扇区中的每个用于与3个凹槽配合。
在实施例中,所述磁轭的所有扇区具有相同的角度范围。在实施变型中,所述磁轭的所有扇区是同样的。所述磁轭的所有扇区的角度范围、形式、互补的表面起伏部的布置(该列表并不详尽)可以是同样的,以能够使构成所述磁轭的不同金属板彼此之间卡扣起来(clipser)。
在实施例中,所述磁轭的扇区(甚至是所有扇区)可相对于与所述机器的旋转轴线垂直的平面具有一定的部分对称性或完全对称性,以能够在所述磁轭的制造期间沿一个方向或沿另一个方向组装所述扇区。由此,所述扇区可以是“可翻转的(retoumable)”,例如每两个中的一层(une couche sur deux)。这种构造能够改善所述定子在构成所述定子的磁轭的扇区的组装之后的刚性。
在实施变型中,扇区(甚至是所有扇区)可相对于与所述机器的旋转轴线垂直的平面对称。
每个扇区可包括金属板的堆叠。所述金属板的堆叠中的每个金属板可以是单件式的。所述扇区的层状结构能够限制由涡流造成的损失。所述金属板可在彼此之间粘接或钩接又或焊接。
在实施例中,金属板(甚至是每个金属板)可相对于与所述机器的旋转轴线垂直的平面具有一定的部分对称性或完全对称性,以能够在所述扇区的制造期间沿一个方向或沿另一个方向组装所述金属板。由此,所述金属板可以是“可翻转的”,例如每两个中的一个。
至少两个相邻金属板可相对于彼此交错地配置。交错的配置可通过形成所述扇区的金属板的堆叠中的一些金属板(尤其是每两个中的一个金属板)的翻转实施,或者通过对于所述金属板的角度切割实施,或者通过使用不同的金属板实施。所述金属板可配置成成组的三个金属板,所述三个金属板沿相同方向布置并且堆叠在一组三个经翻转的金属板上,以此类推。
扇区可例如包括在10个与200个之间的金属板、更优地在15个与100个之间的金属板、例如在20个与50个之间的金属板。
在变型中或附加地,所述金属板或成组的金属板可周向地偏移。这种构造能够有助于磁通从所述金属板的面经过。
这种构造能够最小化在所述组装表面之间的距离,并且能够最小化在所述扇区与所述环状件之间的间隙。由此最小化了对于磁通经过的可能障碍。
所述磁轭的扇区可全都沿着所述金属板条的轧制方向从所述金属板条中切割出。由此,在所述磁轭中的磁通可对于所有扇区沿着所述金属板的轧制方向循环。
所述内部环状件可从狭窄的金属板条中通过切割获得,然后通过使所述齿联接的材料桥的变形对所述环状件进行整形。磁通在所述金属板中的经过由此经便利化。
使用相对狭窄的金属板条进行切割,这能够最小化在所述金属板中存在缺陷的风险。另外,所述金属板的可能缺陷的影响可被最小化,因为所述缺陷可分布在所述磁轭的整个周长上,这能够最小化对于金属板组的几何形状的影响。
可例如对于所述磁轭和所述环状件使用不同的金属板(例如具有不同磁等级的金属板)。
所述磁轭可在横截面中包括在2个与20个之间的扇区、更优地在3个与15个之间的扇区、甚至是在4个与12个之间的扇区、例如5个扇区。所述磁轭的扇区中的一个或多个中的每个可具有角度范围,所述角度范围使所述扇区能够与所述环状件的一个或多个齿(尤其是多个齿、特别是至少2个齿、甚至是至少3个齿、例如在2个与20个之间的齿、更优地在3个与15个之间的齿、例如9个齿)配合。
所述磁轭的每个扇区可具有角度范围,所述角度范围使所述扇区能够与所述环状件的一个或多个齿(尤其是多个齿、特别是至少2个齿、甚至是至少3个齿、例如在2个与20个之间的齿、更优地在3个与15个之间的齿、例如9个齿)配合。与所述磁轭的扇区配合的齿的数量可以是整数的,或者在变型中是非整数的。所述磁轭的每个扇区可与相同数量的齿配合。
所述扇区可构造用于优化在所述扇区的切割期间的材料损失。为此,可例如选择所述扇区的角度范围和/或每个扇区的齿和/或凹槽的数量。
所述扇区可构造用于优化在所述定子中的磁循环。为此,可例如选择所述扇区的角度范围和/或每个扇区的齿和/或凹槽的数量。
可例如通过考虑所述金属板的厚度和膨胀性(即在所述定子的给定长度中发现的铁量)选择所述扇区的高度。所述膨胀性可取决于所述金属板的厚度、所述金属板的质量、在所述金属板中的可能局部缺陷、轧制缺陷、清漆。
所述磁轭可构造成使得所述磁轭的扇区可通过沿径向方向的移动而在彼此之间组装,这具有的优点在于便利化了所述磁轭的扇区的组装。
所述磁轭的扇区可包括起伏部,所述起伏部构造用于优选地沿径向方向彼此嵌合。这些起伏部可经限定成使得在所述扇区的径向组装期间需经过硬点。此处可例如在所述径向组装期间获得所述起伏部的母部分的弹性变形。该硬点能够在所述定子的绕线期间使这些扇区维持抵靠所述内部环状件,这能够避免添加专用外部工具。
所述磁轭的两个相邻扇区可在彼此之间限定接合部,所述接合部沿着基本径向平面延伸。所述接合部可完全地沿着径向平面延伸。该接合部可以是平坦的。
所述磁轭的所有扇区可在彼此之间限定接合部,所述接合部沿着基本径向平面延伸。所有接合部中的每个可完全地沿着径向平面延伸。这些接合部中的每个可以是平坦的。
在变型中,所述接合部可不是完全地径向的,所述扇区中的一个可包括一个或多个起伏部,所述一个或多个起伏部用于与其它相邻扇区的一个或多个对应的起伏部配合。这种起伏部能够有助于磁轭扇区相对于相邻磁轭扇区径向不动,并且能够使所述磁轭扇区维持尤其是径向地相对于彼此固定以及周向地相对于彼此固定。在该情况下,所述接合部可除了一个或多个配合性起伏部之外地沿着径向平面延伸。
所述接合部的径向平面可经过凹槽,尤其是从所述凹槽的中间处经过。更优地,所述磁轭的所有接合部的所有径向平面可经过凹槽,尤其是从所述凹槽的中间处经过。在实施例中,所述接合部的径向平面可经过凹槽,但不从所述凹槽的中间处经过,而是相对于该中间处偏移。所述接合部的径向平面可例如经过所述凹槽的1/3或2/3,或者经过所述凹槽的1/4或3/4。这种构造能够打破可能产生噪音的对称效应。
在实施变型中,所述接合部的径向平面可经过齿,更优地,所述磁轭的所有接合部的所有径向平面可经过齿。进一步,在另一实施变型中,所述接合部中的一些的径向平面经过凹槽,其它接合部的其它径向平面经过齿。
所述磁轭的扇区中的一个或多个中的每个可具有介于在5mm与50mm之间、更优地在10mm与30mm之间、例如大约15mm的高度。所述磁轭的沿着纵向轴线X测量的总高度可以是所述磁轭的扇区的高度的整数倍。
所述定子可包括经轴向地组装的扇区的轴向堆叠。在实施例中,在与所述机器的旋转轴线平行地移动时,会遇到接连的多个扇区。
第一接合部经限定在沿着所述机器的旋转轴线位于第一横坐标处的两个相邻扇区之间,并且可相对于第二接合部在角度上偏移,所述第二接合部经限定在沿着所述旋转轴线位于与所述第一横坐标不同的第二横坐标处的两个相邻扇区之间。
在角度上的偏移可包括在一个齿与十个齿之间、更优地在两个齿与八个齿之间、例如五个齿。所述在角度上的偏移在一些实施例中可例如为四个齿或六个齿。
在实施变型中,所述第二接合部周向地位于所述第一接合部与第三接合部之间,所述第三接合部位于相同的第一横坐标处。当从所述机器的旋转轴线以横截面观察所述定子时,限定了接合部的“周向地位于……之间”的布置。
所述磁轭的扇区可包括表面起伏部,所述表面起伏部能够使所述扇区彼此之间卡扣起来。在实施例中,每个扇区包括金属板的堆叠。每个金属板可在表面上包括一个或多个起伏部,所述一个或多个起伏部能够使构成所述磁轭的扇区的不同金属板彼此之间卡扣起来。
磁轭-环状件接合部
在所述磁轭与所述环状件之间的接合部可以是光滑的。所述接合部可具有回转圆柱体形式。
在变型中,所述环状件和所述磁轭可分别地具有第一起伏部和第二起伏部,所述第一起伏部和所述第二起伏部配合在一起并且/或者与一个或多个插入件配合。所述第一起伏部和所述第二起伏部优选地是互补的,并且通过形式互补配合。所述第一起伏部和所述第二起伏部能够使所述磁轭相对于所述环状件在角度上不动,并且能够使所述环状件和所述磁轭维持尤其是周向地以及优选地径向地相对于彼此固定。可获得由所述磁轭对所述环状件的刚性化,这能够实施具有薄材料桥的环状件,这具有许多优点,如在下文中详细说明。这种构造能够使在所述磁轭与所述环状件之间的多余气隙最小化。
第一起伏部和第二起伏部的存在还能够增加在所述环状件与所述磁轭之间的接合部的面积,并由此能够更优地使在多余气隙中循环的磁通分布在所述磁轭与所述环状件之间,并因此能够使该多余气隙对所述磁极的影响最小化。
所述磁轭的扇区可构造成使得所述磁轭在所述环状件上施加机械应力,以便有助于在所述磁轭与所述齿之间的接触。可在所述扇区之间存在间隙,该间隙可尽可能地小但优选地总是正的。
在所述第一起伏部和所述第二起伏部之间的配合和/或与一个或多个插入件的配合可以是完全的或部分的。换句话说,所述起伏部的各自的形式可不准确地相同,同时不超出本发明的范围。所述第一起伏部和所述第二起伏部的形式可不准确地互补。
所述环状件的第一起伏部可布置在所述齿上,尤其是分布在所述齿的面对所述磁轭的端部处。所述磁轭的第二起伏部可布置在所述磁轭的内表面上,所述内表面面向所述环状件的齿并且更具体地面向所述第一起伏部。所述第二起伏部尤其相对于所述环状件的凹槽在角度上偏移。
所述第二起伏部可具有由两个直线部分形成的外廓,所述两个直线部分在彼此之间形成角度α,且由在所述第二起伏部的底部处的削平部联接。角度α可限定所述第二起伏部的角度开口。
在实施例中,所述第二起伏部朝向所述磁轭定向。角度开口α可由以下与所述扇区的角度范围β有关的不等式给出:
α≥β-360/Nenc,
其中Nenc是所述定子的总凹槽数量。
所述第二起伏部朝向所述磁轭的定向能够便利化所述绕组的插入,这由于在所述凹槽的入口处不存在尖锐边沿。
在另一实施例中,所述第二起伏部朝向所述气隙定向。角度开口α可由以下与所述扇区的角度范围β有关的不等式给出:
α≥-(β-360/Nenc),
其中Nenc是所述定子的总凹槽数量。
所述第二起伏部朝向所述气隙的定向能够优化从金属板条中切割出所述金属板。
在另一实施例中,所述第二起伏部是扁平的。角度开口α可由以下等式给出:
α=180°。
这种构造对于小尺寸机器来说特别有利。
通常地,角度开口α可通过以下公式与所述扇区的角度范围β有关:
-β>α>β,
其中β是所述磁轭的扇区的角度范围。
角度开口α的值可具有最大化值αmax,该最大化值由αmax=90+360/Nenc限定,
其中Nenc是所述定子的总凹槽数量。
在实施例中,所述磁轭的扇区中的每个可具有120°的角度范围β,所述磁轭包括3个角度扇区,所述3个角度扇区中的每个用于与12个凹槽配合。由此可得到α=60°。
在另一实施例中,所述磁轭的扇区中的每个可具有60°的角度范围β,所述磁轭包括6个角度扇区,所述6个角度扇区中的每个用于与6个凹槽配合。由此可得到α=30°。
进一步,在另一实施例中,所述磁轭的扇区中的每个可具有30°的角度范围β,所述磁轭包括12个角度扇区,所述12个角度扇区中的每个用于与3个凹槽配合。由此可得到α=15°。
在实施变型中,所述第二起伏部可具有由两个直线部分形成的外廓,所述两个直线部分在彼此之间形成角度α,其中在两个扁平部分两侧呈180°。由此形成了尖点,以停止所述磁轭相对于所述环状件的旋转。角度α可由上述公式给出。这种构造能够使在磁通在所述磁轭与所述齿之间的循环中的干扰最小化。可根据待由所述机器传输的最大转矩选择所述尖点的高度。所述尖点可朝向所述磁轭定向,或者在变型中朝向所述气隙定向。
在变型中,所述第二起伏部可具有呈现圆弧形式的外廓。所述圆弧可具有弓弦状部,所述圆弧的弓弦状部与曲率中心分隔开距离h。可具有以下关系:
|h|≥r.sin(β/2-π/Nenc)
其中r是所述圆弧部分的曲率半径,h是所述圆弧的弓弦状部与曲率中心所分隔开的距离,β是所述磁轭的扇区的角度范围,并且,Nenc是所述定子的总凹槽数量。
在所述第一起伏部和所述第二起伏部具有至少部分地由圆圈部分限定的边缘的情况下,在限定了第一起伏部和第二起伏部的各自的边缘的圆圈部分的半径之间的偏差可介于在20微米与200微米之间、更优地在30微米与150微米之间、甚至是在40微米与100微米之间。
所述环状件的凹槽可在所述磁轭附近包括圆角。
所述磁轭可在所述环状件的凹槽的在所述磁轭附近的端部位置处包括切口。这些切口能够设置圆角,所述圆角在所述环状件的凹槽中和在所述磁轭附近具有干净而没有毛刺的切割。
所述第一起伏部和/或所述第二起伏部可采用部分圆盘的形式,并且尤其是可在大约180°的角度范围上延伸,或者在大于180°、更优地大于210°、甚至是大于240°的角度范围上延伸。所述第一起伏部和/或所述第二起伏部中的另一个由此具有呈现部分圆盘的形式的凹陷部形式、具有对应形式。
在实施例中,可替代地,当围绕着所述机器的旋转轴线移动时,所述第一起伏部和所述第二起伏部中的每个可采用部分圆盘的形式或呈现部分圆盘的形式的凹陷部形式。所述部分圆盘或对应的凹陷部可在大约180°的角度范围上延伸,或者在大于180°、更优地大于210°、甚至是大于240°的角度范围上延伸。
在变型中,所有第一起伏部突出到所述第二起伏部的凹陷部中。在这种实施例中,所述第一起伏部具有部分圆盘的形式,并且,所述第二起伏部具有呈现部分圆盘的形式的凹陷部形式。
所述第二起伏部可具有凹陷部形式,在所述凹陷部中布置有所述齿的端部。在该情况下,所述齿的端部构成所述环状件的第一起伏部。所述凹陷部具有的宽度可基本上等于(尤其是略微大于)所述齿的在自由端部位置处的宽度。所述齿的自由端部可略微斜切,以便有助于所述自由端部向所述磁轭的凹陷部中的插入。在所述齿的自由端部位置处,当远离于所述机器的旋转轴线时,所述齿的边缘可略微趋近。
所述第一起伏部和所述第二起伏部可构造成使得在所述环状件与所述磁轭之间的接合部具有波浪形式。
孔洞可设置在所述环状件与所述磁轭之间的接合部处。这些孔洞可用作冷却流体循环通道(例如空气循环通道),以冷却所述定子。在变型中,这些孔洞可用作用于维持所述定子的维持拉杆的通道。
材料桥
设置在所述凹槽之间的齿在气隙所在侧在彼此之间由材料桥联接。由此,每个凹槽在气隙所在侧由材料桥封闭,所述材料桥使所述定子质量块的接连的两个齿之间联接。所述材料桥中的每个在气隙所在侧在相邻的两个齿的基部处使所述两个齿联接,并且在这些齿之间限定了所述凹槽的底部。
所述材料桥与相邻的齿一体成型。
不存在朝向气隙的凹槽开口,这能够避免尤其是由于磁通边缘的“磁”气隙的增加而产生电磁干扰、源于相同原因的在转子表面处的较高铁损又或脉动转矩。所述机器的电磁性能由此得到改善。
此外,所述材料桥的存在在由清漆浸渍整个定子的浸渍期间减少了所述气隙中的清漆的损失风险。这能够减少清洗需求。
该存在还能够在所述定子所装配在的机器的运行期间减少所述气隙中的清漆的泄露。这简化了所述机器的保养。
术语“清漆”此处需按广泛的含义理解并且理解成涵盖任何类型的浸渍材质(尤其是聚合物)。
由于所述凹槽在所述磁轭的组装之后经闭合,所述浸渍清漆朝向所述气隙泄露的泄露风险经消除。所述定子可经使用成为闭合的浸渍腔,同时仅确保了所述定子的端部的密封性。所述工具由此经简化。这还减少了损失清漆量和清洗操作。
具有经减少磁导率的区域
所述材料桥可具有在所述机器的运行期间磁饱和的区域。由此限制了磁通从一个凹槽向另一个凹槽经过,而不会阻止磁通从所述转子朝向所述定子经过。
为了获得所述饱和,所述材料桥具有例如具有较小宽度的区域。可例如通过预设至少一个局部收缩部局部地减小所述材料桥的可用于磁通经过的截面,所述至少一个局部收缩部由至少一个沟槽形成。
至少一些材料桥(更优地所有材料桥)中的每个可具有至少一个具有经减少磁导率的区域,所述至少一个具有经减少磁导率的区域呈现以下形式中的一个或多个:
-至少一个局部收缩部,所述至少一个局部收缩部由沿着所述定子的纵向轴线在所述材料桥的厚度中延伸的至少一个沟槽形成,或者由在所述材料桥的宽度中的至少一个局部材料碾压部形成,和/或
-在所述材料桥的宽度中的至少一个开口,和/或
-至少一个加工部(尤其是在所述材料桥的宽度中的局部加工部,所述局部加工部局部地减小了所述材料桥的磁导率)。
由所述材料桥的局部收缩部、局部碾压部、开口或局部加工部形成的具有经减少磁导率的区域能够使得所述材料桥的所述区域在所述机器的运行期间磁饱和,这限制了磁通的经过并且增加了所述机器的有效性。
每个具有经减少磁导率的区域优选地在所述环状件的整个厚度上延伸。在变型中,具有经减少磁导率的区域在小于或等于所述环状件的厚度的长度上延伸。
每个材料桥的具有经减少磁导率的区域优选地是在所述环状件的厚度中连续的,无论是直线的还是非直线的。
在变型中,具有经减少磁导率的区域是在所述环状件的厚度中不连续的。
例如,所述环状件呈现经堆叠金属板的形式,每个金属板具有齿,所述齿在气隙所在侧在所述齿的基部处在彼此之间由材料桥联接,至少一些材料桥(更优地所有材料桥)中的每个具有至少一个具有经减少磁导率的区域。其中每个金属板的材料桥的具有经减少磁导率的区域可不居中。所述金属板的堆叠中的每个金属板可以是单件式的。
至少两个相邻金属板可具有至少两个具有经减少磁导率的区域,所述至少两个具有经减少磁导率的区域相对于彼此交错地配置,同时部分地或非部分地相交。交错的配置可通过形成所述环状件的金属板的堆叠中的一些金属板(尤其是每两个中的一个金属板)的翻转实施,或者通过对于所述金属板的角度切割实施,或者通过使用不同的金属板实施。
每个金属板例如从磁钢片(例如具有0.1mm至1.5mm厚度的钢)中切割出。所述金属板可在其组装在堆叠之中之前在相反的面上涂覆有电绝缘清漆。如有需要,所述电绝缘可进一步通过对于所述金属板的热处理获得。
优选地,在所述凹槽的底部具有至少一个沟槽的情况下,所述沟槽朝向所述凹槽开口。所述凹槽的底部优选地具有横向地定向的至少一个贴合表面(更优地至少两个贴合表面),并且,所述沟槽的底部相对于一个或多个表面缩进。一个或多个贴合表面可相对于对应的凹槽的径向轴线倾斜地定向,或者优选地与该轴线垂直地定向。所述沟槽形成相对于一个或多个贴合表面的斜坡的中断。所述绕组(优选地具有基本矩形截面的绕组)插入在对应的凹槽中,并且优选地贴靠所述贴合表面且相对于所述沟槽的底部缩进。优选地,所述绕组与所述沟槽不接触。一个或多个贴合表面优选地是平面的。除了所述沟槽之外,所述凹槽的底部可以是平坦的。这允许在具有矩形横截面的绕组的情况下由所述绕组良好地填充所述凹槽,同时使所述绕组能够平坦地贴合在所述凹槽的底部中。
在所述凹槽的底部中的沟槽优选地形成了在所述材料桥与对应的绕组之间的间隙,这可便利化所述清漆在所述定子的浸渍期间的渗透。
所述材料桥可包括至少两个如上文描述的沟槽。一个或多个沟槽可相对于所述凹槽居中或不居中。
所述定子的内表面优选地是回转圆柱体的。
在变型中,所述沟槽可在所述定子的内表面上延伸。
优选地,所述沟槽中的每个在与所述定子的轴线垂直的平面中的截面具有弯曲轮廓,尤其是具有基本半圆形的截面。
所述局部碾压部可经实施在所述材料桥的厚度中,也就是说,经沿着所述定子的径向轴线实施,并且构成具有经减少磁导率的局部收缩部。所述碾压部优选地形成了在所述凹槽的底部中的沟槽。在该情况下,所述局部碾压部可以是如上文描述的沟槽那样。
在变型中,所述局部碾压部经实施在所述定子的厚度中,也就是说,经沿着与所述定子的纵向轴线平行的轴线实施,并且具有经减少磁导率。
上述开口优选地沿着所述定子的纵向轴线在所述定子质量块的整个厚度上延伸。所述开口可具有椭圆形横截面、圆形横截面或任何具有圆角边沿的多边形形式(尤其是矩形形式)。所述材料桥可在自身的宽度中仅具有唯一的开口。所述开口可处在所述材料桥的中心处。所述开口可在自身两侧具有两个变薄的区域,所述变薄的区域在所述机器的运行期间磁饱和。
在变型中,所述材料桥在自身的宽度中具有多个微穿孔。所述微穿孔减小了所述金属板的截面,并且使所述材料桥能够磁饱和于更低的磁通。
所述局部加工部能够局部地修改所述材料桥的材料的磁导率。所述局部加工部可在所述材料桥的整个宽度上延伸,或者在所述材料桥的宽度的仅一部分上延伸。该处理可以是热处理,所述热处理局部地修改了金属晶粒的定向并且导致磁导率沿周向方向减小。
在变型中,所述热处理是与所述材料在所述材料桥的激光切割期间的破坏有关的热应力。
所述材料桥可以是不可变形的。这增加了所述定子的刚度,并且改善了所述电机的使用寿命。
凹槽
由于所述凹槽径向向外开口,这能够使得所述绕组通过朝向所述凹槽内部的径向移动插入在所述凹槽中。所述绕组的安装经便利化,一方面,对于所述凹槽内部的访问更容易,这造成所述凹槽完全地开口且朝外部方向而非朝向所述气隙开口,以及另一方面,围绕所述环状件的用于必要工具、甚至是用于待绕线机器的可用空间远大于在所述定子的开孔中的可用空间。这种构造对于小直径定子来说特别有利。
而且,相对于具有朝向所述气隙开口的凹槽的定子,这种定子从电磁角度来看具有许多优点。所述定子能够极大地减少电磁干扰,所述电磁干扰与在现有技术中存在朝向气隙的凹槽开口有关。而且,对于所述凹槽的填充经便利化,填充率可经改善,这能够进一步增加所述机器的性能。体积转矩可增加。
不存在朝向气隙的凹槽开口,这能够减少凹槽的脉动。所述机器的电磁性能由此经改善。
至少一个凹槽(更优地所有凹槽)可具有彼此之间平行的对置边缘。由此,获得了更好的凹槽填充率。所述凹槽的宽度优选地在自身的整个高度上基本恒定。
在变型中,至少一个凹槽可具有非平行的对置边缘,所述对置边缘例如朝向所述机器的旋转轴线趋近。
当观察在与所述定子的轴线垂直的平面中的截面时,至少一个齿(更优地所有齿)可具有大致梯形形式。至少一个齿(更优地所有齿)可具有在远离于所述机器的旋转轴线时发散的发散边缘。这种构造能够补偿对于所述磁通通道的障碍,所述障碍可与配合在一起且/或与插入件配合的第一起伏部和第二起伏部的存在有关,与可能的开口有关,或者与在所述磁轭与所述环状件之间的接合部处的多余气隙的存在有关。所述齿的最小宽度可基本上等于在所述磁轭与所述环状件之间的接合部的尺寸,因此具有紧密的接触,也就是说,在配合在一起且/或与插入件配合的第一起伏部和第二起伏部之外,或者在可能的孔口之外。
所述环状件可通过对于金属板条的螺旋缠绕实施,所述金属板条包括由所述材料桥联接的齿,每个凹槽的对置边缘优选地在所述金属板条缠绕在自身上以形成所述环状件时变得基本彼此之间平行。
在变型中,所述金属板条可由扇区形成,所述扇区中的每个包括多个齿,所述扇区由连接部联接,这些扇区从金属板条中切割出。所述连接部可以是柔性材料桥,所述柔性材料桥用于使所述扇区彼此之间联接并且/或者具有互补形式(例如燕尾式和键槽式)的部分或互补起伏部,所述互补起伏部尤其是在所述环状件由所述磁轭维持压力时彼此贴靠。
一个或多个金属板条可切割成直线形的,然后经弯曲。
所述互补形式可处在所述材料桥上,以便使得不同扇区组装在所述材料桥位置处。优选地,所述不同扇区的互补形式的组装经实施在所述材料桥的可变形区域之外。这便利化了所述组装,尤其是在大型机器的情况下。
例如,所述扇区具有凹陷形式,所述凹陷形式与相邻扇区的互补突出形式配合。
在变型中,所述环状件包括经预切割的磁性金属板的堆叠。
进一步,在变型中,所述环状件通过增材制造(例如通过粉末烧结)来制造,饼状件(galettes)通过增材制造(例如通过粉末烧结)来获得。
所述磁轭在所述绕组安装在所述凹槽中之后或如有需要同时地附接在所述环状件上。
绕组
所述绕组可集中地或分散地布置在所述凹槽中。
“集中”理解成所述绕组中的每个围绕唯一齿缠绕。
“分散”理解成所述绕组中的至少一个接连地经过非相邻的两个凹槽。
优选地,尤其是当所述转子的磁极数量小于或等于8时,所述绕组分散地布置在所述凹槽中。
所述绕组中的每个包括至少一个电导体,所述至少一个电导体可在横截面上具有圆形形式或具有圆角边沿的多边形形式(优选地矩形形式),该列表并不详尽。
所述绕组中的每个可包括至少一个电导体,所述至少一个电导体在横截面上具有矩形形式,所述绕组尤其是分散地布置在所述凹槽中。
当所述导体具有圆形横截面时,所述导体可根据六边形堆叠布置在所述凹槽中。当所述导体具有多边形横截面时,所述导体可布置在所述凹槽中径向地定向的一行或多行。对于所述堆叠的优化能够在所述凹槽中布置更大数量的电导体,并因此能够在恒定体积下获得具有更大功率的定子。
所述电导体可随机地布置在所述凹槽中或者整齐地布置。优选地,所述电导体整齐地布置在所述凹槽中。“整齐”理解成所述电导体不是杂乱地而是有序地布置在所述凹槽中。所述电导体非随机地堆叠在所述凹槽中,例如根据对齐的一行或多行电导体(尤其是根据一行或两行电导体,优选地根据单行电导体)布置。
绝缘
所述电导体优选地通过绝缘涂层(尤其是釉)与外部电绝缘。
所述绕组可通过绝缘体(尤其是通过至少一个绝缘片)与凹槽的壁分隔开。这种片状绝缘体能够使所述绕组相对于所述凹槽更好地绝缘。
在所述绕组径向地而非轴向地插入在所述凹槽中的插入期间,所述导体移动成与定子质量块的长度接触,所述长度最多对应于所述凹槽的深度。这由此导致对于轴向插入来说更小的机械应力,其中,所述导体展示成与所述定子质量块在等于该定子质量块的轴向尺寸的长度上的接触移动。
优选地,每个凹槽接收至少两个绕组(尤其是至少两个具有不同相位或在变型中具有相同相位的绕组)。这两个绕组可径向地叠置。所述两个绕组可在彼此之间由至少一个绝缘片(优选地至少两个绝缘片)分隔开。
在变型中,所述绕组具有销形式。
每个绕组可由多个线圈形成。
在变型中,所述绕组具有所谓的销的形式(尤其是U形销(英文为“U-pin”)或直线销、I形销(英文为“I-pin”)的形式,在该情况下所述销包括I形或U形的部分,所述I形或U形的部分的端部在对应的凹槽之外与导体焊接)。
机器和转子
本发明的还旨在提供一种旋转电机(例如同步发动机或同步发电机),所述旋转电机包括如上文限定的定子。所述机器可以是同步的或异步的。所述机器可以是磁阻式的。所述机器可构成同步发动机。
所述旋转电机可包括转子。所述转子可以是经绕线的或具有永磁体的转子。在所述机器用于作为交流发电机运行的情况下,所述转子可经绕线。在所述机器用于作为发动机运行的情况下,所述转子可具有永磁体。
在所述机器的制造过程中,所述转子可与所述定子的环状件联接,尤其是不存在能够在绕线期间使所述定子的环状件刚性化的材料连接部。在所述绕线之后,甚至是在所述定子的磁轭的安装之后,这些材料连接部经切割掉,以使所述转子能够相对于所述定子旋转和能够使用所述机器。所述切割可由电子束实施。
所述材料连接部可布置在所述定子的齿位置处,例如每两个中的一个齿。
所述机器可具有相对大的尺寸。所述转子的直径可大于50mm、更优地大于80mm、例如介于在80mm与500mm之间。
所述转子可包括转子质量块,所述转子质量块沿着旋转轴线延伸并且围绕轴布置。所述轴可包括转矩传输部件,以驱动所述转子质量块旋转。
转子可以是悬臂式的或非悬臂式的。
所述转子可实施成沿轴向方向对齐的多个转子块(例如三个块)。所述块中的每个可相对于相邻块在角度上偏移(英文为“step skew(阶梯歪斜)”)。所述转子可经扭曲。
制造方法和机器
本发明还旨在提供一种用于制造如上文限定的定子的制造方法,其中,使扇区径向地附接在所述环状件上以形成与所述环状件接触的磁轭。
在实施例中,所有扇区可同时径向地附接。
所述扇区可沿着在对应的扇区的中位平面中延伸的径向方向径向地附接在所述环状件上。
由于刚刚使所述磁轭的扇区径向地附接在所述环状件上,这使得能够减少损坏所述绕组的风险。
可实施用于使所述绕组插入在所述定子的环状件的凹槽中的插入步骤。在该步骤期间,可在所述定子的环状件的非接连的两个不同凹槽中布置至少一个绕组。该步骤可发生在其过程中使所述扇区径向地附接在所述环状件上以形成与所述环状件接触的磁轭的步骤之前。
所述方法可包括用于使一个或多个可变形区域在所述磁轭装配在所述环状件上的装配期间和/或在绕组插入在所述凹槽中的插入期间变形的变形步骤。这种变形可修改所述环状件的直径和所述凹槽的宽度。
用于使所述绕组插入在所述凹槽中的插入步骤可经实施用于通过扩张所述材料桥来加宽所述凹槽。这还造成增加了所述环状件的外直径。这便利化了所述绕组的插入。
所述绕组优选地通过朝向内部的径向移动插入在所述凹槽中,同时所述凹槽径向向外开口。
用于使所述磁轭装配在所述环状件上的装配步骤可造成所述环状件的内直径通过再压紧所述材料桥而减小。这能够组装所述磁轭和所述环状件,同时获得了在所述磁轭与所述环状件之间的最小化间隙,以便通过减少所述磁极的气隙的总量改善电性能。
可组装所述环状件和所述磁轭,以使所述第一起伏部和所述第二起伏部配合。
尤其是在所述材料桥未设有可变形区域的情况下,可在变型中通过加热来膨化所述磁轭或者通过冷却来收缩所述环状件,以便便利化所述磁轭在所述环状件上的组装。
附图说明
通过阅读本发明下文中的非限制性实施例的详细说明和附图,将更好地理解本发明,在所述附图中:
-图1是依据本发明实施的定子的示意性局部透视图。
-图2是图1的定子的环状件的示意性局部透视图。
-图3是图2的详细视图,
-图4是包括图1的定子的机器的示意性局部横向剖视图,
-图5示意性地示出了该定子的环状件的一部分,
-图6示意性地透视示出了所述机器的实施变型,
-图6a是图5的详细视图,
-图7a是类似于图6和图6a的实施变型的视图,
-图7b是类似于图6和图6a的实施变型的视图,
-图7c是类似于图6和图6a的实施变型的视图,
-图7d是类似于图6和图6a的实施变型的视图,
-图8示意性地示出了所述机器的实施变型,
-图9是图8的详细视图,
-图9a是类似于图9的实施变型的视图,
-图10是图8的磁轭的扇区的示意性局部横向剖视图,
-图11是类似于图10的实施变型的视图,
-图12是类似于图10的实施变型的视图,
-图13是类似于图9的实施变型的视图,
-图14是类似于图8的实施变型的视图,
-图15是类似于图9的图14的实施变型的视图。
-图16a是类似于图10的实施变型的视图。
-图16b是与图16a的磁轭扇区相关联的环状件的示意性局部透视图。
-图17a是类似于图9的另一实施变型的视图。
-图17b是类似于图9的另一实施变型的视图。
-图17c是类似于图9的另一实施变型的视图。
-图17d是类似于图9的另一实施变型的视图。
-图17e是类似于图9的另一实施变型的视图。
具体实施方式
图1至图5示出了旋转电机10,该旋转电机包括转子1和定子2。在同步发动机的背景下,所述定子2能够生成用于驱动转子1旋转的旋转磁场,在交流发动机的情况下,所述转子的旋转在所述定子的绕组中引起电动势。
下文所示的示例是示意性的,并且相关的尺寸不必被遵循。
定子2包括布置在凹槽21中的绕组22,所述凹槽设置于在径向内侧的带齿环状件25的齿23之间。所述凹槽径向向外开口并且在气隙所在侧由材料桥27闭合,所述材料桥中的每个使环状件25的接连的两个齿联接并且在这些齿之间限定了所述凹槽的底部。
凹槽21在所描述的示例中处在彼此之间平行的径向边缘33处,并且其在与所述机器的旋转轴线X垂直的平面中的截面具有基本矩形形式。
定子2包括在径向外侧的磁轭29,所述磁轭与环状件25接触地附接。环状件25和磁轭29中的每个由沿轴线X堆叠的一组磁性金属板形成,所述金属板例如是同样的并且经准确地叠置。所述金属板可通过卡扣、通过铆钉、通过拉杆、通过焊缝和/或通过任何其它技术在彼此之间维持。所述磁性金属板优选地由磁钢制成。
根据本发明,磁轭29由经组装的扇区30形成,在所描述的示例中,所述扇区的数量为六。每个扇区30与环状件25接触地附接。所述扇区在所述定子的制造过程中组装在一起且组装在所述环状件上。
在所描述的示例中,每个扇区具有60°的角度范围,所述角度范围经测量于所述定子的横向平面中且与所述机器的旋转轴线垂直地围绕着所述旋转轴线测量。每个扇区30具有相同的角度范围。
所述磁轭的扇区30是在彼此之间同样的,所述扇区的形式也是如此。
每个扇区与环状件25的六个齿配合。
最后,在所描述的示例中,所述磁轭的两个相邻扇区30在彼此之间限定了接合部30a,所述接合部完全地沿着径向平面延伸。该接合部30a是平面的。
接合部30a的径向平面经过对应的凹槽,尤其是从对应的凹槽的中间处经过。
另外,在所示的示例中,环状件25的齿23具有互补的表面起伏部56,所述互补的表面起伏部能够使构成环状件25的不同金属板彼此之间卡扣起来,如图5可见。
所述环状件可进一步由经缠绕在自身上的经切割金属板条形成。
磁轭29通过形式配合装配在环状件25上,更具体地,磁轭29的扇区30通过形式配合装配在环状件25上。为此,环状件25和磁轭29分别地具有第一起伏部40和第二起伏部50,所述第一起伏部和所述第二起伏部配合以使磁轭29相对于环状件25不动。这些第一起伏部40和第二起伏部50允许在角度上不动且径向不动。
第一起伏部40位于在环状件25的外表面上,同时布置在所述齿上且在所述齿的面对所述磁轭的端部处。
第二起伏部50位于在磁轭29的内表面上,所述内表面面向所述环状件的齿并且更具体地面向所述第一起伏部。所述第二起伏部相对于所述环状件的凹槽在角度上偏移。
第一起伏部40和第二起伏部50是互补的并且通过形式互补配合,以使所述环状件和所述磁轭相对于彼此地维持在位置上。
绕组22可集中地或分散地(优选地分散地)布置在凹槽21中。如图5所示,绕组22的电导体34整齐地布置在所述凹槽中。电导体34优选地具有扁平横截面、矩形横截面,并且径向地叠置成例如唯一的行。电导体34经上釉或者涂有适配的任何其它绝缘涂层。
每个凹槽21可接收经堆叠的两个具有不同相位的绕组22。每个绕组22可在横截面上具有基本矩形形式。
每个绕组22由绝缘片37包围,所述绝缘片能够使所述绕组与所述凹槽的壁33和36绝缘以及使具有不同相位的绕组22绝缘。
电导体22在凹槽21之外组装在绕组22上并且由绝缘片27包围,并且,具有绝缘片37的绕组22插入在凹槽21中。该操作经便利化,因为所述凹槽完全地径向向外开口。
图4所示的转子1包括中央开口5以装配在轴上,并且包括转子磁性质量块3,所述转子磁性质量块轴向地沿着所述转子的旋转轴线X延伸,该转子质量块例如由沿轴线X堆叠的一组磁性金属板形成,所述金属板例如是同样的并且经准确地叠置。转子1例如包括多个永磁体7,所述多个永磁体布置在转子磁性质量块3的容置部8中。在变型中,所述转子是经绕线的。
所述定子可借助于现在将描述的制造方法来获得。绕组22首先通过绕组22朝向凹槽21内部的径向移动而插入在环状件25的凹槽21中。在接下来的步骤中,磁轭29在作用力下附接在环状件27上,即所有扇区30同时地沿着在对应的扇区的中位平面中延伸的径向方向径向地附接。每个扇区可通过相对于彼此的轴向移动插入在所述环状件上,如图1所示。
在如图6和图6a所示的实施变型中,在所述磁轭与所述环状件之间的接合部形成波浪部99。为此,第一起伏部40具有凸起部形式并且第二起伏部50具有对应的凹陷部形式。第二起伏部50在所描述的示例中具有大约80°的角度开口α。
在所描述的示例中,每个扇区具有相同的角度范围,所述角度范围经测量于所述定子的横向平面中且与所述机器的旋转轴线垂直地围绕着所述旋转轴线测量,以使该扇区能够与所述环状件的五个齿配合。磁轭29在该示例中包括九个扇区30,所述九个扇区是在彼此之间同样的,所述扇区的形式也是如此。每个扇区与环状件25的五个齿配合。
所述磁轭的两个相邻扇区在彼此之间限定了接合部,所述接合部部分地而非完全地沿着基本径向平面延伸,所述扇区包括起伏部110,所述起伏部用于与其它相邻扇区的对应的起伏部配合。
在图6的该示例中,所述定子包括经轴向地组装的扇区30的轴向堆叠。在与所述机器的旋转轴线X平行地移动时,会遇到接连的多个扇区。
第一接合部30a经限定在沿着所述机器的旋转轴线位于第一横坐标X1处的两个相邻扇区30之间,并且可相对于第二接合部30a在角度上偏移,所述第二接合部经限定在沿着所述旋转轴线位于与第一横坐标X1不同的第二横坐标X2处的两个相邻扇区30之间。而且,该第二接合部30a周向地位于第一接合部30a与第三接合部30a之间,所述第三接合部位于相同的第一横坐标X1处。
在如图6所示的实施例中,扇区30的外表面是光滑的。
在如图7和图7a所示的实施变型中,扇区30的外表面包括沟槽30b,所述沟槽在所述扇区经堆叠以形成所述定子的磁轭时处在彼此的延长部中,并由此在所述磁轭的外表面上形成沟槽。在该实施例中,每个扇区包括两个沟槽。在该实施例中,所述扇区“经翻转”,每两个中的一层。
在如图7b所示的实施变型中,每个扇区包括唯一的沟槽30b。当所述扇区在彼此之间组装时,需用力以经过硬点,这能够确保所述组件的一致性。图7c和图7d的实施例与上文中实施例的不同之处在于,该实施例在与所述机器的旋转轴线X平行地移动时未设有经堆叠的扇区。在该示例中,所述磁轭由经周向地组装而非轴向地组装的扇区30形成。
在如图8至图10所示的实施变型中,在所述磁轭与所述环状件之间的接合部也形成波浪部99。为此,第一起伏部40具有凸起部形式并且第二起伏部50具有对应的凹陷部形式。第二起伏部50在所描述的示例中具有80°的角度开口α。
在所描述的示例中,每个扇区具有72°的角度范围β,所述角度范围经测量于所述定子的横向平面中且与所述机器的旋转轴线垂直地围绕着所述旋转轴线测量。每个扇区30具有相同的角度范围。
磁轭29在该示例中包括五个扇区30,所述五个扇区是在彼此之间同样的,所述扇区的形式也是如此。每个扇区与环状件25的九个齿配合。
另外,在所示的示例中,环状件25的齿23具有互补的表面起伏部56,所述互补的表面起伏部能够使构成环状件25的不同金属板彼此之间卡扣起来,如图9可见。在图9的该示例中,在每个齿上存在互补起伏部56。当然,如果每两个中的一个齿或例如每三个或每四个中的一个齿包括这种互补起伏部,也不会脱离本发明的范围。所述磁轭也可如此包括,如图8所示。
这些起伏部56可具有大致长方形形式(例如矩形形式),并且,所述起伏部可具有径向地定向的或在变型中周向地定向的长轴,如图11所示。
所述定子可借助于现在将描述的制造方法来获得。在绕组22通过绕组22朝向凹槽21内部的径向移动而插入在环状件25的凹槽21中之后,磁轭29的所有扇区30沿着在对应的扇区的中位平面中延伸的径向方向同时径向地附接。每个扇区可通过相对于彼此的径向且非轴向的移动而插入在所述环状件上,这是由于在扇区30之间的接合部30a的平面形式和由于在所述磁轭与所述环状件之间的接合部的波浪形式。
每个扇区的角度范围、接合部30a的形式和在所述磁轭与所述环状件之间的接合部的形式经选择成允许所述磁轭的扇区30朝向所述环状件的径向靠近。所述扇区在实施例中同时地附接。
在参考图1至图5描述的示例中,凹槽21的底部35具有与绕组22的形式基本互补的形式,因此是平面的。
在变型中,凹槽35的底部可包括由至少一个沟槽形成的局部收缩部,如图9所示,在图7至图7d的实施例中。在该示例中,凹槽21的底部35具有处在凹陷部39两侧的两个平面部分31,矩形绕组22贴靠所述两个平面部分。凹槽21的底部35由圆角36与径向边缘33联接。凹陷部39呈现纵向沟槽的形式,所述纵向沟槽沿着所述机器的旋转轴线X延伸,并且在凹槽21的底部上居中。
凹陷部39优选地具有介于在0.4mm与1mm之间、例如等于0.6mm的深度p。
在如图9a所示的另一实施变型中,凹槽21的底部可不具有凹陷部,所述凹槽的底部35是平坦的。
进一步,在变型中,凹槽21的底部可不具有凹陷部,并且,褶皱部中的每个可由喉槽和突出状起伏部形成,所述喉槽经转向成朝向凹槽21的该底部,所述突出状起伏部可在气隙46中延伸。
喉槽48和突出状起伏部42可具有呈现V形折线形式的轮廓,并且,凹槽21的底部具有从凹槽21的径向边缘33朝向所述突出状起伏部递减的宽度。
可变形区域是可拉伸的区域,该区域拉伸变形以形成收敛部。当所述可变形区域拉伸时,可变形区域32可局部地变薄的。在所述磁轭装配之前,材料桥27可具有恒定厚度。
所述凹槽的底部可具有两个如上文描述的可变形区域32。
在图8至图10的该示例中,在两个相邻扇区30之间的接合部是平面的,并且沿着径向平面延伸。
所述磁轭的两个相邻扇区可在彼此之间限定接合部,所述接合部几乎完全地但非完全地沿着基本径向平面延伸,如图12所示。在该示例中,所述扇区包括起伏部110,所述起伏部用于与其它相邻扇区的对应的起伏部配合。起伏部110包括三角形部分110a和圆形部分110b,所述三角形部分通过形式互补与相邻扇区配合,所述圆形部分在两个相邻扇区之间设置孔口。
图13的实施例与图8至图10的实施例的不同之处在于,所述环状件的凹槽在所述磁轭附近包括圆角92。
孔洞100可设置在所述环状件与所述磁轭之间的接合部处,如图14和图15所示。这些孔洞100能够避免在所述接合部位置处存在尖锐边沿。获得了在孔洞100两侧的笔直边缘之间的最大化接触。
这些孔洞100可用作冷却流体循环通道(例如空气循环通道),以冷却所述定子。这些孔洞在变型中可用作用于维持所述定子的维持拉杆的通道。
在该实施例中,每个扇区具有60°的角度范围,所述角度范围经测量于所述定子的横向平面中且与所述机器的旋转轴线垂直地围绕着所述旋转轴线测量。每个扇区30具有相同的角度范围。所述磁轭的扇区30是在彼此之间同样的,所述扇区的形式也是如此。每个扇区与环状件25的八个齿配合。
在如图16a和16b所示的实施变型中,所述磁轭的扇区包括第二起伏部50,所述第二起伏部的底部呈圆弧状。在所描述的示例中,每两个中的一个第二起伏部的底部比另一个更深。而且,图16b所示的带齿环状件的齿也每两个中的一个会更长。由此在所述磁轭与所述环状件之间的接合部处获得了两个深度的交替。
另外,在一组金属板中安置至少两个金属板组合,所述至少两个金属板组合中的一个相对于另一个翻转。因此在所述组件之间的接合部I位置处存在经产生的偏移,如图16b可见。
在变型中,还可使所述内部环状件偏移一齿的步距,而无需翻转。
由此,当所述磁轭的扇区安置在所述带齿环状件上时,由于该偏移的存在而获得了轴向锁止。
而且,该接合部I能够良好地使所述带齿环状件相对于所述磁轭不动。
在所述组件之间的接合部I可位于在所述金属板组的中间处,或者在变型中经偏移至一侧。
现在将说明其它实施变型。
在图9的实施例中,所述第二起伏部朝向所述磁轭定向。
在如图17a所示的另一实施例中,所述第二起伏部相反地朝向所述气隙定向。
在如图17b所示的另一实施例中,所述第二起伏部是扁平的。角度开口α为α=180°。
在如图17c所示的实施变型中,所述第二起伏部具有由两个直线部分形成的外廓,所述两个直线部分在彼此之间形成角度α,其中在两个扁平部分两侧呈180°。由此形成了尖点,以停止所述磁轭相对于所述环状件的旋转。所述尖点可朝向所述磁轭定向,或者在变型中朝向所述气隙定向。
进一步,在变型中,如图17d和图17a所示,所述第二起伏部可具有呈现圆弧形式的外廓。所述圆弧具有弓弦状部,所述圆弧的弓弦状部与曲率中心分隔开距离h。具有以下关系:
|h|≥r.sin(β/2-π/Nenc)
其中r是所述圆弧部分的曲率半径,h是使所述圆弧的弓弦状部与曲率中心分隔开的距离,β是所述磁轭的扇区的角度范围,并且,Nenc是所述定子的总凹槽数量。
所述圆弧可朝向所述磁轭定向,如图17d所示,或者在变型中朝向所述气隙定向,如图17e所示。
本发明并不限于对于在所述磁轭的扇区之间的接合部的经描述示例,本发明可进一步实施成其它形式。
Claims (12)
1.一种旋转电机(1)的定子(2),所述定子包括:
-在径向内侧的环状件(25),所述环状件包括齿(23)和径向向外开口的凹槽(21),所述凹槽在所述齿之间延伸,材料桥(27)在相邻的两个齿的基部处使所述两个齿联接并且在这些齿之间限定了所述凹槽的底部,
-布置在所述凹槽中的绕组(22),所述绕组具有电导体,所述电导体整齐地布置在所述凹槽(21)中,以及
-在径向外侧的磁轭(29),所述磁轭与所述环状件接触地附接,所述磁轭由经组装的扇区(30)形成,
所述定子包括经轴向地组装的扇区的轴向堆叠,第一接合部经限定在沿着所述旋转电机的旋转轴线位于第一横坐标处的两个相邻扇区(30)之间,并且相对于第二接合部在角度上偏移,所述第二接合部经限定在沿着所述旋转轴线位于与所述第一横坐标不同的第二横坐标处的两个相邻扇区(30)之间。
2.根据权利要求1所述的定子,所述磁轭的扇区(30)中的每个具有介于在18°与180°之间、更优地在24°与120°之间、甚至是在30°与90°之间的角度范围。
3.根据上述权利要求中任一项所述的定子,所述磁轭在横截面中包括在2个与20个之间的扇区(30)、更优地在3个与15个之间的扇区。
4.根据上述权利要求中任一项所述的定子,所述磁轭的两个相邻扇区(30)在彼此之间限定了接合部(30a),所述接合部沿着基本径向平面延伸。
5.根据权利要求4所述的定子,所述接合部(30a)的径向平面经过凹槽,更优地,所述磁轭的所有接合部(30a)的所有径向平面经过凹槽。
6.根据上述权利要求中任一项所述的定子,在角度上的偏移包括在一个齿与十个齿之间、更优地在两个齿与八个齿之间。
7.根据上述权利要求中任一项所述的定子,所述磁轭的扇区包括表面起伏部(56),所述表面起伏部能够使所述扇区彼此之间卡扣起来。
8.根据上述权利要求中任一项所述的定子,所述环状件和所述磁轭分别地具有第一起伏部(40)和第二起伏部(50),所述第一起伏部和所述第二起伏部配合在一起并且/或者与一个或多个插入件配合。
9.根据权利要求8所述的定子,所述材料桥(27)具有在所述旋转电机的运行期间磁饱和的区域、尤其是具有较小宽度的区域。
10.根据上述权利要求中任一项所述的定子,所述绕组(22)中的每个包括至少一个电导体(34),所述至少一个电导体在横截面上具有矩形形式,所述绕组(22)尤其是分散地布置在所述凹槽中。
11.一种旋转电机(10),所述旋转电机包括根据上述权利要求中任一项所述的定子(2)以及转子(1)。
12.一种用于制造根据上述权利要求中任一项所述的定子的制造方法,其中,使扇区(30)径向地附接在所述环状件上以形成与所述环状件接触的磁轭。
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