具有改进的槽绝缘的旋转电机制造技术

一种电机(1)具有：轴(2)；具有永磁体(23)的转子(4)，其装配在轴(2)上；具有磁芯(6)的定子(5)，该磁芯由铁磁材料制成的一系列叠片构成并且在纵向上穿插有多个定子槽(7)；以及具有多个刚性线棒(9)的定子绕组(8)，这些线棒插在对应的定子槽(7)中并且在外侧覆盖有绝缘涂层(14)。每个定子槽(7)在构成磁芯(6)的叠片的铁磁材料与对应的线棒(9)之间完全没有设置绝缘元件，使得对应的线棒(9)的外表面(18)与铁磁材料制成的定子槽(7)的内表面(19)直接接触。

【技术实现步骤摘要】
具有改进的槽绝缘的旋转电机相关申请的交叉引用本专利申请要求2020年2月5日提交的意大利专利申请第102020000002263号的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。
本专利技术涉及一种旋转电机。本专利技术有利地应用于安装在车辆上并且可以用作马达(吸收电力并产生机械转矩)或用作发电机(将机械能转换为电力)的汽车旋转电机。
技术介绍
汽车旋转电机包括：安装成围绕中心旋转轴线进行旋转的轴；通常具有永磁体的转子，其装配到轴上以与轴一起旋转；以及管状的、圆柱形状的定子，其围绕转子设置以将转子包裹在其中。长期以来一直提出借助于刚性线棒进行定子绕线：首先将刚性线棒成形为“U”形并因此将其轴向地插入到定子槽中，该定子槽形成将“U”形线棒的尖头设置在其中的入口侧以及将“U”形线棒的支腿(即，笔直部分)设置在其中的出口侧；一旦线棒被插入到定子槽中，出口侧中的支腿就被弯曲并且支腿的自由端部在它们之间通过焊接连接，以形成定子绕组的电气路径。专利申请US2015249372A1公开了一种旋转电机，其中每个定子槽在构成铁磁芯的叠片的铁磁材料与定子绕组的对应的线棒之间完全没有设置绝缘元件。专利申请US2016365164A1公开了一种具有矩形截面的导电体，其在外侧通过彼此叠置的多个树脂层进行绝缘。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有更大的功率效率和更高的特定性能(功率和/或转矩)的旋转电机。根据本专利技术，提供了一种电机，其包括：轴，其安装成围绕中心旋转轴线进行旋转；具有永磁体的转子，其装配在轴上以与轴一起旋转；管状的、圆柱形状的定子，其围绕转子设置以将转子包裹在内部并且具有磁芯，该磁芯由铁磁材料制成的一系列叠片构成并且在纵向上穿插有多个定子槽；以及包括多个铜材料的刚性线棒的定子绕组，这些线棒插在对应的定子槽中并在外侧覆盖有绝缘涂层；其中每个定子槽在构成磁芯的叠片的铁磁材料与对应的线棒之间完全没有设置绝缘元件，使得对应的线棒的外表面与定子槽的铁磁材料制成的定子槽的内表面直接接触；其中在外侧覆盖每个线棒的绝缘涂层具有与铜材料直接接触的内层以及设置在该内层上方并与构成磁芯的叠片的铁磁材料直接接触的外层；并且其中内层由第一材料构成，外层由与第一材料不同的第二材料构成，第二材料的机械强度高于第一材料并且电绝缘性低于第一材料。权利要求描述了构成本公开的组成部分的本专利技术的优选实施方式。附图说明现在将参照示出了本专利技术的非限制性实施方式的附图描述本专利技术：图1是根据本专利技术制造的旋转电机的示意性纵向剖视图；图2是图1的旋转电机的定子的立体图；图3是图2的细节的放大比例视图；图4是图2的定子的定子槽的横向剖视图；图5是图2的定子的定子绕组的线棒的横向剖视图；图6是图1的旋转电机的转子的立体图；图7是图6的转子的立体图，其中为了清楚起见一些部件被移除；图8是图6的转子的横向剖视图；图9是图1的旋转电机的示意性纵向剖视图，其中突出显示了操作期间的空气流动路径；并且图10是图1的旋转电机的变型的示意性纵向剖视图，其中突出显示了操作期间的空气流动路径。具体实施方式在图1中，可逆型(即，既可以作为吸收电力并产生驱动转矩的电动马达运行，也可以作为吸收机械能并产生电力的发电机运行)的汽车同步电机总体上用1表示。电机1包括：轴2，其安装成围绕中心旋转轴线3旋转；具有永磁体的转子4，其装配在轴2上以与轴2一起旋转；以及管状的、圆柱形状的定子5，其围绕转子4设置以将转子4包裹在其中。在转子4和定子5之间，限定了具有小厚度(通常是允许转子4在定子5内完全安全地旋转所需的厚度)的环形气隙。根据图2和图3所示的内容，定子5包括磁芯6，其由一系列紧密堆叠(即，彼此之间压紧)的叠片(由铁磁材料制成)形成，并且具有中心开孔的管状形状；磁芯6在纵向上(轴向)穿插有多个定子槽7，它们沿着磁芯6的内侧均匀地分布并且容纳三相定子绕组8。三相定子绕组8包括一系列“U”形的铜材料的刚性线棒9，每个线棒都包括通过尖头11相互连接的两个支腿10；同一线棒9的两个支腿10构成定子绕组8的两个对应的导体。“U”形的线棒9插入到定子槽7中，该定子槽限定将“U”形的线棒9的尖头11设置在其中的入口侧以及将“U”形的线棒9的支腿10设置在其中的出口侧。特别地，优选如图4所示，在每个定子槽7中设置属于对应的八个“U”形的刚性线棒9的八个支腿10(即，定子绕组8的八个导体)。根据图2所示的内容，“U”形的线棒9的支腿10的端部被弯曲并因此彼此电连接(焊接)，以形成定子绕组8的电气路径。结果，如果考虑单独一个定子槽7，则每个线棒9都具有插入到对应的定子槽7中的笔直的中央部分以及相对于该中央部分弯曲的两个端部部分。根据图5所示的内容，每个线棒9都具有矩形横截面，其具有长边12和短边13，并且在外侧上覆盖有绝缘涂层14。根据图4所示的内容，每个定子槽7都具有矩形横截面，其具有沿径向设置的长边15和沿周向设置的短边16。如前所述并且如图4所示，每个定子槽7都容纳一个接一个地设置成一排的八个线棒9；此外，每个线棒9都具有矩形横截面，其具有与对应的定子槽7的短边16平行的长边12和与对应的定子槽7的长边15平行的短边13。此外，优选如图5所示，在每个线棒9中，矩形横截面的长边12和短边13之间的比值大于2，优选大于3；特别地，根据一个优选实施方式，在每个线棒9中，矩形横截面的长边12和短边13之间的比值在3至3.7之间。线棒9之间组合的这种布置和这种构造能够显著减少线棒9内的趋肤效应造成的功率损耗，从而提高了功率效率并且还提高了特定性能(功率和/或转矩)。根据图2和图3所示的优选实施方式，每个线棒9都围绕矩形横截面的短边13弯曲，即，每个线棒9都“沿着该边”弯曲。换言之，每个线棒9都相对于矩形横截面的短边13(沿着短边13)弯曲。根据图4所示的实施方式，在每个定子槽7中，八个线棒9的支腿10设置成一排并且设置有(可选的)填充元件17，该填充元件具有给定的弹性变形能力并且具有填充定子槽7内的剩余空间从而压紧八个线棒9的支腿10的功能。根据图4所示的内容，每个定子槽7在构成磁芯6的叠片的铁磁材料与对应的线棒9之间完全没有设置绝缘元件，使得对应的线棒9的外表面18与定子槽7的铁磁材料制成的定子槽7的内表面19直接接触。该方案迫使每个线棒9的绝缘涂层14的厚度增加，但是其允许总体上增加定子槽7的填充系数(即，每个定子槽7中存在的铜材料的整体横截面面积与定子槽7的横截面面积之比)，从而提高了特定性能(功率和/或转矩)。根据图5所示的内容，在外侧覆盖每个线棒9的绝缘涂层14的厚度大于0.30mm(例如，等于0.35-0.40mm)。此外，根据一个可行的但非限制性的实施方式，在外侧覆盖每个线棒9的绝缘涂层14具有与铜材料直接接触并且厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机(1)，其包括：/n轴(2)，其安装成围绕中心旋转轴线(3)进行旋转；/n具有永磁体(23)的转子(4)，其装配在所述轴(2)上以与所述轴(2)一起旋转；/n管状的、圆柱形状的定子(5)，其围绕所述转子(4)设置以将所述转子(4)包裹在内部并且具有磁芯(6)，所述磁芯由铁磁材料制成的一系列叠片构成并且在纵向上穿插有多个定子槽(7)；以及/n包括多个铜材料的刚性的线棒(9)的定子绕组(8)，所述线棒插在对应的所述定子槽(7)中并在外侧覆盖有绝缘涂层(14)，/n其中每个所述定子槽(7)在构成所述磁芯(6)的所述叠片的所述铁磁材料与对应的所述线棒(9)之间完全没有设置绝缘元件，使得对应的所述线棒(9)的外表面(18)与所述定子槽(7)的所述铁磁材料制成的所述定子槽(7)的内表面(19)直接接触，/n其特征在于：/n在外侧覆盖每个所述线棒(9)的所述绝缘涂层(14)具有与所述铜材料直接接触的内层(20)，以及设置在所述内层(20)上方并与构成所述磁芯(6)的所述叠片的所述铁磁材料直接接触的外层(21)；并且/n所述内层(20)由第一材料构成，所述外层(21)由与所述第一材料不同的第二材料构成，所述第二材料的机械强度高于所述第一材料并且电绝缘性低于所述第一材料。/n...

【技术特征摘要】
20200205 IT 1020200000022631.一种电机(1)，其包括：
轴(2)，其安装成围绕中心旋转轴线(3)进行旋转；
具有永磁体(23)的转子(4)，其装配在所述轴(2)上以与所述轴(2)一起旋转；
管状的、圆柱形状的定子(5)，其围绕所述转子(4)设置以将所述转子(4)包裹在内部并且具有磁芯(6)，所述磁芯由铁磁材料制成的一系列叠片构成并且在纵向上穿插有多个定子槽(7)；以及
包括多个铜材料的刚性的线棒(9)的定子绕组(8)，所述线棒插在对应的所述定子槽(7)中并在外侧覆盖有绝缘涂层(14)，
其中每个所述定子槽(7)在构成所述磁芯(6)的所述叠片的所述铁磁材料与对应的所述线棒(9)之间完全没有设置绝缘元件，使得对应的所述线棒(9)的外表面(18)与所述定子槽(7)的所述铁磁材料制成的所述定子槽(7)的内表面(19)直接接触，
其特征在于：
在外侧覆盖每个所述线棒(9)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：达维德·费拉拉，卢卡·波焦，保罗·法韦尔扎尼，
申请(专利权)人：法拉利公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT