CN107852056A - 用于电机的具有绝缘线棒绕组的定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机(34)的定子(1)，其具有叠片铁芯(2)，所述叠片铁芯具有在所述定子(1)的轴向方向(3)上延伸的凹槽(4)，并且所述定子具有构成所述定子(1)的电绕组的导电线棒(21)，在各自情况下，在所述凹槽(4)中的一个凹槽中安排了所述导电线棒中的至少一个导电线棒，其中每个线棒(21)通过相应的电绝缘元件(22)而与所述叠片铁芯电绝缘。所述定子(1)能有效率地制造。本发明提供：所述相应的电绝缘元件(22)被配置成由热塑性塑料形成并且包围所述线棒(21)的软管元件(23)。

Description

用于电机的具有绝缘线棒绕组的定子

技术领域

本发明涉及用于电机的定子、具有根据本发明的定子的电机、机动车辆，以及用于制造定子的方法。定子具有带凹槽的叠片铁芯，在每个凹槽中安排至少一个导电线棒(bar)，其中全部的线棒构成定子的电绕组。每个线棒借助于电绝缘元件与叠片铁芯绝缘。

背景技术

在特定类型的定子的情况下，现有技术中提供的是使得每个导电线棒涂覆有电绝缘表面涂覆剂。随后，将线棒安装在叠片铁芯中的凹槽中并且使用绝缘纸进行固定。最后，用浇铸复合物(尤其是浸渍树脂)来浸渍绝缘纸。结果，将线棒固定在凹槽中并且与叠片铁芯绝缘。

从现有技术中得知的这种制造工艺耗时，因为将线棒与绝缘纸安排在一起需要高精度。此外，绝缘纸的浸渍和浇铸复合物的后续固化花费若干小时。

发明内容

本发明基于下列目标：得到能有效率地制造的电机，尤其是用于机动车辆的电机。

所述目标借助于独立权利要求的主题来实现。本发明的有利发展由从属权利要求的特征给出。

本发明得到用于电机的定子。以本身已知的方式，定子具有带凹槽的叠片铁芯，所述凹槽在定子的轴向方向上延伸。轴向方向与将被安排在定子中的转子的预期旋转轴线一起定向。定子还具有构成定子的电绕组的导电线棒，在各自的情况下，在凹槽中的一个凹槽中安排了导电线棒中的至少一个导电线棒。换言之，定子具有线棒绕组。在各自的情况下，每一凹槽中优选地安排两个线棒，并且线棒彼此连接形成双层绕组。每个线棒通过相应的电绝缘元件与叠片铁芯电绝缘。

然而，与现有技术相比，电绝缘元件随后不是由一层表面涂覆剂和用浇铸复合物浸渍的绝缘纸形成的。相反，为了有效率地制造定子，提供的是每个线棒的相应电绝缘元件被配置成由热塑性塑料形成的并且包围相应线棒的软管元件。换言之，每个线棒沿着它的长度被塑料围住或包住。换言之，每个线棒具有由塑料形成的护套。

本发明提供以下优点：每个线棒可以与它的电绝缘元件一起单独地制造或得到。每个线棒随后可以与它的电绝缘元件一起以成品形式插入到凹槽中。随后，不需要进一步的处理步骤来使线棒与叠片铁芯绝缘。

本发明还包括可选的发展，这些发展的特征提供额外的优点。

根据一个发展，相应软管元件的塑料借助于挤出法安排在相应线棒周围。换言之，借助于挤出将塑料在柔软或流体状态下安排或浇铸在线棒周围。这提供以下优点：可以由机器以持续的或正在进行的挤出过程对线棒相继地提供它们的相应电绝缘元件。这使得制造甚至更有效。

根据一个发展，其中安排有软管元件的相应凹槽的凹槽宽度比软管元件本身的外径大至多0.2mm、尤其是0mm。换言之，在定子的周向方向上，在每个凹槽中线棒与它的软管元件一起存在所导致的游隙或有自由空间，所述自由空间至多0.2mm，尤其至多0mm。这提供以下优点：每个线棒可以以很少的花费固定或附接在凹槽中。例如折叠或折曲从叠片铁芯伸出的线棒的端部使得线棒与它的软管元件一起牢固地就坐在凹槽中就足够了。

此处的一个发展提供线棒在凹槽中塑性和/或弹性折曲，并且因此具有机械应力，所述机械应力使得软管元件压靠凹槽的凹槽壁。这提供以下优点：确保或保证了叠片铁芯与线棒之间的热传导。这种折曲例如可以借助于所描述的对从叠片铁芯伸出的线棒端部的折叠或折曲来实现。

根据一个发展，每个线棒的软管元件的壁厚度在0.1mm到0.5mm的范围内。例如，壁厚度可以是0.3mm。换言之，在每个方向上，线棒与叠片铁芯之间都有塑料层，所述塑料层具有在0.1mm到0.5mm范围内的厚度或壁厚度。这提供以下优点：每个线棒只借助于软管元件便与叠片铁芯可靠地电绝缘。此外，还提供了利用特定尺寸的可靠的热传导。

根据一个发展，凹槽没有浇铸复合物。换言之，利用定子，有可能省却倒出浇铸复合物，例如，所述浸渍树脂。因此，避免了这个耗时的制造步骤。

根据一个发展，塑料具有聚酰胺和/或聚亚苯基砜(PPSU)和/或聚邻苯二甲酰胺(PPA)或者由其形成。这些塑料已被证明在使用以所描述的方式制造的定子时尤其有利。

至于线棒本身，一个发展提供的是每个线棒由铜形成。这导致适合得到绕组的电导率。此外，另外保证了线棒的可变形性，以便通过折曲每个线棒来使得软管元件的塑料压靠凹槽壁。

本发明还包括具有根据本发明的定子的实施例的电机。电机的转子可旋转地安装在定子中。电机可以通过特别少量的工作步骤制成，因为按所描述的方式，可以借助于将线棒与它们的绝缘元件一起共同同时插入到叠片铁芯中并且随后折曲线棒端部来制造定子。

特别优选地提供的是电机被配置成机动车辆的起动器发电机或被配置成机动车辆的制动辅助系统的电动马达。在这两个应用中，显而易见的是，按本发明的方式制造的定子具有线棒与叠片铁芯之间的充分热传递，结果是缺少浇铸复合物尤其并不构成缺点。

最后，本发明还包括机动车辆，所述机动车辆中电机是按所描述的方式得到或安排的。

为了制造根据本发明的定子的实施例，本发明还得到用于制造根据本发明的定子的实施例的方法。在根据本发明的方法中，得到具有凹槽的叠片铁芯，所述凹槽以已知的方式在定子的轴向方向上延伸。针对每个凹槽，得到至少一个导电线棒。如先前所述，每个凹槽优选地提供两个线棒。为了随后能够将线棒安排在凹槽中并且在过程中用少量工作步骤得到每个线棒与叠片铁芯之间的电绝缘，根据本发明提供的是用软管元件围住得到的每个线棒，所述软管元件由热塑性材料形成并且构成已经描述的电绝缘元件。每个线棒与相应地围住它的软管元件一起插入到相应地提供的凹槽中。换言之，在将每个线棒插入到相应凹槽中之后，同时也确保了线棒相对于叠片铁芯的电绝缘。因此，在插入每个线棒之后不需要额外的工作步骤来确保电绝缘。

为了得到具有相应软管元件的所述线棒，一个发展提供的是出于得到线棒的目的，得到借助于挤出法在其周围安排有塑料的导线。将导线和塑料分成线棒和软管元件。换言之，有可能得到例如具有已经被塑料包住的导线的卷。可以以自动的方式通过从卷上将导线解开卷绕并且将导线切成或分成单独的线棒来得到每个线棒。在这个背景下，可以沿着导线连续地安排塑料。为了随后得到软管元件，可以提供的是从线棒的端部除去绝缘，也就是说除去塑料。

导线可以是例如圆导线或带状导体。

由于在插入到相应凹槽中之前已经与线棒的软管元件一起得到线棒，因此，根据一个实施例，在各自情况下，每个线棒可以有利地与它的相应软管元件一起插入到凹槽之一中。软管元件尤其在此粘附到线棒，结果是不必要或可以省却对凹槽中的每个软管元件进行调整。

一个发展提供的是通过折曲来使插入到凹槽之一中的每个线棒成形，并且因此使得线棒的相应软管元件压靠相应凹槽的凹槽壁。这在软管元件与凹槽之间产生接触点。这尤其确保叠片铁芯与线棒之间存在没有空气的热传输路径。

附图说明

下文描述本发明的示例性实施例，其中：

图1示出根据本发明的定子的实施例的透视图的示意展示，

图2示出图1的定子的示意展示，其中仅展示了单个电线圈，

图3示出定子的截面的示意展示，

图4示出定子的单个导体元件的透视图的示意展示，

图5示出导体元件的侧视图的示意展示，

图6示出导体元件的截面的示意展示，并且

图7示出根据本发明的机动车辆的实施例的示意展示。

具体实施方式

下文所解释的示例性实施例是本发明的优选实施例。在示例性实施例中，实施例的所描述部件各自表示本发明的单独特征，所述特征将被彼此独立地考虑并且各自也彼此独立地发展本发明，并且因此也可以单独地或呈除了所示之外的组合被视作本发明的部件。此外，已经描述的本发明的其他特征也可以添加到所描述的实施例。

在附图中，功能相同的元件相应地提供有相同的参考符号。

图1示出用于电机的定子1。定子1可以被提供用于例如机动车辆的起动器发电机。定子1具有叠片铁芯2，所述叠片铁芯可以按本身已知的方式由软磁金属片层(矫顽磁场强度低于1000A/m)形成，所述软磁金属片层彼此电绝缘并且沿着轴向方向3堆叠或成层。

在叠片铁芯3的凹槽4中，在各自情况下，两个导体元件6、7已经通过轴向凹槽开口5插入。为了清晰起见，在各自情况下，只有一些特定的元件已经提供有参考符号。每个凹槽4的导体元件6、7安排成在径向方向8上对齐，一个在另一个的后面。在各自情况下，径向方向8从借以限定轴向方向3的轴线9垂直地向外指向。轴线9对应于可以安排在定子中的转子的预期旋转轴线。

导体元件6、7之间的不同径向距离导致两个环或层10、11，其中径向外部导体元件6形成层10并且径向内部导体元件7形成层11。层10、11是定子1的双层绕组12的部件。在所示的实例中，双层绕组12包括六个电线圈，每个电线圈是通过连接导体元件6、7的相应子集而产生的。在各自情况下，外层10的一个导体元件和内层11的一个导体元件形成线圈中的一个线圈的相连接(phase connection)或线圈连接13。线圈的线圈连接13各自安排在连接区域14中。

出于展示的目的，图2示出单个电线圈15。图2中的图示对应于图1中的图示，其中省略了与其他电线圈相关联的所有那些导体元件6、7。图2中展示的线圈15具有总共三圈或三匝16，它们在连接区域14内由匝连接17彼此电连接。

为了形成线圈15的匝16，外层11的导体元件6已经沿着周向方向U1倾斜或折曲，而内层11的导体元件7已经在相对的周向方向U2上折曲。因此，两个层10、11的导体元件6、7被联锁，结果是倾斜区域具有相对于端面18的倾斜角。导体端部也具有平行于轴线9定向的导体端部。为此目的，导体端部具有偏移。

导体端部的所有倾斜区域的倾斜角都相同。因此，这些导体端部特别接近地一个在另一个的顶部上。导体端部是叠片铁芯2的端面18上的绕组头部20的一部分。

图3示出叠片铁芯的内部中的电导体元件6、7如何与叠片铁芯2的软磁金属片层电绝缘。为了清晰起见，在各自情况下，只针对图3中的指定元件给出几个参考符号。每个导体元件6、7由导电线棒21和电绝缘元件22形成。

图4再一次示出单独具有导电线棒21和电绝缘元件22的单个电导体元件6、7。在各自情况下，线棒21可以是带状导体或扁平导线。线棒21的材料可以是例如铜。电绝缘元件22被配置成护套或软管元件23。

图3展示每个线棒21如何借助于绝缘元件22通过软管元件23的材料与叠片铁芯2电绝缘。软管元件23由热塑性塑料形成，所述热塑性塑料可以具有例如聚酰胺和/或PPSU和/或PPA。

图3还展示在每个绕组头部20的区域中，作为图1所示的联锁或折曲的结果，每个线棒21如何压靠相应凹槽4的凹槽壁24，其中线棒21被机械地支撑或折曲。

软管元件23的塑料可以已经借助于挤出法应用到线棒21上。

为此目的，将每个线棒21或者通过将其分开而制造出线棒21的导线引导穿过挤出安排(未示出)。环状间隙位于其中，塑料以可变形或液体或流体状态从所述环状间隙中出现。结果，产生了搁靠在线棒21或导线上的软管。

图5示出在从导线中制造出线棒21的过程中，如何将这个导线分成具有线棒长度25的线棒21。此处可以提供：通过从线棒21上除去软管元件23的塑料绝缘来形成除去了绝缘的端部26，结果是每个软管元件23具有小于线棒长度25的绝缘长度27。线棒长度可以例如在例如8cm到15cm的范围内。

图6展示如何借助于软管元件23用塑料围住线棒21，其中软管元件23具有可以在0.1mm到0.5mm范围内的层厚度或壁厚度28。线棒26的边缘29优选地具有弯曲部分或者在0.5mm到1.5mm范围内的曲率半径30。这产生以下优点：在振动移动期间边缘29不会切开或撕裂软管元件23。

导体元件6、7的外径32(也就是说，周向方向U1、U2上的软管元件23的外径32)比这个方向上的凹槽宽度33小至多0.2mm。软管元件23优选地与彼此相对的两个凹槽壁接触。

图7展示可以如何借助于定子1来得到电机34。在电机34的情况下，转子35可旋转地安装在定子1中。转子35以旋转固定的方式连接到轴36。电机34可以安装在例如机动车辆37中。机动车辆37可以是例如汽车，具体而言，乘用车或卡车。轴36可以联接到车辆部件38，所述车辆部件可以是例如内燃发动机或者用于制动辅助系统的液压制动电路的泵。可以以本身已知的方式通过借助于逆变器交替地使定子1的电线圈通电来驱动电机34。这在定子的内部产生旋转磁场，这个磁场驱动转子35。转子35于是绕轴线9旋转。

总的来说，实例示出通过挤出应用的塑料涂层如何可以得到定子的铜线棒的电绝缘。塑料层的厚度可以按一定方式选择性地设置，使得挤出的销或挤出的线棒可以直接插入到叠片铁芯2中的凹槽4中并且随后进行联锁或者折曲或扭曲。优于现有技术的优点在于，可以消除凹槽绝缘的高成本过程。具体而言，不必要将绝缘纸放在凹槽中并且随后用浸渍树脂来浸渍绝缘纸。另一优点在于，绝缘纸或者线棒上的绝缘表面涂层中的任一者都不会被损坏。

由热塑性塑料构成的软管元件是柔性的，并且在折曲或扭曲期间与线棒的形状适配。由塑料构成的软管元件也具有足够的机械承载能力，并且尽管如此，仍可以选择足够薄的塑料涂层。

因此，制造步骤或处理步骤中存在总体节省以及相关联的成本降低。此外，可以用相对较短的时间周期制造定子1。与具有电绝缘表面涂层并且随后借助于绝缘纸和浇铸复合物将线棒固定在凹槽4中的线棒21的表面涂层相比，通过挤出来应用的塑料涂层具有改进的机械承载能力。

因此，实例总体示出本发明如何准许带状导体的热塑性塑料护套用于制造马达绕组。

Claims (15)

1.一种用于电机(34)的定子(1)，其具有叠片铁芯(2)，所述叠片铁芯具有在所述定子(1)的轴向方向(3)上延伸的凹槽(4)，并且所述定子具有构成所述定子(1)的电绕组的导电线棒(21)，在各自情况下，在所述凹槽(4)中的一个凹槽中安排了所述导电线棒中的至少一个导电线棒，其中每个线棒(21)通过相应的电绝缘元件(22)而与所述叠片铁芯电绝缘，所述定子的特征在于，所述相应的电绝缘元件(22)被配置成由热塑性塑料形成并且包围所述线棒(21)的软管元件(23)。

2.根据权利要求1所述的定子(1)，其中相应的软管元件(23)的塑料借助于挤出法安排在相应的线棒(21)的周围。

3.根据前述权利要求中任一项所述的定子(1)，其中安排有所述软管元件(23)的所述凹槽(4)的相应凹槽宽度(33)比所述软管元件(23)的外径(32)大至多0.2mm，尤其是至多0mm。

4.根据前述权利要求中任一项所述的定子(1)，其中所述线棒(21)在所述凹槽(4)中塑性和/或弹性折曲，并且因此具有机械应力，所述机械应力使得所述软管元件(23)压靠所述凹槽(4)的凹槽壁(24)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的定子(1)，其中所述软管元件(23)的壁厚度(28)在0.1mm到0.5mm的范围内。

6.根据前述权利要求中任一项所述的定子(1)，其中所述凹槽(4)没有浇铸复合物。

7.根据前述权利要求中任一项所述的定子(1)，其中所述塑料具有聚酰胺和/或聚亚苯基砜和/或聚邻苯二甲酰胺或者由其形成。

8.根据前述权利要求中任一项所述的定子(1)，其中每个线棒(21)由铜形成。

9.一种电机(34)，其具有根据前述权利要求中任一项所述的定子(1)，其中转子(35)可旋转地安装在所述定子(1)中。

10.根据权利要求9所述的电机(34)，其中所述电机(34)被配置成起动器发电机或者被配置成用于机动车辆(37)的制动辅助系统的电动马达。

11.一种机动车辆(37)，其具有根据权利要求9或10所述的电机(34)。

12.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的定子(1)的方法，其中在所述方法中，得到具有凹槽(4)的叠片铁芯(2)，所述凹槽在所述定子(1)的轴向方向(3)上延伸，以及针对每个凹槽(4)得到至少一个导电线棒(21)，所述方法的特征在于，得到的每个线棒(21)被由热塑性塑料形成的软管元件(23)围住，并且每个线棒(21)与相应地围住它的所述软管元件(23)一起插入到相应地提供的凹槽(4)中。

13.根据权利要求12所述的方法，其中为了得到所述线棒(21)，得到借助于挤出法在其周围安排塑料的导线，并且将所述导线分成所述线棒(21)，而且将所述塑料分成所述软管元件(23)。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中在各自情况下，将每个线棒(21)与它的相应的软管元件(23)一起插入到所述凹槽(4)中的一个凹槽中。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中通过折曲来使插入到所述凹槽(4)中的一个凹槽中的每个线棒(21)成形，并且因此使得所述线棒(21)的所述相应软管元件(23)压靠相应凹槽(4)的凹槽壁(24)。