CN116742868A - 一种绕线筒 - Google Patents

Abstract

一种用于电动马达的定子或转子的绕线筒，所述绕线筒包括具有第一部分和第二部分的注射成型的塑料壳体，其中，所述第一部分布置成接收线圈绕组并且包括孔以允许安装在所述定子或转子上的齿延伸穿过所述孔，其中，所述第二部分包括凸缘，所述凸缘布置成在与所述孔基本上垂直的第一方向上延伸，所述凸缘用作所述齿的齿尖，其中，金属元件安装在所述凸缘中或所述凸缘上。

Description

一种绕线筒

技术领域

本发明涉及一种绕线筒，特别是一种用于电动马达的定子或转子的绕线筒。

背景技术

定子是公知的电动马达或发电机的固定部分，转子相对于所述定子转动。

定子通常包括磁性部件和其它结构部件。电动马达基于载流导线在存在磁场的情况下将经受力的原理工作。典型地，承载一组永久磁铁的转子布置成围绕一组线圈旋转，该组线圈布置成承载电流，导致转子围绕定子旋转并产生运动。应当理解，转子承载一组线圈并且定子承载一组永磁体也是可能的。

图1示出了布置成安装在转子内的定子的示例。图1示出了由单片材料形成的，例如由PM(粉末金属)形成的或更通常由多个相同的叠片构成的定子的护铁。从圆形支撑件150(也称为护铁或护环)突出的突起100被称为“齿”，并且用于接收多个线圈绕组。为了提高马达的性能，期望优化线圈绕组的总横截面，这将具有减小电阻的效果，从而减少热量产生。另外，由于线圈绕组更接近，这将具有改善导热性的效果，这将具有提高马达效率和改善连续性能的效果。

然而，对于诸如图1所示的布置之类的整个定子由单个实心件形成的布置，将理解的是，存在有限量的空间来围绕齿物理地缠绕线圈。

因此，在这种布置中，通常在相邻齿的线圈之间存在间隙，这是低效的，因为否则线圈会填充这个空间以增加线圈绕组的总横截面。

此外，大的单件式定子通常需要复杂的绕线机和复杂的绕线过程来执行所需的线圈绕组。

希望改善这种情况。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种根据所附权利要求的绕线筒、定子、转子或方法。

本发明提供了以下优点：允许线圈绕组在安装到定子护铁之前单独地缠绕在绕线筒上，从而允许相邻定子齿上的线圈之间的空间最小化，同时允许绕线筒内的集成齿尖减小当线圈绕组经过磁体时在线圈绕组中产生的邻近损耗以及电动马达中的转矩波动和齿槽效应影响。使用集成在绕线筒内的齿尖还提供了通过屏蔽磁体免受线圈绕组产生的磁通而降低永磁体消磁的风险的优点。

附图说明

现在将通过示例的方式参考附图描述本发明，其中：

图1示出了形成为具有一体的齿的单件的定子的现有技术示例；

图2示出了根据本发明的实施例的定子；

图3示出了根据本发明的实施例的绕线筒的透视图；

图4示出了根据本发明的实施例的绕线筒的透明透视图；

图5示出了根据本发明的实施例的齿尖尺寸；

图6示出了驱动循环消耗表；

图7示出了齿槽效应转矩结果表。

具体实施方式

尽管现在将关于用于电动马达的定子描述本发明的实施例，但是应当理解，本发明同样适用于其中转子承载线圈的电动马达的情况下的转子布置。本发明同样也适用于发电机。尽管本实施例描述了具有定子和转子的电动马达，其中定子和转子具有圆周支撑件，但是本发明同样适用于具有不同构造的定子和转子的电动马达，例如线性电动马达。

因此，术语转子旨在覆盖电动马达的移动部件，而不管该部件的形状如何，并且因此旨在覆盖线性电动马达中的动子。

根据本发明的第一实施例，图2示出了圆周支撑件200。

围绕圆周支撑件200，也就是说定子护铁的外圆周分布的是多个在径向方向上延伸的齿210。所述多个齿210远离定子护铁200的外表面向外延伸。

包括齿210的定子护铁200形成为单件的整体的结构部件。例如，定子护铁200可由粉末金属模制而成，或者更常见地由多个相同的叠片构成，其中叠片通常由诸如电工钢之类的钢板制成，然而，可以使用具有适当强度和电磁特性的任何材料。叠片还可以具有位于表面上并且沿着齿叠层和定子护环(即，圆周支撑件200)之间的弯曲界面形状的绝缘涂层，以防止涡电流在叠片之间流动。

叠片可以通过任何合适的方式生产，例如从所需材料的片材冲压或切割成期望的形状或激光蚀刻。作为一个示例，叠片的厚度可以在0.1和0.5mm之间，优选地为大约0.35mm。

形成在定子护铁200上的各个齿210中的每个布置成接收绕线筒(如下所述)，其中每个齿210和相应的绕线筒包括接合装置，以允许将绕线筒在径向方向上安装到齿210，如下所述。

出于本实施例的目的，用于允许绕线筒附接到齿上优选装置包括形成在各个定子齿210中的每个的前表面和后表面上的切除部分220，其中每个切除部分布置成接收形成在绕线筒上的接合元件，用于将绕线筒保持到定子齿，如下所述。然而，可以使用用于将绕线筒附接到定子齿上的任何合适的装置。

图3和4示出了根据本发明实施例的用于安装到图2所示的定子护铁200的绕线筒300。图3示出了根据本发明实施例的绕线筒的透视图，图4示出了根据本发明实施例的绕线筒的透明透视图，其中，这些图中的相同附图标记与绕线筒300的相同特征相关。优选地，绕线筒300使用注射成型过程制造，其中绕线筒300包括四个壁部分310，其形成具有带有形成在绕线筒300的中心中的孔的立方体形状的壳体。所述孔的尺寸被设置成接收定子齿210。绕线筒300布置成接收围绕四个壁部分310形成的线圈绕组(未示出)。为了帮助线圈绕组和定子齿210之间的电绝缘，绕线筒300由绝缘材料形成。优选地，绝缘材料是具有良好导热性、高温挠曲和良好介电强度的塑料，例如液晶聚合物。

为了帮助安装在绕线筒300上的线圈绕组的保持，绕线筒的顶部远离各个绕线筒壁部分310延伸以形成凸缘320，如下所述。当绕线筒300安装到定子齿210上时，凸缘320形成横向延伸的用于在圆周支撑件上形成的相应定子齿的定子末端。尽管本实施例示出了凸缘320围绕由四个壁部分310形成的整个周边延伸，但是凸缘320可以包括例如在绕线筒300的端部部分处的切除部分。

在每个纵向凸缘部分上或内形成的是金属带330。优选地，所使用的金属是电工钢。例如，金属带330可以形成在相应的凸缘部分320的上表面上、相应的凸缘部分320的下表面上或相应的凸缘部分320中。为了本实施例的目的，如图3和4所示，在每个纵向凸缘部分320内形成金属带330。

为了在注射成型过程期间帮助将金属带定位在纵向凸缘部分320内，优选地使用安置工具(未示出)将金属带带保持在适当位置，这导致在凸缘320的上表面中形成多个孔330。优选地，在注射成型过程期间还为各个金属带提供支撑件，以防止金属带由于所使用的高流动压力而弯曲/扭曲。这可以导致在凸缘320的上表面中形成另外的孔(未示出)。

为了允许绕线筒300附接到定子齿210，如上所述，每个定子齿210包括在定子齿210的至少一侧上的至少一个切除部分220，其形成凹部。弹簧加载的接合元件340形成在绕线筒壳体的前和/或后表面上。尽管本实施例描述了在绕线筒壳体的两侧上使用两个接合元件340，但是可以使用单个接合元件。接合元件340布置成与形成在定子齿210上的切除部分接合，以允许绕线筒300和定子齿210互锁，从而防止绕线筒300从定子齿210移除。

通过改变定子齿210和金属带330的内边缘之间的间隙、金属带330的宽度和金属带330的深度，可以派生不同的电动马达特性，其中基于所需的电动马达特性选择各个金属带的尺寸，其中图5示出了金属带330关于定子齿210的不同尺寸。

例如，图6示出了针对不同的金属带间隙、宽度和深度值的不同驱动循环消耗值的示例，而图7示出了针对不同的金属带间隙、宽度和深度值的不同齿槽效应转矩结果的示例。

优选地，除了凸缘320的使用之外，绕线筒300还包括帮助将线圈绕组保持在绕线筒上的附加特征，例如在壳体的角部处形成脊340以便于将线圈绕组安置在绕线筒300上。

还如图3和4所示，优选地，绕线筒300包括用于将安装在绕线筒上的线圈绕组的导线布线到配电板(未示出)的安装点350，其中配电板布置成控制到线圈绕组的电流。

如上所述，由于每个绕线筒300与定子齿210分离，所以每个绕线筒300可以在绕线筒300安装到定子齿210之前预先缠绕有线圈绕组，其优点在于，绕线筒300上的线圈的缠绕比线圈绕组直接安装到定子上的情况更容易。例如，对于传统的电动马达设计，槽填充(即，填充定子齿之间的槽的铜线的量)将是37％的量级。然而，通过允许将线圈的绕组应用于定子齿而没有当定子形成为具有一体的齿的单件时所施加的空间约束，槽填充能够增加到大约54％或更多。

为了将每个绕线筒300安装到相应的定子齿210，绕线筒300径向地挤压到形成在定子护铁200上的相应的定子齿210上。向定子齿300施加足够的径向力以迫使绕线筒向下，从而允许接合元件340与形成在定子齿210上的切除部分220互锁。

换句话说，当绕线筒300将被安装到定子齿210时，绕线筒300被安置在定子齿210上方并且径向地压靠定子齿210。

优选地，将粘合剂施加到绕线筒300和/或定子齿210上的一个或多个表面，当绕线筒300安装到定子齿210上时，所述表面紧靠。例如使用浸渍漆或灌封封装。将粘合剂施加到绕线筒300和/或定子齿210的一个或多个表面有助于使绕线筒300相对于定子齿210的微运动和绕线筒300相对于定子齿210的局部振动最小化。为了帮助绕线筒300和定子齿200之间的导热性，优选地选择具有良好的导热性的粘合剂。粘合剂也能够有助于使绕线筒300与定子齿210电绝缘。

为了本实施例的目的，完全组装的定子包括48个定子齿，然而，可以使用任何数量的齿，其中优选地，该数量在6和100之间。

应当理解，虽然附图所示和基本上如所描述的本发明涉及转子围绕定子并围绕定子旋转的布置，但是定子围绕转子，其中绕组齿朝向定子的中心径向向内突出而不是径向向外突出，这完全在本发明的范围内。

此外，虽然已经关于用于电动马达的定子描述了本发明，但是本发明同样可应用于发电机的元件。

尽管体现本发明的定子可以是任何尺寸，但是优选的尺寸将取决于电动马达或发电机的期望尺寸。例如，对于具有18英寸直径的电动马达，定子的外半径可以是大约191mm(即定子直径是382mm).对于20英寸直径的马达，定子的外直径可以是大约424mm，对于14英寸直径的马达，外直径可以是大约339mm。

根据上述实施例构造的定子在用于电动车辆的电动马达中特别有用。特别地，本发明的实施例可以结合到道路行驶的电动车辆中，并且更具体地结合到具有一个或多个轮内电动马达的电动车辆中。

Claims (11)

1.一种用于电动马达的定子或转子的绕线筒，所述绕线筒包括具有第一部分和第二部分的注射成型的塑料壳体，其中，所述第一部分布置成接收线圈绕组并且包括孔以允许安装在所述定子或所述转子上的齿延伸穿过所述孔，其中，所述第二部分包括凸缘，所述凸缘布置成在与所述孔基本上垂直的第一方向上延伸，所述凸缘用作所述齿的齿尖，其中，金属元件安装在所述凸缘中或所述凸缘上。

2.根据权利要求1所述的绕线筒，其中，所述金属元件与所述齿电绝缘。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的绕线筒，其中，所述金属元件与所述齿电联接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的绕线筒，其中，所述孔形成在所述第一部分的矩形面中。

5.根据权利要求4所述的绕线筒，其中，所述凸缘形成在所述第一部分的所述矩形面的第一侧和所述第一部分的所述矩形面的第二侧上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的绕线筒，其中，所述注射成型的塑料壳体包括用于将所述注射成型的塑料壳体保持在所述齿上的联接装置。

7.根据权利要求6所述的当从属于权利要求4或5时的绕线筒，其中，所述联接装置包括形成在所述第一部分的所述矩形面的第三侧上的第一弹簧加载的闩锁，其中所述第一弹簧加载的闩锁布置成与所述齿上的第一联接布置接合。

8.根据权利要求7所述的绕线筒，其中，所述联接装置包括形成在所述第一部分的所述矩形面的第四侧上的第二弹簧加载的闩锁，其中所述第二弹簧加载的闩锁布置成与所述齿上的第二联接布置接合。

9.一种定子，包括具有多个定子齿的圆周支撑件，其中，根据前述权利要求中任一项所述的绕线筒被安装在所述多个定子齿中的一个或多个上。

10.一种转子，包括具有多个转子齿的圆周支撑件，其中，根据权利要求1至8中任一项所述的绕线筒被安装在所述多个转子齿中的一个或多个上。

11.一种方法，包括将根据权利要求1至8中任一项所述的绕线筒安装在形成于圆周支撑件上的定子齿上。