CN109245464A - 用于旋转电机的定子的绕线圈方法，及相应的绕线圈定子 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种用于多相旋转电机的定子的绕线圈方法：‑所述定子包括槽，每个槽用于容纳线圈的奇数的导体，‑所述线圈包括两个系统，每个系统分别包括一组导体(C1‑C3，C1'‑C3')，‑所述方法包括将导体(C1‑C3，C1'‑C3')安装到所述槽中的阶段，重复以形成包括若干匝(S1‑S9)的线圈，其根据第一旋转方向(K1)和根据与第一旋转方向相反的第二旋转方向(K2)交替完成，其特性在于，从一匝到另一匝的旋转方向(CH1‑CH8)的至少两个改变是在不同的角度区域中实施的。

Description

用于旋转电机的定子的绕线圈方法，及相应的绕线圈定子

技术领域

本发明涉及一种用于旋转电机的定子的改进的绕线圈方法，以及相应的绕线圈定子。本发明特别有利地应用于旋转电机的定子，所述旋转电机为例如交流发电机，起动机-交流发电机或电动机。

背景技术

众所周知，旋转电机包括定子和连接到轴的转子。转子可以连接到主轴和/或从轴，并且可以属于如文献EP0803962中描述的交流发电机形式的旋转电机，或者如文献EP0831580中描述的电动机。电机包括罩住定子的壳体。该壳体还构造成通过例如轴承的中间件使转子的轴旋转。

转子包括主体，该主体由一叠金属板组成，这些金属板通过适当的固定系统(例如轴向地直接穿过转子的铆钉)保持成叠片形式。转子包括例如由设置在转子的磁块内的空腔内的永磁体组成的磁极，例如，如文献EP0803962中所述的。替代地，在具有所谓的“凸”磁极的设计中，磁极由缠绕在转子臂上的线圈组成。

定子包括主体，该主体由一叠薄金属片组成，相位绕线圈进入到定子的向内开口的槽中。在这种交流发电机的定子中，最常用的线圈类型一方面是所谓的“同心”线圈，其由它们自身闭合并缠绕在定子的齿上的线圈组成，另一方面是所谓的“波纹”型线圈。

波纹线圈包括若干相绕组，并且每个相绕组包括螺旋导体，螺旋导体的每匝形成穿过主体的槽的波纹。因此，在每匝中，导体呈现出交替地位于定子任一侧的环结构，连接它们之间的区段结构，位于定子的槽内。导体可以由一根或多根导电线组成。

文献FR3033456指出了绕线圈方法的实施，其中在第一匝中的三相系统的注入，以及在最后一匝中三相系统的绕线圈的停止，以这样的方式交错以使相位入口和出口的位置与旋转电机的电子控制器的定位有关。

如图1所示的，旋转方向CH从一匝S1-S8到另一匝的反转发生在定子的相同角位置。然而，对于每个槽具有奇数导体的定子，在两个相系统之间的引出导线上存在过大厚度。对于n匝的定子，引出导线将具有(n-1)/2匝和[((n+1)/2)+1]匝的可见层。因此，如图2所示的，对于每个槽包括7个导体的定子，在两个相系统之间观察到具有三层匝的区域Z1和具有五层匝的区域Z2，这需要对空间的显著要求。

发明内容

本发明通过提出一种用于多相旋转电机的定子的绕线圈方法来有效地弥补该缺点：

-所述定子包括用于各自容纳线圈的奇数导体的槽，

-所述线圈包括两个系统，每个系统分别包括一组导体，

-所述方法包括将导体安装到所述槽中的阶段，重复以形成包括若干匝的线圈，根据第一旋转方向，并且根据与第一旋转方向相反的第二旋转方向交替地完成，其特征在于，从一匝到另一匝的旋转方向的至少两个变化发生在不同的角度区域中。

因此，本发明使得可以通过反转绕线圈旋转以使其以非常规方式分布，来获得均匀厚度的绕线圈引出导线。在此情况下，对于每个槽具有奇数n个导体的定子，引出导线将在两个相系统之间具有(n+1)/2匝的可见层。

根据一个实施方式，位于第一匝和最后一匝之间的某些匝，特别是奇数匝，小于360度地散布。

根据一个实施方式，位于第一匝和最后一匝之间的某些匝，特别是偶数匝，360度地散布。

根据一个实施方式，所述方法包括第一匝的完成阶段，其中第二系统的导体的安装的开始相对于第一系统的导体的安装的开始交错。

根据一个实施方式，第二系统的导体的安装的开始与第一系统的导体的安装的开始之间的角位移取决于电子控制器的定位。

根据一个实施方式，所述方法包括最后一匝的完成阶段，其中第二系统的导体的安装的停止相对于第一系统的导体的安装的停止交错。

根据一个实施方式，第二系统的导体的安装停止与第一三相系统的导体的安装的停止之间的角位移取决于电子控制器的定位。

根据一个实施方式，第一系统的导体和第二系统的导体首先被绕线圈到引脚上，然后被转移到定子主体上。然而，作为变型，可以直接绕线圈到定子的主体中。

根据一个实施方式，第一系统和第二系统是三相类型的。

根据一个实施方式，每个导体由一根或多根导电线，特别是两根导线，组成。

本发明的目的还在于一种用于多相旋转电机的定子，该定子包括用于各自容纳线圈的奇数导体的槽：

-所述线圈包括两个系统，每个系统分别包括一组导体，

-所述线圈包括若干匝，根据第一旋转方向，然后根据与第一旋转方向相反的第二旋转方向，交替完成，

其特征在于，从一个匝到另一个匝的旋转方向的至少两个变化位于不同的角度区域中。

附图说明

通过阅读以下描述并检查其附图将更好地理解本发明。这些附图仅用于说明目的，并不以任何方式限制本发明。

图1是已经描述的在实施每个槽具有偶数导体的典型绕线圈方法时针对匝数完成的旋转方向的不同变化的角定位的示意图；

图2是已经描述的定子的鸟瞰图，其示出了通过典型的绕线圈方法获得的每个槽具有奇数导体的线圈的引出导线的构造；

图3是在实施根据本发明的绕线圈方法之后获得的绕线圈定子的透视图；

图4a至4i，针对以平面投影表示的引脚，示出了在实施根据本发明的绕线圈方法期间完成的不同匝；

图5示出了在实施根据本发明的方法之后获得的两个三相系统的耦连；

图6是当实施根据本发明的绕线圈方法时匝的旋转方向的不同变化的角定位的示意图；

图7是定子的鸟瞰图，其示出了根据本发明的绕线圈方法获得的用于具有奇数匝的线圈的引出导线的构造；

图8是在根据本发明的绕线圈方法的实施变型时匝的旋转方向的不同变化的角定位的示意图。

相同、相似或类似的元件从一个附图到另一个附图保持相同的附图标记。

具体实施方式

图3是旋转电机的绕线圈定子10的透视图，该定子主要包括主体11，其中装配有若干相绕组PH1-PH3；PH1'-PH3'，形成线圈。例如，电机是交流发电机或起动机-交流发电机。该电机优选地旨在在机动车辆中实施。人们回想起，起动机-交流发电机是一种电机，其一方面设计为相反地作为交流发电机功能的发电机，另一方面作为电动机，特别是启动机动车辆的热机。

定子11的主体是具有X轴线的环形圆柱形状，并且由轴向堆叠的扁平金属板组成。主体11包括齿12，其在气缸盖13的内圆周上以一定角度规则地分布。这些齿12标记两个接两个的槽15。气缸盖13对应于主体11的整个环形部分，其在槽15的底部和主体11的外周之间延伸。

槽15轴向地开口到主体11的任一侧上。槽15同样径向地开口在主体11的内侧上。槽15优选地具有平行边缘，即，内侧面彼此平行。例如，槽15的数量为36,48,60,72,84或96。在完成的示例中，定子10包括72个槽。定子10优选地包括齿根，使得可以借助于齿根径向保持就位的楔形部来闭合槽。绝缘材料16布置在定子的槽15中。

为了形成定子10的线圈，在主体11的槽15中安装若干相绕组PH1-PH3，PH1'-PH3'。在此情况下，“六相”定子包括六相绕组以形成耦连在一起的两个三相系统。然而，本发明适用于包括更多数量的三相系统的定子，或者适用于各自包括除三个以外的多个相绕组的系统。

每个相绕组PH1-PH3，PH1'-PH3'由导体C1-C3，C1'-C3'折叠成曲折形状并缠绕在定子内的槽15中以形成匝数的导体组成，并且若干匝的绕组完成整个相的线圈。一匝对应于两个旋转方向变化之间的线圈部分，或者对应于相位入口和旋转方向的第一变化之间的部分，或者对应于旋转方向的最后变化和相位出口之间的部分。

每个槽15多次容纳同相的导体C1-C3，C1'-C3'，因此每当有N个相绕组时，相同相绕组PH1-PH3，PH1'-PH3'的导体插入所有N个槽15中。

在每匝中，导体C1-C3，C1'-C3'呈现交替位于定子任一侧上的环结构19a，19b，在它们之间连接位于与给定相绕组相关的一系列槽15中的区段结构18。应当注意到，每个导体C1-C3，C1'-C3'可以包括一束M根导线，M优选地至少为2。作为变型，每个导体C1-C3，C1'-C3'由单个导线组成。在此情况下，导线是圆形截面的。替代地，为了优化槽15的填充，导线可以是矩形或方形截面的。导体优选地由涂有搪瓷的铜制成。

参考图4a至4i，下面描述了该方法，其使得可以获得绕线圈的六相定子10，其包括由相绕组PH1-PH3形成的第一三相系统，以及由绕组PH1'-PH3'形成的第二三相系统。每个相绕组PH1-PH3，PH1'-PH3'由相应的绕线圈导体C1-C3，C1'-C3'组成。在此情况下，导体C1-C3，C1'-C3'每个包括一束2根导线，甚至每个导体上只有一根导线已经在图中示出，以便于理解该方法。

确切地说，如图4a所示的，第一系统的导体C1-C3的第一安装阶段发生，以便形成第一(所谓的起动机)匝S1。因此，导体C1-C3插入到对应于第一系统A的三个分开的槽15中。该组件的两个相邻槽15通过一个槽彼此间隔开，该槽保持自由的，以允许随后插入第二三相系统B的导体C1'-C3'，如下所述的。

例如，起动机匝的导体C1-C3的端部对应于第一系统的线圈的出口S1-S3。

然后，折叠第一系统的导体C1-C3，以便形成这里具有明显的三角形形状的环结构19a，其在同一侧悬挂在定子10上。然后，第一系统A的导体C1-C3每个都插入为第一槽之后的N个槽(这里，N＝6)的下一个槽15中。然后，折叠导体C1-C3以便形成在与第一环结构19a相反的一侧悬挂的环结构19b。因此，环结构19a，19b交替地位于定子10外侧的定子任一侧上，并且所有环结构19a，19b在同一侧悬挂在定子10上，形成绕线圈的引出导线。

因此，继续形成仅第一系统PH1-PH3的线圈，直到覆盖对应于定子10的预定角度α的多个槽。该角度α是以这样的方式预先确定的，使得两个三相系统的出口分别与相应的电子控制器相反地定位。

一旦达到该预定角度α，例如大约120度的角度α，就完成第二三相系统的导体C1'-C3'的安装。因此，第二系统的导体C1'-C3'的部分(例如对应于出口S1'-S3')被插入位于由第一系统A填充的槽之间的自由槽15中，以及相邻的槽15中，以便交替地使一个槽15容纳PH1-PH3系统之一的导体，然后一个槽15容纳另一个PH1'-PH3'系统的导体。

然后完成两个三相系统的同时绕线圈。换句话说，绕线圈同时实施并且平行于连续系列的N个槽15中的N个导体C1-C3，C1'-C3'(这里N等于6)。

起动机匝S1的线圈已经在第一方向K1上完成，实施方向CH1的改变，以便沿第二绕线圈的方向K2上前进，以便完成第二匝S2，如图4b所示。然后，两个系统在一匝之后的匝S2中同时被绕线圈，也就是说，根据方向K2，引脚的所有槽15由两个系统每系列N个槽地连续地填充。

在第二匝S2结束时，实施方向CH2的改变，以便折返绕线圈(方向K1，以便完成第三匝S3，如图4c所示。然后，在匝S3中，在小于定子10的一个完整匝之后，即小于360度，两个系统同时被绕线圈(见图4c)。

应当注意到，在相反方向的绕线圈阶段期间，属于给定绕组PH1-PH3，PH1'-PH3'的导体C1-C3，C1'-C3'的每个环结构19a，19b要被放置在在第一方向上在绕线圈阶段期间获得的导体C1-C3，C1'-C3'的两个环结构19a，19b之间的自由空间中。因此，实现了分布的波纹状的对称线圈。

在完成第三匝S3时，方向CH3的进一步的改变发生以完成第四匝S4，如图4d所示。重复这些阶段以通过旋转方向CH5至CH8的相应变化来完成匝S5至S8(参见图4e至4h)。

位于第一匝S1和最后一匝S9之间的奇数匝S3，S5，S7小于360度地散布，而位于第一匝S1和最后一匝S9之间的偶数匝S2，S4，S6，S8 360度地散布。

在已经完成方向CH8的最后改变之后，完成最后一匝S9，如图4i所示的，其中第一三相系统的导体C1-C3的安装的停止相对于第二三相系统的导体C1'-C3'的安装的停止交错。例如，最后一匝S9的导体C1-C3，C1'-C3'的端部分别对应于第一系统PH1-PH3的线圈的入口E1-E3，以及对应于第二系统PH1'-PH3'的线圈的E1'-E3'的入口。有利地，第二系统的导体C1'-C3'的安装的停止与第一三相系统的导体C1-C3的安装的停止之间的角位移β取决于电子控制器的定位。实际上，该角位移β是以这样的方式预先确定的，使得两个三相系统的入口分别定位成与相应的电子控制器是相反的。例如，该角位移β为120度的。

如图4a-4i，6和8所示的，旋转方向CH1-CH8从一个匝到另一匝的至少两个变化在不同的角度区域中实施。术语“不同的角度区域”表示以下事实：旋转方向的一个变化区域的所有导体C1-C3，C1'-C3'位于槽15中，槽15与旋转方向的另一变化区域的槽不同。因此，在旋转方向的变化的两个不同角度区域的槽15之间没有重叠。

在图6的完成的示例中，绕线圈旋转方向CH1和CH2的变化发生在第一角度区域中。绕线圈旋转方向CH3和CH4的变化位于第二角度区域中。绕线圈旋转方向CH5和CH6的变化位于第三角度区域中。绕线圈旋转方向CH7和CH8的变化位于第四角度区域中。这四个角度区域彼此不同。两个相邻的角度区域在它们之间以小于180度的角度间隔开。

在图8的完成的示例中，绕线圈旋转方向CH1至CH6的变化发生在第一角度区域中，而绕线圈旋转方向CH7和CH8的变化位于不同于第一角度区域的第二角度区域中。这两个角度区域在它们之间以180度的角度间隔开。

如图7所示的，本发明因此可以通过反转绕线圈旋转以便以非常规方式分配绕线圈旋转，以获得均匀厚度的绕线圈的引出导线。在此情况下，对于具有奇数匝数n的定子，引出导线将具有在两相系统之间的(n+1)/2匝的可见层。对于每个槽包括7个导体的定子，因此平均在区域Z1和Z2中存在4个可见层。

在该方法结束时，每个系统的入口E1-E3，E1'-E3'和出口S1-S3，S1'-S3'在相同的角度扇区中在它们之间重新分组，使得可以容易完成每个三相系统的三角形耦连，如图5所示。

因此，在第一系统PH1-PH3中，第一相绕组PH1的入口E1连接到第二相绕组PH2的出口S2，第一相绕组PH1的出口S1连接到第三相绕组PH3的出口S3。第二相绕组PH2的入口E2连接到第三相绕组PH3的入口E3。

在别处，在第二系统PH1'-PH3'中，第一相绕组PH1'的入口E1'连接到第二相绕组PH2'的出口S2'，第一相绕组PH1'的出口S1'连接到第三相绕组PH3'的出口S3'，第二相绕组PH2'的入口E2'连接到第三相绕组PH3'的入口E3'。

有利地，第一系统PH1-PH3和第二系统PH1'-PH3'的导体C1-C3，C1'-C3'首先被绕线圈到引脚10'上，然后转移到定子主体11。作为变型，线圈可以直接在定子主体11上原位完成。

作为变型，三相系统PH1-PH3；PH1'-PH3'可以以星形构造耦连。

当然，以上描述仅作为示例给出，并且不限制本发明的范围，本发明的范围不会通过用任何其他等同的元件或阶段替换不同的元件或阶段而受到妥协。

Claims (11)

1.一种用于多相旋转电机的定子(10)的绕线圈方法：

-所述定子(10)包括槽(15)，每个槽(15)用于容纳线圈的奇数的导体，

-所述线圈包括两个系统(PH1-PH3，PH1'-PH3')，每个系统分别包括一组导体(C1-C3，C1'-C3')，

-所述方法包括将导体(C1-C3，C1'-C3')安装到所述槽(15)中的阶段，以这样的方式重复以形成包括根据第一旋转方向(K1)并根据与第一旋转方向相反的第二旋转方向(K2)交替地完成的若干匝(S1-S9)的线圈，

其特征在于，从一个匝到另一个匝的旋转方向(CH1-CH8)的至少两个改变是在不同的角度区域中实施的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，位于第一匝(S1)和最后一匝(S9)之间的某些匝，特别地奇数匝(S3，S5，S7)，小于360度地散布。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，位于第一匝(S1)和最后一匝(S9)之间的某些匝，特别地偶数匝(S2，S4，S6，S8)，360度地散布。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括第一匝(S1)的完成阶段，其中所述第二系统的导体(C1'-C3')的安装的开始相对于第一系统的导体(C1-C3)的安装的开始交错。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第二系统的导体(C1'-C3')的安装的开始与第一系统的导体(C1-C3)的安装的开始之间的角位移(α)取决于电子控制器的定位。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括最后一匝(S9)的完成阶段，其中所述第二系统的导体(C1'-C3')的安装的停止相对于第一系统的导体(C1-C3)的安装的停止交错。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，第二系统的导体(C1'-C3')的安装的停止与第一三相系统的导体(C1-C3)的安装的停止之间的角位移(β)取决于电子控制器的定位。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，第一系统的导体(C1-C3)和第二系统的导体(C1'-C3')首先被绕线圈到引脚(10')上，然后被转移到定子主体(11)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，第一系统(PH1-PH3)和第二系统(PH1'-PH3')是三相类型的。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，每个导体(C1-C3；C1'-C3')由一根或多根导电线，特别是两根导线，组成。

11.一种用于多相旋转电机的定子(10)，包括槽(15)，每个槽用于容纳线圈的奇数的导体：

-所述线圈包括两个系统(PH1-PH3；PH1'-PH3')，每个系统分别包括一组导体(C1-C3，C1'-C3')，

-所述线圈包括根据第一旋转方向(K1)然后根据与第一旋转方向相反的第二旋转方向(K2)交替地完成的若干匝(S1-S9)，

其特征在于，从一个匝到另一个匝的旋转方向(CH1-CH8)的至少两个变化位于不同的角度区域中。