CN114747118A - 具有非对称绕组的旋转电机的定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定子(2)，所述定子包括定子质量块(25)，所述定子质量块包括设置在齿(23)之间的凹槽(21)，电导体(22)容置在所述凹槽(21)中，所述电导体中的至少一部分呈U形销的形式，所述电导体中的每个包括第一腿(22e)和第二腿(22f)，所述第一腿和第二腿分别在第一凹槽(A)和第二凹槽(R)中轴向地延伸，所述电导体(22)的第一腿(22e)和第二腿(22f)中的至少一个通过倾斜的焊接部分延长到所述凹槽之外，所述电导体中的至少一部分中的每个具有相对于所述定子的纵向轴线最在内的焊接部分，所述最在内的焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面以相同的倾斜度倾斜。

Description

具有非对称绕组的旋转电机的定子

技术领域

本发明要求于2019年11月26日提交的法国申请1913234的优先权，该申请的内容(文本、附图和权利要求)在此通过引用并入本文。

本发明涉及旋转电机，更具体地涉及这种电机的定子。

本发明更具体地涉及交流式同步或异步电机。本发明尤其是涉及电动机动车辆(Battery Electric Vehicle)和/或混动机动车辆(Hybrid Electric Vehicle-Plug-inHybrid Electric Vehicle)的牵引或推进机器，所述机动车辆例如是个人轿车、小型卡车、大货车或公交车。本发明还应用于用于工业应用和/或产能应用(尤其是航海应用或航空应用或风力应用)的旋转电机。

背景技术

存在的需求在于，享有一种易于组装的旋转电机的定子，该定子允许对于凹槽的有效填充，同时确保了令人满意的电磁性能。

存在的需求还在于，尤其是通过简化所述定子的绕组、例如通过使待使用零件的数量最小化来减少电机的制造成本。

存在的需求还在于，进一步改善所述电机的定子并且尤其是减小由感应电流、振动和电磁噪声引起的转矩波动和焦耳损耗AC。

发明内容

定子

本发明旨在满足这些需求中的全部或部分，并且，根据本发明方面中的一个方面，由于一种旋转电机的定子，实现了所述需求，所述定子包括定子质量块，所述定子质量块包括设置在齿之间的凹槽，电导体容置在所述凹槽中，所述电导体中的至少一部分、甚至是所述电导体中的大多数呈U形销的形式，所述电导体中的每个包括第一腿和第二腿，所述第一腿和第二腿分别在第一凹槽A和第二凹槽R中轴向地延伸，所述电导体的第一腿和第二腿中的至少一个通过焊接部分延长到所述凹槽之外，所述焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面倾斜，以在凹槽或齿位置处周向地悬伸于(en surplomb de)所述定子质量块之上，该凹槽或齿分别通过数量为N1和/或N2的齿与所述第一凹槽A或第二凹槽R分隔，所述电导体中的至少一部分中的每个具有相对于所述定子的纵向轴线最在内的焊接部分，甚至是所述电导体中的大多数、更优地全部电导体中的每个具有相对于所述定子的纵向轴线最在内的焊接部分，所述最在内的焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面以相同的倾斜度倾斜。

数量N1和N2可以是相等的或不同的。

第一凹槽A和第二凹槽R通过数量为Nd的齿分隔。

优选地，对于所述定子的呈U形销形式的全部电导体，齿的数量Nd是相同的。还可以说，在本发明中，对于所述定子的呈U形销形式的全部电导体，电导体的步齿的数量Nd是相同的。由此便利化了U形销的制造，并且简化了用于在所述定子质量块中定位所述U形销的定位步骤，尤其是简化了所述U形销的插入。

考虑到在全部电导体的腿之间的恒定间距，本发明能够减小在与焊接部相反的那侧处的髻部的高度，这有利于使所述机器的体积最小化以及使所述电导体所需的材料(尤其是铜)的数量最小化。由此，得到了所述定子的更好紧凑性，其中包括在装配期间，因此所生产的尤其是可更短的机器的更好紧凑性。所述转子的轴可更短，所述壳体可更短，所述机器在其使用环境中的集成可经便利化。最后，所述机器的总质量可最小化。

另一方面，在所述髻部中的每个之间的间距更规则，这能够使得彼此之间接触的风险最小化，并因此能够消除用于由绝缘体覆盖所述髻部的覆盖步骤。

另外，本发明能够减小待使用在同一定子中的销形件的数量。由此，可通过较少的制造步骤来加速所述定子的制造。简化了所述制造、所需空间以及待使用工具。

最后，本发明能够释放在凹槽的出口处的销两侧的空间，这能够使得在该空间中、尤其是在所述定子的磁轭所在侧定位与其它相的连接或朝向逆变器的连接。在实施例中，在凹槽的出口处的销之间的空间可以是恒定或基本恒定的。这可一方面便利化实施所述焊接以及另一方面便利化冷却所述电导体。

在本发明中，N1可从Nd/2-0.5变化至Nd个齿，并且，N2可从0变化至Nd/2+1.5个齿。

在实施例中，N1等于Nd或Nd+1，并且，N2等于0或1。

在另一实施例中，N1和N2是相等的或几乎相等的。N1和N2中的每个可等于Nd/2或Nd/2+0.5或Nd/2-0.5或Nd/2+/-1或Nd/2+1.5中。

在实施例中，所述电导体的第二腿的焊接部分与该第二腿对齐。在该情况下，N2为零。

在N2非零的其它情况下，所述电导体的第一腿和第二腿中的每个可通过焊接部分延长到所述凹槽之外，所述焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面倾斜，以在凹槽或齿位置处周向地悬伸于所述定子质量块之上，该凹槽分别地通过数量为N1和N2的齿与第一凹槽A或第二凹槽R分隔，数量N1和N2可以是相等的或不同的。

当N1和N2是相等的或几乎相等的时，可进一步改善所述定子的紧凑性。

所述电导体的第一腿和第二腿中的每个的两个焊接部分可定向成彼此远离，当所述绕组是波形绕组时可尤其是这种情况。在变型中，所述电导体可沿相同方向定向，当所述绕组是嵌套绕组时可尤其是这种情况。

根据本发明方面中的另一方面，本发明还旨在提供一种旋转电机的定子，所述定子包括定子质量块，所述定子质量块包括凹槽，电导体容置在所述凹槽中，所述电导体中的至少一部分、甚至是所述电导体中的大多数呈U形销的形式，所述电导体中的每个包括第一腿和第二腿，所述第一腿和第二腿分别在第一凹槽A和第二凹槽R中轴向地延伸，所述第一凹槽A和第二凹槽R通过数量为Np的凹槽分隔。对于所述定子的呈U形销形式的全部电导体，凹槽的数量Np是相同的。

还可以说，在本发明中，对于所述定子的呈U形销形式的全部电导体，电导体的步凹槽的数量Np是相同的。由此便利化了U形销的制造，并且简化了用于在所述定子质量块中定位所述U形销的定位步骤，尤其是简化了所述U形销的插入。

所述电导体的第一腿和第二腿中的至少一个可通过焊接部分延长到所述凹槽之外，所述焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面倾斜，以在凹槽位置处周向地悬伸于所述定子质量块之上，该凹槽分别通过数量为N1和/或N2的齿与第一凹槽A或第二凹槽R分隔。数量N1和N2可以是相等的或不同的。

在实施例中，N1可从Np/2-0.5变化至Np个凹槽，并且，N2可从0变化至Np/2+0.5个凹槽。在实施例中，N1等于Np，并且，N2等于0。在另一实施例中，N1和N2是相等的，并且等于Np/2或Np/2+0.5或Np/2-0.5。

在实施例中，所述电导体的第二腿的焊接部分与该第二腿对齐。在该情况下，N2等于零。

在N2非零的其它情况下，所述电导体的第一腿和第二腿中的每个可通过焊接部分延长到所述凹槽之外，所述焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面倾斜，以在凹槽位置处周向地悬伸于所述定子质量块之上，该凹槽分别地通过数量为N1和N2的齿与第一凹槽A或第二凹槽R分隔，数量N1和N2可以是相等的或不同的。

销的腿

所述电导体中的至少一部分中的每个具有相对于所述定子的纵向轴线最在内的焊接部分，甚至是所述电导体中的大多数、更优地全部电导体中的每个具有相对于所述定子的纵向轴线最在内的焊接部分。

所述电导体中的至少一部分中的每个具有相对于所述定子的纵向轴线最在外的焊接部分，甚至是所述电导体中的大多数、更优地全部电导体中的每个具有相对于所述定子的纵向轴线最在外的焊接部分。

内部部分布置成比外部部分更靠近转子。

在本发明中，所述最在内的焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面以相同的倾斜度倾斜。这些最在内的焊接部分全都彼此之间平行地延伸。

至于所述最在外的焊接部分，所述最在外的焊接部分不必全都相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面以相同的倾斜度倾斜。所述最在外的焊接部分可相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面以至少两个、甚至是三个或四个不同的倾斜度倾斜。

在实施例中，所述电导体的最在外的焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面以至少两个、甚至是三个或四个不同的倾斜度倾斜。

所述第一腿可布置成比所述第二腿更靠近所述转子。所述第二腿可布置成比所述第一腿更靠近所述定子的磁轭。在变型中，所述第一腿可布置成比所述第二腿更靠近所述定子的磁轭，并且，所述第二腿可布置成比所述第一腿更靠近所述转子。

所述电导体中的至少一部分可具有第二腿，该第二腿通过焊接部分延长到所述凹槽之外，该焊接部分沿着与所述第二腿相同的径向平面延伸，甚至是与该第二腿对齐。当仅所述电导体的第一腿具有倾斜的焊接部分时，所述定子的制造由此经便利化，这是因为所述销的倾斜操作可简化且经加速。在该配置中，所述电导体中的仅一个腿倾斜，以便使得可由此限制所述电导体上的变形和应力。由此可尤其减少在所述定子的绕组的相之间的电气接触风险。

在实施例中，仅所述电导体的第一腿具有倾斜的焊接部分。所述第二腿的焊接部分可与所述第二腿对齐，同时延伸出该第二腿的延长部并且与该第二腿成笔直状态。当仅所述电导体的第一腿具有倾斜的焊接部分时，所述第一腿可布置成比所述第二腿更靠近所述转子。在变型中，所述第一倾斜腿可布置成比所述第二腿更靠近所述定子的磁轭。

所述电导体中的至少一部分可具有第二腿，该第二腿通过焊接部分延长到所述凹槽之外，该焊接部分相对于所述凹槽构成凹部(décrochement)，同时沿着与所述第二腿相同的径向平面延伸。所述电导体的凹部能够使得到达相连接器的金属元件。所述金属元件可布置成相对于与自身连接的电导体径向地在外。

所述电导体中的至少一部分可具有第二腿，该第二腿通过焊接部分延长到所述凹槽之外，该焊接部分周向地延伸。

所述电导体中的至少一部分可具有第二腿，该第二腿通过焊接部分延长到所述凹槽之外，该焊接部分延伸到周向表面之外。在周向表面之外的这些焊接部分能够使得到达相连接器，该相连接器可相对于所述定子的纵向轴线布置成围绕所述焊接部分，而不是在上方。

所述定子可包括每个凹槽两个电导体。

所述电导体可形成分布式绕组。所述绕组可以是波形绕组或嵌套绕组。所述电导体可形成分数槽绕组。所述绕组可以是具有全步长的。在实施例中，所述绕组可以是具有经缩短步长的。

多相绕组

容置在所述凹槽中的电导体可形成多相绕组，所述多相绕组至少具有第一相a和第二相b，具有第一相a的输入电导体A位于第一凹槽(凹槽号1)中，一个或多个具有第二相b的电导体位于第二凹槽(凹槽号2)中，当沿围绕所述机器的旋转轴线的电流流通方向周向地围绕所述机器的旋转轴线移动时，所述第二凹槽紧跟所述第一凹槽。

在该情况下，当沿围绕所述机器的旋转轴线的电流流通方向周向地围绕所述机器的旋转轴线移动时，具有第一相的输入电导体位于第一凹槽中，该第一凹槽恰好处在用于接收具有第二相的一个或多个电导体的第二凹槽前方。

由此，具有第一相的输入电导体位于与通常位置相反的位置，该位置即，当沿围绕所述机器的旋转轴线的电流流通方向周向地围绕所述机器的旋转轴线移动时，用于接收具有第一相的输入电导体的第一凹槽后面紧跟着用于接收一个或多个具有相同第一相的电导体的第二凹槽。

具有第一相的输入凹槽后面跟着用于容置具有不同于所述第一相的第二相的电导体的凹槽。

由此，在具有同相的输入电导体和输出电导体之间的凹槽的数量减少。具有一个相的第一输入凹槽可接近具有该同相的第三输出凹槽。换句话说，用于分隔具有一个相的第一输入凹槽和具有同相的第三输出凹槽的凹槽的数量可以是更小的。由此，本发明的实施能够减少用于连接不同绕组轨道的电导体的齿步长(其沿围绕所述机器的旋转轴线的相同方向前进)，并且能够减少每个相的围绕所述机器的旋转轴线周向地测量的平均长度，这是由于构成所述绕组的电导体的子组件的更好嵌套。具有一个相的平均长度的缩短能够改善线性电阻和热性能，并且能够减少所需的铜质量。

对于所述电导体，还可在与焊接相反的一侧获得具有较低高度的髻部头部。所述导体的制造所需的铜量因此经减少，这在经济上是有利的。而且，所述电导体在所述凹槽中的插入可经便利化。

另外，具有第一相的输出电导体可位于第一凹槽中，一个或多个具有第二相的电导体位于第二凹槽中，当沿围绕所述机器的旋转轴线的电流流通方向周向地围绕所述机器的旋转轴线移动时，所述第二凹槽紧跟所述第一凹槽。

当沿围绕所述机器的旋转轴线的电流流通方向周向地围绕所述机器的旋转轴线移动时，具有第一相的输出电导体位于第一凹槽中，该第一凹槽恰好处在用于接收一个或多个具有第二相的电导体的第二凹槽前方。

由此，具有第一相的输出电导体位于与通常位置相反的位置，该位置即，当沿围绕所述机器的旋转轴线的电流流通方向周向地围绕所述机器的旋转轴线移动时，用于接收具有第一相的输出电导体的第一凹槽后面紧跟着用于接收一个或多个具有相同第一相的电导体的第二凹槽。

具有第一相的输出凹槽后面可跟着用于容置具有不同于所述第一相的第二相的电导体的凹槽。

相入口可按例如30°、60°、90°或120°的角度错开。

所述第二凹槽可仅包括一个或多个具有同相的电导体。

具有第一相的第一输入凹槽可仅包括一个或多个具有同相的电导体。

在变型中，具有第一相的第一输入凹槽可包括一个或多个具有第一相的电导体以及一个或多个具有第二相的电导体。一个或多个具有第一相的电导体可安置在磁轭所在侧或在变型中安置在气隙所在侧。一个或多个具有第二相的电导体可安置在气隙所在侧或在变型中安置在磁轭所在侧。相入口和相出口可安置在磁轭所在侧或在变型中安置在气隙所在侧。

容置在第一凹槽中的至少一个第一电导体可与容置在第二凹槽中的第二电导体在所述凹槽的出口处电气联接。

所具有的自由端部位于围绕所述机器的旋转轴线的相同周向位置处的全部电导体无论其径向位置如何都可电气联接在一起。

所述定子可包括相连接器，所述相连接器包括与所述定子的电导体连接的金属元件。所述金属元件可布置成相对于与自身连接的电导体径向地在外或在内。与所述定子的绕组的导体连接的金属元件可由绝缘体支撑件维持。另外，所述相连接器可具有用于与供电总线连接的连接凸片。所述机器可由此与逆变器联接，该逆变器与所述连接器的连接凸片电气连接。

销

所述电导体至少可呈、甚至是所述电导体中的大多数可呈U形销或I形销的形式。所述销可呈U形(英文为“U-pin”)，或者是笔直的同时呈I形(英文为“I-pin”)。

销形式的且扁平的电导体能够增加凹槽填充率，同时使所述机器更加紧凑。由于较高的填充率，改善了在所述电导体与所述定子质量块之间的热交换，这能够减少凹槽内部的电导体的温度。

而且，由于呈销形式的电导体，可便利化所述定子的制造。最后，所述销不必具有开口的凹槽，而是可具有封闭的凹槽，所述封闭的凹槽能够抓住所述销，并由此可消除插入定子垫片的步骤。

所述电导体、甚至是所述电导体中的大多数在所述凹槽中轴向地延伸。所述电导体可从所述机器的两个轴向端部中的一个或两个引入到对应的凹槽中。

呈I形的电导体具有两个轴向端部，所述两个轴向端部中的每个安置在所述定子的轴向端部中的一个处。所述电导体从单个凹槽中通过，并且可在所述定子的轴向端部位置处在自身的轴向端部中的每个处与两个其它电导体焊接。所述定子可例如包括6、10、12、14、18、22或26个呈I形的电导体，其它电导体可全都呈U形。

所述定子可不配备呈I形的电导体。

呈U形的电导体具有两个轴向端部，所述两个轴向端部两个都安置在所述定子的轴向端部中的一个处。这两个轴向端部由U的两个腿限定。所述电导体在这两个不同的凹槽中通过，并且可在所述定子的同一轴向侧位置处在自身的轴向端部中的每个处与两个其它电导体焊接。所述U的底部(也就是说所述U形的形成绕组的髻部或头部的侧面)布置在所述定子的另一轴向侧。

所述电导体中的至少一部分、甚至是所述电导体中的大多数可呈U形销的形式。

而且，减小了所述电导体在所述绕组的头部位置处的体积。这便利化了所述电导体的嵌套。

所述绕组可不配备具有不同于Np的宽度的U形销。在现有技术的一些实施例中，存在至少具有三个不同宽度的U形销。U形销的宽度等于齿步的数量+1。U形销的宽度限定成使所述U形销的第一腿和第二腿分隔的凹槽的数量，其中包含用于容置所考虑的U形销的两个腿的两个凹槽。所述第一腿和第二腿可通过数量在3与20之间(更优地在6与16之间)的凹槽(例如为6、7、8、9或10或11个凹槽)分隔。

股线

在本发明中，每个电导体可包括一条或多条股线(英文为“wire”或“strand”)。“股线”理解成用于导电的最基本的单元。股线可具有圆形横截面(由此可论述成“线”)或者是扁平的。扁平的股线可例如成形成U形销或I形销。每条股线都涂有绝缘釉(émail)。

每个凹槽可包括多个电导体和/或多条股线，该行为能够使由感应电流引起的损耗(或AC焦耳损耗)最小化，所述损耗随着供电频率的平方演变，在高频率下并且当运行速度较高时，这是特别有利的。朝向冷源的热转移也经便利化。由此可在高速下获得更好的效率。

当所述凹槽封闭时，可获得从所述导体观察到的泄露通量减小，这导致在所述股线中减小了由傅科电流(courants de Foucault)引起的损耗。

在实施例中，每个电导体可包括多个销，所述多个销中的每个形成股线，如上文提及。同一电导体的全部股线可在所述凹槽的出口处彼此电气联接。彼此电气联接的股线安置成处于短路状态。电气联接在一起的股线的数量可大于或等于2(例如在2与12之间)，例如为3、4、6或8条股线。

多条股线可形成同一电导体。同相的同一电流在同一电导体的所有股线中流通。同一电导体的全部股线可尤其是在所述凹槽的出口处彼此电气联接。同一电导体的全部股线可尤其是在所述凹槽的出口处在自身的两个轴向端部中的每个处彼此电气联接。所述股线可并联地电气联接。

所具有的自由端部处在围绕所述机器的旋转轴线的同一周向位置处的全部电导体的全部股线无论其径向位置如何都可彼此电气联接。

在实施例中，每个电导体包括仅一条股线。在另一实施例中，每个电导体包括三条股线。

在凹槽包括两个电导体的情况下，所述凹槽可因此容置两条股线、或在变型中六条股线，所述股线例如分布在所述两个电导体之间。

在变型中，凹槽包括四个电导体。每个电导体可包括两条股线。所述凹槽由此容置八条股线，所述股线分布在所述四个电导体之间。

所述股线可定位在所述凹槽中，使得其围绕所述机器的旋转轴线的周向尺寸大于自身的径向尺寸。这种配置能够减小由所述股线中的傅科电流引起的损耗。

所述股线所具有的宽度可在1mm与5mm之间，例如为大约2.5mm或3mm。所述股线的宽度限定成其沿围绕所述机器的旋转轴线的周向方向的尺寸。

所述股线所具有的高度可在1mm与5mm之间，例如为大约1.6mm或1.8mm。所述股线的高度限定成其沿径向尺寸的厚度。

所述电导体可由铜或铝制成。

绕组

绕组由在空间中错开的若干(m个)相构成，以使得当其由多相电流系统供电时产生转动场。

所述电导体可形成尤其是具有整数步长或分数步长的单个绕组。“单个绕组”理解成所述电导体在所述定子中电气联接在一起，并且，相之间的连接实施在所述定子中(例如在端子盒中)，而非在所述定子外部。

所述电导体可形成分布式绕组。所述绕组并不在齿上集中或绕线。

所述绕组可以是具有全步长的。每个凹槽仅容置具有同相的电导体，并且/或者，电导体的宽度等于凹槽数量除以极数量。

在变型中，所述绕组可以是具有经缩短步长的。凹槽可容置具有不同相的电导体。在实施例中，至少一个凹槽容置具有第一相的电导体和具有第二相的电导体，并且/或者，所述电导体中的大多数的宽度小于凹槽数量除以极数量。

在本发明中，所述绕组是整数槽绕组或分数槽绕组。所述绕组可以是所具有的步长存在缩短或不存在缩短的整数槽绕组，或者在变型中可以是分数槽绕组。在实施例中，所述电导体形成分数槽绕组。

对于分数槽绕组，每极每相的凹槽数量是分数，也就是说，由q＝Ne/(2pm)限定的比率q写成不可约分数z/n的形式，z和n是两个非零整数，n不同于1，其中，Ne是定子凹槽数量，m是绕组相数量，p是定子极对数量。

定子凹槽数量可以在18与96之间，更优地在30与84之间，例如为18、24、27、30、36、42、45、48、54、60、63、72、78、81、92、96，更优地为60或63。所述定子的极数量可以在2与24之间，甚至是在4与12之间，例如为6或8。

定子凹槽数量/极数量的组合可从非限制性的以下列表中的组合中选择：30/4、42/4、45/6、48/8、63/6、60/8、78/8、84/8。

在实施例中，定子凹槽数量/极数量的组合为60/8。在该情况下，得到q＝60/(2*4*3)＝5/2。

在实施例中，定子凹槽数量/极对数量的组合为63/6，或在该情况下，得到q＝63/(2*3*3)＝7/2。

更广泛地说，对于三相绕组，定子凹槽数量Ne和极对数量p之间的组合可以是表格1中做标记的组合中的一个。

[表格1]

表格1

在该情况下，相数量为三，但当相数量不同时也并不脱离本发明的范围，所述相数量例如为二(所述机器由此包括两相绕组)，或例如为5、6、7、9、11或13。所述绕组是多相的。

电导体的串联安置可实施成所谓的波形绕组或所谓的嵌套绕组。

“波形绕组(bobinage ondulé)”理解成一种绕组，其中，同相同极的电导体彼此电气联接，以使得对于绕线轨道，所述相的电流在围绕所述机器的旋转轴线转动的电导体中总是沿着仅一个方向流通。对于绕线轨道，当垂直于所述机器的旋转轴线观察时，同相同极的电导体不交叠。

“嵌套绕组(bobinage imbriqué)”理解成一种绕组，其中，同极同相的电导体彼此电气联接，以使得所述相的电流在围绕所述机器的旋转轴线转动的电导体中交替地沿着一个方向然后沿着另一个方向流通。对于绕线轨道，当垂直于所述机器的旋转轴线观察时，同相同极的电导体交叠。

所述绕组可包括仅一个绕线轨道或多个绕线轨道。在“电导体”中流通有通过绕线轨道的同相的电流。“绕线轨道”理解成所述机器的由同相的相同电流流经的全部电导体。这些电导体可彼此之间串联地或并联地或串并联地连接。在存在仅一个轨道的情况下，所述电导体串联地连接。在存在多个轨道的情况下，每个轨道的电导体串联地连接，并且，所述轨道并联地连接。

电导体

在“电导体”中流通有绕线轨道的同相的电流。串联的多个电导体形成“线圈”(英文为“coil”)。每相的线圈数量最多等于所述定子的极数量或极对数量。

在每个凹槽中，可存在一个或多个层。“层”(英文为“layer”)是指属于布置在同一凹槽中的同相的串联电导体。在凹槽中的每层中，存在同相的电导体。通常，定子的电导体可分布在一个层中或两个层中。当所述电导体分布在仅一个层上时，每个凹槽仅容置同相的电导体。

在本发明中，所述电导体可仅分布在两个层上。在该情况下，一个或多个凹槽可容置具有两个不同相的电导体。对于具有经缩短步长的绕组，也是如此情况。在实施例中，所述绕组不可包括多于两个层。在实施例中，所述绕组尤其是没有配备四个层。

容置在第一凹槽中的至少一个第一电导体可与容置在第二凹槽中的第二电导体在所述凹槽的出口处电气联接。

“电气联接”理解成任何类型的电气连接，所述电气连接尤其是通过使用不同的可能焊接方法(尤其是激光、感应、摩擦、超声波、振动或钎焊)来焊接或通过机械夹紧(尤其是例如通过镶嵌、螺接或铆接)来实施。所述焊接步骤可借助于热源实施，尤其是激光或电弧，例如借助于钨电极产生的电弧。使用钨电极的焊接方法可以是TIG焊接(英文为“TungstenInert Gas”)。在该焊接方法中，电弧基于钨电极和等离子体产生。对于热源的使用能够实施所述股线的自由端部的熔化，而不损害一个或多个电导体的股线的组装。可使用仅一个热源来实施相同的焊接。在变型中，可使用多个热源来实施相同的焊接。

所述第一电导体和第二电导体可在所述凹槽的出口处电气联接，也就是说，恰好在所述电导体离开所述两个凹槽之后，电气连接形成在所述电导体上并且在所述定子质量块的轴向端部处。所述电气连接可实施在与所述机器的旋转轴线垂直的平面中。所述电气连接的平面可远离所述定子质量块大约30mm至70mm，更优地大约40mm至60mm。

所述电导体可分布地布置在所述凹槽中。“分布”应理解成出发电导体和返回电导体中的每个容置在不同的且非接连的凹槽中。所述电导体中的至少一个可相继地从两个非接连的凹槽中通过。

所述电导体可成行地布置在所述凹槽中。“行”理解成所述电导体不是杂乱地而是有序地布置在所述凹槽中。所述电导体以非随机方式在所述凹槽中堆叠，例如按照沿径向方向对齐的电导体行布置。

所述电导体可具有大体长方形的横截面，尤其是具有圆角棱。电导体的周向尺寸可基本对应于凹槽宽度。由此，凹槽在自身的宽度中可仅包括仅一个电导体。凹槽的宽度沿围绕所述机器的旋转轴线的周向尺寸测量。

所述电导体可通过自身的宽侧面(也称作平坦面)彼此相邻。

对于堆叠的优化可使得能够在所述凹槽中布置更多数量的电导体。

所述定子可包括用于测量所述电导体的温度的传感器(例如热电偶)。所述传感器布置在所述凹槽中，或在变型中在焊接部分位置处。

至少一个齿(更优地所有齿)在横截面上可以是大体梯形的。至少一个齿(更优地所有齿)可具有在远离所述机器的旋转轴线时发散的边缘。

所述定子质量块可由金属板堆叠制成。所述齿通过材料桥彼此之间联接，并且在相反侧通过磁轭彼此之间联接。所述封闭的凹槽可完全通过在所述金属板中的切割来实施。所述金属板堆叠中的每个金属板可以是单体式的(monobloc)。

每个金属板例如从磁钢片或含有磁钢的片(例如厚度为0.1mm至1.5mm的钢)中切割出。所述金属板可在自身组装在所述堆叠中之前在自身的相反的面上涂有电绝缘清漆。在需要时，电绝缘还可通过对所述金属板进行热处理来获得。

在变型中，所述定子质量块可基于经压实或经粘结的磁粉来制造。

机器和转子

本发明还旨在提供一种旋转电机(例如同步发动机或同步发电机)，所述旋转电机包括如上文限定的定子。所述机器可以是同步或异步的。所述机器可以是磁阻式的。所述机器可构成同步发动机。

所述机器的最大化旋转速度可以较高，例如大于10000tr/min，更优地大于12000tr/min，例如为大约14000tr/min至15000tr/min，甚至是20000tr/min或25000tr/min。所述机器的最大化旋转速度可小于100000tr/min，甚至是小于60000tr/min，更甚至是小于40000tr/min，更优地小于30000tr/min。

所述旋转电机可包括转子。所述转子可以是永恒磁体式的，具有表面磁体或埋入式磁体。所述转子可以是通量集中式的。所述转子可包括一个或多个磁体层，所述一个或多个磁体层布置成I形、U形或V形。在变型中，所述转子可涉及绕线式转子或鼠笼式转子或者可变磁阻式转子。

所述转子的直径可小于400mm，更优地小于300mm，并且大于50mm，更优地大于70mm，例如在100与200mm之间。

所述转子可包括转子质量块，所述转子质量块沿着旋转轴线延伸并且布置成围绕着轴。所述轴可包括用于驱动所述转子质量块旋转的转矩传输部件。

所述转子可以是悬臂式的或非悬臂式的。

所述机器可独自地插入在壳体中或插入在变速箱壳体中。在该情况下，所述机器插入在还容置了变速箱的壳体中。

制造方法

与上述内容独立地或组合地，本发明还旨在提供一种用于制造旋转电机的定子(尤其是如上文限定的定子)的制造方法，其中，通过从所述定子的两个轴向端部中的一个或两个处向对应的凹槽中引入电导体来使这些电导体布置在所述定子的定子质量块的凹槽中。

经引入在所述凹槽中的至少一个电导体、甚至是所述电导体中的大多数呈U形销的形式。所述电导体可在自身引入到所述凹槽中之前成形。呈U形销形式的全部电导体可同时地或相继地成形，然后同时地或相继地引入到所述定子质量块中。

所述成形可包括第一组装步骤，该第一组装步骤用于组装同一电导体的股线。

第二成形步骤可实施在这些电导体引入到所述凹槽中之后。该第二成形步骤可尤其涉及所述焊接部分的倾斜。

可使同一个呈U形的电导体布置在所述定子的定子质量块的两个非连续的不同凹槽中。在电导体呈U形的情况下，所述电导体可在所述机器的同一侧上与两个其它电导体焊接。

附图说明

通过阅读本发明下文中的非限制性实施例的详细说明和附图，将更好地理解本发明，在所述附图中：

-图1是依据本发明实施的定子的示意性且部分的透视图。

-图2是图1的定子的示意性且部分的透视图。

-图3是图1的定子的细节透视图。

-图4a是图1的定子的具有一个相的电导体的示意性且部分的透视图。

-图4b是图1的定子的具有一个相的电导体的示意性且部分的透视图。

-图4c是图1的定子的具有一个相的电导体的示意性且部分的透视图。

-图5a是图1的定子的电导体的示意性且部分的透视图。

-图5b是图1的定子的两个电导体的示意性且部分的透视图。

-图6是实施变型的与图1类似的视图。

-图7是图6的定子的示意性且部分的透视图。

-图8是图6的定子的示意性且部分的俯视图。

-图9是图6的定子的绕组的与图8类似的俯视图。

-图10是图6的定子的细节透视图。

-图11是图6的定子的绕组的细节透视图。

-图11a是图6至图11的定子的两个电导体的示意性且部分的透视图。

-图12是图6的定子的具有一个相的电导体的示意性且部分的透视图。

-图13a是图6的定子的电导体的示意性且部分的透视图。

-图13b是图6的定子的相同电导体的示意性且部分的透视图。

-图13c是图6的定子的两个电导体的示意性且部分的透视图。

具体实施方式

图1至图5b上示出了旋转电机1的定子2，所述旋转电机还包括未示出的转子。在同步发动机的范围中，所述定子能够生成用于驱动转子旋转的旋转磁场，并且，在交流发动机的情况下，所述转子的旋转引起所述定子的电导体中的电动势。

下文所示的示例是示意性的，并不一定遵循与不同构成元件有关的尺寸。

定子2包括电导体22，所述电导体布置在凹槽21中，所述凹槽设置在定子质量块25的齿23之间。凹槽21是封闭的。凹槽21在气隙所在侧通过材料桥27封闭，所述材料桥中的每个使定子质量块25的两个连续的齿联接，并且在相反侧通过磁轭29封闭。所述磁轭和齿23一体成型。电导体22中的大部分呈销(即U形销或I形销)的形式，并且在所述凹槽中轴向地延伸。

在所描述的示例中，定子2的全部电导体22是相同的，并且全都呈U形销的形式，并且，对于所述定子的呈U形销形式的全部电导体，具有同一步长Np。每个呈U形销形式的电导体包括第一腿22e和第二腿22f，该第一腿和第二腿分别在第一凹槽A和第二凹槽R中轴向地延伸。第一凹槽A和第二凹槽R通过数量为Np的凹槽和数量为Nd的齿分隔。对于所述定子的呈U形销形式的全部电导体，凹槽的数量Np是相同的。在所描述的示例中，Np取值11。对于所述定子的呈U形销形式的全部电导体，齿的数量Nd是相同的。在所描述的示例中，Nd取值10。

考虑到在全部电导体22的腿之间的恒定间距，本发明能够减小在与焊接部相反的那侧处的髻部22d的高度(如图2所示)，以及能够具有在髻部22d中的每个之间的更规则的间距。

还使在凹槽的出口处的销两侧的空间释放，这能够使得与其它相的连接或朝向逆变器的连接定位在该空间中在所述定子的磁轭所在侧，如图1和图3上所示。

为此，所述定子可包括相连接器12，该相连接器包括与所述定子的电导体22连接的金属元件16。金属元件16布置成相对于与自身连接的电导体22径向地在外。与导体连接的金属元件16由绝缘体支撑件14维持。另外，所述相连接器可具有用于与供电总线连接的连接凸片。机器1可由此与未示出的逆变器联接，该逆变器与连接器12的连接凸片17电气连接。

在所描述的示例中，容置在第一凹槽中的第一电导体与容置在第二凹槽中的第二电导体在所述凹槽的出口处电气联接。所述第一凹槽和第二凹槽是非接连的。在所示的示例中，所述第一凹槽和第二凹槽由12个其它凹槽分隔或由11个齿分隔。在变型中，所述第一凹槽和第二凹槽例如由3、4、5、6、7、8、9、10、11或13个其它凹槽分隔且由2、3、4、5、6、7、8、9、10、12或13个齿分隔。

特别地，在图4a至4c上示出了所述电导体的端部22a的用于接收电气连接的表面。所述电气连接实施在与所述机器的旋转轴线垂直的平面中。所述电气连接的平面可远离所述定子质量块40mm至60mm。

所述电导体分布地布置在所述凹槽中，并且形成分布式绕组(在示例中描述成分数槽绕组)。在该示例中，凹槽数量为63。定子极数量为6。由此，凹槽数量/定子极数量的组合为63/6。

所述电导体形成分数槽绕组，对于所述分数槽绕组，由q＝Ne/(2pm)限定的比率q写成不可约分数z/n的形式，z和n是两个非零整数，n不同于1，其中，Ne是定子凹槽数量，m是绕组相数量，p是定子极对数量。尤其是，在三相分数槽绕组的情况下，在图4上，单独地可见具有一个相的线圈。由此，对于具有63个凹槽6个极的该机器，得到了q＝63/(3x6)＝7/2。线圈由从相邻的凹槽中通过的同相的出发电导体以及从相邻的凹槽中通过的同相的返回电导体形成。

电导体22由铜或铝制成，或者由经釉化或经涂覆有任何其它合适绝缘涂层的任何其它导体材料制成。

电导体22沿着经对齐的电导体的行成行地布置在凹槽21中。

所述电导体可具有大体长方形的横截面，尤其是具有圆角拐角。在所述示例中，所述电导体描述成径向地叠置成仅一行。电导体的周向尺寸基本上对应于凹槽的宽度。由此，所述凹槽在自身的宽度中仅包括仅一个电导体。所述凹槽在自身的径向尺寸中可包括多个电导体。在所描述的示例中，所述凹槽包括两个电导体。

另外，呈销形式的电导体中的每个具有第一腿22e和第二腿22f，该第一腿和第二腿通过焊接部分22b延长到所述凹槽之外，该焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面倾斜，以在凹槽位置处周向地悬伸于所述定子质量块之上，该凹槽分别通过数量为N1和/或N2的齿与第一凹槽A或第二凹槽R分隔。

在参考图1至图5b描述的示例中，电导体22的第二腿22f的焊接部分22b与该第二腿对齐，如图5b上良好所示。在该情况下，N2等于零。第一腿22e布置成比第二腿22f更靠近转子。第二腿22f布置成比第一腿22e更靠近所述定子的磁轭。由此，在该示例中，N1取值11。

对于每个电导体，相对于所述定子的纵向轴线最在内的焊接部分22b布置成更靠近转子，该焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面以与最在内的其它焊接部分相同的倾斜度倾斜。

对于每个电导体，相对于所述定子的纵向轴线最在外的焊接部分布置成最远离所述转子，该焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面以与最在外的其它焊接部分不同的倾斜度倾斜。所述最在外的焊接部分不必全都相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面以相同的倾斜度倾斜。所述最在外的焊接部分可相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面以至少两个、甚至是三个或四个不同的倾斜度倾斜。

在两个相邻电导体22的两个连续第二腿22f的两个长方形焊接部分22b之间，可例如布置温度探头或任何其它传感器，同时两个焊接部分良好地间隔开。在实施例中，所述传感器可在长方形电导体焊接之前穿在该长方形电导体上。

另外，如图5a所示的电导体具有第二腿22f，该第二腿通过焊接部分22b延长到所述凹槽之外，该焊接部分相对于所述凹槽构成凹部，同时沿着与所述第二腿相同的径向平面延伸。该焊接部分22b径向地进一步远离所述机器的旋转轴线。所述电导体的该凹部能够到达相连接器12的金属元件16。

当然，当数量N1和N2的值不同或相等时，也不超出本发明的范围。在刚刚描述的示例中，N1等于Nd，并且，N2等于0。N1和N2可相等或基本相等，并且根据Nd的值而等于Nd/2或Nd/2+0.5或Nd/2-0.5或Nd/2+/-1或Nd/2+1.5。

在图6至图13c所示的实施例中，数量N1和N2基本相等。在所示的示例中，由于Np等于11且Nd等于10，N1取值6且N2取值5。对于一些呈销形式的电导体，N2可等于6，尤其是在该电导体与相连接器12的金属元件16连接的情况下。

电导体22的第一腿22e和第二腿22f中的每个通过焊接部分22b延长到所述凹槽之外，该焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面倾斜，以在凹槽位置处周向地悬伸于所述定子质量块之上，该凹槽分别地通过数量为N1和N2的凹槽与第一凹槽A或第二凹槽R分隔。

在所描述的示例中，如图13a至图13c上所示，电导体22的第一腿22e和第二腿22f中的每个的两个焊接部分22b定向成彼此远离。

在图11上可见，所述电导体的最在外的焊接部分22b可相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面以两个不同的倾斜度倾斜。该配置详细地示出在图11a，并且具有侧面接侧面地呈现的两个相邻的电导体，这两个相邻的电导体中的每个包括最在外的焊接部分22b，两个最在外的焊接部分22b以两个不同的倾斜度α和β倾斜。在该示例中，α取值大约29°，β取值大约24°。

另外，电导体22中的大多数具有第二腿22f，该第二腿通过焊接部分22b延长到所述凹槽之外，该焊接部分周向地延伸，然而，一些电导体22具有第二腿22f，该第二腿通过焊接部分22b延长到所述凹槽之外，该焊接部分延伸到周向表面之外，如图8和图9上良好所示。在周向表面之外的焊接部分22b能够使得到达相连接器，该相连接器可布置成相对于所述定子的纵向轴线围绕所述焊接部分，而不是在上方，如图6、图10和图11上所示。

在另一实施变型中，所述机器可包括60个凹槽、60个齿、8个极，呈销形式的电导体中的每个具有由8个其它凹槽分隔且由7个齿分隔的第一腿22e和第二腿22f。在该示例中，N1可在3与8之间，N2在0与4之间。

在上文的示例中，所述绕组是波形绕组。当所述绕组是嵌套绕组时，不偏离本发明的范围。

Claims (15)

1.一种旋转电机(1)的定子(2)，所述定子包括定子质量块(25)，所述定子质量块包括设置在齿(23)之间的凹槽(21)，电导体(22)容置在所述凹槽(21)中，所述电导体中的至少一部分、甚至是所述电导体中的大多数呈U形销的形式，所述电导体中的每个包括第一腿(22e)和第二腿(22f)，所述第一腿和第二腿分别在第一凹槽(A)和第二凹槽(R)中轴向地延伸，所述电导体(22)的第一腿(22e)和第二腿(22f)中的至少一个通过焊接部分延长到所述凹槽之外，所述焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面倾斜，以在凹槽或齿位置处周向地悬伸于所述定子质量块之上，所述凹槽或齿分别通过数量为N1和/或N2的齿与所述第一凹槽(A)或第二凹槽(R)分隔，

所述电导体中的至少一部分中的每个具有相对于所述定子的纵向轴线最在内的焊接部分，甚至是所述电导体中的大多数、更优地全部电导体中的每个具有相对于所述定子的纵向轴线最在内的焊接部分，

所述最在内的焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面以相同的倾斜度倾斜，

所述电导体的最在外的焊接部分相对于与所述定子的纵向轴线垂直的平面以至少两个、甚至是三个或四个不同的倾斜度倾斜。

2.根据权利要求1所述的定子，所述第一腿布置成比所述第二腿更靠近转子。

3.根据上两个权利要求中任一项所述的定子，所述电导体(22)中的至少一部分具有第二腿(22f)，所述第二腿通过焊接部分延长到所述凹槽之外，所述焊接部分沿着与所述第二腿相同的径向平面延伸，甚至是与所述第二腿对齐。

4.根据上述权利要求中任一项所述的定子，所述电导体(22)中的至少一部分具有第二腿(22f)，所述第二腿通过焊接部分延长到所述凹槽之外，所述焊接部分相对于所述凹槽构成凹部，同时沿着与所述第二腿相同的径向平面延伸。

5.根据上述权利要求中任一项所述的定子，所述电导体(22)中的至少一部分具有第二腿(22f)，所述第二腿通过焊接部分延长到所述凹槽之外，所述焊接部分周向地延伸。

6.根据上述权利要求中任一项所述的定子，所述电导体(22)中的至少一部分具有第二腿(22f)，所述第二腿通过焊接部分延长到所述凹槽之外，所述焊接部分延伸到周向表面之外。

7.根据上述权利要求中任一项所述的定子，所述第一凹槽(A)和第二凹槽(R)通过数量为Nd的齿分隔，对于所述定子的呈U形销形式的全部电导体(22)，所述齿的数量Nd是相同的。

8.根据上述权利要求中任一项所述的定子，所述定子包括每个凹槽两个电导体。

9.根据权利要求8所述的定子，所述电导体(22)形成分布式绕组。

10.根据上述权利要求中任一项所述的定子，容置在所述凹槽(21)中的电导体(22)形成多相绕组，所述多相绕组至少具有第一相(a)和第二相(b)，具有第一相(a)的输入电导体(A)位于第一凹槽(凹槽号1)中，一个或多个具有第二相(b)的电导体位于第二凹槽(凹槽号2)中，当沿围绕所述旋转电机的旋转轴线的电流流通方向周向地围绕所述旋转电机的旋转轴线移动时，所述第二凹槽紧跟所述第一凹槽。

11.根据上述权利要求中任一项所述的定子，所述第二凹槽仅包括一个或多个具有同相的电导体。

12.根据上述权利要求中任一项所述的定子，容置在第一凹槽中的至少一个第一电导体与容置在第二凹槽中的第二电导体在所述凹槽的出口处电气联接。

13.根据上述权利要求中任一项所述的定子，其中，所具有的自由端部(22a)位于围绕所述旋转电机的旋转轴线的相同周向位置处的全部电导体(22)无论其径向位置如何都电气联接在一起。

14.根据上述权利要求中任一项所述的定子，所述定子包括相连接器(12)，所述相连接器包括与所述定子的电导体连接的金属元件(16)，所述金属元件布置成相对于与自身连接的电导体径向地在外或在内。

15.一种旋转电机(1)，所述旋转电机包括根据上述权利要求中任一项所述的定子(2)和转子。

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