CN111201694B - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，其具有环形的定子和设置在定子内部的转子，其中，定子具有沿圆周方向的多个定子段和施加在绕组支撑件上的一个定子绕组，其中，每个定子段具有沿圆周方向的侧向切口，具有环形方式地施加的定子绕组的相应绕组支撑件被引入到相邻的定子段的侧向切口中，所述切口沿圆周方向相邻，并且定子绕组的径向外侧被彼此相邻的定子段的定子段外臂部分地包围，使得在两个彼此相邻的定子段的定子段外臂之间形成径向指向的外部间隙。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种电机，其具有环形的定子和布置在定子内的转子。

背景技术

这种电机例如用于内燃机的涡轮增压器的电动压缩机中。由于空气动力学的效率，为内燃机的增压而设置的压缩机必须以非常高的转速运行。这些转速在大约70000转/分钟至150000转/分钟的范围内。

已知的是，将电机的定子绕组设计为集中绕组，在该情况下，线圈均缠绕在定子齿上。这使得紧凑设计成为可能，但是产生具有高空间谐波含量的定子磁场。这又由于涡电流而在电机的转子中引起高的欧姆损耗。

还已知的是，将电机的定子绕组实现为分布式绕组。这种分布式绕组比集中式绕组更有效地复制正弦波。如果定子绕组被实现为分布式绕组，则涡电流被显著地减小。然而，分布式绕组通常使用拉入技术来生产，或者使用所谓的发夹技术从各个导体插在一起并且随后被焊接。在上述两种情况下，由于在绕组构造过程期间导体必须被引导经过彼此，因此末端绕组需要相对大量的空间。

DE102013207469A1公开了一种电机，其具有环形的定子和布置在定子内的转子。定子具有定子铁芯。定子铁芯又具有定子轭和定子齿。此外，定子具有以环形方式围绕定子轭延伸的定子绕组，其中定子轭具有设置在定子轭的内圆周上的内部槽和设置在定子轭的外圆周上的外槽，以用于接收定子绕组。此外，在定子绕组上设置灌封物，使得定子绕组通过灌封物与定子铁芯热连接。

DE102015203010A1公开了一种高速同步电机和相关联的定子。该定子具有围绕环形芯的导电绕组线的多个绕组和至少两相。环形芯由至少两个环形芯段构成，其中每相缠绕在至少一个环形芯段上。在此，每个部分绕组可以围绕线圈体缠绕，该线圈体被形成为使得在组装时环形芯段可以插入线圈体中。作为替代，每个部分绕组可以形成为自支撑烘焙搪瓷绕组，其被形成为使得在组装时至少两个环形芯段之一可以被引入绕组中。环形芯段可以通过卡扣连接彼此连接。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机，其具有环形的定子和布置在定子内部的转子，在该情况下，转子磁损耗被降低。

该目的通过具有本申请的基本方案的特征的电机来实现。本发明的有利实施例和改进在本申请的优选方案中详细说明。

根据本发明的电机具有环形的定子和布置在定子内的转子，其中定子具有沿圆周方向的多个定子段和施加到绕组支撑件上的定子绕组，其中每个定子段具有沿圆周方向的侧向切口，具有环形施加的定子绕组的绕组支撑件被引入到相邻定子段的沿圆周方向相邻的侧向切口中，并且定子绕组的径向外侧被相互相邻定子段的定子段外臂部分地围绕，使得在两个相互相邻定子段的定子段外臂之间形成径向指向的外部间隙。

本发明的优点尤其在于，与电机的转子耦合的绕组电感可以保持较小，使得转子相对于现有技术仅受到定子磁场的相对较小的谐波幅度。本发明的这些优点是可能的，因为通过本申请的基本方案中规定的特征，在定子外部延伸的定子绕组的返回导体用于提供附加的电感，其B场独立于转子，也就是说沿着不沿着转子引导并且也不穿过转子的路径。通过适当选择本申请的基本方案中规定的外部间隙的长度和宽度，可以有利地设定所需的电感，该外部间隙设置在相邻定子段的两个定子段外臂之间并沿径向延伸。

本发明的有利实施例和改进在本申请的优选方案中详细说明。

附图说明

下面将基于附图更详细地讨论本发明的示例性实施例。在附图中：

图1示出了用于说明根据本发明的电机的第一示例性实施例的图，

图2示出了用于说明图1中所示的电机的定子段的基本结构的简化图，

图3示出了用于说明根据本发明的电机的第二示例性实施例的图，

图4示出了用于说明预缠绕的线圈的图，以及

图5示出了用于说明图3中所示的电机的定子段的基本结构的图。

具体实施方式

图1示出了用于说明根据本发明的电机的第一示例性实施例的图。

图1中所示的电机1具有环形的定子2和布置在定子内的转子3。定子2具有沿圆周方向的多个定子段4和施加在绕组支撑件8上的一个定子绕组9。这些定子段4中的每个都被分配给交流系统的相U、V或W中的一个。这些定子段4中的每个在圆周方向上具有侧向切口7。此外，绕组支撑件8定位在相邻的定子段4的在圆周方向上相邻的侧向切口7中，并且均设有环形地施加的定子绕组9。

定子绕组9的径向外侧被相互相邻的定子段4的定子段外臂10部分地包围，使得在两个相互相邻的定子段的定子段外臂之间形成径向指向的外部间隙11。

该外部间隙11的长度和宽度选择为使得在定子外部的区域中形成附加磁路，该附加磁路具有由外部间隙11的长度和宽度确定的预定电感。因此，通过适当选择外部间隙11的长度和宽度，可以在定子外部建立期望尺寸的磁场。在定子外部形成的该磁场对电机的布置在定子2内部的转子3没有影响，使得B场或附加磁场的相关谐波幅度对转子没有不期望的影响。

定子段外臂10均在定子段的圆周方向上具有相同的长度。

在该示例性实施例中，绕组支撑件8和相应的定子段4是不同的部件。这使得可以在定子的组装之前将定子绕组从外部缠绕到相应的绕组支撑件上，然后将缠绕有定子绕组的绕组支撑件推到相应的定子段上。

图1中所示的电机是两极电机，其中定子绕组通过线圈缠绕方法施加到绕组支撑件，并且其中缠绕的线圈支撑件然后被推到总共六个定子段4中的一个定子段上。在随后进行的最终制造步骤中，各个定子段被轴向地推入彼此之中。

如上所述，定子绕组的径向外侧没有被定子材料完全包围，而是在每种情况下，在相互相邻的定子段之间设置沿径向方向延伸的外部间隙11。通过适当选择该外部间隙11的长度和宽度，可以设定所需的外部电感。

有利地，使用紧固装置将彼此相邻的定子段4彼此紧固。在所示的示例性实施例中，这些紧固装置是闭锁凸起12，其插入到相邻的定子段的闭锁凹部13中。

闭锁凸起12有利地穿过缠绕有定子绕组9的绕组支撑件8。

如上所述实施的电机的优点在于，由于在定子外部形成的附加磁路，在定子内形成的并且耦合到电机的转子的定子磁场可以保持较小，从而在定子内形成的磁场的谐波幅度对转子的影响保持较小。

图2示出了用于说明图1中所示的电机的定子段4的基本结构的简化图。从图2中特别明显的是，定子段4在圆周方向上具有侧向切口7，如上所述，缠绕有定子绕组9的绕组支撑件8可以插入到该侧向切口中。此外，显然每个定子段在其径向外部区域具有定子段外臂10，结果是在相互相邻的定子段的相互相邻的定子段外臂之间可以形成径向指向的间隙。如图1所示，该间隙居中地定位在定子绕组9的径向外侧上方。

图3示出了用于说明根据本发明的电机的第二示例性实施例的图。在该第二实施例中涉及的是两极十二槽定子。

图3中所示的电机1还具有环形的定子2和布置在定子内的转子3。定子2具有沿圆周方向的多个定子段4和施加在绕组支撑件8上的一个定子绕组9。这些定子段4中的每个都被分配给交流系统的相U、V或W中的一个。这些定子段4中的每个在圆周方向上具有侧向切口7。绕组支撑件8定位在相邻的定子段4的在圆周方向上相邻的侧向切口7中，并且均设有环形地施加的定子绕组9。

定子绕组9的径向外侧被相互相邻的定子段4的定子段外臂10部分地包围，使得在两个相互相邻的定子段的定子段外臂之间形成径向指向的外部间隙11。

该外部间隙11的长度和宽度选择为使得在定子外部的区域中形成附加磁路，该附加磁路具有由外部间隙11的长度和宽度确定的预定电感。因此，通过适当选择外部间隙11的长度和宽度，可以在定子外部建立期望尺寸的磁场。在定子外部形成的该磁场对电机的布置在定子2内部的转子3没有影响，使得B场或附加磁场的相关谐波幅度对转子没有不期望的影响。

定子段外臂10均在定子段的圆周方向上具有相同的长度。

在该第二示例性实施例中，绕组支撑件8注塑到相应的定子段4上并且因此与相应的定子段一起形成一件式部件。这使得在定子的组装之前，可以通过合适的缠绕方法在外部预缠绕定子绕组，然后将其推到相应的绕组支撑件上，该绕组支撑件与相应的定子段4一起形成单件式部件。

图4示出了在外部预缠绕的定子绕组的示例性实施例。如从图4中可以看出的，该定子绕组不被配置为在其内侧和其外侧上对称，以便为定子材料中的磁通量腾出足够的空间。定子绕组在其内侧上被窄且高地缠绕，并且在其外侧上被宽且平地缠绕。定子绕组的这种结构也可以从图3中看出，因为在相应的定子段的径向内部区域中设置有被设计为窄且高的绕组槽，而在相应的定子段的径向外部区域中设置有被设计为宽且平的绕组窗口。

如上所述，定子绕组的径向外侧没有被定子材料完全包围，而是在每种情况下，在相互相邻的定子段之间设置沿径向方向延伸的外部间隙11。通过适当选择该外部间隙11的长度和宽度，可以设定所需的外部电感。

有利地，使用紧固装置将彼此相邻的定子段4彼此紧固。这些紧固装置优选地是插入相邻定子段的闭锁凹部13中的闭锁凸起12。

闭锁凸起12有利地穿过绕组支撑件8，该绕组支撑件注塑到定子段4上。

如上所述实施的电机的优点在于，由于在定子外部形成的附加磁路，在定子内形成的并且耦合到电机的转子的定子磁场可以保持较小，从而在定子内形成的磁场的谐波幅度对转子的影响保持较小。

图5示出了用于说明图3中所示的电机的定子段的基本结构的图。该定子段具有定子齿14，该定子齿具有第一定子齿外臂14a、第二定子齿外臂14b、定子齿外表面14c、定子齿内表面14d和定子齿本体14e。绝缘体15紧固到定子齿本体14e并且使定子段的不同导电部件彼此电绝缘。闭锁凸起12与定子齿本体14e整体地形成为一个部件，并且被引导通过注塑在定子齿本体上的绕组支撑件8。在定子齿的与闭锁凸起12相对地定位的一侧上设置有闭锁凹部13，其在定子段的组装时设计成接收相邻布置的定子段的闭锁凸起。

本发明的一个有利的实施例在于，在定子段的内圆周的区域中为电机配备用作传感器绕组的附加绕组。该附加绕组优选地是由非常细的丝构成的分布式绕组。

定子绕组可以以三角形电路或星形电路的形式实现。

电机通常是多极电机。

作为使用闭锁凸起和闭锁凹部的替代，相邻的定子段也可以以另一种方式彼此连接；例如，定子的段可以彼此焊接，通过注塑成型彼此连接，或者通过任何其它"拼图几何形状"彼此连接。

整个定子可以有利地通过由导热材料构成的灌封物封装，以用于更好的散热的目的。

此外，在每种情况下，可以在相邻的定子段之间引入一个绝缘层，以避免在相邻的定子段之间发生任何短路和避免发生任何涡电流。

Claims (8)

1.一种电机(1)，其具有环形的定子(2)和布置在所述定子内的转子(3)，其中所述定子具有沿圆周方向的多个定子段(4)和施加到绕组支撑件(8)上的定子绕组(9)，其特征在于

-每个定子段(4)在圆周方向上具有侧向切口(7)，

-在每种情况下，具有环形地施加的定子绕组(9)的绕组支撑件(8)被引入相邻定子段(4)的在圆周方向上相邻的侧向切口(7)中，以及

-所述定子绕组(9)的径向外侧被相互相邻的定子段(4)的定子段外臂(10)部分地围绕，使得在两个相互相邻的定子段(4)的定子段外臂(10)之间形成径向指向的外部间隙(11)；

所述外部间隙(11)的长度和宽度被选择成使得在所述定子外部的区域中形成具有预定电感的附加磁路，使得在所述定子内形成的磁场的谐波幅度对所述转子的影响保持较小，并且对布置在所述定子(2)内部的转子(3)没有影响。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子段外臂(10)在所述定子的圆周方向上具有相同的长度。

3.根据前述权利要求之一所述的电机，其特征在于，绕组支撑件(8)和定子段(4)是不同的部件，并且具有施加的定子绕组(9)的绕组支撑件(8)被推到相应的定子段(4)上。

4.根据权利要求1-2之一所述的电机，其特征在于，绕组支撑件(8)被注塑到相应的定子段(4)上。

5.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述定子段(4)具有在相邻定子段的方向上的紧固装置(12，13)。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，定子段(4)具有沿相邻定子段(4)的方向的闭锁凸起(12)。

7.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述定子段(4)在其背离所述绕组支撑件(8)的外侧上具有闭锁凹部(13)。

8.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述闭锁凸起(12)被引导穿过所述绕组支撑件(8)。

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