CN112243557A - 用于旋转电机的定子 - Google Patents

Abstract

一种用于旋转电机的定子，该定子包括：径向内部的环形件，该环形件包括径向向外敞开的齿和在齿之间延伸的槽口，材料桥接部将两个相邻的齿连接至其基部并且在所述齿之间限定槽口的底部；以及径向外部的轭部，该轭部与环形件接合，环形件和轭部分别具有一起相配合和/或与一个或更多个***件相配合的第一凸部和第二凸部；以及绕组，该绕组布置成分布在槽口中。

Description

用于旋转电机的定子

技术领域

本发明涉及旋转电机，并且更具体地涉及这种机器的定子。

背景技术

在已知的定子中，轭部形成槽，这些槽朝向气隙完全敞开或半敞开，以便于允许安装绕组。总体而言，半敞开的槽接纳松散安置的具有圆形横截面的导电体，而完全敞开的槽容纳以排列的方式安置的具有矩形横截面的导电体。

JP 2 875497涉及用于电机的定子，该定子包括带齿的环形件，该带齿的环形件的层压片具有在它们厚度上变薄的部分，这些部分在气隙侧位于在两个连续的齿之间。这些变薄的部分构成朝向气隙的开口，这可能生产不可忽略的电磁干扰，特别是由于边缘通量而造成的“磁”气隙的增大、出于同一原因造成的在转子表面处的更大的铁损、或因为磁导中的变化相对急剧而导致的脉动的其他转矩。此外，其中的绕组卷绕到齿上。

JP 2011-097723公开附接至轭部的单个齿。

专利申请FR 3 019 947描述包括带齿的环形件的定子，该环形件包括齿，齿通过材料桥接部彼此连接并且在它们之间限定用于接纳线圈的槽，槽径向地朝向外侧敞开。槽的开口被附接至带齿形的环形件的轭部封闭。

存在对定子易于组装并允许有效地填充槽、同时提供令人满意的电磁性能的电机转子的需求。还存在对进一步改进电机的定子并且特别是减小扭矩波动的需求。

发明内容

定子

根据本发明的方面中的一个方面，本发明试图借助于一种用于电机的定子来响应于该需求并且实现该需求，该定子包括：

-径向内部的环形件，该环形件包括齿和槽，槽径向地朝向外侧敞开并且在齿之间延伸，材料桥接部将两个相邻齿在它们的基部处连接并且在这些齿之间限定槽的底部，以及

-径向外部的轭部，该轭部附接成与环形件接触，环形件和轭部分别具有与彼此相配合和/或与一个或更多个***件相配合的第一凸部和第二凸部，以及

-绕组，该绕组以分布的方式安置在槽中。

第一凸部和第二凸部优选地彼此互补并且通过它们形状的互补性进行相配合。它们允许轭部相对于环形件成角度地固定并且允许环形件和轭部相对于彼此固定、特别地周向地并且还优选地径向地相对于彼此固定。

因此，环形件可以通过轭部被加固，并且这可以允许利用细长的材料桥接部生产轭部，这提供如之后所述的许多优点。这种构型使得可以将轭部与环形件之间的寄生气隙最小化。

第一凸部和第二凸部的存在还使得可以增大环形件与轭部之间的接合部的表面区域，并且因此将流通通过寄生气隙的磁通量更好地分布在轭部与环形件之间。

第一凸部与第二凸部之间的配合和/或第一凸部和第二凸部与***件或多个***件之间的配合可以是完全的或局部的。换言之，在不脱离本发明的范围的情况下，第一凸部和第二凸部各自的形状可以不完全相同。第一凸部的形状和第二凸部的形状可以彼此不完全互补。

***件或多个***件与绕组不同。***件或多个***件优选地是磁性的且不导电的。

将两个相邻的齿在它们的基部处连接并且在这些齿之间限定槽的底部的材料桥接部允许槽在气隙侧被封闭。材料桥接部和齿利用构成环形件的层压片的剩余部分形成为一体件。在气隙侧被封闭的槽的存在使得可以机械地增强定子并且由于获得最小化的“齿槽转矩”效应而减少了振动，与现有技术的具有朝向气隙敞开的槽的定子相比，减少了电磁干扰。

“附接的轭部”是指轭部未与环形件生产成一体件，而是在定子的制造期间附接至环形件。

轭部与环形件的接合部

属于环形件的第一凸部可以位于齿上、特别地位于它们的面向轭部的端部处。属于轭部的第二凸部可以位于轭部的内表面上、面向环形件的齿并且更具体地面向第一凸部。它们特别地相对于环形件的槽成角度地偏移。

轭部可以包括位于轭部的内表面上、面向环形件的槽的第三凸部。这些第三凸部特别地相对于环形件的齿偏移。这些第三凸部构造成在轭部附接成与环形件接触时不与环形件相配合。

它们可以用于使冷却流体流、例如空气流通过以冷却定子。

在一变型中，第三凸部可以用于容置使得绕组更易于引入到槽中的绕组滑靴。这些滑靴可以留在原地或移除。这些滑靴可以由塑料材料制成。它们可以在定子的整个轴向尺寸上延伸或者在较短的长度上延伸。

作为另一变型，第三凸部可以用于容置一个或更多个温度探测器，从而使得可以避免需要将这些探测器容置在槽中，并且因此允许更加均匀地填充槽。定子例如包括三个至六个温度探测器。

最后，这些第三凸部还可以帮助将浸渍的清漆渗透并且正确分布到定子中。

环形件的第一凸部可以是由于对轭部的第三凸部进行切割而造成的。环形件和轭部可以使用单次切割操作从一个相同的层压片同时切割出。第一凸部和第三凸部可以具有完全互补的形状。

第三凸部可以具有与第二凸部的形状类似的形状，但是略微大于第二凸部的形状，以便于允许第一凸部与第二凸部之间的良好的配合，并且特别地允许易于***。

在一个实施方式中，第三凸部具有比第二凸部的径向尺寸大、例如大0.1％至20％、并且更好地大0.2％至10％、或甚至大0.3％至5％的径向尺寸。

在一个实施方式中，第三凸部具有比第二凸部的周向尺寸大、例如大0.1％至20％、并且更好地大0.2％至10％、或甚至大0.3％至5％的周向尺寸。

在第一凸部和第二凸部具有至少部分地由圆的一部分限定的一个边缘的情况下，限定第一凸部和第二凸部的相应边缘的圆形部分的半径之间的差可以包括在2个十分之一毫米与20个十分之一毫米之间、并且更好地在3个十分之一毫米与15个十分之一毫米之间、或甚至在4个十分之一毫米与10个十分之一毫米之间。

第一凸部和第二凸部可以各自分别具有曲率中心。在适用的情况下，第一凸部的曲率中心可以相对于第二凸部的曲率中心朝向机器的旋转轴线偏移。这种构型使得可以在轭部组装到环形件上时第一凸部被向外拉动，从而确保在环形件与轭部之间不存在间隙。以这种方式还可以设法将张力施加至将齿连接的材料桥接部。

环形件的槽可以邻近轭部具有倒圆拐角。

轭部可以在环形件的邻近轭部的槽的端部的水平面处具有切口。这些切口使得可以在环形件的邻近轭部的槽中产生倒圆拐角，其中，切割部是干净的并且没有毛刺。

第一凸部和/或第二凸部可以采用盘的一部分的形状，所述盘的一部分特别地可以延伸经过约180°的角度范围、或者延伸经过大于180°的角度范围、并且更好地延伸经过大于210°的角度范围、或者甚至延伸经过大于240°的角度范围。于是，第一凸部和/或第二凸部中的另一者采用呈具有对应形状的盘的一部分的形状的凹口的形式。

在一个实施方式中，第一凸部和第二凸部可以各自连续地围绕机器的旋转轴线而交替地采用盘的一部分的形状或呈盘的一部分的形状的凹口的形状。所述盘的一部分或对应的凹口可以延伸经过大约180°的角度范围、或者延伸经过大于180°的角度范围、并且更好地延伸经过大于210°的角度范围、或者甚至延伸经过大于240°的角度范围。

在一变型中，所有的第一凸部突出到第二凸部的凹口中。在这种实施方式中，第一凸部呈盘的一部分的形状，并且第二凸部呈具有盘的一部分的形状的凹口的形式。

第二凸部可以呈凹口的形式，齿的端部位于该凹口中。在此情况下，齿的端部构成环形件的第一凸部。凹口可以具有大致等于、特别地略大于齿在其自由端部处的宽度的宽度。齿的自由端部可以被略微斜切以使得它们更易于进入轭部的凹口。在齿的自由端部处，齿的边缘可以在远离机器的旋转轴线距离增大的方向上略微汇聚。

第一凸部和第二凸部可以构造成使得环形件与轭部之间的接合部具有波状形状。

第一凸部和第二凸部可以具有燕尾榫形状和榫眼形状。燕尾榫可以具有倒圆拐角。在一个实施方式中，环形件的第一凸部可以具有燕尾榫形状。

第一凸部和第二凸部可以具有***到笼状部中的键的形状。第二凸部可以包括倒圆的突起，该突起被配装到第一凸部的倒圆的笼状部中。笼状部可以由两个分支部界定，所述两个分支部在第二凸部***时可以分开或者可以不分开。第一凸部可以包括一个或更多个开口、特别地在倒圆的笼状部的两侧包括一个或更多个开口。这些开口可以形成在前述分支部的中间。作为变型，可以在定子的端部处将呈锥形的工具***到前述笼状部中的一个笼状部、若干笼状部或所有笼状部中，以便于将分支部彼此分开并将轭部与环形件之间的组装锁定。

在环形件与轭部之间的接合部可以形成有孔。这些孔可以用于使冷却流体流、例如空气流通过以冷却定子。在一变型中，这些孔可以用于使贯穿螺栓通过以保持定子。

材料桥接部

形成在槽之间的齿在气隙侧通过材料桥接部被结合在一起。因此，每个槽通过将定子质量部的两个连续的齿连接在一起的材料桥接部在气隙侧被封闭。材料桥接部各自在气隙侧将两个相邻的齿在它们的基部处连接并且在齿之间限定槽的底部。

材料桥接部与相邻的齿成一体件。

槽的朝向气隙的开口的缺少使得可以避免生产电磁干扰、特别地避免由于通量边缘化而造成的“磁”气隙的增大、出于同一原因造成的在转子表面处的更大的铁损、或其他脉动转矩。由此机器的电磁性能得到改善。

可变形区域

这些材料桥接部的至少一部分可以具有至少一个可变形区域，所述至少一个可变形区域能够在轭部安装到环形件上或者绕组***到槽中时变形。

“可变形区域”是指材料桥接部的下述区域：该区域在其连接的齿进行相对运动时优选地变形。材料桥接部的变形会导致材料桥接部的周向尺寸的变长或缩短，这导致环形件的周向尺寸的变长或缩短。优选变形可以是赋予给桥接部的特定形状的结果。

可变形区域使得可以响应于在环形件与轭部组装在一起时环形件经受的机械应力。另外，如果需要的话，可变形区域可以具有在安装轭部之前更宽地敞开的槽，并且因此在绕组***时在绕组与槽的壁之间具有更大的间隙，这使得使绕组***更容易并且降低了损坏绝缘的风险。

轭部能够封闭环形件的槽并在绕组***之后将绕组保持在槽中。在定子的制造期间，轭部可以以多种方式与环形件组装在一起。材料桥接部的可变形区域通过赋予环形件一定程度的挠性而便于此组装，这使得环形件在轭部的安装期间能够适应于轭部的形状，更刚性的轭部赋予其形状。

还可以将环形件与轭部组装成在环形件与轭部之间有间隙，然后通过使环形件因可变形区域而变形来增大环形件的直径，以便于减小该间隙。

另外，材料桥接部的存在在整个定子被用漆浸渍时降低了气隙中漆损失的风险。这使得可以减少清洁的需要。

这还使得可以在安装有定子的机器的操作期间减少了漆泄漏到气隙中。这简化对机器的维护。

术语“漆”在此处应当在广义上来理解，其包括任何类型的浸渍材料、特别是聚合物。

可变形区域优选地形成材料桥接部与对应的绕组之间间隙，该间隙使得漆可以在浸渍定子时更易于渗入。

因为槽在轭部被组装之后被封闭，所以浸渍漆泄露到气隙中的风险被降低。通过简单地仅在定子的端部处提供密封，定子可以被用作封闭的浸渍室。因此简化了工具。这也减少了漆损耗的量和清洁操作。

磁导率减小区域

材料桥接部可以具有在机器的操作期间磁饱和的区域。于是，这限制磁通从一个槽传递至另一个槽而没有以任何方式阻止磁通从转子传递至定子。

为了获得饱和，可以例如通过提供由至少一个凹槽形成的至少一个局部限制部来局部地减小材料桥接部的传递磁通可用的横截面。

至少一些材料桥接部、并且更好地所有的材料桥接部可以各自具有呈下述形式中的一个形式或更多个形式的至少一个磁导率减小区域：

-由在材料桥接部的厚度中沿定子的纵向轴线延伸的至少一个凹槽形成的至少一个局部限制部，或材料的在材料桥接部的宽度中的至少一个局部压碎部，和/或

-材料桥接部的宽度中的至少一个开口，和/或

-至少一个处理部、特别地设置材料桥接部的宽度中的至少一个处理部，所述至少一个处理部局部地减小材料桥接部的磁导率。

由材料桥接部的局部限制部、局部压碎部、开口或局部处理部形成的磁导率减小区域允许材料桥接部的所述区域在机器操作时变得磁饱和，从而限制磁通的传递并提高机器的效率。

磁导率减小区域优选地在环形件的整个厚度上延伸。在一变型中，磁导率减小区域在小于或等于环形件的厚度的长度上延伸。

每个材料桥接部的磁导率减小区域在环形件的厚度中是连续的，并且可以呈直线或者可以不呈直线。

在一变型中，磁导率减小区域在环形件的厚度中是不连续的。

例如，环形件采用层压片堆叠件的形式，每个层压片具有齿，齿在气隙侧通过材料桥接部在齿的基部处被结合在一起，材料桥接部中的至少一些材料桥接部、并且更好地所有的材料桥接部各自具有至少一个磁导率减小区域。层压片中的每个层压片的材料桥接部的磁导率减小区域不需要居中。层压片堆叠件的每个层压片可以是整体式的。

至少两个相邻的层压片可以具有以相对于彼此交错偏移的方式布置的至少两个磁导率减小区域，并且所述至少两个相邻的层压片可以彼此局部地相交或者可以彼此不局部地相交。偏移交错的构型可以通过将构成环形件的层压片堆叠件的某些层压片翻转、特别地每隔一个层压片翻转或者以一定角度切割层压片或者通过使用不同的层压片来实现。

每个层压片例如是从磁性钢片材切割而来的，钢厚度例如为0.1mm至1.5mm。在将层压片组装在堆叠件中之前，可以在层压片的相反面上涂覆电绝缘漆。在适用的情况下，电绝缘可以替代性地通过对层压片进行热处理来获得。

作为优选方案，在槽的底部具有至少一个凹槽的情况下，凹槽朝向槽敞开。槽的底部优选地具有横向定向的支承表面、更好地至少两个支承表面，并且凹槽的底部相对于该表面或这些表面向后设置。支承表面或多个支承表面可以相对于对应的槽的径向轴线倾斜地定向、或者作为优选方案垂直于该轴线定向。凹槽相对于支承表面或多个支承表面在斜面中形成中断。横截面优选地呈矩形的、***到对应的槽中的绕组优选地承靠支承表面并且相对于凹槽的底部向后设置。作为优选方案，绕组不与凹槽接触。支承表面或多个支承表面优选地是平面的。槽的底部除了凹槽之外可以是平坦的。这允许在绕组具有矩形横截面的情况下通过允许绕组平地隔置在槽的底部中而由绕组更好地填充槽。

槽的底部中的凹槽优选地形成材料桥接部与对应的绕组之间的间隙，该间隙可以使得漆在浸渍定子时更易于渗入。

材料桥接部可以包括如上文中所述的至少两个凹槽。凹槽或多个凹槽可以相对于槽居中或者可以不相对于槽居中。

定子的内表面优选地是回转筒形部。

在一变型中，凹槽可以在定子的内表面上延伸。

作为优选方案，凹槽各自具有下述轮廓：该轮廓在与定子的轴线垂直的平面上具有弯曲的截面、特别地具有呈大致半圆形的截面。

局部压碎部可以在材料桥接部的厚度中、即沿定子的径向轴线实现，并且局部压碎部构成具有减小的磁导率的局部限制部。压碎部优选地在槽的底部中形成凹槽。在此情况下，局部压碎部可以是如上文中关于凹槽所描述的。

作为一变型，局部压碎部在定子的厚度上、即沿与定子的纵向轴线平行的轴线实现，并且局部压碎部具有减小的磁导率。

前述开口优选地沿定子的纵向轴线在定子质量部的整个厚度上延伸。开口的横截面形状可以呈椭圆形、圆形或多边形，例如具有倒圆的边缘、并且特别地呈矩形。材料桥接部只能够在其宽度中具有仅一个单独的开口。该开口可以位于材料桥接部的中央处。开口可以具有位于开口两侧的两个较薄区域，较薄区域在机器操作时磁饱和。

在一变型中，材料桥接部在其宽度上具有多个微穿孔。微穿孔减小了层压片的横截面并且允许材料桥接部以较低的磁通量变得磁饱和。

局部处理部使得可以局部地修改材料桥接部对磁通量的磁导率。局部处理部可以在材料桥接部的整个宽度上延伸或者仅在材料桥接部的宽度的一部分上延伸。处理部可以是热处理部，该热处理部局部地修改了金属的颗粒的取向并导致磁导率沿周向方向下降。

在替代性方案中，热处理部是在对材料桥接部进行激光切割期间与材料的损坏相关联的热应力部。

材料桥接部可以是不可变形的。这增加了定子的刚度并调高了电机的寿命。

槽

槽径向地朝向外侧敞开的事实允许绕组通过朝向槽的内侧径向移动而***到槽中。这使得绕组的安装更加容易，一方面是因为进入槽的内部更容易，这些槽是朝向外侧而不是朝向内侧完全敞开的，并且另一方面是因为围绕环形件的对于必要的工具或甚至绕组机可用的空间远大于定子的孔中的可用的空间。

此外，从电磁角度来看，这种定子与具有朝向气隙敞开的槽的定子相比提供许多优点。这允许显著减少现有技术中的与通向气隙的槽的存在相关联的电磁干扰。此外，因为对槽的填充更加容易，所以可以改善填充的程度，从而使得可以进一步改善机器的性能。每单位体积的转矩可以增加。

槽的朝向气隙的开口的缺少使得可以减小槽脉动。机器的电磁性能由此得到改善。

至少一个槽、并且更好地所有槽可以具有相互平行的相反边缘。这于是产生对槽的更好程度的填充。优选地，槽的宽度在整个槽高度上是大致恒定的。

至少一个齿、并且更好地所有齿可以具有在与定子的轴线垂直的平面中的截面观察时呈梯形的总体形状。至少一个齿、并且更好地所有齿可以具有沿远离机器的旋转轴线的方向分叉的分叉边缘。这种构型使得可以对磁通传递的障碍物进行补偿，这些障碍物可以与存在的第一凸部和第二凸部连接，所述第一凸部和第二凸部与彼此相配合和/或与***件相配合、与可能的开口相配合、或与在轭部与环形件之间的接合部处存在的寄生气隙相配合。齿的最短宽度可以大致等于轭部与环形件之间的接合部的尺寸，环形件与轭部紧密接触，也就是说，齿位于与彼此相配合和/或与***件相配合的第一凸部和第二凸部或者可能存在的任何孔口的外侧。

作为优选方案，所有的材料桥接部各自具有至少一个可变形区域。这使得可以在更宽的数值范围内改变环形件的直径并且获得更均匀的磁特性。

作为优选方案，每个材料桥接部具有单个可变形区域。

可变形区域可以在对应的材料桥接部内居中或可以不在对应的材料桥接部内居中。

作为优选方案，每个可变形区域呈折叠部的形式，该折叠在材料桥接部的侧部中的一个侧部上、例如面向气隙的侧部上限定至少一个通道、以及从相反侧部突出的凸部。作为优选方案，通道朝向气隙敞开，并且突出的凸部延伸到槽的底部中。

作为优选方案，突出的凸部延伸到对应的槽的底部中的凹部中，突出的凸部的高度特别地小于或等于所述凹部的深度。这使得可以防止凸部延伸超过槽的底部，从而使得槽更加易于用绕组填充。作为优选方案，在材料桥接部已经变形之后，突出的凸部的高度保持小于或等于所述凹部的深度。

当沿旋转轴线观察定子时，具有可变形区域的材料桥接部可以具有中轴线，该中轴线是弯曲的或者呈折线的形式、特别地呈拱形或V形的形式。

在一变型中，可变形区域是材料桥接部的下述区域：该区域可以被拉伸并通过拉伸而变形，以在环形件安装在轭部上和/或在绕组***槽中时形成收缩部。

作为优选方案，可变形区域是材料桥接部的下述区域：该区域在机器操作期间磁饱和。这改善了电磁通量在槽与气隙之间的传递，从而使得可以通过使齿和轭部去饱和而使谐波最小化并且获得更大的扭矩。

作为优选方案，槽的底部各自具有至少一个平坦部分，优选地具有大致矩形横截面的绕组承靠所述至少一个平坦部分。平坦部分或多个平坦部分大致垂直于槽的径向轴线。

槽的底部除了凹部之外可以是平坦的，这允许在绕组具有矩形横截面的情况下通过允许绕组平坦地搁置在槽的底部而使得槽更好地被绕组填充。

在一变型中，如上面所提及的，槽的底部可以是完全平坦的，并且材料桥接部可以通过拉伸而变形以形成收缩部。

可变形区域或凹部优选地形成材料桥接部与对应的绕组之间的间隙，该间隙可以使得漆在浸渍定子时更易于渗入。

环形件可以通过将包括齿的金属片带材卷绕成螺旋状件而生产，其中，齿通过材料桥接部被连接，每个槽的相对边缘在该带材自身卷绕以形成环形件时变得大致相互平行。

在一变型中，带材可以由各自包括若干齿的扇形件形成，扇形件通过连结件被连接，这些扇形件是从金属片带材切割而成的。连结件可以是挠性桥接部，该挠性桥接部将扇形件彼此连接和/或将具有互补形状的部件、例如燕尾榫及榫眼类型的部件彼此连接、或将彼此承靠的凸部彼此连接，特别是在环形件通过轭部被保持压缩时。互补形状可以位于材料桥接部上，使得各个扇形件在材料桥接部的水平面处被组装。作为优选方案，对具有互补形状的各个扇形件的组装是远离材料桥接部的可变形区域执行的。这使得组装更简单、特别是在非常大型的机器的情况下。

例如，具有凹口形状的扇形件与属于相邻扇形件的互补的突出形状相配合。

在一变型中，环形件包括由预切割的磁性层压片堆叠件。

在另一变型中，环形件使用增材制造、例如使用粉末烧结制造。

可以通过下述方法来生产轭部：如果金属片带材的宽度允许的话，将金属片带材直接卷绕成螺旋状件，可以伴随有在切割的同时在所述金属片带材中形成合适的槽以便于该卷绕，也可以不伴随有在切割的同时在所述金属片带材中形成合适的槽；或者对由增材制造、例如通过粉末烧结获得的预切割磁性层压片或薄片进行堆叠。

轭部的金属片带材和环形件的金属片带材可以可能地从具有共同的一个或更多个切口的同一金属片带材被分开地切割或同时地切割。

金属片带材或多个金属片带材可以被直地切出，然后被弯曲。

轭部在绕组已经配装到槽中之后附接至环形件。

绕组

绕组可以以集中的方式或分布的方式安置在槽中。

“集中”是指绕组各自绕单个齿卷绕。

“分布”是指绕组中的至少一个绕组连续地经过两个不相邻的槽。

作为优选方案，绕组作为分布的绕组安置在槽中，特别是当转子的极数小于或等于8时。

绕组各自包括至少一个导电体，所述至少一个导电体的横截面可以呈圆形形状、或者呈具有倒圆拐角的多边形形状、优选地呈矩形形状，此列举是非详尽的。

当导电体的横截面呈圆形形状时，它们可以以六边形的堆叠件安置在槽中。当导电体的横截面呈多边形形状时，它们可以以径向定向的一个排或更多个排安置在槽中。对堆叠件进行优化可以允许将更多数量的导电体安置在槽中，并且因此使得对于相同体积可以获得更高功率的转子。

导电体可以被任意地安置在槽中或者被排列地安置在槽中。作为优选方案，导电体被排列地安置在槽中。“排列”是指导体不是松散地安置在槽中而是以有序的方式安置在槽中。导电体非任意地堆叠在槽中，例如安置成一排或更多排的对准的导电体、特别地安置成一排或两排、优选地单排。

绝缘物

导电体优选地通过绝缘涂层、特别是瓷釉与外部电绝缘。

绕组可以通过绝缘物与槽的壁分开、特别地通过至少一个绝缘片材与槽的壁分开。这种绝缘片材允许将绕组相对于槽更好地绝缘。

当绕组***到槽中时，这是径向地完成的而不是轴向地完成的，导体移动成与定子质量部的下述长度接触：该长度至多与槽的深度相对应。这导致了比轴向***情况下的机械应力低的机械应力，在轴向***的情况下，导体移动成与定子质量部在等于其轴向尺寸的长度上接触。作为优选方案，每个槽容纳至少两个绕组、特别地不同相位的至少两个绕组。这两个绕组可以径向地叠置。所述两个绕组可以通过至少一个绝缘片材、优选地通过至少两个绝缘片材而彼此分开。

每个绕组可以由若干匝形成。

在一变型中，绕组呈引脚的形式、特别地呈U形形状的引脚(称为“U-引脚”)或直的I形形状的引脚(称为“I-引脚”)，并且在这种情况下绕组包括呈I形形状或U形形状的部分，该部分的端部在对应的槽的外部焊接至导体。

定子可以扭曲(更好地称为“歪斜”)。这种歪斜有助于将槽中的绕组拧紧并减少槽谐波。

机器与转子

本发明的另一目的是旋转电机，比如包括如上文中所述的定子的同步电动机或同步发电机。该机器可以是同步的或异步的。该机器可以是磁阻机器。磁阻机器可以构成同步电动机。

旋转电机可以包括转子。转子可以是绕线转子或永磁转子。在机器意在用作交流发电机的情况下，转子可以是绕线转子。在机器意在用作电动机的情况下，转子可以是永磁转子。

在该机器的制造期间，转子可以在卷绕期间连接至定子的环形件、特别地通过使定子的环形件更刚性的材料连结件连接至定子的环形件。在卷绕之后或者在定子轭部已经被配装之后，这些材料连结件被切断以便于允许转子相对于定子旋转并允许使用机器。所述切断可以使用电子束来执行。

材料连结件可以设置在定子齿的水平面处，例如隔一个齿设置材料连结件。

机器可以具有相对较大的尺寸。转子的直径可以大于50mm、更好地大于80mm、例如包括在80mm与500mm之间。

转子可以包括沿旋转轴线延伸并且绕轴定位的转子质量部。该轴可以包括传递用于驱动转子质量部旋转的转矩的装置。

转子可以安装有垂悬部或者可以不安装有垂悬部。

转子可以生产成沿轴向方向对准的若干转子部段、例如三个部段。这些部段中的每个部段可以相对于相邻的部段成角度地偏移(这被称为“阶梯状歪斜”)。转子可以是歪斜的。

制造方法和机器

本发明的另一目的是用于制造如以上所限定的定子的方法，该方法中，从同一金属片材以单次切割操作同时地切割出环形件和轭部，然后在使轭部和环形件相对于彼此偏移以便使第一凸部和第二凸部相配合之后组装环形件和轭部。

可以实施将绕组***到定子的环形件的槽中的步骤。在该步骤期间，可以将至少一个绕组安置在定子的环形件的两个不同的非连续的槽中。

该方法可以包括下述步骤：当轭部安装在环形件上时和/或当绕组***到槽中时使可变形区域或多个可变形区域变形。这种变形可以改变环形件的直径和槽的宽度。

将绕组***到槽中的步骤可以以通过使材料桥接部延伸而使槽变宽的方式来实施。这也导致环形件的外径的增大。这使得***绕组更容易。

绕组优选地通过朝内径向移动***到槽中，槽径向地朝向外侧敞开。

将轭部安装在环形件上的步骤可以通过材料桥接部的闭合而导致环形件的内径的减小。这允许在组装轭部和环形件的同时保持轭部与环形件之间的最小间隙，以通过减少磁极的气隙的总和而改善电性能。

作为优选方案，该方法包括下述步骤：从具有共同的一个或更多个切口、特别地单个切口的同一金属板同时切割出环形件和轭。在此情况下，轭部在环形件上的安装可以通过材料桥接部的闭合而导致环形件的外径的减小。这是因为当使用压力切割出环形件和轭部时，会产生应力，然后切割的材料变松弛，这导致材料延伸超过切割线，并且使得这两个部分在缺少这种桥接部的情况下难以沿着共同的切口被组装。

该方法可以包括下述步骤：使可变形区域变形，以便于增大环形件的直径，从而减小在将轭部安装在环形件上的步骤之后的可能存在于环形件与轭部之间的任何间隙。

特别地在材料桥接部不具有可变形区域的情况下，在一变型中可以通过加热使轭部膨胀或这通过冷却使环形件收缩，以使得更容易地将轭部组装在环形件上。

附图说明

通过阅读以下对本发明的非限制性示例性实施方式的详细描述，并且通过研究附图，可以更好地理解本发明，在附图中：

-图1是根据本发明制造的定子的局部示意性立体图，

-图2是图1的定子的环形件的局部示意性立体图，

-图3是环形件的详细视图，

-图4描绘了包括图1的定子的机器的横截面的局部示意性视图，

-图5示意性地描绘了该定子的环形件的一部分，

-图6示意性地描绘了机器的变型实施方式，

-图7是机器的该变型实施方式的详细视图，

-图8至图12图示了定子的其他变型实施方式，

-图13和图14分别是变型实施方式的轭部和环形件的局部示意性立体图，

-图15是变型实施方式的局部示意性横截面，

-图16至图18图示了定子的变型实施方式，

-图19是图18的定子的局部示意性横截面图，

-图20是图19的轭部的局部示意性横截面图，

-图21图示了定子的另一变型实施方式，以及

-图22是定子的该另一变型实施方式的详细视图。

具体实施方式

图1至图5图示了包括转子1和定子2的旋转电机10。定子2使得可以产生驱动转子1旋转的旋转磁场，在同步电动机的情况下与在交流发电机的情况下，转子的旋转在定子绕组中感应出电动势。

下文中图示的示例是示意性的，并且不一定按比例绘制。

定子2包括绕组22，绕组22安置在形成于径向内部带齿的环形件25的齿23之间的槽21中。槽径地向朝向外侧敞开并且在气隙侧通过材料桥接部27被封闭，材料桥接部27各自将环形件25的两个连续的齿结合在一起并且在这些齿之间限定槽的底部。

所述示例中的槽21具有相互平行的径向边缘33，并且在与机器的旋转轴线X垂直的平面中的截面中呈形状大致矩形形状。

定子2包括附接成与环形件25接触的径向外部的轭部29。环形件25与轭部29各自由一组磁性层压片形成，这些磁性层压片沿着轴线X堆叠，层压片例如是相同的并且完全叠置。它们可以通过夹持、铆钉、系杆、焊接和/或任何其他技术保持在一起。优选地，磁性层压片由磁性钢制成。

在图示的示例中，环形件25的齿23在表面上具有互补的凸部56，从而允许将构成环形件25的各个层压片夹持在一起如图5中可见的。

环形件和/或轭部可以替代性地由金属片带材形成，金属片带材被切割并自身卷绕。

轭部29通过形状的配合安装在环形件25上。环形件25和轭部29分别具有第一凸部40和第二凸部50，第一凸部40和第二凸部50相配合以将轭部29相对于环形件25固定。第一凸部40和第二凸部50能够提供角度固定和径向固定。

第一凸部40设置在环形件25的外表面上，第一凸部40被安置在齿上位于第一凸起40的面对轭部的端部处。

第二凸部50设置在轭部29的内表面上，第二凸部50面向环形件的齿并且更特别地面向第一凸部。它们相对于环形件的槽成角度地偏移。

第一凸部40和第二凸部50彼此互补并且通过互补的形状相配合，以将环形件和轭部相对于彼此保持就位。

绕组22可以以集中的方式或分布的方式安置置在槽21中、优选地以分布的方式安置在槽中。如图5中所示，绕组22的导电体34以排列的方式安置在槽中。导电体34优选地具有矩形平坦的横截面并且在径向上叠置，例如以单排叠置。导电体34被上釉或涂覆有任何合适的绝缘涂层。

每个槽21能够容纳具有不同相位的两个堆叠的绕组22。每个绕组22的横截面可以呈大致矩形形状。

每个绕组22被绝缘片37环绕，绝缘片37将绕组与槽的壁33和壁36绝缘以及将具有不同相位的绕组22绝缘。

将导电体22在槽21的外部组装到槽21中并用绝缘片27将导电体环绕，然后将带有绝缘片27的绕组22***到槽21中。通过槽径向地朝向外侧完全敞开的事实使得该操作较容易进行。

图4中描绘的转子1包括用于安装轴的中央开口5，并且包括沿转子的旋转轴线X轴向地延伸的磁性转子质量部3，该转子质量部例如由沿轴线X堆叠的一组磁性层压片形成，这些层压片例如是相同的且完全叠置的。例如，转子1包括安置在磁性转子质量部3的壳体8中的多个永磁体7。作为替代性方案，转子是绕线转子。

定子可以使用现在将描述的制造方法获得。通过使绕组21径向地朝向槽21的内侧移动而将绕组22首先***到环形件25的槽21中。在下一步骤中，通过轭部29相对于环形件27的轴向运动，将轭部29强制地附接至环形件27，如图1中所示。

在变型实施方式中，轭部可以包括安置在轭部的内表面上的、面向环形件的槽的第三凸部60，如图6和图7中所示。这些第三凸部相对于环形件的齿偏移，并且在轭部附接成与环形件接触时不与环形件相配合。

它们可以用于使冷却流体流、例如空气流通过以冷却定子。

在所述示例中，环形件的第一凸部40是对轭部的第三凸部60进行切割的结果。环形件和轭部可以使用单次切割操作从一个相同的层压片同时切割出。在切割之后，将得到的两个金属片带材偏移，以便于致使第一凸部与第二凸部相配合。在所述示例中，第一凸部和第三凸部具有完全互补的形状。第三凸部具有与第二凸部的形状类似的形状，但是略微大于第二凸部的形状，以便于允许第一凸部与第二凸部之间的良好配合，以及特别地易于***其中。

最后，轭部在环形件的邻近轭部的槽的端部的水平面处具有切口70。这些切口70使得可以在环形件的邻近轭部的槽中产生具有切口的倒圆拐角，其中，切口是整齐切出的并且没有毛刺。

此外，轭部包括外管80，外管80也允许冷却流体流、例如空气流流通以冷却定子。

该示例就转子1的形式而言也与先前描述的那些示例不同，转子1在这种情况下包括意在接纳尚未被图示的线圈的凸极1a。

在参照图1至图5描述的示例中，槽21的底部35的形状与绕组22的形状或多或少地是互补的，槽21的底部35的形状是平坦的。

在一变型中，槽的底部35可以如图8中所示那样包括凹部40。在该示例中，槽21的底部35具有两个平坦部分30、即凹部40的两侧各有一个平坦部分30，并且矩形绕组22承靠这两个平坦部分30。槽21的底部35通过圆角36连接至径向边缘33。凹部40采用下述纵向凹槽的形式：该纵向凹槽沿机器的旋转轴线X延伸并居中在槽21的底部上。

凹部40优选地具有包括在0.4mm与1mm之间、例如等于0.6mm的深度p。

材料桥接部27优选地各自具有可变形区域32，从而使得可以改变它们的与槽21的宽度相对应的周向尺寸e，并且因此改变环形件25的平均内径2R。

在图示的示例中，可变形区域32采用折叠部的形式。

材料桥接部27具有可变化的宽度，可变形区域32是最小宽度的区域。材料桥接部27的最小宽度优选地包括在0.3mm与0.6mm之间、例如等于0.4mm。

如图8中所示，每个折叠部在槽的底部35所在的一侧限定延伸到凹部40的突出的凸部42并且在气隙46所在的一侧限定通道48。

每个突出的凸部42采用肋的形式，该肋在肋的顶端处是倒圆的。凸部42具有比凹部40的深度p小的高度h，以便不会突出超过凹部40。

通道48采用凹槽的形式，凹槽的横截面在与轴线X垂直的平面中接地。

当可变形区域32被拉伸时，通道48和突出的凸部42向下变平以使材料桥接部延长并因此使槽21变宽。

当环形件25被压缩时，通道48和突出的凸部42折叠。突出的凸部42具有比非变形高度h大的高度h_最大，并且凹部40具有比非变形深度p大的深度p_最大，该高度h_最大保持小于对应的凹部40的深度p_最大。

定子可以使用现在将描述的制造方法获得。通过使绕组21径向地朝向槽21的内侧移动而将绕组22***到环形件25的槽21中。当***绕组22时，槽21可以通过材料桥接部27的可变形区域的变形而变宽。因此，环形件25的外径与卷绕之前相比较大。在下一步骤中，将轭部29强制地附接至环形件25。这种组装可以通过可变形区域32的变形使环形件25的增大的外径减小。因此，环形件与轭部之间的间隙最小。

在另一变型实施方式中，槽21的底部可以不具有凹部。然后突出的凸部可以在与轴线X垂直的平面上具有倒圆形状的截面。

在另一变型中，槽21的底部可以不具有凹部，并且折叠部可以各自由面向槽21的该底部的通道形成，并且突出的凸部可以延伸到气隙46中。

通道48和突出的凸部42可以具有呈V形形状的折线形式的轮廓，并且槽21的底部具有从槽21的径向边缘33开始朝向突出的凸部减小的宽度。

可变形区域是可以被拉伸并且通过拉伸变形以便于形成收缩部的区域。当拉伸时，可变形区域32可以局部地变薄。在安装轭部之前，材料桥接部27可以具有恒定的厚度。

如上文中所述，槽的底部可以具有两个可变形区域32。

在刚刚描述的示例中，轭部与环形件之间的接合部避开第一凸部和第二凸部呈大致筒形形状，其中，第一凸部和第二凸部具有带倒圆拐角的燕尾榫形整体形状。

图9的实施方式与图1至图5的实施方式的不同之处在于，环形件中的槽邻近轭部具有倒圆拐角92。该接合部还形成波纹部94，波纹部94进一步改善了轭部与环形件之间的角度定位的设定。

在图10中所示的另一变型实施方式中，第一凸部40和第二凸部50具有燕尾榫形状和榫眼形状，第一凸部40和第二凸部50在该示例中具有锐角。

第一凸部40和第二凸部50可以如图11中图示的那样采用***到笼状部中的键的形状。在该示例中，第二凸部50包括经倒圆的突起95，突起95配装到第一凸部40的经倒圆的笼状部96中。笼状部96可以由两个分支部97界定，这两个分支部97在第二凸部50的经倒圆的突起95被***时可以分开或者可以不分开。

在一变型中，这两个分支部97可以在径向引入的***件110的作用下分开，如图中11a所示。

在图11b的示例中，第一凸部40的这两个分支部97具有在其中央处被挖空的盘的一部分的形状。

如图12的变型中所示，第一凸部可以包括位于经倒圆的笼状部96的两侧的一个或更多个开口98。这些开口98可以产生在前述分支部的中间。

在图13和图14所示的变型实施方式中，第一凸部40具有盘的一部分的形状，从而绕曲率中心延伸经过约260°的角度范围。第二凸部具有呈具有对应形状的盘的一部分的形状的凹口的形式。盘部分的角度范围可以严格地大于180°、特别地包括在180°与300°之间，不包括180°。

图15的变型与图13和图14的不同之处在于，存在三个凸部，这三个凸部同样地呈盘的一部分的形状并且延伸经过约260°的角度范围。

在图16的实施方式中，第一凸部40和第二凸部50各自连续地绕机器的旋转轴线而交替地采用盘的一部分的形状或呈盘的一部分的形状的凹口的形状。所述盘的一部分或对应的凹口延伸经过约180°的角度范围。

第二凸部50可以呈凹口的形式，齿23的端部设置在该凹口中，如图17中所示。在此情况下，齿的端部构成环形件25的第一凸部40。凹口具有略微大于齿在其自由端部处的宽度的宽度。齿的自由端部被略微斜切，以使得它们更容易进入轭部29的凹口50。在齿的自由端部处，齿的边缘可以在远离机器的旋转轴线距离增大的方向上略微汇聚。

在图18至图20中所示的变型实施方式中，轭部与环形件之间的接合部形成波纹部99。为此，第一凸部40呈凸台的形式，并且第二凸部50呈对应的凹口的形状。

在图示的示例中，环形件25的齿23在表面上具有互补的凸部56，从而允许将构成环形件25的各个层压片夹持在一起。在图18的该示例中，每隔一个齿设置有互补的凸部56。当然，如果所有的齿都包括这种互补的凸部或者如果例如每隔两个齿或每隔三个齿设置有这种互补的凸部，是不会脱离本发明的范围的。如图20中所示，轭部也可以包括一些互补的凸部。

这些凸部56可以具有长方形的整体形状、例如矩形形状，并且可以具有径向地定向的主轴线，或者在变型中可以具有周向地定向的主轴线。

如图21和图22所示，可以在环形件与轭部之间的接合部处形成有孔100。这些孔100使得可以避免在接合部处存在尖锐的边缘。在孔100的每个侧部上的直的边缘之间存在最大化接触。

这些孔100可以用于使冷却流体流、例如空气流通过以冷却定子。在变型中，这些孔100可以用于使贯穿螺栓通过以保持定子。

本发明不限于轭部与环形件之间的接合部的这些示例，并且该接合部还可以以其他形式实施。

表述“包括”应当理解为与“包括至少一个”同义。

Claims (18)

1.一种用于旋转电机(1)的定子(2)，所述定子(2)包括：

-径向内部的环形件(25)，所述环形件(25)包括齿(23)和槽(21)，所述槽(21)径向地朝向外侧敞开，所述槽(21)在所述齿(23)之间延伸，材料桥接部(27)将两个相邻的齿在它们的基部处连接并且在这些齿之间限定所述槽(21)的底部，以及

-径向外部的轭部(29)，所述轭部(29)附接成与所述环形件接触，所述环形件和所述轭部分别具有与彼此相配合和/或与一个或多个***件相配合的第一凸部(40)和第二凸部(50)，以及

-绕组(22)，所述绕组(22)以分布的方式安置在所述槽中。

2.根据前一权利要求所述的定子，属于所述环形件的所述第一凸部设置在所述齿上、特别地设置在所述齿的面向所述轭部的端部处。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述轭部(29)包括第三凸部(60)，所述第三凸部(60)设置在所述轭部的内表面上并且面向所述环形件的所述槽。

4.根据前一权利要求所述的定子，所述环形件的所述第一凸部(40)是对所述轭部的所述第三凸部(60)进行切割的结果。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述槽邻近所述轭部具有倒圆拐角(92)。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述第一凸部和第二凸部各自分别具有曲率中心，所述第一凸部的曲率中心相对于所述第二凸部的曲率中心朝向所述机器的旋转轴线偏移。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述第一凸部和/或所述第二凸部采用盘的一部分的形状，所述盘的一部分特别地能够延伸经过约180°的角度范围或者延伸经过大于180°的角度范围、并且更好地延伸经过大于210°的角度范围、或者甚至延伸经过大于240°的角度范围。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述第二凸部呈凹口的形式，所述齿的端部位于所述凹口中。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述第一凸部和第二凸部构造成使得所述环形件与所述轭部之间的接合部具有波状部(99)。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述第一凸部和所述第二凸部具有燕尾榫形状和榫眼形状。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述第一凸部和所述第二凸部具有***到笼状部中的键的形状。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，在所述环形件与所述轭部之间的接合部处形成有孔(100)。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，这些材料桥接部(27)的至少一部分具有至少一个可变形区域(32)，所述至少一个可变形区域(32)能够在所述轭部(29)安装在所述环形件(25)上时变形。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述材料桥接部(27)具有在所述机器的操作期间发生磁饱和的区域、特别是具有较小宽度的区域。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述槽(21)具有至少一个平坦部分(30)，所述绕组(22)承靠所述平坦部分(30)，所述绕组(22)优选地具有大致矩形横截面。

16.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述绕组(22)各自包括至少一个导电体(34)，所述至少一个导电体(34)的横截面呈矩形。

17.一种旋转电机(10)，包括根据前述权利要求中的任一项所述的定子(2)、以及转子(1)。

18.一种用于制造根据权利要求1至16中的任一项所述的定子的方法，在所述方法中，从同一金属片材以单次切割操作同时地切割出所述环形件和所述轭部，然后在使所述轭部与所述环形件相对于彼此偏移以便使所述第一凸部和所述第二凸部相配合之后组装所述环形件和所述轭部。

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