CN204810005U - 电机的定子 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种电机的定子，该定子具有在圆周方向上分布、并在径向上延伸的齿，以及分别设置在所述齿之间的槽，其中相邻的齿在其径向上的外缘部分上分别构成槽口，且齿的该径向上的外缘部分分别具有在圆周方向上向槽口内延伸的凸出部，该凸出部分别构成了朝向径向上的内部暴露的接触面。本实用新型以经济的方式扩大定子的空气间隙和爬电间隙，并且不会在运转中消极影响功率和噪音的生成。另外，将绝缘材料注入槽中的可注入性也应得到改进。

Description

电机的定子
技术领域
本实用新型涉及一种电机的定子，该定子具有在圆周方向上分布、并在径向上延伸的齿，以及分别设置在所述齿之间的槽，该槽内容纳有铜线绕组。
背景技术
电机及其定子须在不同污染等级的环境下工作。污染等级越高，承载电流的部件就必须离导电的部件越远，从而不至于导致不必要的放电，即短路。在此需要保持的距离由空气间隙和爬电间隙确定，其中根据DINVDE0110-04.97，空气间隙定义为在空气中两个导电的部件之间的最小距离，而爬电间隙定义为沿绝缘材料表面两个导电的部件之间的最小距离。
特别是在污染和湿度产生影响的情况下，空气间隙和爬电间隙必须要更长，以便使周围的空气不会通过所谓的预放电而电离，并因此不会发生介电击穿。也不允许沿绝缘材料表面产生爬行放电或滑动放电。
原则上，当定子在较高污染(即污染等级较高)的环境下工作时，空气间隙和爬电间隙必须更长。在此，需遵循的值或距离通过相应的规定标准定义。这取决于规格要求和应用范围，并可以例如在标准EN61800-5-1、EN60335-1、UL60730-1、UL1004-1(-7)中参看UL840确定。
然而，在尺寸设计时会受到构造上的限制，因此，尽管空气间隙和爬电间隙的延长是必要的，但出于经济原因却不能扩大定子的体积。此外功率、转矩和有效作用系数也不应恶化。
因此，在现有技术中有一部分使用了滑盖，然而在这种情况下，为了保障充分的效果，搭接部分就必须相对较大。这一过程是昂贵的，而且降低了散热性能。
替代方案为在绕线后完全浇注定子组，从而保护其不受周围环境和污染的影响。这一过程同样也十分复杂，成本也很高。
在现有技术中还存在这样的解决方法，即，将定子完整涂覆绝缘粉状漆。然而为此必须首先将定子清洁，预热，然后进行一次或多次的漩涡烧结和涂装。这一过程也是非常耗时和昂贵的。
另外已知在传统的定子中，槽由塑料注射包覆。在此通过扩大槽口宽度能够为槽口内的注塑创造更多空间，并扩大空气间隙和爬电间隙。槽口在专业术语中称为“槽隙”。然而这样一来，电机齿槽转矩也会随之不必要地恶化，这也会消极影响噪音的生成。
实用新型内容
因此本实用新型的目的在于，以经济的方式扩大定子的空气间隙和爬电间隙，并且不会在运转中消极影响功率和噪音的生成。另外，将绝缘材料注入槽中的可注入性也应得到改进。
本实用新型提供一种电机的定子，所述定子具有在圆周方向上分布、并在径向上延伸的齿，以及所述定子还具有分别设置在所述齿之间的槽，其中相邻的所述齿以其径向上的外缘部分分别构成槽口，且所述齿的所述径向上的外缘部分分别具有在圆周方向上向所述槽口内延伸的凸出部，所述凸出部分别构成有朝向径向上的内部暴露的接触面。
优选地，所述凸出部的径向上的外部分别构成所述定子的外表面的一部分。
优选地，所述接触面在圆周方向上的宽度对应所述凸出部在圆周方向上的宽度b。
优选地，所述齿的径向上的外缘部分的内部部分直接连接在所述凸出部的径向上的内部，所述内部部分分别具有拱形。
优选地，所述凸出部在圆周方向上的宽度b与所述槽口在圆周方向上的宽度a的比例b/a在0.1-0.15的范围内。
优选地，所述凸出部在圆周方向上的宽度b与所述凸出部在径向上的厚度c的比例b/c在0.5-1.0的范围内。
优选地，各所述凸出部在轴向的俯视视图中具有矩形的横截面。
优选地，所述定子在轴向上具有大量定子叠片，所述定子叠片分别具有轴向的定子叠片厚度，其中所述凸出部的宽度b大于所述定子叠片厚度。
优选地，所述槽具有绝缘的塑料注塑件，所述注塑件至少覆盖所述槽的内壁表面和所述凸出部的朝向径向上的内部暴露的所述接触面。
优选地，所述槽口的宽度a在分别在圆周方向上延伸的所述凸出部的区域为最小。
优选地，所述凸出部在圆周方向上的宽度b在0.1-1mm之间。
这种任务通过根据方案1的特征组合得以实现。
根据本实用新型提供一种电机的定子，该定子具有在圆周方向上分布、并在径向上延伸的齿，以及分别设置在所述齿之间的槽，其中相邻的齿在其径向上的外缘部分上分别构成槽口(槽隙)，且齿的该径向上的外缘部分分别具有在圆周方向上向槽口内延伸的凸出部，该凸出部分别构成了朝向径向上的内部暴露的接触面，用以接纳绝缘材料。在圆周方向上设置在相邻的齿上并彼此面对的凸出部使绝缘材料在圆周方向上能够一直设置到槽口并能够在径向上进一步向外设置，从而扩大了从容纳在各个槽中的绕组到位于齿的径向上的外缘部分的非绝缘的定子区域的空气间隙和爬电间隙。空气间隙和爬电间隙的扩大提高了定子及电机能够投入使用的污染等级。对于内转子结构的定子，根据本实用新型的相应的结构为，齿朝向径向上的内部。
具有根据本实用新型的定子的电机能够有利地结合开放式转子和/或结合开放式电机/定子壳体一起投入使用，该壳体能够提供对绕组和滚珠轴承的最优空气冷却。由此能够开拓传统电机的新的应用范围。
有利的还有，通过根据本实用新型的位于定子的齿上的凸出部能够在使用相同结构空间的情况下实现更高的污染等级，即，不需适应电机的几何形状或设备配置。
此外，分别设置在齿上并朝向槽口的凸出部能够在槽内部的注塑过程中充当阻隔面。该凸出部扩大了槽口区域的横截面，充当了注入的绝缘材料的一种助流体，并可以防止向径向上的外部的飞溅及槽口(槽隙)内的表面剥落的形成，这两种情况都会妨碍绕组的绕线过程。最初将热的液体绝缘材料(主要是液体塑料)高压注入槽内时，绝缘材料由于高温度差立刻在接触面上硬化或明显变得粘度较低，并由此形成防止向径向上的外部飞溅的防护屏障。出于同一原因也能够在之后的模压时避免飞溅。此外，通过提高槽口区域的横截面面积还能够降低注射压力，由此也能减少在槽口区域产生飞溅的危险。
所述凸出部的另一有利的效果在于，其能够作为助流体，因为注塑剂附着的横截面面积得以扩大并由此得以更好的填充定子槽。这进一步导致了绝缘层的材料厚度的降低。
一个有利的实施方案设置为，各凸出部的径向上的外部构成定子的外表面的一部分。这意味着，该凸出部在圆周方向上设计为各个齿的外缘的延长。绝缘材料能够注入到槽内的凸出部的径向上的相当外部的区域。覆盖至凸出部的接触面的绝缘材料提供了直至容纳在槽中、径向上更往内的绕组线的扩大的间距及扩大的空气间隙和爬电间隙。
在另一有利的实施方案中，根据本实用新型设置为，接触面在圆周方向上的宽度与凸出部在圆周方向上的宽度相对应。因此，各凸出部的尺寸由朝向径向上的内部的接触面的宽度决定。齿的径向上的外缘部分的内部部分直接连接在凸出部的径向上的内部，该内部部分还具有在槽口的方向上隆起的拱形。这意味着，各凸出部形成一个作为接触面的端部的边缘，内部部分的拱形直接连接该边缘。根据本实用新型，该拱形的实施例包括既定的半径，复曲线或自由曲面。根据本实用新型，这些参数的规格和尺寸尽可能地以切线过渡对应极靴厚度。在此极靴厚度与半径的比例优选确定在0.5-1.5之间的范围内，进一步优选在0.8-1.2之间。
在一个有利的实施例中，各凸出部的尺寸由此确定，即，凸出部在圆周方向上的宽度与槽口在圆周方向上的宽度的比例在0.1-0.25的范围内，进一步优选在0.1-0.15内。凸出部宽度应尽量小但足够大，即能够达到注塑材料的最小绝缘厚度。
另外，凸出部在圆周方向上的宽度与凸出部在径向上的厚度的比例优选确定在0.3-1.5的范围内，进一步优选在0.5-1.0的范围内。
既定的尺寸比例保证了上述有关空气间隙和爬电间隙，以及改进的将绝缘材料注入槽中的可注入性的优点。此外，所述尺寸比例实现了在槽口区域的定子材料的足够大的铁含量，这对于磁回路，即转矩、有效作用系数和齿槽转矩具有直接的积极影响。
在一个实施方案中，根据本实用新型的定子设计为，其在轴向上具有大量定子叠片，这些定子叠片分别具有一定的轴向的定子叠片厚度，而其中既定的凸出部宽度大于定子叠片厚度。具有根据本实用新型的宽度的凸出部实现了足够的强度，能够过程稳妥地进行冲模，并且能够承受注入绝缘材料时的高注射压力。
在一个有利的实施方案中，各凸出部的形状在轴向的俯视视图中具有矩形的横截面。“矩形的横截面”在此明确地定义为非尖棱结构，包括制造技术决定的例如0.15mm的冲模半径。
本实用新型还包括一个在槽内具有绝缘注塑的定子的实施方案，其中所述注塑至少覆盖槽的一个内壁表面和凸出部的朝向径向上的内部暴露的接触面。在绝缘的槽内容纳有优选为漆包铜线的绕组。
在根据本实用新型的电机定子的一个有利的实施例中，凸出部在圆周方向上的宽度在0.1mm-1mm之间。
所使用的绕组线具有既定的、取决于发动机设计的线径，其中槽口宽度与线径的优选比例为2.1-3.5，特别优选为2.5。由此使得电机的齿槽转矩特性特别有利。优选选择尽量小的槽口宽度。在此需注意绕组线应在技术意义和经济意义上能够铺设。
附图说明
以下结合本实用新型的优选实施方式的说明借助附图得到详细阐述，其中：
图1示出了根据现有技术的定子的立体视图；
图2示出了图1中的定子的部分侧截面视图；
图3示出了根据本实用新型的外转子结构的定子的部分侧截面视图；
图4示出了根据图3的定子的两个相邻的定子齿的侧面详细视图；
图5示出了根据本实用新型的内转子结构的定子的部分侧截面视图。
具体实施方式
图1和图2示出了根据现有技术的定子100，该定子具有分布在圆周方向上的齿101，其中在齿101之间分别设置有槽113用于容纳绕组线102。绕组线102在槽113中通过注塑件114与定子叠片绝缘。所示出的实施方案在绕组线102和齿101的定子叠片之间具有相对较短的空气间隙和爬电间隙，因此所述定子设计为在污染等级2下使用，污染等级2定义为，只存在非导电性污染，但也必须考虑到由于凝露偶尔造成的暂时的导电性。
图3和图4示出了根据本实用新型的定子1的实施例，该定子作为外转子结构的定子使用于污染等级3的环境下，污染等级3定义为，存在导电性污染，或者由于预期的凝露使干燥的非导电性污染变成导电性的污染。所有根据图3的实施例中公开的特征都对应地适用于根据图5的实施方案，在图5的实施方案中根据本实用新型的定子1作为内转子结构的定子示出。
图3和图4中的定子1的基本构造对应根据图1的定子。定子1包括：在径向上延伸的齿11，该齿具有横截面为T形的径向上的外缘部分；以及分别设置在齿11之间的槽13，其中相邻的齿11以其径向上的外缘部分分别构成槽口15，通过该槽口优选借助针和/或飞叉绕线将绕组线12缠入槽13中。污染也会通过槽口15进入槽13，在不利的情况下可能导致绕组线12和齿11之间的短路。为避免这种情况，相对于由现有技术已知的解决方案，根据图3和图4的构造中扩大了绕组线12和齿11的导电材料之间的空气间隙和爬电间隙LK。齿11周向上的两侧的外缘部分分别具有在圆周方向上向槽口15延伸的凸出部2，该凸出部分别构成朝向径向上的内部暴露的接触面3。凸出部2沿着定子1的外表面延伸，并在外侧构成齿11的齐平的凸起。内部部分4直接连接在接触面3的端部边缘的径向上的内部。该内部部分4设计为凸面拱形。
在所示的根据图4的实施例中，各凸出部2的大小尺寸确定为：凸出部在圆周方向上的宽度b与槽口在圆周方向上的宽度a的比例b/a为0.12。凸出部宽度b与凸出部在径向上的厚度c的比例b/c确定为0.7。该凸出部宽度b在此定义为接触面3的宽度。在分别在圆周方向上延伸的凸出部2的区域内，槽口宽度a为最小。上述值在该区域与槽口宽度有关。根据图4凸出部2具有矩形横截面，在此应注意定子叠片冲模时的冲模半径。
图3示出了具有注入槽13内的绝缘注塑14的定子1，该注塑覆盖槽13的整个内壁表面。注塑14在各凸出部2的区域内延伸至各个朝向径向上的内部的暴露的接触面3，并且完全覆盖该接触面。通过各凸出部2和由该凸出部构成的接触面3，槽13内部的绝缘表面进一步向径向上的外部延长，从而扩大了空气间隙和爬电间隙LK。为固定槽13内部的绕组线12，注塑具有止动销7，该止动销在径向上向内延伸并防止绕组线12从槽口15滑出。所使用的绕组线12为漆包铜线，其具有既定的、取决于发动机功率的线径。
本实用新型关于其实施方式并不限于上述优选实施例。确切地说，可以设想由所示解决方案以及基本上不同类型的实施方式使用的多种变形方案。例如在槽口内延伸的凸出部的边缘区域可以为圆角，从而使绕线针的插入简单化。为了扩大爬电间隙，凸出部也可以分别具有轴向的槽，该槽例如可以沿着凸出部在中心延伸。

Claims (11)

1.一种电机的定子，其特征在于，所述定子具有在圆周方向上分布、并在径向上延伸的齿(11)，以及所述定子还具有分别设置在所述齿(11)之间的槽(13)，其中相邻的所述齿(11)以其径向上的外缘部分分别构成槽口(15)，且所述齿(11)的所述径向上的外缘部分分别具有在圆周方向上向所述槽口(15)内延伸的凸出部(2)，所述凸出部分别构成有朝向径向上的内部暴露的接触面(3)。
2.根据权利要求1所述的电机的定子，其特征在于，所述凸出部(2)的径向上的外部分别构成所述定子(1)的外表面的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的电机的定子，其特征在于，所述接触面在圆周方向上的宽度对应所述凸出部在圆周方向上的宽度b。
4.根据权利要求1或2所述的电机的定子，其特征在于，所述齿(11)的径向上的外缘部分的内部部分(4)直接连接在所述凸出部(2)的径向上的内部，所述内部部分分别具有拱形。
5.根据前述权利要求3所述的电机的定子，其特征在于，所述凸出部在圆周方向上的宽度b与所述槽口在圆周方向上的宽度a的比例b/a在0.1-0.15的范围内。
6.根据前述权利要求3所述的电机的定子，其特征在于，所述凸出部在圆周方向上的宽度b与所述凸出部在径向上的厚度c的比例b/c在0.5-1.0的范围内。
7.根据权利要求1或2所述的电机的定子，其特征在于，各所述凸出部(2)在轴向的俯视视图中具有矩形的横截面。
8.根据前述权利要求3所述的电机的定子，其特征在于，所述定子在轴向上具有大量定子叠片，所述定子叠片分别具有轴向的定子叠片厚度，其中所述凸出部的宽度b大于所述定子叠片厚度。
9.根据权利要求1或2所述的电机的定子，其特征在于，所述槽(13)具有绝缘的塑料注塑件(14)，所述注塑件至少覆盖所述槽(13)的内壁表面和所述凸出部(2)的朝向径向上的内部暴露的所述接触面(3)。
10.根据前述权利要求5所述的电机的定子，其特征在于，所述槽口的宽度a在分别在圆周方向上延伸的所述凸出部(2)的区域为最小。
11.根据前述权利要求3所述的电机的定子，其特征在于，所述凸出部在圆周方向上的宽度b在0.1-1mm之间。
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