缠绕定子的电绝缘体的制作方法

本发明涉及旋转电机领域。本发明更具体地涉及这种旋转电机的定子。

背景技术：

1、这种电机尤其可以是机动车辆起动发电机，配置成将机械能转换成电能，反之亦然。起动发电机由可逆交流发电机构成，其使得在第一操作方案中，可以使用车辆行驶时产生的机械能来给该车辆的电池充电，并且在第二操作方案中，提供机械能，特别是用于起动车辆的内燃机。该电机也可以是交流发电机、可逆电机或电动马达。

2、通常，旋转电机包括刚性连接到驱动轴的可旋转转子和固定定子，转子能够围绕定子或在定子内转动。

3、定子由至少一个本体构成，该本体设置有成对的多个齿，这些齿在定子本体的周边特别是内周上形成开口槽，使得这些槽能够容纳电绕组的导电元件。每个齿的内部径向端形成布置在两个相邻槽之间的齿端，并且每个齿端可以特别地配置成一旦就位就将绕组的导电元件保持在它们相应的槽内，特别是通过通常称为齿根的齿部分，该齿部分从齿端周向延伸。

4、在电绕组中流通的电流有助于在定子的金属体中产生旋转磁场效应，并且设置有磁性元件(例如绕组或永磁体)的转子能够通过电磁驱动在定子内部转动。设置有磁性元件的转子的机械旋转可以通过与缠绕定子的电磁相互作用可逆地在绕组的导电元件中产生电流。

5、已知的做法是在定子本体和导电元件之间布置电绝缘体，使得电绕组和定子本体之间没有接触，从而避免定子本体和电绕组的导电元件之间的短路。电绝缘体尤其可以采取一张绝缘纸的形式，其形状基本与槽的形状互补。因此，每个槽必须设置有一张绝缘纸。

6、为了避免包括将多张彼此独立的绝缘纸分别放置在每个槽中的费力且昂贵的组装操作，已知的做法是提供连续的绝缘纸条，该绝缘纸条能够成形为使得其连续地容纳在定子的每个槽中并且抵靠每个齿，特别是抵靠布置在定子本体的周边上的每个齿端。在单次组装操作中，所有的槽都设置有锯齿形式的绝缘纸条，该锯齿在面向齿端的位置和槽底部的位置之间交替。

7、因此，条的宽度基本等于定子本体的轴向尺寸，使得绝缘纸在每个槽的整个轴向尺寸上延伸，并且具有在前缘和切断边缘之间的长度，使得可以在连续定位在每个槽的底部的同时环绕定子。为了优化用于生产所有绝缘装置的绝缘纸的数量，并且为了避免槽中的绝缘纸的厚度过大，以使其能够容纳绕组的导电元件，规定条的长度具有最佳尺寸，在条绕过定子之后，前缘和切断边缘位于相同的槽中。因此，在其中一个槽中形成了重叠区域，该重叠区域由切断边缘的端部重叠在前缘的端部上而形成。

8、已知的做法是将该重叠区域定位在该槽的底部，在齿端和开口的相对端，电绕组的导电元件通过该开口插入所述槽中。因此，将导电元件插入槽的底部具有将重叠区域中的绝缘纸条的端部压靠在槽的底壁上的效果，并防止绝缘纸脱离。然而，当绝缘体最初定位不良时，导体在插入槽中时会移动绝缘体的一部分。这会产生未被绝缘体覆盖的区域，因此在定子本体和导体之间存在潜在的短路风险。

技术实现思路

1、本发明旨在解决这一缺点，即避免槽的一部分没有被绝缘纸覆盖的风险，这种风险会在绕组的导电元件和定子本体之间产生短路。本发明的第二个目的是优化每个槽中存在的绝缘纸的数量，以便优化槽中导体的成本和填充系数，从而提高电机的整体效率。

2、本发明涉及一种缠绕定子，其包括至少一个本体和一个电绝缘体，该本体包括至少一个绕旋转轴线延伸的轭部和从轭部突出形成的多个齿，所述齿成对地限定多个接收电绕组的导电元件的槽，每个槽包括两个大致径向延伸的侧壁和连接两个侧壁的底壁，电绝缘体布置在导电元件和槽的相应壁之间的每个槽中，该定子的特征在于，至少一个槽包括重叠区域，该重叠区域包括与第二层电绝缘体重叠的第一层电绝缘体，重叠区域抵靠定子本体的一个槽的一个侧壁形成。

3、根据本发明的一个示例，电绝缘体可以采取布置在导电元件和槽的壁之间的电绝缘片的形式，所述绝缘片能够使定子本体相对于导电元件电绝缘。因此避免了定子本体和电绕组的导电元件之间的短路。在这种情况下，第一层电绝缘体和第二层电绝缘体分别表示第一绝缘片和第二绝缘片，它们彼此叠置。在这种情况下，重叠区域由第一绝缘片或第一层电绝缘体的至少一部分形成，其至少部分地重叠第二绝缘片或第二层电绝缘体，抵靠定子的一个槽的一个侧壁布置。

4、这种重叠区域尤其是通过用于缠绕定子的特定方法产生的，该方法包括在定子中安装电绝缘体，所述电绝缘体最初采取连续的电绝缘体条的形式。在以这种形式安装电绝缘体的这种方法中，连续条连续地布置在定子的每个槽中，前缘布置在槽中，切断边缘位于同一槽中，使得由该切断边缘形成的所述连续条的端部与该槽中与前缘相关的端部重叠。一旦绕组的导电元件已经安装在槽中，缠绕方法则包括在将导电元件插入到槽中之后在定子本体的内周上切割连续条的步骤，使得在切割之后形成多个电绝缘体，并且在已经接收连续条的端部的槽中形成第一绝缘片和第二绝缘片，分别包括连续条的结束端或切割端以及连续条的开始端或引导端。

5、于是，根据本发明的重叠区域的优点在于，与在槽的底部产生重叠区域相比，它可以在更大的程度上沿着侧壁产生。这使得可以确保重叠的存在，并因此确保限定槽的所有壁都被电绝缘体覆盖，尽管事实上在组装期间，由于连续条没有完全压靠在定子本体的整个周边上，电绝缘体层可能不完全处于期望的理论位置。

6、根据本发明的一个特征，重叠区域基本布置在槽的侧壁的中心，重叠区域在定子本体的径向方向上抵靠着槽延伸。例如，重叠区域从侧壁的径向端延伸一段距离。特别地，重叠区域可以从壁的一端延伸一段距离，该距离等于侧壁的总径向长度的至少10％。这使得可以通过避免增加保持绝缘体部分的额外步骤来简化在定子中组装绝缘体的方法，在这种情况下，绝缘体部分可能太短而不能单独保持在适当位置。

7、根据本发明的一个特征，重叠区域在槽的径向尺寸的至少20％上延伸。

8、在这种情况下，第一层电绝缘体和第二层电绝缘体可以在该侧壁的全部或部分径向尺寸上延伸，只要它们有助于形成的重叠区域的径向尺寸等于槽的相应径向尺寸的至少20％。槽和侧壁的径向尺寸是指在定子本体的径向方向上从定子本体内周上的槽开口到其底壁的尺寸。这种在槽的径向尺寸的至少20％上延伸的重叠区域使得可以确保，即使在缠绕方法期间在将电绝缘体条压靠在定子本体上的过程中出现局部缺陷的情况下，也有足够的电绝缘体覆盖槽的侧壁，以避免定子部分没有被绝缘体覆盖以及导电元件和定子本体之间的短路。换句话说，槽的径向尺寸的至少20％的重叠区域的径向尺寸对应于最小重叠阈值，该最小重叠阈值确保侧壁的充分覆盖，以避免导电元件和定子之间的短路，更具体地，有助于定子本体的形成的叠片结构，而不考虑组装公差。在这种情况下，重叠区域尤其可以抵靠侧壁径向延伸至少4mm。

9、此外，重叠区域可以在小于槽的径向尺寸的50％的侧壁部分上延伸，或者在侧壁的整个径向尺寸上延伸。在一种情况下，提供了最大重叠尺寸，在槽的侧壁上的这种重叠在槽的径向尺寸的20％和50％之间，代表了在限制要使用的电绝缘体的数量和确保定子本体和导电元件之间的电绝缘的可靠性之间的有益折衷。

10、根据本发明的一个特征，第一层电绝缘体仅沿着重叠区域抵靠其形成的侧壁的至少一部分延伸。

11、根据本发明的一个特征，第一层电绝缘体具有布置在离槽的底壁非零距离处的端边缘。

12、根据本发明的一个特征，第一层电绝缘体从与底壁径向相对布置的槽的开口延伸。在安装电绝缘体的操作期间，第一层电绝缘体可以具有面向底壁的端边缘，因此当导电元件被插入时，该端边缘倾向于压靠侧壁，而不是被带回到槽的中心。

13、根据本发明的一个特征，至少部分重叠的第二层电绝缘体沿着形成重叠区域抵靠其形成的侧壁、槽的底壁和另一侧壁连续延伸。更具体地，第二层电绝缘体基本形成u形，其底部靠着槽的底壁定位，其臂沿着侧壁延伸。这种形状可以是不对称的，因为第二层电绝缘体在另一侧壁的整个径向尺寸上延伸，也就是说，在与重叠区域相对的侧壁上延伸，而第二层电绝缘体可以仅在重叠区域抵靠其形成的侧壁的一部分上延伸。在这种情况下，应当理解，在槽的三个壁上延伸的第二层电绝缘体比仅在一个侧壁上延伸的第一层电绝缘体覆盖更大的槽壁面积。

14、可替代地，第二层电绝缘体的形状可以是对称的，特别是u形。

15、根据本发明的一个特征，第二层电绝缘体从槽的底壁沿着重叠区域抵靠其形成的侧壁延伸，并且第一层电绝缘体从定子本体的内周沿着同一侧壁延伸。这使得可以完全覆盖重叠区域抵靠其形成的侧壁，同时能够减少所使用的绝缘体数量，并且通过将该特征与第二层电绝缘体抵靠槽的侧壁和底壁的连续布置相结合，使得可以用第一层电绝缘体和/或第二层电绝缘体完全覆盖重叠区域抵靠其形成的槽的侧壁和底壁。

16、根据本发明的一个特征，每层电绝缘体的厚度在0.1mm和0.3mm之间。在这种情况下，可以理解，重叠区域的厚度在0.2mm和0.6mm之间。

17、根据本发明的一个特征，绝缘体布置在槽中，以便形成开口。所述开口可以布置成与槽开口齐平。

18、根据本发明的一个特征，定子包含多个槽，每个槽包括重叠区域。可替代地，定子包含包括重叠区域的单个槽。

19、根据本发明的一个特征，除了布置有重叠区域的一个或多个槽之外，每个槽都包括抵靠限定这些槽的每个壁的均匀厚度的电绝缘体，电绝缘体在单个连续层电绝缘体中抵靠侧壁和底壁分布。

20、这种特征尤其是由用于将电绝缘体组装在定子槽中的特定方法产生的，绝缘体最初以上述连续条的形式存在。只有连续条的前端和切断端局部相遇的槽具有电绝缘体的双重厚度，根据上述量化示例，该厚度在0.2mm和0.6mm之间，由第一层电绝缘体和第二层电绝缘体的叠加形成，根据上述量化示例，其他槽具有厚度在0.1mm和0.3mm之间的单层电绝缘体，没有重叠区域。

21、根据本发明的一个特征，定子的槽包括齿根，每个齿根从相关的齿端周向延伸。可替代地，定子的槽不包括齿根。

22、本发明还涉及一种根据前述任一特征缠绕定子的方法，在该方法中，在第一步骤，将连续电绝缘体条布置在定子本体的每个槽中，并抵靠布置在槽之间的每个齿端，使得连续条的前端在一个槽中并沿着该槽的一个侧壁被连续条的切断端重叠，并且在第二步骤，绕组的导电元件被插入每个槽中。

23、例如，一旦绕组的导电元件已经插入槽中，该方法可以包括第三步骤，其中形成面向每个齿端布置的连接部分的连续条的部分被切割。这使得可以避免转子和绝缘体之间的任何摩擦，并避免转子和定子之间的气隙减小。

24、应当理解，按照该方法，最初为连续条形式的电绝缘体已被分成多个片，这些片在各个槽间是独立的，包含重叠区域的槽中的电绝缘体由同一槽中的两个单独的片形成。抵靠侧壁的重叠区域的位置和有助于形成该重叠区域的两个片的配置使得当插入导电元件时可以确保片压靠该侧壁，并且重叠区域横向保持在其理论位置。通过两个片的叠加在重叠区域中产生的额外厚度允许导电元件插入到槽中，并且一旦导电元件就位，促进绝缘体抵靠侧壁的固定，这再次使得可以确保在该方法的最后步骤中切割连接部分的操作期间，重叠区域横向保持在其理论位置。

25、例如，切断端面向槽的底壁。

26、此外，本发明涉及一种旋转电机，其包括至少一个根据任一前述特征的缠绕定子和至少一个电绕组，该电绕组包括分别容纳在缠绕定子的槽中的导电元件。