[发明专利]三相电子换向直流电机的定子

说明书

本发明涉及一种三相电子换向直流电机的定子，定子(1)具有定子芯(2)、绝缘材料体(5)和绕组线材(6)，其中，定子芯(2)具有闭合的返回环(3)和多个径向从返回环(3)向内指向的定子极(4)，绝缘材料体(5)轴向接着定子芯(2)并且不仅覆盖了返回环(3)而且也覆盖了定子极(4)。本发明的任务是：将用于无刷直流电机的定子构造为使其设计用于48V车载电网，并且在此使其特别紧凑地设计且尽管如此仍能可靠地避免不同相的绕组线材发生碰触，并且使用经济的制造方法。该任务根据本发明通过权利要求1的特征来解决。此外，本发明还涉及一种具有前述定子的电动机。

技术领域

本发明涉及一种三相电子换向直流电机的定子(1)，该定子包括定子芯(2)、绝缘材料体(5)和绕组线材(6)，其中，定子芯(2)具有闭合的返回环(3)和多个径向从返回环(3)向内指向的定子极(4)，绝缘材料体(5)轴向接着定子芯(2)并且覆盖了返回环(3)和定子极(4)。

背景技术

这种定子的主要用途是用于具有双电压车载电网的机动车的无刷直流电机。在许多应用中，通常将12V作为电源电压就足够了。由于诸如主冷却水泵那样的具有较高的能量需求的消耗器越来越多，使得未来引入具有更高的电压水平的车载电网将是必不可少的。预计48V车载电网将与现有的12V车载电网并行实施。原则上，针对单个的消耗器的较高的电压引起了较低的电流消耗。由此在电动机中可以使用具有较小的线材直径的较小的绕组线材。这些绕组线材具有相对薄的绝缘层。由于漆绝缘部中有损伤或由于基于微量振动所造成的磨损会导致不同相的绕组线材之间发生短路进而会导致电压电势不同。这将导致所涉及的电动机发生故障。

发明内容

本发明针对的是以缠绕针方法进行卷绕的三相内动子电机，尤其是具有约40mm至80mm的直径和约300W至约2kW的功率范围的无刷直流电机。在进行定子卷绕时有利的是，能够用唯一的绕组线材持续不断地在没有中断的情况下来卷绕完整的定子。在定子上进行线材铺设时，在此通常平行铺设最多四个线材。在结构紧凑的情况下还是避免不了线材交叉的。因此，存在碰触的风险进而存在短路的风险。

本发明的任务是设计一种用于无刷直流电机的定子，其被设计用于48V车载电网，并且在此被特别紧凑地设计且尽管如此仍然能够可靠地避免不同相的绕组线材发生碰触，并且使用了经济的制造方法。

该任务根据本发明通过权利要求1的特征来解决。为了提供定子线圈中的以及线圈之间的和相之间的连接线路中的绕组线材的限定的关系以及尽可能小的运动，需要有足够的线材拉伸。为此，绝缘材料体的几何形状也起着至关重要的作用。在连接线材围绕圆形轨迹进行铺设时，始终实现无间隙的线材铺设是相对简单的，因此设置的是，将相线材区段铺设在沿着圆形延伸的线材引导轮廓中。在此，线材引导轮廓应当以如下方式来设计，即，使平行地围绕环形的线材引导区域铺设的相线材区段之间或者异面交叉而过的相线材引导区段之间不会碰触。通过将线材引导轮廓(12)的一部分的螺旋状的走向(螺旋状的区段(19))而能够实现的是，绕组线材的轴向位置以轮廓级发生移位，并且实现了紧凑的结构。

在从属权利要求中示出了本发明的改进方案。当每个相线材区段(7)在其各自的线材引导轮廓(12)中被引导时，说明了相线材区段被可靠分开。这些相线材区段通过壁部彼此分开，并且即使在线材绝缘部有缺陷的情况下也保证了无短路运行。

根据要求而定地，也可以在不脱离本发明的保护范围的情况下中断线材引导轮廓(12)。这尤其涉及到如下外部的远端的线材引导轮廓，在其端部处，相线材区段径向向内引导向定子极。

设置的是，绕组线材(6)总是处于机械拉伸应力下。这一方面由线材引导轮廓的基本上具有圆形的走向的几何形状所引起，而且由被限定的力所引起，利用该力使绕组线材在卷绕过程中保持被拉伸。在此避免在绕组线材(6)周围具有带留空部的区域。在最佳的情况下，相线材区段(7)在线材引导轮廓(12)中无间隙地延伸。以该方式，使相线材区段不会产生振动，并且因此不发生线材断裂。