用于旋转电机的定子

本发明涉及旋转电机，并且更具体地涉及这种电机的定子。

JP 2875497涉及一种包括带齿的环的电机的定子，在带齿的环中位于两个连续齿之间的部分在气隙侧变窄。

JP 2011-097723(D3)公开了附接至轭部的各个齿。

在大多数已知的定子中，轭部提供面向气隙的完全敞开或半敞开的槽口以使绕组能够插入。半敞开式槽口通常接纳松散地布置的具有圆形截面的导电体，而敞开式槽口容纳成排布置的具有矩形横截面的导电体。

槽口的朝向气隙的开口可能会引起不可忽略的电磁干扰、特别是因边缘通量导致的“磁性”气隙的增大、因同样原因导致的转子表面上的较大的铁损、或由于磁导的改变相对明显而引起的脉动转矩。

专利申请FR 3019947描述了一种定子，该定子包括具有通过材料桥接部接合在一起的齿的带齿的环、以及用于接纳绕组的位于齿之间的槽口，所述槽口径向向外敞开。槽口的开口通过附接至带齿的环的轭部被封闭。

需要一种下述旋转电机的定子，该定子易于组装并且使槽口能够被有效地填充，同时确保令人满意的电磁性能。

发明内容

本发明借助于一种定子来满足这种需求，该定子包括：

-环，包括：

○齿和槽口，所述槽口位于所述齿之间，所述槽口径向向外敞开，以及

○材料桥接部，每个材料桥接部将两个相邻的齿连接至气隙侧的相应基部，

-轭部，该轭部附接至环，以及

-绕组，该绕组放置在环的槽口中，

这些材料桥接部中的至少一些材料桥接部具有至少一个可变形区域，该至少一个可变形区域能够在轭部组装到环上和/或绕组插入到槽口中的期间变形。

“可变形区域”是指材料桥接部的下述区域，该区域优选地通过由所述桥接部连接的齿的相对运动而变形。材料桥接部的变形可以为材料桥接部的周长的伸长或缩短，这导致环的周长的伸长或缩短。优选的变形可以导致采用特定的形状的桥接部。

“附接的轭部”是指轭部与环没有成一体，而是在定子的制造期间轭部紧固至环。

可变形区域使得环在环与轭部组装期间能够承受施加至环的机械应力。此外，这使得在需要的情况下槽口在组装轭部之前更加敞开，并且因此在插入绕组期间在绕组与槽口的壁之间的间隙更大，这便于所述插入并且降低了绝缘体被损坏的风险。

轭部封闭了环中的槽口并且在插入绕组之后将绕组保持在槽口中。在定子的制造期间，轭部可以以不同的方式与环组装。材料桥接部的可变形区域通过在环中提供柔性而便于这种组装，这使得在轭部的组装期间环能够适应轭部的形状，轭部是更刚性的并且具有确定的形状。

在通过使用可变形区域使环变形来增加环的直径以减小环与轭部之间的间隙之前，环和轭部也可以在具有所述间隙的情况下组装。

此外，材料桥接部的存在降低了在完成定子的清漆浸渍期间在气隙中的损失清漆的风险。这有助于减少清洁需求。

这也有助于在安装有定子的电机的运行期间减少清漆泄漏到气隙中。这简化了电机的维护。

术语“清漆”在这里应当理解为广义的，并且涵盖所有类型的浸渍材料、特别是聚合物。

可变形区域优选地形成位于材料桥接部与对应的绕组之间的间隙，该间隙在定子的浸渍期间可以便于清漆的渗透。

槽口在组装轭部之后被封闭的事实消除了浸渍清漆泄漏到气隙中的风险。定子可以通过仅在定子的端部处提供密封而用作封闭的浸渍封围件。这简化了加工。这也减少了清漆损失的量和清洁操作。

槽口径向向外敞开的事实使得绕组能够借助于朝向槽口的内部的径向运动而被插入在槽口中。由于下述原因而便于绕组的安装，首先是因为更容易接近槽口的内部，槽口是完全敞开的并且面向外部而不是气隙，并且其次是因为环周围的用于必要工具或卷绕机的可用空间大于定子的孔中的可用空间。

此外，这样的定子与具有在气隙上敞开的槽口的定子相比具有许多电磁优势。这有助于显著减少与在现有技术中存在面向气隙的槽口开口相关的电磁干扰。此外，由于更容易填充槽口，因此可以提高填充率，这有助于进一步提高电机的性能。可以提高扭矩密度。

没有面向气隙的槽口开口有助于减少槽口的脉动。提高了电机的电磁性能。

至少一个槽口、并且优选地槽口中的所有的槽口可以具有相对的平行边缘。槽口的宽度优选地在槽口的整个高度上大致恒定。

当以垂直于定子的轴线的平面中的截面观察时，至少一个齿、并且优选地齿中的所有的齿可以整体上呈梯形形状。

优选地，每个材料桥接部具有至少一个可变形区域。这使得环的直径能够在较宽的值的范围内变化，并且提供了更均匀的磁性。

优选地，材料桥接部通过从齿的基部延伸而与这些齿连续。

优选地，材料桥接部与齿一体地形成。

优选地，由材料桥接部提供的齿的基部之间存在材料连续性。

优选地，每个材料桥接部具有单个可变形区域。

可变形区域可以居中或非居中在对应的材料桥接部上或。

优选地，每个可变形区域是波纹状部，该波纹状部在材料桥接部的侧部中的一个侧部、例如面向气隙的一个侧部上形成至少一个凹槽，并且在相反的侧部上形成突出的起伏部。优选地，凹槽朝向气隙敞开，并且突出的起伏部延伸到槽口的底部中。

优选地，突出的起伏部延伸到位于对应的槽口的底部中的凹部中，突出的起伏部的高度特别地等于或小于所述凹部的深度。这防止了起伏部超过槽口的底部，从而便于通过绕组填充槽口。优选地，在材料桥接部变形之后，突出的起伏部的高度仍然等于或小于所述凹部的深度。

具有可变形区域的材料桥接部可以具有中心线，当沿着旋转轴线观察定子时，该中心线是弯曲的或呈折线的形式，特别是呈拱形或V形。

在变型中，可变形区域是材料桥接部的下述区域，该区域可以在将环组装在轭部上期间和/或在将绕组插入槽口中期间被拉伸并通过拉伸而变形以形成收缩部。

优选地，可变形区域是材料桥接部的下述多个区域，所述多个区域在电机的运行期间是磁饱和的。这改善了槽口与气隙之间的电磁流的通过，从而有助于使谐波最小并通过齿和轭部的去饱和来获得更大的扭矩。

优选地，槽口中的每个槽口的底部具有至少一个平坦部分，绕组、优选地具有大致矩形截面的绕组抵靠该至少一个平坦部分支承。一个或多个平坦部分大致垂直于槽口的径向轴线。

除了凹部之外，槽口的底部可以是平坦的。

作为变型，槽口的底部可以是完全平坦的，并且材料桥接部可以通过拉伸而变形以形成收缩部，如上所述。

可变形区域或凹部优选地形成材料桥接部与对应的绕组之间的间隙，该间隙在定子的浸渍期间便于清漆的渗透。

在具有矩形横截面的绕组的情况下，这使得槽口能够被绕组很好地填充，从而使得绕组能够平坦地抵靠槽口的底部支承。

优选地，环在其径向外表面上具有与轭部的配合起伏部相配合的多个起伏部，这些起伏部特别地彼此嵌套。这样的起伏部使得环和轭部能够通过形状配合彼此紧固。配合的起伏部优选地为燕尾榫和榫眼。

环可以通过将具有由材料桥接部接合的齿的金属板的条状件缠绕成螺旋件而制成，其中，当该条状件绕自身缠绕以形成环时，每个槽口的相对的边缘优选地大致彼此平行。

在变型中，该条状件可以由多个区段形成，每个区段具有若干齿，其中，区段通过连接件连接并从金属板的条状件切割。特别是在环通过轭部保持压缩时，连接件可以是将区段和/或具有匹配形状的零部件连接在一起的柔性桥接部，例如燕尾榫和榫眼、或者抵靠彼此支承的匹配起伏部。

匹配形状可以在材料桥接部上，使得不同的区段在材料桥接部处组装。优选地，不同区段的匹配形状在材料桥接部的可变形区域的外部组装。这便于组装，特别是在大型电机的情况下。例如，区段具有与相邻区段的匹配的突出形状相配合的中空形状。

在变型中，环具有一堆预先切割的磁性片。

在另一变型中，环通过增材制造、例如通过粉末烧结而制成。

如果宽度允许，则轭部可以通过下述方式制造：通过将金属板的条状件直接缠绕成螺旋件，在切割期间在所述金属板的条状件中形成或不形成合适的狭缝以便于所述缠绕，通过堆叠预先切割的磁性片或者通过增材制造、例如通过粉末烧结。

在将绕组安装在槽口中之后，轭部附接至环。

绕组可以以集中或分散的方式布置在槽口中。

“集中”是指每个绕组绕单个齿缠绕。

“分散”是指绕组中的至少一个绕组接连地穿过两个不相邻的槽口。

优选地，特别是在转子中的极数等于或小于8时，绕组以分散的方式布置在槽口中。

绕组中的每个绕组具有至少一个导电体，该至少一个导电体可以具有圆形横截面或带有倒圆边缘的多边形横截面，优选地为矩形。该列举并不是限制性的。

在导体具有圆形横截面的情况下，导体可以以六边形堆叠件的方式布置在槽口中。在导体具有多边形横截面的情况下，导体可以以径向定向的一个或更多个排的方式布置在槽口中。优化的堆叠可以使得更多的导电体被布置在槽口中，从而在相同体积下产生更强的定子。

导电体可以随意地布置在槽口中或成排布置。优选地，导电体成排布置。“成排”是指导体不是松散地布置在槽口中，而是以有序地方式布置在槽口中。导体以非随意的方式布置在槽口中，例如以一排或更多排的对准的导电体、特别是以一排或两排、优选地以单个排的方式布置在槽口中。

导电体优选地通过绝缘涂层、特别是包漆与外部电绝缘。

优选地，绕组通过绝缘体、特别是通过至少一个绝缘片与槽口的壁隔开。这样的片状绝缘体提供了绕组相对于槽口的改进的电绝缘。

优选地，每个槽口接纳至少两个绕组、特别是至少两个不同相的绕组。这两个绕组可以径向叠置。

两个绕组可以通过至少一个绝缘片、优选地通过至少两个绝缘片彼此隔开。

每个绕组可以由若干匝形成。

在变型中，绕组为引脚绕组、特别是U-引脚或I-引脚绕组，U-引脚或I-引脚绕组在这种情况下包括I形或U形部分，该I形或U形部分的端部焊接至位于对应的槽口的外部的导体。

定子可以是倾斜的。这种倾斜可以有助于夹紧槽口中的绕组并减少槽口谐波。

本发明还涉及一种包括如上定义的定子的旋转电机。电机可以是同步的，或者可以是其他的。电机可以是磁阻电机。电机可以是同步马达。

旋转电机可以包括绕线转子或永磁体转子。

本发明还涉及一种用于制造如上定义的定子的方法，该方法包括将绕组插入到定子的环的槽口中的步骤。

在该步骤期间，可以将至少一个绕组放置在定子的环的两个不同的不连续的槽口中。

优选地，该方法包括在将轭部组装到环上和/或将绕组插入到槽口中期间使一个或多个可变形区域变形的步骤。这种变形可以改变环的直径和槽口的宽度。

可以执行将绕组插入到槽口中的步骤以通过延伸材料桥接部使槽口变宽。这也增加了环的外径。这便于绕组的插入。

绕组优选地借助于绕组的径向向内运动而被插入到槽口中。

将轭部组装到环上的步骤可以通过压缩材料桥接部导致环的内径减小。这使得轭部和环能够在环之间具有最小间隙的情况下组装，以便通过减小磁极的气隙之和来改善电性能。

优选地，该方法可以包括通过一个或更多个公共切口、特别是单个切口从相同的片材同时切割环和轭部的步骤。在这种情况下，将轭部组装到环上的步骤可以通过压缩一个或多个材料桥接部导致环的外径减小。实际上，当用压机切割环和轭部时产生了应力，并且然后释放切割的材料，这导致材料延伸超出切割线，并使得在没有所述桥接部的情况下很难在公共切口处组装两个零部件。

该方法可以包括使可变形区域变形以增加环的直径，从而在将轭部组装到环上的步骤之后减小环与轭部之间的任何间隙的步骤。

具体实施方式

在下面给出的本发明的限制性示例实施方式以及附图的详细描述中进一步说明了本发明，在附图中：

-图1是根据本发明的包括定子的电机的示意性局部横截面图；

-图2是图1中的电机的定子的环的一部分的示意图；

-图3示出了图2中的定子的环的一部分，其中，可变形区域被扩大；

-图4示出了图2中的定子的环的一部分，其中，可变形区域被压缩；

-图5至图7示出了材料桥接部和槽口的形式的变型；

-图8示出了定子的环的变型部分，其中，可变形区域被扩大；

-图9示出了图8中的定子的环的一部分，其中，可变形区域被压缩；以及

-图10至图13示出了定子的环的变型部分。

图1示出了具有转子1和定子2的旋转电机10。定子用于产生旋转磁场以驱动作为同步马达的一部分的转子1，并且在交流发电机的情况下，转子的旋转在定子的绕组中感应出电动势。

下面所示的示例是示意性的并且不一定遵守相对尺寸。

定子2具有绕组22，该绕组22布置在形成于带齿的环25的齿23之间的槽口21中。槽口在气隙侧通过材料桥接部27封闭，每个材料桥接部27连接环25的两个连续的齿。

定子2具有附接至环25的轭部29。

在所描述的示例中，槽口21具有平行的径向边缘33并且在垂直于电机的旋转轴线X的平面中具有大致矩形的截面。

除了凹部40之外，槽口35的底部与绕组的形状匹配。在图1至图4中的示例中，槽口35的底部具有位于凹部40两侧的两个平坦部分30，矩形绕组22抵靠平坦部分30支承。槽口35的底部通过倒圆的边缘36接合至径向边缘33。

凹部40是沿电机的旋转轴线X延伸且定中心在槽口21的底部上的纵向凹槽。

凹部40优选地具有在0.4mm与1mm之间、例如为0.6mm的深度p。

材料桥接部27中的每个材料桥接部优选地具有可变形区域32，该可变形区域32使得可变形区域32的周长e——该周长为槽口21的宽度——能够改变，从而改变环25的平均内径2R。

在所示的示例中，可变形区域32是波纹状部。

材料桥接部27具有可变的宽度，并且可变形区域32是最窄的区域。材料桥接部27的最窄点优选地在0.3mm与0.6mm之间，例如为0.4mm。

如图2所示，每个波纹状部形成：在槽口35的底部侧延伸到凹部40中的突出的起伏部42；以及位于气隙46侧的凹槽48。

每个突出的起伏部42形成具有倒圆顶点的肋部。起伏部的高度h小于凹部40的深度p，使得起伏部不超过凹部40。

凹槽48是在垂直于轴线X的平面中的倒圆截面的通道。

如图3所示，当可变形区域32被拉伸时，凹槽48和突出的起伏部42是平坦的，从而使材料桥接部延长并且使槽口扩大。

如图4所示，当环25被压缩时，凹槽48和突出的起伏部42折叠。突出的起伏部42的高度h

环25和/或轭部29各自由沿轴线X堆叠的一组磁性片形成，这些片例如是相同的并且精确地叠置。片可以通过卡扣配合、铆钉、系紧件、焊接和/或任何其他技术被保持在一起。磁性片优选地由磁性钢制成。

在所示的示例中，环25的齿23具有匹配表面起伏部56，所述匹配表面起伏部56使得构成环25的不同的片能够卡扣配合在一起。匹配起伏部56可以位于齿23中的所有的齿上或仅位于齿23中的一些齿上，例如位于每隔一个齿23上。

在变型中，片结合在一起或以另一方式组装。

类似地，轭部29可以具有匹配表面起伏部，以将构成轭部29的不同片卡扣配合在一起。环和/或轭部也可以由绕其自身缠绕的一条切割片形成。

轭部29以形状配合的方式安装在环25上。环25和轭部29在环的外表面和轭部的内表面上具有匹配的起伏部49，使得这些元件能够相对于彼此保持就位。

绕组22可以以集中或分散的方式布置在槽口21中，优选地以分散的方式。

在图2所示的示例中，绕组22的导电体34成排地布置在槽口中。

如图2所示，导电体34优选地具有平坦的矩形横截面并且例如以单个排的方式径向叠置。导电体34包漆或涂覆有任何其他合适的绝缘涂层。

每个槽口21可以接纳两个不同相的堆叠的绕组22。每个绕组22可以具有大致矩形的横截面。

每个绕组22均包裹在绝缘片37中，以使绕组与槽口的壁33和36以及不同相的绕组22绝缘。

导电体22在槽口21的外部组装到绕组22中并且被包裹在绝缘片27中，并且具有绝缘片37的绕组22插入到槽口21中。槽口完全径向向外敞开的事实以及材料桥接部是可变形的事实有助于该操作。

图1中示出的转子1具有用于组装在轴上的中央开口5并且具有沿转子的旋转轴线X轴向延伸的磁性转子块3，该转子块例如由沿着轴线X堆叠的一组磁性片形成，所述片例如是相同的并且精确地叠置。

例如，转子1具有布置在磁性转子块3的座8中的多个永磁体7。在变型中，转子被缠绕。

定子可以使用下面描述的制造方法获得。

绕组22借助于绕组21朝向槽口21内部的径向运动插入到环25的槽口21中。在绕组22的插入期间，槽口21可以通过材料桥接部27的可变形区域的变形而扩大。因此，环25的外径可以大于插入绕组之前的环的外径。

在接下来的步骤中，轭部29牢固地附接至环27。该组件可以通过可变形区域32的变形而导致环25的被扩大的外径减小。于是，环与轭部之间的间隙最小。

图5中的实施方式与图1和图2中的实施方式的不同之处在于，槽口21的底部没有凹部。突出的起伏部在垂直于轴线X的平面内具有倒圆截面。

图6中的实施方式与图1和图2中的实施方式的不同之处在于，槽口21的底部没有凹部，并且波纹状部中的每个波纹状部是由朝向该槽口21的底部定向的凹槽50以及延伸到气隙46中的突出的起伏部52形成的。

图7中的实施方式与图5中的实施方式的不同之处在于，凹槽48的轮廓和突出的起伏部42的轮廓是V形折线，并且槽口21的底部的宽度从槽口21的径向边缘33朝向突出的起伏部减小。

图8和图9中的实施方式与图1和图2中的实施方式的不同之处在于，可变形区域是可以被拉伸并通过拉伸而变形以形成收缩部60的区域。如图8所示，当拉伸时，可变形区域32可以局部变窄。在组装轭部之前，材料桥接部27的厚度可以是恒定的，如图9所示。

图10中的实施方式与图1和图2中的实施方式的不同之处在于，槽口的底部具有两个如上所述的可变形区域32。

图11至图13中的实施方式与图1和图2中的实施方式的不同之处在于，材料桥接部27中的至少一些材料桥接部具有匹配的起伏部62和64。这些匹配的起伏部62和64可以位于材料桥接部27的区域中，而不是位于可变形区域32中。在这些实施方式中，环25通过金属板的区段的组装而制成，所述金属板的区段借助于匹配的起伏部62和64周向地组装在一起。匹配的起伏部62和64可以是紧固在一起的匹配的起伏部，比如燕尾榫和榫眼，如图11所示。这使得两个区段能够随着环的延伸或压缩而紧固在一起。在变型中，如图12和图13所示，匹配的起伏部62和64分别是具有匹配形状的突出起伏部和凹入起伏部，突出起伏部和凹入起伏部在起伏部62和64没有彼此紧固的情况下通过环25的压缩、特别是通过轭部29而抵靠彼此支承。这使得两个区段能够通过起伏部62和64的接合并且通过在压缩环的同时将起伏部62和64抵靠彼此按压而保持相邻。

当然，本发明不限于上述示例实施方式，而且可变形区域不需要居中。

本发明不限于所示的示例材料桥接部，并且这些材料桥接部可以以其他形式制成，例如制成为具有多个波纹状部。

表述“包括一个”应当被理解为与“包括至少一个”的意思相同。