专利名称：用于电驱动马达的定子的制作方法
用于电驱动马达的定子
现有技术
本发明涉及一种用于电驱动马达的定子，该定子包括数个通过槽分
开的定子齿，和包括多线绕组，特别是交流绕组，其中， 一根线(Strang) 包括多个线圏，各个线圈分别包括多个齿。包括数个对称的定子齿和多 线交流绕组的用于电驱动马达的开槽定子是已知的。
德国专利申请DE 198 38 335 Al描述了已知定子的一个例子。在提 到的文献中描述的定子显示出数个通过槽分开的定子齿和多线绕组，该 多线绕组可以特别是作为交流线圈来实现。在这里， 一根线包括多个线 圈，各个线圈分别包括多个齿，其中，每若干个齿联合成一个包括若干 个齿顶的定子齿。
已知的是，定子的效率主要是由它的槽填充系数，也就是相对于定 子总横截面的总导体横截面确定。
发明内容
本发明的用于电驱动马达的定子具有若干通过槽分开的定子齿；此 外，定子齿被多线的绕组缠绕。 一根线包括多个线圏，单个线圈分别包 围多个齿。在这里，每两个齿在它们的齿颈的高度上组合成一个联合的 定子齿。根据本发明的这种措施的优点在于在使用现有的绕线技术(翼 式(Flyer-)、牵引式、棒式或针式绕线技术)的情况下保证本发明定 子的可缠绕性的条件下，通过由所述的定子齿设计产生的绕线空间的新 型布置改善了对结构空间的利用。这种措施使具有本发明的定子的电马 达的功率提高或使之变小，从而可实现材料的节省和功率密度/成本比例 的提高。
本发明的一种有利的变形方案在于，每个定子齿都#1缠绕和/或齿根 和齿顶两者^皮缠绕。
此外，有利的是，线圈分别包围相邻齿的两个齿顶，且每个齿根被 另一个线圏包围。此外，经证明有利的是，以这样的方式设计定子齿， 即围绕齿根的线圏和围绕齿顶的线圈有相似的参数，比如相似的磁通交 联(Flussverkettung )。
3在本发明的另 一种有利的实施形式中，在定子周边上只设有联合的齿。
本发明的另一种变形方案在于，对于一个相，相邻齿同时^f皮提供电 流的线圈反向缠绕。
本发明的定子的可缠绕性可通过如下方式来提高，即在定子周边上 交替地设置具有第一和第二几何形状的定子齿，从而在定子齿之间形成 不对称的槽。在这种情况下，也已证明是有利的是，两种几何形状之一 的齿根不被线圈缠绕。
本发明的另 一 种有利的实施形式在于绕组的所有线都不仅缠绕在
齿才艮上也缠绕在齿顶上且对称地缠绕；在这里，所有线圈可以同向地缠 绕在定子顶或定子根上。
下面借助附图，根据原理描述本发明的实施例。
图1示出了本发明的定子的第一实施形式的示意图； 图2在位于外部的线圈5被提供电流的情况下借助磁力线示出了磁 路图3在位于内部的线圈6被提供电流的情况下借助磁力线示出了磁 路图4示出了本发明的定子的几何形状的一种变形方案，在该变形例 中，定子齿的形状和布置在可缠绕性方面经过优化； 图5示出了用于触发本发明的定子的M4接线图； 图6示出了用于触发本发明的定子的2H接线图； 图7示出了用于缠绕用于多相电马达的本发明的定子的变形方案； 图8示出了磁路，这些磁路是在图7所示的实施形式中示出。
具体实施例方式
图1示出了本发明的定子1的第一实施形式。在这里，该定子1在 其外周上显示出联合的定子齿4，，这些定子齿分别由两个齿顶2和一 个齿根3组成。从图1清楚可见，所示的定子1的布局对于位于内部的 线圏6的磁通和位于外部的线圈5的磁通都在气隙中形成可比较的定子 齿。在这里，定子被线圈5或6包围的那个部分被线圈5或6的每个绕
4组直接布满(durchflutet)。在这里，存在这样的可能性，即通过匝数 来补偿在位于内部的线圈6和位于外部的线圈5之间的磁通交联中可能 出现的微小差别。此外，有利的是，选择定子的几何形状，使得上磁路 的磁阻与经过齿根3和内磁轭的下磁路的磁阻只是稍微有点区别。在这 里，上磁路是指当位于外部的线圈5被提供电流时产生的那个磁路。相 应地，下磁路是指当位于内部的线圈6被提供电流时产生的那个磁路。 在图2和3中分别借助；兹力线示出了相应i兹路。在这里，图2示出了位 于外部的线圈5被提供电流的情况，而图3示出了位于内部的线圈6被 提供电流的情况。
从前面的图1至3中还清楚可见，本发明的定子1的几何设计产生 了简单的定子几何形状，其中，限制缠绕空间的辅助齿成为多余。这种 辅助齿具有这样的缺点，即它们一方面单独由于它们的存在而限制了可 使用的缠绕空间，另一方面以片减小了的气隙的分摊覆盖。该缺点是由 槽的较大数量导致的，这些槽由于缠绕工艺具有最小宽度。与槽是否由 辅助齿或主齿产生无关，在槽数增加时其不涉及片。只具有两个齿顶2 的本发明的定子齿的设计也具有类似的效果。
此外，从图l可得出，相或者与其相配的相对相同时被提供电流的 线圈相对于相邻的定子齿的线圈总是反向地缠绕。该作用可替换地通过 线圈5和6同向地缠绕和在相应选取的线圏5和6的连接线的情况下^皮 提供同向电流来实现。在图2中示出的绕组在M4连接法中包括用于正 相和反相的层；它们因此^皮-没计成至少包括两层。这在2H连接法中可 放弃，因为在此不需要缠绕的逆相。绕组适配的良好方案可通过如下方 式来实现，即绕组可以不4又在定子1的内部区域也在定子的外部区域内 分布；因此可有效地将包括费时的钩紧或移动和布线过程的齿间并行连 接限制到另外的缠绕位置。
在简单绕组(没有逆相)的情况下，同一种布置也可以按照2H连 接法来工作。
图4示出了本发明的定子1的几何形状的一种变形方案，其中，定 子齿4的形状和布置经过如下优化改善了用翼式(Flyer-)绕线技术的 可缠绕性，进而缩短了缠绕时的循环时间。在这里，定子齿4的几何形 状选择如下进行不同形状的定子齿4和4，分别在定子l的周边上交 替设置。在本实施例中仅仅是每两个定子齿具有一个位于内部的线圈6。该位于内部的线圈6被设计成具有大约为位于外部线圈5两倍的匝数。 在图4所示的在齿顶2区域内近似三角形的定子齿4在其齿根3的区域 内不再被位于内部的线圈6缠绕。定子齿4和4，之间形成的槽7由定 子齿4和4，交替的不同几何形状决定的不对称性决定了，特别是包括 非近似三角形的齿顶2的定子齿4，的齿根3可通过提到的翼式绕线技 术4艮好地用位于内部的线圈6来缠绕。槽7的所选取的几何形状的特征 在于，从定子l的周边看，离开在其齿根3处被缠绕的定子齿4，，向 外没有形成根切。
位于外部的线圈5的绕组^Li殳计成没有改变，如同在图1中所描述 的具有保持相同的齿形和槽形的定子几何形状中那样。
同样，在这种情况下，对于马达的功率参数，每个槽7的匝数以及 由此产生的磁势(Durchflutung)总和是决定性的。在图1中所示的定 子几何形状中，位于内部的线圈6总是以交替的缠绕方向缠绕或被提供 电流。因此，位于同一个槽7中的相邻定子齿4位于内部的线圈的磁势 相互叠加。这在图4所示的定子几何形状中不适用。位于内部的线圈5 全部被设计成同向(还是两层，用于正相和逆相)，因此从定子周边看， 槽的磁势没有改变，参阅图1和图4。与上述绕组相结合的已描述的定 子几何形状可特别是通过在图5中示出的所谓的M4连接法来触发。在 这里，位于内部的线圈6例如对应于相Ul和逆相U2，位于外部的线圈 5因此对应于相VI和V2。在这里，不同的电流方向可以通过正相和逆 相的相反缠绕方向来实现。
利用简单绕组(没有逆相)，同一种布置也可以按照图6所示的2H 连4妻法来工作。在这里，内部的绕组例如对应于相U,外部的绕组对应 于V。不同的电流方向是通过全桥电路来实现，这在其他情况都相同的 布置中不需要如在M4连接法中那样的缠绕的逆相。
式。图5示出中心点连接法，其是双线的，分别包括正相和逆相，因此， 该连接法也被称作M4连接法。图6示出了包括两个全桥或H桥电路而 没有用铜制成的逆相。
图7示出了用于缠绕本发明的定子的变形方案，通过该定子可把本 发明的解决方案的优点转到多相电马达中。
在该实施形式中，本发明的主要优点也在于使气隙中的齿数有效地
6翻倍，而在气隙中只有半数的定子齿4有效地作为定子齿4穿入槽7靠 近定子轴线的区域内。与在图1或图4中所示的定子几何形状不同，根 据在图7所示的实施形式的定子几何形状符合N相的要求。此外，不同 的槽数/极数关系在制动扭矩(Rastmoment)和噪声激励方面提供优势， 其在两相马达中必须通过增加斜度来避免，这又部分地抵消了提高的功 率密度。同样，在本实施例中由于分布的绕组而有利地形成减小的绕组 端部，也就是很小的线圏未被使用的部分。极数如同在具有双倍齿数的 永磁激励的EC马达中那样进行选择。
与前面所示的实施形式的主要区别在于在图7中所示的例子中， 所有三根用字母a-c表示的线如同在位于外部的线圈5上那样分别分布 在位于内部的线圈6。在这种情况下，如在图1和4所示的实施例中， 绕组被设计成单齿绕组，绕组端部分别在相应的定子齿4上终止于槽7 用相同的字母a-c标出的区域之间。此外，所有的绕组同向缠绕。这提 供了在相应的连接中避免非对称性的可能方案，在具有按照图l或图4 的定子的两相马达的情况下，非对称性在位于内部的和位于外部的相之 间产生。
同样，在图7所示的情况中，在优化制动转矩时要注意上磁路的 磁阻与经过齿根和内磁扼的下磁路的磁阻只是稍微有点区别。
因为由于不同的极数在包括在图7所示的定子1的三线电机中也显 示出不同的》兹路，所以可缩小齿根3的横截面，而不是如在图1或3所 描述的实施例那样必须增大。
图8示出了磁路，该磁路是在图7所示的实施形式中显示出来的。 在所示的情况中，来自两个齿顶的磁通量并没有如在两相电机中那样在 齿根3中累加。磁通只占据上磁路，如在图8中的中间定子齿中看到的 那样，或者经过一个齿顶2和内磁轭连到相邻齿。但是，磁通在气隙中 不经过两个完整的齿顶而积聚，因为磁角小于线圈角度/齿角。由于这个 原因，齿根3没有受到高的磁通峰值。在其他方面，在图1和4中所示 的简单的定子几何形状原则上仍保留。对于N相，定子齿4的数量应当 能被N除尽，如在这里示例性针对N=3所示的那样。极数如对于常规 的永磁激励电机那样进行选择，其中， 一个组合的定子齿代表两个常规 的齿。
权利要求
1. 用于电驱动马达的定子(1)，其包括一定数量的通过槽分开的定子齿，定子齿被多线绕组缠绕，一根线包括多个线圈(5，6)并且单个线圈(5，6)分别包围多个定子齿，并且多个定子齿优选在它们的齿颈的高度上组合成包括一个齿根(3)和多个齿顶(2)的联合定子齿(4)，其特征在于，每两个定子齿组合成一个联合定子齿(4)。
2. 如权利要求l所述的定子(1),其特征在于，每个定子齿(4) 被缠绕。
3. 如前述权利要求中任一项所述的定子(1),其特征在于，所述 齿根(3)和所述齿顶(2)都被缠绕。
4. 如前述权利要求中任一项所述的定子(1),其特征在于，线圈 (5)分别包围相邻的定子齿(4)的两个齿顶(2),且齿根分别;故另一个线圈(6)包围。
5. 如权利要求4所述的定子(1),其特征在于，构造所述定子齿， 使得围绕所述齿根(3)的线圈(5, 6)和围绕所述齿顶(2)的线圈(5， 6)具有相似的参数，比如相似的磁通交联。
6. 如前述权利要求中任一项所述的定子(1)，其特征在于，在定 子周边上只设有联合的定子齿(4)。
7. 如前述权利要求中任一项所述的定子(1),其特征在于，对于 一个相，相邻的定子齿(4)的同时被提供电流的线圈(5， 6)反向缠 绕。
8. 如前述权利要求中任一项所述的定子(1),其特征在于，在定 子周边上交替设置具有第一和第二几何形状的定子齿(4, 4，)，从而 在所述定子齿(4， 4，)之间形成非对称的槽(7)。
9. 如权利要求8所述的定子(1),其特征在于，两种几何形状之 一的齿根(3)不被线圈(6)缠绕。
10. 如权利要求1所述的定子(1),其特征在于，所述绕组的所 有线都不仅缠绕在所述齿根(3)上也缠绕在所述齿顶(2)上且表现为 对称的。
11. 如权利要求10所述的定子(1),其特征在于，所有线圏(5, 6)同向地缠绕在所述齿顶(2)或所述齿根(3)上。
全文摘要
本发明涉及一种用于电驱动马达的定子(1)，该定子包括数个通过槽分开的定子齿，其中，定子齿被多股绕组缠绕，以及每股绕线包括多个线圈(5，6)，各个线圈(5)分别包括多个定子齿，多个定子齿优选在它们的齿颈高度上组合成包括一个齿根(3)和多个齿顶(2)的联合定子齿(4)，其特征在于，每两个定子齿组合成一个联合定子齿(4)。
文档编号H02K1/16GK101507083SQ200780030386
公开日2009年8月12日 申请日期2007年8月2日 优先权日2006年8月15日
发明者E·H·蒂姆, W·克劳思 申请人:罗伯特·博世有限公司