CN104604095A

CN104604095A - 定子

Info

Publication number: CN104604095A
Application number: CN201380032902.7A
Authority: CN
Inventors: 阿尔诺·马托依; 马丁·斯托克
Original assignee: Brusa Elektronik AG
Current assignee: Brusa Elektronik AG
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2015-05-06
Also published as: KR20150033665A; US20150102699A1; WO2013190514A1; EP2865076B1; US10020702B2; JP2015521832A; KR102024972B1; EP2865076A1

Abstract

一种针对电力动机的定子(1)，具体地，尤其针对电动车辆的旋转场机器，例如电动机或发电机，其中所述定子(1)具有通过定子齿分离的多个槽，在所述槽中布置有由多个单个线缆(10)构成的成形条(3，4)，其特征在于：在每一种情况下，在所述成形条(3，4)的区域内，构成相邻槽边界的定子齿的两个侧壁实质上彼此平行。

Description

定子

本申请要求2012年6月22日提交的在先美国临时申请no.61/663,447的优先权的权益，作为它的非临时申请，该申请还要求2012年6月22日提交的在先欧洲申请no.EP12173166的优先权的权益，如本文所述，为了所有意图和目的，通过全文引用将欧洲申请no.EP12173166和美国申请no.61/663,447的全文明确地合并于此。

技术领域

本发明涉及一种电力机器(electrical machine)的定子，具体地，涉及一种例如电动机(motor)或发电机的旋转场机器(rotating fieldmachine)，具体地用于电动车辆的定子，其中所述定子沿它的周长具有由定子齿分隔的多个槽，在所述槽内布置了由多个单独线缆形成的成形条(shaped bars)。本发明还涉及一种具有这种定子的电动机(electrical motor)以及用于制造定子的方法。

背景技术

本发明具体地涉及一种任何类型转子构造(异步电机、同步磁阻电机、电流激励的同步电机、混合激励的同步电机以及永久激励的同步电机)的旋转场机器，具体地针对道路车辆的轮轴驱动需要，对它们的机械尺寸、电力输出和转动速度范围进行了优化。

所有这种类型机器的共同点是定子，所述定子携带由逆变器(inverter)提供的绕组。本发明不仅改善所引用的所有电机的效率和热连续输出能力，而且还尤其改善了绕组的可自动化制造性。

例如现有技术中公知的是将分布式绕组作为绕组。为了令这些驱动机(drive machine)实现较高的系统效率和非常低等级的扭矩波纹，将所谓的分布式绕组本身构造为针对功率输出范围在70kW内的道路车辆驱动机的定子绕组。这种类型绕组的前提是定子槽的数目必须等于极数乘以相数的乘积或后者的倍数。因此，对于3相4极的机器，必须在该定子中容纳12、24、36...个槽；对应地，对于6极的机器，必须在该定子中容纳18、36、54个槽等。将相数与极数的乘积和实际容纳的槽数之间的倍数称作m，并且对于分布式绕组，m必须相应地总是为自然数。

在所建造的尺寸中(例如，考虑作为车辆的主要驱动机的尺寸)，4极机器的m值通常是3(小于4)，在6极机器的情况下几乎总是为3，在8极机器的情况下为2或3，而在10极和12极实施例的情况下几乎总是为2。由于相对降低定子的轭架厚度(yoke thickness)扭矩密度仅有较小的附加增益，所述方法反对必要高的供给频率以及后者相关的经费(与逆变器相关联)，因此更高的极数在快速运行的驱动电机中是不常见的，并且根据现有技术是不合理的。

然而，在混动汽车应用和赛车应用中，有时出现更高的极数。根据外部直径，用m＝1或2来实现具有14到24极的这种机器。然而，通常还转变为单齿绕组(集中式绕组)，其中m变为分数。

以上简要地解释了分布式绕组的优点和缺点。分布式绕组的本质在于由于电流流经的导体的空间分布，假定磁性激励的分布尽可能与正弦分布相似。这是高质量平滑运行(也就是说，非常低的扭矩波纹)以及转子中存在少量流量脉动(flow pulsations)的前提，所述流量脉动将引起较大的附加损耗。

即使分布式绕组在相似构造尺寸的工业电机中占据主要地位，然而它仍存在可制造性差的问题。较高的人工成本促使许多制造商将生产场所移至低工资国家。

具体地，考虑到高度自动化的生产，对较高车辆数至关重要的事物以及出于质量原因，主要的是在对各个线圈进行绕组的工艺中的步骤，所述步骤仅部分适用于在规模生产中使用。这个事实形成了重要特征之一的基础(但是还是最被低估的因素之一)，是广泛传播电动车辆的障碍。

尽管存在全自动绕组工艺的示例(包括用于根据单独线缆预先形成线圈的绕线机、用于将线圈馈送到槽和布线单元(wiring cell)的机器)，然而为了实现对绕组对称性的妥协，必须接受槽填充因子以及功率输出密度。

在牵引驱动下，由于绝对电流(由于电压电平和功率密度比工业电机大若干数量级)导致明显更多平行延伸的单独线缆的事实，使该问题恶化，从而导致生产工艺的进一步复杂。不确定的是当前可用的制造工艺是否可以完全应用于汽车牵引电机。

对定子直径在200到250mm范围内的电机(轮轴驱动电机)的比较示出了以下内容。为了阐明工业标准和车辆结构的需要之间的差别，引用实现了电机的示例。

用于有效质量为36kg的汽车轮轴驱动的定子直径为240mm的6极电机实现转速在4500rpm到13000rpm之间，功率输出大于100kW(65kW连续功率)。这里，峰值扭矩是280Nm(超过30秒)，连续扭矩(低于5500rpm)大约是120Nm。

当以恒定1000rpm在主干网络操作中，运行配备为相同有效质量和体现工业标准的相同构造尺寸，从而最多实现由牵引驱动电机产生的功率的10％，当优化降温条件时，可能实现15％。在逆变器操作中，增加旋转速度的范围，但是功率输出数据保持相同级别。

下文中将详细描述条形绕组的原理。将成形条滑动到槽并在它们的表面上将其正确相连的工程(engineering)源自大型机械构造，并被确立为标准。然而，由于如果将所有成形条串联则可以得到良好的可制造性，所以这些机械结构的路端电压(terminal voltage)是10kV到50kV。因为每个发电机必须在任何情况下与分布网络上的变压器相连，所以由于绕组还可以得到所述路端电压。因此对电压的适应不存在问题。

然而，由于在每极每相的若干槽中的感应电压不足以实现由直接串联绕组提供的电压，在没有其它工作的情况下，这种技术无法缩小比例为小型构造。由于成本压力，对外加的和标准化的网络电压的任何类型调整都是不合理的。

由于这种原因，小型电机的绕组每槽包含多个绕组，随后在平行或串行的组中对所述绕组进行正确布线。因此，不将每槽完全由两个成形条构成的条形绕组用于构造尺寸在IEC 132-IEC 160范围内的工业电机。

在电动道路车辆的牵引电机中，存在相似问题。通过DC变压器对电池电压的任何调整(出于半导体物理学的原因没有进行标准化，处于400V的范围内)有可能既不是有效的或也不是成本优化的。

然而，在定子直径为200到250mm的构造尺寸的情况下，由于高旋转速度而出现如下情况：根据构造长度的正确选择，槽中所需的绕组数完全对应于极数。在这种情况下，条形绕组是有可能的，然而，条形绕组相对构造尺寸、旋转速度等级、标定电池电压和极数存在非常严格的自由度。这样导致不太通用的驱动电机，无法将所述电机的规格操作为任何较大程度。

由于截止到目前，现今的汽车制造商没有在驱动系统中使用这种标准解决方案，具有条形绕组的先前实施例主要受限于混合驱动，在混合驱动中，似乎可以在较宽的限制中选择电池电压的参数。由于受到变速箱凸缘中一般较大的电机尺寸和非常短的构造长度的限制，极数变为可自由选择的参数。机械结构本身的效率起到较小的作用；它的动作基于内燃机(combustion engine)的负载点位移，由于固有较低系统效率大约为20％到25％的增加大于仅补偿了相对低效的机械结构的85％，而不是92％。

通常，由于通常过低，具有成形条的实施例还需要电池电压形式的技术妥协，所述折衷对于功率电子器件而言是次优的，因为电池电压通常较低，或者对于DC/DC转换器的布置的折衷。

下文中，检查了弦绕组(chorded windings)的原理。如果定子中槽的数目多于槽数和极数的乘积的二倍，则可想象的是分割在一个槽中存在的相位线圈，使得以与例如4个而不是3个槽上的其它相位交叠的方式分布所述线圈。因此，形成了两个“纯”槽，而不是三个，仅一个相位的电流流过所述槽。然后，在这些槽中的两个槽上，在每个槽中通过不同相位的电流。

弦绕组通常需要两个线圈层，其中在一个槽中所述两个线圈层必须彼此绝缘，在分布式绕组的情况下还从其它深层填充进一步减去所述线圈层。出于这个原因，牵引电机通常表现为单层绕组。出于功率密度考虑，接受稍微较高的扭矩脉冲和噪声产生。

然而，条形绕组固有地由两层绕组构成。可以用两层绕组实现的高度填充还将弦绕组的优点移动到感兴趣的焦点。

在现有技术中，存在多种已知的定子结构。例如，应提及以下文献：JP2005130667A、JP2007060743A、JP2008187875A、JP2009011148A、DE4031276A1、DE102005022280A1、DE102005032965A1、DE102006019312A1、DE102006038582A1、EP2251960A2。除了绕组方案之外，这些文献中的一部分文献还涉及在定子的表面处连接绕组。

在现有技术中，通过平行侧壁形成容纳绕组的槽(即，成形条)。因此，具有分离槽的定子齿在任何情况下都具有两个彼此倾斜的侧壁，使得定子齿的横截面沿转子的方向变细。换言之：在横截面中，定子齿的基部宽于其尖部。具体地而非仅有地，在上述电动机的情况下，由于设置在定子中的定子齿的现有技术的横截面特性，得到的是所述齿将相邻槽彼此分离，使用相对优化磁通量和扭矩的几何可能性的次优化。后者的较大缺点在于：扭矩对于所规定激励功率等级而言太低。

JP 2006 230081 A示出了具有平行侧壁的定子齿。在所述槽中，存在绕组(由一捆线缆形成每个绕组)，从而调整配置好的线缆捆以适于槽的轮廓，从而在所述槽中至少形成成形条。

EP 1930918 A2同样公开了具有定子齿的定子，所述定子齿示出了平行的侧壁。绕组由填充槽的线缆捆构成。

在EP 2362526 A1的定子齿之间设置有多个具有梯形截面的线缆。横截面的几何形状根据轴的方向而改变，轴方向导致恒定面积(constant area)的横截面。然而，所公开的线缆不是紧密意义上的定形线缆，至少不是由多个线缆彼此缠绕而形成的定形线缆。

发明内容

本发明设置了以下任务：消除上述缺点并提供一种定子，其中相较于现有技术的定子结构，改善了配合电动机(具体地，旋转场机器)的定子效率。因此，设计了几何条件，使得得到了优化的磁通路径，并实现了附随的扭矩的最佳可能增加。与此同时，便于控制在绕组中的热发展(thermal development)，并更有效地移除所述热发展。此外，改善并简化了制造过程，具体地在定子的表面处连接成形条的工艺。

通过在介绍部分中所引用类型的定子实现所述目标，在所述定子中，彼此缠绕的多个单个线缆形成成形条，至少在所述成形条的区域上，构成相邻槽边界的定子齿的两个侧壁中的每一个实质上彼此平行地延伸，至少两个成形条依次位于槽上(一个位于另一个的上方)；以及位于槽内的成形条(任何情况下的)具有实质上相同的横截面面积但是具有不同的形状，并且两个成形条在它们通过所述槽的路径上彼此电绝缘，但是至少通过至少一个绕组彼此间接串联连接。实质上彼此平行延伸意味着对于构成相邻槽边界的定子齿的两个侧壁，最多可以存在10度的偏差。成形条实质上具有相同横截面面积意味着一个面积在另一面积的90％以内。

定子齿的平行等高线的结果在于：在磁通尽可能均匀地进一步增加到饱和的情况下，对磁通路径的所有区域同样高地磁性加载。根据本发明，可以将其实现为平行定子齿等高线。对于逆变器操作，具体地，需要到饱和区域的边界非常陡峭的转变。与此同时，这样使用由定子提供较少的激励功率传递较高的扭矩。这样需要同样高度地控制磁通量所散布的定子的所有区域，并且可以通过本发明的解决方法来实现。

从而，成形条形成定子的绕组，即表示散布于定子的那部分绕组。

与此同时，由于现在定子齿的较宽基部不会在存在于本发明的结构中，可以最小化定子的材料(铁)横截面。在用于牵引驱动的高度使用的机械结构的情况下，尽可能要求较小的铁的横截面的需要权重较大。

成形条包括大量缠绕在一起的单独线缆。通常，单独线缆(例如，铜)的每个被绝缘漆(insulating lacquer coating)包围。绞合和缠绕、并后形成为所需形状引起将具有涂漆的单独线缆压在一起。相邻的单独线缆的涂漆粘连在一起，即作为整体向成形条提供稳定性的粘合剂。附加地或在其它金属的情况下(例如，铝)(由绝缘氧化层覆盖)，缠绕的相应线缆可以浸渍有粘合剂(例如，树脂)。还可以通过这种测量方法来实现改善的稳定性。

由于在槽中至少两个成形条彼此紧密相邻，还有可能发生复杂的绕组结构。此外，在它们沿槽的路径中，这些成形条相对彼此电绝缘，优选地至少通过至少一个绕组与彼此间接串联连接。

由于每个成形条具有实质上相同的横截面面积，对于任何地方的激励电流存在相同的阻抗。与此同时，通过不同几何形状的成形条实现成形条与两个成形条的槽形状的精确匹配。在几何术语中，这意味着两个成形条的横截面不全等并且不相似。然而，这并不意味着两个成形条无法具有梯形横截面。这仅意味着一个成形条的梯形形状与另一成形条的梯形形状不同(不同的侧面和高度关系)。

优选地，成形条由多个缠绕和灌浆的相应线缆的至少两层的结构构成，所述层依次排列，从而线缆的每一个铺在成形条的表面上，所述特征导致成形条的改进的冷却。

在一个版本中，对成形条进行设计，使得它们在每个情况下紧密地抵靠在由两个相邻定子齿形成的槽的相对侧壁上。与槽形状(至少在成形条的侧面区域上)的这种准确匹配具有以下优点。一方面，由于紧密接触而在成形条和定子之间实现良好的热传导性，使得可以良好控制定子的热学方面。另一方面，在制造中，由于成形条与槽形状的准确匹配，可以明显更简单地配置连接定子表面上的成形条的下游工艺。连接工艺一般表现出导体材料的较大热学负载以及机械负载。由于将它们以适合的形式容纳在槽中，不仅实现对它们的良好固定，而且由于通过紧密接触可以更好地控制制造工艺，执行将所产生的热量直接导引远离定子材料。总言之，由于紧密接触，以最佳可能方式使用在槽中可用的空间，从而以相同构造尺寸实现效率增加。

在一个版本中，每个情况下的成形条具有梯形的横截面。通过这种方法，可以实现成形条与通过本发明定子齿形成的槽(具有平行侧壁)的精确匹配，具体地，导致已经提及的改善的热接触。

在一个版本中，形成成形条的单独线缆多重绞合(优选地，灌浆)。这种绞合是有利于可靠地防止在横截面上形成主要在成形条内部存在的区域。这种区域将阻碍均匀地受到激励功率。

在一个版本中，优选地，成形条通过轧制工艺(rolling process)来冷成形，优选地，成形条设置有预弯曲的端部部分。这里，考虑成本节约方法，所述成本节约方法同时有利于在成形条中存在的单独线缆。成形条的预弯曲端部分(在将成形条引入定子的槽之前进行该步骤)令对成形条进行绕组的以下步骤更简单。

还通过电动机实现以上特定目标，具体地旋转场机器，具体地针对电动车辆(具有定子和转子)，根据以上特性形式的实施例之一设计所述定子。

在一个版本中，极长度在50到120mm之间，优选地，槽横截面是在80到150mm²之间。示出了本发明实施例的槽和成形条针对极长度在50到120mm之间并且槽横截面积在80到150mm²的驱动电机，传达了特别好的结果。

根据本发明，在极长度为50到120mm之间的高度使用的电机的情况下，槽形状不能实现为矩形，存在如下需要：在条形绕组中，导体成形条的横截面表面区域应与槽形状准确匹配。尽管槽的两个成形条具有相同的横截面面积，然而它们具有不同的形状。

除了大型机械的情况，在用于汽车牵引驱动的机械尺寸的情况下，无法承担配置槽形状，使得它可以容纳传统的矩形成形条。

还通过用于制造定子的方法实现以上方法，所述方法在于在形成成形条时，对单独的线缆进行多重绞合并且优选地进行灌浆。

成形条散布有不同磁场(杂散场、转子场...)。由于成形条通过成形条之间的电学连接在两端电学短路，在成形条的单独导体之间形成导通回路。通过存在的磁场在这种导通回路中感应电压。应该证明由于感应电压而引起的导通回路中的寄生电流尽可能的低。出于这个原因，优选地必须考虑确保成形条的绞合和缠绕尽可能地与定子中槽长度的整数因子相对应。

将捻距(lay length)理解为缠绕导体的长度，在所述缠绕导体上相对它自己的纵轴分布完整个旋转的导体(360[°]弧度)。如下所示限定在本发明的上下文中将定子中的槽长度：将定子中的槽长度定义为定子A侧上槽开口的中心到对侧B上的所述相同槽的槽开口的中心之间的距离。为了优化本发明的电机的动作，优选地定子长度构成捻距的整数倍。

成形条包括大量机械多重绞合的电绝缘的单独线缆，所述线缆的直径优选地在0.4mm到0.6mm的范围内。这种绞合对于防止在横截面内形成主要存在于成形条内部的区域是必要的。

然后，在连续运行的多个轧制工艺中，将以这种方式获得的中心频率导体(可以包括铜还可以包括铝线缆)冷成形为所需横截面的形状。这里，提供相应线缆的绝缘，使得在形成工艺之后确保在相应线缆之间显微镜水平下较小的空间。

在一个版本中，将成形条形成为梯形横截面。

在一个版本中，冷成形成形条，其结果是可以特别简单地配置所述形成步骤。

在一个形式的实施例中，通过轧制工艺(优选地，通过连续多个轧制工艺)形成成形条。证明了轧制工艺特别有利于单独线缆，此外，还可以通过多个轧制工艺来进行进一步优化。漫长的工艺中采用轧制方法提供以较低成本、较高的自动程度以及较高的输出对制造方法进行优化。

根据本发明的方法的其它有利方面的特征在于：成形条的端部是在将它们引入定子的槽之前预弯曲的，令对成形条进行绕组的以下步骤更简单。

优选地，使用电阻焊接方法将单独的成形条彼此相连。

此外，根据以下描述得到本发明的特征和细节，在以下描述中，参考附图描述了本发明的多个版本的实施例。权利要求和描述中所述的每个特征可以单独地或以任何组合的形式对本发明而言是必不可少的。

附图说明

附图标记列表是本公开的一部分。以结合和综合的方式描述附图。相同附图标记定义相同的部件，具有不同角标的附图标记指示具有相同或相似功能的部件。

附图中：

图1示出了具有根据本发明设计的定子的电机；

图2示出了在饱和区域中散布于定子的磁通量的示意表示；

图3示出了本发明定子的详细废料部分；

图4示出了对具有相邻槽的定子齿的设计，其中一个槽已由成形条占据；

图5示出了第一组线圈元件；

图6示出了第二组线圈元件；

图7示出了装配第一和第二组线圈元件以形成完整相位；以及

图8详细示出了成形条；

图9以较大比例示出了成形条的优选实施例的端部；以及

图10示出了定子的一端的一部分，其中将另一优选实施例的成形条插入所述定子的槽。

具体实施方式

图1是垂直于转动的转轴，以横截面示出了具有定子1和转子2的电动机5，所述转子2被定子1围绕。定子1包括沿其周线的多个槽8，通过定子齿6将所述槽8彼此分离(参照图3-4)。在本发明中，电机采用具有3相6极的旋转场机器的形式。总之，在该示例中，将绕组分布在54个槽上。因此，每极提供9个槽8。彼此绝缘的两个成形条3、4在每个情况下都位于每个槽8中(图3-4)。面向转子2的成形条4形成上方，也被称作上方成形条。位于槽8中较深位置并远离转子2的成形条3形成底层，并被称作底层成形条。

图3示出了在每个情况下具有不同磁场分布的本发明电机5的一部分。在左手附图中可以看出磁场线在磁极上方；右手附图示出了磁线在磁极中心。

原理上，在相同电机中表示出相同的操作点。

在成形条3、4的区域中，定子齿6的两个侧壁7(划定相邻槽8的界限)实质上彼此平行。可以从所画的磁通线看出，实现几乎均匀磁性加载定子材料，尤其在定子齿6的区域内。磁通路径的所有区域几乎具有均匀的磁通密度。因此，这导致如果进一步增加磁通，散布有磁通的定子区域几乎一致地进入饱和。沿定子齿6的平行磁通线是由于定子齿6的平行侧壁7的直接结果。定子1的磁轭高度被指定为9。

图2示出了两种不同类型的电机的饱和曲线：在左手侧，处于主干网络操作；在右手侧，处于逆变器操作。沿垂直轴画出了存在于定子和转子之间的空气间隙中的磁通量；沿水平轴画出了扭矩。左手类型的电机与传统电机相对应。右手类型的电机与本发明相对应。在本发明类型的情况下，相对地可以检测到与饱和区域界限非常陡峭地转变。这示出了构造类型的电机的突然饱和特性。由于电机在优化功率区域中操作地更快，因此这种特性是有利的。由于本发明的定子部分主要实现了该目的，其中根据本发明针对逆变器操作优化了所述定子。这样，想要的是到饱和区域(突出表示为圆圈)的界限明显的过渡(右手图)。这样传递了较高的扭矩，与此同时通过定子提供的激励功率较小。这需要的是同等高度地控制散布有磁通量的定子的所有区域。根据本发明，通过定子齿区域中的平行等高线实现了该目标。为了实现其他优化，由于定子齿6的设计，以最佳可能方式向梯形设计的槽8填充成形条3、4。

在该版本中，设计成形条3、4，使得在每个情况下它们紧密地抵靠在由两个相邻定子齿6形成的槽8的相对侧壁7。也可以从图4中看出所述结构。为了以最佳可能方式填充由定子齿6形成的槽8，在每个情况下所述槽具有彼此平行对齐的侧壁7，成形条3、4在每个情况下都具有梯形横截面。可以从图4看出，定子齿6的横截面可以在成形条3和4下面分叉。然而，对于本发明重要的是以下事实：定子齿6的两个侧壁7至少在成形条3、4的区域中实质上彼此平行。

优选地，位于不同层的槽8内的成形条3、4具有实质上相同的横截面面积，使得在所有成形条3和4中激励电流经由相同阻抗。这意味着成形条3、4具有实质上相同的横截面面积，优选地，一个面积在另一面积的90％范围内。为了对于梯形槽横截面是有可能的并且与定子齿6进行紧密接触，给定槽8的成形条3、4具有不同形状。可以从图4看出，两个成形条3、4具有梯形尺寸，但是两个梯形的高度关系不同，因此梯形形状是不同的。在几何术语中，这两个梯形是不全等或不相似的。

现在为了示出在槽8中的成形条3、4如何彼此相连，图5、6和7示出了属于三个相位之一的绕组。一个相位的绕组是由根据图5的第一组线圈元件和根据图6的第二组线圈元件构成。在图7中，表现出对所述组的线圈元件进行串联绕组。图5、6和7中以带状形式呈现的成形条3是下方成形条，位于下方(远离转子2)(图3-4)。以简单线条呈现的成形条4是上方成形条，位于上方(面向转子2)。

分别选择对上方和下方成形条4和3的不同表示，仅是为了能够在附图平面内呈现一个在另一个上方的成形条。然而，这些表示的差别并不意味着成形条3、4具有不同厚度。此外，相对本发明，表示在定子1的各表面处的上方和下方成形条之间的界面的形状和位置没有更深的含义。图5、6和7仅是为了示出各个成形条3和4的拓扑和布线以及绕组的方向的行进路线和感觉。

从图5、6和7可以看出，在每次通过定子之后发生层的改变，即，在定子表面处的大多连接将上方成形条与下方成形条相连。箭头表示绕组的含义，箭头下方的数字表示槽的编号。在图5的第一组线圈元件中，绕组在下层以槽编号3开始并以槽编号46结束，所述槽46与起点相连(通过引出的箭头表示)。在图6的第二组线圈元件中，绕组在上层以槽编号1开始并以槽编号12结束，所述槽编号12与槽编号3的下层相连(图5)。槽编号1的上层成形条与相位连接相连(由点表示)。两组线圈元件的绕组彼此串联连接并沿所述定子的周长具有相反方向。

尽管槽8的两个成形条3、4沿通过槽8的行进方向彼此点绝缘，但是通过多组绕组彼此串联连接。为了清楚的目的，并未示出其它两个相位的绕组，然而可以将其表现为模拟形式。

在每个情况下通过多个单个线缆10形成成形条3、4。优选地，进行多次绞合。这意味着在第一实例中，绞合(即，缠绕)一组单个线缆10，以便形成绕线。在下一步骤中，然后将两个或多个这些绕线绞合到一起(即，缠绕)。在这种方式下，进行多次绞合。其它绞合方案也是有可能的。

在图8中，可以详细看到本发明研制的成形条3、4。所述成形条由多个彼此绝缘的并且缠绕的单个线缆10构成；在每个成形条3、4的一端11，将这些结构电学相连(焊接)在一起。因此，在成形条3、4中形成上述导电回路。

如图9所示，在有利实施例中的每个成形条3、4包括：至少两层A、B(一个位于另一个上方)，其中由多个单独线缆10构成所述层A、B，多个单独线缆10彼此缠绕(优选地，灌浆)。各个线缆10中的每个铺在相应的成形条3、4的表面上，优点是改善对成形条3、4的冷却。

因此形成的成形条3、4随后，也就是说在绞合工艺之后，成为本发明的梯形形状。示出了冷成形(具体地，通过轧制工艺)在质量和制造成本方面对自己的证明。

在在生产期间对成形条3、4的定形的过程上，根据这种方法的有利方面，成形条3、4的端部在将它们插入定子1的槽8之前预先弯曲，以便令对它们进行绕线的后续步骤更方便。图10示出了根据这种实施例的成形条3、4。

为了能够将预先弯曲的成形条3、4更容易地引入槽8，定子齿6的加宽内端是以某种形式非对称的：导致在定子齿6的一侧上具有基本平坦的表面区域，而沿朝向相邻定子齿6的方向具有更宽的投影6a。

优选地，可以从图10看出，两个成形条3、4至少分别包括两个基本平坦的部分成形条3a、3b和4a、4b，所述部分彼此紧密抵抗，并连接为分别形成成形条3和4。在优选方式下，每个部分成形条3a、3b和4a、4b的厚度不大于一个定子齿6的投影6a的边缘与相邻定子齿6的相邻边缘之间的间隙。通过两个相邻定子齿6之间的间隙完成将部分成形条3a、3b、4a、4b以以下顺序引入槽8：首先，引入部分成形条3a，然后在插入部分成形条3b之后插入部分成形条4a，最后插入部分成形条4b。以与部分成形条3a和4a的插入方向相倾斜的方向，分别布置所述部分成形条3a和4a，以便使它们到达在定子齿6的较宽投影6a之后的部分。因此，可以分别将对应第二部分成形条3b和4b引入沿直线方向移动的槽8。

每个版本中的成形条3、4在端部彼此电连接。

针对适用于汽车应用的各个成形条3(4)的连接形式是电阻焊接(或热熔融焊接)。

实际上，这种形式的连接已经应用于汽车行业的电机。

然而在本发明特殊情况下，相对传统应用(例如，连接相位抽头)，将这种形式的连接应用于在对应槽之间连接电导体的目的。

因此，与传统应用的差别在于通过这种形式的连接(电阻焊接)支持偏转在绕组头中电流，其中所述这种形式的连接是此目的的创新点。

电阻焊接(或热熔融焊接)是电连接现有技术的选项，具体地，根据它的振动阻抗和抗热震性而应用于汽车业。

然而，本发明电阻焊接的较大附加优点在于从对应导体除去电学绝缘层还包括在该工艺中，无需提前采用。由于这样支持完整连接所有导体而无需采用任何重要的预处理，因此当连接对应槽之间的电学导体时，这对于新应用是尤其有利的。在这种方式下，可以减小制造绕组的方法的步骤数目，同时可以减小制造成本。

为了最小化制造成本，使用其它连续的多重轧制处理。

本发明不限于所呈现的实施例的示例。还有可能的是转子是围绕定子的外部转子。本发明还适用于任何适合拓扑(绕组路径)的旋转场机器。此外，多于两个的成形条可以位于一个槽中。

附图标记列表

1 定子

2 转子

3 成形条(下方成形条)

3a、3b 部分成形条

4 成形条(上方成形条)

4a、4b 部分成形条

5 电机

6 定子齿

6a 定子齿的投影

7 定子齿6的侧壁

8 槽

9 磁轭高度

10 各个线缆

11 成形条的端部

12 由多个单个线缆10制成的绞合/缠绕的成形条的捻距成形条的A、B层

Claims

1.一种用于电力机器(5)的定子(1)，尤其是针对电动车辆的旋转场机器，例如电动机或发电机，其中所述定子(1)沿其周长具有通过定子齿(6)分离的多个槽(8)，在所述槽中布置有由多个单个线缆(10)构成的成形条(3，4)，其特征在于：成形条(3，4)由彼此缠绕的多个单个线缆形成；至少在所述条形结构(3，4)的区域上，构成相邻槽(8)边界的定子齿(6)的两个侧壁(7)中的每一个均实质上彼此平行地延伸；至少两个成形条(3，4)依次位于槽(8)上；以及位于槽(8)内的成形条(3，4)在每一情况下具有实质上相同的横截面面积但是具有不同的形状，并且两个成形条(3，4)在它们通过所述槽(8)的路程上彼此电绝缘，但是至少通过至少一个绕组彼此间接串联连接。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于：所述成形条(3，4)包括多个缠绕和灌浆的单独线缆(10)的至少两层的结构，所述层依次排列，从而所述线缆(10)的每一个铺在相应成形条(3，4)的表面上。

3.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于：设计所述成形条(3，4)，使得在每一情况下，它们紧密地抵靠在由两个相邻定子齿(6)形成的槽(8)的相对侧壁(7)上。

4.根据权利要求1到3中至少一个权利要求所述的定子，其特征在于：所述成形条(3，4)在每一情况下具有梯形横截面。

5.根据权利要求1到4中至少一个权利要求所述的定子，其特征在于：所述形成所述成形条(3，4)的单个线缆(10)多重绞合，并且优选地对其进行灌浆。

6.根据权利要求1到5中至少一个权利要求所述的定子，其特征在于：优选地，所述成形条(3，4)通过轧制工艺冷成形，并且优选地，所述成形条(3，4)配置有预弯曲的端部。

7.根据权利要求1到6中至少一个权利要求所述的定子，其特征在于：所述成形条(3，4)中的至少一个分别包括至少两个实质上平坦的部分条状结构(3a，3b和4a，4b)，其中部分条状结构(3a，3b和4a，4b)彼此紧密地抵靠并且分别连接以形成所述成形条(3和4)。

8.一种具有定子(1)和转子(2)的电动机，尤其是针对电动车辆的旋转场机器，其特征在于：所述定子(1)根据权利要求1到7中至少一个权利要求设计的，其中所述定子长度优选地是捻距的整数倍。

9.根据权利要求8所述的电动机，其特征在于：在定子(1)的情况下，极长度在50到120mm之间，优选地，槽横截面为80到150mm²之间。

10.一种用于制造定子的方法，具体地根据权利要求1到7中至少一个权利要求的定子，其特征在于：在形成所述成形条(3，4)时，将所述单个线缆(10)多重绞合，并且优选地对所述单个线缆(10)进行灌浆。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：将所述成形条(3，4)形成为具有梯形横截面。

12.根据权利要求10或11中任一权利要求所述的方法，其特征在于：冷成形所述成形条(3，4)。

13.根据权利要求10到12中任一权利要求所述的方法，其特征在于：通过轧制工艺冷成形所述成形条(3，4)，优选地通过连续多个轧制工艺。

14.根据权利要求10到13中任一权利要求所述的方法，其特征在于：在将所述成形条(3，4)的端部插入定子(1)的槽(8)之前，预弯曲所述成形条(3，4)的端部。

15.根据权利要求10到14中任一权利要求所述的方法，其特征在于：使用电阻焊接方法将所述单个成形条彼此相连。

16.一种定子，包括：

定子周线，所述周线具有多个定子槽；

相应的定子齿，分离所述多个槽中的相应槽；

所述槽的每一个分别具有依次坐落在相应的槽中的至少两个相应的成形条，所述至少两个相应的成形条具有相互不同的形状以及至少近似相同的横截面面积；

所述至少两个相应的成形条在它们相应的槽中彼此电绝缘；以及

所述至少两个相应的成形条至少彼此间接串联连接。

17.根据权利要求16所述的定子，还包括：

由多个缠绕和灌浆的单独线缆的至少两层的结构形成的所述成形条的至少一个，所述层依次层叠成图案，在所述图案中：所述多个线缆(10)中的每个铺在所述至少一个成形条的表面上。

18.根据权利要求16所述的定子，还包括：

所述槽的每个槽分别具有所述槽的成形条抵靠在上面的相应侧壁，通过所述定子齿的相应相邻定子齿形成所述相应的侧壁。

19.根据权利要求16所述的定子，其中：

所述至少两个相应的成形条具有梯形横截面。

20.根据权利要求16所述的定子，还包括：

所述成形条的至少一个由多重绞合和灌浆的线缆构成。

21.根据权利要求16所述的定子，其中：

所述成形条通过轧制冷成形。

22.根据权利要求21所述的定子，还包括：

预弯区设置在所述条上的端部部分。

23.根据权利要求16所述的定子，还包括：

所述成形条的至少一个包括至少两个部分成形条，所述至少两个部分成形条彼此紧密地抵靠并且连接以形成所述至少一个成形条。

24.根据权利要求16所述的定子，其中：

所述定子的长度是捻距的整数倍。

25.根据权利要求16所述的定子，其中：

定子极长度在50到120mm之间，并且定子槽横截面在80到150mm²之间。

26.根据权利要求16所述的定子，其中：

所述至少两个相应的成形条至少通过至少一个绕组彼此间接串联连接。

27.一种定子制造工艺，包括以下步骤：

提供定子周线；

沿定子周线提供多个槽；

使用相应的定子齿分隔多个槽；

将分别由多个缠绕的单独线缆形成的相应成形条布置在相应的槽中；

在所述多个槽的每个槽中，分别将至少两个相应的成形条布置为一个在另一个的上方；

提供具有相互不同的形状和至少近似相同横截面面积的至少两个相应成形条；

在至少两个相应成形条的相应槽中，将所述至少两个相应的成形条彼此绝缘；以及

至少将所述至少两个相应的成形条彼此间接串联连接。

28.根据权利要求27所述的定子制造工艺，还包括以下步骤：

由多个缠绕和灌浆的多个线缆的至少两层的结构形成所述成形条的至少一个，所述层依次层叠成图案，在所述图案中：所述多个线缆(10)中的每个铺在所述至少一个成形条的表面上。

29.根据权利要求27所述的定子制造工艺，还包括以下步骤：

由多次绞合和灌浆的线缆形成所述成形条的至少一个。

30.根据权利要求27所述的定子制造工艺，还包括以下步骤：

将至少两个相应的成形条形成为梯形横截面。

31.根据权利要求27所述的定子制造工艺，还包括以下步骤：

冷成形所述至少两个相应的成形条。

32.根据权利要求27所述的定子制造工艺，还包括以下步骤：

通过轧制形成所述至少两个相应的成形条。

33.根据权利要求27所述的定子制造工艺，还包括以下步骤：

在所述成形条上提供预弯曲的端部部分。

34.根据权利要求33所述的定子制造工艺，还包括以下步骤：

在在成形条上提供预弯曲的端部部分的步骤之后，将所述成形条引入到转子槽中。

35.根据权利要求27所述的定子制造工艺，还包括以下步骤：

通过电阻焊接将单独的成形条彼此相连。