CN110235341B - 电机的定子绕组 - Google Patents

Abstract

提供了一种新颖的制造方法和一种电机定子绕组的改进构造，它使定子端部处的绕组的轴向悬置长度最小化。本发明还使得悬置区域中的导体横截面大于它穿过芯部时的导体横截面，这能提高定子中的整体电效率和热管理。这可以通过使用铸造方法在定子芯外部铸造预制导体，然后将铸造导体插入定子芯的槽中来实现。

Description

电机的定子绕组

技术领域

本发明涉及用于电机旋转机器的导体绕组，具体是电磁多相发电机的导体绕组。本发明具体涉及用于飞行器中使用的多相发电机的绕组和这种绕组的制造方法。

背景技术

多相发电机及其一般构造原理对于多相电机的技术人员来说是公知的。如将很好理解的，多相发电机通常包括具有大量绕组槽的定子。设置这些槽用于承载定子绕组的导体。在现代发电机中，通常发现多达100个这样的绕组槽，并且每个槽通常包含两个导体，一个布置在另一个的径向内侧，并且各自平行于发电机的旋转轴线纵向延伸穿过定子。这些导体必须在定子的每一端连接至彼此。通常，在定子的第一端，第一槽的内绕组连接到第二槽的外绕组。在典型的三相机器中，这些第一槽和第二槽将围绕定子的周边布置，彼此被一径向角分开，例如被60度的周向偏移角分开。单个导体将在第一点处离开定子的第一端，将在定子芯的外部围绕定子的端面周向延伸，并且将重新进入已围绕定子的端部行进一定的角距离的定子芯中的第二槽。如上所述，在一些示例中，对于飞行器中使用的一些三相发电机，该角度约为60度，但对于不同的发电机构造或相数可以是不同的。

通常，通过将导体在其出口和入口点的区域中弯曲到定子芯的槽中实现导体在定子芯外部的该路径。通常，出于电磁原因，导体的轮廓使得其在定子中的径向尺寸大于其周向尺寸，因此导体通常仅能在垂直于定子中的槽的方向上并且在一些方向上(即较短的周向方向的方向上)弯曲。如上所述，用于在周向方向上围绕定子芯端面布线导体路径的所需形式有时因此通常或者通过将单独的导体钎焊在一起，或者通过使用复杂的工具组来产生具有适当的几何形状的“发夹”形导体来形成。这些技术为定子及其形成部件的相关发电机的制造工艺增加了时间、成本和复杂性。WO2015/198432公开了将用于定子绕组的U形部件弯曲成U形形状，将弯曲部件的腿部插入定子芯中并将它们连接到腿部的远端处的另外的电导体。

然而，为了电绝缘目的和热冷却目的，必须在导体之间保持一定的气隙。另一个限制是，所使用的导线的尺寸以及因此它们的电阻和定子中经受的电损耗由导体必须配装通过的槽的尺寸决定。在所有这些限制因素到位的情况下，在定子芯外部占据的空间以提供其间必要气隙的适当连接可显著地促进定子的总长度、以及所得到的定子形成其部件的发电机单元的总长度。弯曲的端部绕组可以占据显著的“悬置部”，测量高达包括所有绕组的定子组件总长度的约35％。在一些发电机设计中，悬置部可占据总长度的60％围绕该“悬置部”外部的空间只能在当前设计中在发电机的一端处使用，并且在一些情况中在相对端处是以其它方式冗余的。

发明内容

在解决现有技术的缺点时，本发明的目的是提供一种制造方法和一种定子绕组的改进结构，其使定子的至少一端的轴向悬置长度最小化。本发明还使得悬置区域中的导体横截面大于它穿过芯部时的导体横截面，这能有助于整体效率和热管理。

这可以通过使用铸造方法在定子芯外部铸造预制导体，然后将铸造导体插入定子芯的槽中来实现。尽管已经提出了在例如电动机的芯部中直接铸造导体，但这在高效发电机中不一定实用，因为定子芯中使用的具体材料可能不适合铸造铜导体所需的高温。此外，定子绕组需要在定子外部采取的复杂路径使它们不易于现场铸造。

在第一方面，本发明提供一种制造电机的方法，较佳地用于飞行器或航空航天领域。该方法包括以下步骤中的一个或多个：

在模具中铸造用于发电机定子绕组的导体，导体被铸造成具有大致平行的第一腿部和第二腿部以及桥接部分，该桥接部分在大致垂直于腿部的方向上在第一腿部和第二腿部的相应第一端之间延伸，以电气连接第一腿部和第二腿部，该桥接部分被铸造成以便包括：第一桥接部分，其在大致垂直于第一腿部和第二腿部的第一平面中从第一腿部的第一端延伸；第二桥接部分，其在大致垂直于第一腿部和第二腿部的第二平面中从第二腿部的第一端延伸，以将第二腿部连接到第一桥接部分；以及纵向延伸部分，其纵向延伸到定子并连接第一桥接部分和第二桥接部分；

从模具中移除导体；并且

将导体的第一腿部和第二腿部插入多相发电机的定子芯中的槽中，使得桥接部分的至少一部分位于与芯部的端面大致平行的平面中，导体的腿部被铸造成在定子芯的第一槽和第二槽内从位于定子芯的第一纵向端部的桥接部分延伸到定子芯的第二纵向端部。

本发明的方法使得定子绕组的更有效地定尺寸的“发夹”或大致U形的部件能够通过将其铸造成期望的形状来制造，具有适当形状和尺寸的腿部，用于沿着定子的长度纵向通过，并且具有更有效构造的将腿部连结在一起的桥接部分。迄今为止尚未使用这些部件的铸造，并且在现有技术中，这些部件通常由沿其长度具有大致均匀横截面的一定长度的线材形成。该新颖的铸造方法允许将不同的腿部和/或桥接部段设有不同形状或尺寸或纵横比的横截面，以增加最终制造的产品的电气和/或磁性能。

该至少一个导体较佳地被铸造成使得导体的桥接部分包括比第一腿部和/或第二腿部中的至少一个更大的横截面积。这允许减小芯部外部的桥接部分中的电阻，其减少了该部分中的热损失。

该至少一个导体可以被铸造成使得第一腿部的横截面在定子组件的径向方向上具有与第二腿部的横截面不同的、较佳地更大的尺寸。该至少一个导体可以被铸造成使得第二腿部的横截面在定子组件的周向方向上具有与第一腿部的横截面不同的、较佳地更大的尺寸。在腿部中提供不同的横截面可以允许更有效地利用磁芯中的空间，从而可以改善电气和/或磁性能。

该方法还可以包括将多个导体的腿部同时插入发电机定子中的多个相应槽中。这允许将有时在其形状方面称为“发夹”的预组装的导体在芯部外部预组装成阵列，然后同时插入芯部中。

至少一个导体的桥接部分被铸造成包括：

第二桥接部分，其在大致垂直于第一腿部和第二腿部的第二平面中从第二腿部的第一端延伸，以将第二腿部连接到第一桥接部分；和/或

纵向延伸部分，其纵向延伸到定子并连接第一桥接部分和第二桥接部分。

该纵向延伸部分可以设置成台阶的形式。

纵向延伸的台阶部分允许在导体中产生纵向台阶部，较佳地在桥接部分中的径向向外的末端处。这也使得在导体路径的纵向方向上的空间有效的改变，因为为了从芯部的第一槽的内部位置行进到第二槽的外部位置，需要导体绕过组装在定子上的相邻导体。

导体的桥接部分可以构造成在第一腿部的第一端和第二腿部的第一端之间提供电气路径，使得第一腿设置在芯部的第一槽中的径向内部位置中，而第二腿部设置在芯部的第二槽中的径向外部位置中。

可以将至少一个导体铸造成使得：

桥接部分的第一部分构造成提供延伸通过相对于芯部的第一径向距离和第一周向距离的导电路径；

桥接部分的第二部分布置成在第二径向距离和第二周向距离上方提供导电路径，以将第二腿部连接到桥接部分的第一部分；并且

由第二部分提供的径向距离小于由第一部分提供的径向距离。可以将至少一个导体铸造成使得：

桥接部分的第一或第二部分中的至少一个具有第一子部分，该第一子部分在垂直于定子的纵向轴线的平面中具有比第二子部分更紧密的曲率半径，第一子部分位于第二子部分的径向内部。

定子芯中的槽阵列中的至少一个槽可以布置成在通道中的第一和第二导体腿部之间提供流体冷却通道。

通道可包括至少一个凸起，该至少一个凸起构造成将通道中的第一腿部和第二腿部保持分离，以允许流体沿着通道在该通道中的第一腿部和第二腿部之间纵向通过。

该方法还可包括以下步骤中的一个或多个：

将多个铸造导体布置成非圆形阵列，使得在阵列中，阵列中的第一导体的桥接部分的第一部分与邻近阵列中的第一导体放置的第二导体的桥接部分的第二部分重叠，第一导体和第二导体的腿部大致平行于彼此延伸；

并且较佳地：

将非圆形阵列包裹成大致圆形的阵列，其中导体的第一和/或第二相应腿部限定第一和/或第二大致圆形的阵列；并且

将导体的腿部插入定子芯中的槽中。

因此，该方法还可包括布置定子组件的多个导体，使得：

对于阵列中的至少一个第一导体，阵列中的第二导体的桥接部分在第一导体的桥接部分的第一部分和芯部之间通过；并且

第一导体的桥接部分的第二部分在第三导体的桥接部分的第一部分和芯部之间通过。

这种新颖的制造方法允许避免先前使用的弯曲或钎焊操作，并且可以形成更有效的导体结构，以使得定子芯的外部和端部的定子绕组的“悬置部”的最小距离成为可能。这减少了多相发电机的总体长度和重量。这在非常珍视空间和重量的飞行器应用中特别有用。

在另一方面，提供了一种用于多相电机的、较佳地用于飞行器的定子，包括：

定子芯，其具有大致环形的横截面，并具有在定子的旋转轴线方向上纵向延伸的多个槽，用于接纳导体以形成定子的磁绕组；以及

大致圆形的铸造导体阵列，铸造导体阵列包括：

第一大致直的腿部和第二大致直的腿部，它们在定子芯的第一槽和第二槽内大致平行于彼此延伸；以及

桥接部分，包括：

第一桥接部分，其在大致垂直于第一腿部和第二腿部的第一平面中从第一腿部的第一端延伸，以在第一腿部和第二腿部之间形成电气连接的一部分；

第二桥接部分，其在大致垂直于第一腿部和第二腿部的第二平面中从第二腿部的第一端延伸，以将第二腿部连接到第一桥接部分；以及

台阶部分，其纵向延伸到定子并连接第一桥接部分和第二桥接部分；

其中，第一大致直的腿部和第二大致直的腿部在定子芯的第一槽和第二槽内从芯部的第一纵向端部处的桥接部分延伸到定子芯的第二纵向端部。

纵向延伸的台阶部分允许在导体中产生纵向台阶部，较佳地在桥接部分中的径向向外的末端处。这也使得在导体路径的纵向方向上的空间有效的改变，因为为了从芯部的第一槽的内部位置行进到第二槽的外部位置，需要导体绕过组装在定子上的相邻导体。

可以将导体阵列的导体布置成使得：

对于阵列中的至少一个第一导体，阵列中的至少一个第二导体的桥接部分在第一导体的桥接部分的第一部分和芯部之间通过；并且

第一导体的桥接部分的第二部分在至少一个第三导体的桥接部分的第一部分和芯部之间通过。

可以将导体阵列的导体布置成使得导体的桥接部分包括比第一腿部和/或第二腿部中的至少一个更大的横截面积。

该至少一个导体较佳地被构造成使得导体的桥接部分包括比第一腿部和/或第二腿部中的至少一个更大的横截面积。这允许减小芯部外部的桥接部分中的电阻，其减少了该部分中的热损失。

该至少一个导体可以被构造成使得第一腿部的横截面在定子组件的径向方向上具有与第二腿部的横截面不同的、较佳地更大的尺寸。在腿部中提供不同的横截面可以允许更有效地利用磁芯中的空间，从而可以改善电气和/或磁性能。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从以下仅借助示例并且通过参考附图给出的其实施例的描述中变得显而易见，其中相同的附图标记表示相同的零件，并且附图中：

图1示出了根据本发明的各方面的定子的第一端的视图；

图2示出了权利要求1的定子的第二端的视图；

图3示出了图1的定子的第一端的细节；

图4示出了附图的细节的替代视图；

图5示出了图1至4的定子的第一端的立体图，其中多个导体被从图示中移除；

图6示出了剖过图1至6的定子的一部分的横截面；

图7示出了根据本发明的一方面的导体；

图8示出了本发明的部分组装的导体阵列；以及

图9示出了根据本发明的各方面在插入定子芯之前的本发明的大致圆筒形的导体阵列。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的各方面的用于多相电机的定子(1)。定子组件(1)包括芯部(100)。如可以看出的并且对于已知的电机而言是典型的，芯部(100)具有大致圆筒形的外表面(101)和大致圆筒形的内表面(102)。如本领域技术人员可理解的，在诸如电动机或发电机的完全组装的电机中，转子将存在于设置在定子芯(100)中的空隙(103)内，并且将被布置成相对于定子芯(100)围绕旋转轴线(X)旋转。在转子中产生的磁通量与定子绕组相互作用，以常规方式在定子绕组中产生电压和/或电流。轴线X相对于定子组件(1)的旋转轴线在纵向方向上延伸。如本领域技术人员还可理解的，定子(1)包括多个槽(110)，这些槽沿着定子芯(100)的长度纵向延伸。在所示的示例中，槽(110)大致与定子组件的旋转轴线(X)平行延伸。槽(110)布置成大致圆形的阵列，并且布置有朝向芯部(100)的内表面(102)的纵向开口。该槽中或每个槽中的该开口较佳地沿着芯部(100)的大致全部长度延伸。如本领域技术人员可理解的，每个槽都具有设置在其中的第一导体和第二导体或限定了单独的电气路径的导体部分。第一导体在内径向位置处在槽内纵向延伸，第二导体在相对于径向内导体的径向外部位置处延伸穿过相同的槽。两个导体在槽中较佳地占据相对于芯部大致相同的周向位置——即它们在相同槽中围绕芯部的周向在相同的角位置处。在后面的附图中将更详细地进一步说明这些特征。图1的定子组件(1)包括根据本发明的各方面的槽和/或导体(200)。如从图1中所示的整个组件可以理解的，与其中使用了弯曲导体和/或钎焊连接的定子绕组的先前布置相比，导体的腿部在芯部(100)外部连接至彼此的悬置部分的纵向延伸相对较小。

图2示出了图1的定子组件(1)的第二端(120)的视图。定子组件(1)的第二端(120)是为了说明的目的而示出的，并且技术人员将理解导体(200)的第二端(201)能以传统方式连接到彼此，如对于本文所讨论类型的多相电机所已知的，以产生必要的电气路径并且连接到电机的输入和/或输出。本发明主要涉及在芯部组件(1)的第一端(130)处示出的导体的布置，其中导体的腿部以相对一致的方式连接至彼此。设置在定子芯中的导体阵列的一个或多个、大部分或全部导体可以在导体的成对腿部的相应端部之间具有大致相同的连接路径，即，组件可包括多对腿部，每对中的腿部之间的互连对于设置在定子芯中的阵列的任何或所有成对腿部重复。

没有详细讨论组件(1)的第二端(120)处的导体的连接细节，因为对于已知的多相电机这些能以传统方式连接，因此为了本公开的效率，在本文中没有更详细地讨论在组件(1)的第二端(120)处的这种连接的细节。技术人员将能够以多相电机的标准方式实现这些。

图3更详细地示出了设置在定子组件(1)中的导体阵列的所选导体(200)的路径的示例。作为说明性示例，导体(200)具有如图3所示延伸到页面中的第一腿部(210)，以及也如图3所示延伸到页面中的第二腿部(220)。如前所述，这些腿部被容纳在定子芯的槽中。形成桥接部分(230)以将第一腿部(210)连接到第二腿部(220)。如从附图可以看出的，桥接部分(230)在一个或多个平面中延伸，该一个或多个平面较佳地大致垂直于腿部(210和220)通过芯部的延伸方向，并且较佳地大致垂直于定子/机器的旋转轴线X。桥接部分(230)将布置在芯部(100)中的第一槽(110)中的径向内部位置处的第一腿部(210)连接到布置在芯部(100)的第二槽(111)中的径向外部位置处的第二腿部(220)。如从图3中可以理解的，为了通过桥接部分(230)产生该电气路径，它必须沿着一路径通过，如附图中所见，该路径通过第一组导体上方然后通过第二组导体下方。除非另有说明，否则该路径使得第一多个导体在第一槽(110)和第二槽(111)之间，在其路径的第一部分上方，设置在桥接部分(230)和芯部(100)之间，而在其路径的第二部分上方，导体(200)的桥接部分(230)在第二导体阵列和芯部(100)之间通过。将关于后面的附图描述如何实现这个的进一步细节。

图4以立体图示出了图3的导体(200)，其中一种方式是可以提供导体(200)的桥接部分(230)的纵向延伸部分(240)。如在后面的附图中将变得清楚的，纵向延伸部分(240)能以台阶部的形式设置，该台阶部将桥接部分的第一部分(231)连接到桥接部分(230)的第二部分(232)。纵向延伸部分(240)较佳地设置在桥接部分(230)的最外侧径向位置处。桥接部分(230)的第一部分(231)在组件的第一导体桥接部分阵列上方通过，而桥接部分(230)的第二部分(232)在组件的第二导体阵列下方通过，使得第二部分(232)设置在芯部(100)和第二导体阵列之间。类似地，第一导体阵列在桥接部分(230)的第一部分(231)和芯部(100)之间通过。

如在查看图5和前面的附图时可以理解的，设置在芯部中的导体阵列的一个或多个或每个导体(200)可以具有大致类似或相同的形式或描述大致相同的路径，但是相对于相邻导体围绕芯部移位一个槽距的路径。较佳地，阵列中的每个或所有导体具有大致相同的形式。

图5示出了组件的导体的子集，从而可以更清楚地看到桥接部分(230)如何允许在导体(200)的第一腿部(210)与导体(200)的第二腿部(220)之间产生电气路径。桥接部分(230)包括第一部分(231)和第二部分(232)。第一部分(231)较佳地在第一径向向外的方向上相对于芯部(100)并且在第一周向方向上围绕芯部(100)延伸。相反，桥接部分(230)的第二部分(232)在径向向内的方向上延伸，并且也围绕芯部(100)在第一周向方向上延伸。更佳地，第一部分(231)在径向方向上比第二部分(232)进一步延伸，使得第一腿部(210)可以位于其相应槽(110)的径向内部位置，而第二腿部(220)可位于其相应槽(111)的径向外部位置。如图5所示，较佳的是，纵向延伸部分(240)位于桥接部分(230)的径向最外侧区域。这样，桥接部分(230)的路径的纵向变化在其径向最外点处或邻近其径向最外点发生。应当理解这是必要的，以便桥接部分(230)在足够数量的另外的导体上方通过，然后在足够数量的另外的导体下方通过，以便到达槽(111)中的腿部(220)的径向内部位置。

图6示出了穿过前面附图的芯部组件(1)的端视图或横截面。

槽(710)的所需的尺寸由电磁考虑因素限定，因此槽内导体的横截面尺寸的变化是有限的。为了最有效地利用槽来在芯部中产生电流和期望得到的电磁通量，导体的优化设计可以在“悬置部”部段中存在的绕组的端部段中设置更大的导体横截面，以及当穿过芯部时较小的横截面。这是为了减少由于芯部(100)的槽外部的导体部段中的电阻引起的电阻和热损失。迄今为止，芯部中的小的槽尺寸通常使得使用除铜之外的材料是不切实际的。已经考虑铝，但由于与铜相比其导电性降低，因此通常不适用于高效发电机定子。然而，增加在芯部(100)中的槽外部的“悬置部”部段中的端部绕组的横截面可以减小整个绕组的电阻并且可以允许使用铝绕组代替铜绕组。这可以实现显著的重量减轻，这在非常珍视重量的航空航天应用中特别有益。

本文所述的导体和形成和/或组装导体的方法进一步允许优化组件(1)的导体的腿部的横截面的可能性。如在图6中可以看出的，能够将一个或多个腿部(71)布置在芯部(100)的槽(710)中的内部位置中，以具有与布置在槽(710)中的径向外部位置中一个或者更多的腿部(72)不同的纵横比如图所示，位于槽(710)中的外径向位置中的一个或多个腿部(72)与内径向位置中的导体相比，可以具有相对较宽的周向尺寸，和/或可以具有较短的径向尺寸。相反，位于槽(710)中的径向内部位置的腿部(71)可以具有相对于外腿部(72)的更大的径向尺寸和/或可以具有比外腿部(72)更小的周向尺寸。规定这种径向外部腿部阵列在周向方向上比径向内部阵列宽，对于选定的导体横截面积，可以允许足够大小的电流通过导体，同时允许减小槽(710)的外直径。这可以允许减小芯部的整个外直径。这反过来可以减少定子组件的总重量，因为芯部的外直径可以减小与由所述纵横比的变化提供的外导体(72)的径向尺寸减小相同的大小。可以提供比所示的更大的纵横比差异。然而，可以获得的益处是有限的，因为避免减小相邻槽之间的周向间隙(G)是较佳的。这是因为减小间隙(G)会限制可以通过相邻导体之间的间隙(G)穿过芯部的磁通量，并且这会限制发电机的整体效率。因此，在组件中提供一个或多个导体可能是有益的，其具有第一腿部和第二腿部，第一腿部具有第一纵横比，第二腿部具有第二纵横比。对于定子组件(1)的绕组中的至少一个、较佳地多个并且可选地对于所有导体，第一腿部和第二腿部的纵横比之间的差异可以如上所述地设置。

图7示出了在先前附图的组件中示出的导体阵列的单个导体(80)。如从先前的描述中可理解的，导体(80)因此可以设有以下任何或所有特征。导体(80)可以具有第一腿部(810)和第二腿部(820)。第一腿部(810)可以构造成设置在芯部(100)的第一槽中的径向内部位置中。第二腿部(820)可以构造成设置在芯部(100)的第二槽中的径向外部位置中。导体(80)的桥接部分(830)可以构造成在第一腿部(810)的第一端(811)和第二腿部(820)的第一端(821)之间提供电气路径。桥接部分(830)的第一部分(831)可以构造成提供导电路径，该导电路径在组装时延伸通过相对于芯部(100)的第一径向距离和第一周向距离。桥接部分(830)的第二部分(832)可以布置成在第二径向距离和第二周向距离上方提供导电路径，以将第二腿部(820)连接到桥接部分(830)的第一部分(831)。由第二部分(832)提供的径向距离会小于由第一部分(831)覆盖的径向距离。桥接部分(830)的第一部分和第二部分(831和832)中的一个或两个可包括第一弯曲子部分(833、834)，其具有比第二子部分(835、836)更紧密的曲率半径。第一子部分可以位于腿部附近和/或第二子部分之间。第二子部分可位于腿部的远侧。以这种方式，导体可以遵循远离具有第一相对紧密的曲线(833)的腿部(810)的第一路径，其连接到较直的并且弯曲较小的部分(835)，该部分在纵向延伸部分(840)处延伸到导体的径向向外延伸部。桥接部分(830)的纵向延伸部分(840)可以连接到弯曲的子部分(836)，该弯曲的子部分(836)具有比位于另一腿部(820)附近的另一弯曲的子部分(834)更小的曲率半径，其较佳地连接到第二腿部(820)的第一端(821)。可理解的，上述特征中的任何一个或全部可有助于促进芯部(100)外部的导体的悬置部分的减小程度，如在先前附图的组件中所示的。

图7的导体可以有利地通过铸造方法形成。如诸如铸造之类的制造方法的任何技术人员可理解的，根据本申请的教导，模具可以设有腔，该腔提供图7中所示的导体的阴模(negative form)，并且可以浇注熔融材料进入模具以形成导体。这与形成本文所述类型的多相发电机的导体的传统方法非常不同，因为传统上通过弯曲或钎焊导线形成导体以形成期望的电气零件。那些导体通常也通过插入它们而位于芯部中，然后在路径中弯曲并形成必要的径向、周向和纵向变化，以便在导体已至少部分地插入芯部之后，将穿过定子芯的一个槽的导体部分连接到另一个。

在根据本发明提供的制造方法中，桥接部分(830,230)中所需的路径在铸造导体时设置，然后导体可以在桥接部分处于预形成状态时设置到芯部中。这可以加速整个制造过程，因为当必要的形式已经预制在导体(200、80)中时，不需要在组件(1)的第一端处对导体进行塑性弯曲、成型和钎焊。

如在考虑图7的导体时可理解的，鉴于该物品在第一和/或第二腿部与桥接部分之间预制有大致垂直的连接部，在模具设计期间能够在导体的第一腿部和第二腿部中，以及桥接部分(820、230)的任何部分中选择导体的相同、不同或可变的横截面。这可以允许针对期望的电气性能特性优化导体的设计。因此，图7中所示的导体的任何部段(即，第一腿部和第二腿部、桥接部分以及其第一和第二或子部分部分)的横截面可以比任何其它部段更大或更小。它们的纵横比也可以如关于图6所描述的如需要或期望的变化，以改善电气性能和/或降低整个导体的整体电阻。

已经考虑了将导体阵列组装到芯部(100)中的方法。设想通过本发明的各方面实现的一种组装方法如下。

在构思本发明之前，如何在插入定子芯(100)之前预成型或预组装用于定子的导体阵列是不明显的。这是因为，传统上将导体的大致笔直的部分插入定子芯的槽中，然后或者通过在卷绕期间、卷绕之后塑性弯曲导体，和/或通过将附加连接部和/或导体部段钎焊就位以形成端部连接部或桥接部分而形成必要的连接。

然而，对于通过本公开提供的预制导体，一种组装方法如下。首先，如图8所示，导体阵列(80至97)例如可以放置成如图8所示的非圆形阵列。如可理解的，图8中所示的导体数量不一定足以填充所示的定子(100)，并且可能需要更多，但是这仅仅示出了可以采用的导体的线性或非圆形布置类型的示例。如可看出的，可以将导体放置成较佳地大致线性的阵列，导体的第一和第二腿部的相应组布置在大致平行的平面内。可以将这些放置在大致柔性的夹具或垫子(800)上。夹具或垫子(800)可以设有一个或多个引导件(801、802)，用于对准导体(80至97)的任何或所有腿部(810、820)。当布置在该线性阵列中时，操作者更容易顺序地将导体彼此相邻地放置，以提供桥接部分(831、832)的第一部分彼此之间的必要重叠，如关于先前的附图所描述的并如图8所示。

一旦足够数量的导体(80)被布置在该大致线性的阵列中，则柔性夹具或垫子(800)可用于将阵列“滚动”成通过图9的圆形阵列所示的大致圆筒形的形式。

如可理解的，图8中的大致线性阵列不一定是线性的，主要考虑的是阵列的第一端和第二端既不彼此连接，它们也不彼此重叠，以提供围绕整个周边的重叠导体，直到当完整的导体阵列就位时。在插入芯部之前预构造阵列的另一步骤是插入第一多个第二腿部，例如如图8中的腿部组85所示，围绕并进入由图8中的标记86所指示的空间，以闭合圆形阵列。

一旦形成完整的圆筒形阵列，如图9所示，并且提供第二腿部(85)到区域(86)的重叠，则阵列的腿部的远端(90)可以如图9所示插入到芯部(100)中的槽中。然后该阵列可以在箭头(95)的方向上插入芯部(100)中。可以理解，设置成可构造支承件的一般形式的夹具或垫子(800)可以围绕阵列(91)保持就位，以在插入芯部(100)之前和期间为其提供支承，尽管为清楚起见，这未在图9中示出。可能需要另外的夹具或支承件以在插入芯部之前将多个腿部保持在其所需的相对位置以便于最终组装步骤。如可理解的，一旦阵列(91)在箭头(95)的方向上已经完全插入，则将提供图1所示的组件。

如可理解的，本发明的制造和组装方法、导体和组件状态可以提供更有效地制造的或更有效地构造的发电机，导致节省重量、材料和效率，并因此具有许多优点，如可以通过上面和本文描述的并且在附图中示出的任何或所有特征来实现的。

Claims (19)

1.一种制造多相电机的方法，所述方法包括以下步骤：

在模具中铸造用于多相电机定子绕组的导体(200)，所述导体被铸造成具有大致平行的第一腿部(210)和第二腿部(220)以及桥接部分(230)，所述桥接部分(230)在大致垂直于所述腿部的方向上在所述第一腿部和所述第二腿部的相应第一端之间延伸，以电气连接所述第一腿部和所述第二腿部，所述桥接部分被铸造成以便包括：第一桥接部分(231)，所述第一桥接部分(231)在大致垂直于所述第一腿部和所述第二腿部的第一平面中从所述第一腿部的第一端延伸；第二桥接部分(232)，所述第二桥接部分(232)在大致垂直于所述第一腿部和所述第二腿部并且从所述第一平面纵向偏移的第二平面中从所述第二腿部的第一端延伸，以将所述第二腿部连接到所述第一桥接部分；以及纵向延伸部分(240)，所述纵向延伸部分(240)纵向延伸到所述定子并连接所述第一桥接部分和所述第二桥接部分；

从所述模具中移除所述导体；并且

将所述导体的所述第一腿部和所述第二腿部插入所述多相电机的定子芯(100)中的槽(110、111)中，使得所述桥接部分的至少一部分位于与所述定子芯的端面大致平行的平面中，所述导体的所述腿部被铸造成在所述定子芯的第一槽和第二槽内从位于所述定子芯的第一纵向端部(130)的所述桥接部分延伸到所述定子芯的第二纵向端部(120)。

2.如权利要求1所述 的方法，其特征在于：

将所述至少一个导体(200)铸造成使得所述导体的所述桥接部分(230)包括比所述第一腿部(210)和/或所述第二腿部(220)中的至少一个更大的横截面积。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，

将所述至少一个导体(200)铸造成使得所述第一腿部(210)的横截面在所述定子组件(1)的径向方向上具有与所述第二腿部(220)的横截面不同的尺寸。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于：

将所述至少一个导体(200)铸造成使得所述第二腿部(220)的横截面在所述定子组件(1)的周向方向上具有与所述第一腿部(210)的横截面不同的尺寸。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将多个铸造导体(80-97)布置成非圆形阵列，使得在所述阵列中，所述阵列中的第一导体的第一桥接部分与邻近所述阵列中的所述第一导体放置的第二导体的第二桥接部分重叠，所述第一导体和所述第二导体的腿部大致平行于彼此延伸。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

将所述非圆形阵列包裹成大致圆形的阵列，其中所述导体的所述第一腿部和/或所述第二腿部限定第一大致圆形的阵列和/或第二大致圆形的阵列；并且

将所述导体的所述第一和第二腿部插入所述定子芯中的槽中。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括

将多个所述导体的腿部同时插入所述多相电机的所述定子中的多个相应槽中。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述至少一个导体的所述桥接部分(230)的所述纵向延伸部分(240)设置成

台阶部分(240)的形式，所述台阶部分(240)纵向延伸到所述定子(100)并连接所述第一桥接部分(231)和所述第二桥接部分(232)。

9.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述导体(200)的所述桥接部分(230)构造成在所述第一腿部(210)的第一端和所述第二腿部(220)的第一端之间提供电气路径，使得所述第一腿设置在所述定子芯(100)的第一槽(110)中的径向内部位置中，而所述第二腿部设置在所述定子芯的第二槽(111)中的径向外部位置中。

10.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述至少一个导体(200)铸造成使得：

所述第一桥接部分(231)构造成提供延伸通过相对于所述定子芯(100)的第一径向距离和第一周向距离的导电路径；

所述第二桥接部分(232)布置成在第二径向距离和第二周向距离上方提供导电路径，以将所述第二腿部(220)连接到所述第一桥接部分；并且

由所述第二桥接部分提供的所述径向距离小于由所述第一桥接部分提供的所述径向距离。

11.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述至少一个导体(80)铸造成使得：

所述第一桥接部分(831)或所述第二桥接部分(832)中的至少一个具有第一子部分(833、834)，所述第一子部分在垂直于所述定子(100)的纵向轴线的平面中具有比第二子部分(835、836)更紧密的曲率半径，所述第一子部分位于所述第二子部分的径向内部。

12.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述定子芯(100)中的槽阵列中的至少一个槽(710)布置成在通道中的所述第一腿部(71)和所述第二腿部(72)之间提供流体冷却通道。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述通道包括至少一个凸起，所述至少一个凸起构造成将所述通道中的所述第一腿部(71)和所述第二腿部(72)保持分离，以允许流体沿着所述通道在所述通道中的所述第一腿部和所述第二腿部之间纵向通过。

14.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括布置所述定子组件的多个导体(200)，使得：

对于阵列中的至少一个第一导体，所述阵列中的第二导体的桥接部分(230)在所述第一导体的第一桥接部分(231)和所述定子芯(100)之间通过；并且

所述第一导体的第二桥接部分(232)在第三导体的第一桥接部分(231)和所述定子芯之间通过。

15.一种用于多相电机的定子(1)，包括：

定子芯(100)，所述定子芯(100)具有大致环形的横截面，并具有在所述定子的旋转轴线方向上纵向延伸的多个槽(100、111)，用于接纳导体以形成所述定子的磁绕组；以及

大致圆形的铸造导体阵列(200)，所述铸造导体阵列包括：

第一大致直的腿部(210)和第二大致直的腿部(220)，所述第一大致直的腿部(210)和第二大致直的腿部(220)在所述定子芯的第一槽(100)和第二槽(111)内大致平行于彼此延伸；以及

桥接部分(230)，包括：

第一桥接部分(231)，所述第一桥接部分(231)在大致垂直于所述第一大致直的腿部和所述第二大致直的腿部的第一平面中从所述第一大致直的腿部的第一端延伸，以在所述第一大致直的腿部和所述第二大致直的腿部之间形成电气连接的一部分；

第二桥接部分(232)，所述第二桥接部分(232)在大致垂直于所述第一大致直的腿部和所述第二大致直的腿部并且从所述第一平面纵向偏移的第二平面中从所述第二大致直的腿部的第一端延伸，以将所述第二大致直的腿部连接到所述第一桥接部分；以及

台阶部分(240)，所述台阶部分(240)纵向延伸到所述定子并连接所述第一桥接部分和所述第二桥接部分；

其中，所述第一大致直的腿部和所述第二大致直的腿部在所述定子芯的所述第一槽和所述第二槽内从所述定子芯的第一纵向端部(130)处的所述桥接部分延伸到所述定子芯的第二纵向端部(120)。

16.根据权利要求15所述的定子(1)，其特征在于，所述导体阵列的导体(200)布置成使得：

对于所述阵列中的至少一个第一导体(200)，所述阵列中的至少一个第二导体的桥接部分(230)在所述第一导体的第一桥接部分(231)和所述定子芯(100)之间通过；并且

所述第一导体的第二桥接部分(232)在至少一个第三导体的第一桥接部分(231)和所述定子芯之间通过。

17.根据权利要求15或权利要求16所述的定子(1)，其特征在于，将所述铸造导体阵列的导体(200)布置成使得所述导体的所述桥接部分(230)包括比所述第一大致直的腿部(210)和/或所述第二大致直的腿部(220)中的至少一个更大的横截面积。

18.根据权利要求15或权利要求16所述的定子(1)，其特征在于：

将所述至少一个导体(200)预制成使得所述第一大致直的腿部(210)的横截面在所述定子组件的径向方向上具有与所述第二大致直的腿部(220)的横截面不同的尺寸。

19.根据权利要求15或权利要求16所述的定子(1)，其特征在于：

将所述至少一个导体(200)预制成使得所述第二大致直的腿部(220)的横截面在所述定子组件的周向方向上具有与所述第一大致直的腿部(210)的横截面不同的尺寸。

Images