CN1819410B - 三相绕组定子及其模制件和绕线方法、无电刷直流电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有第一和第二端面(14，15)的三相绕组定子。在此建议，设有至少一个端侧的模制件(30，31)，它具有用于绕线导引的隔肋(11，12，13)。本发明还涉及无电刷的直流电机，其具有一个定子，一个用于三相绕组定子的绕线导引的模制件，以及涉及用于制造三相绕组定子的绕线方法。(图1)

Description

三相绕组定子及其模制件和绕线方法、无电刷直流电机

技术领域

本发明基于根据独立权利要求前序部分的、具有三相绕组的定子，具有定子的无电刷直流电机，用于三相绕组定子的绕线导引的模制件以及用于制造三相绕组定子的绕线方法。

背景技术

在制造如电机或发电机的三相交流装置时存在的问题是，必须将定子绕组的三个相线圈单独并一次搭叠成瓦形地安置在定子铁心叠片槽中，以实现相同形式的线圈层，由此获得高的槽满度和最高的效率。这个公知的方法导致不经济的批量生产，因为，对于各自一个极就要绕制一个相位，接着使其导线无中断地绕制，并且要与第二导线形成导线交叉并绕制其相线圈，然后再重复整个过程，以用于第三相绕组。

在插入绕组中，单个绕组在插入到凹槽中以后被连接起来，这种插入绕组对于较高的导线数和/或极性数的情况同样是不应考虑的，因为产生过多的用于电气触点接通的连接位置。设置分开的绕组并在事后将形成线包的单相(绕组)进行组合的绕组技术则由于绕组的不均匀形状和几乎不可避免的导线交叉而具有缺点，这对机器的功率、效率和使用寿命产生不利影响。

在制造拉入绕组时，线圈被单个或共同地绕制在一个线圈框架上，然后借助一个拉入装置被共同或依次拉入定子中。在进一步的工序中，槽缝隙必须用适合的楔件封闭，以防止单个导线离开凹槽。这种制造拉入绕组的方式需要比较长的制作时间，因为这些单个线圈必须在第一工作步骤中被绕制在分立的框架上。在第二工作步骤中，这些预制的线圈被转交给所述拉入工具，然后在一个后续工序中被拉入定子中。

另一个常用的制造方法在于，将绕组借助一个所谓的导针线嘴直接绕制到定子槽中。但是，出于制造技术的原因，绕组必须如此实现，以便定子线圈的端侧的绕组头(末端)不会相交并且在绕组头部区域中绝对没有交叉。这样制造的无交叉的绕组头部则涉及所谓的齿形线圈绕组。但是，这些(绕组)却具有不利的电气特性，因为其横截面被局限在最大可能横截面的大约2/3上。因此，相应的绕组必须具有更多的匝数并由此具有更多的铜料，这就导致增加的材料成本费。

发明内容

在本发明的三相绕组定子中，该定子具有至少一个在端侧用于绕线导引的模制件。最好是，在两端侧设置这样的模制件。因此，按照优选方式建立的一个可能方案在于，将具有分岔的线圈头(末端)的三相绕组例如借助一个导针线嘴直接绕制到一个定子叠片铁芯中。端侧的模制件的独特造型的凹槽和隔肋以有利的方式来实现，线圈头并非上下重叠，而是并列地安置。因此，实现了绕组排之特别有利的电气特性，从而不需要较多的线圈匝数，进而又带来了材料节省的优点。由于绕组头的在端侧的导引结构，就可以有利地尽量放弃槽封闭楔的配置，从而使总的制造方法更简单合理。优选的是，各端侧的模制件被设置为塑料模制件。

在本发明的模制件中，凹槽和隔肋是如此构造的，以便在安装好的状态下形成多个空腔，用于接纳线圈头。模制件最好由塑料制成。

在本发明的一个优选实施例中，这样构成的空腔和隔肋是在径向上交错安置并且在圆周上交错安置的。可以在定子叠片铁芯的两个端面上设置三个不同形式的隔肋，第一形式的隔肋由在圆周上均匀分布的E-形分元件构成，第二形式的隔肋由在圆周上均匀分布的V-形分元件构成，第三形式的隔肋由在圆周上均匀分布的条杆形的分元件构成，它们围绕一中央的轴向定子孔安置。E-形分元件和V-形分元件可以分别在圆周上相互间隔地安置，E-形分元件安置在第一半径上，V-形分元件安置在第二半径上，而条杆形的分元件安置在第三半径上。第一半径小于第二半径，并且第三半径小于第一半径及第二半径。最好是，V-形分元件的尖顶突入到位于E-形分元件之间的中间空间中。

有利的是，隔肋可以将端侧敞开的多个空腔分隔开，在所述空腔中无交叉地配置一个绕组排的(一些)线圈头。这些线圈头是线圈的组成部分，在线圈头的两侧连接的线圈凸缘使该定子沿轴向插到定子槽中。为了在内部线圈层和外部线圈层之间的电路连接，可以设置(一些)通道。

特别优选的是，可以对每个形式的分元件分别设置至少三个隔肋，因此每个端面上总共构成至少6个分开的空腔。在这样构成的6个空腔中，可以通过一个导针线嘴无交叉地配置一个例如四极旋转磁场绕组的6个线圈头。其中这些隔肋可以有利地同时承担起凹槽绝缘的功能，由于它们使定子槽有覆盖层了。该凹槽最好是从槽底起用线圈的铜材填充，这可通过一个适合的空腔形状实施方案来支持。

模制件可以单独地注塑制成并可以被推入到定子叠片铁芯中。也可以规定，模制件直接被注塑到定子叠片铁芯上。最好是，模制件由塑料制成。

E-形分元件适当地将两个不同的线圈头相互分开，在位于E-形分元件的指件之间的空腔中，线圈凸缘被向下引向相反的端面。V-形分元件的尖顶能安置在两个不同的线圈头之间。条杆形的分元件以有利的方式做到了，绕组排的这些单个层不会滑向一个居中的定子孔中，该定子孔是为安装转子设置的。

在一个特别优选的实施例中，模制件具有一个电气触点接通装置，例如一个冲制格栅结构，特别是一个铜材冲制格栅结构。通过将冲制格栅结构装入或包围注塑到端面上的模制件中，就可以有利地使绕组末端直接触点接通并且可以被设置为构成星形连接。因此，还以有利的方式产生了线圈或定子的限定的电气输出端，这样一来，本装置总之是特别好地适于自动化成批制造的。电连接可以通过焊接如热力焊、摩擦焊和超声波焊、钎焊或者压接、切割夹、绕接(“wire wrap”)和类似方法实现。

也可以设置特殊成形的凹槽或隔肋或榫头，用于配置绕组末端。

本发明无电刷的直流电机包括一个具有三相绕组的定子，其结构与上述的定子一致。

在本发明的用于制造三相绕组定子的绕线方法中，将一个绕组排的线圈头无交叉地配置在空腔中，所述空腔通过在至少一个定子端面上安置的模制件中的隔肋分隔开。隔肋最好是可以具有上述的造型。线圈头可以是线圈的组成部分，其使定子沿轴向插在定子槽中。可以规定，在E-形分元件的指件之间形成空腔，在空腔中，线圈凸缘在轴向上被朝下引向对置的端面。按照一个有利的方式，线圈如此同时安置，以便它们借助一个导针线嘴-其最好是可以使三个喷嘴同步地运动-可以在一个工序中被绕制而成。总之，由此提供了一个特别有利于成批生产的方法。

优选的是，由结构决定地，本方法适用于具有4个可分极数的电机。

附图说明

与在权利要求书中的归纳无关地，从以下结合附图对本发明实施例的描述中得到了本发明的其它的实施例、方案和优点，但不存在普遍性受限制的问题。在下面的附图中：

图1是线圈嵌入其中的本发明定子的定子叠片的透视图，和

图2是没有线圈时的图1的透视图。

具体实施方式

相同的元件分别在附图中标有相同的附图标记。出于简明原因，在附图中只有这些相同元件的几个标有附图标记。

图1和图2分别表示具有第一端面14和对置的第二端面15的定子10的透视图，图1中的定子10载有一个绕组排，而图2的视图表示没有线圈的情况。在单个线圈层和引出线之间的电路连接没有画出来。定子10在端侧分别具有一个模制件30，31，在模制件中，形成凹槽和隔肋11，12，13，以便在安装好的状态下设置用于接纳线圈头的多个空腔24。模制件30，31构成一个绕线导引装置16。隔肋11，12，13是在端面上沿径向交错安置的并且在圆周上也交错安置的。总之，设置了三个不同形式的隔肋11，12，13，第一形式的隔肋11由在圆周上均匀分布的E-形分元件17构成，第二形式的隔肋12由在圆周上均匀分布的V-形分元件18构成，其中V的尖顶和E的指件指向定子10的中心。第三形式的隔肋13是由在圆周上均匀分布的、条杆形式的分元件19构成的，它们围绕一个中央的轴向定子孔20安置。轴向定子孔20用于接纳一个未示出的转子。

E-形的分元件17，V-形分元件18和条杆形的分元件19是分别在圆周上相互间隔安置的，其中，E-形分元件17被安置在第一半径21上，V-形分元件18安置在第二半径22上，条杆形的分元件19安置在第三半径29上。第一半径21小于第二半径22，而第三半径29小于第一半径21及第二半径22。V-形分元件18以其尖顶突入到该E-形分元件17之间的中间空间23中。

通过隔肋11，12，13，多个端侧敞开的空腔24被分隔开，在所述空腔中，无交叉地配置了一个绕组排的线圈头25。线圈头25则是一个基本上四角结构的线圈的组成部分，其中未示出的线圈凸缘使定子10沿轴向插到未示出的定子槽中。对在内部线圈层和外部线圈层之间的电路连接来说，可以设置未示出的(一些)通道。线圈头25是弯弧形结构，其中沿径向从外侧围握E-形分元件17的线圈头25a在从弯弧端部看过去时成凹弯形状，而嵌入E-形分元件17的指件27中的线圈头25b在从弯弧端部看过去时成凸弯形状。

总之，在图1中通过隔肋11，12，13分隔出6个空腔。在空腔中，通过一个导针线嘴无交叉地总共配置了一个四极旋转磁场绕组的6个线圈头25。E-形分元件17将两个不同的线圈头25相互分开，在E-形分元件17的指件27之间的空腔26中，该线圈的线圈凸缘被分别引导向对置的端面15。V-形分元件18则以其尖顶28安置在两个不同的线圈头25之间并且构成一个腔状的对外分隔结构。

如此描述的端侧模制件30，31可以具有一个电气触点接通装置例如一个冲制格栅结构，因此为绕组端头提供了确定的输出端。

所述制造定子的绕线方法最好借助一个导针线嘴实现，绕组排的线圈头25被无交叉地配置在空腔24中，它们通过安置在定子10的端侧上的隔肋11，12，13被分隔开。优选的时，定子10的绕组排可以在一个工序中通过一个具有三个同步运动的喷嘴的导针线嘴来制造。

Claims (17)

1.具有三相绕组的定子，该定子具有第一和第二端面(14，15)，其特征在于，设有至少一个端侧的模制件(30，31)，它具有用于绕线导引的隔肋(11，12，13)，所述隔肋(11，12，13)是在径向上交错安置的并且在圆周上是交错安置的并且将单个的、在端面上敞开的空腔(24)分隔开，在其中无交叉地配置了一个绕组排的线圈头(25)，第一形式的隔肋(11)是由在圆周上均匀分布的E-形分元件(17)构成的。

2.按权利要求1所述的定子，其特征在于，第二形式的隔肋(12)是由在圆周上均匀分布的V-形分元件(18)构成的。

3.按权利要求1所述的定子，其特征在于，第三形式的隔肋(13)是由在圆周上均匀分布的、条杆形分元件(19)构成的，它们围绕一个中央的轴向定子孔(20)布置。

4.按权利要求2所述的定子，其特征在于，第三形式的隔肋(13)是由在圆周上均匀分布的、条杆形分元件(19)构成的，它们围绕一个中央的轴向定子孔(20)布置。

5.按权利要求4所述的定子，其特征在于，所述的E-形分元件(17)和V-形分元件(18)是在圆周上相互间隔安置的，所述E-形分元件(17)被安置在第一半径(21)上，而所述V-形分元件(18)被安置在第二半径(22)上，所述条杆形的分元件(19)安置在第三半径(29)上。

6.按权利要求2或5所述的定子，其特征在于，所述V-形分元件(18)的尖顶突入到位于所述E-形分元件(17)之间的中间空间(23)中。

7.按权利要求1所述的定子，其特征在于，所述E-形分元件(17)将两个不同的线圈头(25)相互分开，在位于所述E-形分元件(17)的指件(27)之间的空腔(26)中，线圈凸缘被分别引向各自相反的端面(14，15)。

8.按权利要求2所述的定子，其特征在于，所述V-形分元件(18)以其尖顶(28)安置在两个不同的线圈头(25)之间。

9.按权利要求1所述的定子，其特征在于，所述线圈头(25)是线圈的组成部分，它们使定子(10)在轴向上插在定子槽中。

10.按权利要求1的定子，其特征在于，设有用于在内部的线圈层和外部的线圈层之间电路连接的通道。

11.按权利要求1所述的定子，其特征在于，所述模制件(30，31)具有电气的触点接通装置。

12.无电刷的直流电机，它具有按权利要求1至11之一所述的定子。

13.用于具有三相绕组的定子(10)的绕线导引的模制件，其特征在于，设有不同结构的隔肋(11，12，13)，所述隔肋(11，12，13)是在径向上交错安置的并且在圆周上是交错安置的并且将单个的、在端面上敞开的空腔(24)分隔开，在其中无交叉地配置了一个绕组排的线圈头(25)，第一形式的隔肋(11)是由在圆周上均匀分布的E-形分元件(17)构成的。

14.按权利要求13所述的模制件，其特征在于，第二形式的隔肋(12)是由在圆周上均匀分布的V-形分元件(18)构成的。

15.按权利要求13或14所述的模制件，其特征在于，第三形式的隔肋(13)是由在圆周上均匀分布的条杆形的分元件(19)构成的，它们围绕一个中央的轴向定子孔(20)布置。

16.用于制造三相绕组定子(10)的绕线方法，其特征在于，将按权利要求13至15中任一项所述的模制件安置在定子的端面上并将一个绕组排的线圈头(25)无交叉地置入在空腔(24)中，所述空腔(24)通过在该定子(10)的端面上安置的隔肋(11，12，13)被分开。

17.按权利要求16所述的绕线方法，其特征在于，在一个工序中，通过一个具有同步运动的喷嘴的导针线嘴制造一个定子(10)的绕组排。

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