用于生产定子的方法以及用于定子的齿叠片与流程

本发明涉及用于同步永磁电机的定子的齿叠片（teethstack）以及用于生产同步永磁电机的定子的方法。因此，本发明具体涉及电机并且尤其涉及同步永磁电机。

背景技术：

用于同步永磁电机的定子能够不同的方式生产。

参照图1a阐释一种可能的方法。图1a示意性地示出了常规定子10的部分，该部分包括数个预先缠绕的线圈12，该数个预先缠绕的线圈12由填充层压段（packedlaminationsegment）14（每段通常都由多个单板构成）组成。线圈是通过将铜线缠绕到绝缘段芯部16上而形成的，其中，将绝缘纸和/或塑料线圈载体18插入铜线绕组与段芯部16之间。该段芯部16可以由钢或者另一种铁磁材料制成。在缠绕工艺之后，通过使用例如激光焊接工艺，将填充层压段14的轭侧分段地焊接在一起，从而由多个填充层压段14形成圆整的（round）定子10。必须执行焊接，以便在进一步的生产步骤（诸如，线圈互连工艺和壳体收缩工艺）期间保持定子10的基本上圆整的形式。

在参照图1b阐释的另一种可能的方法中，提供预先缠绕的段作为填充齿层压件20。该填充齿层压件20被插入层压轭22中。具体地，填充齿层压件20可以被按压在层压轭22中。根据该生产方法，定子10可以具有基本上圆整的或者类方形的形状。形成线圈的线可以被直接缠绕到层压齿上，或者预先缠绕的线圈可以被形成和布置到齿上。在任何情况下，在层压齿与线圈的线之间都需要绝缘材料。在缠绕或者放置预先缠绕的线圈之后，填充齿层压件20被按压在层压轭22中并且通过使用雀尾状的楔子24而被固定。

在图1c所示的另一种可能的方法中，填充齿层压件20被按压到层压轭22中。填充齿层压件20中的每一个都能够由与层压板21（图1d）交替的多个（例如，5个至7个）板构成，如图1e所示。

定子10可以具有圆整的或者类方形的形状。该方法提供了定子，其中，填充齿层压件20在其内端26处被连接，但是在齿与轭之间并未设置有舌槽固定。该方法具有以下缺点：填充齿层压件20之间的互相连接可能通过使其部分短路而减少磁链，这可以导致关于电动机特性和/或效率的损失。

所有上述方法都会存在生产耗力明显很高并且因此定子的生产成本也明显很高的缺点。因此，本发明的目的是提供一种用于生产定子的方便且便宜的方法。

技术实现要素：

这个问题是通过具有相应独立权利要求的特征的方法和用于定子的层压齿叠片来解决的。优选实施例是从属权利要求和以下描述的主题。

在一个方面中，本发明涉及一种用于生产同步永磁电机的定子的方法。该方法包括提供齿叠片的步骤，该齿叠片包括数个齿，其中，齿被布置在径向方向上，形成作为圆形结构的齿叠片，其中，齿每一个均包括在齿叠片的径向向外方向上的根端和在齿叠片的径向向内方向上的内端，以及其中，每两个相邻的齿在其间形成间隙，以及其中，相邻的齿的内端借助于桥部互相连接。进一步的步骤包括：在齿叠片的相邻的齿之间的间隙中的至少一个间隙中提供至少一个线圈，并且将齿叠片布置在轭叠片内从而使齿的根端与轭叠片机械接触；以及可选地至少将密封材料（或为“密封胶”，sealingcompound）填充在齿之间的间隙中，从而由齿叠片、至少一个线圈和轭叠片形成实心单元（solidunit）。最后，移除桥部在齿的内端处的至少一部分从而使齿叠片在径向向内方向上具有预定直径。优选地，可以将预定直径，即，预定内径调整为待在定子内使用的转子。

在另一方面中，本发明涉及一种包括数个齿的齿叠片，其中，齿被布置在径向方向上，形成作为圆形结构的齿叠片，并且齿每一个均包括在齿叠片的径向向外方向上的根端和在齿叠片的径向向内方向上的内端。每两个相邻的齿在其间形成间隙，并且相邻的齿的内端借助于桥部互相连接。桥部被配置为在径向向内方向上超过齿的内端的凸出桥部。

在另一方面中，本发明涉及一种用于同步永磁电机的定子，其包括根据本发明的齿叠片。

在另一方面中，本发明涉及一种同步永磁电机，其包括根据本发明的定子。

根据本发明的一个或者多个齿可以是柱状结构，该柱状结构配置为承载至少一个线圈，该线圈可以被缠绕在数个齿中的一个齿周围。齿叠片包括数个齿，其中，可以通过将数个齿相对于彼此相应地布置来将齿叠片放在一起。齿叠片可以包括磁性或者可磁化芯部材料（诸如，包括铁、镍和/或钴的铁磁材料），并且相对于其周围环境至少部分地是电绝缘的。电绝缘可以借助于用于获得层压齿叠片的层压来实现。层压意指层压齿叠片至少部分地被电绝缘材料覆盖，从而使相应齿的芯部对其周围环境电绝缘。电绝缘材料可以通过模塑或以其它方式将其附接到齿的芯部而被附接到相应齿的芯部。

形成圆形结构的齿叠片意指齿叠片的数个齿被布置为使齿叠片具有圆形形状。优选地，齿被布置为相对于圆形结构，即，齿叠片，的中心在径向方向上延伸。齿的内端可以面向圆形结构的中心，而根端可以位于相应齿的相对于内端的相对侧处并且可以面向圆形结构的外侧。定子在径向向内方向上的直径可以被称为定子的内径。圆形结构不必是完美的圆形，而是还可以具有多边形的形状。例如，至少在移除桥部的至少一部分之前，齿叠片的面向圆形结构的中心的内表面可以具有多边形的形状。例如，齿的每一个在其内端处可以具有直线轮廓，并且因此，当被布置为彼此相邻以形成齿叠片的圆形结构时，形成多边形结构，其中，所述多边形结构的边长来自垂直于径向方向的齿的内端的长度。同样，这种多边形结构可以被称为根据本发明的圆形结构。

轭叠片相对于其内侧可以具有圆整的和/或多边形环形状，从而可以将层压齿叠片布置在轭叠片内。同样，轭叠片可以具有磁性和/或可磁化芯部并且/或者可以被电绝缘和/或层压。具体地，轭叠片可以配置为使齿叠片在被插入轭叠片时与轭叠片机械接触。优选地，齿叠片在被布置在轭叠片中时可以与轭叠片机械锁定。

密封材料可以是电绝缘材料，该电绝缘材料可以被用于填充齿叠片与轭叠片之间的可能的开放体积。特别地，密封材料可以配置为填充在齿之间和/或尤其是在设置在相邻的齿之间的间隙中的线圈之间的体积和/或空间。换言之，在齿叠片的相邻的齿之间和/或在被布置在相邻的齿周围的线圈之间的空的空间和/或体积可以用密封材料填充。借助于密封材料由齿叠片、至少一个线圈和轭叠片形成实心单元意指可以形成机械集成装置，该机械集成装置构成一个机械单元，从而在没有之前移除在相邻的齿之间的间隙内的密封材料的至少一部分的情况下可以不移除其部件。

本发明提供了如下优点：与常规方法比较，其允许方便和/或快速地组装定子。具体地，根据本发明，定子可以主要由两个部分（即，齿叠片和轭叠片）组成，并且因此，不需要布置大量用于生产定子的单段并且不需要使它们互相连接。

另外，本发明提供了如下优点：可能主要由轭叠片限定的定子的外部形状可以具有任意形状。具体地，定子和/或轭叠片的外部形状可以被独立地选择，并且/或者可以与齿叠片的多个齿在拓扑上脱离。这对定子的外部形状提供了大的自由度。

此外，与常规定子相比较，移除与齿互相连接的桥部的至少一部分的步骤可以由增加定子和/或包括定子的电机所提供的电磁和/或电动力。具体地，根据本发明，移除桥部的步骤可能导致定子允许减小定子的线圈之间的距离并且导致转子在定子的中心的周围移动。因此，当使用根据本发明的生产定子的方法时，可以实现更高的效率。

进一步地，本发明提供了如下优点：通过移除桥部的至少一部分的步骤，可以执行最后的加工过程，实现内定子直径和外定子直径的高水平的同心度，这对于电动力的低谐波畸变可能有益并且因此对相应同步永磁电机的平稳运转有利。

优选地，桥部在其至少部分地移除之前被配置为在径向向内方向上超过齿的内端的凸出桥部。这提供了如下优点：在加工定子的内径的步骤中凸出桥部可以被容易地去除。具体地，当加工定子的内部形状时，在没有任何附加耗力的情况下可以移除凸出桥部，从而在定子的中心周围提供圆整的和同心的内部形状。

优选地，方法在移除桥部的至少一部分之前进一步包括以下步骤：将密封材料填充到齿的内端，从而使密封材料在径向向内方向上超过齿的内端至少与凸出桥部相同的量。换言之，也可以在齿的内侧处提供密封材料，从而形成并入桥部的定子的连续形式，该桥部可以是凸出桥部。由此，便于加工定子的内径并且可以确保高效地移除桥部。因此，移除桥部的至少一部分的步骤优选地包括：移除被填充到齿的内端的密封材料的至少一部分。

更优选地，移除桥部的至少一部分的步骤包括：完全移除在齿的内端处的桥部。由此，齿叠片的相邻的齿在完全移除桥部之后可以不借助于桥部互相连接，而是齿可以通过在其根端处的轭叠片和/或通过密封材料互相连接。这提供了如下优点：可以进一步减小定子与在定子内行进的转子之间的最小距离，从而产生更高的电动力。换言之，优选地移除桥部的至少一部分的步骤被执行为使得在移除桥部的至少一部分之后，使相邻的齿在其内端处并不互相连接。

优选地，齿的根端与轭叠片的机械接触借助于焊接连接和/或借助于设置在齿的根端和轭叠片处的舌槽连接来固定。这为定子提供了足够的稳定性，即使齿叠片的相邻的齿可能未借助于桥部在其内端处互相连接。此外，允许有益于快速和成本高效地生产定子的快速以及高效的机械固定。

优选地，通过将至少一个线圈缠绕在间隙中的至少一个间隙中和/或通过将至少一个预先缠绕的线圈布置在间隙中的至少一个间隙中来在齿叠片的相邻的齿之间的数个间隙中的至少一个间隙中设置至少一个线圈。换言之，线圈可以被缠绕在相应齿的周围并且/或者可以作为预先缠绕的线圈被提供并且被向后附接在相应齿的周围。这以高效方式高自由度地生产定子。最优选地，在数个齿中的相邻的齿之间的每个间隙中都设置至少一个线圈。优选地，可以在齿叠片的齿中的每一个周围都设置至少一个线圈。

附图说明

通过说明和附图，本发明的进一步的优点和实施例将变得显而易见。

应当注意，在不脱离本发明的范围的情况下，之前提及的特征和下面将进一步描述的特征不仅可以用于相应说明的组合，而且还可以用于进一步的组合或者被单独使用。

在附图中：

图1a至图1e示意地描绘了各种非创新定子和非创新齿叠片。

图2a至图2f示意地描绘了根据第一优选实施例的定子的生产方法的步骤。

图3a至图3f示意地描绘了根据第二优选实施例的定子的生产方法的步骤。

图4a至图4f示意地描绘了根据第三优选实施例的定子的生产方法的步骤。

图5a至图5f示意地描绘了根据第四优选实施例的定子的生产方法的步骤。

图5g示意地描绘了互相串联连接的线圈。

附图标记：

10定子

12预先缠绕的线圈

14填充层压段

16段芯部

18线圈载体

20填充齿层压件

21互相连接的层压板

22层压轭

100、300、400定子

110齿叠片

111齿

112互锁元件

113根端

113a雀尾楔子

114桥部

115内端

120、320、420轭叠片

121轭架

122可互锁元件

123轭槽

125焊接连接

130线圈

131线圈载体

132线

140密封材料

151定子的外径

152定子的内径

323互锁元件

324、325固定元件

430互相串联连接的线圈

1000中心

1002定子的精整后的内径。

具体实施方式

图2a至图2f示意地描绘了根据第一优选实施例的定子100的生产方法的数个步骤。如图2a所示，在第一步骤中提供了齿叠片110，其中，齿叠片110是作为层压齿叠片被提供的。

齿叠片110包括数个齿111，该数个齿111被压成薄片并且被布置为使齿叠片110形成圆形结构，其中，齿111相对于圆形结构的中心1000被布置在径向方向上。齿111每一个包括用于将数个齿叠片110上下附接在一起的互锁或可互锁元件112。

此外，每个齿111都包括根端113和内端115，其中，根端113被布置在径向向外方向上，即，背离中心1000，以及其中，内端115被布置在径向向内方向上，即，面向中心1000。根据该优选实施例，每个齿111的根端113都包括雀尾楔子113a，该雀尾楔子113a允许借助于舌槽连接将齿叠片与对应轭叠片120连接。

齿叠片110的相邻的齿111借助于桥部114在其内端115处互相连接，其中，桥部114被配置为在径向向内方向上延伸齿111的内侧113的凸出桥部。

在第二步骤中（图2b），提供轭叠片120。轭叠片120包括轭架121，该轭架121也形成圆形结构并且具有适当尺寸以将齿叠片110布置在其中。同样，轭叠片120包括用于将数个轭叠片120上下附接在一起的可互锁元件122。此外，轭叠片120包括数个轭槽123，当将齿叠片110插入轭叠片120中时，该数个轭槽123适于在齿叠片110的齿的根端113处与相应的雀尾楔子113a形成槽舌连接。轭叠片120被压成薄片以代表层压轭叠片。

在第三步骤中（图2c），将线圈130布置在齿叠片110上，其中，在齿111中的每个齿周围都设置有线圈130。线圈130可以由绝缘铜线132制成，并且被预先缠绕在可以由绝缘材料（诸如，塑料或者纸材料）制成的线圈载体131周围。然后，将线圈130和线圈载体131附接到齿叠片110的齿111以提供具有线圈的齿叠片110。

在第四步骤中（图2d），然后通过将齿叠片110按压到轭叠片120中，用轭叠片120来组装配备有线圈130的齿叠片110。齿叠片110借助于与轭槽123接合的雀尾楔子113a而机械连接和/或固定到轭叠片120，以在轭叠片120与齿叠片110之间形成固定机械连接。

在第五步骤中（图2e），通过将密封材料140插入齿叠片110的齿111之间和/或轭叠片120与齿叠片110之间来密封齿叠片110和轭叠片120的组件。密封材料140可以包括环氧树脂和/或聚氨酯化合物并且优选地是电绝缘的。此外，在齿的内端115处提供密封材料140以与凸出桥部114形成一致表面并且/或者在径向向内方向上覆盖桥部114。

在第六步骤中（图2f），在固化密封材料140之后，加工定子100的内表面152，尤其是用车床，以便定子100展现出与相对于中心1000的预定内径相等的精整后的内径1002。在加工工艺中，可以将定子100固定在其外表面151上并且将桥部140加工掉，从而使相邻的齿111不再借助于桥部114互相连接，而是仅仅通过轭叠片120和/或通过密封材料140互相连接。

图3a至图3f示意地描绘了根据第二优选实施例的定子100的生产方法的数个步骤。在许多方面中，根据第二优选实施例的方法与第一实施例相对应，其中，为了简洁起见，并不会重复阐释用与图2a至图2f中的附图标记相同的附图标记指示的对应元件和相同的方法步骤。

根据第二实施例的定子100和方法与第一实施例的不同之处尤其在于如下事实：齿111在其根端113处未设置有雀尾楔子，并且因此，不被配置为与轭叠片120建立舌槽连接。相反，根据第二实施例，齿叠片110和轭叠片120在齿的根端113处借助于胶接或者焊接连接被彼此附接和/或固定。

图4a至图4f示意地描绘了根据第三优选实施例的定子300的生产方法的数个步骤。该定子100和该方法与第一实施例和第二实施例的不同之处在于不同的轭叠片320。根据第三实施例的轭叠片320具有与之前的实施例的轭叠片120不同的外部形状。

第三实施例的轭叠片320已经限定出定子100的壳体。这是可能的，因为根据本发明，壳体的形状和轭叠片120、320的形状均不取决于齿叠片110的形状。因此，轭叠片320和定子100、300能够具有几乎任意的外部形状。

进一步地，轭叠片320可以包括互锁元件323和数个固定元件324和325，用于将数个轭叠片320彼此附接或者将轭叠片320作为定子300的壳体附接到与定子300连接的其它元件。

根据第三实施例，齿111也配备有在齿111的根端113处的雀尾楔子113a以与轭槽123接合。线132可以被预先缠绕在线圈载体131周围或者被直接缠绕在具有绝缘纸的齿111周围，该绝缘纸被布置在线132与相应齿111之间。

图5a至图5f示意地描绘了根据第四优选实施例的定子400和用于生产这种定子的方法。第四实施例的齿叠片110与第二实施例的齿叠片110相对应，即，该齿叠片110在齿111的根端113处未设置有雀尾楔子113a。同样，第四实施例的轭叠片120与第二实施例的轭叠片120相对应，其中，轭叠片120的内侧的形状被设计为具有允许适当地按压组装齿叠片110和轭叠片120的适当公差。

如果齿叠片110和轭叠片120旨在用于低压应用，即，在50v或者更低的电压下的应用，则齿叠片110和轭叠片120优选地用例如电泳过程被涂覆或者层压有环氧浸渍树脂和/或环氧漆。对于高压应用，绝缘纸和/或热塑性和/或硬塑性模塑材料可以优选地用于层压和/或电绝缘。

对于线圈130，优选地，使用涂覆有热活性漆（还被称为“烤漆（backlack）”）的线132，其中，线132被缠绕在相应齿的周围或者在缠绕工具周围并且然后被热形成以制造线圈130和/或互相串联连接的线圈430。在图5g中示意地示出了互相串联连接的线圈430。在线圈130、430被预先缠绕的情况下，可以将其插入到层压齿叠片110上并固定到层压齿叠片110上（图5c）。随后的方法步骤，诸如，组装齿叠片110和轭叠片420（图5d）、提供密封材料（图5e）和加工定子400的内径152，与参照图2a至图2f阐释的相应方法步骤相对应。