用于旋转电机的定子制造技术

本发明专利技术涉及一种用于旋转电机(2)的定子(8)，其具有带有线圈杆(20)的定子叠片组(16)和至少一个具有绝缘主体(28)的定子绕组头线路板(24)。为了减少所述定子(8)的轴向长度而提出，在绝缘主体(28)中集成印制导线(26)，其中，所述至少一个定子绕组头线路板(24)靠置在定子叠片组(16)的端侧(23)上，并且其中，所述印制导线(26)与线圈杆(20)材料配合地连接。

Stator for Rotating Motor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于旋转电机的定子
本专利技术涉及一种用于旋转电机的定子。此外，本专利技术还涉及一种旋转电机，具有至少一个这类定子。此外，本专利技术还涉及一种吊舱驱动器，具有至少一个这类旋转电机。此外，本专利技术还涉及一种船舶，具有至少一个这类吊舱驱动器。
技术介绍
这类定子优选地出现在旋转电机中、尤其是出现在用于船舶制造的马达或发电机中，并且功率消耗至少为一兆瓦。通常这类旋转电机的定子绕组实现为成型线圈、也称为杆式线圈。成型线圈例如通过浇铸或粉末冶金制成。在成型线圈的端部上有绕组头，该绕组头通过使成型线圈的导体弯曲并弯成钩状而形成。绕组头需要很大的轴向构造空间。因为绕组头具有额外的、未激活的导体长度，所以产生了电阻损耗，其降低了旋转电机的效率。此外还要求冷却绕组头。为了进行冷却需要更多的构造空间。尤其是在快速运转的低极性电机中，由于绕组头而增大的轴承距离而对转子动态有不利的影响。此外，由于导体长度大而需要额外的、高耗费的加固措施，以防止运行时发生不允许的振动和变形。此外，旋转电机的总长度和重量增加。在大型机器中，多个子机器在轴向上构成整个机器，尤其是在这种大型机器的模块式构造的情况下，由于绕组头而产生了大量在电气方面不被利用的长度。专利文献DE102009032882B3描述了一种用于为电动机的多级绕组制造成型线圈的方法以及一种借助于所述方法制造的成型线圈。为了简化这种成型线圈的制造，它们由未加工线圈制成，其中，未加工线圈具有两个纵向侧面，这两个纵向侧面被置入电动机的定子或转子的凹槽内。未加工线圈具有两个绕组头侧，它们分别构成成型线圈的一个绕组头，其中，纵向侧面以90°弯曲，使得这些纵向侧面被置入凹槽内，并且绕组头侧从纵向侧面弯成钩状。公开文本DE19914942A1描述了一种用于制造电机定子绕组的方法和这种定子绕组。机器具有凸极。线圈导体以它们的端部在轴向上伸出到定子叠片组之外并且固定在构件组的端子上。在这些构件组上有印制导线，这些印制导线形成具有导体的绕组，或者从端子向外部的连接部位延伸。专利文献EP1742330B1披露了一种用于涡轮发电机的定子部分的定子绕组头。定子绕组头构造成片式的，该片中间具有用于穿引转子的通道，其中，片具有绝缘主体，在绝缘主体中集成有用于与定子导体接触的电连接。这种接触以插接式连接的形式和/或利用内层连接制成。公开文本DE102014207621A1披露了一种旋转电机的定子，其具有：带有多个槽的定子铁芯、具有多个相的分段式绕组、以及在定子铁芯的每个端部上在轴向上叠置的多个基板。定子铁芯和分段式绕组的多个绕组杆构成定子铁芯布置。多个基板和分段式绕组的多个绕组端部连接器构成多个基板布置。定子通过这种定子铁芯布置和在定子铁芯布置的每个端部上叠置的多个基板布置来进行配置。专利文献US5623178A披露了一种多相电机，具有铸造的线圈部分，它们被单独地导入凹槽内。铸造的线圈部分经由连接元件与同相位的另一个凹槽的铸造线圈组相连。连接元件具有导电的元件，它们在垂直于转子的旋转轴的方向上在马达中经由绝缘层而层压。铸造的线圈部分通过这些可导电的元件间隔开地相互连接，由此减少线圈端部超出每个凹槽的部分，这就实现了马达的微型化并降低了重量。此外，通过简单的构造和生产方法改进了连接元件的尺寸精确度，由此能够明显改进电机的属性。公开文本US2004/0100157A1披露了一种具有转子和定子的电机，其中，定子具有多个定子槽，这些定子槽朝向转子。在这些定子槽中保持有定子线圈。定子线圈包括多个杆，它们定位在定子槽内，其中，每个杆具有至少一个从多个定子槽之一伸出的端部。在定子上布置有至少一个端盖，其中，该至少一个端盖具有多个跳线。每个跳线具有两个连接通道，其中，每个连接通道以一个开口终止。端盖如下地布置在定子上，即，杆从定子槽向外伸出的端部容纳在多个跳线的连接通道中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种用于旋转电机的定子，该定子在轴向长度小的情况下相比现有技术具有更好的电学属性和热学属性。根据本专利技术，所述目的通过一种用于旋转电机的定子来实现，该定子具有带有线圈杆的定子叠片组和至少一个具有绝缘主体的定子绕组头线路板，其中，线圈杆分别具有多个子导体，其中，在绝缘主体内集成有印制导线，其中，至少一个定子绕组头线路板位于定子叠片组的端侧上，其中，印制导线与线圈杆的子导体材料配合地连接，并且其中，每个子导体分别与至少一个单独的印制导线相连。此外，根据本专利技术，所述目的通过一种旋转电机来实现，其具有至少一个这种定子。此外，根据本专利技术，所述目的还通过一种吊舱驱动器来实现，其具有至少一个这种旋转电机。此外，根据本专利技术，所述目的还通过一种船舶来实现，其具有至少一个这类吊舱驱动器。此外，根据本专利技术，所述目的通过一种制造用于旋转电机的定子的方法来，其中，定子具有带线圈杆的定子叠片组和具有绝缘主体的定子绕组头线路板，其中，线圈杆分别具有多个子导体，其中，在绝缘主体中集成有印制导线，其中，至少一个定子绕组头线路板靠置在定子叠片铁芯的端侧上，其中，印制导线与线圈杆的子导体材料配合地连接，其中，每个子导体分别与至少一个单独的印制导线相连。下文关于定子所提出的优点和优选设计方案在本质上可以转嫁到旋转电机、吊舱驱动器、船舶和制造方法上。本专利技术基于以下想法：对通常需要大量轴向构造空间的绕组头进行改造，由此来减少功率至少为一兆瓦的旋转电机的定子的轴向长度。定子叠片组区域内的绕组、尤其是位于凹槽内的绕组，仍然以它们传统的方式设计为线圈杆，而绕组头设计为定子绕组头线路板，在其中延伸有将各个线圈杆相互连接的印制导线。定子绕组头线路板的印制导线被绝缘主体包围，该绝缘主体代替了导体在绕组头区域内的绝缘部。绕组头线路板、尤其是直接地且以全部表面位于定子叠片组上，从而印制导线的至少一部分散热是经由定子叠片组产生的，尤其当绝缘主体具有高导热能力时。通过使用这样的定子绕组头线路板，显著缩短了定子的轴向长度，在绕组头的区域内出现更少的欧姆损耗。线圈杆在此与印制导线材料配合地连接。例如，印制导线与线圈杆熔焊或者钎焊连接。材料配合式的连接非常节约空间，并且不需要额外的连接元件。因此，定子总体上具有非常小的轴向长度。线圈杆分别具有多个子导体，其中，每个子导体分别与至少一个单独的印制导线连接。因此每个子导体被分配有至少一个单独的印制导线，从而子导体被单独地引导穿过绕组头线路板的绝缘主体。由于出现的趋肤效应，使得电阻减小并且使得必须排出的损耗热量更少。此外，各个子导体的与绝缘主体直接接触的表面积与整个导体相比更大，从而进一步优化了绕组头线路板区域内的散热。由于单个子导体的印制导线直径更小，使得在绕组头线路板中引导印制导线时得到更高的灵活性。以有利的方式，材料配合的连接设计为焊接连接。线圈杆与印制导线、尤其通过激光焊接、表面焊接。焊接是节约空间的并且可以传递更大的力和力矩。在一个优选实施方式中，定子绕组头线路板设计为多层的。多层的定子绕组头线路板具有由至少一种绝缘材料构成的多个层，其中，印制导线在至少一个层内延伸。通过多层的定子绕组头线路板实现了，在小的轴向长度和高效散热的方面优化定子绕组头线路板的电属性、机械属性和热学属性。以特别有利的方式，多层的定子绕组头线路板包括至少两个重叠地布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于旋转电机(2)的定子(8)，具有定子叠片组(16)和至少一个定子绕组头线路板(24)，所述定子叠片组具有线圈杆(20)，所述定子绕组头线路板具有绝缘主体(28)，其中，所述线圈杆(20)分别具有多个子导体(40)，其中，在所述绝缘主体(28)中集成有印制导线(26)，其中，至少一个所述定子绕组头线路板(24)靠置在所述定子叠片组(16)的端侧(23)上，其中，所述印制导线(26)与所述线圈杆(20)的所述子导体(40)材料配合地连接，并且其中，每个所述子导体(40)分别与至少一个单独的所述印制导线(26)相连。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.19 EP 16189489.41.一种用于旋转电机(2)的定子(8)，具有定子叠片组(16)和至少一个定子绕组头线路板(24)，所述定子叠片组具有线圈杆(20)，所述定子绕组头线路板具有绝缘主体(28)，其中，所述线圈杆(20)分别具有多个子导体(40)，其中，在所述绝缘主体(28)中集成有印制导线(26)，其中，至少一个所述定子绕组头线路板(24)靠置在所述定子叠片组(16)的端侧(23)上，其中，所述印制导线(26)与所述线圈杆(20)的所述子导体(40)材料配合地连接，并且其中，每个所述子导体(40)分别与至少一个单独的所述印制导线(26)相连。2.根据权利要求1所述的定子(8)，其中，材料配合的连接(44)设计为焊接。3.根据权利要求1或2中任一项所述的定子(8)，其中，所述定子绕组头线路板(24)设计为多层的。4.根据权利要求3所述的定子(8)，其中，多层的所述定子绕组头线路板(24)包括至少两个重叠布置的叠层(48、50、52、54、56)，所述叠层分别具有至少一个所述印制导线(26)。5.根据前述权利要求中任一项所述的定子(8)，其中，所述印制导线(26)的厚度(D)最小为数毫米、尤其最小为3毫米，并且最大为数厘米、尤其最大为3厘米。6.根据前述权利要求中任一项所述的定子(8)，其中，所述定子绕组头线路板(24)经由连接元件(30)、尤其是夹紧螺栓(32)与所述定子叠片组(16)连接。7.根据权利要求6所述的定子(8)，其中，所述连接元件(30)在轴向(A)上延伸穿过所述定子叠片组(16)。8.根据前述权利要求中任一项所述的定子(8)，其中，所述定子绕组头线路板(24)被实施为压板(34)。9.根据前述权利要求中任一项所述的定子(8)，其中，所述印制导线(26)与所述定子叠片组(16)导热地连接。10.根据前述权利要求中任一项所述的定子(8)，其中，绝缘主体(28)包含陶瓷材料。11.根据权利要求10所述的定子(8)，其中，所述绝缘主体(28)包含氧化铝。12.根据前述权利要求中任一项所述的定子(8)，其中，所述定...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍斯特·屈梅勒，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE