定子装置及电的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于电机的定子装置(1)，其包括定子层叠体(2)，包括多个定子绕组，包括具有至少一个接触部导体(5)的接触装置(4)，接触部导体设计为将至少两个定子绕组(9)彼此电气连接，其中各接触部导体(5)具有至少一个用于将外部连接单元电气耦合到接触装置(4)的连接凸部(6)，以及至少一个支架(7)，该支架用于接收在每种情况下均电气连接至接触部导体(5)的定子绕组(9)的绕组导线端(14)。本发明涉及一种包括这样的定子装置的电机。
【专利说明】
定子装置及电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种定子装置和电机，特别是用于汽车工业领域。
【背景技术】
[0002]电机，例如电动马达，在汽车工业领域被广泛地用于多种用途和应用。例如，电动马达用于驱动冷却器风扇模块。另外，电动马达还用于车窗升降器、安全带预紧器、座椅调节器、外反射镜、电子停车制动器、变速器致动器、油泵等操作的驱动，以及用于离合器啮合和双离合变速器切换的驱动。
[0003]这种类型的电动马达通常具有定子和转子，该转子被旋转地装配在定子中。定子通常具有定子铁芯，该定子铁芯形成多个定子齿，定子绕组以公知的方式缠绕定子齿。当电流流过绕组导线时，环绕定子齿的定子绕组产生电磁场，与转子配合的该电磁场促使转子旋转。
[0004]现今有多种选择将定子绕组连接至接触连接部，该定子接着被电气连接至连接套管或者适当的接触部形成装置。然而，将定子绕组的绕组导线和多个独立的接触部接通变得非常困难和复杂。缠绕前，独立的接触部必须出于这种目的被固定在绝缘端板或空腔中。在缠绕过程中，例如借助于针绕组或飞轮，各导线必须被引导到接近独立的接触部或在独立的接触部上的指定位置，以便随后将它们电气和机械连接在一起。另外，有时有必要将定子齿上的多个定子绕组彼此连接。这种连接通常通过独立的定子绕组的导线完成，并且因此包含从一个定子齿到要连接的相邻定子齿的复杂转接的缺点。
[0005]US2005 088049A描述了用于电动马达的定子，其具有环状定子层叠铁芯。环状连接单元设置在定子铁芯的端面。连接装置具有支撑结构，在该支撑结构中形成开口。在所述开口设置有电绝缘连接环，该电绝缘连接环将独立的定子齿彼此连接。
【发明内容】
[0006]相对于【背景技术】，本发明的目的是提供一种定子装置和电机，其可改进同定子绕组一起制造的接触部。
[0007]通过具有专利权利要求1的特征的定子装置以及通过具有专利权利要求10的特征的电机，来实现本发明的目的。
[0008]相应地:
[0009]-提供了一种用于电机定子装置，其具有定子层叠铁芯，具有多个定子绕组，具有接触部形成装置，该接触部形成装置具有至少一个接触部导体，该接触部导体被设计为将至少两个定子绕组彼此电气连接，其中各接触部导体具有至少一个连接凸部和至少一个钩子，该连接凸部用于将外部连接单元电气耦合至接触部形成装置，该钩子用于接收分别电气连接至接触部导体的定子绕组的绕组导线端。
[0010]-还提供了一种电机，所述电机具有根据本发明的定子装置，以及具有设置并可旋转地安装在定子装置中的圆柱形开口内部的转子。
[0011]本发明基于的想法在于使用连续的接触部导体，这些接触部导体在每种情况下均将多个定子绕组彼此连接，而不是使用导线连接每个定子绕组以及将导线绕组端连接至独立的接触部。所述接触部导体具有连接凸部，该连接凸部用于同连接单元电接触；以及钩子，以便容纳导线绕组(定子绕组)端从而产生电接触。由于这种在钩子中对绕组导线端的容纳，接触部可简单地同定子绕组一起制造。另外，由于绕组导线现在不需要在定子的一个端面再以复杂精巧以及庞大的方式布置，结果出现了用于整个定子的明显简化的绕组架构。
[0012]依据本发明的定子装置可用于多种电机，例如发电机和马达。
[0013]进一步的有利配置和开发能够从其他从属权利要求和结合附图的说明书中得到。
[0014]在本发明的实施例中，钩子优选地通过接触部导体材料的两次折叠形成。接触部导体材料首先折叠一次，以便使接触部导体的厚度加倍。接下来，接触部导体材料折叠第二次，以便形成钩子的轮廓。这样，钩子被充分稳定地焊接在定子绕组的导线上。另一优点在于绕组导线端还能够被特别牢固地夹持于钩子中。
[0015]在另一有利配置中，各绕组导线端以力配合的方式被夹持或放置在同绕组导线端相关的钩子中。力配合连接特别简单，因为不需要额外的工作步骤来将绕组导线端连接至接触部导体。
[0016]在缠绕到定子齿或者齿绝缘部分期间，导线应当被尽可能水平地引导穿过引出部和钩子，其结果导致滑动变得不可能。另外，在水平位置的情况下，钩子不会经受导线的张力而轴向弯曲。
[0017]在钩子中夹持导线绕组端的过程中产生的摩擦力足以将绕组导线端牢固地固定于钩子中。根据材料和应用领域，钩子的硬度可选择为更大或更小。代替力配合夹持，可以额外地或可选地在绕组导线端和钩子之间提供形状配合和/或牢固地粘合连接。
[0018]在另一有利的定子装置结构中，绕组导线端与钩子被一起热锻。通过这种方式，在绕组导线端与钩子之间发生了牢固地粘接。结果，绕组导线端更牢固地固定到钩子中。在本实施例中，钩子仅仅用于为后续的热锻工艺提供定位帮助。其它的将绕组导线端与钩子一起固定的选择，例如铆接、粘结、焊接(welding)、焊合(soldering)等显然也是可能的并且也是有利的。通过这种方式，在绕组导线端与钩子之间可形成气密的电气连接。
[0019]在另一实施例中，优选地在各自的接触部导体的相对端，接触部导体具有至少两个钩子，并且优选精确地为两个钩子。通过这种配置，以简单的方式将多个绕组导线端电气连接到接触部导体是可能的。以这种方式，还能够减少制造成本。
[0020]在另一实施例中，钩子优选地形成为接触部导体连接凸部的一部分或一片。这样，由于连接凸部和绕组导线端之间的距离短，使得电阻特别低，定子效率可增加。作为结果，还增加了机械稳定性，并且钩子不能被容易地剥离。
[0021]在另一实施例中，接触部形成装置具有支架部件，该支架部件用来容纳接触部导体，所述支架部件由塑料材料制成。优选地，支架部件由玻璃纤维强化塑料制成，例如由PA6.6 GF30制成。支架部件用于以优选的形状配合的方式容纳、保持和固定接触部导体。另外，连接凸部由支架部件定向。通过这种配置，接触部形成装置可设计为特别稳定然而却很轻。其他材料，例如弹性体、硬塑料等也是可行的。
[0022]在本发明的有利配置中，接触部导体由金属片制成，优选地由冲压金属片制成。金属片这里理解为具有小于5mm厚度，优选地小于3mm厚度的金属，并且是可导电。例如,合金钢或铝合金可用作金属片材料。接触部导体优选由金属片材料冲压而成，或借助于激光设备剪切金属片材料而成。磨料水射流切割也是可行的。由于接触部导体由金属片形成，电机的定子装置的制造费用可明显降低。
[0023]在本发明的另一配置中，接触部导体由青铜制造。例如，接触部导体由CuSn6制成。在另一优选配置中，接触部导体被额外地镀银，例如带有镀银层，镀银层为1_3μπι的厚度并且可通过例如电镀施加到接触部导体。镍预镀层也是可行的。例如，2_3μπι的镍预镀层可用于接触部导体。这样，接触部导体的防腐能力增加。导致定子装置的使用寿命增加。其他导电材料自然也可能用于形成接触部导体。例如，接触部导体还可由铜合金或铁合金制成。
[0024]在本发明的另一实施例中，定子层叠铁芯形成多个定子齿，在定子齿上设置多个定子绕组。定子齿在各自的绕组导线的缠绕方向上具有多个槽，这些槽防止定子绕组脱离各自的定子齿。例如，接触部形成装置具有齿绝缘部分，该齿绝缘部分形成在定子齿的上四分之一或上半部分。定子齿的上四分之一为半圆形设计的情况。在一个实施例中，所述上四分之一设置有多个槽，这些槽在接触部形成装置的定子齿部分上以径向方向相等的距离形成。另外，在定子层叠铁芯的相对侧，设置绝缘端板，该绝缘端板同样具有齿绝缘部分，该齿绝缘部分形成在定子齿的下四分之一或下半部分。在一个实施例中，绝缘端板的齿绝缘部分也可设置有多个槽，定子绕组容纳在这些槽之间。当定子绕组缠绕时，导线以形状配合的方式保持在槽之间，其结果能够在缠绕期间防止定子绕组从定子齿上脱落。这样，在定子制造期间避免了错误，因此产生较少不合格品。
[0025]上述配置和改进能以任何方式互相结合，如果这样做是有意义的。本发明其他可能的配置、改进和实施包括以上描述的或者在结合示例性实施例的下文中描述的本发明的特征的(包括那些没有明确提及的特征)的组合。特别地，在这种情况下，对于本领域技术人员，还包括对本发明的各基础形式的个别方面的改进或扩展。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]参考示例性的实施例，本发明在下文中被更详细地描述，示例性的实施例在附图的原理图中详细说明，其中:
[0027]图1展示了定子装置的透视分解图；
[0028]图2展示了具有定子绕组的依据本发明的定子装置的多个视图；
[0029]图3展示了不具有定子绕组的依据本发明的定子装置的多个视图；以及
[0030]图4展示了依据本发明的定子装置的接触部导体。
[0031]附图帮助进一步理解本发明的实施例。它们描述实施例并且用于结合说明书来解释本发明的原理和概念。其他实施例和许多陈述的优点以附图的方式说明。附图的元件没必要相对彼此按比例绘制。
[0032]在附图中，相同的、功能上相同和相同动作的元件、特征和组件分别具有相同的附图标记-除非另外指出。
【具体实施方式】
[0033]图1展示了定子装置I的透视分解图。定子装置I为电机而设计，例如三相电动马达或三相发电机。定子装置I具有定子层叠铁芯2，该定子层叠铁芯2具有多个定子齿3。定子层叠铁芯2由多个彼此电气和机械连接的冲压金属片部分形成。不言而喻，定子的其他配置，例如整片设计也是可行的。
[0034]定子层叠铁芯2的定子齿3用于容纳定子绕组。定子绕组绕着定子齿3缠绕。
[0035]接触部形成装置4示出于定子层叠铁芯2之上。例如，接触部形成装置4由塑料形成。接触部形成装置4具有齿绝缘部分12，该齿绝缘部分12能够以形状配合和力配合的方式被连接至定子层叠铁芯2的相应的开口中。接触部形成装置4还具有多个开口 13，该多个开口设计为容纳接触部导体5。
[0036]接触部导体5被示出于接触部形成装置4之上。在该实施例中，三个接触部导体5由接触部形成装置4的容纳部分13容纳。接触部导体5由例如金属合金形成。例如，接触部导体5由青铜合金形成。接触部导体5为半圆设计。
[0037]接触部导体5在每种情况下均具有连接凸部6，该连接凸部被设计为同外部连接单元(这里未示出)接触。连接凸部6沿定子装置I的轴向方向延伸。
[0038]另外，接触部导体5具有钩子7，定子绕组9的绕组导线端14能够被插入和/或夹持在钩子中。钩子7优选形成在接触部导体5的连接凸部6上，并且从接触部导体5的连接凸部6突出。在这个实施例中，每个接触部导体5在每种情况下均具有两个钩子7。钩子7横向地设置在接触部导体5上，并且沿着径向方向延伸。
[0039]另外，绝缘端板10被示出于定子层叠铁芯2之下，该绝缘端板形成定子装置I的下端。绝缘端板10具有齿绝缘部分11，该齿绝缘部分覆盖并且电性绝缘定子齿的下端部分，并且定子绕组环绕该齿绝缘部分缠绕。
[0040]在所述实施例中，描述了三个接触部导体5。当然，根据电机或定子装置I的应用和实施的领域，使用多于三个或少于三个的接触部导体5是可能的。
[0041]图2示出了带有定子绕组9的定子装置I的多个视图。在图2的左上侧，示出了定子装置2的侧视图。在左下侧，示出了定子装置的俯视图。在右下侧，示出了定子装置I的立体图。
[0042]定子层叠铁芯2的定子齿3设置有定子绕组9。在描述的实施例中，单条导线用于定子齿3.1和3.2的定子绕组9。定子绕组9的绕组端14夹持在接触部导体5的钩子7.1中。定子齿3.3和3.4的定子绕组9也由单条导线形成。所述定子绕组9的端部夹持在接触部导体5的钩子7.2中。因此，定子齿3.1、3.2、3.3和3.4的定子绕组9彼此电气耦合。这样，产生了定子绕组9的非常简单的互连关系，无需定子绕组9多次交叉。这样，定子绕组9可非常容易地环绕定子齿3缠绕。绕组导线端14的复杂转接是不必要的。对于针绕组，这种配置特别适合。
[0043]不言而喻，在电机中使用定子装置I的其他配置是可行的。例如，接触部导体5可具有多于两个钩子7.1、7.2。例如，接触部导体5可设计为使得定子齿3.1、3.3和3.5的定子绕组9彼此电气耦合。另外，连接凸部6的数量可与相关的应用领域或者电机的相关配置匹配。
[0044]在附图2的右下侧的立体图和左上侧的定子装置I的侧视图中，清楚可见定子绕组9的绕组端14位于径向方向的仅一个平面上。另外，该配置没有定子绕组9的交叉。这样，定子装置I的轴向延伸和径向延伸被最小化。结果，例如，在交叉的定子绕组9上将定子装置I通过机械压力压入外壳中时发生的损坏可完全避免。
[0045]图3展示了不具有定子绕组9的定子装置I的多个视图。在图3的左上侧，示出了定子装置I的侧视图。在左下侧，示出了定子装置I的俯视图。在右下侧，示出了定子装置I的立体图。
[0046]在图3的多个视图中，可看见在接触部形成装置4上设置有半圆形部分11。半圆形齿绝缘部分11形成在定子齿3的上半部分，并且电气绝缘定子齿的上半部分。半圆形齿绝缘部分12也形成在绝缘端板10上，如图1所示，该齿绝缘部分12形成在定子齿3的下半部分，并且电气绝缘定子齿3的下半部分。由于齿绝缘部分11和12的半圆形设计，绕组可简单制成。一系列槽15可被设置在齿绝缘部分11和12的两侧，借助于这些槽，定子绕组9可在缠绕期间安装在定子齿3上。从而避免定子绕组9在定子绕组9缠绕期间从定子齿3滑出。
[0047]图4展示了接触部导体5。接触部导体5，例如，由金属片材料冲压而成，并且然后，在另一方法步骤中，重新塑形为所需的形式，如图4所示。接触部导体5具有第一中间部分5.1和第二中间部分5.2，它们在弯折部17处彼此连接。两个中间部分5.1和5.2借助于弯折部17相对于彼此径向偏移。弯折部17用于为另一个接触部导体5提供空间。如图2和3所示，多个接触部导体5容纳在接触部形成装置4的开口 13中的平面中。由于弯折部17，多个接触部导体5被布置在平面中是可能的。
[0048]如图4所示，连接凸部6形成在接触部导体5的一端18。连接凸部6用于与外部连接单元电接触，该外部连接单元给定子提供电能，或者从作为发电机而被驱动的电动马达获取电能并将其输送至定子。钩子7横向地设置在连接凸部6上。钩子7通过将接触部导体材料折叠两次形成。第一次折叠用于增加接触部导体材料的厚度，并且第二次折叠用于形成钩子7。这样，钩子7的厚度增加，导致所述钩子适合于通过焊接连接至定子绕组9的绕组端14。第二钩子7被设置在接触部导体5的相对端19。该钩子7也用于容纳相应绕组导线端14。
[0049]在图4示出实施例的接触部导体5中，设置有两个钩子7和一个弯折部17。当然，对于接触部导体5来说仅具有一个钩子7和没有弯拆部17是可能的。另外，对于接触部导体5来说具有多于两个钩子和多于一个弯折部17也是可能的。钩子7的数量和弯折部17的数量根据应用的领域和电机的配置而调整。
[0050]尽管本发明完全基于优选的示例性实施例而描述，但是本发明不限于所述实施例，而是能够以不同的方式进行改进。
[0051]附图标记列表
[0052]I 定子装置
[0053]2 定子层叠铁芯
[0054]3 定子齿
[0055]3.1-3.5 定子齿
[0056]4 接触部形成装置
[0057]5 接触部导体
[0058]5.1-5.2接触部导体的中间部分
[0059]6连接凸部
[0060]7钩子
[0061]7.1，7.2 钩子
[0062]9定子绕组
[0063]10绝缘端板
[0064]11齿绝缘部分
[0065]12齿绝缘部分
[0066]13容纳部分
[0067]14导线绕组端
[0068]15槽
[0069]16中间部分
[0070]17弯折部
[0071]18第一端
[0072]19第二端
【权利要求】
1.一种用于电机的定子装置(1)，其包括: 定子层叠铁芯(2)， 多个定子绕组(9)， 接触部形成装置(4)，该接触部形成装置具有至少一个接触部导体(5)，该接触部导体被设计为将至少两个定子绕组(9)彼此电气连接，其中各接触部导体(5)具有至少一个连接凸部(6)和至少一个钩子(7)，该连接凸部用于将外部连接单元电气耦合到接触部形成装置(4)，该钩子用于接收被分别电气连接至接触部导体(5)的定子绕组(9)的绕组导线端(14)。
2.根据权利要求1所述的定子装置，其特征在于， 钩子(7)由接触部导体(5)的材料折叠两次形成。
3.根据任一前述权利要求所述的定子装置，其特征在于， 各绕组导线端(14)以力配合和/或形状配合方式夹持在分配给该绕组导线端(14)的钩子(7)中。
4.根据任一前述权利要求所述的定子装置，其特征在于， 绕组导线端(14)同钩子(7) —起被热锻。
5.根据任一前述权利要求所述的定子装置，其特征在于， 各接触部导体(5)具有至少两个钩子(7)。
6.根据任一前述权利要求所述的定子装置，其特征在于， 钩子(7)形成在连接凸部(6)上。
7.根据任一前述权利要求所述的定子装置，其特征在于， 接触部形成装置(4)具有用于容纳所述接触部导体的支架部件，所述支架部件由塑料材料制成。
8.根据任一前述权利要求所述的定子装置，其特征在于， 接触部导体(5)由青铜或者金属片制成。
9.根据任一前述权利要求所述的定子装置，其特征在于， 定子层叠铁芯(2)形成多个定子齿(3)，多个定子绕组(9)设置在该多个定子齿上，其中接触部形成装置(4)和绝缘端板(10)被提供，并且通过形成在接触部形成装置(4)和绝缘端板(10)上的齿绝缘部分(11，12)覆盖和绝缘定子齿，其中齿绝缘部分(11)在各绕组导线的绕组方向上具有槽(15)，所述槽防止定子绕组(9)从各定子齿(3)滑出。
10.一种电机， -具有如任一前述权利要求所述的定子装置(1)，以及 -具有设置并可旋转地安装在所述定子装置(1)的圆柱形开口内部的转子。
【文档编号】H02K3/52GK104272563SQ201380009149
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年2月13日 优先权日:2012年2月13日
【发明者】凯文·科赫, 韦罗妮克·贝尔茨纳, 克里斯蒂安·梅尔廷 申请人:博泽沃尔兹堡汽车零部件有限公司