用于电机的定子齿、相关联的轭和定子

技术领域

本发明涉及一种旋转电机、尤其是用于电动机动车辆或混合动力机动车辆的旋转电机。

更具体地，本发明涉及一种定子，该定子包括附接到定子轭的齿。

背景技术

旋转电机产生尤其是由涡电流引起的热形式的损耗。在这种机器的传导磁通的部分中，磁场产生加热，这是因为被称为涡电流的感应电流在短路回路中在那里流过，并且因为它们表现出对磁通流动的阻力。为了防止这种现象，定子和转子的这些传导部分几乎系统地由薄片堆构成，这些薄片彼此电绝缘并沿磁场方向定向。

在其中一个或多个转子包括永磁体的电机中，永磁体的磁特性取决于温度，电机的效率尤其取决于该一个或多个转子的磁化。

具体地，如果该一个或多个转子的温度高于临界温度，则磁体不可逆地失去其磁性。另外，涡电流在磁体中流动，从而有助于它们的加热。

此外，由电机产生的热降低了电机的整体效率。

在中心转子轴向磁通旋转电机中，转子布置在两个定子之间，转子和定子耗散热。

因此，转子被流过其的感应电流和从定子辐射的热所加热。

文献GB 2482928披露了一种中心定子轴向磁通旋转电机，也就是说，在该电机中定子布置在包括磁体的两个转子之间。

由于转子布置在电机的端部，因此它们被冷空气冷却。

此文献还披露了中心定子包括由复合塑料材料制成的盘、由压缩和烧结的铁粉制成的支承定子垫，铁粉的颗粒涂覆有电绝缘材料，这减小了支承定子垫对通过它们的磁通的阻力。

因此，造成定子加热原因的感应电流在其中被减小。

然而，转子的磁损耗经由通过用于磁体的支撑板使磁通脱离循环而增加。

还可以参考文献FR 3 006 124，该文献披露了一种中心转子轴向磁通旋转电机。

转子包括盘，该盘包括沿周向布置并容纳磁体的开口。

这种构型允许限制对转子的加热。

然而，从定子辐射的热使定子被加热。

提出了尤其是通过限制包围转子的一个或多个定子的加热来克服与根据现有技术的旋转电机相关联的缺点。

发明内容

鉴于以上内容，本发明的一个主题是一种用于电机的定子齿，该定子齿包括封套，该封套在第一面和相反的第二面之间延伸，该第一面包括用于附接到定子轭的器件。

该封套容纳一种或多种导电材料，该一种或多种导电材料被配置为在操作中将该电机的磁通从所述面中的一个面引导到另一个面。

优选地，封套由冲压的非磁性金属片制成。

有利地，第一面包括旨在附接到轭的至少一个凸片。

根据另一特征，第二面包括至少一个翼片，用于在轴向方向上对插入在凸片和翼片之间的预组装绕组进行固定。

优选地，齿进一步包括插入在封套的外周表面上的预组装绕组。

有利地，预组装的绕组包括支撑框架，在该支撑框架上缠绕线，该线包括固持在绝缘封套中以形成匝的多个股。

根据第一实施例，导电材料包括从第一面延伸到第二面的针。

优选地，针由可透过磁场且具有沿着这些针的长度定向的晶粒的材料制成。

有利地，每个针的未被第一面和第二面界定的周边表面覆盖有绝缘材料。

优选地，这些针和封套之间的间隙填充有粘合剂。

根据第二实施例，导电材料包括从第一面延伸到第二面并堆叠在彼此顶部的薄片。

优选地，这些薄片和封套之间的间隙填充有粘合剂。

根据第三实施例，齿包括一件式垫，导电材料通过压实涂覆有电绝缘体的铁粉制成。

优选地，导电材料进一步包括侧向延伸部，这些侧向延伸部从该封套向外延伸并且包括用于容纳附接到轭的夹子的凹部。

本发明的另外的主题是一种包括至少一个如上定义的定子齿的轭、一种用于中心转子电机的包括这种轭的定子、以及一种包括这种定子的中心转子轴向磁通电机。

附图说明

通过阅读仅借助非限制性示例并且参考附图所给出的以下说明，本发明的其他的目的、特征以及优点将变得清楚，在这些附图中：

-图1展示了根据本发明的中心转子轴向磁通旋转电机的截面视图；

-图2展示了根据本发明的轭和定子齿的视图；

-图3和图4展示了根据本发明的定子齿的第一实施例；

-图5展示了根据本发明的定子齿的第二实施例；并且

-图6展示了根据本发明的由定子垫形成的齿的第三实施例。

具体实施方式

参考图1，其展示了中心转子轴向磁通旋转电机1在轴向方向上的截面视图。在本发明的此示例性实施例中，此机器是用于电动车辆或混合动力车辆的牵引马达。

电机1包括壳体2、以及与转子4的旋转轴线重合的轴线(A)，该壳体包括相同架构的两个定子3a和3b，这两个定子包围转子4。

每个定子3a和3b与转子分开气隙ENT。

转子4由被壳体2支撑的滚珠轴承5和6引导。

转子4包括毂7，盘8附接到该毂，该盘包括沿周向布置并容纳磁体9的开口，这些磁体优选地被分段和电绝缘，以限制在磁体中感应的电流。

因此减少了对转子4的加热。

盘优选地由复合材料制成，例如由纤维增强的聚合物制成，因而减小了涡电流。盘优选地被箍环绕，以改善其机械强度。

转子4在轴向上定位在定子3a和3b之间，以获得相等厚度的气隙。为此目的，在一侧(例如在右侧)提供调节件。进行测量以确定该件的厚度。为了将转子保持在此位置，在轴承后方与该件相反地放置弹簧。

定子各自在两个半壳体中被定中心，并通过焊接到轭10的销接装置以及围绕轭10规则地且周向分布的螺母而保持轴向受压。

为了冷却定子3a和3b，在每个壳体中布置有水室。这些室的密封由O形圈提供。

由于定子3a和3b具有相同的架构，因此在下文中仅详细描述定子3a。

定子3a包括轭10，围绕该轭布置定子齿11，定子齿全部相同。

轭10具有恒定的厚度，并且包括例如薄片，该薄片的表面被电绝缘并且以螺旋形缠绕并且具有沿缠绕方向定向的钢晶粒。作为变体，轭由无取向的钢晶粒制成。因此，在操作中，必须在两个相邻的齿之间流动的磁通将遵循由该片的缠绕给出的取向。作为变体，使用除了钢之外的导磁材料。

图2、图3和图4展示了包括定子齿11的第一优选实施例的轭10的视图、以及穿过轭10的局部截面、以及在图2所示的方向III-III上的定子齿11。

更特别地参考图3。

定子齿11包括封套12，该封套在附接到轭10的第一面13、和第二面14之间延伸。这些面与轴向方向(转子的旋转轴线(A))正交。

封套12容纳一种或多种导电材料。

根据第一优选实施例，导电材料包括针15。封套12例如是等腰三角形，该等腰三角形的顶点是修圆的并且其相同长度的边被定向为使得齿相对于对称轴线(B)对称。相同长度的两个边的公共顶点朝向轴线(A)定向。

针15从第一面13朝向第二面14延伸。更准确地，针15在轴向方向上延伸。针的长度优选地基本上等于封套12的轴向尺寸，该轴向尺寸本身大于轭10的厚度。针的直径(或在针不是圆柱形的情况下的截面的尺寸)优选地为0.5mm的量级，并且优选地小于1mm。其可以小于0.5mm，并且取决于旋转电机1的使用频率。例如，在1000Hz下，小于0.3mm的直径是优选的。

定子齿11的一组针在轴向截面上基本上呈带有修圆拐角的梯形或三角形的形状。封套12的周边形成条，条的宽度在轴向方向上在面13和14之间延伸，并且长度全部围绕定子齿11的针所勾勒的形状成角度地延伸。然而，封套12确实包括凸片16，这些凸片与由封套12的此周边形成的条垂直地定位在轭10的与轴线(A)正交的表面上。类似地，与由此周边形成的条垂直地定位的翼片22保持绕组17围绕该条组装。

封套12例如通过冲压非磁性金属片而制成。

针15例如是圆柱形的，并且优选地由可透过磁场且具有在其长度方向上定向的晶粒的材料制成，例如由磁钢制成。当然，针的截面的形状可以不同，例如是多边形的。

每个针15的未被第一面13和第二面14界定的周边表面涂覆有例如清漆的绝缘材料(未示出)，使得针15与轭10磁性地接触，并且使得磁场可以经由针15和气隙ENT从轭10传递到转子4。换句话说，针优选地直接与轭10接触，而没有绝缘材料将它们分开。

针15和封套12之间的间隙填充有粘合剂，例如树脂(未示出)。除了具有粘合功能外，此粘合剂还具有电绝缘和导热特性。

针15彼此之间的绝缘并且与封套12的绝缘允许负责加热定子3a的感应电流减小。

第一面13包括附接到轭10的凸片16，以将齿11固定到轭10。

每个凸片16例如通过穿过所述凸片的激光焊接部而附接到轭10。优选地，三个凸片16将包含针的封套附接到轭10，一个凸片16位于齿11的径向外周边处，并且两个侧凸片16在角方向上位于齿11的两侧。

定子齿11进一步包括插入在封套12的外周表面上的预组装绕组17。

预组装绕组17包括支撑框架18，线19缠绕在该支撑框架上，从而形成匝。

线19优选地包括固持在绝缘封套21中的多个股20。对于线的给定导电截面，相对于一件式线，通过使用多个股改善了电流流动。

封套12的第二面14包括可变形翼片22，当将预组装绕组17装配到齿11上时，这些可变形翼片被压回以使预组装绕组17在轴向方向上固定。

如图2中所见，齿11围绕轭10均匀地布置。

轭10是圆形的，并且在其中心处包括空隙，该空隙的尺寸被确定为容纳转子4。

在操作中，由定子3a的齿11的匝产生的磁场穿过气隙ENT和转子4的盘形部分，并且穿透到面对定子3b布置的定子齿中。

磁场由定子3b的轭引导到相邻的齿，然后再次穿过气隙ENT和转子4的盘形部分，并穿透到面对定子3a布置的定子齿中，从而经由定子3a的轭到达相邻的定子齿。

定子齿11的针15在磁场的行进方向上定向，并且轭10的片在磁场的行进方向上缠绕。

磁通的循环被优化，因而减少了机器1的磁损耗并改善了机器1的效率。

图4展示了齿11的局部视图，该齿包括容纳在封套12中的针15、和凸片16。

根据图5所展示的齿11的第二实施例，导电材料包括沿径向方向堆叠在封套12内部的薄片23。

薄片23的厚度在径向方向上延伸，薄片的宽度在第一面13和第二面14之间延伸，并且片的长度在与径向方向正交的方向上延伸。

薄片23的截面例如为矩形。

薄片23例如在与相对于等腰三角形的另外两个边的长度具有不同长度的边平行的方向上堆叠。

薄片23在插入到封套12中之前例如通过表面焊缝彼此固定。在薄片23已经插入到封套12中之后，薄片和封套之间的间隙填充有粘合剂，例如树脂。

薄片的厚度优选地小于0.35mm，例如等于0.2mm。此厚度的选择取决于旋转电机1的使用频率。

图6展示了附接到轭10的齿11的第三实施例。

此齿11包括垫和凸片16。

在此实施例中，垫是一件式垫，导电材料是通过压实涂覆有电绝缘体的铁粉制成的。

垫进一步包括侧向延伸部24，这些侧向延伸部在对称轴线(B)的两侧上朝向垫的外部延伸，并且在延伸部的每个端部处包括凹部25。侧向延伸部24形成峡部，从而增加了由旋转电机1产生的扭矩。

由弹性钢制成的附接到轭10的夹子26和27被容纳在凹部25中，以将垫固持为抵靠轭10。

翼片22夹卡住夹子26和27，并且通过将其端部焊接到轭上而将预组装绕组17(未示出)固持在封套12的周边表面上。更具体地，翼片22经由支承在垫上、在凹部25中的夹子来确保垫以一定压力而压靠轭10。在此第三实施例中，翼片固持垫和线圈。

铁粉的钢晶粒在轴向方向上磁性地定向。

安装在轭10上的定子齿11的精细分段使得可以防止通过涡电流造成的损耗。

本发明不限于关于中心转子轴向磁通机器的实施例，所描述的特征可以容易地转换为径向磁通机器。在这种情况下，定子轭可以被分段以有助于定子的齿和绕组的组装。