CN107078588A - 电机器的主动部分 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机器(10)的主动部分(18)，具有多个线圈(20)，其分别具有子导体(24)。线圈(20)通过其子导体(24)的绕圈形成，其中，线圈(20)的绕圈分别具有预定的绕圈长度。此外，主动部分(18)具有载体部分(22)，线圈(20)布置在载体部分的槽中。线圈(20)具有绕组头区域，其在载体部分(22)的端面上伸出。线圈(20)在此以分层绕组的形式布置。本发明的目的在于，特别紧凑地设计电机器的主动部分和特别地其绕组头区域。该目的通过线圈(20)中的至少一个在绕组头区域中通过其子导体(24)的布置在横截面中具有V形来实现。

Description

电机器的主动部分

技术领域

本发明涉及一种电机器的主动部分。在此，主动部分具有多个线圈和载体部分，线圈具有各一个子导体，线圈布置在载体部分的槽中。线圈通过其子导体的绕圈形成，其中，线圈的绕圈分别具有预定的绕圈长度。此外，主动部分具有至少一个绕组头区域，其在载体部分的端面上伸出。此外，线圈以分层绕组的形式布置。此外，本发明包括具有根据本发明的主动部分的电机器和用于制造该主动部分的方法。

背景技术

电机器，如发动机、发电机和变压器分别具有一个或多个磁性活跃的主动部分。发动机例如具有定子和转子作为相应的主动部分。

线圈能被嵌入或者缠绕到发动机或发电机的定子和/或转子中。典型地，线圈随后位于叠片组中或其上。通常，线圈从圆柱形或空心圆柱形的叠片组的端面中伸出，并且形成转子或者定子的绕组头。该叠片组能够由多个区段组成。电机器的绕组头属于磁性非主动部分，其对于构成转矩没有帮助。

因此所致力的是，尽可能小地保持绕组头的导体长度和突出，以便避免不需要的空间需求、重量和损耗。

图2和图3示例性地示出了三层绕组的常规的绕组头，如其从WO 2011/006693 A2中已知的那样。这意味着，线圈20在此重叠地位于三个层或者三个平面中。三个线圈20从载体部分22中凸出，在载体部分上线圈20布置在槽中。三个线圈20分别在分层绕组中具有相对于绕圈的纵向延伸方向的0度(0°)、45度(45°)和90度(90°)的倾度。各个线圈20首先垂直地从载体部分22的端面S离开。如图1和图2的实例中所示那样，90°线圈垂直向下弯曲。因此，90°线圈的端部平行于主动部件18和绕圈的纵轴线地延伸。与之相反，第二线圈在端部以45°角向载体部件22的端面S延伸。第三线圈、即0°线圈在该剖面图中笔直地从载体部分22的端面S延伸出来。每个线圈的端部通过其子导体24的绕圈的布置得出。通过线圈的子导体24的绕圈的布置得出线圈20的端部上的倾斜面。

从JP H11 98740A中给出一种电机器的定子。在此，定子具有多个线圈。在此，每个线圈具有多个子导体。线圈布置在定子芯的槽中。线圈的端部区域在定子芯的端侧伸出作为绕组头。在至少一个线圈的情况中，将该线圈的子导体布置为，线圈在定子的轴方向上具有V形。

在DE 10 2010 039 871Al中描述了具有在绕组头区域中的倾斜线圈的电机器的主动部分。电机器的主动部分具有带有端侧的叠片组，从其中伸出三个线圈。三个线圈中的每个都弧形地从端侧中延伸出来。此外，三个线圈在绕组头区域中向着叠片组的端侧倾斜地布置。

从JP H0l 71946U中给出了一种电机器的线圈。线圈具有多个子导体，其彼此绝缘并且通过带状绝缘体保持在一起。

发明内容

本发明的目的在于，特别紧凑地设计电机器的主动部分并且特别是其绕组头区域。

根据本发明，该目的通过独立权利要求所述的内容实现。本发明的有利的改进方案通过从属权利要求所述的特征得出。

根据本发明，该目的通过电机器的主动部分实现，其具有多个线圈和载体部分，线圈分别具有子导体，线圈布置在载体部分的槽中。线圈通过其子导体的绕圈形成，其中，线圈的绕圈分别具有预定的绕圈长度。在此，子导体例如能够由一个或多个、特别是两个金属线组成，其中，子导体的金属线能够相邻地布置。此外，线圈具有绕组头区域，其在载体部分的端面伸出。此外，线圈以分层绕组的形式布置。线圈中的至少一个在绕组头区域中通过其子导体的布置在横截面中具有V形。由此得出的优点为，最小化绕组头中的导体长度并且能够制造紧凑的主动部分。此外，能够减少机器的结构长度，由此减小了电机器的重量和成本。横截面在此是指切片层，其垂直于水平的电流方向地取向。换句话说，在此横截面指是指横截面层平面，其在纵向方向上延伸并且同时垂直于主动部分的纵向方向地延伸。载体部分的端面例如是指一个面，其在载体部分的端部上横交于载体部分的纵轴线地延伸。子导体例如也能够由一个或多个、特别是两个金属线组成。如果子导体例如由两个或多个金属线组成，那么就能够使子导体的金属线相邻地布置。

根据本发明，线圈彼此具有预设的最小间距，其中，线圈中总有三个在分层绕组中相对于载体部分的端面分别具有0°、45°和90°的倾度，其中，具有45°倾度的线圈在横截面中具有V形。在此，线圈之间的最小间距是指线圈之间的气隙。因此，能够将线圈也在考虑其倾度的情况下在绕组头区域中分散地布置。这具有的优点在于，也在保持所要求的气隙的条件下能够紧凑地设计主动部分、即转子或定子，因为现在也能够在绕组头区域中在横截面中成角度地布置0°线圈和90°线圈。线圈的倾度分别具有在-25°和+25°之间的公差范围。在此，公差范围是指，相对于端面而言线圈的倾斜角度的相应值的偏差的正或负值。

根据本发明，至少一个线圈以两部分的形式设计，其中，线圈在绕组头区域中分为第一线圈部分和第二线圈部分，由它们形成V形的每一个臂，并且其中，第一和第二线圈部分相互无关地绝缘。换句话说，至少一个线圈能够两部分式地实施并且两部分式地绝缘。由此得出的优点在于，能够进一步优化线圈长度。绝缘的两部分的实施方式具有的优点为，通过线圈的绝缘并不形成空腔。

优选地，主动部分构造为定子或者转子。因此，能够比具有带有一般的绕组头设计方案的常规定子或者转子的机器更紧凑地建立相应的电机器。由此得出的优点在于，降低了基于通过较小的子导体长度导致的较小的电阻的损耗，并且提高了效率。

因为分层绕组的三个线圈能够具有不同的绕组长度，所以得出不同的电阻。在本发明的另一个实施方式中提出，线圈的绕圈长度彼此成对地具有最大5％、特别是3％的差别。换句话说，绕圈长度之间的差别不允许多于5％，特别是不允许多于3％。因此，最长的线圈确定了剩余两个线圈的最小长度。绕圈长度是指一个长度，该长度在拆开和完全地展开线圈的子导体的时候对于线圈的所有导体、即子导体而得出的。由此得到的优点为，能够实现均匀的旋转场。

以有利的方式，子导体能够具有子导体绝缘体，并且线圈和/或第一线圈部分和第二线圈部分分别具有第一带状绝缘体。

此外，第一和第二线圈部分借助于第二带状绝缘体保持在一起。带状绝缘体适用于绝缘电导体、特别适用于绝缘电机器的绕组。为了绝缘电导体能够将带状绝缘体的绝缘带以比较细长的条带的形式又或者以更宽的幅面的形式绕着要绝缘的导体缠绕，直到达到要制造的绝缘壳的所要求的厚度。因此概念“带状绝缘体”不仅应理解为细条带、还理解为宽条带。

属于本发明的还有具有主动部分的电机器。

此外，本发明包括用于制造主动部分的方法。在此，首先将线圈布置到载体部分的槽中。在载体部分的端面上形成绕组头区域。在此，线圈具有绕组头区域，其在载体部分的端面伸出。接下来以分层绕组的形式布置线圈。在最后的方法步骤中提供具有绕组头区域的线圈，其在横截面中具有V形。

以有利的方式，将至少一个线圈分为第一线圈部分和第二线圈部分，其中，第一线圈部分和第二线圈部分相互无关地借助于第一带状绝缘体绝缘，并且借助于第二带状绝缘体保持在一起，由此在绕组头区域中在横截面中形成V形。

之前结合根据本发明的主动部分描述的优点和改进方案也能够转移到用于制造主动部分的方法上。

附图说明

接下来描述本发明的实施例。在此示出：

图1是根据本发明的电机器的实施方式的横截面示意图；

图2是根据现有技术的具有向下倾斜的线圈的三层绕组的绕组头；

图3是根据现有技术的具有不同倾斜的线圈的三层绕组的绕组头；

图4是根据本发明的具有不同倾斜的线圈的三层绕组的绕组头；

图5是两部分式的线圈的示意图，其在绕组头区域中在横截面中具有V形；并且

图6是两部分式的线圈的示意图，其在绕组头区域中在横截面中具有V形。

具体实施方式

接下来阐述的实施例是本发明的优选的实施方式。然而在这些实施例中，实施方式的所述构件分别代表本发明的单独的特征，它们应被彼此不相关地考虑，并且这些特征也分别彼此不相关地改进本发明并且因此也能够被单独地考虑或在所示出的组合之一中作为本发明的组件考虑。此外，所述的实施方式也能通过本发明的另外的已经描述的特征补充。

图1示出了电机器的一般结构。电机器10例如能够是发动机或发电机。在图1中，转动轴线A也能够代表图示的对称轴线。电机器10包括定子14，在其中布置电线圈的绕组W，其中，在图1中仅示出绕组W中的一个。绕组W通过三相交流电源C交流地供电，由此在定子14的内部在电机器10的气隙L中产生磁旋转场。三相交流电源C例如能够是逆变器或固定频率的供电网。

在定子14中存在转子16，其抗扭地与轴12连接。轴12能绕着转动轴线A转动并且在定子14中支承。然而也能够涉及位于外部的转子。在位于外部的转子的情况中，定子布置在转子的内部。

图4示出了具有三层绕组的绕组头的根据本发明的主动部分18。主动部分18例如能够是转子或定子。主动部分18例如也能够应用于笼型转子和/或集电环转子。在此，三个线圈20在三层或者三个平面中彼此重叠地放置。三个线圈20在端面S从主动部分18的载体部分22中伸出。每个线圈20的最外端在绕组头区域中都具有特殊的布置，接下来对其进行详细的探讨。

各个线圈20首先从载体部分22的端面S延伸出来。第一线圈如图4所示垂直向下弯曲。第一线圈在端部以90°角延伸到载体部分22的端面S。90°线圈的倾斜平面、即线圈关于端侧S占据的倾斜平行于端侧S并且垂直于主动部分18的纵轴线地延伸，该线圈在接下来被称为90°线圈。相反地，第二线圈以45°角延伸到载体部分22的端面S。换句话说，第二线圈的倾斜平面以45°角延伸到端面S。第三线圈笔直地从载体部分22的端面S中伸出。因此，该线圈的倾斜平面垂直于载体部分22的端面S地延伸并且因此占据0°的倾斜角度。第二和第三线圈在接下来被称为45°线圈和0°线圈。

如4所示，所有三个线圈20(90°，45°和0°)的端部在绕组头区域中具有不同的布置。该布置通过子导体24的布置得出。每个线圈20都具有一个子导体24。在此，线圈20通过其子导体24的绕圈形成。因此，绕组头区域的倾斜平面在每个线圈20的端部上延伸，其通过每个线圈的子导体24的绕圈的特殊布置形成，具有相对于载体部分22的端面S的特殊倾度。0°线圈、45°线圈和90°线圈具有偏移的延伸，从而使线圈20的不弯曲的部分具有平行的延伸。

0°线圈在其端部上具有相对于水平的转动轴线、即主动部分的纵向轴线或者相对于垂直于载体部分22的端面S延伸的0°线圈的倾斜平面的倾斜的布置。0°线圈的绕组头区域中的倾斜布置通过其子导体24的绕圈的布置得出。0°线圈20的子导体24的绕圈有关0°线圈的水平的转动轴线或者倾斜平面并不垂直叠置地放置。替代地，子导体24的绕圈关于水平的转动轴线倾斜地彼此重叠。在此，在0°线圈20的端部，其通过0°线圈的子导体24的绕圈的倾斜布置形成，绕组头区域的倾斜面以一个倾度延伸，其在载体部分22的端面S的方向上相对于水平的转动轴线呈45°。特别地平行于45°线圈、即整个绕组头中的恒定的气隙。布置在图4中的线圈20的端部上的阴影区域在所有三个线圈中都存在，该阴影区域代表材料节省，其通过该绕圈的布置与来自于根据图3的现有技术的布置相比得出。换句话说，与在根据现有技术的布置中所要求的相比，能够通过每个线圈20的子导体24的绕圈的特殊布置应用更短的子导体24。

45°线圈的绕组头区域的端部上的轮廓通过其子导体在横截面中的布置以V形示出。为了生成这样的轮廓，相应地布置45°线圈的子导体24的绕圈。在此，45°线圈20以两部分的形式设计。如图5所示，线圈在绕组头区域中具有第一线圈部分26和第二线圈部分28。每个臂、即第一线圈部分26和第二线圈部分28的臂形成V形的一个臂。第一线圈部分26和第二线圈部分28的子导体24的绕圈有关45°平面不垂直叠置地放置，该平面相对于载体部分22的端面S以45°向下倾斜地延伸。替代地，子导体24的绕圈有关45°平面倾斜地彼此重叠。第一线圈部分26的绕圈彼此重叠地布置为，端部向下、即相反于0°线圈的方向、相对于在主动部分18的方向上定向的0°平面地构成倾斜面。由于子导体24的绕圈彼此重叠的倾斜布置，第二线圈部分28类似于第一线圈部分26具有向上、即在0°线圈的方向上、相对于在主动部分18的方向上定向的0°平面倾斜的平面。在此，45°线圈的臂的子导体14的绕圈布置使得它们一起形成V形。

90°线圈的绕组头区域也由于其子导体24的绕圈的布置在横截面中具有V形。90°线圈20的第一线圈部分26的子导体24的绕圈有关0°平面倾斜相邻放置。在此，第一线圈部分26的倾斜面与0°线圈的倾斜面一致。90°线圈的第一线圈部分26的倾斜面具有相对于载体部分22的端面S的45°倾度。换句话说，90°线圈的第一线圈部分26的倾斜面平行于0°线圈的倾斜面地布置。90°线圈的第二线圈部分28的子导体24的绕圈关0°平面彼此相邻地布置，从而使90°线圈的第二线圈部分28的倾斜面平行于0°平面地延伸。也就是说，90°线圈的第二线圈部分28的子导体24的绕圈彼此相邻地布置在水平面上。

如图4所示，子导体24例如也能够由多个、在该情况下两个金属线组成，其中，子导体24的金属线彼此相邻地布置。线圈的倾度能够分别具有在-25°和+25°之间的公差范围。在此，公差范围是指相对于端面的线圈倾度的角度相应值的偏差的正或负值。

如图5所示，第一线圈部分26和第二线圈部分28相互无关地绝缘。此外从图5中得出的是，第一线圈部分26和第二线圈部分28具有第一带状绝缘体30。

图6示出了一个线圈的示意图，其在绕组头区域的横截面中具有V形。在此，第一线圈部分26和第二线圈部分28借助于第二带状绝缘体32保持在一起。

因此在总体上，绕组头的优化在三个阶段发展中通过分开的线圈形状得出。电机器的绕组头属于磁性非主动部分，其对构成转矩没有贡献。因此，努力尽可能小地保持绕组头的导体长度和突出，以便避免不需要的空间需求、重量和损耗。该实施例示出了三层绕组。因为分层绕组的三个不同的线圈类型(例如90°、45°和0°)具有不同的绕圈长度，所以得出了不同的电阻。在绕圈长度之间的差别不允许多于3％。因此，最长的线圈确定了剩余两个线圈的最小长度。因此，从线圈之间的最小间距中得出了图2示出的几何形状。如果线圈以V形建立，那么就能够还进一步优化子导体长度。这在绝缘体的当前的形状中不能够实现，因为否则会出现空腔。如果线圈两部分式地绝缘，那么就能够更进一步优化线圈长度。例如能够制造线圈的V形。最小化绕组头中的导体长度，由此减少了损耗并且提升了效率。此外，减少了机器的结构长度，由此减少了机器的重量和成本。

Claims (8)

1.一种电机器(10)的主动部分(18)，具有

-多个线圈(20)，所述线圈分别具有子导体(24)，其中，所述线圈(20)通过所述线圈的所述子导体(24)的绕圈形成，并且其中，一个线圈(20)的所述绕圈分别具有预定的绕圈长度；

-载体部分(22)，其中，所述线圈(20)布置在所述载体部分(22)的槽中；其中，

-所述线圈(20)具有绕组头区域，所述绕组头区域在所述载体部分(22)的端面上伸出；并且其中，

-所述线圈(20)以分层绕组的形式布置，其中，

-所述线圈(20)中的至少一个在绕组头区域中通过所述线圈的所述子导体(24)的布置在横截面中具有V形，其特征在于，

-至少一个线圈(20)以两部分的形式设计，其中，所述线圈(20)在所述绕组头区域中分为第一线圈部分(26)和第二线圈部分(28)，由所述第一线圈部分和所述第二线圈部分形成所述V形的每一个臂，并且其中，所述第一线圈部分(26)和所述第二线圈部分(28)相互无关地绝缘，其中，

-所述线圈(20)彼此具有预设的最小间距，其中，所述线圈(20)中总有三个线圈在所述分层绕组中相对于所述载体部分(22)的所述端面(S)分别具有0°、45°和90°的倾度，其中，具有45°倾度的所述线圈(20)在横截面中具有V形，其中，所述线圈的所述倾度分别具有在-25°和+25°之间的公差范围。

2.根据权利要求1所述的主动部分(18)，其中，

所述主动部分(18)构造为定子或者转子。

3.根据权利要求1或2所述的主动部分(18)，其中，

所述线圈(20)的所述绕圈长度彼此成对地具有最大5％、特别是3％的差别。

4.根据前述权利要求中任一项所述的主动部分(18)，其中，

所述子导体(24)具有子导体绝缘体，并且所述线圈(20)和/或所述第一线圈部分(26)和所述第二线圈部分(28)分别具有第一带状绝缘体(30)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的主动部分(18)，其中，

所述第一线圈部分(26)和所述第二线圈部分(28)借助于第二带状绝缘体(32)保持在一起。

6.一种电机器(10)，具有根据前述权利要求中任一项所述的主动部分(18)。

7.一种用于制造主动部分(18)的方法，包括步骤：

-将线圈(20)布置到载体部分(22)的槽中；

-形成绕组头区域，所述绕组头区域在所述载体部分(22)的端面(S)上伸出；

-以分层绕组的形式布置所述线圈(20)，

-提供具有所述绕组头区域的所述线圈(20)中的一个，所述绕组头区域在横截面中具有V形，其特征在于，

-布置彼此具有预设的最小间距的所述线圈(20)，

-将至少一个线圈(20)分为第一线圈部分(26)和第二线圈部分(28)，由所述第一线圈部分和所述第二线圈部分形成所述V形的每一个臂，其中，所述第一线圈部分(26)和所述第二线圈部分(28)相互无关地借助于第一带状绝缘体(30)绝缘，

-在所述分层绕组中所述线圈(20)中总有三个线圈相对于所述载体部分(22)的所述端面(S)分别以0°、45°和90°的倾度布置，其中，具有45°倾度的所述线圈(20)在横截面中具有V形，其中，所述线圈的所述倾度分别具有在-25°和+25°之间的公差范围。

8.根据权利要求7所述的用于制造主动部分(18)的方法，其中，

所述第一线圈部分(26)和所述第二线圈部分(28)相互无关地借助于第一带状绝缘体(30)绝缘并且借助于第二带状绝缘体(32)保持在一起，由此在所述绕组头区域中在横截面中形成V形。