用于制造电动机的定子的方法和生产线技术

公开了用于制造电动机的定子的方法、生产线和生产线的部件，以及用所述方法实现的定子。所述导线缠绕成线圈，所述线圈具有插入到对应的定子扇区中的至少一个线性部分；因此，扇区变形以使其齿彼此靠近并闭合线圈的线性部分。如此制成的多个定子扇区被组装在一起以形成具有绕组的定子。在生产定子扇区期间，线圈和/或定子扇区被旋转平移以将它们带到它们必须在成品定子内占据的最终位置。在其他同等条件下，提供了使填充因子最大化、使扭矩脉动现象最小化、使利用定子实现的电动机的噪声和振动最小化以及使其性能最大化的措施。振动最小化以及使其性能最大化的措施。振动最小化以及使其性能最大化的措施。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造电动机的定子的方法和生产线


[0001]本专利技术涉及一种用于制造电动机的定子的方法和生产线，以及用这种方法制造的定子。

技术介绍

[0002]众所周知，电动机的定子通常是圆柱形的，并且包括由定子齿形成的多个定子极，定子齿沿着圆柱的内圆周布置并且朝向共同的中心轴线伸出。
[0003]也称为线圈的导线的一个或多个绕组放置在定子齿之间，并且更确切地说，放置在由相同定子齿之间的空间构成的扇区中。
[0004]在定子中，存在导线缠绕在单个定子齿上的具有集中绕组的定子，以及导线缠绕在两个或更多个齿上的具有分布绕组的定子。本专利技术特别涉及分布式绕组定子的制造。
[0005]在已知技术中，定子的圆柱形主体通过首先组装齿和(在定子主体的外侧上的)一个或多个导线线圈来制成，然后将导线线圈插入到已经形成的圆柱形主体的齿之间的扇区中，以制成分布式绕组定子。
[0006]这使得必须在两个相邻齿的齿(在
中称为“极靴”)的端部之间具有开口限定的槽开口，该槽开口足以执行线圈的插入。
[0007]噪声现象随着极靴之间的距离增加或者随着槽开口增加而增加，特别是转矩脉动现象(也称为脉动转矩和齿槽效应)，结果是性能下降并且振动和噪声增加，因此这是可以改进的已知技术的一个方面。
[0008]在这种类型的定子中，扇区的填充因子的改善也是期望的，即，能够将更多数量的导线或相同数量的更大直径的导线插入相同的扇区中，因为这将改善电动机的性能。填充因子被定义为定子槽内导线所占据的横截面的表面相对于定子槽中可用的总面积(总是在横截面中考虑)之间的比率。
[0009]此外，这些已知类型的定子的限制在于以下事实：在将线圈插入定子中之后，构成线圈的各个环圈被布置成使得一些环圈总是朝向定子的中心定位，而其他环圈总是朝向定子的外部定位，并且这涉及马达的漏电流的增加，并且因此导致马达本身的效率的下降。
[0010]还希望能够使定子的轴向体积最小化，并具有相同的性能，以便相对于当前可用的电动机实现更紧凑和轻便的电动机。
[0011]JP 2014121195描述了一种制造用于电动机的定子的方法，包括：
[0012]‑
线圈制造步骤，其中每个线圈包括至少一个线性部分(附图标记22a和22b)，该线性部分又包括多个单独的线性线部分；
[0013]‑
线圈容纳步骤，其中线圈的线性部分在两个并排的齿之间插入定子部件中；
[0014]‑
成形步骤，其中使已经容纳线圈的线性部分的定子部件变形，以便使两个并排的齿彼此靠近地移动，从而完成其中包括线圈的线性部分的成品定子部；
[0015]‑
与成形步骤同时的从外部的组装步骤，其中线圈并排布置并分离，以便限定环面，并且定子齿部分在径向方向上从环面的外部插入线圈之间，使得当定子齿部分逐渐变
形并彼此靠近移动时，每个齿径向布置并且不干扰相邻的线圈；这样，可以组装完整的定子。
[0016]US 2007/096587描述了一种方法，其中每个定子扇区具有中心齿(505)和两个外齿(510和511)，并且其中(图14
‑
图17)线圈一个接一个地装配在相应的定子扇区上，以便跨越中心齿；在接收相应的线圈之后，定子扇区变形以将线圈锁定在外齿之间，并且随后将这些定子扇区组装成完整的定子。
[0017]US 5,787,567和JP S58201564描述了用于制造导线线圈的系统，其中线圈通过压制和通过施加热量来被压紧。

技术实现思路

[0018]本专利技术的目的是提供一种用于制造电动机的定子的方法和生产线，其在上述一个或多个方面中克服了已知技术的缺点和限制。
[0019]为了实现该任务，本专利技术的目的是实现用于制造定子的方法和生产线，其允许实现用于电动马达的定子，该定子改善了马达的性能，特别是在效率和/或性能和/或振动和/或噪声方面。
[0020]本专利技术的另一个目的是实现一种用于制造定子的方法和生产线，其允许提高定子内的扇区的填充因子。
[0021]本专利技术的又一个目的是实现一种用于制造定子的方法和生产线，其允许减少扭矩脉动(脉动扭矩和齿槽)现象。
[0022]本专利技术的又一个目的是实现一种用于制造定子的方法和生产线，其相对于已知技术易于制造并且经济上实惠。
[0023]本专利技术的又一个目的是实现一种用于制造定子的方法和生产线，相对于用已知技术和生产线制造的定子，在所有因素相同的情况下，该方法和生产线允许实现高度(堆叠高度)更紧凑的定子。
[0024]这些任务和将在下面变得更清楚的其他任务通过根据权利要求1的用于制造电动机的定子的方法来实现，该电动机包括定子主体，该定子主体又包括多个定子齿，所述多个定子齿围绕共同的中心轴线径向布置并且在它们之间限定出多个扇区或槽，导线的一个或多个线圈至少部分地插入所述多个扇区或槽中。
[0025]该方法包括以下步骤A、C、D、E：
[0026]‑
线圈制造步骤A，在该步骤期间，将一个或多个导线缠绕在卷绕工具上，以便形成包括至少一个线性部分的至少一个线圈，其中每个线性部分又包括线的多个单独的线性部分并且旨在插入定子的扇区或槽的一个中；
[0027]‑
线圈容纳步骤C，在该步骤期间，将线圈的线性部分插入到包括上述多个并排的齿的子集的定子部件中，并且特别地，将线圈的线性部分插入到所述两个并排的齿之间的槽中；
[0028]‑
成形步骤D，在该成形步骤期间，所述定子部件变形，以便使至少两个并排的齿彼此靠近地移动，从而实现包括两个齿的成品定子部，所述两个齿在它们之间限定扇区，线圈的线性部分包括在所述扇区中；
[0029]‑
组装步骤E，其中，通过相应的容纳步骤C和成形步骤D实现的多个成品定子部彼
此组装，以便形成定子主体。
[0030]有利地，该方法提供了下文描述的步骤R1，或者作为替代方案，提供了下文描述的步骤R2。
[0031]在成形步骤D之后实施的步骤R1包括相对于第二成品定子部旋转平移第一成品定子部，确保第一成品定子部和第二成品定子部接合同一线圈，直到到达第一成品定子部在定子主体中将具有的相对于第二成品定子部的相对位置；因此，该旋转平移R1还进一步涉及使线圈变形。
[0032]在成形步骤D之前实施的步骤R2包括相对于第二定子部件旋转平移第一定子部件，直到到达第一定子部件在定子主体中将具有的相对于第二定子部件的相对位置，并且包括对应于旋转平移的第一定子部件和旋转平移的第二定子部件的布置使线圈变形；从而进行到将线圈容纳在相应定子部件中的步骤C和成形步骤D。
[0033]刚刚描述的方法允许实现不同的优点。
[0034]可以获得的优点之一是定子的扇区的改善的填充因子。申请人已经计算出，相对于根据已知技术制成的定子，即通过将绕组标准地插入两个并排的齿之间的槽中制成的定子，该方法允许在其他相同条件下实现填充因子平均至少大15％和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造电动机的定子(1)的方法，所述定子包括定子主体(10、10'、90)，所述定子主体包括多个定子齿(2)，所述多个定子齿围绕共同的中心轴线(X)径向布置并且在它们之间限定出多个扇区(3)，导线(14)的一个或多个线圈(4)至少部分地插入所述多个扇区中，包括：线圈制造步骤(A)，其中，将一个或多个导线(14)缠绕在卷绕工具(20)上，以形成至少一个线圈(4)，该线圈包括至少一个线性部分(4a，4b)，该线性部分又包括线的多个单独的线性部分并且适于插入到所述扇区(3)的一个中；线圈容纳步骤(C)，其中所述线圈(4)的所述线性部分(4a，4b)被插入到包括所述多个并排的齿(2)的子集的定子部件(1A，1B)中，所述线圈(4)的所述线性部分(4a，4b)被插入在所述两个并排的齿(2)之间；成形步骤(D)，其中所述定子部件(1A，1B)变形，以便使所述至少两个并排的齿(2)彼此靠近地移动，从而实现包括所述两个齿(2)的成品定子部(1A'，1B')，所述两个齿在它们之间限定所述扇区(3)，所述线圈(4)的所述线性部分(4a，4b)包括在所述扇区中；组装步骤(E)，其中，通过相应的容纳(C)和成形(D)步骤实现的多个成品定子部(1A'，1B'，1C'，1D')彼此组装，以便形成所述定子主体(10)，其特征在于以下步骤：在所述成形步骤(D)之后，使第一成品定子部(1A')相对于第二成品定子部(1B')旋转平移(R1)，其中所述第一成品定子部(1A')和所述第二成品定子部(1B')接合同一线圈(4)，直到到达所述第一成品定子部(1A')在所述定子主体(10)中将具有的相对于所述第二成品定子部(1B')的相对位置，并因此使所述线圈(4)变形，或者作为替代方案，在所述成形步骤(D)之前，使第一定子部件(1A)相对于第二定子部件(1B)旋转平移(R2)，直到到达所述第一定子部件(1A)在所述定子主体(10)中将具有的相对于所述第二定子部件(1B)的相对位置，使所述线圈(4)对应于所述旋转平移的第一定子部件(1A)和所述旋转平移的第二定子部件(1B)的布置而变形，并进行到所述线圈容纳步骤(C)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述线圈制造步骤(A)中制造的所述线圈(4)包括第一线性部分(4a)和第二线性部分(4b)，其中，在所述线圈容纳步骤(C)中，所述线圈(4)的所述第一线性部分(4a)被插入到第一定子部件(1A)中，并且所述线圈(4)的所述第二线性部分(4b)被插入到第二定子部件(1B)中；所述第一定子部件(1A)和第二定子部件(1B)中的每一个在所述成形步骤(D)中变形，以便获得第一成品定子部(1A')和第二成品定子部(1B')。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于压制和/或渗碳步骤(B)，其中所述至少一个线圈(4)的所述线性部分(4a，4b)以期望的顺序或同时经受压制步骤或热渗碳处理，或者经受压制步骤和热渗碳处理两者，以便压紧所述单独的线性线部分(14)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在所述容纳步骤(C)中，当所述线圈(4)的所述线性部分(4a，4b)分别插入所述第一定子部件(1A)和所述第二定子部件(1B)中时，所述第一定子部件(1A)和所述第二定子部件(1B)沿着同一平面对准，其中所述第一定子部件(1A)的所述齿(2)朝向所述第二定子部件(1B)伸出，并且所述第二定子部件(1B)的
所述齿(2)远离所述第一定子部件(1A)伸出，反之亦然。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在所述容纳步骤(C)中，当所述线圈(4)的所述线性部分(4a，4b)分别插入所述第一定子部件(1A)和所述第二定子部件(1B)中时，所述第一定子部件(1A)和所述第二定子部件(1B)沿着同一平面对准，其中所述第一定子部件(1A)的所述齿(2)朝向所述第二定子部件(1B)伸出，并且所述第二定子部件(1B)的所述齿(2)朝向所述第一定子部件(1A)伸出。6.根据权利要求3至5中的一项或多项所述的方法，其中，所述压制和/或渗碳步骤(B)包括以下步骤：当所述线圈(4)被缠绕在所述卷绕工具(20)上时，通过一个或多个按压元件(30)按压所述线圈(4)的所述线性部分(4a、4b)并且通过包括在所述按压元件(30)中或联接到所述按压元件的一个或多个加热装置(31)加热所述线性部分(4a、4b)。7.根据权利要求3至6中的一项或多项所述的方法，其中，在所述压制和/或渗碳步骤(B)中，通过在所述线圈的所述线性部分(4a、4b)之间插入一个或多个加热元件(31)来进行所述热渗碳处理，以便在所述线圈(4)被容纳在所述卷绕工具(20)上时将它们加热到预定的渗碳温度。8.根据权利要求3至7中的一项或多项所述的方法，其中，在所述压制和/或渗碳步骤(B)中，当所述线圈(4)容纳在所述卷绕工具(20)上时，通过插入在所述线性部分(4a、4b)之间的按压装置(300)按压所述线性部分(4a、4b)。9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，在所述线圈制造步骤(A)中，将具有相对于所述导线(14)的截面更小的截面(141)的互补线(141)添加到所述一个或多个导线(14)，使得所述互补线(141)占据所述导线(14)之间的自由空间。10.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，还包括使所述线(14)绝缘的步骤，其中，电绝缘层：无论何时被提供，可能在压制和/或渗碳步骤(B)之后，至少被施加在所述线圈(4)的所述线性部分(4a、4b)上，或者在所述线圈容纳步骤(C)之前被施加在所述定子部件(1A、1B)的所述齿(2)之间。11.根据权利要求3至10中的一项或多项所述的方法，其中，在所述线圈制造步骤(A)中，在同一卷绕工具(20)上制造一系列多个线圈(4)，使得线圈(4)的线性部分(4a、4b)与相继的线圈(4)的线性部分间隔开预定的节距距离；其中，在所述压制和/或渗碳步骤(B)与所述容纳步骤(C)之间包括以下步骤：使所述一系列线圈(4)与节距校正设备(50)机械地相互作用，所述节距校正设备被配置为校正所述不同的线圈(4)的所述线性部分(4a、4b)之间的节距，通过夹钳(51)使所述线圈(4)移位，所述夹钳被配置成保持所述线圈的所述线性部分(4a、4b)之间的所述节距；在所述容纳步骤(C)中，所述线圈(4)通过所述夹钳(51)插入在所述齿(2)之间。12.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，包括在所述线圈容纳步骤(C)之前的线圈布置步骤(C')，其中多个线圈(4)以预定顺序对准，诸如至少一个线圈(4)的所述第一线性部分(4a，4a'，4a”)和所述第二线性部分(4b，4b'，4b”)分别与至少一个第二线圈(4)的所述第一线性部分(4a，4a'，4a”)和至少一个第三线圈的所述第二线性部分(4b)对准。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述容纳步骤(C)之前，在所述线圈布置步骤(C')之前或期间，执行线圈弯曲步骤，其中一个或多个线圈(4)被弯曲，以便沿着围绕公共中心轴线(X)的一个或多个圆周(W1、W2)对准所述一个或多个线圈的所述线性部分(4a、4a'、4a”、4b、4b'、4b”)。14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述线圈布置步骤(C')中，所述线圈的所有所述线性部分(4a，4a'，4a”，4b，4b'，4b”)沿着同一圆周(W1)对准，并且在所述容纳步骤(C)中，所述定子部件(1A
‑
1T)朝向所述线性部分(4a，4a'，4a”，4b，4b'，4b”)径向插入，使得所述齿(2)插入在所述线性部分(4a，4a'，4a”，4b，4b'，4b”)之间。15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，在所述线圈容纳步骤(C)中，将所述线圈(4)的所述第一线性部分(4a，4a'，4a”)插入到第一定子部件(1A)中，并且将所述线圈(4)的所述第二线性部分(4b，4b'，4b”)插入到第二定子部件(1B)中；所述第一定子部件(1A)和第二定子部件(1B)中的每一个在所述成形步骤(D)中变形，以便获得第一成品定子部(1A')和第二成品定子部(1B')。16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其中，在容纳步骤(C)中，将第一线圈(4)的至少一个线性部分(4a'，4a”，4b'，4...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉安，
申请(专利权)人：玛斯利股份公司，
类型：发明
国别省市：