CN106030994B - 电机的主部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机的主部件(400)。主部件(400)包括多个具有彼此导电地连接的电线圈(101，102，201，202，301，302)的绕组支路(100，200，300)和卷绕芯(K)，该卷绕芯具有：第一槽(1，3，4，6，7，9)，其分别由刚好一个线圈(101，102，201，202，301，302)延伸穿过；以及第二槽(2，5，8)，其分别由刚好两个不同的线圈(101，102，201，202，301，302)延伸穿过。每个绕组支路(100，200，300)的每个线圈(101，102，201，202，301，302)或者是穿过两个第一槽(1，3，4，6，7，9)延伸的第一线圈(101，201，301)，或者是穿过两个第二槽(2，5，8)延伸的第二线圈(102，202，302)。

Description

电机的主部件

技术领域

本发明涉及一种电机的主部件，其包括多个具有彼此导电地连接的电线圈的绕组支路和具有彼此并排成行排列的槽的卷绕芯，绕组支路的线圈穿过该槽延伸。

背景技术

电机的主部件被理解为电机的定子或者转子。电线圈由电导体的多个直接相邻和/或重叠地布置的和彼此串联电连接的绕组构成，或者由所谓的组合的子电导体的相邻和/或重叠布置的绕组构成，其电并联并且相同地或者关于其几何结构和/或其直径区别地设计。绕组支路被理解为彼此电串联和/或并联连接的线圈，其为了供电而具有相位相同的电流。多相电机的主部件的绕组装置因此具有与相数一致的绕组支路数，其中每个绕组支路与一个外部导体连接。

主部件的绕组支路的各个线圈常常分布在主部件的卷绕芯的槽中，例如定子叠片组的槽中，从而使每个线圈都穿过两个槽延伸。槽在此通常彼此成行地布置在表面上，该表面朝向在电机的定子和转子之间的气隙。两个由线圈穿过的槽可以直接相邻或者在其之间可以存在槽，另外的线圈穿过该槽延伸(所谓的分布的线圈)。此外，绕组装置可以设计成所谓的单层绕组，其中仅仅刚好一个线圈穿过每个槽，或者设计成所谓的双层绕组，其中刚好两个不同的线圈穿过每个槽。

在双层绕组的情况中，两个穿过槽延伸到线圈属于相同的绕组支路或者不同的绕组支路。通常，每个槽的体积在此通过电绝缘的分隔壁分成两个大约相同大小的区域，两个穿过槽延伸的线圈中的一个相应地穿过该区域延伸。该区域中的第一区域从槽的槽底延伸至分隔壁并且包括槽的所谓下层，其由穿过第一区域延伸的线圈形成。第二区域从分隔壁延伸至槽在卷绕芯的表面中的开口并且包括槽的所谓上层，其由穿过第二区域延伸的线圈形成。通常，双层绕组的每个线圈形成第一槽的下层，其中下层穿过该第一槽延伸，以及形成第二槽的上层，上层穿过该第二槽延伸。

在分散的双层绕组的情况中，线圈通常由于其线圈重叠的原因而必须被单独地放置。线圈在此例如被机械地置入。线圈的所谓的置入在此理解为，即例如借助模子将松散地预先卷绕的线圈在一个工序中置入到槽中。

文献DE2012468A公开了一种具有带有定子叠片的定子叠片组的单相或多相感应电机，其外侧具有多边形的形状，并且具有在定子叠片的圆形内侧处的槽。这些槽在形成外侧的多边形的顶点区域中比在多边形边的区域中具有更大的深度。相应地，由周边分布的线圈形成的定子绕组的支路更多地分布在位于顶点区域中的更深的槽中，并且更少地分布在位于多边形边的区域中的较小深度的槽中。

文献US2012/0043846A1公开了一种三相电动机，其至少具有两个相绕组，其形成一些槽的上层和另外的槽的下层。

文献FR1182348A公开了一种发电机，特别是多相感应电机，其具有分数槽绕组(Bruchlochwicklung)。

文献GB2463767A公开了一种用于电机的绕组芯，其具有由槽楔闭合的槽。

文献EP1860757A1公开了一种具有两个在槽中卷绕的子绕组的电机，其中在每个槽中，两个子绕组中的一个形成下层，并且另一个子绕组形成上层。

发明内容

本发明的目的在于给出一种电机的改进的主部件，其包括多个绕组支路。此外，本发明的目的在于给出一种用于制造这种类型的主部件的方法。

电机的根据本发明的主部件包括刚好三个具有彼此导电地连接的电线圈的绕组支路和具有彼此并排成行排列的槽的卷绕芯，绕组支路的线圈穿过这些槽延伸。在此，卷绕芯具有：第一槽，该第一槽分别由刚好一个线圈延伸穿过；以及第二槽，该第二槽刚好分别由两个不同的线圈延伸穿过。此外，每个绕组支路的每个线圈或者是穿过两个第一槽延伸的第一线圈，或者是穿过两个第二槽延伸的第二线圈，并且每个绕组支路具有至少一个第一线圈和至少一个第二线圈。

根据本发明的主部件因此具有带有三个绕组支路的绕组装置，其线圈分布在设计为“单层槽”的第一槽和设计成“双层槽”的第二槽上。这有利地实现了绕组支路的线圈如下的布置，即绕组支路的多个或者所有的线圈能够被同时地置入。由此能够极大简化地和成本低廉地制造主部件。

在此，每个绕组支路的每个第二线圈都形成两个第二槽中一个槽的穿过该槽延伸的上层，并且形成两个第二槽中的另一个槽的穿过该槽延伸的下层。

优选地，在此每个绕组支路的每个第一线圈都穿过两个第一槽的槽对延伸，至少两个另外的第一槽和至少两个第二槽处于该两个第一槽之间，并且每个绕组支路的每个第二线圈穿过两个第二槽延伸，这两个第二槽处于槽对的两个第一槽之间，相同的绕组支路的第一线圈穿过该槽对延伸。

由此，绕组支路的第一线圈能够有利地同时与绕组支路的第二线圈一同被置入。

此外优选地，处于绕组支路的第一线圈延伸穿过的槽对的两个第一槽之间的、另外的第一槽分别处于两个第二槽之间，这两个第二槽处于该槽对的两个第一槽之间。此外，两个另外的第一槽由两个不同的绕组支路的第一线圈穿过，此外该不同的绕组支路与穿过该槽对的第一线圈所属的绕组支路相区分。

通过将线圈分布在以下根据实施例进一步描述的槽上，有利地实现了三个绕组支路的线圈的空间上均匀的分布，这因此实现了绕组支路的所有线圈的同时置入。

本发明的另一个设计方案提出，在每个第二槽中，在穿过第二槽延伸的两个第二线圈之间布置有电绝缘的分隔壁。

由此，两个穿过第二槽延伸的第二线圈有利地彼此电隔离。

本发明还提出，所有的第一线圈都具有一致的第一线匝数，并且所有的第二线圈都具有一致的第二线匝数。

在此，第一线匝数比第二线匝数的两倍还多。

由此，第一线圈能够通过附加线匝增大，从而在第一槽中不产生空腔。附加线匝此外能够有利地改善定子槽场的绕组因数，并且降低绕组装置的电流非对称性，如以下进一步描述的那样。

在用于制造根据本发明的主部件的根据本发明的方法中，至少一个绕组支路的所有的线圈都同时置入到槽中。

如以上已经实施的那样，由此能够极大地降低主部件的制造的开销和成本。

附图说明

本发明的上述的特征、特性和优点以及实现这些的方式和方法，结合接下来参考附图对实施例的进一步描述而变得更加清晰和易懂。图中示出：

图1示意性地且以截面方式示出了电机的主部件的第一实施例，

图2示出了绕组装置的局部区域图，

图3示出了绕组装置的区域图，

图4示出了绕组装置的绕组样式，

图5示意性地且以截面方式示出了电机的主部件的第二实施例，

图6示出了在图1中示出的第一实施例的定子空间场的绕组因数谱系图，

图7示出了在图5中示出的第二实施例的定子空间场的绕组因数谱系图，

图8示出了在图1和图5中示出的实施例的绕组装置的标准化的铜耗。

具体实施方式

彼此相应的部分在所有的附图中具有相同的参考标号。

图1以截面图示意性地示出了三相电机的主部件400的第一实施例的截面。该实施例的主部件400设计成电机的定子并且具有绕组装置，其具有三个绕组支路100，200，300和设计成定子叠片组的、带有槽1至9的卷绕芯K。定子叠片组在此优选地设计成叠片组铁心。

主部件400具有基本上环形的横截面，在图1中仅仅示出了其一部分，其是整个横截面的六分之一。槽1至9处于卷绕芯K的定子孔的、面向主部件400的纵向轴线的表面450中，向着定子孔开放或者半封闭，相应地在关于主部件400的纵向轴线的径向方向上延伸，并且沿着围绕主部件400的纵向轴线延伸的圆形线彼此等距离地布置在表面450中。

每个绕组支路100，200，300都具有多个彼此连接的电线圈101，102，201，202，301，302，其分别穿过卷绕芯K的两个槽1至9延伸。

每个槽1至9或者是第一槽1，3，4，6，7，9，刚好一个线圈101，102，201，202，301，302穿过该第一槽延伸，或是第二槽2，5，8，刚好两个线圈101，102，201，202，301，302穿过该第二槽延伸。每个线圈101，102，201，202，301，302或者是第一线圈101，201，301，其穿过刚好两个不同的第一槽1，3，4，6，7，9延伸，或者是穿过刚好两个不同的第二槽2，5，8延伸的第二线圈102，202，302。

线圈101，102，201，202，301，302在槽1至9上的精确分布接下来根据图2至4描述。

图2和图3示出了在图1中部分示出的主部件400的绕组装置的区域图Z。该区域图Z根据图3由六个相同的局部区域图S构成，其前后布置并且分别示出九个槽1至9。图2示出了局部区域图S。在局部区域图S中的交叉和圆指明了方向，在这些方向中槽1至9沿着绕组支路100，200，300由配属的线圈101，102，201，202，301，302的线匝穿过，其中交叉说明了在指向附图平面中的方向，并且圆指明了从附图平面中出来的方向。

图4示出了与在图2和图3中示出的区域图Z相应的、在图1中部分示出的主部件400的绕组装置的绕组样式。还示出了线圈101，102，201，202，301，302和三个外部导体110，210，310的电连接布置，外导体分别与绕组支路100，200，300连接。

每个绕组支路100，200，300的每个第一线圈101，201，301延伸穿过两个第一槽1，3，4，6，7，9的槽对，在两个第一槽之间存在刚好两个由相同的绕组支路100，200，300的第二线圈102，202，302延伸穿过的第二槽和刚好两个另外的第一槽，1，3，4，6，7，9。在此，两个另外的第一槽1，3，4，6，7，9再次处于两个第二槽2，5，8之间。在此，两个另外的绕组支路100，200，300中的一个的第一线圈101，201，301分别穿过两个另外的第一槽1，3，4，6，7，9延伸，其中，这两个第一线圈101，201，301属于不同的绕组支路100，200，300。

在细节上，每个局部区域图S的第一槽1，6形成槽对，第一绕组支路100的第一线圈101穿过该槽对延伸。每个局部区域图S的第一槽4，9形成槽对，第二绕组支路200的第一线圈201穿过该槽对延伸。每个局部区域图S的第一槽7和右侧地连接至该局部区域图S的局部区域图S的第一槽3形成槽对，第三绕组支路300的第一线圈301穿过该槽对延伸。

第一绕组支路100的每个第二线圈102穿过局部区域图S的第二槽2，5延伸。第二绕组支路200的每个第二线圈202穿过局部区域图S的第二槽5，8延伸。第三绕组支路300的每个第二线圈302穿过局部区域图S的第二槽8和右侧地连接至该局部区域图S的局部区域图S的第二槽2延伸。

在此，第一绕组支路100的每个第二线圈102形成两个第二槽2，5的下层，该下层穿过这两个第二槽延伸。第二绕组支路200的每个第二线圈202形成第二槽5的上层，该上层穿过该第二槽延伸，并且形成另一个第二槽8的下层，该下层穿过该第二槽延伸。第三绕组支路300的每个第二线圈302形成两个第二槽2，8的上层，该上层穿过这两个第二槽延伸(第二槽2，5，8的下层在图2中示出为在上层的上方)。每个第二槽2，5，8的下层和上层通过电绝缘的分隔壁550彼此隔开。

所有第一线圈101，201，301都具有彼此一致的第一线匝数，并且所有的第二线圈102，202，302都具有彼此一致的第二线匝数。第一线匝数在该第一实施例中为第二线匝数的两倍。此外，所有的线圈101，102，201，202，301，302都由具有一致的直径的圆形金属线制成。因此，每个第一线圈101，201，301的大小都是第二线圈102，202，302的两倍。此外，所有的槽1至9都相同地设计。第二线圈102，202，302和分隔壁550这样地设定尺寸，即第二槽2，5，8的体积通过在其中延伸的第二线圈102，202，302并且通过分隔壁550相应地填充。因此，在第一槽1，3，4，6，7，9中由于该处缺少分隔壁550的原因而产生空腔500。这些空腔500相应地通过稳定块，优选地通过环氧树脂填充，以便将第一线圈101，201，301稳定在第一槽1，3，4，6，7，9中。

图5示出了主部件400的第二实施例。该实施例与根据图1至4描述的第一实施例的区别仅仅在于，第一线圈101，201，301相应具有如下的线匝数，其比第二线圈102，202，302的线匝数的两倍还多，并且如下地设定尺寸，即第一线圈101，201，301相应地完全填充第一槽1，3，4，6，7，9。换句话说，取消了在图1中示出的在第一槽1，3，4，6，7，9中的空腔550并且通过第一线圈101，201，301的附加线匝代替。由此一方面第一线圈101，201，301有利地在没有附加的稳定块的情况下稳定地保持在第一槽1，3，4，6，7，9中。另一方面，第一线圈101，201，301的附加线匝相对于第一实施例起到了改进作用，其在接下来根据图6至图8进一步描述。

图6在一个图表中示出了在图1中示出的第一实施例的用于不同的序号N的空间波的、定子空间场的绕组因数ζ的绕组因数谱系图。

图7类似于图6地示出了在图5中示出的第二实施例的用于不同的序号N的空间波的、定子空间场的绕组因数ζ的绕组因数谱系图。其与图6相比示出的是，第二实施例在绕组因数谱系图方面相对于第一实施例容易地进行了改进。

图8取决于标准化的转数n地示出了在图1至5中示出的实施例的绕组装置的标准化的铜耗C。在此，第一铜耗曲线C1示出了在图1中示出的第一实施例的铜耗C，并且第二铜耗曲线C2示出了在图5中示出的第二实施例的铜耗C。两个实施例的绕组装置通过第一线圈101，201，301的分布而具有不对称性，其由于槽散射效果会在绕组支路100，200，300中引起不对称的相电流。图8示出，该电流不对称性在第二实施例中比在第一实施例中下降更少。这也是第二实施例的第一线圈101，201，301的附加线匝的结果和有利作用。

两个实施例的绕组装置分别以如下方式制造，即首先将第一绕组支路100的所有线圈101，102置入到相应配属的槽1，2，5，6中。之后，在第二槽2，5中置入分隔壁550，第一绕组支路100的第二线圈102穿过该第二槽延伸。接下来，第二绕组支路200的所有线圈201，202同时被置入到相应配属的槽4，5，8，9中。之后将分隔壁550置入到还不具有分隔壁550的第二槽8中。接下来，第三绕组支路300的所有线圈301，302同时被置入到相应配属的槽2，3，7，8中。在第一实施例的情况中，最后还要在第一槽1，3，4，6，7，9的空腔500中置入稳定块。该制造方法通过第一线圈101，201，301和第二线圈102，202，302在第一槽1，3，4，6，7，9和第二槽2，5，8上的上述分布实现。

尽管本发明在细节上通过优选的实施例详细地进行了描述和说明，但是本发明并不受到这些公开的实例限制，并且本领域技术人员能够由此推导出另外的变体方案，而不脱离本发明的保护范围。因为在图2和图3中示出的区域图Z由相应相同的、具有相应九个槽1至9的局部区域图S构成，因此根据图1至图5描述的实施例尤其能够以明显的方式转换成具有9的任意倍数的槽数量的、主部件400的另外的实施例。

Claims (7)

1.一种电机的主部件(400)，所述主部件包括：刚好三个具有彼此导电地连接的电线圈的绕组支路(100，200，300)；以及具有彼此并排成行排列的槽的卷绕芯(K)，所述绕组支路(100，200，300)的所述线圈穿过所述槽延伸，其中，

-所述卷绕芯(K)具有：第一槽(1，3，4，6，7，9)，所述第一槽分别由刚好一个所述线圈延伸穿过；以及第二槽(2，5，8)，所述第二槽分别由刚好两个不同的所述线圈延伸穿过，

-每个所述绕组支路(100，200，300)的每个所述线圈或者是穿过两个所述第一槽延伸的第一线圈(101，201，301)，或者是穿过两个所述第二槽延伸的第二线圈(102，202，302)，

-每个所述绕组支路(100，200，300)具有至少一个所述第一线圈(101，201，301)和至少一个所述第二线圈(102，202，302)，

-每个所述绕组支路(100，200，300)的每个第二线圈(102，202，302)形成两个所述第二槽中的一个槽的上层，所述上层穿过所述第二槽中的所述一个槽延伸，并且形成两个所述第二槽中的另一个槽的下层，所述下层穿过所述第二槽中的所述另一个槽延伸，

-并且所有的所述第一线圈(101，201，301)都具有一致的第一线匝数，并且所有的所述第二线圈(102，202，302)都具有一致的第二线匝数，

-其特征在于，所述第一线匝数比所述第二线匝数的两倍还多。

2.根据权利要求1所述的主部件(400)，其特征在于，

-每个所述绕组支路(100，200，300)的每个所述第一线圈(101，201，301)都穿过两个所述第一槽的槽对延伸，在该两个所述第一槽之间存在至少两个另外的第一槽和至少两个第二槽，

-以及每个所述绕组支路(100，200，300)的每个所述第二线圈(102，202，302)都穿过处于一个槽对的两个所述第一槽之间的两个所述第二槽延伸，相同的绕组支路(100，200，300)的一个所述第一线圈(101，201，301)穿过该槽对延伸。

3.根据权利要求2所述的主部件(400)，其特征在于，处于一个所述绕组支路的一个所述第一线圈延伸穿过的槽对的两个第一槽之间的、另外的第一槽分别处于两个所述第二槽之间，该两个所述第二槽处于该槽对的两个所述第一槽之间，并且所述另外的第一槽由两个不同的绕组支路的第一线圈穿过，其中，所述不同的绕组支路与穿过该槽对的第一线圈所属的绕组支路相区分。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的主部件(400)，其特征在于，在每个第二槽(2，5，8)中，在穿过所述第二槽延伸的两个第二线圈之间布置有电绝缘的分隔壁(550)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的主部件(400)，其特征在于，所述绕组支路(100，200，300)形成分数槽绕组。

6.根据权利要求4所述的主部件(400)，其特征在于，所述绕组支路(100，200，300)形成分数槽绕组。

7.一种用于制造根据权利要求1至6中任一项所述的主部件(400)的方法，其中，至少一个绕组支路(100，200，300)的所有的线圈都同时置入到槽中。