定子、电机、用于制备定子的设备和方法与流程

定子、电机、用于制备定子的设备和方法
1.本发明涉及一种可用在旋转电机内的定子、一种电机、一种用于制备定子的设备和一种用于制备定子的方法。
2.通常在定子芯中形成有多个槽，这些槽在定子的轴向方向上延伸。定子包括由导体制成的定子绕组，所述导体具有设置在槽中的槽内部分。
3.在定子组件中，绝缘片用于给定子芯的槽的壁加衬。在多于一个导体插入一个槽中的定子组件的情况下，绝缘片也可用于在相邻导体之间提供绝缘。
4.定子绕组可通过包括刚性杆的导体制成，刚性杆轴向插入定子槽中。
5.导体可以是“u”形的并且形成入口侧和出口侧，“u”形导体的基部布置在入口侧，“u”形导体的腿部布置在出口侧。
6.替代地，导体可以在定子芯的两侧具有自由端。在任何情况下，至少一些导体的自由端必须通过焊接而连接到另一导体的自由端，以形成定子绕组的电路径。可以通过扭转和焊接导体的自由端和/或通过提供单独的连接元件来形成连接。
7.一方面，导体的自由端必须是可连接的，另一方面，必须小心以确保相邻导体不会彼此接触并不会使所设计的绕组装置短路。
8.因此，本发明的目的是克服现有技术的缺点，特别是提供一种定子、一种设备和一种方法，其允许以简单和可靠的方式形成具有高精度的期望绕组装置。
9.根据本发明，这些另一目的通过根据独立权利要求的定子、用于制备定子的设备和形成定子的方法来实现。
10.根据本发明，一种用于旋转电机的定子包括定子芯，该定子芯具有在所述定子芯的周向方向上布置的多个槽。
11.槽形成在定子芯中。
12.在本技术中，术语“轴向”、“周向”和“径向”涉及定子的几何形状。
13.定子芯包括纵向对称轴线，并且定子芯包括两个相对的轴向表面，所述轴向表面基本上垂直于对称轴线。槽绕纵向对称轴线周向布置。
14.至少第一导体和至少第二导体沿径向方向彼此相邻布置在定子芯的一个槽中。优选地，在定子芯的每个槽中布置有至少第一导体和至少第二导体。
15.导体包括在槽的至少一个轴向侧从槽突出的突出部分。
16.至少一个导体的突出部分可以具有更靠近定子芯的轴向表面的轴向基部区段和更远离同一轴向端面的轴向端部区段。轴向基部区段可至少部分地由绝缘构件覆盖。
17.绝缘构件优选地布置在两个径向相邻的导体之间，以防止第一导体的轴向基部区段和径向相邻的第二导体的轴向端部区段之间的接触。
18.导体的轴向端部区段至少在定子芯的一个轴向侧能电连接或电连接到例如布置在不同槽中的导体。轴向端部区段是没有单独绝缘构件的区段。
19.导体以及因此轴向端部区段可包括绝缘涂层，该绝缘涂层在建立电接触时破裂。
20.轴向端部区段由朝向定子芯的近端和远离定子芯的远端轴向界定。每个轴向端部区段在更靠近定子芯的轴向表面的近端与离定子芯的同一轴向表面最远的远端之间延伸。
21.导体的轴向端部区段从定子芯的轴向表面突出。
22.为了能电连接，导体的轴向端部区段的外表面沿着未绝缘的轴向长度至少部分地没有由绝缘材料制成的绝缘构件。
23.除了轴向端部区段之外，导体的另一部分，即轴向基部区段，可从槽轴向突出，轴向基部区段是不能电连接的或不电连接的。该部分的径向内表面、径向外表面以及横向外表面可以由绝缘构件完全封闭。
24.绝缘构件可独立于导体插入定子芯模板的槽中。
25.绝缘构件可以由以mylar的nomex名义提供的片材形成。片材的厚度可为0.1mm至0.5mm，优选0.18mm至0.3mm。
26.导体的沿槽内部分的外表面通过至少一个绝缘构件与槽的壁和相邻导体分离，以防止与槽的壁和相邻导体接触。因此，绝缘构件防止在一个槽中相邻布置的导体之间和/或导体与槽的内壁之间的短路。
27.在轴向端部区段之间建立电连接之后，连接起来的端部区段可由绝缘构件覆盖。
28.根据本发明，径向相邻的导体的轴向端部区段彼此间隔开。
29.径向相邻的导体的轴向端部区段可以通过彼此轴向间隔开而彼此间隔开。
30.这意味着由于该距离，不存在彼此直接相邻的未绝缘部分，彼此直接相邻的未绝缘部分可能产生不想要的接触。
31.第一导体的轴向端部区段的近端与定子芯的轴向表面之间的距离比径向相邻的第二导体的轴向端部区段的远端与定子芯的轴向表面之间的距离长。
32.两个相邻导体的轴向端部区段可以在定子芯的两个轴向侧轴向间隔开。一个导体可以比另一个导体短，使得较长的导体在两个轴向侧从定子芯伸出更多。替代地，一个导体可以在定子芯的第一轴向侧比另一个导体突出得更多，而另一个导体从定子芯的第二轴向侧突出得比第一导体突出得更多。导体可以具有相同的轴向长度。
33.附加地或替代地，径向相邻的导体的轴向端部区段可以通过导体由槽中的间隔构件彼此径向间隔开而彼此间隔开，优选地，导体彼此径向间隔开至少1-2mm的距离。
34.优选地，由绝缘材料制成的至少一个绝缘构件至少沿着槽的轴向长度设置在径向相邻的导体元件之间。
35.至少在定子芯的一个轴向侧，第一导体可以从定子芯突出第一距离，并且径向相邻的第二导体元件可以突出第二距离。第一距离可以比第二距离大第三距离。
36.第三距离可以是7-14mm，特别是8-11mm。
37.第一导体的轴向端部区段可以具有高达5-10mm，特别是6-7mm的轴向长度，这为建立电连接提供了足够的空间。
38.第一导体和第二导体之间的绝缘构件从定子芯的轴向表面突出至少与第二距离一样大的距离。
39.因此，第二导体的未绝缘的轴向端部区段不能接触第一导体的未绝缘的轴向端部区段。
40.有利地，每个导体由绝缘构件(优选地由单独的绝缘构件)围绕轴向轴线包裹。
41.单独的绝缘构件可以具有沿着槽的长度的重叠区段，以提供安全的绝缘。
42.根据定子的有利实施方式，槽中的间隔构件由至少一个径向间隔件形成。
43.该径向间隔件可以特别是由分离壁和/或分隔支座形成，这些分隔支座布置在至少第一导体与径向相邻的第二导体之间。分隔壁和/或分隔支座可以沿相应槽的整个轴向长度布置，或仅沿轴向长度的一部分或沿轴向长度的多个部分布置。
44.径向间隔件可以是定子芯的结构零件。
45.定子芯可以由叠片形成，并且分隔壁和/或分隔支座可以布置在叠片的所有层上或仅布置在叠片的一些层上。
46.径向间隔件可以由两个相对的凸起形成，所述凸起在垂直于定子轴线的平面中具有基本上矩形的形状或基本上三角形的形状。
47.因此，槽被分成径向间隔开的隔室，其中，每个隔室仅容纳一个导体。
48.在定子的优选实施方式中，导体由多个轴向延伸的导体零件形成，例如由多股导线形成。
49.根据本发明的另一方面，提供了一种包括如上所述的定子的电机。
50.根据本发明的又一方面，提供了一种用于制备定子的设备，该定子优选地是如上所述的定子。
51.该设备包括第一插入站，该第一插入站用于将至少两个导体插入中定子芯的槽中。导体的轴向端部区段是未绝缘的并且是能电连接的。
52.该设备还包括控制单元，该控制单元用于控制导体的插入，使得轴向端部区段彼此轴向间隔开。第一导体的轴向端部区段的近端与定子芯的轴向表面之间的距离比径向相邻的第二导体的轴向端部区段的远端与定子芯的轴向表面之间的距离长。
53.一旦达到预定距离，控制单元可以停止插入导体。
54.附加地或替代地，插入站和控制单元可以规定插入导体，使得导体由槽中的间隔构件彼此径向间隔开，优选地，导体径向间隔开至少1-2mm的距离。导体可以插入槽中的相应隔室中。
55.控制单元可以在插入导体时设定相应的径向距离。
56.控制单元可以包括处理器、输入端和/或输出端。处理器可以存储计算机程序。输入端可以连接到传感器，该传感器提供关于径向相邻的导体的轴向端部区段的距离的数据。
57.该设备可以包括第二插入站，该第二插入站用于将绝缘构件插入到定子芯的槽中。第二插入站允许插入预成形绝缘构件，并且控制单元可以控制插入，使得与在同一槽中与第一预成形绝缘构件相邻的第二预成形绝缘构件相比，第一预成形绝缘构件从定子芯的轴向表面轴向突出更大的距离。一旦达到预定距离，控制单元可以停止插入绝缘构件。
58.第一插入站和第二插入站可以布置成使得在将导体插入到定子芯的槽中之前将绝缘构件插入到定子芯的槽中。优选地，在插入导体之前插入用于定子的所有绝缘构件。
59.该设备可以包括用于绝缘构件的供给站和/或该设备可以包括用于导体的供给站。
60.优选地，至少一个供给站包括：切割器，该切割器特别是用于从绝缘材料片材切割绝缘构件或用于切割导体；压花站，该压花站特别是用于在绝缘构件中提供压花；弯曲站，该弯曲站特别是用于弯曲绝缘片材；和/或供应单元。特别地，供应单元可以将切割的片材供应到弯曲站，或者将连续的带供应到弯曲站，其中薄片将在弯曲之前或弯曲之后被切割。
61.该设备还可以包括用于电连接导体的端部的连接站，特别是通过激光焊接。
62.根据本发明的又一方面，提供了一种用于制备定子的方法，所述定子优选地是如上所述的定子。
63.将至少两个导体插入定子的槽中，使得导体的轴向端部区段是能电连接的。每个轴向端部区段在更靠近定子芯的轴向表面的近端与离定子芯的同一轴向表面最远的远端之间延伸。径向相邻的导体的未绝缘的轴向端部区段彼此间隔开。
64.轴向端部区段可以是导体的从槽突出的突出部分的一部分。突出部分可以包括比轴向端部区段更靠近定子芯的轴向表面的轴向基部区段。轴向基部区段至少部分地覆盖有绝缘构件。
65.导体可以被插入槽中，使得轴向端部区段彼此轴向间隔开。第一导体的轴向端部区段的近端与定子芯的轴向表面之间的距离比第二导体的轴向端部区段的远端与定子芯的轴向表面之间的距离长。
66.附加地或替代地，导体可以被插入槽中，使得导体通过槽中的间隔构件彼此径向间隔开，优选地，导体彼此径向间隔开至少1-2mm的距离。
67.该方法可以包括以下步骤：将绝缘构件插入定子芯的槽中。
68.优选地，绝缘构件被插入成使得：与在同一槽中与第一预成形绝缘构件相邻的第二预成形绝缘构件相比，第一预成形绝缘构件从定子芯轴向突出更大的距离。
69.该方法可以包括以下步骤：在导体的轴向端部区段之间形成电连接。
70.现在将参考优选实施方式和附图描述本发明，其中：
71.图1以立体图示出了根据本发明的定子的第一实施方式；
72.图2示出了根据图1的定子的细节；
73.图3以立体图示出了根据本发明的定子的第二实施方式；
74.图4以俯视图示出了图3的定子的细节；
75.图5以俯视图示出了定子芯的替代实施方式的细节；
76.图6以俯视图示出了定子芯的另一替代实施方式的细节；
77.图7示出了根据本发明的设备的示意图；
78.图8以轴向平面中的剖视图示出了根据图1的定子；
79.图9以轴向平面中的剖视图示出了根据图1的定子的替代实施方式。
80.图1以立体图示出了根据本发明的定子100的第一实施方式。
81.定子100包括定子芯10，定子芯10具有在定子芯10的周向方向c上布置的多个槽11。
82.在每个槽11中，第一导体12和第二导体13沿相应槽11的径向方向r布置。
83.导体12，13在定子芯10的所示轴向侧15从槽11突出。
84.导体12，13包括从槽11突出的突出部分42，43。
85.导体12，13的突出部分42，43具有更靠近定子芯10的轴向表面30的轴向基部区段52，53和更远离同一轴向端部表面30的轴向端部区段22，23。轴向基部区段52，53由绝缘构件17，18覆盖。
86.图2示出了根据图1的定子100的细节。
87.在径向相邻的导体之间有绝缘构件14。在该实施方式中，导体12，13由预成形的绝
缘构件17，18单独包裹。
88.在定子芯10的一个轴向侧15(见图1)从定子芯10的轴向表面30突出的导体12，13的轴向端部区段22，23是能电连接的。导体12，13的轴向端部区段22，23沿着各自的轴向长度24，25没有绝缘构件14，17，18。
89.槽11的第一导体12从定子芯10突出第一距离31。同一槽11中的第二导体13从定子芯10突出第二距离26。第一距离31大于第二距离26。
90.第一导体12和第二导体13之间的绝缘构件14从定子芯10突出第三距离28，第三距离28也比第二距离26长。
91.因此，在该实施方式中，径向相邻的导体12，13的轴向端部区段22，23彼此轴向间隔开。
92.第二导体13的轴向端部区段23的远端27与定子芯10的轴向表面30之间的第二距离26小于第一导体12的轴向端部区段22的近端29与定子芯10的轴向表面30之间的距离28，并且等于第三距离28。
93.每个导体12，13由单独的绝缘构件17，18包裹。
94.包裹在第一导体12周围的第一预成形绝缘构件17从定子芯10轴向伸出距离28，距离28大于包裹在第二导体13周围的第二预成形绝缘构件18从定子芯10伸出的距离32。
95.图3以立体图示出了根据本发明的定子100的第二实施方式。
96.所有导体12，13具有相同的轴向长度，但是，在一个槽11中径向相邻的导体12，13的轴向端部区段22，23彼此径向间隔开。
97.图4以俯视图示出了图3的定子的细节。
98.导体12，13通过槽11中的间隔构件彼此径向间隔，该间隔构件由两个相对的凸起20形成，具有基本上矩形的形状。导体12，13分隔达径向距离30。
99.如图5所示，间隔构件也可以由分隔壁19形成。
100.在图6中示出了另一替代方式。间隔构件也可以由从俯视图看基本上为三角形的凸起21形成。
101.图7示出了根据本发明的设备90的示意图。
102.设备90包括用于将至少两个导体插入定子芯10的槽中的第一插入站40和用于将绝缘构件插入定子芯10的槽中的第二插入站50。
103.设备90还包括用于供给导体元件的供给站70和用于供给预成形绝缘构件的供给站80。
104.设备90还包括控制单元60，控制单元60控制第一插入站40、第二插入站50、用于供给导体元件的供给站70和用于供给预成形绝缘构件的供给站80。
105.图8以轴向平面中的剖视图示出了根据图1的定子100。
106.在定子芯10的第一侧15，第一导体12从定子芯10突出第一距离31。第二导体13从定子芯10突出第二距离26。第一距离31大于第二距离26。
107.由于两个导体12，13具有相同的轴向长度32，因此在定子10的第二轴向侧33，第二导体13比第一导体12从定子芯10突出更长的距离34。
108.图9以轴向平面中的剖视图示出了根据图1的定子100的替代实施方式。
109.由于第一导体12的轴向长度35长于第二导体13的轴向长度36，因此在定子芯10的
两个轴向侧15，33，第一导体12从定子芯10突出的距离31大于第二导体13从定子芯10突出的距离26。