CN112425050A - 线圈、电机和混电空中行驶工具 - Google Patents

Abstract

线圈绕组具有用于电机的电导体并且包括至少两个层，其中，所述导体跟随其纵向延伸部在所述至少两个层中的第一层中向内卷绕地走向，随后延伸到所述至少两个层中的第二层并且在所述第二层中向外卷绕地走向。电机具有至少一个这样的线圈绕组。混电空中行驶工具尤其是飞行工具并且具有这样的电机和/或至少一个这样的线圈绕组。

Description

线圈、电机和混电空中行驶工具

技术领域

本发明涉及线圈、电机以及混电空中行驶工具，尤其混电飞行工具。

背景技术

为了能量转换，尤其在电机如马达和发电机中的能量转换，经常将线圈用作电磁的结构元件。这样的线圈能够不同地进行构建，尤其作为螺线管（Zylinderspule）、作为环形芯线圈（Ringkernspule）或作为盘形线圈。这样的线圈能够借助以实心的（massiven）铜单个导体为形式的导体或借助以由相应多个单股线材构成的绞合线为形式的导体形成。盘形线圈尤其被用在高压和/或高频领域中。

在盘形线圈中经常得出如下问题，即形成线圈的导体的内部的端部为了线圈的电接触又必须从线圈的内部引导出来。形成线圈的导体的这样的处于内部的端部应该在下面被称为内部联接部。已知的是，将这样的内部联接部沿着轴向方向从线圈中引导出来，线圈绕所述轴向方向进行卷绕。然而，在盘形线圈的情况下，将内部联接部轴向地引导出来要求沿着盘形线圈的平面的延伸部的附加的空间，这强烈地限制了盘形线圈的使用可能性。然而，将内部联接部沿着盘形线圈的盘的平面的延伸部径向地引导出来关于能够制造性和可靠性是有缺点的，因为盘形线圈的厚度、也就是说盘形线圈的垂直于其平面的延伸部的延伸部明显被提高。此外，由于内部联接部和线圈的卷绕部的直接的接触，盘形线圈的散热是困难的。此外，盘形线圈的这样的结构要求附加的材料用于内部联接部相对于盘形线圈的卷绕部的电绝缘。这样的盘形线圈的制造和结构还形成附加的挑战。此外，这样的盘形线圈能够仅仅困难地与另外的给定情况相匹配。由此，尤其为了提高盘形线圈的填充效率随后对盘形线圈进行的压紧由于被引导出来的内部联接部变得困难。此外，内部联接部的小的弯曲半径和其困难的机械的固定决定了盘形线圈的可靠性、尤其失灵安全性的降低以及其寿命的缩短。

发明内容

因此本发明的任务是，提供一种用于电机的线圈，所述线圈具有小的空间需求以及小的绝缘消耗和尤其良好的能够散热性。此外，本发明的任务是，提供一种电机和混电空中行驶工具，所述电机和混电空中行驶工具能够可靠地并且紧凑地进行构造。

本发明的所述任务借助用于电机的具有在权利要求1中说明的特征的线圈、借助具有在权利要求8中说明的特征的电机、以及借助具有在权利要求10中说明的特征的混电空中行驶工具得到解决。本发明的优选的改进方案在从属权利要求、随后的描述和附图中进行说明。

根据本发明的线圈绕组是用于电机的电导体的线圈绕组。根据本发明的线圈绕组包括至少两个层，其中，所述导体跟随其纵向延伸部在至少两个层中的第一层中向内卷绕地走向，随后延伸到至少两个层中的第二层并且在第二层中向外卷绕地走向。以这种方式，根据本发明的线圈绕组的至少两个层中的每个层能够从外部被接触，因为导体将至少两个层中的第一层和第二层在内部与彼此连接并且到至少两个层中的每个中从外部进入到绕组中。在根据本发明的线圈绕组中，因此没有必要将内部联接部沿着一个层向外引导出来，而是根据本发明的线圈绕组的布局由结构决定地相应地允许处于外部的联接部。此外，根据本发明的线圈绕组能够容易被制造，方式为，在根据本发明的线圈绕组的绕组的情况下，拉近（herangezogen）导体并且从其中间出发不仅第一层绕芯进行卷绕而且第二层绕所述芯进行卷绕。在此，第一和第二层在卷绕时如下地相对于彼此沿着所述芯的轴向方向错位，使得第一和第二层能够沿着两个彼此于平行地相对于彼此延伸的平面进行卷绕。

特别有利地，根据本发明的线圈绕组能够紧凑地并且能够有效地散热地实现，从而根据本发明的线圈绕组在具有小的结构空间并且具有突出的散热要求的周围环境中是能够使用的。因此，根据本发明的线圈绕组尤其能够在航空应用中有利地进行使用。

根据本发明的线圈绕组包括至少两个层，从而根据本发明的线圈绕组（所述线圈绕组垂直于至少两个层应该包含与传统地进行卷绕的线圈绕组相同的厚度）能够以这样的导体进行卷绕，所述导体相比于传统地进行卷绕的线圈的导体的厚度具有一半厚度。当与传统地进行卷绕的线圈相比同时应该保持卷绕部的数量时，那么导体在层的延伸方向之内的厚度能够附加地变成两倍，从而各层卷绕部的数量相应地变成一半。

有利地，根据本发明的线圈绕组能够特别有效地进行散热，因为线圈绕组的供冷却使用的面积由于两个层而被扩大。

有利地，根据本发明的线圈绕组能够以圆环形的或以基本上矩形的或以体育场形的（stadionförmiger）或跑道形的几何形状进行构建。适宜地，基本上矩形的几何形状应该理解为具有尤其倒圆的角的矩形形状、优选地具有所述几何形状的最短的尺寸的优选地最大一半、特别优选地最大四分之一的弯曲半径的矩形形状。

在根据本发明的线圈绕组的优选的改进方案中，所述线圈绕组具有至少一个具有两个另外的层的对，其中，导体进一步跟随其纵向延伸部延伸到所述对的第一层，在所述对的第一层中向内卷绕地走向，随后延伸到所述对的第二层并且在所述对的第二层中向外卷绕地走向。以这种方式，根据本发明的线圈的结构能够层叠化（kaskadieren），在其中，在根据本发明的线圈中设置有另外的两个层的对。这样的层叠化的根据本发明的线圈绕组还能够容易被制造，在其中，用于卷绕根据本发明的线圈绕组的方法在所述改进方案中相应地被修改：由此从大约在供使用的导体的四分之一处和在大概四分之三处出发，相应两个层的对开始相应地向外进行卷绕。

特别优选地，根据本发明的线圈绕组附加地包括至少一个或多个另外的具有如前面所描述的那样的相应两个另外的层的对。在根据本发明的线圈绕组的所述改进方案中，所述线圈绕组还能够以上面所描述的卷绕方法的相应地被修改的变型方案进行卷绕，从而所述根据本发明的线圈绕组还能够简单地进行制造。

有利地，在根据本发明的线圈绕组中能够自由地调整在各个层之间供使用的中间空间。因此，根据本发明的线圈绕组由于供使用的冷却面能够特别有效地进行冷却。由此，根据本发明的相应地层叠化的线圈绕组允许线圈绕组沿着多个相对于彼此平行地走向的层的平面的冷却。

在根据本发明的线圈绕组的优选的改进方案中，导体是线材。备选地并且同样优选地，在根据本发明的线圈绕组中，导体是绞合线。有利地，根据本发明的线圈绕组的布局允许绞合线的翻转，也就是说绞合线以180度的绞转，尤其沿着绞合线的如下区段的翻转，绞合线沿着所述区段从相应第一层引导到相应第二层。由于所述绞合线的以180度的绞转得出绞合线的单股线材的存储地点（Lagerorten）的统一，从而在根据本发明的线圈绕组中，电的损耗功率由于所谓的集肤邻近效应（Skin-Proximity-Effekte）以及由于在外部起作用的、时间上能够改变的场在高频的应用的情况下能够被有效地减少或避免。

根据本发明，因此没有必要使用具有所谓的扭绞的绞合线，从而由此不必容忍所伴随的直流损耗和在填充度上的妥协。

适宜地，根据本发明的线圈绕组的各个层能够与彼此压紧。以这种方式能够将线圈压缩，从而能够得到根据本发明的线圈绕组的特别高的填充度。

适宜地，根据本发明的线圈绕组以至少一个扁平导体形成。以这种方式能够如之前已经描述的那样实现具有与传统的线圈绕组相同的外部尺寸的根据本发明的线圈绕组。

合适地，在根据本发明的线圈绕组中，至少两个层或一个或多个对的层沿着一平面延伸。以这种方式，根据本发明的线圈绕组能够被特别不消耗地卷绕，方式为，例如使用一个或多个旋转的卷绕芯，所述卷绕芯卷绕根据本发明的线圈绕组的层。

根据本发明的电机具有至少一个如之前所描述的那样的线圈绕组。由于之前提及的紧凑的并且能够有效地冷却的线圈绕组，能够由此实现如下电机，所述电机能够紧凑地进行构建并且所述电机允许至少一个线圈绕组的有效的冷却。

优选地，根据本发明的电机具有至少一个冷却流体路径，所述冷却流体路径布置在根据本发明的电机的至少一个线圈绕组的至少两个层之间。有利地，电机在两个层之间、优选地在相应一对的两个层之间和/或在所述对之间各具有冷却流体路径。优选地，冷却流体路径是冷却液体路径。以这种方式，根据本发明的电机能够是能够特别有效地进行冷却并且相应于此地能够有效地并且失灵安全地运行地进行构建。

根据本发明的混电空中行驶工具尤其是飞行工具。根据本发明的混电空中行驶工具具有至少一个电机和/或至少一个如前面所描述的那样的线圈绕组。优选地，根据本发明的混电空中行驶工具包括至少一个电机以及具有至少一个如之前所描述的这样的冷却流体路径的冷却回路。

附图说明

随后，根据在附图中示出的实施例更详细地阐释本发明。其中：

图1以原理简图在透视的图示中示出根据本发明的线圈绕组的布局，

图2以透视的图示示出根据图1的根据本发明的线圈绕组，

图3以侧视图示出根据图1和2的根据本发明的线圈绕组，以及

图4示意性地以原理简图示出具有带有根据图1、2和3的根据本发明的线圈绕组的根据本发明的电机的根据本发明的混电飞行工具。

具体实施方式

在图1中示出的根据本发明的线圈绕组100包括导体W，所述导体随后在其从其第一联接端部W1出发跟随其纵向延伸部的走向方面进行描述：

从其第一联接端部W1出发，导体W沿着平坦的螺旋线C1向内走向。螺旋线C1沿着平面P1延伸。在此，螺旋线C1如下地走向，使得导体W沿着螺旋线C1的多个卷绕部相应地贴靠在其前面的卷绕部处。在所述螺旋线C1的内部的点处，导体W离开螺旋线C1并且沿垂直于平面P1的方向朝着第二平面P2延伸，所述第二平面平行于平面P1延伸。导体W因此沿着连接平面P1和P2的区段L延伸。在平面P2之内螺旋线C2联接到区段L处，所述螺旋线C2在平面P2之内走向并且导体W沿着所述螺旋线C2向外卷绕地卷出。在此，导体W的相应卷绕部贴靠在导体W的前面的、内部的卷绕部（只要其存在）处。在一定数量的卷绕部之后，导体W离开螺旋线C2并且形成第二联接端部W2。

根据本发明的线圈绕组100如在图1中示出的那样具有两个处于外部的联接端部，即第一联接端部W1以及第二联接端部W2。如在图2和3中示出的那样，在根据本发明的线圈绕组100中，导体W是铜绞合线。在另外的、没有特意示出的实施例中，导体W是单股线材。如在图2中示出的那样，根据本发明的线圈绕组在两个层中走向，所述两个层相应地沿着平面P1或P2走向。在各个层P1和P2之内，绞合线以跑道几何形状的形状卷绕。绞合线如在图2中表明的那样沿平面P1和P2的方向至少四倍于沿垂直于所述平面P1和P2的方向宽地进行构造。绞合线沿着区段L以180度绕其纵向延伸部绞转。

在另外的、没有特意示出的根据本发明的线圈绕组100的实施例中，除了这两个层之外能够设置有两个层的一个或多个另外的对。

在平面P1与P2之间由于其与彼此的间距d构造有冷却流体路径，所述冷却流体路径允许线圈绕组100的平面的冷却。

在图4中示出的根据本发明的混电飞行工具400具有根据本发明的电机410，在所示出的实施例中为用于驱动推进器420的电动马达。电机410包括具有根据本发明的线圈绕组100的定子，所述线圈绕组的冷却流体路径如前面所描述的那样是冷却回路430的部分。通过冷却回路430的冷却流体路径来导引冷却液体用于冷却根据本发明的线圈绕组100。

Claims (11)

1.线圈绕组，具有用于电机（410）的电导体（W），所述线圈绕组包括至少两个层（C1、C2），并且其中，所述导体（W）跟随其纵向延伸部在所述至少两个层（C1、C2）中的第一层（C1）中向内卷绕地走向，随后延伸到所述至少两个层（C1、C2）中的第二层（C2）并且在所述第二层（C2）中向外卷绕地走向。

2.根据权利要求1所述的线圈绕组，所述线圈绕组具有至少一个具有两个另外的层的对，其中，所述导体（W）相对于纵向延伸部进一步跟随地延伸到所述对的第一层，在所述对的第一层中向内卷绕地走向，随后延伸到所述对的第二层并且在所述对的第二层中向外卷绕地走向。

3.根据前述权利要求所述的线圈绕组，包括至少附加地一个或多个具有前述权利要求的特征的另外的对。

4.根据前述权利要求中任一项所述的线圈绕组，其中，所述导体（W）包括线材。

5.根据前述权利要求中任一项所述的线圈绕组，其中，所述导体（W）具有绞合线。

6.根据前述权利要求中任一项所述的线圈绕组，其中，所述导体（W）以至少一个扁平导体形成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的线圈绕组，其中，所述至少两个层（C1、C2）或一个或多个对的层（C1、C2）各沿着平面（P1、P2）延伸。

8.电机（410），具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的线圈绕组（100）。

9.根据前述权利要求所述的电机，其中，在所述至少两个层（C1、C2）之间、优选地在一对的两个层之间和/或在对之间、优选地在所述对中的每个对之间各构造有冷却流体路径、尤其冷却液体路径。

10.混电空中行驶工具，尤其飞行工具，具有电机（410）和/或至少一个根据前述权利要求中任一项所述的线圈绕组（100）。

11.根据前述权利要求所述的混电空中行驶工具，具有根据权利要求8所述的电机（410），包括冷却回路（430）。

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