定子的制作方法

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于电动机的定子以及一种用于制造定子的方法。


背景技术：

2.这种定子的基本构思在于，模块化地由多个单个的短基本定子来组装定子，以形成具有所需结构长度的基本定子复合体。这些单个的基本定子在用于绝缘的单独的采用塑料的注塑包封之后借助集成在基本定子上的连接装置而在端面上轴向串联地被安装在一起。以这种方式，可以产生注塑包封的明显更加薄壁的层，从而在以这种方式组装的定子的情况下，与相同结构长度的一个唯一的定子相比，可以实现更小的层厚度或绝缘壁厚度。
3.这里的缺点是，在用于内转子电动机的定子的情况下，定子的齿必须收缩到壳体中，以便实现所需的高机械强度，这需要额外的材料成本和其它工作步骤。
4.在用于外转子电动机的定子的情况下，必须通过与定子轭相关的特殊结构设计来产生机械强度。用于外转子电动机的定子衬套必须专门设计，以便吸收电动机的力，这有时借助衬套和定子的压配合来实现。然而，压配合对模块化的定子齿具有扩展效果，从而形成最小的间隙，这些间隙既影响出现的磁通量，又使振动和噪声特性恶化。


技术实现要素：

5.因此，本发明的任务是，克服上述缺点，并提供具有高尺寸稳定性的定子，该定子在高槽填充度的情况下具有减少的振动和噪声特性。
6.根据本发明，与权利要求1和10的前序部分相关地，该任务通过权利要求1和10的特征部分的特征来解决。
7.就本发明而言，定子应理解为用于内转子型电动机或外转子型电动机的定子概念。
8.在本发明的含义内，定子的组件可以通过冲压封装工艺和/或增材工艺来制造。为此，电机用钢片尤其可以借助烤漆工艺烘烤和/或借助格洛克工艺粘合。
9.在本发明的含义内，可模块化组合的意思是模块构件原理，其中，相应的组件组合成定子。
10.此外，在本发明的含义上，电绕组可以由金属线绕制，或由固体材料浇注或成形。
11.此外，在本发明的含义上，冷却剂可以理解为例如u形适配的热管或者说是导热管，或者例如理解为水冷却。
12.根据本发明的用于电动机的定子包括以下组件：至少一个第一基本定子，其中，该基本定子由至少两个串联布置的环形基本定子模块构成，其中，第一基本定子模块与至少第二基本定子模块构成一个定子轭，其中，每个基本定子模块构造成径向地从定子轭延伸的定子齿；至少一个齿靴，其中，该齿靴借助榫槽连接、特别是借助燕尾连接部力配合且形状配合地与定子齿连接；至少一个电绕组；至少一个将基本定子与绕组(9)电分离的绝缘
体，以及至少一个膨胀装置，其特征在于，基本定子、齿靴、电绕组和膨胀装置这些组件可模块化地相互组合。
13.由于可以自由设计定子的组件的这种可能性，可以灵活地调整定子几何形状，该调整例如可以在磁通量、噪声产生或定子的振动特性方面采用。这些定子齿可以分开地和/或自由接近地用绕组缠绕，并且可以优化在两个齿靴内延伸的定子槽的填充度。因此，可以借助自动化工艺(例如飞线卷绕方法)顺畅地进行卷绕。因此可以省略或至少最小化用来实现安置到定子齿上的绕组倾斜度。
14.此外，槽开口的参数可以根据齿靴边缘彼此的径向距离自由选择。由于槽开口靠近在电动机的定子和转子之间的气隙，这能实现改善定子的噪声特性和振动特性。除了在生产中必需的快速调整定子之外，还可以使用组件的这种模块化，因为可以灵活地制造各个组件，并且可以在生产中快速轻松地实现轮廓调整。
15.电动机的齿槽转矩和磁极灵敏度可以减小到很小的程度，并且在需要时可以进行额外的调整，以消除并非所愿的径向力。
16.附加地，各个组件可以彼此独立地并且借助不同的工艺制造，这可以例如在使用增材制造方法时提高制造的灵活性。
17.此外，为简化地将冷却装置安置到定子槽中提供了可能性，因为该定子槽在制造过程期间可自由接近，直到安置齿靴。
18.此外规定，定子包括至少一个冷却装置。
19.结果，在定子工作中可以确保最佳散热。
20.还规定，第一基本定子与至少一个第二基本定子构成基本定子复合体。
21.由此可以灵活地并通过多个预制的基本定子的组合来实现定子的任意结构长度。因此可以实现产生借助通常的冲压封装方法无法实现的结构长度。
22.在一种优选的实施方式中规定，基本定子借助叠装接头轴向地相互对齐并且连接。
23.由此，这些基本定子可以容易地相互对齐，并且可以实现快速的安装。例如，相应的接头圆顶可以用于借助接线环来将定子接线，这可以自动地例如借助切夹式端子技术结合以冲压弯曲技术来执行。这可以对接线质量以及定子的生产时间产生积极影响。
24.此外有利的是如下设计：齿靴分多部分地，优选地在轴向方向上，特别是由第一齿靴段和至少一个第二齿靴段来构造。
25.类似于预制的基本定子的结构长度，因此可以预制地在定子的制造中使用相应的齿靴段，这可以实现快速且灵活地组装定子。
26.此外规定，榫槽连接部的榫舌，尤其是燕尾连接部，被构造成两部分。
27.由此可以实现在齿靴和定子齿之间的连接中的弹性，该弹性在避免不希望的振动以及随之产生的噪声方面具有有利的效果。此外由此可以补偿例如增材制造的齿靴和/或定子齿在定子的轴向大结构长度方面的公差，并且可以实现定子的简单组装。
28.此外优选地，榫槽连接部、特别是燕尾连接部借助膨胀装置特别是螺栓、优选平键在定子齿和齿靴之间形成力配合。
29.由此可以实现在定子齿和齿靴之间的连接的张紧，这可以一方面对稳定性和形状刚性以及另一方面对定子的振动特性和随之产生的噪声特性产生有利的影响。例如，可以
借助简单地调整膨胀装置来配置在齿靴和定子齿之间的连接特性。
30.在一个有利的实施方式中规定，绝缘体被设计为用于接纳绕组的绕组体，其中，绕组体尤其被设计成相对于绕组的线材应力在形状上是稳定的。
31.绕组体因此可以用于单独的卷绕，且用于随后将绕组接合到基本定子或基本定子复合体上。绕组可以单独制造，例如借助自动化的且廉价的飞线卷绕，并且针对定子的不同的结构长度预配置地制造。可以避免额外的组装成本，例如否则需要的额外地使得定子相对于绕组的绝缘。由此可以节省额外的绝缘端板或对整个定子的注塑包封。
32.此外，绕组体可以防止在将绕组安置到齿靴上期间发生例如由于存在金属片边缘引起的损坏。通过例如用塑料制造绕组体，可以使得绕组体轻松且灵活地在生产中适应不同的要求。由此可以节省例如由于大的结构长度所致的额外的绕组。
33.此外规定，绕组体具有用于容纳绕组线起始端和/或绕组线末端的接线区域。
34.在此有利的是，绕组线起始端和/或末端可以例如借助切夹式接线端袋(schneidklemmtaschen)或切夹式端子技术可靠地放置在接线位置处。在完成定子之后，这种切夹式接线端袋然后例如可以借助其他的接线盘或接线环可插接地接线。因此，用于绕组的绕线机由此可以将绕组线起始端和绕组线末端在接线区域中放下和分离，由此使得它们不裸露，并且可以防止绕组松动。这可以节省制造时间和成本。
35.此外规定，定子轭在每个定子齿之间相应地具有用于容纳冷却装置的轭槽，该轭槽指向定子的轴向方向。
36.由此可以实现简单地组装冷却装置，并且可以减少由于组装的冷却装置引起的对磁通量的可能的干扰。
37.此外，如下设计是有利的：冷却装置蜿蜒且遵循在定子的径向观察方向上的上下运动地围绕定子齿(6)。
38.由此可以实现在安装定子后能够容易且快速地接触冷却装置，并且可以实现在冷却装置与定子之间的紧密接触，以进行有效冷却。
39.此外，本发明包括用于制造根据前述权利要求中任一项的定子的方法，包括以下步骤：
40.a.提供至少一个第一基本定子；
41.b.提供至少一个第二基本定子；
42.c.将这些基本定子彼此轴向对齐，并把这些基本定子机械地连接成基本定子复合体；
43.d.把冷却装置接合在基本定子复合体的轭槽中；
44.e.在绕组体上提供浇注的、成型的和/或卷绕的电绕组；
45.f.把绕组体接合到基本定子复合体上；
46.g.提供至少一个第一齿靴段；
47.h.提供至少一个第二齿靴段；
48.i.借助榫槽连接部、特别是借助燕尾连接部，将齿靴段与基本定子复合体连接；
49.j.在定子的轴向方向上，将膨胀装置接合在榫槽连接部内，特别是在燕尾连接部内；
50.k.接触电的绕组和/或冷却装置。
附图说明
51.本发明的其它细节将在附图中借助示意性示出的实施例予以描述。其中：
52.图1是内转子电动机的定子的立体分解图；
53.图2是内转子电动机的被卷绕的基本定子模块的立体分解图；
54.图3是外转子电动机的定子的立体分解图；
55.图4是外转子电动机的、在预组装状态下的、具有接线环的两个基本定子的立体分解图，优选地基本定子被直接卷绕；
56.图5是具有冷却装置的在预组装状态下的基本定子的立体图；以及
57.图6是绕组体18的详图，其具有绕组9和连接区域25，该连接区域用于接纳绕组线起始端26和绕组线末端27。
具体实施方式
58.下面以内转子电动机的在图1和2中示出的定子1和外转子电动机的在图3至5中示出的定子1为例更详细地描述本发明，其中，相同的标号表示相同的结构上的和/或功能上的特征。此外，在图1和图3中分别示出了处于预组装状态下的定子1的立体分解图。图4中所示的接线环也可以以相应地相同的方式应用于内转子电动机，这为了清楚起见没有明确示出。
59.定子1包括基本定子2，其中，基本定子2由十二个基本定子模块3、4构成，这些基本定子模块环形地串联布置并且彼此接合。通过在基本定子模块3、4之间的连接，可以实现基本定子2的高稳定性，该连接例如设计为形状配合。基本定子模块3、4形成基本定子2的共同的定子轭5，其中，每个基本定子模块3、4形成径向地从定子轭5延伸的定子齿。
60.在图1中所示的用于内转子电动机的定子1的情况下，定子齿6径向向内地延伸，而在图2中所示的用于外转子电动机的定子1的情况下，这些定子齿径向向外地延伸。
61.示范性地示出，基本定子模块3、4分别由大量的电机用钢片22制成。规定，定子1的各个组件也可以借助增材制造方法提供，例如在图1中所示的齿靴7上所示。因此可以实现高度的灵活性和成本有利的适应于相应的生产要求的制造。因此可以快速地考虑和实施在齿靴7的几何设计中的特殊要求。
62.齿靴7借助燕尾连接部8力配合地和/或形状配合地与定子齿6连接，这对于在定子1的工作中出现的力的分布可以产生有利的影响。在图3中示出，齿靴7在轴向方向上设计为多个部分，分别由第一齿靴段16和第二齿靴段17组成，相应的燕尾连接部8分别通过设计为螺栓24的膨胀装置11、12力配合地和形状配合地夹紧。图3中还示出，齿靴7、或者说齿靴段16、17由电机用钢片22制成。燕尾连接部8的榫(未标出)被构造成两部分，例如在图2中示出，由此可以实现在接合组件时补偿相应组件的制造公差。此外，将产生可根据所选择的膨胀装置调节的连接弹性，该弹性可以对定子1的振动特性产生积极影响，并能够实现降低噪音产生。
63.还示出，例如借助如图4中示范性地示出的接线环23，或者借助安置在绕组体18上的如图3中示范性地示出的接线区域25，可以实现绕组的接线。在借助接线区域25进行接线的情况下，有利的是，简单地接触绕组，并且绕组线起始端26和/或绕组线末端27可以直接地且可靠地例如借助切夹式接线端袋或切夹式端子技术放置在接线的位置，如图6中所示。
因此，在定子完成后，绕组线起始端26和绕组线末端可以借助其他的接线盘或其它的接线环可插接地接线。
64.图4中示出了处于预组装状态的第一基本定子2和第二基本定子2'的立体图，用于制造待卷绕的基本定子复合体14。在端侧并且彼此轴向对齐地，基本定子2、2'借助叠装接头15并且利用接线环23连接。于是可以借助预制的基本定子2、2'容易地实现定子1的不同的结构长度。附加地在图4中示出，在这种组装状态下可自由接近定子槽20，并且可以例如借助飞线绕线技术将绕组9顺畅地且节省成本地在定子齿6上引入到定子槽20中。
65.还示出了定子齿6借助被设计用于接纳相应绕组9的绕组体18相对于相应的绕组9电绝缘。绕组体18相对于线材应力的形状稳定性可以实现对绕组体18予以单独缠绕。结果，绕组可以成本低廉地独立于基本定子2预制。由于定子1的模块化，它于是可以接合到定子齿6上。由此可以避免在接合过程中的例如由于齿靴7、定子齿6和定子轭5相对于彼此的几何形状造成的任何障碍，并且可以实现最佳地卷绕定子1。
66.图5中示出了在预组装状态下的基本定子2的立体图。在每个定子齿6之间，定子轭5相应地具有轭槽19，该轭槽指向定子1的轴向方向，该轭槽被设计用于容纳冷却装置13。冷却装置13在图5中以剖视图示出，并且在定子1的轴向的观察方向上，遵循一种蜿蜒式的上下运动，其方式为，它围绕定子齿6。这样，可以实现简单且灵活地接触冷却装置13。该冷却装置紧贴在定子轭5和定子齿6之间，并且可以用于有效地冷却定子1。由此可以使得由冷却装置13引起的对磁通量的可能干扰最小。
67.附图标记清单
68.1定子
69.2、2'基本定子
70.3第一基本定子模块
71.4第二基本定子模块
72.5定子轭
73.6定子齿
74.7齿靴
75.8燕尾连接部
76.9绕组
77.11第一膨胀装置
78.12第二膨胀装置
79.13冷却装置
80.14基本定子复合体
81.15叠装接头
82.16第一齿靴段
83.17第二齿靴段
84.18绕组体
85.19轭槽
86.20定子槽
87.21定子槽开口
88.22电机用钢片
89.23接线环
90.24螺栓
91.25互联区域
92.26绕组线起始端
93.27绕组线末端