專利名稱：三相繞組定子及其模制件和繞線方法、無電刷直流電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明基于根據(jù)獨立權利要求前序部分的、具有三相繞組的定子，具有定子的無電刷直流電機，用于三相繞組定子的繞線導引的模制件以及用于制造三相繞組定子的繞線方法。
背景技術：
在制造如電機或發(fā)電機的三相交流裝置時存在的問題是，必須將定子繞組的三個相線圈單獨并一次搭疊成瓦形地安置在定子鐵心疊片槽中，以實現(xiàn)相同形式的線圈層，由此獲得高的槽滿度和最高的效率。這個公知的方法導致不經(jīng)濟的批量生產(chǎn)，因為，對于各自一個極就要繞制一個相位，接著使其導線無中斷地繞制，并且要與第二導線形成導線交叉并繞制其相線圈，然后再重復整個過程，以用于第三相繞組。
在插入繞組中，單個繞組在插入到凹槽中以后被連接起來，這種插入繞組對于較高的導線數(shù)和/或極性數(shù)的情況同樣是不應考慮的，因為產(chǎn)生過多的用于電氣觸點接通的連接位置。設置分開的繞組并在事后將形成線包的單相(繞組)進行組合的繞組技術則由于繞組的不均勻形狀和幾乎不可避免的導線交叉而具有缺點，這對機器的功率、效率和使用壽命產(chǎn)生不利影響。
在制造拉入繞組時，線圈被單個或共同地繞制在一個線圈框架上，然后借助一個拉入裝置被共同或依次拉入定子中。在進一步的工序中，槽縫隙必須用適合的楔件封閉，以防止單個導線離開凹槽。這種制造拉入繞組的方式需要比較長的制作時間，因為這些單個線圈必須在第一工作步驟中被繞制在分立的框架上。在第二工作步驟中，這些預制的線圈被轉交給所述拉入工具，然后在一個后續(xù)工序中被拉入定子中。
另一個常用的制造方法在于，將繞組借助一個所謂的導針線嘴直接繞制到定子槽中。但是，出于制造技術的原因，繞組必須如此實現(xiàn)，以便定子線圈的端側的繞組頭(末端)不會相交并且在繞組頭部區(qū)域中絕對沒有交叉。這樣制造的無交叉的繞組頭部則涉及所謂的齒形線圈繞組。但是，這些(繞組)卻具有不利的電氣特性，因為其橫截面被局限在最大可能橫截面的大約2/3上。因此，相應的繞組必須具有更多的匝數(shù)并由此具有更多的銅料，這就導致增加的材料成本費。

發(fā)明內容
在本發(fā)明的三相繞組定子中，該定子具有至少一個在端側用于繞線導引的模制件。最好是，在兩端側設置這樣的模制件。因此，按照優(yōu)選方式建立的一個可能方案在于，將具有分岔的線圈頭(末端)的三相繞組例如借助一個導針線嘴直接繞制到一個定子疊片鐵芯中。端側的模制件的獨特造型的凹槽和隔肋以有利的方式來實現(xiàn)，線圈頭并非上下重疊，而是并列地安置。因此，實現(xiàn)了繞組排之特別有利的電氣特性，從而不需要較多的線圈匝數(shù)，進而又帶來了材料節(jié)省的優(yōu)點。由于繞組頭的在端側的導引結構，就可以有利地盡量放棄槽封閉楔的配置，從而使總的制造方法更簡單合理。優(yōu)選的是，各端側的模制件被設置為塑料模制件。
在本發(fā)明的模制件中，凹槽和隔肋是如此構造的，以便在安裝好的狀態(tài)下形成多個空腔，用于接納線圈頭。模制件最好由塑料制成。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，這樣構成的空腔和隔肋是在徑向上交錯安置并且在圓周上交錯安置的?？梢栽诙ㄗ盈B片鐵芯的兩個端面上設置三個不同形式的隔肋，第一形式的隔肋由在圓周上均勻分布的E-形分元件構成，第二形式的隔肋由在圓周上均勻分布的V-形分元件構成，第三形式的隔肋由在圓周上均勻分布的條桿形的分元件構成，它們圍繞一中央的軸向定子孔安置。E-形分元件和V-形分元件可以分別在圓周上相互間隔地安置，E-形分元件安置在第一半徑上，V-形分元件安置在第二半徑上，而條桿形的分元件安置在第三半徑上。第一半徑小于第二半徑，并且第三半徑小于第一半徑及第二半徑。最好是，V-形分元件的尖頂突入到位于E-形分元件之間的中間空間中。
有利的是，隔肋可以將端側敞開的多個空腔分隔開，在所述空腔中無交叉地配置一個繞組排的(一些)線圈頭。這些線圈頭是線圈的組成部分，在線圈頭的兩側連接的線圈凸緣使該定子沿軸向插到定子槽中。為了在內部線圈層和外部線圈層之間的電路連接，可以設置(一些)通道。
特別優(yōu)選的是，可以對每個形式的分元件分別設置至少三個隔肋，因此每個端面上總共構成至少6個分開的空腔。在這樣構成的6個空腔中，可以通過一個導針線嘴無交叉地配置一個例如四極旋轉磁場繞組的6個線圈頭。其中這些隔肋可以有利地同時承擔起凹槽絕緣的功能，由于它們使定子槽有覆蓋層了。該凹槽最好是從槽底起用線圈的銅材填充，這可通過一個適合的空腔形狀實施方案來支持。
模制件可以單獨地注塑制成并可以被推入到定子疊片鐵芯中。也可以規(guī)定，模制件直接被注塑到定子疊片鐵芯上。最好是，模制件由塑料制成。
E-形分元件適當?shù)貙蓚€不同的線圈頭相互分開，在位于E-形分元件的指件之間的空腔中，線圈凸緣被向下引向相反的端面。V-形分元件的尖頂能安置在兩個不同的線圈頭之間。條桿形的分元件以有利的方式做到了，繞組排的這些單個層不會滑向一個居中的定子孔中，該定子孔是為安裝轉子設置的。
在一個特別優(yōu)選的實施例中，模制件具有一個電氣觸點接通裝置，例如一個沖制格柵結構，特別是一個銅材沖制格柵結構。通過將沖制格柵結構裝入或包圍注塑到端面上的模制件中，就可以有利地使繞組末端直接觸點接通并且可以被設置為構成星形連接。因此，還以有利的方式產(chǎn)生了線圈或定子的限定的電氣輸出端，這樣一來，本裝置總之是特別好地適于自動化成批制造的。電連接可以通過焊接如熱力焊、摩擦焊和超聲波焊、釬焊或者壓接、切割夾、繞接(“wire wrap”)和類似方法實現(xiàn)。
也可以設置特殊成形的凹槽或隔肋或榫頭，用于配置繞組末端。
本發(fā)明無電刷的直流電機包括一個具有三相繞組的定子，其結構與上述的定子一致。
在本發(fā)明的用于制造三相繞組定子的繞線方法中，將一個繞組排的線圈頭無交叉地配置在空腔中，所述空腔通過在至少一個定子端面上安置的模制件中的隔肋分隔開。隔肋最好是可以具有上述的造型。線圈頭可以是線圈的組成部分，其使定子沿軸向插在定子槽中?？梢砸?guī)定，在E-形分元件的指件之間形成空腔，在空腔中，線圈凸緣在軸向上被朝下引向對置的端面。按照一個有利的方式，線圈如此同時安置，以便它們借助一個導針線嘴-其最好是可以使三個噴嘴同步地運動-可以在一個工序中被繞制而成?？傊纱颂峁┝艘粋€特別有利于成批生產(chǎn)的方法。
優(yōu)選的是，由結構決定地，本方法適用于具有4個可分極數(shù)的電機。


與在權利要求書中的歸納無關地，從以下結合附圖對本發(fā)明實施例的描述中得到了本發(fā)明的其它的實施例、方案和優(yōu)點，但不存在普遍性受限制的問題。在下面的附圖中圖1是線圈嵌入其中的本發(fā)明定子的定子疊片的透視圖，和圖2是沒有線圈時的圖1的透視圖。
具體實施例方式
相同的元件分別在附圖中標有相同的附圖標記。出于簡明原因，在附圖中只有這些相同元件的幾個標有附圖標記。
圖1和圖2分別表示具有第一端面14和對置的第二端面15的定子10的透視圖，圖1中的定子10載有一個繞組排，而圖2的視圖表示沒有線圈的情況。在單個線圈層和引出線之間的電路連接沒有畫出來。定子10在端側分別具有一個模制件30，31，在模制件中，形成凹槽和隔肋11，12，13，以便在安裝好的狀態(tài)下設置用于接納線圈頭的多個空腔24。模制件30，31構成一個繞線導引裝置16。隔肋11，12，13是在端面上沿徑向交錯安置的并且在圓周上也交錯安置的。總之，設置了三個不同形式的隔肋11，12，13，第一形式的隔肋11由在圓周上均勻分布的E-形分元件17構成，第二形式的隔肋12由在圓周上均勻分布的V-形分元件18構成，其中V的尖頂和E的指件指向定子10的中心。第三形式的隔肋13是由在圓周上均勻分布的、條桿形式的分元件19構成的，它們圍繞一個中央的軸向定子孔20安置。軸向定子孔20用于接納一個未示出的轉子。
E-形的分元件17，V-形分元件18和條桿形的分元件19是分別在圓周上相互間隔安置的，其中，E-形分元件17被安置在第一半徑21上，V-形分元件18安置在第二半徑22上，條桿形的分元件19安置在第三半徑29上。第一半徑21小于第二半徑22，而第三半徑29小于第一半徑21及第二半徑22。V-形分元件18以其尖頂突入到該E-形分元件17之間的中間空間23中。
通過隔肋11，12，13，多個端側敞開的空腔24被分隔開，在所述空腔中，無交叉地配置了一個繞組排的線圈頭25。線圈頭25則是一個基本上四角結構的線圈的組成部分，其中未示出的線圈凸緣使定子10沿軸向插到未示出的定子槽中。對在內部線圈層和外部線圈層之間的電路連接來說，可以設置未示出的(一些)通道。線圈頭25是彎弧形結構，其中沿徑向從外側圍握E-形分元件17的線圈頭25a在從彎弧端部看過去時成凹彎形狀，而嵌入E-形分元件17的指件27中的線圈頭25b在從彎弧端部看過去時成凸彎形狀。
總之，在圖1中通過隔肋11，12，13分隔出6個空腔。在空腔中，通過一個導針線嘴無交叉地總共配置了一個四極旋轉磁場繞組的6個線圈頭25。E-形分元件17將兩個不同的線圈頭25相互分開，在E-形分元件17的指件27之間的空腔26中，該線圈的線圈凸緣被分別引導向對置的端面15。V-形分元件18則以其尖頂28安置在兩個不同的線圈頭25之間并且構成一個腔狀的對外分隔結構。
如此描述的端側模制件30，31可以具有一個電氣觸點接通裝置例如一個沖制格柵結構，因此為繞組端頭提供了確定的輸出端。
所述制造定子的繞線方法最好借助一個導針線嘴實現(xiàn)，繞組排的線圈頭25被無交叉地配置在空腔24中，它們通過安置在定子10的端側上的隔肋11，12，13被分隔開。優(yōu)選的時，定子10的繞組排可以在一個工序中通過一個具有三個同步運動的噴嘴的導針線嘴來制造。
權利要求
1.具有三相繞組的定子，該定子具有第一和第二端面(14，15)，其特征在于，設有至少一個端側的模制件(30，31)，它具有用于繞線導引的隔肋(11，12，13)。
2.按權利要求1的定子，其特征在于，所述隔肋(11，12，13)是在徑向上交錯安置的并且在圓周上是交錯安置的。
3.按權利要求1或2所述的定子，其特征在于，第一形式的隔肋(11)是由在圓周上均勻分布的E-形分元件(17)構成的。
4.按前面權利要求之一所述的定子，其特征在于，第二形式的隔肋(12)是由在圓周上均勻分布的V-形分元件(18)構成的。
5.按前面權利要求之一所述的定子，其特征在于，第三形式的隔肋(13)是由在圓周上均勻分布的、條桿形分元件(19)構成的，它們圍繞一個中央的軸向定子孔(20)布置。
6.按權利要求3至5中至少一項所述的定子，其特征在于，所述的E-形分元件(17)和V-形分元件(18)是在圓周上相互間隔安置的，所述E-形分元件(17)被安置在第一半徑(21)上，而所述V-形分元件(18)被安置在第二半徑(22)上，所述條桿形的分元件(19)安置在第三半徑(29)上。
7.按前面權利要求3至6中至少一項所述的定子，其特征在于，所述V-形分元件(18)的尖頂突入到位于所述E-形分元件(17)之間的中間空間(23)中。
8.按前面權利要求至少之一所述的定子，其特征在于，所述隔肋(11，12，13)將單個的、在端面上敞開的空腔(24)分隔開，在其中無交叉地配置了一個繞組排的線圈頭(25)。
9.按前面權利要求之一所述的定子，其特征在于，所述E-形分元件(17)將兩個不同的線圈頭(25)相互分開，在位于所述E-形分元件(17)的指件(27)之間的空腔(26)中，線圈凸緣被分別引向各自相反的端面(14，15)。
10.按前面權利要求之一所述的定子，其特征在于，所述V-形分元件(18)以其尖頂(28)安置在兩個不同的線圈頭(25)之間。
11.按前面權利要求之一所述的定子，其特征在于，所述線圈頭(25)是線圈的組成部分，它們使定子(10)在軸向上插在定子槽中。
12.按前面權利要求之一的定子，其特征在于，設有用于在內部的線圈層和外部的線圈層之間電路連接的通道。
13.按前面權利要求之一所述的定子，其特征在于，所述模制件(30，31)具有電氣的觸點接通裝置。
14.無電刷的直流電機，它具有按權利要求1至13之一所述的定子。
15.用于具有三相繞組的定子(10)的繞線導引的模制件，其特征在于，設有不同結構的隔肋(11，12，13)，所述隔肋(11，12，13)是如此構造的，即在已安裝的狀態(tài)下構成了用于接納線圈頭(25)的多個空腔(24)。
16.按權利要求15的模制件，其特征在于，第一形式的隔肋(11)是由在圓周上均勻分布的E-形分元件(17)構成的。
17.按權利要求15或16所述的模制件，其特征在于，第二形式的隔肋(12)是由在圓周上均勻分布的V-形分元件(18)構成的。
18.按權利要求15至17中至少一項所述的模制件，其特征在于，第三形式的隔肋(13)是由在圓周上均勻分布的條桿形的分元件(19)構成的，它們圍繞一個中央的軸向定子孔(20)布置。
19.用于制造三相繞組定子(10)的繞線方法，其特征在于，將一個繞組排的線圈頭(25)無交叉地置入在空腔(24)中，所述空腔(24)通過在該定子(10)的端面上安置的隔肋(11，12，13)被分開。
20.按權利要求19所述的繞線方法，其特征在于，在一個工序中，通過一個具有同步運動的噴嘴的導針線嘴制造一個定子(10)的繞組排。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有第一和第二端面(14，15)的三相繞組定子。在此建議，設有至少一個端側的模制件(30，31)，它具有用于繞線導引的隔肋(11，12，13)。本發(fā)明還涉及無電刷的直流電機，其具有一個定子，一個用于三相繞組定子的繞線導引的模制件，以及涉及用于制造三相繞組定子的繞線方法。
文檔編號H02K3/46GK1819410SQ200610059268
公開日2006年8月16日 申請日期2006年2月2日 優(yōu)先權日2005年2月2日
發(fā)明者V.博施, U.彼得 申請人:羅伯特·博世有限公司