CN101238629A

CN101238629A - 具有端面导线转向装置的电机

Info

Publication number: CN101238629A
Application number: CNA2006800287202A
Authority: CN
Inventors: 爱德华·莱希克; 弗里多林·马尔迈斯特; 迈克尔·门兹; 诺伯特·沃纳
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2026-08-02
Also published as: CN101238629B; US20090127968A1; EP1913674A1; BRPI0614292A2; DE102005037373B4; BRPI0614292B1; WO2007017442A1; DE102005037373A1; US7745969B2; EP1913674B1

Abstract

本发明涉及一种具有一个旋转轴和一个基体的电机，所述基体包含两个轴向端面和多个用于容纳绕组***导线(12)的槽。所述槽分别具有一个布置在所述端面上的槽端面孔。所述导线(12)在其中一个端面上从至少一个槽端面孔中引出，敷设在一个在所述端面上沿切向延伸的覆盖区内，并伸入至少一个其他槽端面孔中。所述端面上的覆盖区内布置有用于对所述绕组***的第一分绕组的导线(12)进行导引的第一导引元件(23)。

Description

具有端面导线转向装置的电机

技术领域

本发明涉及一种具有一个旋转轴和一个基体的电机，所述基体包含两个轴向端面和多个用于容纳绕组***导线的槽。

背景技术

这种电机例如建构为电动机。为了制备绕组***，目前用一个所谓的针式绕线器为建构为定子或定子叠片组的基体绕线，其中，绕线器的线嘴将导线嵌入定子内孔内部的一个槽中，并在轴向(即旋转轴的方向)上进行移动。在端面上，线嘴(导针)先沿轴向继续向外移动一小段。随后绕旋转轴转动定子叠片组，直至在定子内孔内部受到反向引导的导线所在的槽的槽端面孔出现在线嘴所在的高度上为止。在另一侧的端面上，这一过程以镜像方式进行。根据预期的线圈匝数重复这一过程，从而在两个端面上形成端部绕组。

绕组***可以包括多个分绕组，这些分绕组通过上述方法被依次安装到定子叠片组中。其中，后安装的分绕组在端面上进行转向时的路径长度大于先安装分绕组的转向路径长度。在此情况下，各分绕组的平均线圈长度之间会出现偏差。此外，后安装分绕组的材料用量较大，这也会使各分绕组在电阻方面存在差别。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种开篇所述类型的电机，这种电机具有高质量的绕组***。

这个目的通过独立权利要求1所述的特征而达成。在本发明的电机中，

a)槽在端面上分别具有一个槽端面孔，

b)导线在其中一个端面上，

b1)从至少一个槽端面孔中被引出，

b2)被布置在一个在端面上沿切向延伸的覆盖区内，以及

b3)被***至少一个其他槽端面孔中，

c)端面上的覆盖区内布置有用于对绕组***的第一分绕组的导线进行导引的第一导引元件。

通过本发明所使用的导引元件也可在端面上以可控方式实现极其均匀的绕线。此外还可对径向上的空间充分加以利用，从而减小电机的轴向延伸度。

借助导引元件可以可控方式对导线进行个别定位，从而将端部绕组明确建构在端面上。通过这种方式还可使先后制成的分绕组具有基本相同的线圈长度和基本相同的电阻。

总体而言，通过使用导引元件，可以实现精确而高质量的绕线。相对于不使用导引元件的绕线方法而言，借此可减小平均线圈长度。这在减少材料用量的同时还可改善电机的电气工作参数。

本发明的电机的有利建构方案可从权利要求1的从属权利要求的特征中获得。

一种有利的实施方案是在端面上布置有一个端板，该端板具有至少一个沿轴向突出的分隔元件，第一导引元件的底部抵靠在这个分隔元件上。借此可固定导引元件的位置，从而实现较高的制造精度。在导引元件位置固定的情况下，相邻分绕组的导线之间的电绝缘层或导线与基体之间的电绝缘层可以稳定地发挥其作用。

根据其他的优选建构方案，第一导引元件具有U形或L形断面。借此可对导线进行特别有效的导引。

此外，第一导引元件特定而言可沿切向延伸，并具有圆弧段的形状。借此可使第一导引元件与圆柱形基体和同样为圆弧段外形的覆盖区相匹配。

此外，如果沿轴向在与第一导引元件相邻的位置上布置一个用于对绕组***其他分绕组的导线进行导引的其他导引元件，也是有利的。通过这种方式可以可控方式精确制备多个分绕组，并以极其节省空间的方式将其并排布置在端面上。

在此情况下，导引元件特定而言采取可堆叠的建构方式，借此可实现一种导引元件彼此紧密相邻的节省空间的布置。

此外，第一导引元件优选具有边脚和底部，所述边脚和底部在一折边处对接，一个空隙在一个远离导线的外部区域内沿折边延伸。可将一个其他L形断面导引元件的底部嵌入并固定在这个空隙中。这种有利的插接连接也可减小轴向延伸度。

根据另一种有利建构方案，第一导引元件建构为电绝缘组件。借此可从整体上提高电机的电气安全性和运行可靠性。即使在未使用电绝缘端板的情况下，通过这一方案也能确保与基体之间的电绝缘。

此外，第一导引元件优选用塑料材料制成。在此情况下，通过(例如)普通的注塑法就可以简单的方式制备导引元件。此外，有很多塑料材料能满足对电绝缘性能的要求。

附图说明

下面借助附图所示的实施例对本发明的特征、优点和细节作进一步说明，其中：

图1为一个电机的待绕线基体的实施例的俯视图，所述基体带有布置在端面上的端板；

图2为图1所示的基体的截面图；

图3和图4为一个导引元件和一个在绕线过程中插在图1所示的端板上的辅助绕线模的实施例；

图5为图3和图4所示的在其底面具有紧固槽的辅助绕线模；

图6为一个与图3至图5所示的辅助绕线模结合使用的其他导引元件的实施例；

图7为如图6所示的处于绕线完毕状态的导引元件；

图8为两个如图6所示的已绕线完毕的导引元件、一个如图6所示的还有待绕线的导引元件和一个在第三分步绕线过程中插在图1所示的端板上的辅助绕线模的实施例；

图9为一个辅助绕线模的实施例，所述辅助绕线模在其底面上具有一个紧固用突出部；以及

图10至图12为带有各种圆弧形覆盖装置的辅助绕线模的实施例。

具体实施方式

相同部件在图1至图12中用相同的参考符号表示。

图1显示的是一个实施为电动机的电机1的实施例，电机1具有一个待绕线基体2和一个可绕旋转轴3转动的转子4。基体2为电机1的定子的组成部分，并实施为定子叠片组。基体2具有轴向端面5和6，轴向端面5和6上分别布置有一个电绝缘端板7、8。端板7和8具有多个沿轴向突出的分隔片9，这些分隔片沿切向均匀地布置在端板7和8上。

如图2中的截面图所示，基体2具有一个定子内孔，图2中未详细图示的转子4布置在这个定子内孔中。基体2中设置有多个与这个定子内孔的内壁邻接的槽10，这些槽沿轴向延伸，并均匀地布置在圆周上。槽的延伸方向必要时可具有一个轻微的斜度，而无需与轴向精确相符。槽10之间布置有槽连接片11。

绝缘端板7和8在端面5和6上的布置方式使得其分隔片9对准槽连接片11。分隔片9的数量与槽连接片11的数量相同。

一个有待安装到基体2中的电气绕组***13的导线12布置在槽10的内部。在图2所示的实施例中，基体2处于局部绕线状态。只有几个槽10中布置有导线12。槽10具有布置在端面5和6上的槽端面孔14，导线12通过这些槽端面孔伸出到基体2的外部，在端面5和6上进行转向，再伸入另一个槽10中。在图1和图2所示的实施例中，导线12的这种转向和导引通过绝缘端板7和8而实现。图2用示意图对这种形式的导线转向和导引进行了图示。

端板7和8具有广泛用途。通过端板7和8可实现适用于各种极数的绕组***13。在为基体2和端板7和8卷绕导线12时，分隔片9和导线12之间会出现较大的拉应力和摩擦。这一方面会使分隔片发生弯曲和/或受损，另一方面也会使导线(例如其电绝缘层)受损。

为避免在绕线过程中产生这种不利效果，在覆盖区15内用图3至图6所示的辅助绕线模16覆盖分隔片9，从而使其受到保护。辅助绕线模16建构为绕线靴(Wickelschuh)，外形为一圆弧段。辅助绕线模16具有光滑的外壁17和倒圆的外壁棱边18。辅助绕线模16具有倒圆的表面轮廓，在附图所示的实施例中用铝制成。

在为基体2绕线时，导线12的转向和导引不再通过端板7或8的分隔片9，而是通过辅助绕线模16而实现。用多个线匝制备分绕组时，在两个端面5和6上各布置一个辅助绕线模16，且其布置方式使得辅助绕线模16在沿切向延伸的覆盖区15内覆盖住在这个分步绕线过程中无需绕线的槽端面孔14。将导线12***一个槽10(这个槽的槽端面孔14位于覆盖区15的指向切向的其中一侧)中，并从相应的未被辅助绕线模16覆盖的槽端面孔14中引出导线12。随后在相应的端面5或6上借助辅助绕线模16使导线12转向，并将其引向另一个未被辅助绕线模16覆盖的槽端面孔14(这个槽端面孔位于覆盖区15的指向切向的另一侧)，通过这个槽端面孔将导线12***相应的槽10中，并将其引向另一个端面6或5。在另一个端面6或5上以镜像方式重复这一过程，从而制成一个完整的线匝。根据具体的预定匝数重复这个用以制备线匝的过程。这个分步绕线过程结束后，从两个端面5和6上取下辅助绕线模16。上述绕线过程可以借助针式绕线器自动进行。

辅助绕线模16的底面19上设置有多个紧固槽20，这些紧固槽以底面19为起点，朝辅助绕线模16的内部延伸。紧固槽20用于容纳分隔片9。辅助绕线模16的两个指向切向的侧壁上也分别设置有一个侧槽21，通过这个侧槽可将布置在覆盖区15的边缘上的两个分隔片9固定住，从而使其受到保护。

外壁17具有一个突出在底面19之外的突出部22，突出部22在切向上的延伸长度并未达到辅助绕线模16所覆盖的整个圆弧段的长度。与光滑的外壁17相同，突出部22的作用也是对导线12进行目的明确的导引。为了使待安装导线12在基体2的外部转向，借助辅助绕线模16的光滑外壁17对导线12进行导引，并如图4和图6中的方向箭头所示，向下方拉动导线12。通过设置在这个移动方向末端的突出部22可使导线12准确地滑入布置在辅助绕线模16和端板7之间的U形断面导引元件23(图3和图4)或L形断面导引元件24(图6)中。U形断面导引元件23具有两个U形边脚23a、23b和一个U形底部23c。L形断面导引元件24具有一个L形边脚24a和一个L形底部24b。此外，两个导引元件23和24均建构为圆弧形。在图4和图6所示的状态中，已经有一个由导线12构成的线匝位于相应的导引元件23或24中，而下一个线匝则正处于制备过程中，即通过辅助绕线模16的光滑外壁17对导线12进行导引。

辅助绕线模16的底面19上设置有一个与突出部22邻接、用于对导引元件23或24进行定位的定位面25。通过定位面25可将导引元件23和24固定在其位置上，从而避免导引元件23和24在绕线过程中发生非期望的位移。导引元件23和24具有电绝缘作用，位置固定这一有利特性使得导引元件23和24可在绕线过程结束后充分发挥这个作用。就绕组***13的分绕组的其他已知绝缘装置而言，绕线过程中所产生的拉应力会使其发生移动，从而使其绝缘性能受到不利影响。通过对导引元件23或24采取位置固定的措施，可避免这一缺点。

借助于辅助绕线模16很大程度上可将导线12所构成的单个线匝均匀地卷绕在导引元件23和24上。可以事先通过为辅助绕线模16和导引元件23、24确定相应的尺寸来预先设定通过上述方法制成的分绕组26(图7)的尺寸。借此可使径向上的空间得到充分利用。通过其他绕线方法(不使用辅助绕线模16和导引元件23或24的方法)制成的分绕组在轴向上的延伸长度大于其在径向上的延伸长度。这会产生一个轴向长度大于径向长度的整体结构。而通过有利的绕线方法和通过使用有利的导引元件23和24制成的电机1则具有明显更好的空间利用率和更小的轴向延伸度。其中，有利的绕线方法和有利的导引元件23和24既可结合使用，也可用作单项措施，即或者使用绕线方法，或者使用导引元件23和24。

此外，通过上述方法制成的绕组***13在布置有端部绕组(未作图示)的端面5和6的区域内也与基体2紧靠在一起，因而可以实现良好的热耦合。借此可通过基体2的定子叠片组对端部绕组区域内的导线12进行有效散热。

如图7所示，L形断面导引元件24在折边的外部区域具有一个位于L形边脚24a和L形底部24b之间的空隙27，这个空隙内可嵌入一个其他L形断面导引元件28的L形底部28b。这样就可在轴向上堆叠多个位置固定的导引元件24或28。图8显示了一种将三个导引元件24、28和29相邻地堆叠布置的示范性实施方式。其中，导引元件28和29的L形底部28b和29b固定在位于下方的导引元件24和28的空隙27中，位于最下面的导引元件24的L形底部24b则固定在端板7上的一个结构相同的空隙30中。

在图8所示的实施例中，导引元件24和28处于一个已完全被分绕组26和分绕组31所卷绕的状态。而第三导引元件29上则正在卷绕其他分绕组32的导线12。

对导线12的导引通过一个插在端板7的分隔片9上的辅助绕线模33而实现。与辅助绕线模16不同的是，辅助绕线模33的覆盖宽度与三个导引元件24、28和29所构成的堆叠结构的较大轴向尺寸相匹配。此外，用于对第三导引元件29进行定位的定位面25通过凹槽34建构在辅助绕线模33的底面19上。借此可对第三导引元件29进行非常有效的位置固定。

图9显示的是辅助绕线模35的另一实施例。辅助绕线模35与辅助绕线模16和33的不同之处在于，其底面19上设置有至少一个用以代替紧固槽20的紧固用突出部36，这个紧固用突出部以底面19为起点，沿轴向向下方延伸，且可嵌入基体2的其中一个槽10中。也就是说，在整个绕线过程中，辅助绕线模35都是直接插在基体2上。此处无需设置上文所述的实施例中所使用的端板7或8。

图10至图12显示的是在绕线过程中与端板7或8结合使用的辅助绕线模37、38和39的其他实施例。这些辅助绕线模彼此间的区别在于被覆盖的圆弧段的大小。辅助绕线模37至39适用于电机1的不同实施方式。借此可实现具有不同极数的绕组***13。辅助绕线模37至39具有互不相同的覆盖区40、41和42。为了对导线12进行导引而被覆盖的槽端面孔14的数量各不相同。同时使用的导引元件(图10至图12中未作图示)覆盖与辅助绕线模37至39相同的圆弧段。

通过使用辅助绕线模16、33、35、37、38或39和导引元件23、24、28或29可实现端面5和6区域内的绕组***13(即端部绕组)的精确成形。通过这种方式特别可实现径向尺寸相对较大、轴向尺寸相对较小的端部绕组。特别是可以对基体2的外圆周以内的径向空间进行充分的实际利用。通过这种对径向空间的充分利用可减小轴向尺寸，从而使电机1的其他组件(例如外壳和/或端盖)的轴向尺寸也有所缩小。借此可减少材料用量。此外还可改善电机的电气工作参数。在此情况下，电机效率也会随着铜损的减少而有所提高。

此外，通过使用辅助绕线模16、33、35、37、38或39和导引元件23、24、28或29还可对绕组***13的不同分绕组26、31和32进行相似建构。通过这种相似建构主要使分绕组26、31和32具有实际相同或至少极其相似的平均线圈长度和基本相同的电阻。

Claims

1.一种具有一个旋转轴(3)和一个基体(2)的电机，所述基体包含两个轴向端面(5，6)和复数个用于容纳一个绕组***(13)的复数个导线(12)的槽(10)，其中，

a)所述槽(10)在所述端面(5，6)上分别具有一个槽端面孔(14)，

b)所述导线(12)在其中一个端面(5，6)上

b1)从至少一个所述槽端面孔(14)中被引出，

b2)被布置在一个在所述端面(5，6)上沿切向延伸的覆盖区(15；40；41；42)内，以及

b3)被***至少一个其他所述槽端面孔(14)中，

c)所述端面(5，6)上的覆盖区(15；40；41；42)内布置有第一导引元件(23；24)，用于对所述绕组***(13)的第一分绕组(26)的所述导线(12)进行导引。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，

所述端面(5，6)上布置有一个端板(7，8)，所述端板具有至少一个沿轴向突出的分隔元件(9)，所述第一导引元件(23；24)的底部(23c；24b)抵靠在所述分隔元件(9)上。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，

所述第一导引元件(23)具有U形断面。

4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，

所述第一导引元件(24)具有L形断面。

5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，

所述第一导引元件(23；24)沿切向延伸，并具有圆弧段的形状。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，

沿轴向在与所述第一导引元件(24)相邻的位置上布置有一个其他导引元件(28)，用于对所述绕组***(13)的一个其他分绕组(31)的所述导线(12)进行导引。

7.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，

所述导引元件(24，28)采取可堆叠的建构方式。

8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，

所述第一导引元件(24)具有一个边脚(24a)和一个底部(24b)，所述边脚和所述底部在一个折边处对接，一个空隙(27)在一个远离所述导线(12)的外部区域内沿所述折边延伸。

9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，

所述第一导引元件(23；24)建构为电绝缘组件。

10.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，

所述第一导引元件(23；24)用塑料材料制成。