CN116235391A - 用于制造电机器线圈的制造装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于制造线圈(7)的制造装置(11)，所述制造装置用于使线圈(7)偏转，其中设有用于偏转的预制体(9)，预制体(9)具有构成圆弧(19)的第一部分(17)和构成圆弦(20)的第二部分(18)。为了能够制造改进的线圈，第一部分(17)和第二部分(18)均被设置成接触线圈(7)。

Description

用于制造电机器线圈的制造装置

技术领域

本发明涉及一种用于使线圈偏转的线圈制造装置，其中设有用于偏转的预制体，其中预制体具有表示圆弧的第一部分和具有表示弦的第二部分。

背景技术

电机器通常由定子和转子组成，其中定子具有定子凹槽，定子绕组被并入定子凹槽中，并且其中定子绕组具有线圈。

电动机器的定子或定子段具有线圈，特别是在分层的叠片铁芯中，以便通过与转子的电磁相互作用来驱动工作机，或通过被驱动的转子产生电能。线圈被放置在电动机器的叠层铁芯的凹槽中。

由线圈(成形线圈或齿形线圈)形成端部绕组是困难的，特别是在大功率级(大于1MW)的电动机器的情况下。这方面的一个示例是风力涡轮机和潮汐发电站的发电机，它们用于将机械能转换为电能。例如，在轨道动力传动、压缩机或泵中都可发现高性能马达。

更高功率范围的电机器经常被设计有所谓的预制线圈，例如，从DE 19529 970C1知晓的。这些是用通常呈带状的绝缘材料包裹的预制导线束。为了制造预制线圈，通常首先将原始线圈缠绕，然后展开，使其可以插入定子的凹槽中。

电机器的定子绕组的线圈具有例如多个绕组，这些绕组利用多层云母带缠绕在一起，在云母带上又缠绕多层覆盖带，其中所述线圈被设计为三维预制线圈。

在设计为预制线圈的线圈的情况下，已知首先制造扁平线圈，由于其形状，扁平线圈通常被称为赛道环路(特别是通过两个半圆形曲线部分彼此连接的两条长直线)。通过成形工艺将该线圈成形为预制线圈。在预制线圈的情况下，在拉伸线圈时，可以使用所谓的预制板来形成端部绕组。然而，由于加工技术的限制，对于具有非常短的绕组头的线圈不再可能做到这一点，并且不再给出最佳/清洁的绕组头形状，或者没有板材就不能制造。如果会导致线圈的各个绕组再次彼此偏离，则可能会出现另一个拉伸问题。

JP 2013 251 995A公开了一种线圈制造装置，该线圈制造装置提供用于使线圈偏转的预制体，其中预制体具有表示圆弧的第一部分和表示弦的第二部分。该装置形成了权利要求1的前序部分。用于弯曲线圈的预制体在要成形的线圈或其绕组位于其上的区域中是圆形的。在其上没有线圈或绕组的区域中，如图4至图8所示，所述预制体是直的或构造为弦。如果将以此形式成形的线圈拉伸到端部绕组可能会导致球状凸起，这实际上应该避免。

发明内容

因此，从这一点出发，本发明的一个目的是能够在减少鼓起或展开的情况下改进预制线圈的拉伸。

该问题的解决方案来自根据权利要求1至权利要求3的制造装置。该问题的另一解决方案来自根据权利要求4至8的方法。该问题的又一解决方案来自根据权利要求9或10的定子。根据下面在说明书中描述的实施例的变型之一得到这些解决方案的设计实施例。

在用于使线圈偏转的线圈制造装置中，设有预制体用于该偏转，其中预制体具有表示圆弧的第一部分和表示弦的第二部分，其中这两个部分都设置用于布设线圈。第一部分和第二部分被设置成，使得线圈在弯曲期间在这些部分上被引导，并且由于弯曲，线圈最终布设在第一部分和第二部分上。线圈尤其弯曲成180°的角度，即线圈可以插入到电机器定子的第一凹槽中，也可以插入另一凹槽中。这样，线圈可以被引导到定子的端面，并在偏转180°后返回。线圈在定子的叠片铁芯的端面上的偏转形成绕组端部。

根据本发明，第一部分设置用于布设线圈，第二部分也设置用于布设线圈。第一部分和第二部分彼此邻接。第一部分和第二部分的高度至少等于线圈的高度。

在优选实施例中，根据本发明的线圈制造装置的特征在于，第一部分具有在80°和120°之间的圆周角，优选在90°和110°之间的圆周角，尤其优选是大约105°的圆周角，第二部分具有在90°和130°之间的圆周角，优选在100°和120°之间的圆周角，尤其优选是大约115°的圆周角。这些尺寸在弯曲以形成绕组头时提供了特别好的结果并防止各个层展开。圆弦预制端部绕组。如果在成形中不能使用板材，则预制体中的弦是有利的。

这同样适用于根据本发明的预制体的另一实施例，该预制体在线圈弯曲时取向成使得第二部分的弦相对于线圈纵向具有在5°到45°之间的角度，优选在10°到30°之间的角度，更优选在15°到25°之间的角度，尤其优选是大约20°的角度。在弯曲过程中没有绕组或其他线圈元件接触的情况下，如何设计预制体并不重要。唯一相关的是，在绕组或线圈元件接触的情况下，首先是圆形(圆的一部分或一圆段)，然后是接续的直线以形成有利的形状。也有可能首先是一条直线(直线的一部分)，然后是圆的一部分(圆段)。

该制造装置使得能够使用用于预制预制线圈的缠绕工具(预制体)以实现短的端部绕组长度。通过缩短端部绕组长度能够制造较短的电机器。这例如在风力发电机或船舶推进系统中是有利的。缠绕工具(预制体)具有用于在弯曲过程中布设线圈的不同部分，该缠绕工具还使得能够以这样的方式预弯曲线圈，即当随后将线圈拉伸到所需的绕组头形状时，至少可以减少线圈的绕组在绕组头区域中的展开。利用不是圆形的预制体(缠绕工具)，与标准绕组一样，但预制体具有斜面(弦)，可以对线圈的拉伸产生积极的影响。该斜面在缠绕过程中拉伸线圈之前预先成形线圈的一部分，从而取代了例如对线圈的绕组抽头等问题的解决方案。拉伸后，端部绕组的形状特别对应于已用预制板制造或应该用预制板制造的线圈的形状，而不产生任何额外的耗费。

根据一种用于制造线圈的方法，其中该线圈具有多个绕组，该线圈在预制体上弯曲，其中形成表示圆弧的第一部分和表示弦的第二部分。在线圈的情况下，通过预制体形成第一部分和形成第二部分。具体地说，第一部分和第二部分彼此直接接连。因此，线圈形成预制体的形状。

根据该方法的一个设计实施例，预制体具有表示圆弧的第一预制体部分和表示弦的第二预制体部分。预制体的形状和成形(弯曲)的线圈的形状彼此对应。

在该方法的一个实施例中，以这样的方式拉伸线圈，即在第二部分中具有弦形的线圈具有绕组，该绕组的相互间距小于在第二部分中具有圆弧形状的相互间距。第二部分中的这个圆弧形状表示已知的制造过程。在已知的制造过程中，第一部分和第二部分被构造为圆弧，其中两个圆弧形成公共圆弧，因此实际上不存在两个部分，并且它们也是未知的。

由于第二部分具有弦的形状，因此线圈的绕组不再因拉伸而弯曲，就像在拉伸之前线圈的预定义圆弧形状一样。因此，这允许使端部绕组例如更紧凑。在端部绕组的区域中，线圈的绝缘也变得更容易。

在该方法的一个实施例中，通过在端部绕组的区域中拉伸线圈来形成连续的梯度。这是由于绕组至少不再像以前那样展开。斜坡是从内到外的径向观察的结果。

当执行该方法时，特别是使用所描述的制造装置之一。

电机器的定子具有一个预先弯曲成圆弧和弦的线圈。这样预先弯曲或预制的线圈用于制造定子。使用这种类型的线圈改进了电机器的绕组端部的制造。为了制造端部绕组，拉伸预先弯曲(预制)的线圈。为了制造电机器，特别是使用根据所描述的方法之一预制的线圈。

附图说明

基于原理性呈现的示例性实施例，下面更详细地说明本发明以及本发明的其他有利构造。在附图中：

图1示出一电机器；

图2示出利用圆形预制体预制的线圈；

图3示出圆形预制体；

图4示出一种制造装置；

图5示出呈分段形状的预制体；

图6示出通过具有分段形状的预制体预制的线圈；

图7示出通过具有分段形状的预制体预制的另一线圈；以及

图8示出进一步的预制体。

具体实施方式

根据图1的图示示出电机器1，其具有定子2和转子3。定子2具有端部绕组4。转子3围绕轴线5可旋转地安装。

根据图2的图示示出根据现有技术的线圈7、7’，其用于形成绕组头。线圈7、7’具有绕组8。特别是，对绕组8使用带。线圈7还不具有扎带。线圈7’确实具有扎带，所以它被绑扎，要指出的是，本发明在绑扎和不绑扎的情况下都工作。将线圈7、7’拉伸向端部绕组导致球状凸起15、15’，应避免这种情况。凸起15、15’也可以通过绘制的轮廓16来识别。利用凸起，绕组8也能在该区域中展开。这里提到的凸起在凹槽方向上的15和15’处发生(在图2中沿线圈沿端部绕组的“直”部分在右侧)。

根据图3的图示示意性地示出了在根据图1的现有技术中如何预先制造线圈7、7’。图3示意性地示出圆形预制体10。线圈7以已知的方式绕该类型的圆形预制体10弯曲。线圈7围绕预制体10被引导(偏转)。

与图3相反，根据图4的图示现在示出根据本发明的过程或根据本发明的预制体9。这也以类似的方式适用于图5。在弯曲期间线圈施加于其上的区域中，预制体9具有圆弧19和(在此邻接的)弦20。由于线圈7在预制体9上弯曲，因此线圈7也具有对应的圆弧21和对应的弦22。由此得到用于线圈7的第一部分23和第二部分24以及用于预制体9的第一部分17和第二部分18。

容易看出，在此，第一部分17具有105°的圆周角，而第二部分18具有115°的圆周角。这些角度决定了所制造的线圈7的形状，而图4中左侧在弯曲时不起作用的区域可以是任何形状。它的形状在这里是圆形的，但也可以是不同的形状。

还可以看出，预制体9在弯曲线圈7时被取向成使得第二部分18的弦20相对于线圈的纵向成20°角，在此如图4所示。20°在此例如是弦20与指示线圈的主轴线方向的水平方向之间的夹角。因此，预制体9就以下意义而言被“不对称地”安装：从左上方出发的绕组8首先形成在圆弧19上，然后立即形成在邻接的、倾斜地位于下方的弦20上，以便以或多或少直的方式延伸，直到在左下方的所述绕组8再次在线圈的主方向或主轴线方向上笔直延伸。具有圆弧21和弦22的半弯半直预制线圈元件特别适合于进一步成形成端部绕组。

根据图5的图示以示意的形式示出了根据图4的预制体，预制体具有位于第一部分17中的圆弧19和位于第二部分18中的弦20。圆弧19位于第一部分17中，即第一预制体部分。弦20位于第二部分18中，即第二预制主体部分。

根据图6的图示示出了已绑扎的线圈7。线圈7放置在凹槽13中，其中凹槽13由齿12构造。根据图6的线圈7通过具有弦和圆弧的预制体来预制。

根据图7的图示示出了从不同的视角观察的根据图6的线圈7。

根据图8的图示示出了本发明可使用的另一预制体9。该示意形式的预制体9被构造为图5的预制体9的镜像，第一部分18和第二部分17的顺序颠倒。预制体9在第二部分17中具有圆弧19，在第一部分18中具有弦20。圆弧19在此位于第二部分17中，即第二预制体部分。弦20位于第一部分18中，即第一预制体部分。

Claims (10)

1.一种用于线圈(7)的制造装置(11)，用于使线圈(7)偏转，其中，设有预制体(9)用于所述偏转，其中所述预制体(9)具有表示圆弧(19)的第一部分(17)和表示弦(20)的第二部分(18)，其特征在于，

所述第一部分(17)和所述第二部分(18)均设置为将所述线圈(7)布设在其上，其中所述第一部分(17)与所述第二部分(18)还能够互换。

2.根据权利要求1所述的用于线圈(7)的制造装置(11)，其特征在于，所述第一部分(17)具有在80°和120°之间的圆周角，优选在90°和110°之间的圆周角，特别优选大约105°的圆周角，并且所述第二部分(18)具有在90°到130°之间的圆周角，优选在100°到120°之间的圆周角，特别优选大约115°的圆周角。

3.根据权利要求1或2所述的用于线圈(7)的制造装置(11)，其特征在于，所述预制体(9)在弯曲所述线圈(7)期间被取向成使得所述第二部分(18)的所述弦(20)相对于线圈纵向具有在5°到45°之间的角度，优选在10°到30°之间的角度，更优选在15°到25°之间的角度，特别优选大约20°的角度。

4.一种用于制造线圈(7)的方法，其中，所述线圈(7)具有多个绕组(8)，其中所述线圈在预制体(9)上弯曲，其中形成表示圆弧(21)的第一部分(23)，并且形成表示弦(22)的第二部分(24)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预制体(9)具有表示圆弧(19)的第一预制体部分(17)和表示弦(20)的第二预制体部分(18)。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述线圈(7)被拉伸，其中，所述线圈(7)在具有弦形的所述第二部分(24)中具有绕组(8)，所述绕组(8)的相互间距小于在所述第二部分中具有圆弧形的绕组的相互间距。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，所述线圈(7)通过被拉伸而在端部绕组的区域中形成连续的梯度(25)。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其中，使用根据权利要求1至3中任一项所述的制造装置(11)。

9.一种电机器(1)的定子(2)，其具有预弯曲成圆弧和弦形状的线圈(7)。

10.根据权利要求9所述的定子(2)，其中，所述线圈(7)根据权利要求4至8所述的方法制造。

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