專利名稱：電機的定子的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一電機的定子，特別是在權利要求1前序部分中所述的那種在汽車中用的起動電機的定子。
在一已知的這種定子(DE 19 08 323 A1)中，圍繞著磁極設置的曲折形激磁繞組是制成一具有與軸向平行的線圈邊的閉合的彎曲形線圈并帶有線圈的兩根電氣接線。與軸向平行的線圈邊相連接的半圓形的繞組端部嵌入在磁極端面的間隙內，使線圈的軸向長度實際上與磁軛或極環(huán)的軸向長度相吻合。相鄰磁極之間的空間完全由與軸向平行的線圈邊所填滿。在制造曲折形線圈時是從一圓環(huán)狀的線圈入手的，在傳統(tǒng)的方法上把它綁扎后彎成曲折形的線圈。磁極是可拆卸地安裝在磁軛上的。在定子裝配時，先只把所有的第二磁極裝在磁軛上，然后裝入曲折形線圈。這里所有第二線圈的端部嵌入在磁極端面的間隙內。然后再把其余的磁極裝在磁軛上并作軸向移動，直到其端面間隙把其余的繞組端面抓住為止。
按照本發(fā)明的具有權利要求1特征部分特征的定子的優(yōu)點是，通過使用單根圓導線，激磁繞組可提供一更大的結構上的自由空間。磁極鐵芯能做得較高，從而可使繞組更多地分布在徑向，而在軸向不必制得太長。通過在構成一匝線圈的絞線中的單根圓導線的絞合可使繞組加固，而且具有足夠的堅硬度和穩(wěn)定性，以便能在定子外部進行制作，然后裝入磁軛。按照本發(fā)明的激磁繞組與用圓導線直接繞在磁極上的激磁繞組相比具有一略微較低的銅填充系數(shù)，但具有一明顯的制作上的優(yōu)點，即可在磁軛外部進行制作。另外，一個只有一個起始端和一個末端的曲折形繞組的接線費用明顯地低于直接繞制的激磁線圈，因為在那里單獨磁極線組接線都必須連接。通過圓導線在磁極端面上平行地毗鄰安放，其繞組端部的伸出部分也保持在可以接受的限度，僅比直接繞制的激磁繞組大1.5～1.7倍。
通過其他權利要求中所實行的措施還能獲得其他有利的結構，并對權利要求1中所述的定子進行改進。
按照本發(fā)明的一個優(yōu)先實施方案，相鄰兩個磁極之間的圓導線是以一180°的或180°的整數(shù)倍數(shù)的旋轉角而絞合的。在180°或180°的奇數(shù)倍數(shù)的旋轉角時，位于彼此相繼的磁極端面上的毗鄰的圓導線在彼此相繼的兩個磁極上的位置是互相更換的，而在旋轉角為180°的偶數(shù)倍數(shù)時，則在所有磁極上的位置保持不變。為了獲得曲折形繞組的足夠的堅硬度并能在定子外部進行預制而裝入定子起見，把圓導線絞合180°就已足夠了。
從繞組技術的基礎出發(fā)，按照本發(fā)明的一個有利的實施方式，在繞線方向上直接彼此相繼的兩個磁極之間的兩個中間區(qū)域內，對一根絞線中的圓導線實行方向相反而旋轉角相同的絞合，例如一次以順時針方向旋轉180°，緊接著以逆時針方向旋轉180°。
按照本發(fā)明的一個優(yōu)先實施方式，磁極按連續(xù)的順序一個是固定地與磁軛相連而另一個是可拆卸地同磁軛相連接的。磁軛和磁極是從鋼板上整個沖制出的許多沖片疊制而成的一個疊裝件，通過這種結構措施，在沖制時可保持極少的材料損耗，特別是如何把轉子也同樣在鋼板上整個沖制的話。
下面根據(jù)附圖中所表示的實施例對本發(fā)明進行詳細說明如下，其中

圖1汽車用的一個起動電動機的透視圖，部分示意和剖視表示。
圖2圖1中的起動電動機的磁軛部分透視圖，其中有一個從磁軛上取下的磁極，圖3按照另一實施例的起動電動機定子沖片的端面圖，圖4用以說明圖1～3中的起動電動機的激磁繞組的繞線結構的繞線裝置的透視圖，圖5用以接納在圖4中激磁繞組端部的一個繞組掩模的透視圖，圖6和7各表示按圖4中剖面線Ⅵ-Ⅵ和Ⅶ-Ⅶ所得的剖面圖。
圖1中以透視方法所示的作為任一電機的例子的汽車起動電動機具有一固定在圖中未表示的外殼上的定子11和一個在定子內旋轉的轉子12，它抗扭地裝在一根這里未表示的支承在外殼上的轉軸上。定子11具有一空心圓筒形的磁軛13，它也稱為磁環(huán)，從磁軛上以徑向向里凸出一定數(shù)量的磁極14,14’。所有磁極中總是有一半，如這里用代號14標注的，是同磁軛13制成一體的，而其他一半磁極14’是可以與磁軛13拆開的。在磁軛的循環(huán)方向上，固定磁極14總是與可拆卸磁極14’交替地設置的。每一磁極14,14’如眾所周知包括一磁極鐵芯15和一個在磁極鐵芯的自由端上所形成的極靴16，并延伸到磁軛13的軸向長度。對于可拆卸的磁極14’，其磁極鐵芯15在極靴16的背面一端上具有一插接底座17，它能在磁軛13上一個軸向的導槽18內以滑動的方式推入。在按圖1和2的定子11上，插接底座17和導槽18是制成熟知的燕尾槽形式，而在圖3中插接底座17是制成兩條具有圓形側面的平行肋19，而導槽18是在磁軛13上制成兩道具有圓形截面的平行槽20。特別是從圖3中明顯可見，磁軛內壁131在可拆卸磁極14’的鐵芯15的切線寬度上總是削平的，因此磁極鐵芯15能平整地放在磁軛內壁131上。這樣對于磁通可提供一較大的過渡平面而只有很小的氣隙。磁軛13和具有磁極鐵芯15和極靴16的磁極14,14’以及轉子12都是由鋼板沖制而成的，這里磁軛13連同固定磁極14的沖片、所有可拆卸磁極14’的沖片、以及帶有線槽121的轉子12的沖片都是在一張鋼板上整體沖制出來的，然后各種沖片各自組合成一疊片，通過廢料很少的整體沖制技術可以構成合適的極靴16的輪廓以有利于磁通的流通，以及空隙21可對螺栓的配置提出很少的費用要求。
圍繞著磁極14,14’以曲折的方式在一個或幾個位置上放置具有多圈數(shù)的激磁繞組22，它圍繞著彼此相繼的磁極14,14’以毗鄰交替地轉向的方式在磁軛外部的端面上環(huán)行，并在磁極14,14’之間沿著磁軛內壁131以與磁軛軸線傾斜的方向延伸。激磁繞組22的每一匝是由所謂的絞線構成的，它是由與磁軛線成徑向而毗鄰地位于磁極14,14’端面上的單根圓導線23所組成。圓導線23在從一個先行的磁極14的端面到后繼的磁極14’的端面的延伸區(qū)域內互相扭轉或絞合180°，使絞線中各圓導線23在先行的磁極14端面上的位置與在后繼的磁極14’端面上的位置相反。在按繞線方向進行到下一個磁極14的途中，絞線中各圓導線23進行換位，也就是扭轉-180°，使它重新占有以前的位置，這種在絞線內部各圓導線23的絞合180°或-180°，在磁極14,14’的區(qū)域內或在磁極14’,14的區(qū)域內重復進行。在每一繞組的始端和末端各焊接一根連接導線。
為了對圖1中示意表示的在定子11外部制成的曲折形的激磁繞組22加以說明，在圖4中示意表示了激磁繞組22所用的繞組裝置。一個繞線滾筒26在其兩個端面的外周上設有數(shù)目與定子11的磁極14,14’的數(shù)目相一致的指塊24。在圖4中以一六極的定子作為例子來說明。在繞線滾筒26的端面261或262上，在滾筒外周各設有三個指塊24互相成120°分布。每一指塊24具有一引導平面241用來接納圓導線23，在它上面還可套上一個如圖5所示的塑料掩模25。塑料掩模25是這樣設計的它具有一U形隔片251能在磁極14,14’的外部端面上作軸向的推移，這里隔片251具有兩個邊腳251’和251”可在磁極鐵芯15以軸向延伸的平面上推移，在與磁軛軸線成徑向的相對的兩側面上，隔片251各具有一以軸向向前凸出的凸緣252’和252”，在兩個凸緣252’與252”之間持有激磁繞組22的繞組端面。
為了對繞組結構加以說明，在圖4中表示了激磁繞組22的一根絞線或一圈中兩根平行的圓導線23，這里一根圓導線23突出地用粗線表示，而另一根圓導線23則用點劃線表示。兩根圓導線23同時圍繞著一指塊24引導。指塊24在以后把激磁繞組22放入定子11時將由磁極14,14’所取代。這里圓導線23以繞線滾筒軸線的徑向相鄰地放置在指塊24的引導平面241上。從先行的指塊24到后繼的指塊24，導線在繞線滾筒26的外殼上是傾斜地、也就是說對于繞線滾筒的軸以一銳角而通過的，并在此區(qū)域內互相以180°扭轉。通過此扭轉或絞合，在圖4中用點劃線表示的一根圓導線23在繞線滾筒26的端面邊緣261上所有指塊24的引導平面241上都位于內側，也就是緊貼滾筒外殼的一側，而在繞線滾筒26的端面邊緣262上的指塊24的引導平面241上則位于外側，也就是遠離滾筒外殼的一側。相反，另外一根在圖4中用粗線表示的圓導線23在繞線滾筒26的端面邊緣261上的指塊24的引導平面241上是位于外側，通過絞合以后它在繞線滾筒26的端面262上的指塊24的引導平面上從現(xiàn)在起位于內側。激磁繞組22的一匝或一根絞線一般由2～5根單獨的圓導線23進行平行的繞制。
為了對絞合作用再次加以說明，在圖6和7中各按照圖4中通過在繞線方向上彼此相繼的兩個指塊24中之一的剖面線Ⅵ-Ⅵ或Ⅶ-Ⅶ表示出各個剖面圖，其中在激磁繞組22中每一匝或每一絞線具有兩根圓導線23，并共有四匝，分布在兩個位置上。在每一絞線中，各圓導線23以上升的數(shù)字來標注。因此屬于第一絞線的圓導線23用數(shù)字1和2表示，屬于第二絞線的圓導線23用數(shù)字3和4標注，屬于第三絞線的圓導線23用數(shù)字5和6標注，最后屬于第四絞線的圓導線23用數(shù)字7和8來標注。在繞線滾筒26的端面邊緣261的指塊24的引導平面241上，以數(shù)字1標注的第一絞線的圓導線23位于內側，也就是最緊貼繞線滾筒26的外殼。以數(shù)字2標注的圓導線23位于它的旁邊(圖6)。在絞合以后，以數(shù)字1和2標注的兩根圓導線23在繞線滾筒26的端面262上的指塊24上的位置互相對換(圖7)。第二絞線用數(shù)字3和4標注的圓導線23通過它們的絞合后也在后繼的指塊24的引導平面241上互換它們的位置。對于第三和第四絞線中以數(shù)字5和6或7和8標注的圓導線23也同樣適用。每一絞線的兩根圓導線23從激磁繞組22的繞線開始一直到繞線結束都圍繞著指塊24放置，而且兩根圓導線23在其端部各焊接一連接導線。
為了在制造技術上實現(xiàn)各根圓導線23在絞線內部的絞合，繞線滾筒26設有一在圖4中示意表示的導線孔27，它從儲存線圈上拉出兩根平行運行的圓導線23，并這樣輸送到繞線滾筒上，使它平坦地并列纏繞到正待鋪放的指塊24上。導線孔27面對著在圖4中以順時針方向旋轉的繞線滾筒26，能按箭頭28的方向實現(xiàn)與繞線滾筒26上兩個彼此相繼的指塊24的軸向距離相一致的一個沖程，并在每一次沖程時按某一方向轉動180°，而在返回沖程時以相反的方向轉動一相同的角度(圖4的箭頭29)，從而便能在兩個按繞線方向彼此相繼的指塊24之間的區(qū)域內實現(xiàn)上述的兩根圓導線23的絞合。通過導線孔27在沖程和返回沖程時相反方向的轉動，兩根圓導線23在按繞線方向直接彼此相繼的磁極14,14’之間的中間區(qū)域內實現(xiàn)相反方向的絞合，于是一會向右旋轉(順時針方向)，一會向左旋轉(逆時針方向)，或與此相反。導線孔27的這樣按圖4中箭頭29的方向而交替地轉動能夠可靠地確保從儲存線圈拉出的圓導線23在導線孔27前面的區(qū)域內的扭曲在每次返回沖程時可予消除，因此在這里不會發(fā)生使繞線過程無法實現(xiàn)的絞合。
這樣制成的具有兩個位置的激磁繞組22在把指塊24折疊到繞線滾筒26內側以后便可從繞組滾筒26上取下并推入定子11。定子上的可拆卸磁極14’在事先已取走，激磁繞組22的每一繞組端面在這里靠放到定子11的固定磁極14的外部端面上。緊接著把磁極14’的插接底座17推入磁軛13的底座槽18中，從現(xiàn)在起磁極14’的外部端面靠放到激磁繞組22的目前尚處于自由狀態(tài)的繞組端面上。磁極14’可通過傳動軸承與換向器軸承蓋間的壓緊或夾緊予以固定。
本發(fā)明并不局限于所述的實施例，它也能以幾倍于180°的轉角例如360°來實現(xiàn)一匝或一根絞線中的圓導線23的絞合。于是圓導線在所有的指塊24上都可獲得相同的位置。但絞合180°已足夠來獲得具有足夠堅硬度的曲折形繞組。
一種優(yōu)先的曲折形繞組是制成每根絞線具有三根圓導線和具有六匝線圈。在此情況下，導線孔27必須設置有三個引導孔用于三根平行地從儲存線圈拉出的圓導線23。
權利要求
1．一個電機的定子，特別是汽車用的起動電動機的定子，具有一空心圓筒形的磁軛(13)和幾個從磁軛向內凸出并延伸到磁軛(13)的整個軸向長度的磁極(14,14’)，以及一個圍繞著磁極(14,14’)放置的由許多匝數(shù)繞成的曲折形的激磁繞組(22)，它圍繞彼此相繼的磁極(14,14’)交替進行掉向，在軸向上以向外延伸的端面環(huán)行，并在磁極(14,14’)之間沿著磁軛內壁(131)延伸，其特征在于，激磁繞組(22)的每一匝是由多根平行的圓導線(23)所繞制成的一根絞線，圓導線(23)與磁軛軸線成徑向地毗鄰放置在磁極(14,14’)的端面，并在磁極(14,14’)之間的區(qū)域內互相扭轉或絞合。
2．根據(jù)權利要求1的定子，其特征在于，在兩個彼此相繼的磁極(14,14’)之間的區(qū)域內，圓導線(23)的絞合角度是180°或180°的整數(shù)倍數(shù)。
3．根據(jù)權利要求1或2的定子，其特征在于，在繞線方向上直接彼此相繼的兩個磁極(14,14’)之間的區(qū)域內，絞合的旋轉方向是互相反向的。
4．根據(jù)權利要求1～3中之一的定子，其特征在于，磁極(14,14’)按連續(xù)的順序來看，一個是固定的，而其次一個是可拆卸地與磁軛(13)相連接的，并且磁軛(13)和磁極(14,14’)是由鋼板整體沖制下來的許多沖片疊裝成的一組疊片。
5．根據(jù)權利要求4的定子，其特征在于，磁極(14,14’)具有一靠放在磁軛(13)上的磁極鐵芯(15)和一設在磁極鐵芯自由端上的極靴(16)；在可拆卸磁極(14’)背離極靴(16)的磁極鐵芯(15)的一端上設有一插接底座(17)，并在磁軛(23)上設有一軸向導槽(18)，插接底座(17)以滑動的方式沿軸向推入導槽內。
6．根據(jù)權利要求5的定子，其特征在于，磁軛(13)的內壁(131)在各可拆卸磁極(14’)的鐵芯(15)的切向寬度上是削平的，以便使磁極鐵芯(15)能平坦地靠放在磁軛內壁(131)上。
7．根據(jù)權利要求5或6的定子，其特征在于，在磁極(14,14’)各自的端面上推入一塑料掩模(25)，它在遠離磁極鐵芯(15)的兩塊成直角的、通過夾緊在磁極鐵芯(15)上的隔片(251)而連接的凸緣(252’,252”)之間把絞線的圓導線(23)接納在激磁繞組(22)的一個或幾個軸向毗鄰的位置上。
全文摘要
電機特別是汽車用的起動電動機的定子(11)上具有一曲折形的、圍繞著磁極(14,14’)放置的、具有多匝數(shù)的激磁繞組,以便為激磁繞組(22)在結構上創(chuàng)造一個較大的自由空間,并具有一足夠高的銅填充系數(shù)和可以接受的繞組在軸向外伸的端部,激磁繞組(22)的每一匝線圈是由幾根平行的圓導線(23)所繞成的絞線,圓導線毗鄰地位于磁極(14,14’)的端面上。每一個絞線的圓導線(23)在從先行的磁極(14)的端面到后繼的磁極(14’)的端面之間的區(qū)域內是與磁軛軸線成傾斜地通過的,并在這里至少要互相扭轉180°。
文檔編號H02K1/18GK1206513SQ96199447
公開日1999年1月27日 申請日期1996年10月29日 優(yōu)先權日1995年12月30日
發(fā)明者S·舒斯特克, P·弗蘭茲 申請人:羅伯特-博希股份公司