CN115943545A - 用于生产线圈绕组的方法以及绕组架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于生产波形绕组的方法，所述波形绕组用于在定子或转子元件(100)中形成具有至少一个波形绕组层(33a、33b)的线圈绕组(30)，其中，绕组架(10)设置有至少两个绕组部段(13a、13b、13c)并且使得所述绕组架可以绕纵向轴线(11)旋转，所述方法包括以下方法步骤：在所述绕组架(10)的绕组部段(13)中，将平行线圈线施加至所述绕组架(10)的第一侧(15)；通过在所述绕组架(10)上交替地轴向移动所述平行线圈线并将所述平行线圈线卷绕在旋转的所述绕组架(10)周围来形成绕组头部(31a、31b)；重复步骤a和步骤b，直到所述波形绕组达到所述线圈绕组(30)的第一波形绕组层(33a)的长度，其中，根据本发明，在具有不同绕组宽度(12b)的另外的绕组部段(13b)中重复步骤a至步骤c。本发明还涉及用于生产适合于引入到定子或转子元件(100)的凹槽中的这种类型的波形绕组的绕组架(10)。

Description

用于生产线圈绕组的方法以及绕组架

技术领域

本发明涉及用于生产线圈绕组的方法以及适合用于该方法的绕组架。

背景技术

在现有技术中已知用于生产线圈绕组的不同方法。生产线圈绕组的一种方式是通过将导线螺旋地卷绕在长形的、平坦的绕组架周围来生产平坦的波形绕组。然后将这种波形绕组插入到定子或转子元件的凹槽中并且在那里形成线圈绕组，该线圈绕组围绕定子或转子元件的圆周运行至少一次。

为此目的，使用了一种通过螺旋地卷绕导线来产生波形绕组的卷绕装置。当卷绕在具有矩形且平坦的横截面的绕组架周围时，导线或整个导线束在从绕组架的一侧到绕组架的另一侧的过渡区域中移动若干次，从而形成绕组头部并且绕组架的两侧上的相应的线形成线网。以这种方式生产平坦的波形绕组。以这种方式形成的波形绕组被直接引入到定子或转子的凹槽中，或者转移至在几何形状上对应于定子或转子元件的转移工具中。引入的波形绕组形成定子或转子的线圈绕组。这种方法例如在DE 10 2015 120 661 A1中已知。

当这种波形绕组通过将引线卷绕在绕组架周围并如上所述间歇地移动导线而形成时，可以获得具有任意长度的平坦绕组垫。在这个过程中，分别布置在两个绕组头部之间的导线的单独线网也可以形成为多于一个层并且在波形绕组的过程中改变它们相对于彼此的位置。如上所述，这种波形绕组也可以作为线圈绕组以多层的形式引入到定子或转子元件中，并且由于绕组的连续性，因此不太需要随后附接的各个部分绕组或导体组的电连接。

波形绕组的这种多层插入的缺点是线圈绕组的半径随着插入到定子或转子凹槽中的波形绕组的每个波形绕组层而改变。因此，当轴向观察时，随着插入半径的减小，波形绕组的绕组头部需要更多的空间。波形绕组因此在转子或定子的轴向端部处形成截头圆锥形几何形状。这种几何形状对于电动马达的功率密度是不利的，因为由于绕组的这些截头圆锥形区域，电动马达中定子或转子的可用的轴向空间不能被利用。

因此，本发明的目的是克服现有技术的缺点并提供用于生产线圈绕组的方法以及绕组架，其中，可用空间可以借助于用于定子或转子的几何形状优化的线圈或波形绕组被有效地利用。

发明内容

本发明的主要特征在权利要求1的特征部分中阐述。构型是权利要求2至7的主题。本发明还涉及根据权利要求8的具有根据权利要求9至10的构型的绕组架。

本发明涉及一种用于生产波形绕组的方法，该波形绕组用于在定子或转子元件中形成具有至少一个波形绕组层的线圈绕组，其中，绕组架可以绕纵向轴线旋转并且具有提供有绕组宽度的至少一个绕组部段，该方法具有以下方法步骤：

在绕组架的绕组部段中，将平行线圈线馈送到绕组架的第一侧上；通过在绕组架上交替地轴向移动平行线圈线并将平行线圈线卷绕在旋转的绕组架周围来形成绕组头部；重复前述步骤，直到波形绕组达到线圈绕组的第一波形绕组层的长度，

其中，根据本发明，绕组架形成有具有不同绕组宽度的至少一个另外的绕组部段，并且至少在具有不同绕组宽度的另外的绕组部段中重复前述步骤。

可以设想的是，绕组开始于绕组架的具有大绕组宽度的端部，或者开始于绕组架的具有绕组部段的小绕组宽度的端部。还可以设想的是，如果在绕组架上存在多于两个的绕组部段，则开始于内侧的绕组部段。

根据本发明的方法的优点在于，波形绕组的绕组宽度可以设计成使得对随着每个波形绕组层而变化的线圈绕组的半径进行补偿。特别地，这对于可以实现的几何形状是有利的，因为可以避免在绕组头部的区域中的线圈绕组的截头圆锥形几何形状并且可以实现筒形几何形状。对于可用的轴向长度，具有这种几何形状的电动马达具有更高的功率密度。因此，在定子或转子中，采用这种线圈绕组实现了更高的输出，或者定子或转子可以设计得更小——与具有截头圆锥形绕组头部的设计相比。

根据该方法的具体实施方式，绕组架沿着其纵向轴线的轴向移动被设置成用于将待卷绕的线圈线转移到另外的绕组部段中。当卷绕在运转的绕组部段中的波形绕组达到与插入到定子或转子中的线圈绕组的波形绕组层的周长相对应的长度时，可以发生这种轴向移动。因此，波形绕组可以在相同的绕组架上生产，而不需要移除或丢弃已经卷绕的区域，也不需要将绕组架转换成不同的绕组宽度，并且可以在一个过程中有效地生产。

根据该方法的另一实施方式，在从一个绕组部段转移至下一个绕组部段期间，提供了在中间部段中具有中间绕组的中间步骤，其中，中间部段的绕组宽度在绕组部段的绕组宽度之间。在根据本发明的方法中，当波形绕组达到线圈绕组的一个波形绕组层的长度时，发生从一个绕组部段到下一个绕组部段的转移。特别地，提供形成中间绕组的中间步骤可能是有利的，因为在将波形绕组转移至定子或转子期间，在过渡区域中从具有第一周长的波形绕组层过渡至具有不同周长的层可能需要不同的线长度或不同的绕组几何形状。中间绕组可以在绕组架的中间部段中形成。此外，中间部段中的绕组可以以不同于先前使用和随后使用的绕组部段的绕组宽度进行。通过提供可以生产这种中间绕组的方法步骤，再次实现了关于消除设置时间和关于提高方法效率的上述优点。

根据该方法的一个变型，重复该方法步骤，直到达到用于引入到定子或转子元件中的期望数量的波形绕组层。以这种方式生产的线圈绕组由连续的导线组成。相对于线圈绕组，波形绕组层是一定长度的波形绕组，其在被插入时在定子或转子元件中形成导线的周向层。因此，线圈绕组可以有利地利用该方法在单个过程中生产，并且可以直接在定子或转子元件中一体地使用，或者可以使用转移工具转移到定子或转子元件中。

在该方法的另一实施方式中，如果在具有增加的绕组宽度的绕组部段中重复用以产生相应的波形绕组层的绕组，则可以证明是有利的。以这种方式，整个波形绕组可以容易地从与生产方向相反的逐步增加的绕组部段剥离。这简化了过程顺序，因为不需要为了剥离卷绕在架周围的波形绕组而暴露绕组架。

此外，可以提供方法步骤，根据该方法步骤，波形绕组被馈送到用于将波形绕组插入到定子元件或转子元件的凹槽中的转移工具中。波形绕组可以整体插入到转移工具中，并且然后整个转移到定子或转子凹槽中。替代性地，波形绕组也可以被连续地馈送到转移工具中并且通过转移工具连续地转移到定子或转子元件的定子或转子凹槽中。替代性地，当波形绕组被引入到具有径向向外敞开的凹槽的转子或定子中时，波形绕组可以被直接引入到定子或转子中。

因此可以针对随着每个波形绕组层增大或减小的圆周来生产线圈绕组，该线圈绕组在安装在定子或转子元件中时具有恒定的轴向长度。可以省略由具有不同的绕组宽度的各个部分绕组组成的复杂组件。以这种方式，一方面，增加了线圈绕组的可靠性，同时优化了线圈绕组的空间需求。另外，由于导线的连续性，根据这种方法生产的线圈绕组可以在更短的时间内生产，并且还可以在更短的时间内插入到定子或转子元件中。

在该方法的特定实施方式中，波形绕组完全从绕组架剥离并且波形绕组被转移至传送装置。通过设置传送装置，该方法可以在空间需求方面进一步被优化，因为所生产的波形绕组不必在现场被引入或转移至转移工具，而是可以被馈送至传送装置中的另一机器或可以被暂时存储在传送装置中。

本发明还涉及一种用于由平行线圈线生产适合于引入到定子或转子元件中的凹槽中的波形绕组的绕组架，其中，绕组架是能够旋转的并且具有基本上矩形的横截面。对于绕组架，根据本发明设置的是，绕组架具有在轴向上、即沿着其纵向轴线带不同绕组宽度的至少两个绕组部段。具有不同绕组宽度的绕组部段允许由多个平行线生产连续波形绕组，该连续波形绕组沿着其路线具有变化的宽度。绕组架可以优选地以180度的增量旋转。此外，绕组架的有利实施方式是其中绕组架具有类似剑的形状、即基于其总长度和总宽度具有大的长宽比并且绕组架的厚度被选择成尽可能小的实施方式。绕组部段的绕组宽度可以被预先确定成使得绕组宽度的变化补偿所插入的线圈绕组的每个波形绕组层的周长差。

根据本发明的另一实施方式，设置的是，绕组宽度在相应的绕组部段内沿着纵向轴线是恒定的。以这种方式，防止了相对于定子元件或转子元件的轴向延伸在插入到定子或转子中的线圈绕组的波形绕组层内改变。因此，对于定子或转子中的每个波形绕组层，产生了相对于定子或转子元件的在轴向延伸上保持相同的绕组头部。

根据本发明的另一实施方式，设置的是，绕组部段的绕组宽度沿着纵向轴线逐步增加。以这种方式，波形绕组的具有增加的绕组宽度的区域可以以特别省时的方式顺序地产生，因为绕组架可以被连续地卷绕。绕组可以开始于绕组部段的具有大绕组宽度的端部或具有小绕组宽度的端部。还可以设想的是，如果在绕组架上存在多于两个的绕组部段，则开始于内侧的绕组部段。

根据本发明的另一实施方式，设置的是，绕组部段的绕组宽度从绕组架的自由端部沿着纵向轴线交替地增加。以这种方式，可以生产以下线圈绕组：该线圈绕组在引入到定子或转子元件中时具有均匀分布的绕组头部，从而允许每个波形绕组层的周向变化。

此外，在本发明的一个实施方式中，可以设置的是，绕组区域沿着绕组架的纵向轴线具有不同的长度。相应的绕组部段的长度可以优选地根据待生产的波形绕组层来设置。以这种方式，绕组架的空间需求沿着纵向轴线被优化。还可以提供待布置在两个绕组部段之间的中间部段，该中间部段可以具有与绕组部段不同的绕组宽度。中间部段允许生产中间绕组，该中间绕组允许从线圈绕组的一个波形绕组层过渡到在径向上进一步向内或向外定位于定子或转子元件中的另一波形绕组层。

附图说明

本发明的其他特征、细节和优点来自权利要求的措辞以及参照附图对示例性实施方式的以下描述。在附图中：

图1a示出了被引入到定子或转子元件中的根据现有技术生产或利用根据现有技术的绕组架生产的线圈绕组的示意图；

图1b示出了被引入到定子或转子元件中的通过根据本发明的方法生产或利用根据本发明的绕组架生产的线圈绕组的示意图，以及

图2示出了根据本发明的绕组架的示意图。

具体实施方式

图1a示出了被引入到定子或转子元件100中的根据现有技术生产或利用根据现有技术的绕组架生产的线圈绕组20的示意图。

在详细视图中可以看出的是，绕组头部21a、21b随着每个波形绕组层23a、23b在径向上进一步向内而具有更大的轴向范围。所使用的线圈绕组20堆积成使得定子或转子元件100中的绕组头部形成截头圆锥形结构。这导致增加的空间需求，其中，在现有技术的该示例性实施方式中，径向外侧波形绕组层23a与径向内侧波形绕组层23b之间的轴向距离未被使用。

图1b示出了被引入到定子或转子元件中的通过根据本发明的方法由波形绕组生产或利用根据本发明的绕组架10生产的线圈绕组30的示意图。这里可以看出的是，与描述现有技术的图1a不同，当轴向观察时，绕组头部31a、31b都位于一个平面中。因此，线圈绕组30的波形绕组层33a、33b也完全重叠。因此，可用于定子或转子的线圈绕组30的空间得到最佳利用。

图2以绕组架10的第一侧15的平面图示出了根据本发明的绕组架10的示意图。绕组架10是长形的并且具有平坦的横截面。因此，绕组架10具有类似剑的形状，其中，绕组架10相对于其总长度和其总宽度具有大的长宽比。绕组架10的厚度被选择成尽可能小。

绕组架10可以绕纵向轴线11在两个方向上旋转至少180°。绕组架10可以沿着纵向轴线11轴向移动。

绕组架10具有若干绕组部段13a、13b、13c，这些绕组部段中的每个绕组部段具有恒定的绕组宽度12a、12b、12c。绕组部段13a、13b、13c的绕组宽度12a、12b、12c在图2的图示中从左到右稳步增加。然而，同样可以提供以下绕组架10：在该绕组架中，从左向右看，绕组宽度12a、12b、12c在绕组部段13a、13b、13c中分别减小。绕组架10的左手端部可以代表开放端部，而具有止动件和旋转接头的右手端部可以具有封闭端部。

中间部段14a、14b被设置在绕组部段13a、13b、13c之间并且可以在所生产的线圈绕组30的长度已经达到线圈绕组30的特定波形绕组层33a、33b的周长时被卷绕以引入到定子元件或转子元件100中。为了在波形绕组层33a、33b之间进行过渡，线圈绕组30可以在相应的中间部段14a、14b中进行。

绕组部段13a、13b、13c的绕组宽度12a、12b、12c的增加沿着纵向轴线逐步进行。绕组可以在绕组架10的敞开端部处开始于具有小绕组宽度12a的绕组部段13a。替代性地，也可以在绕组架10的封闭端部处开始于具有大绕组宽度12c的绕组部段13c。还可以设想的是，如果在绕组架10上存在多于两个的绕组部段13a、13b、13c，则绕组开始于内侧的绕组部段13b。

在图2中可以看出的是，绕组部段13a、13b、13c的绕组宽度12a、12b、12c的增加从绕组架10的自由端部交替地以改变的距离发生。绕组部段13a、13b、13c可以沿着绕组架10的纵向轴线11具有不同的长度。

在两个绕组部段13a、13b或13b、13c之间布置有中间部段14a、14b，该中间部段可以具有与绕组部段13a、13b或13b、13c不同的绕组宽度。中间部段14a、14b可以用于生产中间绕组，该中间绕组允许从线圈绕组30的一个波形绕组层33a过渡到在径向上进一步向内或向外定位于定子或转子元件中的另一波形绕组层33b。

附图标记列表

10 绕组架

11 纵向轴线

12a、12b、12c绕组宽度

13a、13b、13c绕组部段

14a、14b中间部段

15第一侧

20线圈绕组(现有技术)

21a、21b绕组头部(现有技术)

22a、22b线网(现有技术)

23a、23b波形绕组层(现有技术)

30线圈绕组

31a、31b绕组头部

32a、32b线网

33a、33b波形绕组层

100定子或转子元件

Claims (10)

1.一种用于生产波形绕组的方法，所述波形绕组用于在定子或转子元件(100)中形成具有至少一个波形绕组层(33a、33b)的线圈绕组(30)，其中，绕组架(10)能够绕纵向轴线(11)旋转并且具有带绕组宽度(12a)的至少一个绕组部段(13a)，所述方法具有以下步骤：

a.在所述绕组架(10)的绕组部段(13)中，将平行线圈线馈送到所述绕组架(10)的第一侧(15)上；

b.通过在所述绕组架(10)上交替地轴向移动所述平行线圈线并将所述平行线圈线卷绕在旋转的所述绕组架(10)周围来形成绕组头部(31a、31b)；

c.重复步骤a和步骤b，直到所述波形绕组达到所述线圈绕组(30)的第一波形绕组层(33a)的长度，

其特征在于，所述绕组架形成有具有不同绕组宽度(12b、12c)的至少一个另外的绕组部段(13b、13c)并且至少在具有不同绕组宽度(12b、12c)的所述另外的绕组部段(13b、13c)中重复步骤a至步骤c。

2.根据权利要求1所述的方法，还具有以下方法步骤：

-使所述绕组架(10)沿着其纵向轴线(11)轴向移动，以用于将待卷绕的线圈线转移到所述另外的绕组部段(13b、13c)中。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在从一个绕组部段(13a)到下一个绕组部段(13b、13c)的转移中，提供了在中间部段(14a、14b)中具有中间绕组的中间步骤，其中，所述中间部段(14a、14b)的绕组宽度在绕组部段(13a、13b、13c)的绕组宽度(12a、12b、12c)之间。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还具有以下方法步骤：

-重复所述步骤，直到达到用于插入到所述定子或转子元件(100)中的期望数量的波形绕组层(33a、33b)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在具有增加的绕组宽度的绕组部段中重复步骤a至步骤c。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还具有以下方法步骤：

-将所述波形绕组馈送到用于将所述波形绕组(30)插入到所述定子或转子元件(100)的凹槽中的转移工具中。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还具有以下方法步骤：

-将所述线圈绕组(30)从所述绕组架(10)完全剥离，并且将所述线圈绕组(30)转移至传送装置。

8.一种用于由平行线圈线生产适合于插入到定子或转子元件(100)的凹槽中的波形绕组的绕组架(10)，其中，所述绕组架(10)是能够旋转的并且具有基本上矩形的横截面，其特征在于，所述绕组架(10)在轴向上具有带不同绕组宽度(12a、12b、12c)的至少两个绕组部段(13a、13b、13c)。

9.根据权利要求8所述的绕组架(10)，其特征在于，所述绕组部段(13a、13b、13c)的所述绕组宽度(12a、12b、12c)沿着纵向轴线(11)逐步增加。

10.根据权利要求9所述的绕组架(10)，其特征在于，所述绕组部段(13a、13b、13c)的所述绕组宽度(12a、12b、12c)从所述绕组架(10)的自由端部沿着所述纵向轴线(11)交替地增加。

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