专利名称：电机的定子及其制造方法
技术领域：
本发明涉及电机的定子以及用于制造它的方法。
背景技术：
DE 102007006095A1描述了一种制造定子的方法，其中在将多个单个的单独的定子芯组装成一个共同的定子之前，对它们进行缠绕。其中，为了缠绕，在一个共同的轴线上相对地设置两个子芯。在将子芯设置成定子时，两个子芯之间的连接线在轴向上高于子芯地、横向于径向上的内腔地设置。在另外的方法步骤中，这些连接线沿轴向向外且沿轴向压向子芯。这样装配定子需要附加的装配工具来设置子线圈之间的连接线，并伴随于此需要附加的装配步骤
发明内容
相对于此，具有独立权利要求特征的按本发明的定子以及按本发明的制造定子的方法的优点在于，在直接相邻地设置具有连贯缠绕的不间断的子线圈的定子部分时，子线圈之间的连接线随着设置定子部分被带入到其最终装配位置上。由此一方面降低了后续的子线圈的布线支出，并且另一方面免除了附加的针对线连接线的最终定位的装配步骤。因此这样的在圆周方向上相邻的子线圈作为双线圈的制造实现了对于具有不同电气绕组相的电机来说在装配技术方面有利的变型性。通过在从属权利要求中采取的措施能够实现有利的改型和在从属权利要求中给出的实施方式的改良。这样的双线圈如下缠绕尤其有利，即，这两个定子部分的齿轴线在缠绕时偏离已完成装配的定子的轴向方向。在缠绕时，齿轴线沿径向在定子环内不相交。其中定子部分的沿径向在外的圆段相邻设置，其中齿轴线优选为不平行地取向。如果齿轴线关于完成装配的定子环的中心点形成在40°和120°之间的所谓的缠绕角度，则是尤其有利的。尤其优选的是在60°到90°度之间的缠绕角度。在缠绕第二定子部分之后，第二定子部分以非常简单的方式相对于第一定子部分偏转，从而覆盖了缠绕角度。两个定子部分相对转动如此之远，直到齿轴线在定子环内近似交于其中心点。由此一来，在定子环完成装配之前，双线圈的齿轴线已经沿径向方向定向。在所述两个定子部分偏转时，两个子线圈之间的连接线作为活节或铰链，两个定子齿围绕其旋转。对于这两个定子元件的这样的缠绕设置方案而言，在两个定子齿周围有如此之多的自由空间，从而可以使用各种缠绕技术，如线圈缠绕技术或针绕法或飞绕法。同样，这两个线圈也可以任意地以相同或相反的缠绕方向得到缠绕。定子部分被构造为具有连接在其上的圆段的定子齿是尤其有利的，由此形成能够导磁的T形体。其优选由在轴向方向上由单个的薄片组构成。为了有效地将线圈线相对于定子部分隔离，后者具有隔离罩，所述隔离罩例如由两部分构成，并且沿轴向方向推到定子元件上。隔离罩优选在轴向上突出超过圆段，其中在区域内设置了径向切槽，通过该径向切槽来引导线圈线。就本发明的双线圈而言，两个子线圈之间的连接线通过第一定子部分的第一凹槽沿径向向外引导并通过第二定子部分的隔离罩中的另外的径向凹槽再次沿径向向内引导。由此，两个子线圈之间的线圈线被可靠地固定，以至于在这两个定子部分偏转时，子线圈也能够保持绷紧缠绕的状态。在这样的实施方式中，连接线沿径向延伸到隔离罩的外部，从而节省了轴向的结构空间，且不再需要额外的单独的组装步骤来定位子线圈之间的连接线。同时，径向延伸到隔离罩外部的连接线充当两个定子部分之间的活节式的连接件，借助于其能够让定子部分在其缠绕后偏转。如果连接线沿轴向设置在隔离罩的最大轴向扩展范围内，那么在节省轴向腔室方面尤其有利。为了进一步节省定子线圈的布线成本，可以借助于不间断的线圈线连贯缠绕跟在双线圈后的一个或多个子线圈。第三或另外的子线圈在此优选沿圆周方向与双线圈间隔地 如此设置，从而在其间设置其他不同的绕组相的子线圈。对于具有18个定子部分的定子而言，具有不间断的连贯缠绕的线圈先的第三定子部分优选相对于第二定子元件错开大约120。。尤其有利的是，圆周方向上连贯缠绕的子线圈之间的连接线在隔离罩之外引导。这适用于双线圈的连接线，但可选地也适用于与第三或另外的连贯缠绕的子线圈的连接线。因此在子线圈上方的轴向区域内有足够的空间用于另外的沿轴向设置的结构元件。在缠绕之后，单个的定子部分优选在圆段区域内彼此焊接。作为定子部分的其他连接可能性，其还可以在环内夹紧或者互相粘接。依据该制造方法获得的定子一方面可以获得更高的缠绕填充系数，同时还可以减少单个子线圈的布线支出。尤其有利的是，所谓的双线圈设置在定子的圆环内，双线圈由两个直接相邻的直接连贯缠绕的子线圈构成。在一种优选实施例中，定子具有六个绕组相，其具有例如各三个子线圈。其中在每个绕组相内例如设置各一个双线圈，其中作为可选方案不间断地连贯缠绕第三或另外的子线圈。有利的是，在此，每两个绕组并联，由此定子具有三个电相位。定子优选用于电机，其中转子具有集成的永磁体。永磁体可例如辐条式地(磁体的纵向在径向方向上)或者切向地(纵向在圆周方向上)设置。电动马达的定子例如可以很便宜地粘入到壳体件中。
本发明的实施例在附图中示出并在下列说明书内容中具体阐释。图中图I示出了本发明的电机，图2示出了本发明的绕组相的一种优选实施例，图3是本发明的双线圈的俯视图，并且图4示出了用于本发明的制造方法的缠绕装置。
具体实施方式
图I中作为电机10的一种实例示意性地示出了电动马达，其中转子13可转动地设置在定子12内。转子13在此具有永磁体22，永磁体22例如以其纵向设置在径向方向30上或以其纵向设置在圆周方向31上。电动马达例如被实施为内部转子，其中定子12牢固地固定例如粘接在壳体件11内。定子12由单个的定子部分14组成并形成圆环15，在其内部空间中，转子13可旋转地基于转动轴线32安置。对于根据本发明的定子12制造方法而言，在定子部分14被固定成圆环24之前首先用子线圈24缠绕单独制造的定子部分14。定子部分14分别具有定子齿26和圆段28，它们由导磁材料制成并构成了磁芯29。其中定子齿26与圆段28连接，由此定子部分构造为T形。定子部分14的这一磁芯29在轴向方向33上例如由单个的薄片组34组成。如图I的优选实施例所示，单个的定子部分14例如借助于在圆段28之间沿纵向33形成的焊缝36相互连接。作为替换方案，单个的定子部分14也可以互相粘接，或者例如在壳体11内直接紧固到锁紧环中。图2示出了根据图I的实施例的本发明的绕组相40。具有第一子线圈17的第一定子部分16与具有第二子线圈19的第二定子部分18直接相邻。第一子线圈17借助连接 线42与第二子线圈19连接，两个子线圈17、19不间断地用连续的线圈线44连贯缠绕。在圆周方向31上直接相邻的子线圈17、19也称作双线圈46。第一子线圈17具有线引入端48并且沿逆时针方向缠绕。第二子线圈19以连接线42起头并沿顺时针方向缠绕。这就是说，双线圈46的两个子线圈17、19沿相反方向缠绕。图3所示实施例示出了沿相同方向缠绕的两个子线圈17、19。第二子线圈19的末端过渡到第二连接线43中，所述第二连接线43不间断地导向沿圆周方向31间隔设置的第三子线圈21。第三子线圈21在此具有线引出端52，由此所示的具有线引入端48和线引出端52的绕组相40包括三个具有不间断的连贯缠绕的线圈线44的子线圈15。图I中的定子12具有带有十八个子线圈15的十八个定子部分14。就此而言第三定子部分20例如相对于第二定子部分18错开约120°度地设置在圆环24中。在定子部分14的定子齿26上设置了隔离罩54，该隔离罩将磁芯29相对于线圈线44隔离。隔离罩54例如由塑料制成。通过该两部分地构造的隔离罩54，能够让这两个部分沿轴向方向33推到定子齿26上。隔离罩54在轴向方向33上突出超过磁芯29，由此设置了子线圈15在径向上的外边界55。在图3中示出了双线圈46的替代实施例，其中第一子线圈17连同第二子线圈19用连续的线圈线44不间断地连贯缠绕。就此而言，可通过隔离罩54的径向凹槽58将第一和第二子线圈17、19之间的连接线42沿径向向外引导。由此，第一和第二子线圈17、19之间的连接线42已然在缠绕过程中以及在定子部分14完成装配之后沿径向设置在绝缘罩54的外部。作为附加方案，连接线42在轴向上设置在隔离罩54的上边沿60的下方，使得连接线42关于轴向方向33不延伸超出隔离罩54的轴向扩展范围。第一和第二定子部分16、18示于预安装状态，其中两个定子部分16、18的齿轴线62在定子12的径向中心点64相交。就两个定子部分16、18的这种设置方案而言,齿轴线62位于径向方向30上,其中齿轴线62沿径向在圆环24内相交。在图2中还示出了径向凹槽58，其中在那里没有线圈线44通过凹槽58引导。每个隔离罩54在其上边沿60处具有两个沿圆周方向31错开的径向凹槽，其例如形成为切槽59。图3所示的实施例中，对于同向缠绕两个子线圈17、19而言，连接线42通过这两个不同隔离罩54的两个直接相邻的径向凹槽58引导。对于图3中反向缠绕的实施例而言(未示出)，连接线42分别通过径向凹槽58，该径向凹槽分别设置在两个隔离罩54的同一边缘(就圆周方向31而言)上。在图4中示出了一种用于缠绕定子部分14的装置，借助于该装置来阐释缠绕过程。为了缠绕两个定子部分16、18可将它们如此设置，从而它们的齿轴线62沿径向在隔离罩54的外部相交于点65。其中，两个齿轴线62沿径向在定子部分14之内相互分离，因此它们根据图4近似形成约60°和90°之间的缠绕角度66。通过这种设置方案，隔离罩58在四周有足够的空间用来分别例如借助于线圈缠绕技术或者借助于针绕法或借助于飞绕法来制成两个子线圈17、19。其中，在制备第一子线圈17之后，线圈线44 作为连接线42沿径向向外(就径向边界55而言)通过径向凹槽58引导并又通过第二定子部分18的另外的径向凹槽58沿径向向内引导到隔离罩58上。由此可以借助于不间断的线圈线44 一步连贯缠绕出两个子线圈17、19。在图4中设置了第三定子部分20，第三子线圈21 —体地连贯缠绕在该定子部分上。其中第二连接线43设置在第二子线圈19和第三子线圈21之间，其就定子部分14的完成装配位置而言沿径向在隔离罩54的外部延伸。第二连接线43的长度就此而言可通过一间隔件68可变地调节。对于两个子线圈17、19的反向缠绕的构造方案而言示意性地示出了线的引导。线圈线44的起始点被固定在第一保持件70中并通过转向件72沿径向从外向内地通过切槽59引导，所述切槽59在俯视图中设置在隔离罩54的左侧(在圆周方向31上)。随后，从定子中心点64看，线圈线44沿顺时针方向缠绕在隔离罩54上并通过在右侧设置的切槽59沿径向引导到隔离罩54的外侧上。此后，线圈线44经由另外的转向件73引导并通过切槽59在隔离罩54的从中心点64出发观察居右的侧面上沿径向向内引导到第二定子部分18的隔离罩上，以便在此顺时针缠绕。随后，线圈线44通过左侧切槽59沿径向在径向边界55的外部引导并经由间隔件68沿径向从外部导引到第三定子部分20的隔离罩54内侧面上，以便在那里形成第三子线圈21。线引出端52又通过切槽59沿径向引导到隔离罩的外侧(沿径向在圆环24之外)上，以便在起始点(保持件70)处终结。在图4中用线圈线44的箭头来表示线的引导。为了制造定子12，定子部分16和18接下来被如此地相对偏转，从而它们的两个齿轴线62关于中心点64相互旋转，直到它们最终在中心点64交叉。对于该偏转而言，两个定子部分16、18的两个圆段28如此相对运动，使得其侧面76在圆周方向31上相靠。其中，两个子线圈17、19的连接线42不仅在缠绕期间而且在最终的装配位置中始终设置在隔离罩的径向外部。连接线42在偏转期间可用作活节或铰链，借助于其将两个定子部分16、18活动地相互连接。为了缠绕定子部分16、18、20而将它们容纳在缠绕装置80中，在该缠绕装置中子线圈17、19、21之间的缠绕角度66是可调的。定子部分16、18、20为此被如此紧固在接纳板82上，从而定子部分16、18、20以及隔离罩54的外侧84 (就圆环24而言)指向接纳板82的中心(点65)。在一优选实施例中，定子部分16、18、20可绕齿轴线62旋转地安置，其中定子齿26为了缠绕而绕齿轴线62旋转。连接线42、43就此而言沿径向在隔离罩54的外部延伸，也就是说位于定子部分16、18、20的外侧84之间。为了旋转定子部分16、18、20，接纳板82可转动地安置在驱动轴86上。通过接纳板84绕点65的转动，有待相应缠绕的定子部分16、18、20以其齿轴线62平行于驱动轴86地取向。于是，为了缠绕，整个容置板84连带所有定子部分16、18、20绕驱动轴86旋转。
应当注意的是，在附图和说明书中所示实施例方面可以对单个的特征相互进行多种多样的组合。所以定子元件14和子线圈15的例如具体数量和构造可根据应用情况进行改变。因此在绕组相40中也可以对仅一个双线圈46进行连贯缠绕并对其他子线圈在连接定子部分14之后借助于独立的电连接件或者说布线元件进行电气连接。因此对于18个定子部分14而言,例如可设置六个双线圈46,从而接触位置(48、52)的数量由36减少到24。优选借助于能够后续安装的布线环来使它们电接触。同样，单个绕组相之间的布线可以是并联或串联，以便形成相应的电相位-尤其无刷的直流电动机(EC电机)。定子12的制造原理基本上也可应用于作为外部转动体构造的转子。本发明的驱动单元10优选用于调节 车辆中的可移动部件-例如用作转向辅助电机，但不局限于这种用途。
权利要求
1.制造定子(12)的方法，该定子上设置了多个具有单个的子线圈(15)的电气绕组相(40)，其特征在于如下步骤 -制备多个单独的定子部分(14) -缠绕具有第一子线圈(17)第一定子部分(16) -用连贯缠绕的不间断的线圈线(44)缠绕具有第二子线圈(19)的第二定子部分(18) -将第一和第二定子部分(16、18)直接相邻地设置在定子(12)的圆周方向(31)上 -由另外的定子部分(20)设置成一个圆环(24) -将单个的定子部分(16、18、20)机械连接。
2.如权利要求I所述的制造定子(12)的方法，其特征在于每个定子部分(14)具有圆段(28)，所述圆段具有沿着齿轴线￠2)的定子齿(26)，定子齿(26)的齿轴线￠2)在定子部分(14)的完成组装的、已被连接的状态中沿着径向方向(30)朝向所述圆环(24)的中心点(64)地取向，并且在缠绕第二定子部分(18)时，第二定子部分(18)的齿轴线(62)偏离所述径向方向(30)，并且尤其不平行于第一定子元件(16)的齿轴线(62)地取向。
3.如前述权利要求之一所述的制造定子(12)的方法，其特征在于在缠绕第二定子部分(18)时，第一和第二齿轴线￠2)形成了在40°和120°之间尤其在60°和90°之间的缠绕角度(66)[沿径向在定子部分(14)之外的齿轴线(62)的交点(65)]。
4.如前述权利要求之一所述的制造定子(12)的方法，其特征在于第二定子部分(18)在其缠绕之后如此相对于第一定子部分(16)偏转，使得第二定子部分(18)的齿轴线(62)设置在径向方向(30)上，其中所述线圈线(44)在第一和第二定子部分(16、18)之间被构造为连接线(42)，所述连接线尤其对于偏转来说作为活节或者铰链作用。
5.如前述权利要求之一所述的制造定子(12)的方法，其特征在于第一和第二子线圈(17,19)反向地或者同向地缠绕，尤其借助于线圈缠绕技术或者针绕法或者飞绕法缠绕。
6.如前述权利要求之一所述的制造定子(12)的方法，其特征在于所述子线圈(15)缠绕在隔离罩(54)上，所述隔离罩(54)包围定子齿(26)并且尤其定子齿(26)和圆段(28)构造成T形薄片组(34)。
7.如前述权利要求之一所述的制造定子(12)的方法，其特征在于隔离罩(54)具有径向凹槽(58)，第一和第二子线圈(17、19)之间的连接线(42)沿径向方向(30)通过所述凹槽引导，其中尤其第一子线圈(17)的线引入端(48)和第二子线圈(19)的线引出端(52)也通过径向凹槽(58)引导。
8.如前述权利要求之一所述的制造定子(12)的方法，其特征在于连接线(42)在缠绕第二定子部分(18)之前沿径向设置在隔离罩(58)之外。
9.如前述权利要求之一所述的制造定子(12)的方法，其特征在于连接线(42)在缠绕时关于定子(12)的轴向方向(33)不突出超过隔离罩(54)。
10.如前述权利要求之一所述的制造定子(12)的方法，其特征在于在缠绕第二定子部分(18)之后用连贯缠绕的不间断的线圈线(44)缠绕第三和/或另外的定子部分(20)，并且尤其第三定子部分(20)在圆周方向(31)上相对于第二定子部分(18)错开100°到140°优选约120°的角度。
11.如前述权利要求之一所述的制造定子(12)的方法，其特征在于在将定子部分(14)设置在圆环(24)内后，第一和第二定子部分(16、18)之间的连接线(42)以及尤其所有另外的与第三和/或另外的定子部分(20)的不间断的连贯缠绕的连接线(43)也沿径向设置在隔尚罩(58)之外。
12.如前述权利要求之一所述的制造定子(12)的方法，其特征在于定子部分(14)借助粘接或焊接或夹持方式互相机械连接。
13.按前述权利要求之一制造的定子(12)，其特征在于，设置了多个双线圈(46)，它们在直接相邻的第一和第二定子部分(16、18)上用连贯缠绕的不间断的线圈线(44)缠绕。
14.如前述权利要求之一所述的定子(12)，其特征在于，所述定子(12)具有三个分别有两个并联的绕组相(40)的电相位，其中尤其每个绕组相(40)具有一个双线圈(46)。
15.具有如前述权利要求之一所述的定子(12)的电机(10)，其特征在于，沿径向在定子(12)之内能够转动地安置了具有永磁体(22)的转子(13)，并且所述定子(12)尤其被粘入到壳体件(11)内。
全文摘要
定子(12)和制造定子(12)的方法，所述定子上设置了多个具有单个的子线圈(15)的电绕组相(40)，其特征在于下列步骤制成多个单独的定子部分(14)，缠绕具有第一子线圈(17)的第一定子部分(16)，用连贯缠绕的不间断的线圈线(44)缠绕具有第二子部分(19)的第二定子部分(18)，将第一和第二定子部分(16、18)直接相邻地设置在定子(12)的圆周方向(31)上，将另外的定子部分(20)设置成圆环(24)，将单个的定子部分(16、18、20)机械连接。
文档编号H02K1/14GK102782986SQ201080060015
公开日2012年11月14日 申请日期2010年10月29日 优先权日2009年12月29日
发明者M·胡贝尔 申请人:罗伯特·博世有限公司