CN101283498B - 带有多层绕组的电机 - Google Patents

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Abstract

电机的定子绕组(10)、尤其是汽车发电机的定子绕组，其中定子绕组(10)作为排列的定子绕组(10)来制作，并且定子绕组(10)在绕组端部(13)上以至少两个轴向保持一定间距的层(22、24)来制作。此外本发明涉及到一种电机和一种用于电机定子绕组(10)制造的方法。

Description

带有多层绕组的电机
本发明涉及一种电机、尤其是汽车发电机的定子绕组，一种带有定子绕组的电机，以及一种用于电机定子绕组制造的方法。
背景技术
上述电机由现有技术已是众所周知的。与此同时它作为电机，发电机或者在交替的工作状态时，一段时间作为电机，一段时间作为发电机工作。与此同时尤其是电机作为发电机在汽车中的使用具有重要的意义。由于在汽车内功率要求的提高以及可供使用的微小的结构空间，开发一种能有效地工作、结构紧凑、并且具有高的预期寿命的电机，是一个坚持不懈的努力目标。
发明内容
本发明提出电机的定子绕组，定子绕组作为排列的定子绕组来制作，并且定子绕组在绕组端部上以至少两个轴向间隔的层来制作，定子绕组构成波形绕组，定子绕组在此具有至少一个换向点。还提出具有所述定子绕组的电机。另外还提出用于制造用于汽车的电机的定子绕组的方法，首先制作内绕组，然后围绕着内绕组制作轴向与内绕组间隔的外绕组，定子绕组借助于旋转的绕卷心轴来制造，在绕卷心轴的同一侧继续绕卷到定子绕组的换向点至少一次。
根据本发明在用于电机、尤其是汽车发电机的定子绕组中规定，定子绕组作为排列的(geordnet)绕组来制作，并且定子绕组在绕组端部以至少两个轴向间隔的层来制作。与此同时在轴向这个概念下理解为涉及到定子绕组被装入的电机的旋转轴。在这样制作的定子绕组中获得一种具有结构化的良好通风的绕组端部，它具有有利的机械特性和稳定的电气特性。与此同时绕组端部连同定子绕组不仅可以在一个构成圆形的叠片铁心(开放槽)中使用，也可以在一个扁平铁心中使用。在扁平铁心下应该理解为，当定子绕组的绕组被插入时，定子铁心扁平布置。然后被弯成一个圆形定子铁心，据此通常接缝位置被焊接。因为定子绕组是排列制作的，在绕组端部保持的部分可以在每个工序确定地成形。此外在试验中表明，这类定子绕组在高转速时使用仅仅引起微小的流噪声。对此可明确指出，定子绕组也可以用多于两层来制作。当涉及到一个带有一个基本上在两侧对称结构的绕组端部时，那么必须注意，在本发明的意义下，在两侧的层不是被加起来算的，而是在至少两侧中的一个，尤其是要在两侧中。
在有利的方式下定子绕组具有一个内绕组和一个外绕组，其中外绕组包围着内绕组。由此获得一个有利的、已经享有本发明的优点的结构。与此同时不需要外绕组完全地包围着内绕组。更确切地说，当外绕组部分地包围着内绕组时就足够了。
根据本发明的一个替代方案定子绕组构成波形绕组，并且与此同时尤其是具有至少一个换向点。这样的绕组可以很容易地制造，并且由于延伸，在换向点处使在继续的工步中还必须被连接的导体数量更少。
优选的是至少定子绕组的一个相位由一个整体的、不间断的导体加工。因此使制造方法获得进一步的简化。
此外内绕组和外绕组沿着相同的方向对齐是优选的。这意味着每个导线沿着相同的方向引导，即几乎平行地进行。
定子绕组由矩形导线构成具有优点，其中尤其是定子填充系数大于55％。
众所周知，定子填充系数是在一个槽中所有没有绝缘的导体横截面的总和(即尤其是铜横截面)对于槽的全部横截面的比。借助于矩形导线可以达到特别高的定子填充系数，其中高的定子填充系数又获得特别好的电机效率。此外通过定子与导线相结合的齿获得一个保持功能，以使在导线插入期间和在以后的运行期间不会滑动。
根据本发明的一个替代方案导体在绕组端部中安排压制。因为所有的导线在绕制过程期间是可接触的，所以安排导线尤其是铜导线的压制和/或者弯曲是可能的。
在有利的方式下定子绕组被插入扁平铁心或者带有敞开槽的定子。
此外当定子绕组用圆导线构成，并且处在定子铁心槽之内的导线段被压制时，这是有利的。这可以在一个中间工步中或者在一个结束工步中进行。以这种方式导线可以匹配槽的形状。
此外绕组导线的宽度相应于大约槽的宽度，这是优选的。因此没有导线处于并排位置，并且减少或者消除了导线交叉或者导线滑动的危险。
此外本发明涉及一种带有具有一个或者多个前面已提到的特征的定子绕组的、尤其用于汽车的电机。
与此同时当电机具有多于3相时，这是有利的。导线宽度b与相数s的比大约适用于
b(s相)＝b(3相)×(3相/s相)。
由此可以使用可以较好的弯曲的更狭长的导线。它简化了绕组端部的制造和成形。
最后本发明涉及一种用于电机、尤其是用于汽车的电机的定子绕组的制造方法，其中根据本发明首先制作内绕组，然后围绕着内绕组制作轴向与内绕组间隔的外绕组。在轴向的概念下重新理解为关系到装入定子绕组的电机旋转轴线。因此获得一个沿着轴向方向施加(auftragen)的绕组。当需要时轴向施加可以通过内绕组端部的相应缩短而补偿。在这种措施下获得优点，绕组连续地用所有相位同时卷制。尤其是这种方法的优点表现在，可以使用不间断的导线，并且在制造过程期间可以加入弯曲和/或者压制。
在有利的方式下定子绕组借助于一个旋转的绕卷心轴来制造。因为不必再使用大量的绕卷装置，这使得物美价廉的加工成为可能。与此同时当所有的相位同时被绕卷时，这是特别有利的，因为因此绕卷时间可以被缩短。
最后当至少在绕卷心轴的同一侧继续绕卷一次和/或者至少在绕卷心轴上进行一次导线的弯曲或者压制，这是优选的。
附图说明
现在本发明借助于实施例详细说明。
图1所示是一个在绕组端部上双层定子绕组的第一实施例，
图2所示是一个在绕组端部上双层定子绕组的第二实施例，
图3所示是一个绕卷杆的简化的系统图，
图4所示是在绕卷杆上内绕组的制作，并且
图5所示是在绕卷杆上外绕组的制作。
具体实施方式
图1在剖面图中表示了一台电机、尤其是汽车发电机的定子绕组10的一部分。定子绕组10为排列的定子绕组10，并且-在剖面图中表示-被保持在定子铁心12上。定子绕组10具有导线14，由导线在定子铁心12的两侧，即各自在绕组端部13上由导线分别构成一个内绕组16和一个外绕组18。在所选择的表示中可以看出，外绕组18各自包围着内绕组16。那么如果观察定子铁心12和定子绕组10的轴向延伸(通过箭头20表示)，那么可以清楚地看到内绕组16一直延伸到第一层22，并且外绕组18一直延伸到第二层24。与此同时层22、24沿着轴向方向相互保持一定间距。内绕组和外绕组16、18在这里以相同的方向定向。
图2又简化地表示了一个保持在定子铁心12上的定子绕组10的一部分。在这里就这点而言它适用于图1的结构。图2说明了也可以有多个绕组16、18、26彼此重叠地和/或者并排地、尤其是轴向彼此重叠地和/或者径向并排地被绕制。同样是可能的，然而在这里没有表示，绕组18、26也可以用附加的绕组包围。
借助于附图3、4和5那么可以表明，例如提出的定子绕组如何制造。为此首先在图3中示意地表示了一个带有一个中间β臂30、大量的横板32和位于其间的槽33的绕卷杆28。
那么在图4和图5中表示了，如何在绕卷杆28上制作内绕组16(图4)和外绕组18(图5)。绕卷杆28的前面(在这里是可看见的一侧)表示了带有连接导线的连接面(B面)，而背面表示了驱动侧(A面)。为了更好地表示整体的导线14的走向，导线14在两个不同的方案中表示：当导线14在图示中遮盖中间β臂30和/或者横板32时，那么它表示导线14在B面延伸。当导线14仅仅用两条线表示，从而中间β臂30和横板32还可以继续被看到时，那么它表示的是导线14在A面的走向。如在图4中可以清楚地看到，导线14在一个内绕组起点34处开始被波浪形交替地通过A面和B面引导到内部换向点36。在这里导线14从B面转换到A面，并且然后重新被波浪形交替地通过A面和B面引导到内绕组16的内绕组端点38。
那么在图5中表示了外绕组18的制造。虽然内绕组和外绕组16、18当然优选的是在一个绕卷杆28上构成，由于一目了然的原因，已经完成的内绕组16在这里不再重新表示。如已经说明的，在此有利的是导线14是整体的，从而内绕组端点38与外绕组起点40相叠合。导线14从那里引导到换向点42。从这里开始导线14被波浪形交替地通过A面和B面引导到外部换向点44。在这里导线14从B面转换到A面，并且从那里又被波浪形交替地通过A面和B面引导到外绕组端点46。借此说明了多层定子绕组10的制造原理。
接下来详细说明具有一般s相的定子绕组10的制造过程。与此同时假设，开始时s绕组起点插入第一s槽内。然后内绕组的第一半的制造构成如下：
1.绕卷杆旋转180°，并且同时导线向右引导移动s个槽。
2.导线插入槽s+1到2s。
3.绕卷杆旋转180°，并且同时导线向右引导移动s个槽。
4.导线插入槽s+1到2s。
5.重复该工步直至达到绕卷杆的端部。
6.在到达绕卷杆的端部时，绕卷杆停止旋转。然后前进s个槽并置入最后的s导线重新在绕卷杆的同一侧上进行。
7.如果必要地话，那么绕组端部的成型可以借助于工具实现。
内绕组的第一半的制造类似于第一半的制造，但是现在要向绕卷杆的另一端部开始加工。在内绕组完成以后，外绕组根据同样的原理制造。为了绕组在今后的安装状态沿着轴向和/或者径向方向不需要施加，当绕组全部完成时，绕组由绕卷杆上取下，并且被压制。

Claims (27)

1.电机的定子绕组(10)，定子绕组(10)作为排列的定子绕组(10)来制作，并且定子绕组(10)在绕组端部(13)上以至少两个轴向间隔的层(22、24)来制作，定子绕组(10)构成波形绕组，其特征在于，定子绕组(10)具有至少一个换向点(36、42、44)，至少一相定子绕组采用整体的、不间断的连续导线制成。
2.根据权利要求1所述的定子绕组(10)，其特征在于，定子绕组(10)具有内绕组和外绕组(16、18)，其中外绕组(18)包围着内绕组(16)。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的定子绕组(10)，其特征在于，定子绕组(10)的至少一相由整体的、不间断的导线(14)制成。
4.根据权利要求2所述的定子绕组(10)，其特征在于，内绕组和外绕组(16、18)沿着相同的方向定向。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的定子绕组(10)，其特征在于，层(22、24)的间距大约在1mm到5mm之间。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的定子绕组(10)，其特征在于，定子绕组(10)由矩形导线构成。
7.根据权利要求3所述的定子绕组(10)，其特征在于，在槽中导线(14)的数量是偶数。
8.根据权利要求3所述的定子绕组(10)，其特征在于，导线(14)在绕组端部(13)中具有压制部。
9.根据权利要求1-2中任一项所述的定子绕组(10)，其特征在于，定子绕组(10)被置入扁平铁心或者带有敞开槽的定子。
10.根据权利要求1-2中任一项所述的定子绕组(10)，其特征在于，定子绕组(10)用圆导线构成，并且处在定子铁心(12)的槽之内的导线段被压制。
11.根据权利要求9所述的定子绕组(10)，其特征在于，绕组导线的宽度大约等于槽的宽度。
12.根据权利要求1所述的定子绕组(10)，其特征在于，其用于汽车的发电机。
13.根据权利要求6所述的定子绕组(10)，其特征在于，定子填充系数大于55％。
14.根据权利要求7所述的定子绕组(10)，其特征在于，在槽中导线(14)的数量是4或者4的倍数。
15.电机，其特征在于，具有根据前面的权利要求中任一项所述的定子绕组(10)。
16.根据权利要求15所述的电机，其特征在于，电机相数多于3相。
17.根据权利要求15所述的电机，其特征在于，其是用于汽车的电机。
18.用于制造用于汽车的电机的定子绕组(10)的方法，首先制作内绕组(16)，然后围绕着内绕组(16)制作轴向与内绕组(16)间隔的外绕组(18)，定子绕组(10)借助于旋转的绕卷心轴来制造，其特征在于，在绕卷心轴的同一侧继续绕卷到定子绕组的换向点(36、42、44)至少一次，至少一相定子绕组采用整体的、不间断的连续导线制成。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，使用连续的导线。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，导线在绕卷前单独被压制。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，槽内全部的导线段同时被压制。
22.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，导线的横截面形状首先基本上是圆形，并且在接下来的工步中被改变。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，为了导线形状与槽形状的匹配，并且为了获得高的定子填充系数，在槽范围内导线的横截面的形状发生改变。
24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，导线的宽度大约等于槽的宽度。
25.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述导线是圆导线。
26.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述导线段是圆导线。
27.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，对于用圆导线，导线的宽度大约等于槽的宽度。
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