CN105830316A - 用于电机的定子的多相绕组的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助卷绕装置(90)制造用于电机的定子的多相绕组(83)的方法，其中，为此制造绕组半成品(50)，并且在制造绕组半成品(50)时制造绕组(83)的多个支路，并且在此由绕组的每一个支路制造两个电气串联的半部绕组(119、120、121、122、123、124)，其中，每一个半部绕组(119、120、121、122、123、124)通过绕组子组的方式制成具有波形侧部(133)的、呈星形绕组形状的波形，其特征在于，支路的半部绕组(119、120、121、122、123、124)以堆叠的方式布置，从而沿堆叠方向在第一支路的第一半部绕组(124)后紧接着另一支路的第一半部绕组(122)，并且在该另一支路的第一半部绕组后紧接着又一支路的第一半部绕组(120)，并且通过第一半部绕组(120、122、124)形成第一子堆，其中，沿相同的堆叠方向在第一子堆上形成第二子堆，并且在此卷绕第一支路的第二半部绕组(123)，并且紧接着该第一支路的第二半部绕组卷绕了另一支路的第二半部绕组(121)，并且紧接着半部绕组(121)卷绕了又一支路的第二半部绕组(119)。

Description

用于电机的定子的多相绕组的制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于电机、尤其机动车的三相发电机的定子的绕组的制造方法。

背景技术

从文献DE102008018971A1和JP56094948中已知一种用于制造定子中的绕组的方法，借助引入方法将绕组移入定子中。

成熟的生产技术在制造绕组的初期阶段或者中间阶段中由于生产节拍短尤其适用于大批量生产。在此，逐个卷绕并且依次引入绕组的相。在相应的引入过程之间进行压制步骤，在其中，将已引入的相的线圈头部沿径向向外推压，以给接下来的相提供空间。因此，被引入的绕组需要相对长的线圈头(Wickelkopf)。除此之外，多个相的分层式的布置方案导致定子中温度分布不均匀。

从文献DE2750112C2中已知一种波形绕组，其在半相技术中实施成半相绕组。在此，使用三相系统。

在此，逐个并且依次将六个半相与相应的接合部(线圈头)一起直接卷入定子铁芯中。在该操作中，波形绕组的两个半相(前向绕组和后向绕组)必须在事后彼此连接，因此在3相系统中在制成的定子处可见三个联结点(焊接位置)。现有的生产技术受限于平行的金属线和最大为35％的电的填充因子，当然，与引入技术相比，线圈头可实施得相对短些。在转向辅助马达中，将各相预制成环状绕组并且依次层状地上下重叠地放入引入工具中。然后，对于所有的相共同在一个步骤中实施引入过程。取消中间压制，因此在此线圈头也可实施得相应更短些。

发明内容

附图说明

根据多个附图说明实施例：

图1a、1b、1c和1d示出了不同的三个线圈组件的视图，

图2示出了图1a、1b和1c中的三个线圈组件如何彼此相互叠置，

图3示出了通过图2中的前九个线圈的并且根据此处给出的剖分线的剖视图，

图4a示出了图1d中右侧的线圈侧部如何放置在图1d中左侧的线圈侧部上，

图4b和图5示出了各个线圈组件的布置方案，

图6示出了整理设备的示意性的图示，

图7示出了图5和图6中的绕组半成品，

图8示出了线圈头的所谓的双层式的布置方案，

图9示出了线圈头的侧视图，

图10示出了卷绕装置，

图11示出了如何进一步加工半部绕组，

图12示出了加工的结果，

图13示出了整理设备中的相的半部绕组，

图13a至13h示出了波形侧部从半相到整理设备处的移交，

图14和图15示出了连接部侧的线圈头的不同的细节。

具体实施方式

图1a、1b、1c和1d示出了不同的三个线圈组件10、13和16的视图以及图1d中的线圈组件10的侧视图。这些线圈组件10、13和16为弯曲成型的金属线19、22、25的中间形态。从金属线起始端A1起沿卷绕方向30卷绕了十二个线圈33，所述线圈在此例如具有两个匝36。每一个匝36，即围绕在此未示出的极部的每一个匝36具有两个线圈侧部39和两个线圈侧部连接部42。接着线圈33的上一匝的上一线圈侧部39的是线圈连接部45，该线圈连接部一体地又过渡到为第二线圈的每两个匝中的第一匝的第一节段的线圈侧部39。在此说明的实施例基于十二个线圈的组件，如从图1a、1b和1c清楚可见的那样。相应地卷绕了十二个线圈33。

也按照针对图1a中线圈组件10说明的该原理处理线圈组件13和16。

在此，选择线圈组件10、13和16用于十二极的实施例，每个线圈33具有两个匝36并且最终用作三相电机、优选为三相发电机或交流电发电机的定子绕组。每一个线圈组件例如也可具有更少的匝36或者更多的匝36，即例如仅有一匝或三匝或四匝或五匝或更多匝。如果电机例如具有十四极转子，则每个线圈组件10、13或16总共设有并且制成十四个线圈33。如果电机例如具有十六极转子，则相应每个线圈组件10、13或16卷绕了十六个线圈33。

在此说明的用于制造绕组的实施例如已提及的那样用于具有带有十二个极的定子的电机。这在设置为三个支路(Strang，即，相)的情况下意味着，电机在其定子中具有三十六个槽，线圈侧部39布置在所述槽中。如果电机是具有十四或十六个极的三相电机，则在三相或者说三支路的布置方案的情况下，定子具有42或48个槽。如果电机不是三相或者说三支路的，而是例如五支路、六支路或七支路的话，则总共必须设置如示例性地对于线圈组件10、13和16提出的那样的五个、六个或七个线圈组件。此时，定子中的槽数需根据每个线圈组件设有的极数和设置的支路数量来选择。

在图2中示出了图1a、1b和1c中的三个线圈组件10、13和16如何彼此重叠地布置。如从图1a与图1d的结合中清楚可见的那样，线圈连接部布置在两个不同的平面中。在此，线圈连接部45在该申请文件中以附图标记45来表示，并且对于在点后还跟着奇数(如45.1和45.3)的线圈连接部，其布置在第一平面P1中，并且对于在附图标记45和点之后跟着偶数的线圈连接部，其布置在第二平面P2中。与此相应地在图2中，线圈连接部45.1、45.3、45.5等彼此处在平面P1中。

图3示出了通过图2中的前九个线圈33的并且根据在此给出的剖分线的剖视图。此处也明确示出，在这些线圈组件10、13和16彼此叠置之后，各个线圈组件10、13和16的线圈连接部45.1相对彼此的位置是怎样的。在图3中也清楚可见，各个线圈组件10、13和16的各个线圈连接部45.2在平面P2中相对彼此的位置是怎样的。在平面P1中，线圈组件16的线圈连接部45位于线圈组件13的线圈连接部45上并且也位于线圈组件10的线圈连接部45上，另外，线圈组件13的线圈连接部45也在线圈组件10的线圈连接部54上。对于平面P2也是如此。

基于图3，在另一步骤中(也参见图4)，将在图1d中位于右侧的线圈侧部39放在图1d中位于左侧的线圈侧部39上。这如在图4a中示出的那样来进行。示出的第一线圈33.1为线圈组件10的线圈33。示出的第三线圈33、33.2为线圈组件10的第二线圈。因此每隔两个线圈是线圈组件10的线圈33或者说线圈侧部39或者说39.11或线圈侧部39.21或线圈侧部39.31。根据另一设置的方法，也将平面P2中的线圈组件10的线圈侧部39放到平面P1的线圈侧部39上。在此，将第一线圈33的在平面P2中的线圈侧部39放到下一线圈的在平面P1中的线圈侧部39上。就此而言，这就如在图4a中示出的那样来进行。于是，这产生了如在图4b中示出的那样的布置方案。此时，在图5中以侧视图示出了该布置方案。在此，各个线圈组件10、13和16以彼此嵌套且平滑的形式的该布置方案称作绕组半成品。接下来将该绕组半成品50插入整理设备53中。整理设备具有杆56，在每个杆之间、即在两个直接相邻的杆56之间分别设有一个缝隙。将设置成用于布置到定子的槽中的线圈侧部39插入或者布置到每一个缝隙59中。相应地，如果定子具有三十六个槽，则整理设备53具有三十六个杆56或缝隙59。在图6中示意性地示出整理设备53。取代该为一排布置的示意性的图示而设置成，整理设备53具有布置成圆形的三十六个杆56。相应地，缝隙59同样布置成圆形。

在图7中这样示出了图5和图6中的绕组半成品50，它如何布置在圆形的整理设备53中。基于图8中的图示，在下一步骤中，利用整理设备53将这种绕组半成品50放到定子铁芯60的端侧63上。在该情况下，该定子铁芯60具有已提及的三十六个槽66和三十六个齿69。引入工具接合到在图8中示出的沿径向在内部的回环75中，并且在该回环处线圈33嵌入槽66中。由于绕组半成品的前述布置方案，不仅在由定子铁芯60和绕组半成品50构成的定子的联接侧上，而且在定子铁芯60的相对侧上分别获得了线圈头80的所谓的两层式的布置，如图9。

如果绕组半成品50布置在定子铁芯60中，则该绕组半成品50为在发电机中在线圈组件10、13和16(现在为绕组83的所谓的支路)的端部处截取电压的绕组83。

因此，根据之前说明的实施例说明了一种用于电机的定子的多相绕组的制造方法，其中，为此制造绕组半成品50，并且在制造绕组半成品时，绕组子组制成带有线圈侧部39的线圈33，然后绕组半成品50这样布置成环形，使得绕组侧部(在此实施成线圈侧部39)这样布置在具有缝隙59的整理设备53中，即，绕组侧部(在此为线圈侧部39)、直接相邻的绕组子组(在此为环路33)布置到整理设备53的缝隙59中，并且相邻的绕组侧部(在此为线圈侧部39)在这个缝隙59中布置在不同的平面中。

整理设备53具有的引入整理设备53中的缝隙59的数量相应于引入形成定子铁芯60的叠片中的槽66的数量。

如此布置在整理设备53中的绕组半成品50相对于定子铁芯60的端侧63来定位，其中，布置或已布置在缝隙59中的绕组侧部(在此为线圈侧部39)与槽66对齐并且然后借助引入工具72引入定子铁芯60的槽66中。

在绕组子组构造成线圈33的情况下，支路的每一个线圈组件10产生一个线圈链，其中，N个线圈链、即线圈组件10、13、16彼此相嵌，从而线圈组件10、13、16的线圈33依次交替布置成一排，其中，线圈连接部45布置在共同的侧部上，并且然后这样转动线圈33，使得呈支路的线圈组件10、13、16形式的半成品的线圈33的线圈侧部39位于直接相邻的线圈33的线圈侧部39上(图4a和图9)。

第二实施例

在图10中示出了卷绕装置。根据该卷绕装置90，六个支柱93近似布置成六边形。这六个支柱93位于支架96上，该支架沿支柱纵向围绕轴线99可转动地支承。为了制造绕组半成品50，开始时首先将一根金属线或多根金属线106、107、108固定在支柱93(起始卷绕支柱)处，并且首先沿逆时针方向将卷绕装置90转过三圈。在此，分别这样卷绕金属线106、107、108，使得因卷绕装置90的三圈转动相应产生的匝以下降的次序布置在支柱93上。在到达所谓的转向点110之后，顺着在此称作“转向点支柱”的支柱93放置转向连接部113，转向连接部113在此将金属线106的两个半部彼此连接。现在，该转向连接部113在另一转向点116处沿相反方向围绕卷绕装置90或者说支柱93缠绕三圈。因此产生了通过转向连接部113一体连接且相隔开的两个半部绕组119和120。这些半部绕组119和120是用于制造分布式的波形绕组的初始绕组，该初始绕组接下来在定子中产生或者说即为所谓分布式的波形绕组。除了这两个半部绕组119和120之外，还卷绕了另外的四个半部绕组121和122以及123和124。这另外的四个半部绕组121至124正如前两个半部绕组119和120那样卷绕而成。在两个半部绕组119和120之间，另外的两个半部绕组121和123沿着支柱93位于卷绕装置上，从而在该情况下半部绕组119的转向连接部113位于半部绕组121上。该转向连接部113同样在半部绕组123上。在半部绕组121与122之间的转向连接部位于半部绕组123上。

在相应的第二半部绕组120、122和124卷绕完成之后，因此借助围绕卷绕装置90布置的六个滑块130进一步加工半部绕组119至124的大致为六边形的组件，如图11。该滑块130沿朝轴线99的方向进给，并且在此支柱93同样额外地沿朝轴线99的方向运动。这是必需的，因为滑块130并不拉长金属线106、107、108，而是仅改变形状。在图12中可见该形状的结果。现在，半部绕组119至124分别实施成所谓的星形绕组。因此，总共产生了六个彼此上下重叠布置的星形绕组。确切地说，金属线在该星形绕组中具有波形侧部和波形侧部连接部的形状。波形侧部是基本上沿切线处于滑块130与支柱93之间的节段。在此，波形侧部具有标记133。在此，在波形侧部133之间的沿着滑块130和支柱93紧贴在其上的节段具有波形侧部连接部136和138的功能。由于至此设置的布置方案和至此设置的方法步骤，所有星形绕组和在各个星形绕组之内的金属线沿轴向方向(轴线99)彼此上下重叠地对齐布置。因此，原则上产生了具有波形的绕组子组。

因此显示了一种用于借助卷绕装置90制造用于电机的定子的多相绕组83的方法，其中，为此制造绕组半成品50并且在制造绕组半成品50时制造绕组83的多个支路，并且在此，由绕组的每个支路制成两个电气串联的半部绕组119、120、121、122、123、124，其中，每个半部绕组119、120、121、122、123、124以绕组子组的方式制成具有波形侧部133、呈星形绕组形状的波形，并且其中，支路的半部绕组119、120、121、122、123、124以堆叠的方式布置，使得沿堆叠方向在第一支路的第一半部绕组124之后紧接着另一支路的第一半部绕组122，并且在该另一支路的第一半部绕组之后紧接着又一支路的第一半部绕组120，并且通过第一半部绕组120、122、124形成第一子堆(Teilstapel)，其中，沿相同的堆叠方向，在第一子堆上形成第二子堆，并且在此，卷绕第一支路的第二半部绕组123，并且紧接着该第一支路的第二半部绕组卷绕另一支路的第二半部绕组121，并且紧接着该半部绕组121卷绕了又一支路的第二半部绕组119。

为了借助呈星形的六个半部绕组119、121、123、120、122和124可制成在该示例中的用于电机的定子的三相定子绕组，六个半部绕组和其波形侧部133必须布置成彼此错开。为此，在沿径向向外移走滑块130之后，从支柱93取下六个半部绕组119至124。

在转移到图13的整理设备53之后，该整理设备基本上对应于之前说明的整理设备(三十六个杆56，三十六个缝隙59)，在图13中首先给出针对两个半部绕组、在此为半部绕组119和半部绕组120的这种布置方案的清楚的图示。在图10中可见的用于半部绕组119的金属线起始端不仅在图10中、而且在图13中标有附图标记140。在图10中标有附图标记143的金属线末端同样也存在于图13中。同样在此可见转向连接部113，并且该转向连接部在此位于整理设备53的外周边处。在图13中，波形侧部133的布置方案仅是原则性的，因为清楚可见原则上哪里布置有该波形侧部133以及因而在哪些杆56之间布置波形侧部133。设置成，波形侧部133以及它们的位置彼此上下重叠地转移到整理设备中并且在各个半部绕组119、121、123、120、122和124的各个波形侧部133之间的相对位置如在卷绕装置90中获得的那样地转移到整理设备中，并且因此保持在此。

在图13a至图13h中详细地示出了半部绕组119、121、123、120、122和124到整理设备中的转移。在图13a中以展开的侧视图示出了卷绕装置90。示出的情况对应于根据图12的情况，未示出滑块130。滑块130又略微移开，因此没有过高的预紧作用于半部绕组119、121、123、120、122和124上，预紧会不必要地使得难以从卷绕装置90中推出半部绕组119、121、123、120、122和124。

根据图13b，在第一步骤中借助在此未示出的推动工具将半部绕组119推入并且转移到应容纳相应的支路(相)的槽59中。在三相系统中(如此处的情况)，即每隔两个槽(用于一个支路的第一槽组系统)推入半部绕组和其波形侧部133。为了将下一半部绕组121推入槽59中，使整理设备53和卷绕装置90彼此相对移动，使得半部绕组121的波形侧部133被推入用于第二支路的第二槽组系统中，如图13c。为了将下一半部绕组123推入槽59中，使整理设备53和卷绕装置90彼此相对移动，使得半部绕组123的波形侧部133被推入用于第三支路的第三槽组系统中，如图13d。如果例如将定子设为用于五个或六个相，则卷绕装置90和整理设备53需相应地调整。

如果所有第一半部绕组119、121和123都已插入整理设备53的槽59中，则整理设备53和卷绕装置90又相对彼此取向，使得第一支路的第二半部绕组120可被推入第一槽组系统中。于是，半部绕组119的所有波形侧部133和半部绕组120的所有波形侧部133彼此上下重叠地安置在整理设备53和其第一槽组系统中。通过整理设备53相对于卷绕装置90相应地移动并且通过半部绕组122的波形侧部133的依次移入(图13f)和半部绕组124的波形侧部133的依次移入(图13g)，整理设备53的所有的槽59此时均已填满。

说明了一种方法，在其中，将半部绕组119、120、121、122、123、124从卷绕装置90逐个往下转入具有缝隙59的整理设备53中，其中，首先将又一支路的第二半部绕组119转移到分配给所述又一支路的第二半部绕组119的一组缝隙59中，在这之后将另一支路的第二半部绕组121转移到分配给所述另一支路的第二半部绕组121的一组缝隙59中，在这之后将第一支路的第二半部绕组123转移到分配给所述第一支路的第二半部绕组123的一组缝隙59中，其中，又一支路的第二半部绕组119的这组缝隙59的缝隙59与另一支路的第二半部绕组121的这组缝隙59的缝隙59之间存在间距，第一支路的第二半部绕组123的这组缝隙59中的缝隙59与又一支路的第二半部绕组119的这组缝隙59中的缝隙59之间存在间距(图13b至图13d)。

在接收了第二子堆的半部绕组119、121、123之后，将第一子堆的半部绕组120、122、124转入到带有缝隙59的整理设备53中(图13e至图13g)。

首先，将又一支路的第一半部绕组120转入所述又一支路的第二半部绕组119已经转移进去的那组缝隙59中，在这之后将另一支路的第一半部绕组122转移到所述另一支路的第二半部绕组121已转移进去的那组缝隙59中，在这之后将第一支路的第一半部绕组124转移到所述第一支路的第二半部绕组123已转移进去的那组缝隙59中(图13e至图13g)。

支路的半部绕组119、120、121、122、123、124的波形侧部133彼此间在卷绕装置90上的相对位置通过如上的转移而转移到整理设备53的缝隙59中。

圆形的整理设备53的槽59在第一层150中单排填充有第一半部绕组119、121、123的波形侧部133并且在第二层中单排填充有第二半部绕组120、122、124的波形侧部133，现在将圆形的整理设备套置到圆形的定子铁芯60上。如已类似于图8所说明的那样，这样布置在整理设备53中的由半部绕组119、121、123、120、122、124组成的绕组半成品50相对定子铁芯60的端侧63来定位，其中，布置或者已布置在缝隙59中的波形侧部133与槽66对齐地放置并且之后借助引入工具72引入定子铁芯60的槽66中。

因此，半部绕组119、120、121、122、123、124的波形侧部133在一个过程中、优选同时从所有缝隙59中被引入定子铁芯60中。

从图14和图15中可见连接部侧的线圈头的不同的细节。因此，形成线圈头的线圈侧部连接部42布置成两层。在虚线146内可见该两层式的布置方案，并且因此也使得一个支路的一分绕组120的线圈侧部连接部42和同一支路的伸延到同一槽中的另一分绕组119的线圈侧部连接部42之间容纳有其他支路的线圈侧部连接部42，也参见槽66中的空间状态。

Claims (8)

1.一种用于借助卷绕装置(90)制造用于电机的定子的多相绕组(83)的方法，其中，为此制造绕组半成品(50)，并且在制造所述绕组半成品(50)时制造所述绕组(83)的多个支路，并且在此由所述绕组的每一个支路制造两个电气串联的半部绕组(119、120、121、122、123、124)，其中，每一个半部绕组(119、120、121、122、123、124)通过绕组子组的方式制成具有波形侧部(133)的、呈星形绕组形状的波形，其特征在于，

所述支路的半部绕组(119、120、121、122、123、124)以堆叠的方式布置，使得沿堆叠方向在第一支路的第一半部绕组(124)后紧接着另一支路的第一半部绕组(122)，并且在该另一支路的第一半部绕组后紧接着又一支路的第一半部绕组(120)，并且通过所述第一半部绕组(120、122、124)形成第一子堆，

其中，沿相同的所述堆叠方向在第一子堆上形成第二子堆，并且在此卷绕所述第一支路的第二半部绕组(123)，并且紧接着该第一支路的第二半部绕组卷绕所述另一支路的第二半部绕组(121)，并且紧接着所述半部绕组(121)卷绕了所述又一支路的第二半部绕组(119)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述半部绕组(119、120、121、122、123、124)从所述卷绕装置(90)逐个往下转入具有缝隙(59)的整理设备(53)中，

其中，首先将所述又一支路的第二半部绕组(119)转移到分配给所述又一支路的第二半部绕组(119)的一组缝隙(59)中，然后将所述另一支路的第二半部绕组(121)转移到分配给所述另一支路的第二半部绕组(121)的一组缝隙(59)中，然后将所述第一支路的第二半部绕组(123)转移到分配给所述第一支路的第二半部绕组(123)的一组缝隙(59)中，

其中，所述又一支路的第二半部绕组(119)的这组缝隙(59)的缝隙(59)与所述另一支路的第二半部绕组(121)的这组缝隙(59)的缝隙(59)之间存在间距，并且所述第一支路的第二半部绕组(123)的这组缝隙(59)的缝隙(59)与所述又一支路的第二半部绕组(119)的这组缝隙(59)的缝隙(59)之间存在间距。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在接收所述第二子堆的半部绕组(119、121、123)之后，将所述第一子堆的半部绕组(120、122、124)转入具有缝隙(59)的整理设备(53)中。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，首先，将所述又一支路的第一半部绕组(120)转移到所述又一支路的第二半部绕组(119)已转移进去的这组缝隙(59)中，然后接着将所述另一支路的第一半部绕组(122)转移到所述另一支路的第二半部绕组(121)已转移进去的这组缝隙(59)中，然后接着将所述第一支路的第一半部绕组(124)转移到所述第一支路的第二半部绕组(123)已转移进去的这组缝隙(59)中。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，支路的半部绕组(119、120、121、122、123、124)的波形侧部(133)在卷绕装置(90)上彼此间的相对位置通过所述转移而传递到所述整理设备(53)的缝隙(59)中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述半部绕组(119、120、121、122、123、124)的波形侧部(133)在一个过程中、优选同时从所有缝隙(59)中引入定子铁芯(60)中。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述整理设备(53)中的缝隙(59)在接收所述支路的所有半部绕组(119、120、121、122、123、124)之前布置成圆形。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述绕组半成品布置成两层。