CN103250334B - 用于冲压定子绕组的线圈边的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冲压定子绕组(18)的多个线圈边(96)的方法，其特征在于，将多个线圈边(96)设置在一个槽列(90)内，并且在所述槽列中利用力(F)产生变形，该力的力方向具有大于零的相对于槽列(90)的角度(α)。

Description

用于冲压定子绕组的线圈边的方法
技术领域
本发明涉及一种用于冲压定子绕组的多个线圈边的方法。此外，本发明还涉及一种具有通过这种方法加工的定子绕组的定子和一种具有这种定子的电机。
背景技术
在设计电机的定子铁芯内的槽几何形状时，电填充系数，也就是铜面积与槽面积的比例是用于说明整个系统的功率或效率的决定性参数。常用的定子制造方法例如像拉入法(Einzugsverfahren)可以达到40％至最高50％数值的电填充。为进一步提高这一数值，导线可以在槽区域内通过冲压过程致密，例如参见WO-2001054254A1。由此定子槽内可以达到60％以上区域的电填充。考虑在前提条件下确定的结构依赖关系(例如绕组头部的紧凑结构、…)，这样在较小的结构体积内能够以较少的材料投入产生较多的电功率。
在冲压过程的技术转换中，特定的边缘条件具有重要意义：例如槽区域内的导线交叉会导致截面剧减的挤压，这在工作中由于欧姆电阻增加而导致带有相应后果的局部过热。高的电填充系数特别是可以通过冲压模具内的高机械填充实现，因此在考虑到可能的导线公差情况下，追求冲压槽接近100％的填充。但这一点的前提条件是，所有导线在槽区域内尽可能均匀地变形。
在冲压方向选择不利的情况下，这种前提条件不能得到满足。如果导线在径向上(在槽的高度方向上)被冲压，那么已经与冲压模接触的导线与冲压槽底内的导线相比会产生超比例的严重变形，因为冲压力通过机械摩擦和其他影响不能均匀分布在槽的内部。
纯计算上，在冲压模上设定大于100％的冲压槽-填充。作为后果，导线纵向上的铜移动到绕组头部并因此移动到电机的电磁不活跃区域内。因此不能最优地冲压导线。
发明内容
在现有技术的基础上，本发明的目的是在冲压定子绕组的线圈边时能够使所有导线在槽区域内尽可能均匀地变形，从而在考虑到可能的导线公差情况下，使冲压槽的填充率接近100％。
根据本发明，上述目的通过一种用于冲压定子绕组的多个线圈边的方法得以实现，在该方法中，将多个线圈边设置在槽列内，并且在该槽列中利用力产生变形，该力的力方向具有大于零的相对于槽列角度。
根据本发明的一个扩展方案，线圈边设置在多个分列内，其中，多个分列形成一个槽列。
根据本发明的一个扩展方案，线圈边设置在多个分列内，其中，多个分列形成一个槽列，而每个槽具有多个槽列。
根据本发明的一个扩展方案，一个槽列的分列具有不同数量的线圈边。
根据本发明的一个扩展方案，分列在彼此分开的冲压室内被冲压。
此外，本发明也专门涉及具有通过这种方法加工的定子绕组的定子和具有该定子的电机，因此这种定子和电机也具有根据本发明的实现方案的优点。
附图说明
下面借助附图举例对本发明进行详细说明。其中：
图1示出电机的纵剖面图；
图2示出一列需要平行侧面变形的圆导线或线圈边；
图3示出一列以前的圆导线，其经平行侧面变形并在绝缘后装入槽内；
图4示出一列需要梯形变形的圆导线或线圈边；
图5示出两个半列需要平行侧面变形的圆导线或线圈边；
图6示出四个半列或两个半整列需要梯形变形的具有偶数线圈边的圆导线或线圈边；
图7示出四个分列或两个分开的整列需要梯形变形的具有奇数线圈边/列的圆导线或线圈边。
附图中所示的包络曲线是变形后所要达到的列的轮廓。
具体实施方式
图1示出在这里作为机动车的发电机或交流发电机实施的电机10的纵剖面图。这种电机10特别地具有两件式的外壳13，该外壳由第一轴承端盖13.1和第二轴承端盖13.2组成。第一轴承端盖13.1和第二轴承端盖13.2容纳所谓的定子16，该定子一方面由基本上环形的定子铁芯17组成，并在其径向向内的、轴向延伸的槽内装入定子绕组18。这种环形的定子16利用其径向向内开槽的表面环绕转子20，该转子构造为齿形电极转子。转子20特别地由两个齿形电极板条22和23组成，在其外圆周上分别设置轴向延伸的齿形电极指24和25。两个齿形电极板条22和23设置在转子20内，使得齿形电极板条的轴向延伸的齿形电极指24或25在转子20的圆周上相互交替。由此在反向磁化的齿形电极指24与25之间产生磁性上需要的的间隙，该间隙称为齿形电极间隙。转子20借助轴27和各一个处于各转子侧面上的滚动轴承28可转动地支承在相应的第一轴承端盖13.1或第二轴承端盖13.2内。
转子20具有总计两个轴向端面，在这两个轴向端面上分别固定各一个风扇30。该风扇30基本上由板状或盘状的区段组成，从该区段以公知的方式引出扇叶。该风扇30用于通过第一轴承端盖13.1和第二轴承端盖13.2中的开口40实现电机10的外侧与电机10的内部空间之间进行换气。为此，开口40基本上处于第一轴承端盖13.1和第二轴承端盖13.2的轴向末端上，冷却空气借助风扇30通过这些开口被吸入到电机10的内部空间中。该冷却空气通过风扇30的旋转径向向外加速，从而该冷却空气可以穿过冷却空气可通过的绕组通道45。通过这种效应冷却绕组通道45。冷却空气在穿过绕组通道45后或在环流该绕组通道45后，径向向外通过该图1中这里未示出的开口离开。
处于图1中右侧上的是使不同部件不受环境影响的护罩47。这样该护罩47例如覆盖用于供给励磁绕组51励磁电流的所谓的滑环组件49。环绕该滑环组件49设置冷却体53，该冷却体在这里起到正极冷却体的作用。起到所谓的负极冷却体作用的是第二轴承端盖13.2。第二轴承端盖13.2与冷却体53之间设置接线板56，其用于将设置在第二轴承端盖13.2内的负极二极管58与冷却体53内这里于图中未示出的正极二极管相互连接，并因此产生一种公知的桥接电路。
变形的说明
图2示出需要平行侧面变形的圆导线或线圈边96的槽列90。在所追求的平行侧面的槽几何形状中，参见具有槽99的图3，所有圆导线均匀变形，相应地，槽99的填充可以等高设计。不会出现导线损坏。提供一种用于冲压定子绕组18的多个线圈边96的方法，其中，将多个线圈边96设置在一个槽列90中，其中，利用力F产生变形，它的力方向相对于槽列90具有大于零的角度α。角度α接近或为90°。槽列90确定堆叠圆导线的方向。角度α从该方向出发。
与彼此对准的力F的方向相关，也可以规定力F的定向使其通过槽列90的对角线作用。参照图3所示的结果这一点意味着，力例如一方面从左下的槽底作用和另一方面从右上的槽缝隙侧作用。作为辅助规定，力F以α>45°的角度相互作用。对该区段的观察也适用于梯形的槽几何形状。
在使用梯形的槽几何形状的情况下，图4，在切向冲压时冲压室102内也出现与径向冲压时类似的问题。冲压室102的上部窄区域内变形不理想，槽99的宽区域内(下部)同样不理想。
图5、图6和图7示出由圆导线或线圈边96构成的定子绕组或列90如何在两个冲压室102内进行冲压。通过室内等高的机械填充，可以大于60％的电填充系数转换得到优化的电磁设计。特别是具有梯形槽形状的定子槽设计从这种原理中获益。
通过使用两个冲压室102，可以实现冲压槽均匀的机械填充。这一点在考虑到可能的导线公差情况下，可以使冲压槽的填充率接近100％。这样可以实现电填充系数大于60％的得到优化的电磁设计(参见图5)。
提供一种方法，其中，线圈边96设置在多个分列110内，其中，多个分列110形成一个槽列90。
依据图6和图7提供的方法，其中，线圈边96设置在多个分列110内，其中，多个分列110形成一个槽列90且每个槽99具有多个槽列90。一个槽列90的分列110具有不同数量的线圈边96。
分列110在彼此分开的冲压室102内冲压。
在槽的分区中计算上大于100％的冲压槽-填充利用两个冲压室得到避免。单个导线上不允许的变形不再出现，没有铜在纵向上(垂直于图平面)移动到电磁不活跃的绕组头部内。也就是说，通过计算而得到优化的设计也可以在现实中使用。
特别是利用两个分开的冲压室也可以转换具有梯形槽的设计。冲压室的窄与宽区域之间的补偿运动没有必要。例如像冲压室内部的摩擦这种难以控制的影响对结构质量没有影响。在这种情况下不存在槽形状方面的限制，特别是可以使用不同的梯形。
所提出的原理可以用于各种各样的设计。无论是单列导线设置，例如在具有80个槽的5相系统中(参见图5)，还是双列设置，例如在具有48个槽的3相系统中(参见图6)，均可以实现。原则上可以设想其他的多列设置，设计的槽数或极数在此是任意的。此外，在相应的冲压室面积计算的情况下，也可以产生奇数导线的设计(参见图7)。
两个室内的冲压在槽上层或槽下层之间产生明确的和特别是可再现的分界面。冲压槽内部的不同条件，例如摩擦、导线强度或导线直径对该分界面没有影响。这一点在后面的加工步骤中十分有利：例如沿该分界面可以对线圈元件进行调整工序。
提供一种具有定子绕组18的定子，该定子绕组按这里所提出的方法步骤之一加工而成。

Claims (7)

1.用于冲压定子绕组(18)的多个线圈边(96)的方法，其特征在于，将多个线圈边(96)设置在槽列(90)内，并且在所述槽列中利用力(F)产生变形，该力的力方向具有大于零的相对于槽列(90)角度(α)，使得所有线圈边在槽区域内尽可能均匀地变形，其中，布置在槽列(90)中的多个线圈边(96)容纳在冲压室(102)中，冲压室(102)由两个模具部分构成，其中，所述冲压室(102)从四个侧面限定多个线圈边(96)，并且两个直接相邻的侧面位于一个模具部分上并且另两个直接相邻的侧面位于另一模具部分上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，线圈边(96)设置在多个分列(110)内，其中，多个分列(110)形成一个槽列(90)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，线圈边(96)设置在多个分列(110)内，其中，多个分列(110)形成一个槽列(90)，而每个槽(99)具有多个槽列(90)。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，一个槽列(90)的分列(110)具有不同数量的线圈边(96)。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，分列(110)在彼此分开的冲压室(102)内被冲压。
6.具有根据权利要求1至4之一所述方法加工的定子绕组(18)的定子。
7.具有根据权利要求6所述的定子(16)的电机(10)。
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