CN101326701B - 用于定子的折叠的叠绕组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造尤其是汽车的电机定子的定子绕组(100)的方法。规定定子绕组(100)的至少一个支线(102)定位在一个平面中和支线的区域(A，B，C)沿着至少一个折叠线(108)相互相对地弯曲，从而产生一个叠绕组。此外本发明涉及一种相应的定子绕组(100)和一种具有定子绕组(100)的电机。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造尤其是汽车的电机定子的定子绕组的方法，以及一种相应的定子绕组和一种电机。
背景技术
由现有技术中已知一些用于制造电机定子的定子绕组的方法。其中出于成本原因多数制造所谓的不规则的绕组。在这种绕组中导线的后来的位置仅仅能够大概地预先确定，因为定子绕组常常被卷绕在绕组星(Wickelsterne)上和然后将产生的绕组星拉入定子中。由于对尤其是导线在绕组端头中的布置或形状只能够进行有限的影响，这种绕组也被称为″粗制″绕组。但是已经表明，不规则的绕组在工作时产生很大的流动噪声并且几乎不可能对绕组端头中的导线实现均匀的冷却。这些缺陷可以借助于规则的绕组避免，因为此时导线分别具有确定的位置。这种规则的绕组作为插接绕组制造。这是非常昂贵的，因为绕组的各单个的U形区段在它们被安置到定子铁心中之后被弯曲到位和接着为了电接通必须进行焊接。对规则的绕组的制造进行简化的一种可能性在针对单层波形绕组的简单情况的专利申请US2004/0119362A1中示出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制造尤其是汽车的电机定子的定子绕组的方法，其中定子绕组的至少一个支线定位在一个平面中并且支线的区域沿着至少一个折叠线相互相对地弯曲，以形成一个叠绕组，其特征在于，支线的定位在第一方向上是蛇形地进行的和在第二方上是波形地进行的。
在一种用于制造尤其是汽车的电机定子的定子绕组的方法中，本发明建议，定子绕组的至少一个支线(Strang)定位在一个平面中和支线的区域沿着至少一个折叠线相互相对地弯曲，从而产生一个叠绕组。该方法的特点在于，首先将支线定位在一个平面中。对此基本上应该理解的是，支线被布置、敷设和/或成形在该平面中或用其它的方式制造。即在该平面内形成支线的分布。通过这种定位，支线在俯视图中形成在平面内的确定的路径。在平面内限定至少一个折叠线，多数情况下是多个折叠线，它们尤其是相互平行地布置。然后沿着该至少一个折叠线使支线的区域相互相对地弯曲。支线在平面中的布局此时这样地选择，使得在支线弯曲之后形成叠绕组。因此出发点是一种扁平的绕组，其中支线在扁平的状态下可以特别简单地在每个希望的位置上被弯曲和/或冲压。在完成状态下，支线然后形成至少两层的结构，它是用于电机的定子绕组。由于一个支线(用于一个相位)可以单个地制造，对于具有多个相位的电机，这意味着这些多个相位可以单独地制造。另一个优点在于涉及的是一种多层的基础结构，亦即为了达到完成状态，需要的折弯部显著少于单层的解决方案的情况。用于实施该方法的一种优选的变型具有以下的工作步骤：
1.制造/定位扁平的支线
2.如果必要，在要求的部位处冲压/弯曲支线
3.沿着至少一个折叠线折叠支线。
此外这样制造的定子绕组的其它的加工是特别简单的。仅仅要求以下的步骤：
1.将绕组置于定子铁心中
2.如果必要，弯曲定子铁心
3.如果必要，成形绕组端头。
按照这种方式可以成本非常有利地制造规则的叠绕组。
有利地，在被折叠的状态下至少一个第一支线区段与第二支线区段平行地设置。这样相互定向的支线区段以后可以特别简单地安置到定子铁心的槽中。一个支线区段此时应该理解为沿着支线的延伸部的一个区段。这种支线区段的定义此时可以是纯粹虚的，也就是说，它们不与确定的物理压印
相关联或甚至与支线的中断相关联。但是支线区段的始端或末端常常与支线在平面内的分布具有方向的变换，例如进行弯折的情况相关。
优选地，支线的支线区段在平面的一个第一方向上的定位与支线区段的以后的槽位置的槽数目相对应和支线区段在平面的一个与第一方向垂直的第二方向上的定位与在一个槽内的支线区段的径向位置相对应。这种方法不仅便于理解而且便于实现为达到一定的叠绕组所要求的支线布局。限定支线的布局、解释现有的布局和实施希望的变化此时变得特别简单。按照该原理的工作将依据还在后面的实施例进行详细描述。
有利地，支线在第一方向上的定位是蛇形地进行的和/或在第二方向上是波形地进行的。蛇形的结构保证尽可能好地利用提供的平面。在第二方向上的波形的定位提供一种在支线折叠情况下获得叠绕组的有利的可能性。
有利地，在平面内限定区域，它们可以使支线区段与至少一个绕组端头或与一个定子铁心相配置。这意味着，通过选择支线的布局可以确定，哪些支线区段在制造定子绕组之后位于定子铁心的槽中和哪些支线区段形成至少一个绕组端头。
按照本发明的一个扩展方案，在可以与一个绕组端头配置的区域中，支线区段与第一和第二方向相倾斜地分布。在观察成品的定子绕组时可以容易地看到这种方法的技术效果。因此支线的相应的分布一方面导致支线在另一个槽被继续引导和另一方面导致支线在槽内的径向位置相对于先前的位置是变化的。这种支线区段一般地将与折叠线相交叉，因为此时可以特别容易地产生径向位置的变化。
此外优选地，在可以与定子铁心配置的区域中，支线区段与第二方向平行地分布。
有利地，为了制造定子绕组使用多个主要是被平行地引导的支线。这种多相位的定子绕组的制造通过重复地应用前述方法可以非常简单地实现。为此可以在折叠绕组之前简单地制造多个支线和将其置于储存箱中。一旦储存箱中达到所需的支线数目，则将支线折叠成定子绕组。
优选地，支线的定位作为分布绕组进行实施。这样，各单个的支线的交叉在空间上被修正和由此简化了对交叉的处理。
按照本发明的一个扩展方案，可与一个绕组端头配置的支线区段的一个末端在槽内在与该支线区段的另一个末端的不同的径向位置上引导。由此成品的定子绕组的至少两层的结构已经可以从支线在平面中的布局中导出。
有利地，横向跨过支线区段的折叠线的数目与所配置的定子铁心的槽的数目是相同的。由此定子铁心的每个槽配置至少一个支线区段。此外有利的是，对于被折叠的定子绕组支线区段在槽内的位置沿径向行进地变化，其中在至少一个换向点处径向行进的方向被反向。由此多层的结构得到特别好地结构化地实现。
特别优选的是为支线使用连续的线。尽管原则上也可以用多个部件形成支线，该多个部件然后被相互电连接在一起，但是本发明的特点正好在于可以使用一个连续的线。这简化了制造和降低了制造成本。
按照本发明的一个扩展方案，为支线使用矩形线。由此可以实现特别高的定子充填系数。但是用圆形线制造的绕组也可以在制造之后在槽区域中进行冲压。这导致高的铜充填系数。
有利地，支线形成的导线的直径基本上对应于定子铁心中的槽的槽宽或大于槽宽。由此一方面减小或阻止导线在槽内的滑动。另一方面定子绕组可以作为嵌入绕组用于“开口槽(open slot)”定子铁心使用(开口槽的定义＝无齿顶的定子齿和此外绕组从内部接合到圆形的定子铁心中)。
优选地，定子绕组被置于扁平铁心中。这整体上简化了电机的制造。
按照本发明的一个优选的扩展方案，位于定子铁心外部的支线区段的长度是变化的，尤其是为了产生恒定的绕组端头高度。
按照另一个变型，在一个槽中覆层的支线区段的一个层显著地突出于其它的层，以满足冷却功能，其中该层尤其是朝着定子内径倾斜。这样，最外的层被特别好地环绕流动和冷却。
本发明此外涉及一种用于尤其是汽车的电机的定子的定子绕组，其中定子绕组作为至少两层的、按照前述方法中之一制造的叠绕组进行实施。此时定子绕组有利地具有在应用前述方法可以实现的特征。
最后本发明涉及一种尤其是用于汽车的电机，其中电机的定子绕组作为至少两层的、按照前述方法中之一制造的叠绕组进行实施。
附图说明
本发明现在对照附图进行详细描述。附图中所示
图1是扁平的、具有六个相位、每槽五个导线和九十六个槽的绕组，
图2是扁平的、具有六个相位、每槽四个导线和九十六个槽的绕组，
图3是扁平的、具有六个相位、每槽五个导线和九十六个槽的绕组，在实施例中作为分布绕组实施，
图4是扁平的、具有三个相位、每槽五个导线和四十八个槽的绕组，
图5是在制造六相位的定子绕组中的一个中间步骤，
图6是一个被折叠完成的定子绕组的一个实施例，
图7是折叠的各种变型，和
图8是在波形的和蛇形的结构之间的区别的示意视图。
具体实施方式
图1示出了扁平绕组的一个第一实施例。此处涉及的是一种具有六个相位，每槽五个导线和九十六个槽的定子绕组100，其中定子绕组100在此处是在未被折叠的状态下示出。为了将视图局限在主要部分上，在槽19至84之间的区域仅仅部分地示出。和在示出的部分中一样，绕组也继续延伸到未示出的部分中。定子绕组100由六个支线形成，其中在此处仅仅讨论第一支线102，它以支线始端104在槽1中开始。这些描述也相应地适用于在槽2至6中开始的另外的支线。支线102在支线末端106处在槽91中结束。此外可以看见四个折叠线108，它们延伸超出所有的槽。整个定子绕组100以第一方向X和第二方向Y在XY-平面中延伸。在X方向上槽用它们的顺序号按照上升的顺序标注。在Y-方向上包括第一支线102在内的支线被划分成多个区域。此时用A示出定子绕组100的各一个区域，它在被折叠完成的状态下位于定子铁心(连接侧的A-侧上和在那里构造成一个第一绕组端头。用B表示第二绕组端头，它与第一绕组端头对置地位于所谓的B-侧上。该区域端头相对地位于所谓的B-侧上。以后要置于定子铁心的槽支线的区域用C表示。
现在说明第一支线102的分布，其中也讨论定子绕组100以后在定子铁心中的位置。从支线始端104处开始，支线102开始时位于A-侧上和通过定子铁心(区域C)被引导到B-侧。此处假定，支线此时将被置于最内的槽中，即最靠近定子的中心处。在支线102从B-侧的定子铁心中出来之后，它跨过折叠线108和被引导到槽7。除了明显的槽变换以外，通过横向跨过折叠线108还使得支线102现在被继续引导到与在槽1中的情况下不同的在槽7内的另一个径向位置上。在计数方式下，槽的最内部开始，支线102因此从第一层变换到第二层。在该变换之后槽7中的支线102被通过定子铁心(区域C)引导。在A-侧上支线102被再次从槽7引回到槽1，其中它再次改变它在槽内的径向位置。支线此时在第三层中被继续引导。支线102被再次通过定子铁心引导，在B-侧重新变换槽和径向位置，重新横向跨过定子铁心，重新从槽7变换到槽1和重新横向跨过定子铁心，现在处于第五层中。当再次达到B-侧上时，支线102被引导到一个换向点110。换向点110此时应该针对Y-方向进行理解。从换向点110处支线102现在被再次引回，其中它交替地使用槽7和13。在径向上观察，支线102从第五层往回移动直到第一层。在此处径向运动方向在换向点110处重新反向和最后继续延伸，一直到支线102在支线末端106处在槽91中结束为止。
由于在将随后的支线定位在换向点110的附近时支线相互间可能发生接触，因此现在将支线102在它的换向点110附近弯曲。这意味着从换向点110引导离开的支线区段在这种情况下比朝着换向点110引导的支线区段稍微较深地位于XY-平面中。由此随后的支线可以通过从换向点110引导离开的支线区段进行引导。在支线102与此相应地被定位在XY-平面中之后，随后的五个支线按照相同的原理进行定位。最后得到在图1中所示的布局。
在下一个步骤中，支线沿着折叠线108折叠。在这种情况下支线区域112类似于手风琴相互折叠在一起(参见图7，a))。但是原则上也可以使用其它的折叠技术(参见例如图7，c))。如果将支线的布局绘制在透明的膜上和然后沿着折叠线108进行折叠时，则定子绕组100的叠线的形成可以非常容易地实现。在俯视图中此时可以清楚地看见例如通过槽1和7引导的叠线。而且此时也可以清楚地看见在区域C中的支线区段是相互平行地设置的。此时相互上下设置的支线区段被置于定子铁心中的相同的槽中。
当观察该布局时可以看到，支线在第一方向上的定位是蛇形的和在第二方向上是波形的。支线被平行地引导，直到换向点110的区域，在此处强制地进行交叉。
图2示出了扁平绕组的另一个实施例，此处绕组具有六个相位，每槽四个导线和九十六个槽。为了描述图2可参考图1的实施例，其基本上也可以在此处应用。图1示出了本发明的每槽的导线数为奇数的实施例，与图1相比，现在图2示出了每槽的导线数为偶数的实施例。
图3示出了用于六个相位，每槽五个导线和九十六个槽的、在实施形式上作为分布绕组的扁平绕组的另一个实施例。分布绕组的概念此时应该理解为现在换向点110在空间上是修正的(entzerrt)。这一点在与图1进行比较时可以特别好地看到。在图1中每六个换向点110相互紧密地设置在一起，其中每六个换向点110的各单个的组相互间具有一个明显的间距。与此相比在图3中每两个换向点110在一定程度上形成一个组和这些组各通过一个间距相互分开。通过该空间上的修正可以实现制造过程的简化。此外通过有规则的形状而具有小的流动噪声的优点。对于针对图3的描述可以参见针对图1的描述，其在意义上可以在此处应用。此时仅仅指出第三和第四支线的支线始端104′，104″和支线末端106′，106″的特殊定位。
另一个实施例在图4中示出，其中涉及一种具有三个相位，每槽五个导线和四十八个槽的扁平绕组。关于图4的描述可以参见对图1的描述，其在意义上可以在此处应用。该实施例也是本发明可以非常灵活应用的一个证明。
图5现在从对本发明进行一般性的描述转到支线的一个具体的实施结构上。此时示出了一个定子绕组100的三个支线，该定子绕组在完成状态下是六个相位的。此时支线以在图1中示出的布局为基础。为了进一步的描述，此时在此处也只讨论第一支线102。在该具体的结构中，现在可以看到，第一支线在它的换向点110处各具有一个折弯部114或多个折弯部114。因此可以将各单个的支线相互平行地布置，同时不发生接触。此外借助于插入件116保证在绕组端头中的支线导向能够被正确限定和不接触地实施。为此此处在层之间各使用两个折叠线108′和108″。
在图6中最后示出了一个被完成折叠的六个相位的、具有全部六个支线的定子绕组100。此时可以清楚地看见在各单个层中的变换和在换向点110处的交叉的处理情况。定子绕组10可以直接地作为扁平绕组安装到以后将被弯曲成圆形的扁平的定子铁心中，或作为″开口槽″绕组使用，该绕组由一个内芯从内部置于一个圆形的铁心中。
图7示出了对设置在平面中的支线进行折叠的各种可能性。此时在a)中示出了一种用于每槽五个导线的五层布置。此时折叠类似于手风琴地进行实施。在b)中示出了对于四层布置的相同的折叠技术。在c)部分中示出了各单个的层的折叠也可以相互围绕地进行，即在一定程度上形成一种螺旋。最后在d)中示出了针对四层布置的相同的折叠技术。
最后在图8中示意地示出了蛇形的和波形的意义。在区域a)中示出了一个或多个支线在第一方向X上的蛇形的定位。与此相比，在区域b)中示出了第二方向Y上的波形的定位。结果这些结构在一定程度上相互重叠，从而可以产生前面所描述的实施例。
Claims (24)
1.用于制造电机定子的定子绕组(100)的方法，其中定子绕组(100)的至少一个支线(102)定位在一个平面中并且支线的区域(A，B，C)沿着至少一个折叠线(108)相互相对地弯曲，以形成一个叠绕组，其特征在于，支线(102)的定位在第一方向(X)上是蛇形地进行的和在第二方向(Y)上是波形地进行的。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在被折叠的状态下至少一个第一支线区段与一个第二支线区段平行地设置。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，支线(102)的支线区段在平面的一个第一方向(X)上的定位与支线区段的以后的槽位置的槽数目相对应和支线区段在平面的一个与第一方向垂直的第二方向(Y)上的定位与在一个槽内的支线区段的径向位置相对应。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述平面内限定所述支线的区域(A，B，C)，所述支线的区域(A，B，C)可以使支线区段与至少一个绕组端头或与一个定子铁心相配置。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在可以与一个绕组端头配置的所述支线的区域(A，B)中，支线区段与第一和第二方向(X，Y)相倾斜地分布。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在可以与一个定子铁心配置的所述支线的区域(C)中，支线区段与第二方向(Y)平行地分布。
7.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，为了制造定子绕组(100)使用多个支线，它们主要是平行地被引导。
8.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，支线的定位作为分布绕组进行实施。
9.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，可与一个绕组端头配置的支线区段的一个末端在槽内在与该支线区段另一个末端的不同的径向位置上引导。
10.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，横向跨过支线区段的折叠线(108)的数目与所配置的定子铁心的槽的数目是相同的。
11.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，对于被折叠的定子绕组(100)支线区段在槽内的位置沿径向行进地变化，其中在至少一个换向点(110)处径向行进的方向被反向。
12.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，使用连续的线用于支线(102)。
13.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，使用矩形线用于支线(102)。
14.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，形成导线的支线(102)的直径对应于定子铁心中的槽的槽宽或大于槽宽。
15.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，导线在扁平的或被折叠的状态下的形状通过冲压改变。
16.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，导线位于槽中的区段被冲压成槽形。
17.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，定子绕组(100)被安置到扁平铁心中。
18.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，为了产生恒定的绕组端头高度，位于定子铁心外部的支线区段的长度是变化的。
19.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，在一个槽中覆层的支线区段的一个层显著地突出于其它的层，以满足冷却功能，其中该层朝着定子内径倾斜。
20.按照前述权利要求1至6中之一所述的方法，其特征在于，在绕组端头的区域中在换向点处或在换向点旁边设有一个或多个折弯部。
21.用于电机的定子的定子绕组(100)，其特征在于，所述定子绕组(100)是至少两层的、按照前述权利要求1至20中之一所述方法制造的叠绕组。
22.电机，其特征在于，电机的定子绕组(100)是至少两层的、按照前述权利要求1至20中之一所述方法制造的叠绕组。
23.按照权利要求22所述的电机，其特征在于，所述电机是发电机。
24.按照权利要求22所述的电机，其特征在于，所述电机用于汽车。
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