CN211089270U - 电机的定子的绕线齿、定子和电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机的定子的绕线齿、定子和电动机，所述绕线齿(1)具有布置在齿颈(3)上的齿头(2)，所述齿头具有齿头端侧(20)，其中所述齿头(2)为了减小电动机纹波而具有两个从所述齿颈(3)沿侧向延伸开去的悬凸部(21a、21b)，其中沿着所述齿颈(3)以及所述悬凸部(21a、21b)的侧面区域分别设有绝缘层(10a、10b)，并且所述齿头(2)区域内的所述绝缘层(10a、10b)各形成一个沿侧向从所述齿头(2)延伸开去的悬凸部(11a、11b)。根据本实用新型，对包含具有齿头的齿的定子进行改进从而获得了经优化的绕组。

Description

电机的定子的绕线齿、定子和电动机

技术领域

本实用新型涉及一种定子，其具有齿以及在齿头区域经优化的绕线空间。本实用新型还涉及分段定子和非分段定子。

背景技术

在电气工业中，线圈绕制技术是指将电线(绝缘线或绞合线)卷绕成线圈的方式方法。电动机的定子或转子的绕组同样被称为线圈。绕线技术从根本上决定了具有绕组的机电组件的特性。这些特性包括绝缘强度、品质因数、达到一定功率或磁力所需要的尺寸，或者也包括杂散磁场。由于对能效的要求大幅提升，研发适用于(例如电动机的)机电组件的部件的需求也有所增长。

电机(例如电动机和发电机)一般由定子和转子构建而成。定子中的含铁体往往是用冲压件板材以全切割方法(Vollschnittverfahren)制成，意即，整个圆周上的板片是连贯的。在此具有代表性的是，磁轭、齿和齿头连贯地(也就是无分隔点地)构建而成。这样的定子在轴向上通常由数个板片构成，这些板片往往被粘合、绑定(verbacken)或者用冲压凸块扣紧。

为了形成磁场，在齿周围缠绕绕组线。电动机的待输出转矩特别是随着通过线匝的电流以及齿周围所缠绕的线匝数量的增大而增大。就此而言，高填充因子是值得期望的。在为具有若干齿头的齿绕线时，必须在相邻齿头之间保留缝隙，以便将绕线工具放置于相邻齿头之间，这适用于针式绕线的非分段定子。其替代物是飞叉绕线的分段定子。

为了减小电动机的与设计相关的止动转矩和纹波，齿往往具有所谓的齿头，例如锤形或T形齿头。

上述填充因子是所嵌入的铜线的横截面总和除以单齿之间的横截面。如果仅允许电机具有很小的止动转矩和很小的纹波，一般就必然需要齿头。而由于齿头之间留有一定的通道，这就只能达到平均水平的铜填充因子。

电机往往需要只有借助较高的铜填充因子才能达到的高功率密度。

DE 102 29 333 A1和DE 10022071 A1中记载了例示性的定子齿和齿头。DE 102014 114929 A揭示一种采用绕齿线圈技术(Zahnspulentechnik)的永磁同步电机。

因此，最好找到一种技术上简单而有效的、能够在定子齿形成有齿头的定子中，特别是在齿头与齿一体成型的定子中改善填充因子的解决方案。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的前述缺点，并且对包含具有齿头的齿的定子进行改进以获得经优化的绕组。

根据本实用新型，这个目的通过下述方式实现：提供一种电机的定子的绕线齿，其特征在于，所述绕线齿具有布置在齿颈上的齿头，所述齿头具有齿头端侧，其中所述齿头为了减小电动机纹波而具有两个从所述齿颈沿侧向延伸开去的悬凸部，其中沿着所述齿颈以及所述悬凸部的侧面区域分别设有绝缘层，并且所述齿头区域内的所述绝缘层各形成一个沿侧向从所述齿头延伸开去的悬凸部。

优选地，所述绝缘层的所述悬凸部基本上沿着与所述悬凸部的延伸方向相同的方向延伸。

优选地，所述悬凸部分别位于所述绕线齿的最外面的侧向末端区段上，也就是紧邻所述绕线齿的隅角，所述隅角形成在从所述悬凸部上的侧表面到所述齿头端侧的过渡部上。

优选地，与所述悬凸部区域内的所述绝缘层的贴靠面相切的切线与沿径向向外延伸的绕线齿轴成角度α而定向地延伸，其中α<45°。

优选地，所述绝缘层至少在所述齿头的所述悬凸部(21a、21b)区域内具有用于对绕组线进行定位的波状或沟槽状表面结构，以便借此实现有序绕线。

根据本实用新型，还提出一种定子，所述定子具有定子中心，其特征在于，所述定子中心上形成有如上所述的一个绕线齿(1)或数个沿径向向外延伸开去的绕线齿，其中所述绕线齿中的至少一者在所述齿颈区域和所述齿头区域内均缠绕有具有绕组线直径D_W的绕组线。

优选地，沿周向看，每两个直接相邻的绕线齿之间均存在有效缝隙，并且所述有效缝隙的宽度为B_N≥2.5·D_W。

优选地，其特征在于，所述悬凸部区域内的齿头高度H_ZK与绕线齿高度H_WZ的比例为：H_ZK≥0.1·H_Z。

优选地，所述绝缘层的所述悬凸部具有长度L_a，所述长度等于所述绕组线的所述绕组线直径D_W的至少30％。

根据本实用新型，还提出一种电动机，其特征在于，所述电动机具有如上所述的定子。

为此，本实用新型将绕线齿上的绝缘设计成使得绕组线得到选择性的支撑，以便实现有序绕线。优选在沿着齿头延伸的绝缘层中产生与线径和绕线方案相匹配的轮廓。该轮廓被实施为使得：在绕线过程之后，绕组线上受到尽可能小的位移力作用，使得线材放置完毕后停留在其目标位置上。

为此，本实用新型提出一种电机的定子的绕线齿，所述绕线齿具有布置在齿颈上的齿头，所述齿头具有(位于径向外端的)齿头端侧，其中所述齿头为了减小电动机纹波而具有两个从所述齿颈沿侧向延伸开去的悬凸部，其中沿着所述齿颈以及所述悬凸部的侧面区域分别设有绝缘层，并且所述齿头区域内的所述绝缘层各形成一个沿侧向从所述齿头延伸开去的悬凸部。这些悬凸部由此形成用于将绕组线定位在齿头区域内的保持装置。这样就能以更好的填充因子填充两个相邻齿之间的槽。

在本实用新型的优选技术方案中，如下设置：所述绝缘层的所述悬凸部基本上沿着与所述悬凸部的延伸方向相同的侧向延伸。同样有利的是：所述悬凸部分别位于所述绕线齿的最外面的侧向末端区段上，也就是紧邻所述绕线齿的隅角，所述隅角形成在从所述悬凸部上的侧表面到所述齿头端侧的过渡部上。借此可在绕线时实现最大的空间利用。

另一个使得绕组线在被绕线工具放置好后停留在其目标位置上的优选措施是将绕组线在绝缘层上的贴靠角度α设计成小于45°。作为替代方案或补充方案，也可以在绝缘层中形成与绕组线的线径相匹配的沟槽结构。因此，进一步有利的是：所述绝缘层至少在所述齿头的所述悬凸部区域内具有这样的用于对绕组线进行定位的波状或沟槽状表面结构，以便借此实现有序绕线。

这一点例如可以通过以下方式而实现：从绕线齿的根点中心延伸至悬凸部区域内的绝缘层的贴靠面的切线与中央绕线齿轴成角度α而定向地延伸，其中α<45°。只不过，“根点中心”处的交点不是固定的。更重要的是两条线之间的所选角度。

本实用新型的另一个方面涉及一种具有定子中心(Statorzentrum)的定子，所述定子中心上形成有数个沿径向向外延伸开去的、如前所述的绕线齿，其中至少一个绕线齿，但优选是所有绕线齿，在所述齿颈区域和所述齿头区域内均缠绕有具有绕组线直径D_W的绕组线。

其中，在本实用新型的优选技术方案中如下设置：沿周向看，每两个直接相邻的绕线齿之间均存在有效缝隙，并且所述有效缝隙的宽度适用以下条件：B_N≥2.5·D_W，其中如前所述，D_W是所述绕线定子的所述绕组线的所述绕组线直径。

同样有利的是：所述悬凸部区域内的齿头高度H_ZK与绕线齿高度H_WZ的比例为：H_ZK≥0.1·H_Z。其中可以理解的是，齿头当然不应超过齿高的约20％，因此，最佳范围介于10％与20％之间。

在本实用新型的另一有利实施方式中，如下设置：所述绝缘层的所述悬凸部具有长度L_a，所述长度等于所述绕组线的所述绕组线直径D_W的至少30％，进一步有利地为至少50％。

进一步有利的是：填充因子比绕线齿采用相同的布置方式且具有相同的几何形状、但齿头区域不存在绝缘层的相同定子大18％-25％左右。

本实用新型的又一个方面涉及一种具有上述定子的电动机。

根据本实用新型，对包含具有齿头的齿的定子进行改进从而获得了经优化的绕组。

关于本实用新型其他有利改进方案的特征下面参照附图并结合本实用新型的优选实施方案予以详细说明。

附图说明

其中：

图1为具有三个齿的定子的分区视图，以及

图2为实施例的另一视图。

具体实施方式

下面结合实施例并参考图1和图2对本实用新型进行详细说明，其中，图中相同的附图标记指向相同的结构特征和/或功能特征。

图1示出具有三个绕线齿1的定子30的分区视图，其中只能部分看到两个外侧的绕线齿1。每个绕线齿1均具有齿颈3，在齿颈的末端一体形成有齿头2。

齿头2形成为T形齿头并且在其径向外端具有齿头端侧20。齿头2具有两个悬凸部21a、21b，所述悬凸部从齿颈3沿侧向朝各自相邻的绕线齿1的相邻齿头2的方向延伸开去。

还能看到的是，两个绕线齿1之间的槽设有绝缘层10a、10b，所述绝缘层分别在绕线齿1的表面上沿着齿颈3以及悬凸部21a、21b的侧面区域设置。绕线齿1在齿头端侧20区域内不具有绝缘层10a、10b。

还是如图1和图2所示，设置在齿头2区域内的绝缘层10a、10b各形成一个悬凸部11a、11b，所述悬凸部沿侧向从齿头2延伸开去，即同样是朝相邻绕线齿1的相邻齿头2的方向R。以绝缘层的顶面看，这样所形成的长度为L_a的突出部形成用于绕组线W的定位装置。还可以通过以下方式改善对于有序绕线的定位：绝缘层10a、10b至少在齿头2区域内具有波形凹部14，绕组线可以插入该波形凹部中，从而在绕线齿1上处于明确定义的位置上。

在图1和图2这两个图中还能看到，悬凸部11a、11b分别位于绕线齿1的最外面的侧向末端区段上，也就是紧邻绕线齿1的隅角Ea、Eb，其中隅角Ea、Eb定义了从悬凸部21a、21b上的侧表面到齿头端侧20的过渡部。

每两个直接相邻的绕线齿1之间的有效缝隙31具有宽度B_N＝4.5·D_W。在本实施例中，悬凸部21a、21b区域内的齿头高度H_ZK与绕线齿高度H_WZ的比例为：H_ZK＝0.15·H_Z。

为了更好地说明，图2示出贴靠面A的定向。图中示出与绝缘层10b的贴靠面A相切的切线。切线T与绕线齿轴Wa的径向成30°角度而定向地延伸。

本实用新型的实施范围不限于前述优选实施例。凡是运用图示解决方案的技术变体，即便以完全不同的方式进行实施，也落入本实用新型的范围。

Claims (10)

1.一种电机的定子的绕线齿，其特征在于，所述绕线齿(1)具有布置在齿颈(3)上的齿头(2)，所述齿头具有齿头端侧(20)，其中所述齿头(2)为了减小电动机纹波而具有两个从所述齿颈(3)沿侧向延伸开去的悬凸部，其中沿着所述齿颈(3)以及所述悬凸部的侧面区域分别设有绝缘层(10a、10b)，并且所述齿头(2)区域内的所述绝缘层(10a、10b)各形成一个沿侧向从所述齿头(2)延伸开去的悬凸部。

2.根据权利要求1所述的绕线齿，其特征在于，所述绝缘层(10a、10b)的所述悬凸部基本上沿着与所述悬凸部的延伸方向相同的方向(R)延伸。

3.根据权利要求1或2所述的绕线齿，其特征在于，所述悬凸部分别位于所述绕线齿(1)的最外面的侧向末端区段上，也就是紧邻所述绕线齿(1)的隅角(Ea、Eb)，所述隅角形成在从所述悬凸部上的侧表面到所述齿头端侧(20)的过渡部上。

4.根据权利要求1或2所述的绕线齿，其特征在于，与所述悬凸部区域内的所述绝缘层(10a、10b)的贴靠面(A)相切的切线(T)与沿径向向外延伸的绕线齿轴(Wa)成角度α而定向地延伸，其中α<45°。

5.根据权利要求1或2所述的绕线齿，其特征在于，所述绝缘层(10a、10b)至少在所述齿头(2)的所述悬凸部区域内具有用于对绕组线(W)进行定位的波状或沟槽状表面结构，以便借此实现有序绕线。

6.一种定子，所述定子(30)具有定子中心，其特征在于，所述定子中心上形成有根据权利要求1至5中任一项所述的一个绕线齿(1)或数个沿径向向外延伸开去的根据权利要求1至5中任一项所述的绕线齿(1)，其中所述绕线齿(1)中的至少一者在所述齿颈(3)的区域和所述齿头(2)的区域内均缠绕有具有绕组线直径D_W的绕组线(W)。

7.根据权利要求6所述的定子，其特征在于，沿周向看，每两个直接相邻的绕线齿(1)之间均存在有效缝隙(31)，并且所述有效缝隙(31)的宽度为B_N≥2.5·D_W。

8.根据权利要求6或7所述的定子，其特征在于，所述悬凸部的区域内的齿头高度H_ZK与绕线齿高度H_WZ的比例为：H_ZK≥0.1·H_Z。

9.根据权利要求6或7所述的定子，其特征在于，所述绝缘层(10a、10b)的所述悬凸部具有长度L_a，所述长度等于所述绕组线(W)的所述绕组线直径D_W的至少30％。

10.一种电动机，其特征在于，所述电动机具有根据权利要求6至9中任一项所述的定子(30)。

Images