CN1234141A - 具有单极绕组的电机 - Google Patents

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Abstract

具有径向气隙磁场的电机,尤其是小功率EC外转子电机有利地具有绕有线圈的单极。梯形槽横截面及朝气隙的小槽口使紧凑绕组的实现变得困难。根据本发明,构成各单极的电机体由软磁块组成,其中在轴向最好由叠层片构成的极块在其构成槽壁的边缘上具有沟,它能在绕单极线圈时精确地引导导线。极靴在气隙侧几乎覆盖整个圆周,及在相邻极块的内端最好设有孔,在组装后将保持销轴向地***孔中以保证径向固定。在多极电机中在槽宽方向上绕有线圈的T极块与未绕线圈的X极块交替布置,其中X极块具有增大与相数相应的分数值的极面。本发明可实现成本合理及高效率的电驱动。

Description

具有单极绕组的电机
本发明涉及根据权利要求1及5的前序部分的具有单极绕组的电机及其制造方法。
电机、尤其是EC外转子小功率电机可有利地具有绕有单绕组的极。单极绕组可避免不同相的导体的交错并能绕制得很紧凑。
在DE-AS1033769中描述了一种电动机，它的各单极通过燕尾状凸出部分被固定在铁心上。
由DE4213377 A1公知了一种带有内转子的无刷直流电动机，其中定子由L形冲片组合成，它被***在绕于一星形塑料体上的绕组中。
在DE4436257 A1中描述了一种电动机的凸极转子，该转子由两个爪形半件推在一起并由楔连接而形成。通过在转子半件中去掉每第二极使以叠片技术实施的激励极的直接绕制变得简单。所有极在圆周上对称分布并结构相同。
此外由DE4004019 A1公知了一种堆积线圈，尽管其槽宽随半径减小但它能实现高的槽填充系数。这种堆积线圈的制造成本非常大并对于其组装需要开式槽，这就导致脉动损耗或增添软磁槽楔的制造及安装成本。
本发明的任务在于，对具有单极绕组的电机及其制造方法这样地改善，即在预给定结构尺寸的情况下减小损耗并同时实现简单及成本合理的制造。
该任务将通过在权利要求1、5、10及12中描述的特征来解决。
根据本发明，构成单极的体由软磁极块组合成，其中最好由在轴向上分层的片组成极块，极块上构成槽壁的表面具有槽沟，槽沟能在绕制极线圈时精确地引导导线。
第一解决方案通过其中极心表面结构来实现绕组的确定位置，及在此情况下仅用导体和极之间的薄绝缘层来实现。由此可做到极中绕组损耗的良好散热及高的槽填充系数。
另外在确定位置上非重叠地绕上的圆导线或型材导线可通过接着加压使其进一步压缩到所需形状。一种精确工作的绕线机从在极心凹槽中确定设置的第一线圈位置开始产生出可再现的线圈表面及线圈轴，由此提供了后置压缩及在电机中节省空间的安装的前提。
第二种方案(描述在权利要求5中)可附加地或替换地实现带单极绕组的多相电机的高空间利用率及同时能减小损耗及制造成本。为此，最好环状软磁体由两种极块构型件组合而成，它们在圆周方向上交替地布置。
第一极块构型件(以下称为T极块)的极距大约相应于位于气隙对面极体的极距。相对地，第二极块构型件(以下称为X极块)的极距比上述极距大或小一个与相数对应的分数值。X极块实现在圆周上依次排列的T极块的相移，并同时保证了软磁体均匀磁作用的气隙表面。T极块构成线圈芯，而X极块填充了相邻导体线圈之间的空间，并最好这样地构型，即可避免增加热阻的空隙。
该线圈最好以线圈方式直接地绕在T极块上，或包有漆皮的型材线圈先在一种设备中被加工出来。T极块主要在槽深方向上引导磁通并最好由颗粒定向(kornorientiert)的材料制造。相反地，X极块传导槽宽方向的磁通并最好由无最佳磁化方向的低损耗电工钢片材做成。
附图中表示出本发明的有利实施形式。
图1表示一个极块的冲片截面；
图2表示一个端首件的正视图；
图3表示加压前一个绕制好的极单元的横截面图；
图4表示加压后一个绕制好的极单元的横截面图；
图5表示一个10极四相EC外转子的横截面图；
图6表示一个10极四相EC内转子的横截面图；
图7表示一个14极三相EC外转子的横截面图；
图8表示组装中的图7中的部件。
图1表示一个极块1的冲片截面，作为本发明的第一方案它具有典型的、朝着槽腔边缘上的沟2，这些槽表面3上的沟用于引导导线4。槽表面是这样构成的，即极绕组的第一层构成用于产生一个梯形线圈5的最佳原始层。
作为引导内绕组层的补充，在极块1的两端面上粘有塑料做的端首件6，它同样地具有沟7，以便限定地引导导线4。
在图2中表示出两个所属的端首件6之一，其中可看到下方的导线入口8，及其余的沟7强制导线4确定地绕制变位。两个对立的端首件在相同径向高度上绕极端地引导导线。
借助围绕极块1的螺纹状沟2、7，单极线圈5的第一层可被非常精确及紧绷地直接绕在极块1上。这里沟2、7可做成不同的宽度及深度，以使得在一个层中的导线4彼此具有不同的距离。
图3表示在刚绕制成后通过极块1获得的一个截面，其中用相对粗的圆导线4以严格预定模式绕成线图。
图4表示图3中绕好线圈的极块1在将线圈5置于加压装置中压缩成所需外部尺寸后的截面。这里圆导线4被变形，以造成平滑的外表面9。除精确绕入导线外通过加压附加地使槽填充系数进一步增大，并由此在相同结构尺寸时减小了绕组损耗。极块最好由颗粒定向的电工片材制成。
图1至图4中相应的预制电极10是一个四相10极EC外转子电动机11的部件，该电动机的横截面表示在图5中。
极块1使用了直至轴中夹的空间来引导磁场。在组装后，将细的保持销轴向地插在极块界面13处的孔12中并由此保证分段定子14的稳定组合。可转动的外壳15同时用作永磁铁16的磁路闭合。
作为变型，预制极块17也可径向地用于气隙的外侧。图6表示譬如一个四相10极EC内转子18的横截面，其中在由硅钢做的空心轴19上粘有径向四极永磁磁环20。对于高转速，极块19将由高频片材冲压制成，并具有的磁通密度接近环形磁铁20磁通密度(例如1T)。仅是在该横截面图的磁轭区域中的用于保持销的孔21不是用于电磁目的。
在图7中表示根据本发明第二构思的环形三相EC电机22。在转子轭24上粘有均匀分布的十四个结构相同的永磁铁23，在其气隙25的对面设有十二个极块(即6个T极块26及6个X极块27)。极块26、27在气隙一侧上几乎覆盖了整个表面。划有条形断面线的T极块26最好由变压器片材(Trafoblech)组成并***在预制好的型材导体绕组29中。由电机片材(Dynamoblech)冲出的X极块27上标有十字断面线。它通过横切方向较大的极宽产生相移并且其槽面28上这样地构型，即在组装时使型材线圈29压成一个确定状态，并通过面接触保证良好的散热及很小的绕组噪音。
如图8中所示地，在极块26、27及型材线圈29组装后，将一个定子环30***多角形的主体孔31中并在外圈设有一个由纤维增强带做的薄绷带32。在浸渍后该定子被足够地增强并能承受转子的磁力。
作为图7的变型，X极块可在气隙侧仅覆盖转子极距的三分之二，由此使12定子极仅与10个转子极对置。本发明也适用于内转子，轴流式电机及线性电机以及电激磁或根据磁阻原理工作的电机。

Claims (14)

1．具有单极绕组及由极块(1,19,26,27)组合成的软磁极体的电机，其特征在于：
极块(1,19)上界定槽空间的表面(3)具有沟，在这些沟(2,28)中放置导线(4)。
2．根据权利要求1的具有单极绕组的电机，其特征在于：极块(1,19,26)由层叠的颗粒定向的片材组成。
3．根据权利要求1的具有单极绕组的电机，其特征在于：在极块(1,19,26)的端侧装有具有沟(7)的端首件(6)，及这些沟用于引导导线(4)。
4．根据权利要求1的具有单极绕组的电机，其中极块(1)径向地布置在气隙内，其特征在于：极块(1)以其径向内端拼在一起，在其界面(13)上具有接触面(12)，其中***保持销。
5．具有单极绕组及由极块组合成的软磁极体的电机，其特征在于：相邻的极块(26,27)被做成具有不同的极靴宽度，其中这两个极块之一(27)的极靴约相应于气隙另一侧的极体的极距，而相邻极块(26)的极靴宽度较小些。
6．根据权利要求5具有单极绕组的电机，其特征在于：每第二极块(26)的极靴宽度比每第一极块(27)的极靴宽度小一个对面极体极距的分数，该分数对应于相数。
7．根据权利要求5具有单极绕组的电机，其特征在于：仅在两个相邻极块(26,27)的一个上绕有一个线圈。
8．根据权利要求7具有单极绕组的电机，其特征在于：被线圈围绕的极块(26)由颗粒定向的片材组成并在气隙侧构成一个面，它与对面极体的极面相对应。
9．根据权利要求5具有单极绕组的电机，其特征在于：与气隙对面的极体的极距有偏差的极块(27)填充了两个相邻线圈之间的空间并构成磁轭的大部分。
10．具有单极绕组及由极块(1)组合成的软磁极体的电机的制造方法，其特征在于：在绕上导线后将该线圈放在一个装置中压成一个确定形状，由此使紧接着放置到槽空间中的导线受压缩。
11．具有单极绕组及由极块(1)组合成的软磁极体的电机的制造方法，其特征在于：在绕制极线圈第一层时使导线导入到极芯上的沟中。
12．具有单极绕组及由极块(1)组合成的软磁极体的电机的制造方法，其特征在于：将绕有线圈的极块(26)与未绕有线圈的极块(27)组合成一个紧凑的环形体。
13．根据权利要求12的电机制造方法，其特征在于：未绕有线圈的极块(27)在***线圈(29)后使线圈压成确定形状。
14．根据权利要求12的电机制造方法，其特征在于：在浸渍前用一个薄的纤维加强带(32)使环形体绷紧。
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