CN114207995A - 用于旋转电机的电绕组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于旋转电机的有源部分的绕组,该绕组具有至少一个相系统,该相系统包括多个相,每个相包括第一激励销(33)和第二激励销(34),每个形成相输入或输出,每个激励销包括延伸出槽的激励端(33G、34G),并且形成相输出的每个激励端电连接到形成不同相的相输入的激励端,以便实现三角形配置。该绕组包括第一组(36)和第二组(37),第一组(36)包括形成相输入的至少一个激励端和形成相输出的至少一个其他激励端,第二组(37)包括形成相输入的至少一个激励端和形成相输出的至少一个其他激励端。
Description
技术领域
本发明尤其涉及一种用于旋转电机的有源部分比如定子或转子的电绕组。本发明更具体地涉及一种使用导电销生产的电绕组。
背景技术
本发明特别有利地应用于旋转电机领域,例如交流发电机、起动机-交流发电机,或者甚至可逆机器或电动机。应当注意,可逆机器是能够可逆运行的旋转电机,一方面当用作交流发电机时作为发电机,另一方面作为电动机,例如用于启动机动车辆的内燃机。
旋转电机包括可绕轴线旋转的转子和固定定子。定子具有主体,该主体具有轭,该轭形成绕穿过定子中心的轴线轴对称(即旋转)的部分。主体包括从轭朝向定子中心径向延伸的齿,这些齿限定围绕其放置电绕组的槽。绕组由多个导电销形成,这些导电销部分地容纳在主体的槽中,并且经由它们的端部成对地电连接以形成连续的电路径。例如,每个销包括两个导电段,这两个导电段基本彼此平行并通过狗腿接头连接,从而形成“U”形。导电段通过定子的第一轴向端面插入两个分开的槽中,使得导电段基本平行于定子的旋转轴线。给定槽可以容纳属于不同销的多个段,从而形成导电段的各种层。
然后,从定子的第二轴向端面突出的导电段的自由端彼此连接,从而形成电路径,当电流通过时,该电路径沿着主体的齿产生磁场。换句话说,导电销成对连接以形成各种组,每组特别可能对应于一个供电相。例如,定子包括三个不同的组,以便允许绕组被三相电流激励。
这种绕组需要一定数量的连接,特别是在形成每相的输入和输出的激励销之间,以将各相相互连接,从而实现绕组的期望配置。这些连接通常是通过布置在激励销端部之间的互连器来实现的。互连器例如由放置在绕组上方或侧面的电互连轨道构成,电互连轨道可以包覆成型在塑料中,并且电连接到连接销的端部。
当期望的配置是三角形配置时,一相的输出连接到下一相的输入,以此类推,直到给定相系统的所有相在其两端电连接。通常,每相相同地缠绕在槽中。因此,获得了以下:形成相输入的激励销位于槽的单个层中,无论相如何,而形成相输出的激励销位于槽的单个其它层中,无论相如何,所述两个层对于输入和输出是不同的。换句话说,系统的所有相的所有相输入沿着定子的圆周对齐,并且系统的所有相的所有相输出沿着定子的圆周对齐,该圆周不同于包括输入的圆周。相输入/输出的这种布置意味着互连器的至少两条轨道必须交叉以实现三角形配置。因此,互连器的生产是复杂的,因为必须允许轨道交叉以实现三角形配置,而不会过度增加互连器的体积,这直接影响定子的尺寸,特别是轴向尺寸,更一般地说,影响旋转电机的尺寸。
发明内容
本发明旨在避免现有技术的缺点。为此,本发明的一个主题因此是一种用于旋转电机的有源部分的电绕组,该有源部分尤其由定子或转子形成,该有源部分包括主体,该主体具有围绕轴线的环形轭和从轭的侧面沿径向方向延伸以限定槽的多个齿,所述槽通向主体的第一轴向端面和第二轴向端面。根据本发明,电绕组具有至少一个相系统,该相系统包括多个电相,每个包括彼此电连接的一组销,并且每个销具有至少一个导电段,所述导电段旨在容纳在形成N层的同一槽中,所述组销包括第一激励销和第二激励销,每个形成相输入或输出,每个激励销具有从相关导电段延伸到槽外部的激励端,并且形成相输出的每个激励端电连接到形成不同相的相输入的另一激励端,以便实现三角形配置。再次根据本发明,由放置在N层中的第一层中的各种相的激励销形成的第一组包括形成相输入的至少一个激励端和形成相输出的至少一个其他激励端,由放置在N层中的第二层中的各种相的激励销形成的第二组包括形成相输入的至少一个激励端和形成相输出的至少一个其他激励端,该第二层不同于所述第一层。
借助于本发明,将要连接在一起的相输入和输出放置成使得不再需要重叠或交叉互连轨道来实现三角形配置。因此,简化了互连器的结构,并且限制了互连器的体积。
根据一实施例,对于给定相,第一组的每个激励销布置在与第二组的激励销相同的槽中。这使得可以通过限制特殊销的使用来简化绕组方案。
根据一实施例,在包括至少三个第一端的组中,相输入/输出沿着绕组的圆周交替。这种交替使得可以避免交叉互连轨道,同时防止所述轨道中的一个被要求径向突出以形成电连接,同时避免一端放置在相同的定子圆周上。
根据一实施例,每组包括相系统的每相的一个激励端。换句话说,给定组的每个激励端属于所述相系统的不同相。
根据一实施例,对于包括Z个电相的相系统,Z是大于或等于3的整数,激励销沿着定子的圆周以下列顺序放置:(a)对于第一组:激励端形成第三相的输出,然后激励端形成第一相的输入,然后激励端形成第二相的输出,对于第二组:激励端形成第三相的输入,然后激励端形成第一相的输出,然后激励端形成第二相的输入;或者(b)对于第一组:激励端形成第二相的输出,然后激励端形成第一相的输入,然后激励端形成第三相的输出,对于第二组:激励端形成第二相的输入,然后激励端形成第一相的输出,然后激励端形成第三相的输入;或者(c)对于第一组:激励端形成第一相的输出,然后激励端形成第三相的输入,然后激励端形成第二相的输出,对于第二组:激励端形成第一相的输入,然后激励端形成第三相的输出,然后激励端形成第二相的输入。
根据一实施例,每个槽包括属于不同销的N个段。例如,一个层由一个销的单个段形成。
根据一实施例,激励销放置在边缘层中。“边缘层”是指位于绕组内部或外部径向端的层,即不在中心的层。换句话说,激励销被分层放置,分别形成绕组的内周边和外周边。特别地,其中一组位于绕组的外层,另一组位于绕组的内层。与中心层相反,激励销在边缘层中的这种放置通过使得可以在因此相邻的中心层之间进行连接从而使得可以简化相内线圈之间的连接。
根据一实施例,对于给定的相系统,第一组激励销的形状不同于第二组激励销的形状。例如,每个激励销具有单个导电段和两个自由端。再次例如,一组激励销的两个自由端在彼此相反的圆周方向上延伸,而另一组激励销的两个自由端在相同的圆周方向上延伸。
根据一实施例,除了激励销之外的销各自由两个导电段形成,这两个导电段在其从主体的第一轴向端面延伸的一端(该端被称为第一端)彼此连接,并且在其从主体的第二轴向端面延伸的另一端(该端被称为第二端)连接到各种销,激励销的第一端从所述第一轴向端面延伸。
根据该实施例,绕组包括:第一组导电销,其导电段各自放置在由至少一个中间层彼此分开的两个不同层中;第二组导电销,其导电段各自放置在由至少一个中间层彼此分开的两个不同层中,包括第一组销的层不同于包括第二组销的层;以及用于允许第一组销连接到第二组销的连接销。
根据一实施例,连接销的导电段布置在两个相邻层中。“相邻层”是指没有被另一层分开的连续层。这使得可以在生产绕组的过程中简化销的插入以及简化连接销的形状。
根据一实施例,其中放置连接销的导电段的相邻层是中心层。“中心层”指的是被另外两层包围的层,因此不在槽的边缘。
根据一实施例,激励销的每个导电段放置在包括连接销的导电段的一个槽中。
根据一实施例,激励销允许绕组连接到电子功率和/或控制模块。
根据一实施例,每相包括多个导电销、至少一个连接销和数量等于连接销数量两倍的激励销。
根据一实施例,包括第一组销的导电销的导电段的层与包括第二组销的导电销的导电段的层交替。例如,内部径向层包括第一组销的导电销的导电段,外部径向层包括第二组销的导电销的导电段。
根据一实施例,第一组销的导电销分别具有与第二组销的导电销不同的形状。
根据一实施例,第一组销的导电销各自具有两个自由端,这两个自由端分别延伸两个导电段,所述端被弯曲以便在圆周方向上彼此接近。
根据一实施例,第二组销的导电销各自具有两个自由端,这两个自由端分别延伸两个导电段,所述端是弯曲的,以便在圆周方向上彼此分开。
本发明的另一主题是一种旋转电机的有源部分,该有源部分尤其由定子或转子形成,包括如上所述的电绕组。
此外,本发明的另一主题是一种旋转电机,其包括有源部分,该有源部分尤其由定子或转子形成,该转子包括如上所述的电绕组。旋转电机可以有利地形成交流发电机、起动机-交流发电机、可逆机器或电动机。
附图说明
通过阅读以下对本发明的非限制性实施例的详细描述,并研究附图,本发明可能会被更好地理解。
图1示意性且部分地示出了根据本发明一实施例的旋转电机的剖视图。
图2示意性地示出了图1的定子的透视图。
图3示意性地示出了图2的定子的一部分的径向平面的剖视图。
图4示意性地示出了图2的定子的第一组销的导电销的透视图。
图5示意性地示出了图2的定子的第二组销的导电销的透视图。
图6示意性地示出了图2的定子的连接销的透视图。
图7示意性地示出了图2的定子的第一激励销的透视图。
图8示意性地示出了图2的定子的第二激励销的透视图。
图9部分地示出了图2的定子的绕组的电路图。
图10分别示意性地示出了根据定子的第一实施例的包括互连轨道的绕组的一部分的俯视轴向视图。
图11分别示意性地示出了根据定子的第二实施例的包括互连轨道的绕组的一部分的俯视轴向视图。
图12分别示意性地示出了根据定子第三实施例的包括互连轨道的绕组的一部分的俯视轴向视图。
在所有附图中,相同或相似的元件用相同的附图标记表示。还将注意到,不同的附图不一定是相同的比例。
具体实施方式
图1示出了特别是用于机动车辆的紧凑多相旋转电机10的示例。该机器10在交流发电机模式下将机械能转换成电能,并且可以在电动机模式下操作以将电能转换成机械能。该旋转电机10例如是交流发电机、起动机-交流发电机、可逆机器或电动机。
在该示例中,机器10包括外壳11。在该外壳11内,机器还包括轴13、牢固地紧固到轴13上以便与其一体旋转的转子12以及环绕转子12的定子15。转子12的旋转运动围绕轴线X发生。在说明书的其余部分中,轴向方向对应于轴线X,轴线X穿过轴13的中心,而径向定向对应于与轴线X平行的平面,特别是垂直于轴线X的平面。关于径向方向,命名“内部”对应于朝向轴线定向的元件,或者相对于第二元件更靠近轴线的元件,命名“外部”表示与轴线分开。
在该示例中,外壳11包括连接在一起的前凸缘16和后凸缘17。这些凸缘16、17是中空的形状,并且每个都在中央承载联接到相应滚珠轴承18、19的轴承,以便允许轴13旋转。此外,外壳11包括允许旋转电机10安装在车辆中的紧固装置14。
诸如滑轮或小齿轮的驱动构件20可以紧固到轴13的前端。该构件允许旋转运动传递到轴或轴传递其旋转运动。在描述的其余部分中,命名前/后指的是该构件。因此,前面是朝向构件方向定向的面,而后面是在远离所述构件的方向上定向的面。
前凸缘16和后凸缘17在此布置成形成室,诸如水或油的冷却剂旨在流过该室。可替代地,凸缘可以包括用于冷却空气流通过的孔,该冷却空气流由牢固地紧固到转子或轴以便与其一体旋转的至少一个风扇的旋转而产生。
在该示例中,转子12由容纳形成磁极的永磁体的叠层形成。可替代地,转子可以是爪极转子,其包括两个爪极和一个转子线圈。
在该示例性实施例中,定子15包括由叠层形成的主体21,该叠层设置有槽22,这些槽配备有槽绝缘体23,以便安装电绕组24。绕组穿过主体21中的槽,并在定子主体的任一侧形成前突出部25a和后突出部25b。此外,绕组24由包括至少一个电导体并且电连接到电子组件26的一个或多个相形成。
这里安装在外壳11上的电子组件26包括允许驱动绕组24的至少一相的至少一个电子功率模块。功率模块形成桥式电压整流器,用于将产生的AC电压转换成DC电压,反之亦然。可替代地,电子组件可以远离机器。
图2和3更详细地示出了定子15。定子21的主体由围绕轴线X的环形轭27和从轭沿定子中心方向径向延伸(特别是这里从形成轭27内壁的侧面延伸)的多个齿28形成。成角度地,齿28围绕环形主体的周边规则地分布,在它们之间留有连续的空间,以便限定围绕定子的环形主体的周边连续设置的槽22,每个槽由两个连续的齿界定。根据本示例,齿限定沿着定子主体的圆周分布的48个槽,这些槽布置成形成用于电绕组24的保持器。作为变型,可以使用不同数量的槽,比如96、84、72或60个槽。应该理解,这个数字特别取决于机器的应用、定子的直径和转子的极数。
在轴向方向上,即平行于轴线X的方向,槽22通向定子主体21的第一轴向端面29a和第二轴向端面29b。换句话说,槽轴向穿过主体,并在定子的两个相对的轴向端面上开口。术语“轴向端面”是指垂直或基本垂直于定子旋转轴线X的面。
绕组24由多个销形成,这些销彼此电连接以形成形成绕组相的电路径。在该示例中,每相包括多个导电销30、31、一个连接销32和两个激励销33、34。如下面将参考图4和5更详细描述,每个导电销30、31由两个导电段30A、30B、31A、31B形成,这两个导电段在槽22中轴向延伸,并且为此而基本彼此平行。所述导电段通过狗腿接头30C、31C彼此连接,狗腿接头30C、31C也是导电的,以便形成电连续性。如下面将参考图6更详细描述,连接销32由两个导电段32A、32B形成,这两个导电段在槽22中轴向延伸,并且为此而基本彼此平行。所述导电段通过狗腿接头32C相互连接,狗腿接头32C也是导电的,以便形成电连续性。给定销30、31、32的导电段30A、30B、31A、31B、32A、32B放置在两个分开的槽中。
每个狗腿接头30C、31C、32C可以具有两个倾斜件30D、31D、32D,这两个倾斜件相遇以形成顶点30E、31E、32E。狗腿接头30C、31C、32C在这里是一件式结构,特别是与相关导电段整体形成并由相同的材料制成。因此,每个销30、31、32一体形成。可替代地,狗腿接头可以例如通过焊接连接在一起的两个部分形成,狗腿接头的每个部分由与相关导电段整体形成并由相同的材料制成。因此,每个销30、31、32由两个子销形成。
如下面将参考图7和8更详细描述,激励销33、34每个都由在槽22中轴向延伸的导电段33A、34A形成。
从图3中可以看出,放置在同一槽中的各种导电段被叠加,以便形成N层Ci的堆叠,应当理解,这些N层存在于每个槽中,从而在定子的周边上形成彼此基本同轴的环形圈。例如,这些层的数量为四层,并且根据它们在槽22中堆叠的顺序从C1到C4进行编号。第一层C1对应于外层,第二层C2对应于与第一层C1直接相邻的外中心层,第三层C3对应于与第二层C2直接相邻的内中心层,第四层C4对应于内层。C1层和C4层形成边缘层,C2层和C3层形成中心层。第一层C1因此被最靠近轭27的导电段占据,而层C4因此被最靠近槽孔即最靠近轴线X的导电段占据。当然,本发明不限于该单个实施例,因此在每个槽中可以堆叠更多数量的导电段,例如6、8或10个导体。例如,一层由单个导电段形成。因此,每个槽22包括N个导电段,这些导电段在单个线上彼此径向对齐,并且每个形成一个层Ci。在图示的示例中,每个导电段都具有基本矩形的横截面,便于其在槽中堆叠。
图4、5、6和7示出了形成电绕组24的销的各种形状。下面的描述是针对电绕组的一相给出的,但本领域技术人员将理解所有相的形成是相同的。形成第一或第二组销的导电销30、31在导电段的自由端30F、31F上不同,所述自由端30F、31F与狗腿接头30C、31C轴向相对。
图4示出了第一组销的导电销30,第一组的所有销30具有相同的形状。该导电销30的特征在于两个自由导电段端30F,其弯曲成彼此接近。更具体地,导电段的自由端30F弯曲,以便在径向方向上彼此重叠。给定销30的导电段的两个自由端30F之间的间距小于容纳在槽中的这两个导电段30A、30B的直段之间的间距。
图5表示第二组销的导电销31,第二组的所有销31具有相同的形状。该导电销31的特征在于两个自由导电段端31F,其弯曲成彼此分开。给定销31的导电段的两个自由端31F之间的间距大于容纳在槽中的这两个导电段31A、31B的直段之间的间距。更具体地,给定销的导电段31A、31B间隔开间隔P,以便分别插入槽E和槽E+P,并且这些导电段的自由端31F间隔开间隔2P。
图6示出了连接销32,其特征特别在于两个自由导电段端32F,其弯曲成维持与导电段32A、32B相同的间距。给定销32的导电段的两个自由端32F之间的间距类似于容纳在槽中的这两个导电段32A、32B的直段之间的间距。更具体地,给定销的导电段32A、32B间隔开间隔P,以便分别插入槽E和槽E+P,并且这些导电段的自由端32F间隔开相同的间隔P。
图7示出了第一激励销33,其包括单个导电段33A、称为激励端的第一端33G和称为自由端的第二端33F。自由端33F与其它销的自由端30F、31F、32F位于定子的同一侧,激励端33G位于轴向相对侧,即狗腿接头30C、31C、32C的一侧。端33F、33G沿相反的圆周方向弯曲,即所述端不轴向重叠。
图8示出了第二激励销34,其包括单个导电段34A、称为激励端的第一端33G和称为自由端的第二端33F。自由端34F与其它销的自由端30F、31F、32F位于定子的同一侧,激励端34G位于轴向相对侧,即狗腿接头30C、31C、32C的一侧。端34F、34G沿相同方向弯曲,即所述端轴向重叠。
特别是如图2和9所示,每个销30、31、32、33、34布置成一方面其导电段延伸到两个分开的槽E和E+P中,这两个槽被间隔P分开,另一方面每个狗腿接头放置在第一轴向端面29a的上方,而自由端放置在第二轴向端面29b的下方且相互连接,从而从各销间在绕组中产生电连续性。如下面将特别参考图9描述,布置在第一层C1中的自由导电段端和布置在第二层C2中的自由导电段端互连,并且布置在第三层C3中的自由导电段端和布置在第四层C4中的自由导电段端互连。这些连接例如是通过焊接进行的。因此,给定销的导电段30A、30B、31A、31B、32A、32B、33A、34A在它们的一端通过狗腿接头30C、31C、32C相互连接,并且在它们的自由端30F、31F、32F、33F、34F各自连接到另一销。
第一组导电销30形成称为外部组的组,其包括销30,销30的导电段30A、30B容纳在槽中,从而形成外部第一层C1和内部中央第三层C3。第二组导电销31形成称为内部组的组,其包括销31,销31的导电段31A、31B容纳在槽中,以形成内部第四层C4和外部中央第二层C2。
从图2和9中可以看出,两组销交错布置,即布置成使得外部组的销30的一个导电段位于比内部组的销31的一个导电段更靠近内部的槽中。更具体地,属于第一组的导电销30布置在定子中,使得一个导电段30A在槽E中占据第一层C1,一个导电段30B在槽E+P中占据第三层C3。类似地,属于第二组的导电销31布置在定子中,使得一个导电段31A占据槽E中的第二层C2,一个导电段31B占据槽E+P中的第四层C4。换句话说,导电销30、31布置成使得给定导电销的导电段占据不同的槽,各槽间具有两层的径向偏移,或者换句话说,在由该给定销的导电段占据的两层之间插入中间层。该径向偏移对应于插入属于另一组导电销的导电段。这种特定布置的结果是狗腿接头在定子主体21的第一轴向端面29a上方对齐,使得相邻的狗腿接头基本彼此平行。这增加了突出部的紧凑性。
这两组导电销30、31分别形成彼此独立的连续电路径。为了确保相内的电连续性,连接销32布置成将第一组导电销30电连接到第二组导电销31,从而形成单个电路径并形成电绕组24的一个相。因此,该连接销32闭合电路并允许适当的电流流过绕组,特别是为了一方面电流在容纳在给定槽中的每个导电段中以相同的方向流动,另一方面电流通常在一个槽中以一个方向流动,而在间隔为P和-P的槽中以相反的方向流动。
在图9所示的示例中,连接销32的第一导电段32A放置在与第一组导电销30相关的层之一中,并且所述销的第二导电段32B放置在与第二组导电销31相关的层之一中。这种布置使得绕组在电连接方面有利。具体而言,它允许所有导电销30、31通过U形连接销32连接,即其形状类似于导电销的销,两个导电段通过狗腿接头彼此连接。利用这种布置,电绕组24因此不包括任何特殊的销,该销允许电流的方向反转,以便遵守槽中电流的流动方向。因此,这使得可以简化电绕组及其组装过程。
特别地,在该示例中,连接销32的第一导电段32A放置在第三层C3中,并且所述销的第二导电段32B放置在第二层C2中。因此,连接销的导电段32A、32B布置在两个层中的两个不同槽中,这两个层在径向方向上相邻,即在这两个层之间没有被该给定销32的导电段占据的中间层。这允许连接销的狗腿接头32C集成到突出部中,并且突出部的高度不会由于穿过另一个销件而增加。
如图2、3和9所示,激励销33、34放置在槽中,使得它们各自的导电段33A、34A放置在与包括连接销32的导电段32A、32B的同一槽的层相邻的层中。换句话说,对于在槽E中占据第二层C2的连接销32的每个导电段,规定激励销33的导电段33A在所述槽E中占据第一层C1。类似地,对于在槽E+P中占据第三层C3的连接销32的每个导电段,规定激励销34的导电段34A在所述槽E+P中占据第四层C4,所述槽E+P与所述槽E间隔开间隔P。激励销33、34因此放置在边缘层中,以便位于同一相的连接销32的侧面,连接销32的导电段32A、32B放置在中心层中。
应当理解,每个连接销32与一对激励销33、34相关,特别是如图2所示。因此,包括六相的电绕组24也包括六对激励销33,即六个第一激励销33和六个第二激励销34,以及六个连接销32。应当理解,导电销30、31的数量取决于定子中的槽数量,因此取决于旋转电机的期望应用,特别是期望的性能和可用空间,记住第一组中的导电销30与第二组中的导电销31一样多。
激励端33G、34G形成相应相的电流输入和/或输出。更准确地说,对于一相,激励销之一的一端33G、34G直接或通过互连装置连接到绕组的另一相的激励销的一端33G、34G。特别是在这里,一相的输出连接到同相系统的另一相的输入,以便实现三角形配置。相输入和输出之间的这些连接中的每个也连接到电流源,该电流源特别包括在电子组件26的电子功率和/或控制模块中。
激励端33G、34G沿着电绕组24布置,以便为每个相系统分成第一组36和第二组37。在该示例中,给定组的激励端放置在槽的同一层Ci中。例如,如图2或图10、11、12所示,第一组36包括位于外层C1的激励销,第二组包括位于内层C4的激励销。在一替代实施例中,可以将第一组的激励销放置在内层C4,将第二组的激励销放置在外层C1。也可以将激励销放置在中心层C2、C3中。
在这里描述的示例中,电绕组24包括两个系统,每个包括三相。因此,这里的绕组包括两个第一组36和两个第二组37,每个包括三个激励端33G、34G。这些组的结构在各相系统间可以相同或不同。每组36、37包括形成相输入的至少一个激励端和形成相输出的一个激励端。特别地,在该示例中,每组36、37包括形成相输入的两个激励端和形成相输出的一个激励端,或者形成相输出的两个激励端和形成相输入的一个激励端。给定相系统的组具有相互补充的架构。例如,如果第一组包括形成相输入的两个激励端和形成相输出的一个激励端,那么第二组包括形成相输出的两个激励端和形成相输入的一个激励端。此外,每组包括所述相系统的每相的一个激励端。因此,对于给定组,每个激励端属于不同的相。
图10、11和12各自示出了一实施例,其中示出了定子绕组的一部分,特别是从上方沿轴向方向的一片突出部的示意图,激励端33G、34G从该突出部延伸。在这些示例中,第一组36包括形成相输出的两个激励端和形成相输入的一个激励端,第二组37包括形成相输入的两个激励端和形成相输出的一个激励端。激励端布置在槽的同一层中,因此在绕组的一个圆周片上延伸。
在该示例性实施例中,在给定组内,形成相输出/输入的端部在圆周方向上交替。换句话说,对于包括两个相输出和一个相输入的组,所述相输入被周向放置在相输出之间。类似地,对于包括两个相输入和一个相输出的组,所述相输出被周向放置在相输入之间。
优选地,在给定组36、37内,激励端之间在圆周方向上的距离是相同的。
例如,给定组包括仅第一激励销33或仅第二激励销34。因此,形成给定组的激励销的形状是相同的,但所述激励销各自形成相输入或相输出。例如,这里如图2和9所示,第二组37包括布置在内层C4中的第二激励销34,第一组36包括布置在外层C1中的第一激励销33。
在该示例中,槽包括属于同一相的不同销的导电段。同样在该示例中,给定相的激励端33G、34G布置成使得它们相关的导电段33A、34A放置在同一槽中。给定相的所述激励端33G、34G然后径向对齐。因此对于一相,如果第一组包括形成相输出的激励端,则第二组包括形成相输入的激励端。
图10示出了第一示例,其中第一组36按照以下顺序包括:激励端形成第三相的输出O/Z+2,然后激励端形成第一相的输入1/Z,然后激励端形成第二相的输出O/Z+1。与所述第一组36互补的第二组37然后按以下顺序包括:形成第三相的输入I/Z+2的激励端,然后形成第一相的输出O/Z的激励端,然后形成第二相的输入I/Z+1的激励端。
为了实现三角形配置,激励端33G、34G这里例如通过互连轨道38互连。每个互连轨道例如被焊接到相关的激励端,并且可以包括用于与电子组件26的模块连接的件。轨道38例如包覆成型在电绝缘材料中,以使得更容易进行这些连接,并保证它们之间以及所述轨道和绕组的其他销的顶点30E、31E、32E之间的良好电绝缘。
更具体地,形成第三相的相输入I/Z+2的激励端连接到形成第二相的相输出O/Z+1的激励端,形成第一相的相输出O/Z的激励端连接到形成第二相的相输入I/Z+1的激励端,并且形成第三相的相输出O/Z+2的激励端连接到形成第一相的相输入I/Z的激励端。从图10中可以清楚地看出,可以在轨道38之间没有重叠的情况下进行这些连接。
图11示出了第二示例,其中第一组36按照以下顺序包括:激励端形成第二相的输出O/Z+1,然后激励端形成第一相的输入1/Z,然后激励端形成第三相的输出O/Z+2。与所述第一组36互补的第二组37然后按以下顺序包括:激励端形成第二相的输入I/Z+1,然后激励端形成第一相的输出O/Z,然后激励端形成第三相的输入I/Z+2。
如上面参考图10说明,三角形配置例如通过互连轨道38来实现。特别地,这里,形成第二相的相输入I/Z+1的激励端连接到形成第一相的相输出O/Z的激励端,形成第二相的相输出O/Z+1的激励端连接到形成第三相的相输入I/Z+2的激励端,并且形成第三相的相输出O/Z+2的激励端连接到形成第一相的相输入I/Z的激励端。从图11中可以清楚地看出,可以在轨道38之间没有重叠的情况下进行这些连接。
类似地,图12示出了第三示例,其中第一组36按照以下顺序包括:激励端形成第一相的输出O/Z,然后激励端形成第三相的输入1/Z+2,然后激励端形成第二相的输出O/Z+1。与所述第一组36互补的第二组37然后按以下顺序包括:激励端形成第一相的输入I/Z,然后激励端形成第三相的输出O/Z+2,然后激励端形成第二相的输入I/Z+1。
如上所述,三角形配置例如通过互连轨道38来实现。特别地,这里,形成第二相的相输入I/Z+1的激励端连接到形成第一相的相输出O/Z的激励端,形成第二相的相输出O/Z+1的激励端连接到形成第三相的相输入I/Z+2的激励端,并且形成第三相的相输出O/Z+2的激励端连接到形成第一相的相输入I/Z的激励端。从图12中可以清楚地看出,可以在轨道38之间没有重叠的情况下进行这些连接。
图9示出了根据上述内容的绕组部分的示意图。为了使描述易于阅读,已经限制了槽的数量,但应当理解,本领域技术人员能够毫无困难地扩展以下内容以完成绕组,定子的其他槽也包括导电段的堆叠。同样为了使描述易于阅读,给定相的销以粗体显示,其他相的销以透明方式显示。
更准确地说,对于图9所示的电路,电流沿第一定向方向通过第一激励销34的激励端34G引入绕组24,第一激励销34形成该相的电流输入,如图所示,该相于第一轴向端面29a的一侧。将通过编号箭头Fi更详细地描述其过程,以便说明电流在一个给定槽上以相同方向流过堆叠的导电段,并且在与其间隔开间隔P或-P的槽上以相反方向流过的事实。应当注意,在第一定向方向上,槽E+P与槽E分开预定间隔P。在每个极和每个相具有一个槽的双三相电绕组的当前示例中,间隔P对应于在槽E和槽E+P之间插入五个槽。
电流从第一轴向端面29a到第二轴向端面29b流过容纳在槽E中的导电段34A(箭头F1)。该导电段34A布置成在该槽E中形成第四层C4的一部分,在其自由端34F,在第二轴向端面29b的一侧,具有自身向后弯曲的形状,并且类似于它在该层中替换的第一组销的导电销30的导电段30F的形状。
激励销的自由端34F在定子的第二轴向端面29b下方连接到第二组销的导电销31的自由端31F,第二组销的导电段之一占据槽E-P中的第三层C3。两个自由端34F、31F特别是在径向方向上彼此并排布置,并且在接触点35处电连接,该接触点能够通过焊接产生,从而允许电流在每个槽中以相同的方向流过导电段。电流的流向由覆盖在导电销上的箭头表示。结果,电流从第二轴向端面29b经由槽E-P的第三层C3中的导电段31B流向第一轴向端面29a,如箭头F2所示。
占据槽E-P中的第三层C3的导电段31B形成属于第二组销的导电销31的一部分,因此该导电段在第一轴向端面29a上方由狗腿接头31C延伸,然后由占据槽E-2P中的第一层C1的导电段31A在与第一定向方向相反的方向上延伸,槽E-2P与槽E-P相隔空间P。因此,使电流从第一轴向端面29a经由槽E-2P的第一层C1中的导电段31A流向第二轴向端面29b,如箭头F4所示。
应当理解,对于给定相,销围绕定子的整个周边连续交错,并且为了使图9的描述更容易阅读,在电流已经基本完全围绕定子流动之后,从与图9中的槽E+P和E+2P之间的实线水平开始,上述描述将继续。
在该阶段,通过将在槽E+2P中占据第一层C1的导电段31A的自由端31F连接到在槽E+P中占据第二层C2的导电段30A的自由端30F来实现绕组的连续性,所述端31F、30F在径向方向上并排布置,并且通过第二轴向端面29b下方的接触点35电连接。
因此,电流在第一定向方向上形成回路,并且在槽E+P的第二层C2中,通过第一组销的导电销30的导电段30A,从第二轴向端面29b流向第一轴向端面29a,如箭头F3所示,然后流过所述导电销30的狗腿接头30C,然后在槽E+2P的第四层C4中,经由所述导电销30的导电段30B从第一轴向端面29a流向第二轴向端面29b。从上面可以看出,在槽E+2P中,流过第一层C1和第四层C4的电流都沿同一方向流动。
然后,电流在与第一定向方向相反的方向上连续流动,通过接触点35到达容纳在槽E+P的第三层C3中的导电段31B,然后通过狗腿接头31C到达槽E的第一层C1中的相同导电销31的导电段31A。
在该阶段,电流沿着接触点35在槽E的第二层C2中经由连接销32的导电段32A从第二轴向端面29b在第一定向方向上朝向第一轴向端面29a流动,然后沿着狗腿接头32C在槽E+P的第三层C3成经由所述连接销32的导电段32B从第一轴向端面29a朝向第二轴向端面29b流动。
根据刚刚描述的内容,通过从第一层C1的导电段到第三层C3,以及从第四层C4到第二层C2,在形成导电销的一部分的狗腿接头侧,并且通过从第二层C2到第一层C1以及从第三层C3到第四层C4,经由第二轴向端面29b下方的接触点35,特别是焊接,使得电流在每个槽中以相同的方向流动,从而实现绕组的连续性。
然后,根据上述内容,使电流从一个导电销流到下一个导电销,直到它流入第一层C1中的槽E-P,其中布置了激励销33的导电段33A,通过其激励端33G形成所示相的电流输出。
本发明尤其适用于交流发电机、起动机-交流发电机、电动机或者甚至可逆机器的领域,但它也可以应用于任何类型的旋转机器。
当然,以上描述纯粹是通过举例的方式给出的,并不限制本发明的范围;用任何其他等同物替换各种元件不会构成对所述范围的偏离。
Claims (10)
1.一种用于旋转电机(10)的有源部分的电绕组,该有源部分尤其由定子或转子形成,该有源部分具有主体(21),该主体包括围绕轴线(X)的环形轭(27)和从轭的侧面沿径向方向延伸以限定槽(22)的多个齿(28),所述槽通向主体的第一轴向端面(29a)和第二轴向端面(29b);该电绕组(24)具有至少一个相系统,该相系统包括多个电相,每个包括彼此电连接的一组销(30、31、32、33、34),每个销具有至少一个导电段(30A、30B、31A、31B、32A、32B、33A、34A),所述导电段旨在容纳在形成N层(Ci)的同一槽中,所述组销包括第一激励销(33)和第二激励销(34),每个激励销形成相输入或输出,每个激励销具有从相关导电段(33A、34A)延伸到槽外部的激励端(33G、34G),并且形成相输出的每个激励端(33G、34G)电连接到形成不同相的相输入的另一激励端(33G、34G),以便实现三角形配置,该绕组的特征在于,由放置在N层(Ci)中的第一层中的各种相的激励销形成的第一组(36)包括形成相输入的至少一个激励端(33G、34G)和形成相输出的至少一个其他激励端(33G、34G),并且由放置在N层(Ci)中的第二层中的各种相的激励销形成的第二组(37)包括形成相输入的至少一个激励端(33G、34G)和形成相输出的至少一个其他激励端(33G、34G),该第二层不同于所述第一层。
2.如前一权利要求所述的电绕组,其特征在于,对于给定相,第一组(36)的每个激励销(33、34)布置在与第二组(37)的激励销(33、34)相同的槽(22)中。
3.如前述权利要求中任一项所述的电绕组,其特征在于,在包括至少三个第一端(33G、34G)的组(36、37)中,相输入/输出沿着绕组的圆周交替。
4.如前一权利要求所述的电绕组,其特征在于,对于包括Z个电相的相系统,Z是大于或等于3的整数,激励销(33、34)沿着定子的圆周以下列顺序放置:
a.对于第一组(36):激励端形成第三相的输出(O/Z+2),然后激励端形成第一相的输入(I/Z),然后激励端形成第二相的输出(O/Z+1),对于第二组(37):激励端形成第三相的输入(I/Z+2),然后激励端形成第一相的输出(O/Z),然后激励端形成第二相的输入(I/Z+1);或者
b.对于第一组(36):激励端形成第二相的输出(O/Z+1),然后激励端形成第一相的输入(I/Z),然后激励端形成第三相的输出(O/Z+2),对于第二组(37):激励端形成第二相的输入(I/Z+1),然后激励端形成第一相的输出(O/Z),然后激励端形成第三相的输入(I/Z+2);或者
c.对于第一组(36):激励端形成第一相的输出(O/Z),然后激励端形成第三相的输入(I/Z+2),然后激励端形成第二相的输出(O/Z+1),对于第二组(37):激励端形成第一相的输入(I/Z),然后激励端形成第三相的输出(O/Z+2),然后激励端形成第二相的输入(I/Z+1)。
5.如前述权利要求中任一项所述的电绕组,其特征在于,激励销(33、34)放置在边缘层中。
6.如前述权利要求中任一项所述的电绕组,其特征在于,对于给定的相系统,第一组(36)的激励销(33、34)具有与第二组(37)的激励销的形状不同的形状。
7.如前述权利要求中任一项所述的电绕组,其特征在于,除了激励销(33、34)之外的销(30、31、32)各自由两个导电段形成,这两个导电段在其从主体(21)的第一轴向端面(29a)延伸的一端处彼此连接,该端被称为第一端,并且在其从主体的第二轴向端面(29b)延伸的另一端连接到各种销,该端被称为第二端,激励销的第一端(33G、34G)从所述第一轴向端面(29a)延伸。
8.如前述权利要求中任一项所述的电绕组,其特征在于,所述绕组包括:第一组导电销(30),其导电段(30A、30B)各自放置在由至少一个中间层彼此分开的两个不同层中;第二组导电销(31),其导电段(31A、31B)各自放置在由至少一个中间层彼此分开的两个不同层中,包括第一组销的层不同于包括第二组销的层;以及用于允许第一组销连接到第二组销的连接销(32)。
9.如前述权利要求中任一项所述的电绕组,其特征在于,每组(36、37)包括相系统的每相的一个激励端(33G、34G)。
10.一种旋转电机,包括有源部分,该有源部分尤其由定子或转子形成,该有源部分包括如前述权利要求中任一项所述的电绕组(24)。
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