CN107852061A - 定子装置、三相发电机以及用于制造定子装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于三相电机的定子装置(1)，该定子装置包括多个定子齿、设置在定子齿的端部上的接触装置(100)、围绕各个定子齿卷绕以形成定子齿绕组并且部分设置在各个定子齿之间的接触装置上的连续卷绕的绕组导线(2)、在接触装置(100)上设置并设计成电连接绕组导线的部分以便形成星形点(15)的互连元件(10)，所述绕组导线的该部分设置在接触装置上。还提供三相电机和用于制造定子装置的方法。

Description

定子装置、三相发电机以及用于制造定子装置的方法

技术领域

本发明涉及一种定子装置、一种三相发电机以及一种用于制造定子装置的方法。

背景技术

电动机是可能以许多形式存在的电机。因此，也可能存在具有星形连接部的电动机。例如，这种类型的星形连接部为三个连接部通过一个电阻在公共点处的互连。由此产生的组合部形成中心点，该点被称为星形点或中性点。星形点连接部的优点为，对于对称加载，也就是说三相负载绕组各自具有相同的阻抗，可以分接两个不同的电压。

对于电动机，有时将开关晶片用于星形点连接部的定子绕组。在这种情况下，每个单独的定子绕组都需要通过其自身的绕组导线卷绕并在星形点处接触。由于需要若干复杂的方法步骤，因此形成该星形点是昂贵的。

DE 102011082665 A1描述了一种用于电机的定子，其包括多个定子扇形块，所述定子扇形块形成定子环并且具有用于保持能够通电的线圈的支座齿以及在径向上处于外面的、形成所述定子环的外侧面的磁轭节段，所述磁轭节段是在径向上向里定向的支座齿的支座，每个定子节段都包括三个分别保持一个线圈的支座齿，并且一个定子节段的所有线圈都由一根共同的、连续的线圈线卷绕而成。

对于这种定子，也需要若干工作步骤来形成星形点，因为定子节段的各个线圈线都是首先单独卷绕，并且随后需要被连接以形成星形点。

发明内容

针对这种背景，本发明解决的一个问题是可以通过更简便的方法连接定子绕组。

该问题是根据本发明通过具有权利要求1的特征的定子装置、通过具有权利要求10的特征的三相发电机以及通过具有权利要求11的特征的制造定子装置的方法来解决的。

相应地，提供了：

一种用于三相发电机的定子装置，该定子装置包括：多个定子齿；设置在定子齿的端部上的接触装置；连续卷绕的绕组导线，所述绕组导线在每种情况下围绕各个定子齿卷绕以形成定子齿绕组并且所述绕组导线的一部分设置在各个定子齿之间的接触装置上；连接元件，所述连接元件设置在接触装置上，并且被设计成电连接绕组导线的直接相邻地设置在接触装置上的部分以形成星形点。

还提供了一种包括根据本发明的定子装置的三相发电机。

另外，提供一种用于制造定子装置的方法，该方法包括下述步骤：提供多个定子齿；在所述定子齿的端面上设置接触装置；以不间断的方式用绕组导线卷绕各个定子齿以便形成定子齿绕组，并且将绕组导线设置在接触装置上；将设置在接触装置上的绕组导线的部分电连接，以形成星形点。

本发明的基本构思在于通过包括连续卷绕的绕组导线的接触装置形成包括星形连接部的定子装置以及通过连接元件形成星形点。以这种方式，定子装置的卷绕过程可以自动化并仅通过少数几个方法步骤来执行。由于定子装置的这种设计，不再需要多个单独卷绕的绕组以及在卷绕过程之间的绕组导线频繁的分离过程。结果，可以显著减少用于制造定子装置的制造时间，这导致制造成本降低。另外，由于定子可以连续卷绕并且不需要任何长的连接路径，因此需要更少的导线。此外，由于与可比的三角形连接部(deltaconnection)相比，需要的轴向绕组导线层更少，因此这种设计还可以形成具有较短的轴向整体长度的定子装置。

接触装置设置在定子齿的端部上。例如，连接装置设置在定子齿的不用于保持绕组导线的端面上。例如，接触装置也可以围绕定子齿延伸或设置在定子的外表面上。

另外，如果需要的话，定子装置的这种设计还可以在不费力的情况下能够分离星形点，由此产生完全冗余的绕组系统，例如转向马达中所需要的那样。

根据本发明的定子装置的另一个优点在于，通过电连接绕组导线的设置在接触装置上的部分形成的星形点在局部形成在一个点处。绕组导线的要连接的部分直接彼此相邻地设置，因此绕组导线的该部分可以非常容易地连接，并且连接元件可以成本有效地制造。因此，绕组导线的该部分可以非常容易地连接，并且不需要大量花费。

根据本发明，接触装置包括多个导线引导件，该多个导线引导件设置在接触装置的外表面上，并且被设置和设计成以固定的方式定位绕组导线的设置在接触装置上的部分。以这种方式，可以减小短路的风险，因为绕组导线的上述部分在空间上彼此分离，并且以这种方式彼此可以很好地隔离。导线引导件能够以互锁和/或摩擦的方式保持绕组导线的上述部分，因此可以特别好地定位上述部分。

从另外的从属权利要求以及参照附图的图进行的描述，其他有利的实施方式和改进将变得显而易见。

在有利的实施方式中，连接元件被设计成端子和/或焊接接头和/或绝缘位移接触部。例如，可使用包括三个以上的凹部的端子，所述凹部各自以互锁和/或摩擦的方式保持要连接的绕组导线的部分。连接元件的这种设计可以通过非常简便且可靠的方式执行连接。然而，焊接接头也可以用作连接元件。也可以只使用一根导线来形成星形点。绝缘移位接触部也适合作为连接元件。使用绝缘移位接触部的优点在于，为了形成星形点，不需要焊接、拧紧或剥离绕组导线。另一种LSA技术也可以用于形成星形点。

在另一种有利的实施方式中，接触装置包括由塑料材料制成的环形主体。该主体优选具有与定子相同的外径。有利地，接触装置被设计成注塑成型的塑料部件，因此可以显著地降低制造成本。

在另一种有利的实施方式中，接触装置在面向定子齿的一侧上包括定位销，该定位销被设置并设计成将接触装置相对于定子齿定位。以这种方式，由于接触装置总是相对于定子齿正确地定向，因此可以防止定子装置的制造中的错误，特别是防止连接绕组导线的部分时的错误。

在另一种有利的实施方式中，导线引导件在接触装置的外表面上设置成多排。例如，接触装置包括三排以上的导线引导件，一排为第一相位而设置，第二排为第二相位而设置，并且第三排为第三相位而设置。

在另一种有利的实施方式中，导线引导件的上述排包括导线过渡区域，导线过渡区域被设置并设计成将绕组导线从导线引导件的一排引导至导线引导件的另一排。例如，该导线过渡区域被设计成凹部，并且允许绕组导线从导线引导件的一排转移到另一排。

在另一种有利的实施方式中，接触装置包括多个导线馈通部，所述多个导线馈通部设置在接触装置的在远离定子齿的一侧的外表面上，并且被设计成将绕组导线馈送穿过接触装置。导线引线有利地被设计成具有预定长度的狭槽，以便将绕组导线相对于导线引导件定位。以这种方式，由于狭槽将绕组导线设置在预定的导线引导件排上，因此可以防止卷绕定子齿时的错误。

在另一种有利的实施方式中，提供了至少一个附加连接元件，该附加连接元件设置在接触装置上，并且被设计成电连接绕组导线的设置在接触装置上的部分，从而形成至少一个第二星形点。为此，绕组导线可以分开，使得在两个星形点之间形成分离点。以这种方式，产生了两个平行且冗余的星形连接部，由此可以增大电机的操作可靠性。从三维角度来看，第二星形点可以在第一星形点的同一个点处形成或者紧靠该第一星形点形成。以这种方式，第二星形点可以非常简单地形成。

在合适的情况下，可以根据需要将上述实施方式和改进相互组合。即使没有明确提及，本发明的其他可能的实施方式、改进和实现方式也包括前面已经描述的或下面针对实施方式描述的本发明的特征的组合。特别地，本领域技术人员还将添加各个方面作为对本发明的相关基本形式的改进或补充。

附图说明

下面参照附图的示意图中给出的实施方式来更详细地描述本发明，其中

图1为根据第一实施方式的根据本发明的定子装置的立体图；

图2为根据第一实施方式的接触装置的立体图；

图3为根据第一实施方式的接触装置的一部分的视图；

图4为根据第一实施方式的连接元件的视图；

图5为根据第一实施方式的定子装置的立体图；

图6为根据第一实施方式的定子装置的立体图；

图7为根据第一实施方式的定子装置的立体图；

图8为根据第一实施方式的定子装置的剖视图；

图9为根据第一实施方式的根据本发明的电机的立体图；

图10为根据第一实施方式的电机的立体图；

图11为根据第一实施方式的定子装置的立体图；

图12为根据第二实施方式的根据本发明的定子装置的立体图；

图13为根据第二实施方式的接触装置的立体图；

图14为根据第二实施方式的接触装置的一部分的视图；以及

图15为根据本发明的用于制造定子装置的方法的示意性流程图。

附图旨在提供对本发明的实施方式的进一步理解。它们示出了实施方式，并且与说明书一起被用于解释本发明的原理和构思。其他实施方式和许多提及的优点将从附图中变得显而易见。附图的元件不一定相对于彼此成比例示出。

除非另有说明，在附图的图中，相同的、功能等效的和等效操作的元件、特征和部件在所有情况下都配有相同的附图标记。

具体实施方式

图1为根据第一实施方式的用于电机的根据本发明的定子装置1的立体图。例如，定子装置1包括层叠的定子铁芯50，该定子铁芯包括多个定子齿51、52、53、54。在层叠的定子铁芯50上，在定子齿51、52、53、54的端部上设置有接触装置100。例如，接触装置100包括由塑料材料制成的环形主体70。定子装置1包括连续卷绕的绕组导线2，该绕组导线2分别围绕各个定子齿51、52、53、54卷绕以形成定子齿绕组，并且该绕组导线2的部分设置在定子齿之间的接触装置100上。

另外，提供连接元件10，其设置在接触装置100上并且被设计成电连接绕组导线2的设置在接触装置100附近的部分，以形成星形点15。因此，连接元件10仅局部存在于一个点处，并且连接绕组导线2的直接相邻的部分。

例如，所示出的定子装置1为用于三相发电机的定子装置1。例如，定子齿51、52和53的绕组各自具有不同的相位，星形连接部的星形点15通过借助于连接元件10连接绕组导线2而形成。

例如，绕组导线2首先围绕定子齿53卷绕，然后卷绕具有相同相位的所有其他定子绕组。绕组导线2的一些通过接触装置100从一个定子齿转移到相同相位的下一个定子齿。当第一相位的所有定子绕组都被卷绕时，绕组导线2转移到为第二相位所提供的定子齿。然后卷绕第二相位的所有定子绕组，其中绕组导线2的一些通过接触装置100从一个定子齿转移到相同相位的下一个定子齿。然后，卷绕第三相位的所有定子绕组，其中绕组导线2的一些通过接触装置100从第三相位的一个定子齿转移到下一个定子齿。通过接触装置100上的连接元件10形成用于三相的星形连接部的星形点15。为此，第一相、第二相和第三相的绕组导线2的部分通过连接元件10电连接。连接元件10在本实施方式中被设计成端子，并且在图4中更详细地示出。

图2为根据第一实施方式的接触装置100的立体图。例如，接触装置100由塑料材料制成。接触装置100包括环形主体70。为了将接触装置100安装在定子齿51、52、53、54上，提供定位销8，该定位销以互锁和/或摩擦的方式接合定子齿51、52、53、54的凹部或壳体(未示出)中。

接触装置100还包括多个导线引导件7，该多个导线引导件沿周向形成在接触装置100的外侧。导线引导件7被设计成将绕组导线2保持在接触装置100上的适当位置。以这种方式，可以通过具有两个绕组导线部的接触部来防止短路。例如，导线引导件7被设置成多排7’、7”、7”’。导线引导件7被设计成以互锁和/或摩擦的方式保持绕组导线2。例如，导线引导件7被设计成狭槽。也可以想到导线引导件7的楔形设计。例如，排7’、7”、7”’可以被设置成彼此平行。

接触装置100还包括多个导线馈通部11。例如，导线馈通部11被设计成具有预定长度L的狭槽，以便将绕组导线2相对于导线引导件7定位。然而，导线馈通部11也可以设计成孔或凹口。

通过导线馈通部11可以将绕组导线2从接触装置100的内侧引导到接触装置100的外侧，和/或从接触装置100的外侧引导到接触装置100的内侧。

另外，接触装置包括导线过渡区域16，该导线过渡区域可以将绕组导线2从导线引导件7的一排7’转移到导线引导件7的另一排7”。

图3为根据第一实施方式的根据本发明的接触装置100的一部分的视图。在该实施方式中，接触装置100包括四排7’、7”、7”’、7””的导线引导件7。为了将接触装置100相对于定子齿定位，接触装置100还包括定位销8。接触装置100还包括导线馈通部11，该导线馈通部被设计成狭槽。导线馈通部11各自具有预定长度L，以将绕组导线2相对于导线引导件7定位。

图4为根据第一实施方式的连接元件10的视图。例如，连接元件10被设计成端子10。端子10包括三个凹部30、31、32，这些凹部被设计成以互锁和/或摩擦的方式保持绕组导线2。为此，例如凹部30、31、32具有楔形设计。例如，端子10可以被制成由金属片材制成的冲压部件。连接元件10也可以设计成焊接接头和/或绝缘位移接触部。

图5为根据第一实施方式的根据本发明的定子装置100的立体图。在本实施方式中，围绕层叠的定子铁芯50设置壳体6。另外，在本实施方式中，围绕接触装置100设置盖20。以这种方式，可以很好地保护定子装置1免受外部环境的影响。此外，在该视图中可以看出，每个相连接部21、22、23使用两个绕组导线部分。

图6为根据第一实施方式的定子装置1的立体图。在该实施方式中，定子装置1包括连接装置13，该连接装置被设计成定位用于接触的相连接部21、22和23。

图7为根据第一实施方式的定子装置1的立体图。在该视图中，可以看出绕组导线2是如何设置以形成相连接部21、22、23的。为了有足够的导线用于形成相连接部21、22、23，绕组导线2在从一个相绕组转移到另一个相绕组时设置有线圈29，该线圈提供足够的绕组导线2以便形成相连接部。

图8为根据第一实施方式的定子装置1的剖视图。在该视图中，可以清楚地看出星形点15通过连接元件10的连接。另外，可以清楚地看出绕组导线2和导线引导件7。另外，该视图可以清楚地看出接触装置100在定子齿的端部80上的设置。例如，接触装置100设置在定子齿51、52、53、54的齿背81上。

图9为根据第一实施方式的根据本发明的电机14的立体图。例如，电机14被设计成三相发电机14。三相发电机14包括转子25，该转子包括多个永磁体。另外，从该视图可以看出相连接部21、22、23是如何连接在连接装置13中的。为了紧固电机14，设置包括紧固孔的凸缘27。

图10为根据第一实施方式的根据本发明的电机14的立体图。电机14从下方倾斜地示出。在该视图中，轴26被安装在转子25中。另外，相连接部21、22、23容纳在连接器40中。

图11为根据第一实施方式的根据本发明的定子装置1的立体图。该视图示出了针对第一相卷绕定子绕组3的方式，没有示出定子齿和定子。

图12为根据第二实施方式的根据本发明的定子装置1的立体图。在该实施方式中，提供了附加连接元件90，该连接元件设置在接触装置100上并且被设计成电连接绕组导线2的设置在接触装置100上的部分，以形成至少一个第二星形点95。在本实施方式中，连接元件90和连接元件10形成为单根导线，这两个元件被热铆接到绕组导线2的对应部分。第一实施方式中所示的端子和/或绝缘位移接触部和/或焊接接点可以用作连接元件。

如本实施方式中所示，第一连接元件10和附加连接元件90彼此直接相邻地设置。以这种方式，形成第二星形点95所需的工作量被减少。

图13为根据第二实施方式的根据本发明的接触装置100的立体图。在该视图中，可以清楚地看出连接元件90和连接元件10。连接元件90和连接元件10各自被设计成导线部分，并且紧固在绕组导线2的对应部分的周围以便电连接对应的部分。例如，连接元件10和90被热铆接到绕组导线的对应部分。以这种方式形成第一星形点15和另一个星形点95。这产生两个并联的星形连接部。由于产生了两个冗余的星形连接部，因此这种设计增加了定子装置的操作可靠性。该连接元件10和/或连接元件90也可以被设计成绝缘位移接触部或焊接接头。

图14为根据本发明的接触装置100的一部分的视图。在该视图中可以看出，绕组导线在星形点15与星形点90之间具有分离点60。

图15为根据本发明的用于制造定子装置的方法的示意性流程图。在步骤S1中，提供多个定子齿。在步骤S2中，在定子齿的端面上设置接触装置。在步骤S3中，通过不间断的方式用绕组导线卷绕各个定子齿，以形成定子齿绕组，并且在接触装置上设置绕组导线。在步骤S4中，绕组导线的设置在接触装置上的部分被电连接以形成星形点。

虽然已经通过优选实施方式全面地描述了本发明，但是本发明并不限于此，而是可以通过各种方式进行修改。

附图标记列表

1 定子装置

2 导线

3 定子齿绕组

4 定子

6 壳体

7 导线引导件

8 用于接触装置的定位销

10.连接元件

11 导线馈通部

13 连接装置

14 三相发电机

15 星形点

16 导线过渡区域

20 盖

21 第一相连接部

22 第二相连接部

23 第三相连接部

25 转子

26 轴

27 凸缘

29 线圈

30 凹部

31 凹部

33 凹部

50 层叠的定子铁芯

51 定子齿

52 定子齿

53 定子齿

54 定子齿

60 分离点

70 主体

80 定子齿的端部

81 齿背

90 第二连接元件

95 第二星形点

100 接触装置

Claims (11)

1.一种用于三相发电机(14)的定子装置(1)，其包括：

多个定子齿(51；52；53；54)；

设置在定子齿(51；52；53；54)的端部(80)上的接触装置(100)；

连续卷绕的绕组导线(2)，所述绕组导线在每种情况下围绕各个定子齿(51；52；53；54)卷绕以形成定子齿绕组并且所述绕组导线的部分设置在各个定子齿(51；52；53；54)之间的接触装置(100)上，其中接触装置(100)包括多个导线引导件(7)，所述多个导线引导件设置在接触装置(100)的外表面上，并且被设置和设计成以固定的方式定位绕组导线(2)的设置在接触装置(100)上的部分；

连接元件(10)，所述连接元件设置在接触装置(100)上，并且被设计成电连接绕组导线(2)的直接相邻地设置在接触装置(100)上的部分以形成星形点(15)。

2.根据前述任一项权利要求所述的定子装置，其特征在于，

连接元件(10)被设计成端子和/或焊接接头和/或绝缘位移接触部。

3.根据前述任一项权利要求所述的定子装置，其特征在于，

接触装置(100)包括由塑料材料制成的环形主体(70)。

4.根据前述任一项权利要求所述的定子装置，其特征在于，

接触装置(100)在面向定子齿(51；52；53；54)的一侧包括定位销(8)，所述定位销被设置和设计成将接触装置(100)相对于定子齿(51；52；53；54)定位。

5.根据前述任一项权利要求所述的定子装置，其特征在于，

导线引导件(7)在接触装置的外表面上设置成多排(7’；7”)。

6.根据权利要求5所述的定子装置，其特征在于，

导线引导件(7)的排(7’；7”)包括导线过渡区域(16)，导线过渡区域(16)被设置并设计成将绕组导线(2)从导线引导件的一排(7’)引导至导线引导件的另一排(7”)。

7.根据前述任一项权利要求所述的定子装置，其特征在于，

接触装置(100)包括多个导线馈通部(11)，所述导线馈通部设置在接触装置(100)的在远离定子齿的一侧的外表面上，并且被设计成将绕组导线(2)馈送穿过接触装置(100)。

8.根据前述任一项权利要求所述的定子装置，其特征在于，

导线馈通部(11)被设计成具有预定长度(L)的狭槽，以便将绕组导线(2)相对于导线引导件(7)定位。

9.根据前述任一项权利要求所述的定子装置，其特征在于，

提供至少一个附加连接元件(90)，所述附加连接元件(90)设置在接触装置(100)上并且被设计成电连接绕组导线(2)的设置在接触装置(100)上的部分，从而形成至少一个第二星形点(95)。

10.一种三相发电机(14)，其包括根据权利要求1至9中任一项所述的定子装置(1)。

11.一种用于制造根据权利要求1至9中任一项所述的定子装置的方法，其包括下述步骤：

提供多个定子齿；

在所述定子齿的端面上设置接触装置；

以不间断的方式用绕组导线卷绕各个定子齿以便形成定子齿绕组，并且将绕组导线设置在接触装置的导线引导件中；

将设置在接触装置的导线引导件中的绕组导线的直接相邻地设置的部分与连接元件电连接，以形成星形点。