定子、电机和用于缠绕无刷电机的定子的定子齿的方法与流程

1.本发明涉及一种定子、一种具有这种定子的电机和一种用于缠绕无刷电机定子的定子齿的方法。


背景技术：

2.无刷电机作为三相电机，其定子具有多个定子齿，例如，多个定子齿排布成星形，每个定子齿由绝缘体包围，每个绝缘体周围绕有定子绕组。在传统绕组中，导线末端通常在定子齿的外端向左和向右延伸。这样做的缺点是导线末端总是靠近相邻齿的导线末端。线圈与各股线的线圈末端相连接，并通过公共连接导体以预定方式互连。在无刷电机作为三相电机的情况下，定子有三股线，因此至少有三个连接导体，连接导体中通常配备有永磁体的转子或电枢旋转，在每种情况下以相移方式向其施加电流以产生旋转磁场。连接导体连接到电机电子单元以控制电机。定子绕组的线圈通过连接导体以某种方式相互连接。互连的类型由定子绕组的绕组方案决定，其中线圈的星形连接或三角形连接通常作为绕组方案。
3.已知使用汇流排单元形式的连接导体。汇流排单元包括汇流排，汇流排的一侧末端部分分别与线圈组的绕组线相连，另一侧各有一个外部连接端子，用于与控制单元进行电连接。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种定子，制造简单、可以自动化、并且其设计有利于汇流排单元的建造。
5.该目的通过本发明提供的定子、具有这种定子的电机以及通过本发明提供的用于缠绕无刷电机的定子的定子齿的方法来实现。
6.因此，提供了一种定子，具有旋转对称的定子铁芯，所述定子铁芯具有多个定子齿，每个定子齿至少部分地被绝缘体包围，所述绝缘体具有带绕组空间的绕组室，该绕组空间在内侧由内法兰界定，在外侧由外法兰界定。所述定子具有在所述绕组室中缠绕在所述绝缘体周围的线圈，所述线圈的绕组由绕组线形成，该绕组线具有在所述绕组线一侧的第一绕组线末端部分和在所述绕组线另一侧的第二绕组线末端部分。所述绝缘体的外法兰的内侧面具有两个凹部，两个绕组线末端部分中的一个插入并固定在对应的凹部中，所述凹部以纵轴平行于所述定子的纵向轴线的方式从所述绝缘体的端面延伸，并且两个凹部中的第一凹部相对于所述定子的纵向轴线在周向上布置在所述定子齿的中间，并且两个凹部中的第二凹部布置在所述外法兰的位于周向上的横向端部区域中。
7.所述定子的纵向轴线对应于对称轴线和中心轴线以及可安装定子的电机转子的旋转轴线。此外，关于中心轴线或纵向轴线，径向是指与中心轴线的距离，周向是指与在径向上布置的特定半径相切的方向。
8.由于根据本发明，所述绕组线的两个末端部分分别保持并定位在所述绝缘体中，
因此汇流排单元可以容易地与其接触，可防止绕组松弛。另外，两个绕线末端部分之间的距离在周向上特别大，有利于接触。
9.优选地，每个定子齿具有细长的齿体和在径向端与所述齿体相邻接的齿根，以及在另一端与所述齿体相邻接的齿尖，其中所述绝缘体包围所述齿体并且至少部分地包围所述齿尖和所述齿根，并且其中所述凹部以纵轴平行于所述定子的纵向轴线的方式从绝缘体的端面延伸至大致对应于所述齿体的顶面对应的高度。因此，凹部足够长以牢固地容纳绕组线末端部分。有利的是，凹部的横截面近似为圆形，具有用于插入导线的开口，并且所述绕组线夹住或压入凹部以提供牢固的可靠连接。
10.在优选实施例中，两个绕组线末端部分中的第一绕组线末端部分插入所述第一凹部，所述齿体沿径向从外向内和从内向外绕离所述第二凹部，两个绕组线末端部分中的第二绕组线末端部分插入所述第二凹部。
11.优选地，所述外法兰的靠近所述第二凹部的侧端与所述凹部的底部相邻接，并形成沿径向向内凸出的凸起，所述凸起限定用于第二绕组线末端部分在周向上的绕组空间，从而在绕组过程中固定第二绕组线末端部分的位置。
12.为了改善与汇流排单元的接触，有利的是，每个定子齿的绕组线末端部分的绕组线末端在端面(顶部)处向上伸出超过绝缘体。绕组线末端优选在凹部区域内的纵向(平行于定子的纵向轴线)向上延伸。
13.优选所述定子齿的两个绕组线末端之间在周向上的距离至少为所述外法兰在周向上总宽度的40％。特别地，选择间距使得所述定子在周向上的连续绕组线末端的间距是恒定的。
14.此外，提供了一种电机，该电机包括绕旋转轴旋转安装的转子，该转子外部由上述定子包围。优选地，绕组线末端在端面处与汇流排单元电连接，汇流排单元的触点在周向上均匀地间隔设置。这种汇流排单元特别容易制造并且可以自动放置在所述定子上。
15.此外，提供了一种用于缠绕无刷电机的定子的定子齿的方法，该定子齿至少部分地被绝缘体包围，所述绝缘体具有带绕组空间的绕组室，所述绕组空间在内侧由内法兰界定，在外侧由外法兰界定。所述绝缘体的外法兰的内侧面具有两个凹部，所述凹部以纵轴平行于所述定子的纵向轴线的方式从所述绝缘体的端面延伸，两个凹部中的第一凹部相对于所述定子的纵向轴线在周向上布置在所述定子齿的中间，并且两个凹部中的第二凹部布置在所述外法兰的位于周向上的横向端部区域中，该方法包括以下步骤：
16.a、将绕组线的第一绕组线末端部分插入并固定到所述第一凹部中；
17.b、引导所述绕组线远离所述第二凹部并围绕所述绝缘体，并形成绕组方向；
18.c、在保持所述绕组方向的同时，沿径向从外向内和从内向外径向缠绕所述定子齿；
19.d、将所述绕组线的与第一绕组线末端部分相对的第二绕组线末端部分插入并固定到所述第二凹部中。
20.由于绕组线末端部分的位置已经确定，所以缠绕过程特别简单，而且可以自动化。
21.优选地，所述外法兰的靠近所述第二凹部的侧端与所述凹槽的底面相邻接，并形成在径向方向上向内凸出的凸起，在步骤c中，所述绕组线通过所述凸起的内部引导，使得所述凸起限定所述第二绕组线末端部分向外的位置，并防止所述第二绕组线末端部分向外
滑动。所述定子齿的进一步优选特征请参见上述对定子的描述。
附图说明
22.下面参照附图更详细地解释本发明的优选实施例。类似的或类似作用的部件在图中用相同的附图标记表示。在图中：
23.图1是带绝缘体的定子齿的俯视图；
24.图2是具有第一绕组线末端部分插入的定子齿的立体图；
25.图3是具有第一绕组线末端部分和第二绕组线末端部分缠绕定子齿的立体图；
26.图4是具有第一绕组线末端部分和第二绕组线末端部分插入的缠绕定子齿的立体图；
27.图5是最终状态的缠绕定子齿的俯视图；以及
28.图6是具有多个定子齿和汇流排组件的定子的立体图。
具体实施方式
29.图1示出了带有绝缘体2的定子齿1，该绝缘体使绕组(图中未示出)与定子齿1绝缘。每个定子齿1具有细长的齿体3和在径向端与齿体3相邻接的齿根4，以及在另一端与齿体3相邻接的齿尖5。在相对于定子的纵向轴线的圆周方向上齿根4比齿尖5宽，并且在径向上齿根4位于齿尖5的外侧。绝缘体2围绕齿体3、齿尖5以及齿根4的部分。在每种情况下绝缘体2由绕组线(图中未示出)缠绕的绕组室6。绕组室6具有绕组空间，该绕组空间在相对于定子纵向轴线的径向方向上在内侧由内法兰7界定并且在外侧由外法兰8界定。在外法兰8内侧面的顶部具有两个凹部9、10，用于引导和固定绕组线末端部分(图中未示出)。凹部9、10仅从内侧伸入到外法兰中并且未穿透外法兰。凹部9、10以纵轴平行于定子纵向轴线的方式从绝缘体的端面11延伸至大致对应于与齿体的顶面12大致对应的高度。凹部9、10的横截面近似为圆形，具有用于插入导线的开口13。两个凹部中的第一凹部9相对于定子的纵向轴线在周向上位于齿体3的中间。也就是说，第一凹部9位于定子齿1的对称平面上。第二凹部10在轴向上与第一凹部9处于同一水平。在周向上，第二凹部10位于齿根的端部区域中。在图中所示的情况下，在外法兰8的内侧面上，第二凹部10位于第一凹部9的左侧。在第二凹部10的左侧外法兰8的左端形成有凸起14，凸起14沿齿体的高度方向邻近凹部10的下侧沿径向向内凸出。该凸起14用于在缠绕过程中引导导线。
30.图2示出了凸起14位置的三维视图。第一绕组线末端部分15插入或夹在第一凹部9中。第一绕组线末端部分15在第一凹部9的区域中平行于定子的纵向轴线延伸，然后远离第二凹部10，顺时针引导缠绕在齿体3上。沿径向从外到内和从内到外绕回，直到达到图3所示的情况。在缠绕过程结束时，同一导线的第二绕组线末端部分16位于齿体3的左侧外侧。齿根的凸起14将第二绕组线末端部分16的位置限制在横向左侧并且防止绕组线滑动。在最后的步骤中，将第二绕组线末端部分16径向向外压入第二凹部10中并固定在第二凹部中，如图4所示。第二绕组线末端部分16因此也在第二凹部10的区域中平行于定子的纵向轴线延伸。绕组线末端部分15、16的绕组线末端151、161在定子的纵向上从绝缘体的外法兰8的端面在顶部伸出。在周向上，两个绕组线末端之间的距离a至少为外法兰总宽度b的40％。在这种情况下，外法兰8大约具有齿根4的宽度。
31.图5示出了处于缠绕过程的最终状态的定子齿1的俯视图。绕组线末端151、161彼此相距固定距离a，到相邻齿(图中未示出)的端部的距离大约对应于该距离a。因此，在定子的周向上，触点之间的距离是恒定的，这大大简化了汇流排单元的组装，特别是焊接过程。此外，由于导线末端可靠地固定在凹部9、10中，特别是被夹住或压入，末端151、161相对于组件的位置被清楚地限定并且绕组不会有任何间隙。
32.图6示出了定子17的布置，其中汇流排单元18安装在顶部。汇流排单元19的触点均沿周向均匀间隔。在所示示例中尚未发生与绕组线末端151、161的接触。在下一过程中，绕组线末端151、161以全自动方式焊接到汇流排单元19的触点，由于绕组线末端151、161在定子的公共侧上的间隔和位置这是可能的。绕组线末端的精确定位还确保它们平行于纵向轴线对齐并牢固地处于预定的位置，这极大地简化了组装。