具有绕组组件的定子组件的制作方法

本发明涉及一种具有绕组组件的定子组件。

背景技术：

定子组件应能尽量降低制造成本。特别是绕组可能十分复杂，具体取决于定子的设计和绕组的类型。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种新颖的定子组件。

本发明用以达成上述目的的解决方案为权利要求1的主题。

一种定子组件，具有定子芯、导线引导组件以及具有绕组导线的绕组组件并构造为外侧定子组件。绕组组件构造为三角形电路并具有匝数为sc的定子线圈，关于匝数sc：

sc＝n*3，其中n＝1,2,3,4,5,...。

定子芯具有磁轭、定子磁极以及定子磁极之间形成的槽。导线引导组件配属有具有第一接触元件的第一接触组件、具有第二接触元件的第二接触组件以及具有第三接触元件的第三接触组件，并且绕组导线无中断地从第一接触组件经定子线圈之至少一个到第二接触组件、从第二接触组件经定子线圈之至少一个到第三接触组件并从第三接触组件经定子线圈之至少一个到第一接触组件，其中，接触元件与绕组导线电连接以用作绕组接线端。

这样就能简化组装，其中绕组导线可用于全部定子线圈。也可减少接触元件的数目。

根据一种优选实施方式，所述接触组件分别相互错置至少110°，优选分别120°。通过划分接触组件，可以提高绕组组件的对称性。这特别有利于高速电动机。在使用电流调节器来驱控绕组组件的情况下，对称电阻特别有利。在不同的电阻下，电流调节器需要不同的电压，以便将相同的电流引入各相。

根据一种优选实施方式，所述接触元件如此分布于导线引导组件上，使得导线引导组件能够分成三个120°的区段，其中，每个区段中设有一个接触元件。这样分布接触元件使得绕组组件具有高度对称性。

根据一种优选实施方式，每两个接触元件之间存在的电阻之差小于3％，优选小于2％，更优选小于1％，再优选小于0.5％。每两个接触元件之间的电阻是绕组组件的对称性良好且易于核查的度量。所述值有利于绕组组件的使用，特别是用于高转速(例如40000u/min或50000u/min)的电动机，但它们同样有利于更低的转速。

根据一种优选实施方式，所述接触组件至少部分地既非布置于所述定子磁极之一的中央，又非布置于所述槽之一的中央。经证实，这种布置有利于卷绕，特别是有利于使用针式绕线器，该针式绕线器可以在接触组件之后埋入定子内腔。

根据一种优选实施方式，所述绕组导线如此局部上引导，使其在所述接触组件之一中缠绕所述定子磁极之一后从径向外侧通向径向内侧。这样就能在径向内侧上将绕组导线直接引导到定子线圈，并避免绕组导线过长而增大电阻。

根据本发明，接触组件之至少一个具有用于容纳接触元件的第一容纳口以及用于容纳绕组导线的第二容纳口。这样就能通过接触组件唯一明确地预设绕组导线和接触元件的定位。

根据一种优选实施方式，所述接触组件的第二容纳口在径向方向上延伸。径向方向有利于缠绕，但原则上其他方向也可行。

根据一种优选实施方式，所述第一容纳口在定子组件的轴向上延伸。这样就能在轴向上插入接触元件。

根据一种优选实施方式，所述第一容纳口在定子组件偏离轴向的方向上延伸。这样就能在接触元件与绕组导线之间实现其他角度，从而能够更大面积地实现有利的电连接。

根据一种优选实施方式，所述第一容纳口构造成至少局部上与第二容纳口交叉。特别是对于绝缘位移接触件(schneid-klemm-kontakt)而言，通过接触组件进行精确的空间分配十分有利，但在其他接触连接中也很有利。

根据本发明，接触组件之至少一个在第二容纳口的第一侧上比在与该第一侧相对的第二侧上沿轴向延伸得更远离定子芯，以便能够在绕组导线盘绕时截留绕组导线。这种设计方案显著简化绕线过程，特别是提高过程稳妥性。

根据一种优选实施方式，匝数n至少为2，且其中，绕组导线在接触组件之间伸到定子线圈之至少两个上。绕组导线就能在两个接触元件之间用于多个定子线圈，并且接触元件的数目可以保持很少。

根据一种优选实施方式，所述绕组导线在接触组件之间串联定子线圈之至少两个。这样就能与绕组导线串联。

根据一种优选实施方式，所述第一接触元件、第二接触元件和第三接触元件构造为绝缘位移接触元件。这样就能实现快速又过程稳妥的接触连接。

根据一种优选实施方式，所述接触组件之至少两个采用相同构造。这样就能促进插入接触元件和制造。

根据一种优选实施方式，所述第一接触元件、第二接触元件和第三接触元件采用相同构造。这样的构造对于设计而言可行，并且更易于有关接触元件的处理和存放。

根据一种优选实施方式，设置至少两个绕在一起的绕组导线。在正好两个绕组导线的情况下，可以说是双股绕组。这样就能减小电阻。通过共同绕线可以节省时间，并能实现更佳的对称性。

根据一种优选实施方式，所述导线引导组件具有至少一个绕线柱，绕组导线贴靠在该至少一个绕线柱上，以便能够引导绕组导线并影响绕组导线在两个接触元件之间的长度。通过绕线柱的适当布置可以进一步提高绕组组件的对称性。

根据一种优选实施方式，一种电动机具有相应的定子组件和转子组件。这样就能易于制造电动机。

根据一种优选实施方式，所述电动机配属有用于调节流过绕组组件的电流的电流调节器。该电流调节器与定子组件的组合促成一种十分有利的电动机。

附图说明

本发明的更多优点、设计、特征和细节参阅下文优选实施例的描述并参照附图。上述特征和特征组合以及在下文附图说明中描述和/或在附图中单独显示的特征和特征组合不仅能以给出的各种组合使用，而且能以其他组合或单独使用。相同或功能相同的元素标有相同的附图标记。为清楚起见，可能未在全部附图中为元素标上其附图标记，但不会丧失其相关性。图中：

图1示出具有定子芯的定子组件的俯视图；

图2示出具有转子和图1的定子组件的电动机的横向截面图；

图3示出图2的定子组件的第一轴向侧的俯视图；

图4示出图2的定子组件的第二轴向侧的俯视图；

图5示出图2的定子组件的侧视图；

图6示出图3的细节vi；

图7示出图3的细节vii；

图8示出对应于图5的绕线过程的第一步骤的侧视图；

图9示出对应于图5的绕线过程的第二步骤的侧视图；

图10示出具有接触元件的接触组件的纵向截面图；

图11示出具有图10的接触元件的接触布置平行于图10的截面图；

图12示出图3的定子组件的绕组互联的示意图；

图13示出图3的定子组件的绕组互联的详细示意图；以及

图14示出图7具有双股绕组时的细节图。

具体实施方式

图1示出定子组件20，其定子芯22例如构造为定子叠片组或烧结部件。定子芯22具有数个定子磁极32，其间均形成槽34。定子芯22优选具有磁轭30，该磁轭使定子磁极32彼此磁性连接。

图2示意性示出具有定子组件20和转子组件12的电动机10。转子组件12具有转子13和示意性示出的轴承组件14，通过该轴承组件支承转子13，使其能绕旋转轴线16转动。轴承组件14例如具有滑动轴承、滚动轴承或磁浮轴承，而转子13例如是永磁转子或鼠笼式转子。旋转轴线16限定电动机10或定子组件20的轴向和径向。

设置槽绝缘体48以使定子槽34绝缘。

图中示意性示出绕组组件24的定子线圈28。定子线圈28可以在槽34的区域内围绕定子磁极32设置。

优选地,定子组件20构造为外侧定子组件，而转子组件12构造为内侧转子组件。但也可能有内侧定子组件和外侧转子组件的组合。

定子芯22优选具有35mm的外径，但其也可以例如为30mm或50mm或两者之间的值。

图3示出图2的定子组件20的第一轴向侧71(参见图5)的俯视图。定子芯22的第一轴向侧71上设置有导线引导组件40。导线引导组件40优选至少在其外侧采用不导电构造，例如由塑料制成。在该实施例中，导线引导组件40还延伸到定子磁极32的区域中，以便至少部分地为绕组组件24提供槽绝缘体48。但定子芯22与绕组组件24之间的绝缘也可以通过附加的部件来实现，例如通过塑料壳或绝缘纸。

导线引导组件40配有具有第一接触元件51的第一接触组件41、具有第二接触元件52的第二接触组件42以及具有第三接触元件53的第三接触组件43。

绕组组件24具有绕组导线26，该绕组导线26无中断地从第一接触组件41经定子线圈28a、28d到第二接触组件42、从第二接触组件42经定子线圈28e、28b到第三接触组件43并从第三接触组件43经定子线圈28c、28f回到第一接触组件41。在六极定子的情况下，彼此相对的定子线圈便由三相之一来驱控。为了加强理解，用实线表示第一接触组件41与第二接触组件42之间的绕组导线26，用短划线表示第二接触组件42与第三接触组件43之间的绕组导线26，用虚线表示第三接触组件43与第一接触组件41之间的绕组导线26。图中示出绕线柱83，绕组导线26可以在绕线过程开始和结束时固定在该绕线柱83上，例如通过围绕绕线柱几圈。绕线柱优选配属于绕组组件。特别优选地，可以使用针式绕线装置作为绕线装置。在安装接触元件51、52、53之后，将绕组导线26固定在绕组组件中，并例如在第一接触组件41的径向外侧上切断导线两端。随后可以移除绕线柱83，并仅剩两截短线作为废料。这样非常环保，并因种类单一(优选纯漆包线，导线引导组件中不会产生额外的废塑料)而极易回收。替选地，可以在切断导线两端之前或甚至在安置接触元件51、52、53之前已将绕线柱移除。

图中示出六极或六槽定子芯22。在三极定子芯22的情况下，绕组导线26将相应在接触组件41、42、43中的每两个之间形成单个定子线圈28。在例如具有9个、12个、15个或18个定子磁极32的高极定子的情况下，绕组导线26将相应在接触组件41、42、43中的每两个之间形成大匝数线圈。

本发明极适用于匝数为sc的定子磁极32或定子线圈28，关于匝数sc：

sc＝n*3，其中n＝1,2,3,4,5,...。

换而言之，定子线圈28的匝数sc为三个或其倍数。值n优选为至少两个。

接触元件51、52、53优选均与绕组导线26电连接以用作绕组接线端或相接线端。可以例如通过钎焊连接实现电连接。但特别优选通过将接触元件51、52、53构造为绝缘位移接触元件而形成电连接和机械连接。

在该实施例中，接触组件41、42、43互成120°错置。如果使定子组件20旋转120°，则接触组件41、42、43定位于与旋转前相同的位置。这种接触组件41、42、43或接触元件51、52、53的相同分布有利的原因在于，更易于将各个接触组件41、42、43之间的线长构造成与接触组件41、42、43并置的布置中大致相同的长度。接触组件41、42、43之间相同的线长促使每两个相邻接触组件41、42、43之间的绕组导线26的电阻近似相同。这样就能产生电压和电流的对称分布，特别是在诸如60000u/min的高转速下，电动机10运行更佳。术语“电阻”是抗电阻性的同义词。

绕组导线26在接触元件51、52、53之间的线长与绕组组件24的电阻有关。然而，一方面，测量电阻须将绕组组件分开，因此不易执行。另一方面，电阻还取决于盘绕绕组导线26的拉应力。拉应力很高时，绕组导线26变得更细并具有更大的电阻。可以通过测量各个绕组接线端之间的电阻，例如通过测量接触元件51、52或52、53或53、51之间的电阻，以简单的方式确定绕组的对称性。在这些测量中，测得的电阻既能通过直接相连的相来确定，又能通过串联的另两个相来确定。例如，当测量接触元件51、52之间的电阻时，测量直接布置于接触元件51、52之间的绕组区段与从接触元件51经接触元件53到接触元件52的绕组区段的并联电路中的电阻。优选在非旋转状态下或无转子的情况下进行测定，以防受到转动引起的感应电压影响。

为了评估对称性，可以测量上述接触元件51-52、52-53和53-51之间的电阻，并且这些测定的电阻之差优选小于3％，更优选小于2％，更优选小于1％，更优选小于0.5％。在这些值下，绕组组件24中产生良好的电流模式，并且还能实现高转速。当确定差时，计算两个测定电阻值之间的百分数差，例如第一接触组件41和第二接触组件42之间的电阻与第二接触组件42和第三接触组件43之间的电阻之差。在每定子线圈28具有22匝的匝数原型中，每两个相邻接触组件41、42、43之间的电阻约为106mω(毫欧)。最大电阻差值为0.5mω，这就导致小于0.5％的偏差，这也对应于相应的线长差。小于3％的线长差本已较佳，小于2％时，绕组组件至少在不太高的转速下运行更佳，而小于1％或小于0.5％的值极佳并适用于高性能驱动。

接触组件41、42、43不必精确地各自错置120°，而是优选至少相互错置110°，例如110°、120°和130°。

观察接触元件51、52、53时，可以描述接触组件41、42、43在圆周上的分布布置，即接触元件51、52、53如此分布于导线引导组件40上，使得导线引导组件40能够分成三个120°的区段，其中，每个区段中设有一个接触元件51、52、53。例如，在所示的定子组件20中，可以从定子线圈28f的中心到定子线圈28b的中心选取第一区段，从定子线圈28b的中心到定子线圈28d的中心选取第二区段，并从定子线圈28d的中心到定子线圈28f的中心选取第三区段。

在该实施例中，导线引导组件40除接触组件41、42、43之外还具有另外的绕线柱46，绕组导线26贴靠于其上或绕其引导绕组导线。这样就能在定子线圈28之间或接触组件41、42、43与接触元件51、52、53之间引导绕组导线26。绕组导线26的线长会受到绕线柱46的位置影响，并且绕线柱46例如在cad系统中可以进一步向内或向外移位，以调整接触元件51、52、53之间的线长。优选地，绕线柱46还用作压紧机构，其在绕线过程中限制绕组导线26的轴向运动，因此防止绕组导线26在绕线过程期间滑脱。

接触组件41、42、43优选既非布置于定子磁极32之一的中央，又非布置于槽34之一的中央。这样的优势在于，绕组导线26可以从相应的接触组件41、42、43直接伸入槽34中。与之相比，在布置于槽34的中心的情况下，绕组导线26在绕线过程中将倾斜穿过槽伸到相应的定子磁极32，并将占据不必要的空间。布置于定子磁极32的中心将在接触组件41、42、43和相关联的定子线圈28之间的路线中产生倾斜的路线，而这在使用针式绕线器的绕线过程中十分不利，并导致线长加长。

绕组导线26如此在接触组件42和43中导引，使其在缠绕定子磁极32之一之后在相应的接触组件42、43中从径向外侧导向径向内侧。这样的优势在于，可以在径向内侧上直接引导绕组导线26以构成定子线圈28。这样就能缩短路径。将绕组导线26从径向外侧导向径向内侧并不意味着绕组导线26必须严格在径向上延伸，而是其仅须从更外侧通向更内侧，这一过程也能斜向完成。

在接触组件41中，绕组导线26的导线两端优选处于径向外侧上，这样在绕线过程之后就更容易切断绕组导线26，并防止错误切断绕组导线26。在该实施例中示出一根绕过的绕组导线26。替选地，可以提供两根以上绕过的绕组导线。它们优选可以绕在一起，这样就能减小线长差。例如在双股绕组的情况下，它们成对盘绕。

图4示出定子组件20中与第一轴向侧71相对的第二轴向侧72(参见图5)。设置的端板49优选与导线引导组件40和槽绝缘体48一体成型。这种成型可以例如通过注射成型工艺或通过另一原始成型工艺来完成。替选地，导线引导组件40和端板49可以构造为半壳，这些半壳各自形成槽绝缘体的区域。也可能将导线引导组件40、端板49和槽绝缘体48设置为单独的部件。

图5示出定子组件20的侧视图。具有接触元件51、52、53的接触组件41、42、43以及绕线柱46自定子芯22沿轴向突出。可以看出绕线柱46构造为压紧构件，为此在径向外侧上设有用于引导绕组导线26的导槽。

在接触组件41、43上可以看出图6至图9中描述的滑动面68。

图6示出图3中的细节vi。接触组件41具有用于容纳接触元件51的第一容纳口64以及用于容纳绕组导线26的第二容纳口66。第二容纳口66可以又称为槽道或槽口，并且绕组导线26或多根绕组导线26可以插入其中。在第二步骤中，将接触元件51插入第一容纳口64中，而第一容纳口64可以又称为穴口。第一容纳口64优选构造成至少局部上与第二容纳口66交叉。这样，绝缘位移触头51可以一步组装并且可以与一根或多根绕组导线26同时建立绝缘位移连接。交叉角优选为90°，但它也可以例如为85°或60°。如果接触元件51使用到另一种技术(例如，钎焊技术)，则可以优选采用不同的构造。接触组件41优选具有带插接面62的壳体区段60，并且接触元件51可以在插接面62的一侧上插入接触组件41中。接触组件41优选具有第一侧面73(例如在径向外侧)和/或第二侧面74(例如在径向内侧)。如果既设有第一侧面73又设有第二侧面74，则第二容纳口优选在第一侧面73与第二侧面74之间延伸。

在该实施例中，绕组导线26的两个自由线端布置于接触组件41的径向外侧上。绕组导线26在绕组导线两端区域内的线头69优选为至多0.8mm。这样既能实现良好的切断，又能降低径向外侧上的绕组导线两端导致与另一导电部件短路的风险。优选的线头处于0.5±0.3mm的范围内。

滑动面68具有倒圆，以允许绕组导线26在绕线过程中沿着滑动面滑动，从而降低绕组导线26断裂的风险。

在接触组件41处绘出第二容纳口66的第一侧81和第二容纳口66的第二侧82，该第二侧82与第一侧81相对。

其他接触组件42、43可以采用相同或不同的构造。

图7示出图3中具有接触组件42的细节vii。下面讨论与图6的接触组件41的首要区别。在绕线过程中，绕组导线从接触组件的径向外侧贯穿第二容纳口66导向径向向侧并进一步通入槽34中。在单股盘绕的绕组组件中，第二容纳口66的区域内仅设有一根绕组导线，通过接触元件52与之接触。滑动面68处于径向外侧上，因为绕组导线在绕线期间被馈送到径向外侧上。

在接触组件42处绘出第二容纳口66的第一侧81和第二容纳口66的第二侧82，该第二侧82与第一侧81相对。

图8示出绕组导线26在第二接触组件42上的绕线过程的示意图。绕组导线26围绕绕线柱46并自此在第二接触组件42的径向外侧上引导到该第二接触组件42。因将绕线柱46构造为压紧机构，可以将压紧机构设计为轴向缩小，这时绕组导线26不会从其中滑脱。接触组件42在第二容纳口66的第一侧81上比在与第一侧81相对的第二侧82上沿轴向延伸得更远离定子芯22。这样，针式绕线器80就能从绕线柱46沿着定子组件20的径向外侧引导到第二接触组件42在第二容纳口66附近的区域内。绕线器80可以自此径向向内移动，这时接触组件42将绕组导线26卡在第一侧81上，使其不会从接触组件42中滑脱。这样通过第一侧81上轴向加长的设计提供一种穿线辅助机构。

如图8所示，第二容纳口66的第一侧81在第一容纳口64的两侧上沿轴向进一步延伸，以便降低将绕组导线错误穿入第二容纳口66的风险或简化绕组导线26的引入。

继图8之后，图9示出针式绕线器80如何向下移动到定子组件20的径向内部区域或移向定子组件20中。在这种针式绕线器80的运动期间，绕组导线26沿着滑动面68滑动到用于绕组导线26的第二容纳口66中。滑动面68优选具有倒圆，从而既能允许绕组导线26在纵向上顺利滑动，又能防止绕组导线26或必要时设置于其上的漆层破损。

图10示出接触元件51的另一实施方式的纵向截面图，而图11示出第一容纳口64之外平行于图10的纵向截面偏移的截面。图中示出接触元件51用于接触绕组导线26的工作模式。绕组导线26沿着第二容纳口66延伸，并且接触元件51自上而下地插入第一容纳口64中。接触元件51具有狭隙54，当将接触元件51插入第一容纳口64时，使绕组导线26引入到狭隙54中。换而言之，接触元件51借助于钳状狭隙54包围绕组导线26。绕组导线26通常具有电绝缘层，例如，外漆层或其他塑料绝缘层，从而定子线圈28的各匝之间不会发生短路。通过使绕组导线26沿着狭隙54移位，磨掉绝缘层，并在绕组导线26与接触元件51之间建立电连接。接触元件51优选具有倒钩56，以防接触元件51在组装后掉落。在该实施例中，接触元件51在上侧具有销针55，由此可以例如与功率半导体的输出级建立连接。

图12示出绕组组件24的互联电路图。上述电路可以称为三角形串联电路。

图13示出绕组组件24互联的另一示意图，其中示出各个定子磁极处的绕线方向。

图14示出图7中的细节，但具有双股绕组，其中两根绕组导线26平行或成对盘绕，即由针式绕线器同时盘绕这两根绕组导线。

不言而喻，在本申请的范围内可以作出各种变型和修改。

附图标记列表

10电动机

12转子组件

13转子

14轴承组件

16旋转轴线

20定子组件

22定子芯

24绕组组件

25三角形电路

26绕组导线

28定子线圈

30磁轭

32定子磁极

34槽

40导线引导组件

41、42、43接触组件

46绕线柱

48槽绝缘体

49端板

51、52、53接触元件

54狭隙

60壳体区段

62插接面

64第一容纳口

66第二容纳口

68滑动面

71、72第一轴向侧和第二轴向侧

73、74第一侧面和第二侧面

80绕线装置或针式绕线器

81、82第一侧和第二侧

83绕线柱。