双线圈插入槽的电机的定子的制作方法

本发明涉及电机领域，特别是(可变磁阻)磁辅助同步磁阻(synchro-reluctant)电机。

一般而言，电机包括彼此同轴布置的静止部分(定子)和旋转部分(转子)。

转子可由转子主体组成，其中转子转轴上布置有一堆金属板。这些板包括永磁体的壳体以及用于形成通量势垒(fluxbarrier)的穿孔，以允许磁体的磁通量径向地指向定子。

此转子通常被容纳在承载电线圈的定子内。

一般而言，定子具有环形形状并且其被容纳在管状支撑件内以便附连于该管状支撑件上。

此定子包括多个径向槽，这些径向槽在转子的方向上开口并沿着定子边缘延伸。这些槽被设计成接收电枢线圈，该电枢线圈通过槽的开口面馈入定子，然后再通过任何已知的方式与之附连。

在操作这种电机时，线圈被电流横穿以生成旋转转子所需的磁场。

背景技术：

图1示出了由三个电相位a、b和c驱动的可变磁阻电机的定子1。定子1具有环形外形。定子1包括朝向中心定向的三十六个槽2和外环3。槽2通常均匀地分布在定子1的内圆周上。槽被编号为1到36。槽2容纳线圈(未示出)。此图示意性地示出了穿过各槽的各线圈的相位。这些相位由字母a、b和c以及由+或-符号表示，其指示哪个相位传过这些槽。

定子槽中线圈的布局影响磁通量和电机的性能。因此开发了几种线圈布局。

例如，专利us-6417592描述了提供大电流容量的线圈的串联和并联布局。

专利申请jp-2015/061370涉及线圈的布局，其中每个槽包括属于不同相位的两个线圈。这种布局可能难以实现。

图2例示了通常用于相位a的线圈的布局。此示例适用于包括三十六个槽的定子，如图1所例示的。对于这种布局，相位a包括三个并联分支4。每个分支4包括两个串联的线圈5。在线圈5的端部处指示的数字对应于线圈5所穿过的槽的编号(参见图1)。因此，在此配置中，每个槽仅包括一个线圈。

这种类型的布局是令人满意的，尤其因为它易于安装。然而，希望改善电机的性能，尤其是在ac损耗降低(涡流损耗)和热冷却方面(实际上，对于这种布局，槽中的电流密度可能很高，这增加了发热)。

为了克服这些缺点，本发明涉及一种电机的定子，其包括槽和连接到电相位的线圈。电相位的线圈的布局包括各分支的并联组合，其中两个线圈以串联方式进行组合。此外，在每个槽中插入两个并联分支的两个线圈的回路。这种简单的布局允许减少填充系数；这使得槽中的电流密度更低，这有利于其热冷却。此外，由于槽中的双重插入，这种布局允许降低ac损耗。

技术实现要素：

本发明涉及一种电机的定子，其包括用于插入线圈的多个槽，所述线圈被连接到至少一个电相位，每个电相位被连接到多个分支的并联组合，每个分支由两个线圈串联组成，每个线圈包括插入两个槽中的多个回路。每个槽包括两个并联分支的两个线圈的回路的插入。

根据一实施例，在所述分支的所述并联组合内，每个分支具有与所述线圈的布局相同的分支。

根据一实现，每个线圈包括五到十五个回路，优选地为九个回路。

根据一方面，每个回路由多个导线组成，优选地为三到二十个导线，更优选地为十四个导线。

有利地，在每个分支内，第二线圈的回路插入与所述分支的第一线圈的回路插入的槽相邻的槽中。

优选地，所述第二线圈的所述回路插入与所述第一线圈的所述回路插入的槽分隔开的内槽中。

根据一特征，在每个槽内，所述线圈的所述回路被定位在相同的方向上。

替代地，在每个槽内，所述线圈的所述回路被定位在相反的方向上。

根据一实施例，所述定子包括一定数量个槽，该一定数量是十二的倍数。

根据本发明的一实现，分隔装置被插入每个槽中以分隔所述线圈。

根据一方面，每个槽都衬有绝缘纸。

有利地，每个槽都由桨叶封闭。

此外，本发明涉及一种可变磁阻电机，其包括根据上述特征之一的转子和定子。

附图简述

参考附图，根据本发明的设备的其他特征和优点将从阅读以下通过非限制性示例给出的各实施例的描述中清楚地看到，其中：

-图1(已描述)例示了同步磁阻电机的定子，

-图2(已描述)例示了根据现有技术的电机的相位的线圈的布局，

-图3例示了根据本发明的一实施例的电机的相位的线圈的布局，

-图4例示了根据本发明的第一变型实施例的槽内的线圈回路的布局，以及

-图5例示了根据本发明的第二变型实施例的槽内的线圈回路的布局。

具体实施方式

本发明涉及电机的定子，特别是可变磁阻电机。

定子可以具有环形形状，并且其可被容纳在管状支撑件内以便附连于该管状支撑件上。

定子包括多个径向槽，这些径向槽在转子的方向上开口并沿着定子边缘延伸。这些槽被设计成接收电枢线圈，该电枢线圈通过槽的开口面馈入定子，然后再通过任何已知的方式与之附连。

根据本发明的定子可以与图1中所例示的定子相同。例如，对于具有六个极点(pole)的机器而言，定子可尤其包括三十六个槽。替代地，对于具有八个极点的机器而言，定子可包括四十八个槽。一般而言，定子可包括一定数量个槽，该一定数量是十二的倍数。这些配置特别适用于同步磁阻电机。

定子可被设计成用于连接到三个电相位的线圈的布局。可在槽内提供相位的规则分布。例如，可提供成对的相位交替。换言之，可包括连接到相位a的线圈两个连续的槽，接着是其中线圈连接到相位b的两个连续的槽，接着是其中线圈连接到相位c的两个连续的槽，进而接着是其中线圈连接到相位a的两个连续的槽，以此类推。

根据本发明的一方面，定子可由多个经堆叠和经组装的扁平金属板制成。

本发明涉及槽中线圈的特定布局。这种布局对于每个电相位都是类似的。

在定子内，每个电相位连接到各分支的并联组合。每个分支由两个线圈的串联组合组成。每个线圈包括多个回路。换言之，电相位连接到分支，分支包括两个线圈，并且线圈由多个回路(若干环路)组成。

根据本发明，定子的每个槽包括两个并联分支的两个线圈的回路的通路(插入)。换言之，每个槽包括连接到相同电相位并布置在并联分支上的两个线圈的通路(插入)。并联的两个线圈的回路因此插入槽中。有利地，每个槽仅包括并联的两个线圈的插入。

这种特殊的线圈布局允许降低ac损耗并增加槽填充系数；这使得槽中的电流密度更低，这有利于其热冷却。填充系数kb可由以下类型的公式定义：

其中nt是槽中回路(环路)的数量、nf是回路中导线的数量、d是导线直径、而s是槽的表面积。

根据本发明的实施例，在分支的并联组合内，每个分支可具有包含相同的线圈布局的分支。相同的布局被理解为穿过相同槽的线圈的串联组合。因此，在电相位的线圈布局中，每个分支都被加倍：存在两个分支，其线圈插入相同的槽中。例如，如果分支包括插入编号为n和m的槽中的第一线圈、以及插入编号为p和q的槽中的第二线圈，则分支的组合包括具有插入编号为n和m的槽中的第一线圈，以及插入编号为p和q的槽中的第二线圈的第二分支。这种布局使得线圈在槽中的组装被简化。

根据本发明的一实现，每个线圈可包括五到十五个回路，优选地为九个回路。回路的数量可被确定以便例如获得所需的电机性能、扭矩和功率。

根据本发明的一方面，每个回路可由多个导线组成，尤其是铜导线。铜导线可涂覆有清漆，使铜导线彼此电绝缘。

优选地，每个回路包括三到二十个导线。更优选地，每个回路包括十二到十六个导线。实际上，大于20的导线的数量造成了将回路插入槽中的问题。

有利地，在每个分支内，第二线圈的回路可被插入与第一线圈的回路插入的槽相邻的槽中。换言之，如果第一线圈的回路被插入编号为n和m的槽中，则第二线圈的回路被插入编号为n+1或n-1以及m+1或m-1的槽中。因此，转子的两个连续的槽的线圈被连接到相同的相位。此配置是实现分布式线圈的一种方式。

优选地，第二线圈的回路插入与第一线圈的回路插入的槽分隔开的内槽中。换言之，如果第一线圈的回路被插入编号为n和m的槽中，则第二线圈的回路被插入编号为n+1和m-1的槽中。此布局允许线圈被容易地获得。

对于规则的相位分布，在定子包括一定数量个槽，该一定数量是十二的倍数的实施例中，分支的第一线圈的回路可隔开七个槽。因此，如果第一线圈的回路被插入编号为n的槽中，则第一线圈的回路也被插入编号为n+7的槽中。

根据组合上述最后三个实施例的示例实施例，分支的第一线圈的回路可被插入编号为n和n+7的槽中，并且该分支的第二线圈的回路可被插入编号为n+1和n+6的槽中。

对于定子包括一定数量个槽，该一定数量是十二的倍数的实施例，组合的分支可规则地分布在槽中，同时隔开十二个槽。例如，如果两个分支被插入编号为n的槽中，则两个分支被插入编号为n+12的槽中，并且两个分支被插入编号为n+24的槽中(如果定子包括至少三十六个槽)，并且两个分支被插入编号为n+36的槽中(如果定子包括至少四十八个槽)，等等。

根据结合前述各实施例的本发明的实现，其中定子包括三十六个槽并且线圈被连接到三个电相位，每个电相位被连接到六个并联分支，其中：

-第一分支，该第一分支的第一线圈回路被插入编号为n和n+7的槽中，而第二线圈回路被插入编号为n+1和n+6的槽中，

-与第一分支相同的第二分支，

-第三分支，该第三分支的第一线圈回路被插入编号为n+12和n+19的槽中，而第二线圈回路被插入编号为n+13和n+18的槽中，

-与第三分支相同的第四分支，

-第五分支，该第五分支的第一线圈回路被插入编号为n+24和n+31的槽中，而第二线圈回路被插入编号为n+25和n+30的线圈中，

-与第五分支相同的第六分支，以及

-对于电相位a而言n＝1、对于电相位b而言n＝3、而对于电相位c而言n＝5。

对于具有包括四十八个槽的定子的实施例，相位的组合可包括八个分支。

根据示例实施例，前六个分支的布局可类似于上文描述的布局，附加地：

-第七分支，该第七分支的第一线圈回路被插入编号为n+36和n+43的槽中，而第二线圈回路被插入编号为n+37和n+42的线圈中，以及

-与第七分支相同的第八分支。

根据本发明的一实施例，插入槽中的两个线圈可在相反方向上被插入。这种实施例允许ac损耗(涡流损耗)被降低。

替代地，插入槽中的两个线圈可在相同方向上被插入。这种变型在技术上更容易实现，因为线圈以相同方式被插入。

为了分隔开插入槽中的两个线圈，可在每个槽中，在两个线圈之间提供分隔装置。

根据本发明的一方面，槽可衬有绝缘纸，以便于提供电绝缘。

根据本发明的一特征，槽可包括一旦线圈被插入其中就允许槽封闭的桨叶。桨叶可以是大致v形的。它可以用与绝缘纸相同的材料制成。

图3通过非限制性示例示意性地例示了根据本发明一实施例的定子的电相位a的线圈布局。在该图中，线圈端部的数字对应于线圈5、5’所穿过的槽的编号(参见图1)。图3的布局适合于图1中例示的定子，其包括三十六个槽。这种布局包括六个并联分支4。每个分支4包括第一线圈5和第二线圈5’。

在此布局中，前两个(自上而下)分支4是相同的，第三和第四分支4是相同的，并且第五和第六分支4是相同的。实际上，第一分支4包括第一线圈5和第二线圈5’，第一线圈5具有插入编号为1和8的槽中的多个回路，第二线圈5’具有插入编号为2和7的槽中的多个回路，而第二分支4包括第一线圈5和第二线圈5’，第一线圈5具有插入编号为1和8的槽中的多个回路，第二线圈5’具有插入编号为2和7的槽中的多个回路。

第三和第四分支相对于第一和第二分支偏移十二个槽(编号为13-20和14-19的槽)第五和第六分支相对于第三和第四分支偏移十二个槽(编号为25-32和26-31的槽)。

此外，第二线圈5’被插入与第一线圈5插入的槽相邻的槽中。此外，它们位于插入第一线圈5的槽之间的空间内。

作为非限制性示例，图4和图5示意性地例示了根据两个变型实施例的使用线圈导线来填充槽2。第一分支的第一线圈的导线9在槽2的上部7中组合在一起，并且第二分支的第二线圈的导线9在槽2的下部8中组合在一起。在这些图中，在导线9内写入的数字1到9对应于穿过槽2的回路6的数量。因此，每个回路6包括四个圆形截面的导线9。回路6的示例由虚线圆圈示出。

此外，这些数字还显示：

-两个线圈之间的分隔12，

-槽2的绝缘纸10，以及

-封闭槽2的v形桨叶11。

图4的第一变型对应于一种变型，其中槽2的上部7中的线圈的回路6被定位在与槽2的下部8中的线圈回路6的方向d2相反的方向d1上。此相反方向尤其地转换成回路6的相反布局：原先位于上部7的右手角中的编号为1至4的回路现在位于下部8的左手角中，而原先位于上部7的左手角中的编号为9至6的回路现在位于下部8的右手角中。

图5的第二变型对应于一种变型，其中槽2的上部7中的线圈回路6被定位在与槽2的下部8中的线圈回路6的方向d1相同的方向d1上。此相同方向尤其地转换成回路6的基本相同布局：原先位于上部7的右手角中的编号为1至4的回路现在位于下部8的右手角中，而原先位于上部7的左手角中的编号为9至6的回路现在位于下部8的左手角中。

此外，本发明涉及一种电机，特别是(可变磁阻)同步磁阻机器，其包括根据上文描述的任一变体组合的转子和定子。此转子通常被容纳在定子内。

转子可由转子主体组成，其中转子转轴上布置有一叠金属板。这些板包括永磁体的壳体以及用于形成通量势垒的穿孔，以允许磁体的磁通量径向地指向定子。

数值示例

通过阅读下文的应用示例，本发明的特征和优点将变得清楚。

对于这个示例，我们考虑如图1所例示的具有三十六个槽的定子，其具有根据图3中例示的本发明的实施例的线圈布局。

此外，定子包括表面积为138mm²的槽。导线的直径为d＝0.56mm，每个线圈由9个回路组成，因此每个槽包括18个回路，并且每个回路由14个并联的导线组成。

对于这种配置，填充系数kb达到0.45(对于具有单个线圈的槽，填充系数kb的范围在0.4和0.45之间)，这允许在槽中具有较低的电流密度，从而有助于热冷却。