CN104283340B - 用于电机的定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机的定子，所述定子具有定子区段，所述定子区段分别是线圈绕组的支架。在所述定子区段的端侧上布置有附加支承环，所述附加支承环具有支承环区段，在所述支承环区段之间构造用于线圈导线的通道。

Description

用于电机的定子

技术领域

本发明涉及一种用于电机的定子，其具有多个定子区段，所述定子区段分别是线圈绕组的支架。

背景技术

在文献WO 2011/080008 A2中描述了一种用于电机的定子，所述定子具有一系列定子区段，所述定子区段组合成环绕的定子环。每个定子区段具有部分圆形的轭段以及在所述轭段上径向地向内延伸的支承齿，所述支承齿是线圈的支架。所述轭段径向地位于外部并且构成环绕的环。

通常相应地利用线圈导线来卷绕定子区段，所述线圈导线在卷绕后被割断。接着将定子区段组装在一起并且所述线圈导线相互电连接。

已知另外的定子，其中卷绕在组装时已经电连接的一系列区段。这种定子例如在文献JP 2003 111362中进行描述。

发明内容

本发明的任务是，以简单的和人机工程学的方式利用线圈导线来卷绕用于电机的定子。

该任务根据本发明利用下述特征来解决：在所述定子区段的端侧上布置有附加支承环，所述附加支承环在连接环上具有支承环区段，其中在所述支承环区段之间构造用于线圈导线的通道，其中所述定子区段同心于所述通道布置在所述支承环区段之间，并且其中所述支承环区段设有轴向叠加的、沿圆周方向延伸的槽以容纳所述线圈导线。有利的改进方案包括：所述支承环区段的数量相当于所述定子区段的数量；所示槽布置在所述支承环区段的外侧上；所述支承环区段具有梯形或者三角形的横截面形状；所述支承环区段在朝向所述定子区段的一侧具有比在背离所述定子区段的一侧更大的横截面；所述附加支承环的内径至少相当于由所述定子区段组成的定子环的内径；所述支承环区段是布置在所述定子区段上的相邻的线圈之间的隔离元件的支架。

根据本发明的、用于电机的定子具有多个定子区段，其中所述定子例如是机动车中的伺服电机，所述定子区段相应地是线圈绕组的支架。在运行中给线圈绕组通电并且产生与磁场在定子中旋转的电枢上相互作用的电磁场。在电枢上的磁场能通过永磁体或经过换向器用用电供应的线圈来产生。

在定子区段的端侧上布置有附加支承环，所述附加支承环设有支承环区段，所述支承环区段布置在连接环上。支承环区段是相互间隔距离地布置并且具有位于中间的通道，通过所述通道将线圈绕组的线圈导线引导到定子区段上。

布置在端侧的、具有支承环区段的附加支承环能够实现定子的简化的制造。为了卷绕将单个的定子区段布置在附加支承环的外侧上的相反位置中，从而在装配好的状态中构成连续的定子环的定子区段的轭段的弯曲的外侧径向地向内指向并且朝向附加支承环的径向位于外部的一侧。定子区段在该方法步骤中还是分开的并且能够现在利用线圈导线卷绕。对此有利地应用针式卷绕机，通过所述针式卷绕机首先将线圈导线安放在第一定子区段的支承齿上，其中所述支承齿由于定子区段的相反的布置而径向地向外指向。因此存在足够的空间以卷绕支承齿。

在卷绕支承齿之后，线圈导线通过在相邻的支承环区段之间的通道径向地向内引导并且沿圆周方向通过限定的弯曲区域沿着支承环区段引导。接着将线圈导线通过另一个在支承环区段之间的通道再次径向地向外引导并且进行对另一个定子区段的支承齿的卷绕。该过程重复直到全部的定子区段被卷绕。

在完成卷绕之后，定子区段能够在没有切断线圈导线的情况下翻转180°，从而所述定子区段和附加支承环相互邻接地位于端侧上。在此将定子区段一起接合成连续的定子环。有利地，定子环和附加支承环的外径是相同的或至少是近似相同的。

在定子区段以其向外翻转180°的、在附加支承环的外侧上的位置中的卷绕能够由于改善的位置关系而简单地进行。卷绕机和定子区段之间的相对运动在这里有利地通过卷绕机的引导线圈导线的部分的径向、轴向的调节运动与在针式卷绕机的情况下、支承喷嘴的针式支撑件与附加支承环的旋转运动的组合来实现。卷绕机的引导线圈导线的部分能够导入到附加支承环的内腔中并且在那里轴向地和径向地进行调节。

另外有利的是，在卷绕全部定子区段时不必切断线圈导线。同样在制成定子时对于定子区段的翻转来说不必切断线圈导线。由此减少必要的程序步骤的数量并且改善程序安全性和可靠性。

有利地，支承环区段的数量相当于定子区段的数量。从而造成的是在每两个支承环区段之间的通道的数量也是相同的，从而能够通过在附加支承环的支承环区段之间所属的通道而在定子区段上引导线圈绕组的线圈导线。

有利地，将定子区段同心于通道地布置在在支承环区段之间，以便能够尽可能小地保持必须的线圈导线，并且此外在结束卷绕后简化地将定子区段翻转到附加支承环上的端侧位置中。

根据另—种有利的实施方式，支承环区段具有轴向相互重叠的、沿圆周方向延伸的槽，所述槽用于支承线圈导线。线圈导线在从定子区段到下一个定子区段的过渡部中嵌入到槽中。卷绕根据规定的卷绕样式进行，其中通常并非直接并列地而是将另外远离放置的定子区段依次卷绕。通过每个支承环区段上轴向地相互间隔距离地布置的槽，确保了沿着支承环区段沿圆周方向的线圈导线的可靠的引导并且排除了在相邻走向的线圈导线之间的无意的短路。

支承环区段优选地具有梯形或者三角形的截面形状，其中在装配好的状态中，支承环区段在朝向定子区段的一侧上具有相比在背离定子区段的一侧上更大的横截面。因此定子在附加支承环的区域中直到其自由的端侧锥形地逐渐变细。

在支承环区段上的槽优选位于外侧上。对于支承环区段的梯形的或三角形的构造来说，所述槽位于附加支承环的关于纵轴倾斜走向的外侧上，所述附加支承环的内壁设计为圆柱形。

根据另一种有利的设计方案，附加支承环的内径至少相当于由定子区段组成的、在径向地向内伸出的支承齿的端侧上的定子环的内径。因此确保了，在组装电机时转子或者说电枢能通过附加支承环而置入到定子环的内部。

根据另—种有利的设计方案，支承环区段是在组装好的状态中布置在定子区段上的相邻的线圈之间的隔离元件的支架。隔离元件优选壁状地或板状地构造。隔离元件避免在相邻的定子区段的线圈之间的无意的电接触并且由此减小短路危险。隔离元件布置在支承环区段上并且沿着轴向以径向的指向延伸。只要所述定子区段在完成卷绕后翻转180°，则将定子区段布置在同样隔离元件被布置在其上的附加支承环的端侧上每两个临近的隔离元件之间。

附图说明

本发明的其他的优点和有利的设计方案由附图说明和附图得出。附图示出：

图1是用于电机的、具有由定子区段组成的定子环和具有单个支承环区段的放置在端侧的附加支承环的定子的透视图；

图2是定子区段在附加支承环上的、在其向外指向的位置中的示图，在所述位置中发生卷绕；

图3是具有三个示例性地表示的定子区段的附加支承环的俯视图；

图4是附加支承环的剖面图；

图5是具有放置在其上的隔离元件的附加支承环的透视图。

在附图中，相同的构件具有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出了用于可以设计为永磁同步电动机的电机、例如机动车中的伺服电机的定子1。所述定子1包括定子环2，所述定子环在内侧上在圆周上分布地支承多个可通电的线圈，并且所述定子包括放置在端侧的附加支承环3，在所述附加支承环中掏制多个沿圆周方向延伸的、轴向相互间隔的槽4。在组装好的状态中，槽4容纳将定子环2的内侧上的不同位置上的线圈绕组连接起来的线圈导线。附加支承环3的外轮廓锥形地朝向自由的端侧变细。在定子环2和附加支承环3之间的过渡部中两个构件至少具有近似相同的外径。附加支承环3的内径至少和定子环2的净内径一样大。

在图2和图3中示出了具有布置在外侧的、分散的定子区段5的附加支承环3。根据图1，定子环2沿圆周方向由多个单个的定子区段5组成，所述定子区段在图2中对于卷绕阶段来说在附加支承环3的外侧上以偏转180°的位置示出。每个定子区段5具有弯曲的轭段6以及径向地从轭段6延伸的、是线圈绕组的支架的支承齿7。在根据图1的组装好的状态中，轭段的弯曲的外侧构成定子环外侧，所述支承齿7相应地径向向内延伸。

根据图2和图3在附加支承环3的外侧上以偏转180°的位置中为了卷绕的目的而选择单个的定子区段5的结构。在这里例如借助于线圈导线的针式卷绕机(Nadelwickelmaschine)将线圈导线放置到每个定子区段5的支承齿7上。针式卷绕机的、支承用于线圈导线的喷嘴的针式支撑件能够径向地并且轴向地运动，附加支承环3和定子区段5的复合结构能围绕环轴线旋转，从而在该运动的合成中，针式支撑件的喷嘴能触发每个用于安放线圈导线的位置。

附加支承环3具有多个支撑在连接环9上的支承环区段8，其中分别在相邻的支承环区段8之间构造通道10(图2、3)。支承环区段8和通道10的数量相当于定子区段5的数量。定子区段5同心于通道10地布置在附加支承环3的外侧上。

如从图4可以看出，附加支承环3在其支承区段8的区域中具有三角形或梯形的横截面形状。槽4布置在附加支承环3的倾斜走向的外侧上。沿着轴向设置有多个槽4，所述槽由于倾斜走向的外侧而分别具有相对于附加支承环3的轴线11的不同径向间距。附加支承环3有利地是能以注塑方法制成的塑料构件。槽4在示出的实施例中径向地向外敞开。为了简化在槽4的区域中的注塑构件的出模，槽出口角能够有利地具有轴向的分量并且必要时沿轴向指向。

下文中根据图2到图4阐释定子区段5的卷绕。从根据图2和图3的定子区段5出发利用轭段6的弯曲外侧借助于针式卷绕机将在图3中利用点划线表示的线圈导线12安放在支承环3的外侧上。线圈导线首先卷绕到定子区段5其中之一的支承齿7上，接着通过所处位置最近的通道10将针式卷绕机的喷嘴径向向内移动直到附加支承环3的内腔中。现在将线圈导线沿着槽4，在根据图3在径向位于外部的槽4中安放直到下一个有待触发的定子区段5。借助于轴向在附加支承环3下部然而径向地布置在附加支承环的凹槽内部的针式支撑件的喷嘴实现将线圈导线置入到槽4中。针式支撑件/喷嘴支撑件径向地位于附加支承环的内部，而喷嘴的尖部径向地位于槽的开口的外部进而位于槽的开口之前。

只要到达下一个定子区段5时，则通过所属的通道10将线圈导线引导到涉及的定子区段的支承齿7并且卷绕该定子区段。之后如同前文所述继续移动并且卷绕接下来的定子区段直到完成全部的线圈。

在卷绕过程结束之后将现在是线圈绕组的支架的定子区段5如在图2中利用箭头13示出的那样向上翻转180°。因为定子区段5为了卷绕过程利用其端侧至少与支承环区段8的端侧位于近似相同的高度上，利用定子区段根据箭头13的向上翻转，定子区段的端侧实现与附加支承环3或者说支承环区段8的端侧的接触。因此实现根据图1所示的装配好的状态。在此不必切断线圈导线12。

在图5中示出了具有隔离元件14的附加支承环3，所述隔离元件在组装好的状态中位于相邻的定子区段的线圈之间。隔离元件14是壁状地或者说板状地构造并且分别位于附加支承环3的支承环区段8上。因此隔离元件14的数量相当于线圈或者说定子区段的数量。

每个隔离元件14位于支承环区段8的上侧上并且沿着轴向以径向的指向延伸。凭借卷绕好的定子区段5的向上翻转到附加支承环3上的端侧的位置，定子区段到达相邻的隔离元件14之间的空隙，从而凭借定子区段的向上翻转也自动地赋予在相邻的线圈绕组之间的电绝缘。在支承区段8内部在中间布置有隔离元件14。

Claims (11)

1.用于电机的定子，其具有多个定子区段(5)，所述定子区段分别是线圈绕组的支架，其特征在于，在所述定子区段(5)的端侧上布置有附加支承环(3)，所述附加支承环在连接环(9)上具有支承环区段(8)，其中在所述支承环区段(8)之间构造用于线圈导线(12)的通道(10)，其中所述定子区段(5)同心于所述通道(10)布置在所述支承环区段(8)之间，并且其中所述支承环区段(8)设有轴向叠加的、沿圆周方向延伸的槽(4)以容纳所述线圈导线(12)。

2.按权利要求1所述的定子，其特征在于，所述支承环区段(8)的数量相当于所述定子区段(5)的数量。

3.按权利要求1所述的定子，其特征在于，所述槽(4)布置在所述支承环区段(8)的外侧上。

4.按权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述支承环区段(8)具有梯形或者三角形的横截面形状。

5.按权利要求4所述的定子，其特征在于，所述支承环区段(8)在朝向所述定子区段(5)的一侧具有比在背离所述定子区段(5)的一侧更大的横截面。

6.按权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述附加支承环(3)的内径至少相当于由所述定子区段(5)组成的定子环(2)的内径。

7.按权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述支承环区段(8)是布置在所述定子区段(5)上的相邻的线圈之间的隔离元件(14)的支架。

8.电机，其具有按权利要求1至7中任一项所述的定子。

9.用于制造按权利要求1至7中任一项所述的定子的方法，其中定子区段(5)以其弯曲的轭段(6)朝向附加支承环(3)的支承环区段(8)，并且通过卷绕机使得线圈导线(12)卷绕在所述定子区段(5)的支承齿(7)上，并且接着通过相邻的支承环区段(8)之间的通道(10)径向向内并且之后沿圆周方向在限定的角度范围上沿着所述支承环区段(8)引导所述线圈导线(12)，之后通过通道(10)径向向外引导所述线圈导线(12)并且在另一个定子区段(5)的支承齿(7)上卷绕所述线圈导线(12)。

10.按权利要求9所述的方法，其特征在于，在结束卷绕过程之后使得所述定子区段(5)相对于所述附加支承环(3)偏转180°，直到所述附加支承环(3)位于所述定子区段(5)的端侧上。

11.按权利要求9或10所述的方法，其特征在于，将针式卷绕机作为卷绕机使用。