CN105706343A - 用于制造短的绕组头部的方法以及转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造短的绕组头部(6)的方法以及转子，在其中，使转子绕组的在端侧从转子(1)的基体(2)离开的导体区段(5)向换向器(7)的方向弯折，其中，将导体区段(51、52)的轴向平行地取向的导体端部(14、15)从原来的外部的第一径向位置带到内部的第二径向位置中，其中，使引导至导体端部(14)的导体区段(51)弯曲到在端侧安装在所述基体(2)上的弯曲环(10)的弯曲边缘(11)上，并且使导体区段(51)至少近似地平行于所述基体(2)的端侧(4)取向。

Description

用于制造短的绕组头部的方法以及转子

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于制造短的绕组头部的方法以及一种具有权利要求9的特征的用于执行所述方法的转子。

背景技术

为了能以尽可能小的结构长度实现具有带有换向器的转子的电机的结构长度，力求在形成转子的基体的叠片组(Lamellenpaket)和换向器之间尽可能扁平地构造绕组头部。在端侧从基体离开的转子绕组的导体与也被称为整流子的换向器在导体端部处钎焊或焊接在一起。

为了以期望的连接的方式将导体制成绕组，必须以确定的方式使导体与换向器相连接。各个导体的从转子的基体伸出的端部必须通过交叠和弯曲被带到相应的位置中，之后，在该位置中，能使这些端部与换向器的各个接触面导电地相连接。在该方法中，同时使下层和上层的导体交叠并且随后使其弯曲。

交叠给出了绕组头部高度的极限。在该处理步骤之后，下层和上层的导体摞在一起，不再能实现继续交叠导体以实现更小的绕组头部。

在其中使从转子的基体伸出的导体相应地向换向器的方向弯曲的传统的弯曲方法具有的缺点是，由于所述几何结构极限，在交叠时，不能使导体平行于或者几乎平行于叠片组的端部叠片取向。相反地，仅仅能通过传统的弯曲方法制造有锥形特征的绕组头部。

为了获得用于电机的转子的扁平的绕组头部，在装配在转子处之前，制造具有直角弯折的导体区段的、形成转子绕组的导体。从文献DE19956347A1中已知具有预制的导体元件的转子。直角弯折的导体元件的预制以及随后进行的插入到转子的槽中相应需要高成本的装配步骤。

发明内容

具有权利要求1所述的特征的用于制造在电机的转子处的短的绕组头部的根据本发明的方法具有的优点是，可将被弯曲到在端侧安装在转子的基体处的弯曲环的弯曲边缘上或者直接被弯曲到叠片组的端部叠片上的导体区段带到相对于基体的端面至少近似平行的取向中。由此，可在基体和换向器之间实现绕组头部的短的结构长度，而形成转子绕组的导体不必在之前特别的交叠方法中被预弯。由此，使优选地用作用于内燃机的起动驱动部的电机实现相应短的结构长度，这刚好在车辆制造中得到特别大的优点。通过更短的结构长度还使电机实现更小的重量。

在使导体区段弯折时，使导体区段弯曲优选地超过90°的角度，从而进行过度弯曲。由此实现，即使在稍微有弹性地回弹时，在弯曲过程之后，被弯折的区段也平行于转子的基体的端侧伸延，并且由此在绕组头部的区域中实现最优地缩短结构长度。弯折过程优选地由转子和待弯折的导体区段的相应的导体端部的叠加运动组成。在该叠加的运动中，使转子转动相应的角度位置，并且同时进行在轴向上的上升运动。备选地，可在转子静止且工具相应地运动时实现弯曲过程。通过以下方式减小导体端部与基体的端侧的距离并且由此改变导体端部的角度位置，即，可稍后使该导体端部与换向器的相应的接触面钎焊或焊接在一起或者以其他方式导电地相连接。此外，使相应的导体端部朝转子的旋转轴线的方向移动。

通过转动和上升运动与叠加的移动运动的组合，实现用于导体区段的基本上直角弯折的非常短的过程持续时间。由此，可省去交叠的工艺步骤。

可在使用定位工具的情况下进行弯折过程，该定位工具作用在分别待弯折的导体区段的导体端部处。在此，定位工具优选地将导体端部保持在轴向平行的取向中，并且使该导体端部移动到相对于转子的旋转轴线较小的径向距离上和另一角度位置中。当在方法技术上是合理的或有利的时，可将转子和定位工具的运动组合以用于进行弯折过程。根据对弯曲过程的经过的要求，在此可通过相应地组合或选择定位运动和上升运动使弯折方法与现有的边界条件相匹配。

在转子中，该转子具有以很小的径向距离彼此分布地布置在两个不同的圆半径上的、形成转子绕组的内部的导体和外部的导体，首先可使内部的导体弯曲到弯曲环上，并且之后使外部的导体弯曲到已经弯曲的内部的导体上。在此，也存在这样的可能性，即，可将外部的导体通过超过90°角度的过度弯曲带到相对于基体的端侧平行的取向中。由此，对于外部的导体来说，弯曲方法以和在直接邻接于弯曲环的内部的导体中情况相同的方法步骤进行。在此，为了进行弯折过程，也可进行与以上已经描述的相同的转动和上升运动和定位运动。

代替用于各个导体区段及其导体端部的各个定位工具，也可使用沉降推进工具(Senk-Schiebewerkzeug)，其使所有从转子的基体离开的导体同时弯曲到期望的最终位置中，从而导体的导体端部可与换向器的接触面导电地相连接。所有导体的同时弯折具有缩减制造过程的优点，然而这也需要相应复杂的处理工具。从转子的基体离开的导体或导体区段优选地是U形的导体部分，其利用其U形部的两个侧边布置在转子的基体中的不同的槽中。

具有权利要求9的特征的根据本发明的转子具有的优点是，优选地构造成由电绝缘的材料制成的绝缘环的弯曲环实现了在端侧在转子的基体处离开的导体区段的最优的弯折。为了该目的，弯曲环具有弯曲边缘，该弯曲边缘具有这样的弯曲半径，该弯曲半径保证在该处弯曲的导体区段不被损坏，并且可以限定的弯曲半径从轴向平行的取向被带到平行于基体的端侧伸延的方向上。为了该目的，弯曲环的内半径优选地大于换向器的周半径。由此实现，必须被带到实现与换向器电气连接的位置中的导体端部在弯曲过程中可沿轴向方向压入内部的环形腔中，由此，实现了待弯曲的导体区段超过90°角度的过度弯曲。之后，如以上已经描述的那样，该过度弯曲使得面对换向器的绕组头部实现尤其短的结构形式。

基本上也可在没有弯曲环的情况下直接在叠片棱边上进行导体到期望的位置中的弯曲。

附图说明

下面根据在附图中示出的实施例详细描述本发明。其中：

图1简化地示出了电机的转子，

图2部分地以截面图示出了图1的转子的放大的局部V1，

图3示出了图1的转子的基体，其中，导体区段在端侧折角，

图4a至图7a分别示出了转子的侧视图，以用于示出在弯曲导体区段时的各个方法步骤，

图4b至7b分别示出了转子的基体的端侧视图，以用于示出在使导体区段折角时的方法步骤。

具体实施方式

在图1中示出了电机的转子的基本结构，该转子也可被称为电枢或工作轮，电机例如可用作用于内燃机的起动机。

转子1具有基体2，该基体由多个有槽的叠片组成，从而得到用于容纳形成转子1的绕组的电导体的纵向槽3。由多个导体区段5形成的绕组头部6位于基体2的在图中右侧的端侧4上，该绕组头部的在此不可见的导体端部被引入换向器7中，该换向器与基体2同样被固定在转子1的共同的轴8上。导体区段5的导体端部与换向器7的接触面9导电地相连接。

在图2中放大地示出了图1的细节图，其在图1中以V1表示。出于可见性原因，该放大图仅仅示出了平行于基体2的端侧4取向的两个导体区段51、52。

以直接邻接内部的导体区段51的方式，在端侧4处安装有弯曲环10，其在此以纵截面示出。该弯曲环10由电绝缘的材料制成并且在面对导体区段51的边缘处具有弯曲边缘11，该弯曲边缘具有几乎相应于导体区段51、52的直径的弯曲半径。

在将导体区段51、52带到在图2中示出的取向中之前，该导体区段基本上轴向平行地从基体2的端侧4伸出。之后，首先使内部的导体区段、例如在此示出的内部的导体区段51绕弯曲环10的弯曲边缘11带到所示出的取向中。一旦相应地将以均匀分布在内圆上的方式分布在端侧4处的所有内部的导体区段折角，就将外部的导体区段、例如在此所示出的外部的导体区段52在内部的导体区段之上带到所示出的取向中。在此，使导体区段51、52过压或过度弯曲，也就是说，将其折角超过在此示出的90°的角度，其中，导体区段51、52的朝换向器7引导的区域12至少稍微地被压入弯曲环10的环形开口13中。在此，如此程度地进行导体区段51、52的过度弯曲，使得导体区段51、52由于尚还保留的弹性的回位力到达所示出的取向中。

导体区段51、52的导体端部14、15在此以在换向器7之内的虚线示出。导体端部14、15相对于转子1的旋转轴线轴向平行地取向，并且优选地与换向器7的接触面9钎焊或焊接在一起。

图3的透视图示出了图1中的转子1的基体2，然而没有图1中的换向器7和轴8。在图3中可看出导体区段5、确切地说导体区段51、52的交叠的取向，由此，导体区段51、52形成非常扁平的绕组头部6。如可在图2中看出的那样，导体端部14、15向内移动到较小的圆半径上。

在图4a的侧视图中示出了转子1，其中，导体区段51轴向平行地在基体2的端侧4处伸出。导体区段51的导体端部由定位工具16容纳。转子1被安装在上升转动单元17上，其可将转子1沿轴向方向18抬起并且使之旋转期望的角度。

在端侧4处同心地固定有弯曲环10并且利用其弯曲边缘11(图2)直接贴着导体区段51。如在图2中示出的那样，弯曲环10构造成在其弯曲边缘11上具有弯曲半径，从而导体区段51可通过该弯曲边缘11以相应的弯曲半径弯曲到如在图5a中示出的位置中。

在图4b中示出了在图4a中示出的组件的端侧视图。安装在端侧4上的弯曲环10具有相对窄的、在此可见的端面19，在下一方法步骤中，导体区段51通过该可见的端面19弯曲到在图5a中示出的取向中。

在图4a至5b中分别仅仅示出了唯一的导体区段51，以能够更好地示出用于弯折的方法。所有导体区段的弯折都以与所示出的导体区段51相同的方式进行，以整体获得扁平的绕组头部，其例如可在图7a和7b中看出。

为了将导体区段51带到基本上直角弯曲的位置中，如其在图5a中示出的那样，使转子1沿箭头方向18相对于图4a的位置抬起，并且同时使转子1沿箭头方向20旋转角度α，如可在图5b的端侧视图中看出的那样。与上升转动单元17进行的该上升转动运动叠加地，使定位工具16沿着箭头方向21朝旋转轴线22的方向运动，从而定位工具16到达在图5a和图5b中示出的位置。

现在，在图6a和6b中示出了所有的通过弯曲环10弯折的导体区段，其导体端部14相对于旋转轴线22轴向平行地伸出。在图6a和6b中示出了布置在内部的导体区段，其直接贴着弯曲环。

在图7a和7b中可看出，外部的导体区段如何在内部的导体区段之上以交叠的方式弯折成整体扁平的绕组头部6。在此，外部的导体区段(在图2中示出了其中的一个导体区段52)形成了绕组头部6的所谓的上层，而在图6a中可看出的导体区段形成了绕组头部6的所谓的下层。所有的向上伸出的导体端部14、15都联接在在此未示出的换向器的接触面上。

Claims (13)

1.一种用于制造短的绕组头部(6)的方法，在其中，使转子绕组的在端侧从转子(1)的基体(2)离开的导体区段(5)向换向器(7)的方向弯折，其中，将导体区段(51、52)的轴向平行地取向的导体端部(14、15)从原来的外部的第一径向位置带到内部的第二径向位置中，其特征在于，从转子(1)的基体(2)离开的导体区段(5)是U形的导体部分，并且使引导至所述导体端部(14)的导体区段(51)弯曲到在端侧安装在所述基体(2)上的弯曲环(10)上，并且使导体区段(51)至少近似地平行于所述基体(2)的端侧(4)取向。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在使所述导体区段(51、52)弯折时，分别进行所述导体区段(51、52)的超过90度角度的过度弯曲。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，在使导体区段(51、52)弯折期间，使所述导体端部(14、15)相对于所述基体(2)的角度位置变化，并且将所述导体端部(14、15)相对于所述基体(2)的端侧(4)的距离减小到最小。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在使导体区段(51、52)弯折期间，所述转子(1)的基体(2)沿轴向朝所述导体端部(14、15)的方向进行上升运动。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在使导体区段(51、52)弯折期间，定位工具(16)使所述导体端部(14、15)移动到相对于所述转子(1)的旋转轴线(22)较小的径向距离上。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在使导体区段(51、52)弯折期间，定位工具(16)使所述导体端部(14、15)向所述基体(2)的端侧(4)的方向移动。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在转子(1)中，该转子具有以很小的径向距离彼此分布地布置在两个不同的圆半径上的内部的导体和外部的导体，该内部的导体和外部的导体具有在端侧从所述基体(2)离开的导体区段(51、52)，首先使所述内部的导体区段(51)弯曲到所述弯曲环(10)上，并且之后使所述外部的导体区段(52)弯曲到已经弯折的内部的导体区段(51)上。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所有内部的导体区段(51)和外部的导体区段(52)借助于沉降推进工具在共同的弯折过程中弯曲到最终位置中。

9.一种用于执行根据上述权利要求中任一项所述方法的电机的转子，所述转子具有：基体(2)，所述基体具有用于容纳转子绕组的槽(3)；和换向器(7)，所述换向器与所述转子绕组导电地相连接，在其中，使在面对所述换向器(7)的端侧(4)处离开的各个导体区段(51、52)向换向器(7)的方向弯曲，其特征在于，弯曲环(10)以弯曲边缘(11)直接贴着从所述基体(2)的端侧(4)离开的导体区段(51、52)的指向旋转轴线(22)的内侧。

10.根据权利要求9所述的转子，其特征在于，所述弯曲环(10)由电绝缘的材料组成。

11.根据权利要求9或10中任一项所述的转子，其特征在于，所述弯曲环(10)的厚度为所述导体区段(51、52)的直径的1至2倍。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的转子，其特征在于，所述弯曲边缘(11)在横截面中形成四分之一圆。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的转子，其特征在于，所述弯曲环(10)的内直径大于所述换向器(7)的直径。