CN116325453A - 用于旋转电机的定子、用于制造该定子的方法以及旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于旋转电机的定子、一种用于制造该定子的方法以及旋转电机本身。定子(10)包括：定子本体(11)，该定子本体具有沿周向方向(14)布置的多个定子齿(12)；形成在定子齿(12)之间的凹槽(15)；以及至少一个导体对(30)的布置在凹槽(15)中的导体部段，所述导体对形成定子(10)的绕组(20)的至少一部分，其中，导体对(30)的导体部段在每个凹槽(15)中沿着凹槽(15)的深度(16)布置成彼此平行且偏移，并且平行的导体部段在导体延伸穿过的每个凹槽(15)中的布置顺序为在周向方向(14)上交替，并且其中，导体对(30)的导体在偏离基本上在周向方向上延伸的卷绕方向(21)的情况下在基本上垂直于周向方向(14)延伸的方向上沿径向方向蜿蜒，并且借助于在每种情况下由此形成的缠绕部围绕定子齿(12)的一个组(13)缠绕。根据本发明的定子、用于制造该定子的方法以及配备有该定子的旋转电机能够将高功率密度和高效率程度与绕组头部的低安装空间要求相结合。

Description

用于旋转电机的定子、用于制造该定子的方法以及旋转电机

技术领域

本发明涉及用于旋转电机、特别是用于轴向通量型机器的定子、用于制造该定子的方法以及旋转电机本身。

背景技术

机动车辆的电动传动系根据现有技术是已知的。电动传动系包括用于能量存储、能量转换和能量传输的部件。用于能量转换的部件包括径向通量型机器以及轴向通量型机器。

然而，径向通量型机器通常仅具有一个工作点，在该工作点，径向通量型机器具有最佳的效率程度。因此，径向通量型机器没有被设计成根据对它们提出的变化的要求来调整工作点并且因此根据不同工作参数的不同要求或在不同的工作点处实现最高效率。

为了克服这一缺点，通常使用在其工作范围方面适于所出现的要求的旋转电机，或者通过将旋转电机联接至传动单元或将传动单元结合到旋转电机中来补偿所提及的缺点，例如在电动轴的情况下就是如此。

在现有技术的各种设计中已知具有一个或更多个定子以及一个或更多个转子的轴向通量型机器。

电动的轴向通量型机器是马达或发电机，其中，转子与定子之间的磁通量被实现为平行于转子的旋转轴线。

这种轴向通量型机器可以根据在转子和/或定子的布置结构方面不同的不同类型来设计，并且在应用中、例如作为用于车辆的牵引机器来实现不同的特定特征和优点。

轴向通量型机器存在有不同的绕组形式。常见的绕组形式为单齿绕组。尽管单齿绕组仅形成较小的绕组头部，但是产生的磁场具有较高的谐波比例，即具有与轴向通量型机器的转子的转数不同频率的波，这对声学和效率程度产生负面影响。具有分布式绕组的轴向通量型机器的优点是不会出现上述缺点或者仅在有限的程度上出现上述缺点。然而，这些分布式绕组的绕组头部在轴向方向和/或径向方向上需要更多的安装空间。

特别是在轴向通量型机器中，较大的绕组头部是不理想的，因为其在径向膨胀的情况下限制了有源部件的最大直径，这降低了可获得的最大扭矩。绕组头部的相对较大的轴向膨胀导致整个旋转电机的轴向安装长度变大，这也是不希望的。

下面讨论具体实施方式来解释现有技术。

US 6,348,751 B1公开了一种电动马达，该电动马达具有绕组电流的主动磁滞控制和/或具有有效的定子绕组布置结构和/或可调节的气隙，以形成轴向通量型机器。在多个区段中，该电动马达的定子包括多个定子齿，所述多个定子齿以蛇形方式与绕组的相应区段缠绕，这在多个平面中执行。每个相占据定子的相应圆周区域。

US 2003/0189388 A1公开了一种具有轴向通量型机器的组件，该轴向通量型机器包括定子和转子。定子具有多个轴向对准的定子齿，所述定子齿由凹槽间隔开。定子绕组的卷绕围绕定子齿延伸。可以看出的是，绕组头部在轴向方向和/或径向方向上具有相对较大的体积需求。

US 2019/0252930 A1涉及一种用于轴向通量型机器的定子布置结构，并且涉及一种具有这种定子布置结构的轴向通量型机器。定子布置结构包括具有多个定子齿的定子，所述多个定子齿布置成同心地分布在周向方向上并且在轴向方向上通过气隙与转子间隔开，其中，定子齿包括在轴向方向上相反的两个端部部分以及端部部分之间的齿芯，并且其中，每个齿芯具有芯部横截面面积并且缠绕有至少一个线圈绕组。此处相应地提供了单齿绕组。

发明内容

在此基础上，本发明基于以下目的：提供一种旋转电机的定子、一种用于制造该定子的方法以及配备有该定子的旋转电机，其能够将高功率密度和高效率程度与绕组头部的低安装空间要求相结合。

该目的通过根据权利要求1的旋转电机的定子、根据权利要求9的用于制造旋转电机的定子的方法以及根据权利要求10的旋转电机来实现。

根据本发明的定子的有利实施方式在从属权利要求2至8中提供。

权利要求的特征可以以任何技术上有用的方式组合，其中，也可以为此目的查阅包括本发明的补充实施方式的以下描述的说明以及来自附图的特征。

本发明涉及一种旋转电机的定子，该定子包括定子本体，该定子本体具有沿周向方向布置的多个定子齿和形成在定子齿之间的凹槽。在凹槽中布置有形成定子的绕组的至少一部分的至少一个导体对的导体部段，其中，导体对的导体部段在每个凹槽中沿着凹槽的深度布置成彼此平行且偏移，并且平行的导体部段在导体延伸穿过的每个凹槽中的布置顺序为在周向方向上交替。导体对的导体在偏离基本上在周向方向上延伸的卷绕方向的情况下在基本上垂直于周向方向延伸的方向上沿径向方向蜿蜒，其中，导体对的导体借助于在每种情况下由此形成的缠绕部围绕定子齿的一个组缠绕。

特别地，旋转电机被设计为轴向通量型机器。

垂直方向也可以理解为相对于周向方向的理想切线成60°至120°的方向。另外，该方向上的路线也可以是弯曲的，或者设计成至少具有轻微的扭结。

定子体也可以被称为定子轭，其上布置有多个轴向突出的定子齿。这种定子承载件可以由与定子齿相同的叠片铁芯形成，或者替代性地可以是其上布置有定子齿的塑料承载件。

导体对的连接至相应相的两个导体被设计成具有从共同连接区域开始的不同极性。沿着总的卷绕方向，从共同连接区域开始，导体对的导体中的一个导体因此可以被指定为正导体，而导体对的相应的另一个导体被指定为负导体。

这意味着导体对的连接至相应相的导体一起形成所谓的双层。沿着定子的周向方向，在两个导体延伸穿过的每个凹槽中，布置顺序沿着凹槽的深度变化。相应的导体对在基本上沿周向方向延伸的卷绕方向上依循多个定子齿组。

在定子齿与承载元件的附接区域或定子齿与承载区域的过渡区域中，从定子齿的自由端到凹槽的底部测量凹槽的深度。对于呈I型布置的轴向通量型机器，凹槽的深度必须在轴向方向上相应地确定。

在轴向通量型机器中，这意味着导体沿径向方向蜿蜒或以蛇形延伸，并且在第一凹槽中，第一导体在定子齿上布置在轴向最外面，而第二导体布置在轴向更里面。在由两个导体穿过的下一个凹槽处，第二导体在定子齿上布置在轴向最外面，而第一导体布置在轴向更里面。

以这种方式形成的相应缠绕部的导体各自缠绕定子齿的组的事实意味着缠绕部封围多个定子齿，其中，位于经缠绕的或经封围的定子齿之间的凹槽不被形成相应缠绕部的导体穿过。

由于导体部段在凹槽中的平行布置，如果旋转电机被设计为轴向通量型机器，则导体部段被布置在不同的层或平面中。由于交替的顺序，导体部段在每个凹槽中的这种布置逐层变化。例如，第一导体部段可以在第一层中布置在第一凹槽中，并且第二导体部段可以在第二层中布置在所述第一凹槽中，并且在导体对延伸的周向方向上的下一个凹槽中，第一导体部段可以布置在第二层中，并且第二导体部段可以在第一层中布置在所述下一个凹槽中。

在有利的实施方式中，导体对的导体被设计成具有沿不同周向方向流过所述导体的电流，其中，导体对的相应导体在不同径向侧缠绕定子齿的组，使得相应共同凹槽中的电流流动沿着相同方向出现在两个导体中。

在轴向通量型机器中，这意味着例如导体对的第一导体在穿过定子齿的组的径向内侧的第一凹槽之后缠绕定子齿的组，并且导体对的第二导体在穿过定子齿的组的径向外侧的第一凹槽之后缠绕相同的定子齿的组。

在沿周向方向穿过与该导体对相关联的下一个凹槽之后，导体对的第一导体在定子齿的组的径向外侧缠绕下一个定子齿的组，并且导体对的第二导体在定子齿的组的径向内侧缠绕相同的下一个定子齿的组。

这里，导体沿着大体的卷绕方向延伸，该卷绕方向沿着定子的周向方向限定。

这意味着导体对的导体仅在凹槽中分段一起延伸。在凹槽外部，相应导体对的导体在定子齿上的不同区域中延伸。

导体对的连接至相应相的两个导体被设计成具有从共同连接区域开始的不同极性。沿着总的卷绕方向，从共同连接区域开始，导体对的导体中的一个导体因此可以被指定为正导体，而导体对的相应的另一个导体被指定为负导体。

电流流动方向可以被限定为例如从正电压极到负电压极。因为在相应共同凹槽中流动的电流沿着相同的方向在两个导体中延伸，所以两个导体的电流效应相加，从而在与定子相关联的转子上产生扭矩。

此外，定子可以被设计成用于n相旋转电机，其中，定子具有n个导体对，所述n个导体对分别连接至n相中的一相。仅n相中的一相的导体部段布置在相应的凹槽中，其中，导体对的导体缠绕n个定子齿的组。

相应导体对的导体在不同的径向侧缠绕n个定子齿的组。

不排除相同相的若干个导体对也布置在相同的凹槽中。这也意味着n个导体对的导体部段被布置成在圆周上的凹槽中偏移一个角度值。

替代性地，定子可以设计成使得不同相的导体对布置在相同凹槽中。

在另一有利的实施方式中，至少一个导体对的多个绕组的导体部段布置在相应的凹槽中。

绕组是指导体的围绕圆周延伸一次的区域。例如，导体对的两个绕组可以布置在凹槽中。导体对的绕组可以被称为双层，其中，双层的相应导体被称为一层或者在一层中延伸。因此，凹槽中导体对的两个绕组可以被称为两个双层。

根据所要求保护的实施方式来设计相应的导体对。

特别地，绕组可以沿着凹槽的深度并排布置成彼此平行且偏移。

在这种情况下，在轴向通量型机器的情况下，即使完成了若干个绕组，导体部段在轴向方向上的布置顺序也在相应的凹槽中继续。这意味着序列的第一部段在凹槽中的第一层中并且第二导体部段在第一绕组中的第二层中的第二层中，该顺序也在相同凹槽中的第二绕组中实现。

因此，对于第二绕组，也实现了导体部段的布置顺序在与涉及的相有关联的周向方向上在最近的凹槽中反转。

有利的实施方式规定了导体的绕组之间的过渡由导体的过渡部段实现，过渡部段各自具有与导体在其中延伸的两个相邻凹槽之间的也是沿着周向方向测量的距离基本上对应的周向长度。

过渡部段也可以被称为层跳跃。例如在轴向通量型机器中，过渡部段或层跳使得相关导体对的导体的绕组能够基本上在垂直于转子的旋转轴线对准的平面中延伸，该转子与定子一起形成旋转电机、特别是轴向通量型机器。相应的过渡部段或层跳跃是相关导体的下述长度区域：该长度区域从这样的平面或层延伸到平行于初始平面延伸的另一平面中，以使该层中的导体也能够在垂直于旋转轴线对准的平面中形成绕组。

例如，过渡部段或层跳跃可以形成为定子齿的组的径向外部缠绕部或径向内部缠绕部中的仅一者。

在完成卷绕之后，导体的过渡部段可以延伸到导体布置结构的相邻平面中。

在第一导体的导体部段在第一层或第一平面中的凹槽中的交替布置和第二导体的导体部段在第二层或第二平面中的相同凹槽中的交替布置的情况下，当两个导体的过渡部段与该凹槽中的导体部段连接时，第一导体可以布置在第二平面中，并且第一导体上的过渡部段可以将第一导体带入平行于第一平面和第二平面对准的第三平面中。类似地，当第二导体位于第二平面中时，第二导体也可以通过其过渡部段被导引到第三平面中。根据本发明，在第三平面和第四平面中，导体对的两个导体再次以交替的方式在凹槽中延伸。

在这方面，过渡部段可以形成在定子的圆周区域中，导体的电连接也在该圆周区域中实现。

因此，在轴向通量型机器沿着定子齿的轴向延伸的情况下，实现导体的过渡仅需要非常小的体积。

特别地，导体的至少与n个定子齿的组缠绕的长度部段可以被制成没有焊接导体元件以形成长度部段。

根据本发明的导体的引导使得能够在没有连接焊缝的情况下设计或缠绕导体。

根据另一方面，本发明涉及一种用于制造根据本发明的旋转电机的定子的方法，其中，定子本体具有沿周向方向布置的多个定子齿以及形成在定子齿之间的凹槽，并且提供了至少一个导体对，并且所述至少一个导体对的导体部段布置在凹槽中，使得导体对形成定子的绕组的至少一部分。导体对的导体部段在相应的凹槽中沿着凹槽的深度布置成彼此平行且偏移，使得平行的导体部段在导体延伸穿过的每个凹槽中的布置顺序为在周向方向上交替。在这点上，导体对的导体被布置成使得它们在偏离基本上在周向方向上延伸的卷绕方向的情况下在基本上垂直于周向方向延伸的方向上沿径向方向蜿蜒，并且借助于在每种情况下由此形成的缠绕部围绕定子齿的一个组缠绕。

同样，垂直方向也可以理解为相对于周向方向的理想切线成60°至120°的方向。另外，该方向上的路线也可以是弯曲的，或者设计成至少具有轻微的扭结。

用于制造绕组的方法的一个实施方式包括提供多个导体，并且将导体沿着第一卷绕方向卷绕在第一叶片上，使得导体缠绕第一叶片，并且然后将第一叶片从由此产生的导体对的绕组中移除。

特别地，该方法用于制造轴向通量型机器的定子的绕组。

相应的卷绕方向基本上围绕第一叶片的纵向轴线旋转延伸。

用于制造绕组的方法的另一实施方式包括提供第一导体和另一导体、将两个导体至少在其纵向部分中弯曲成Z字形形状、并且使另一导体相对于第一导体以组合运动的方式移动，该组合运动具有沿着另一导体的纵向轴线的平移运动分量以及绕另一导体的纵向轴线的旋转运动分量，使得另一导体围绕第一导体的极值轴线卷绕，该极值轴线延伸穿过第一导体的形成Z字形路线的极值的区域。

本发明的另一方面是具有转子以及至少一个根据本发明的定子的旋转电机。

特别地，该旋转电机被设计为轴向通量型机器。各个相的导体连接至承载相应相的电流的相应触点，特别是在星形连接中。

导体对的导体具有沿不同周向方向流过所述导体的电流，其中，导体对的相应导体在不同侧缠绕定子齿的组，使得电流流动沿着相同方向出现在两个导体的相应共同凹槽中。

附图说明

下面参照示出了优选实施方式的附图针对重要的技术背景对上面描述的本发明进行详细说明。本发明绝不受纯示意性附图的限制，其中，应当注意的是，附图中所示的实施方式并不限于所示的尺寸。在附图中：

图1：以立体截面示出了呈I形布置的轴向通量型机器；

图2：以分解图示出了呈I型布置的轴向通量型机器；

图3：以立体图示出了定子芯；

图4：示出了带有绕组的定子芯；

图5：以立体图示出了绕组；

图6：以前视图示出了绕组；

图7：示出了绕组的第一侧视图；

图8：示出了如图7中所示的绕组的侧视图；

图9：示出了绕组的第三侧视图；

图10：示出了根据图6中指示的截面路线的截面图；

图11：示出了双层的导体元件，其被设计成用于两个双层；

图12：在部分表示a)至f)中示出了绕组中的单个导体元件的布置结构；

图13：示出了正导体和负导体的布置结构；

图14：示出了带有绕组和电气连接的定子芯；

图15：以立体图示出了其上布置有多个绕组的叶片；

图16：以俯视图示出了其上布置有多个绕组的叶片；

图17：以立体图示出了其上布置有两个绕组的叶片；

图18：以俯视图示出了其上布置有两个绕组的叶片；

图19：以立体图示出了所形成的绕组；

图20：以俯视图示出了所形成的绕组；

图21：以前视图示出了带有绕组的叶片；

图22：以从侧面观察的视图示出了带有绕组的叶片；

图23：以俯视图示出了带有绕组的叶片；

图24：以从侧面观察的视图示出了所形成的绕组；

图25：以俯视图示出了所形成的绕组；

图26：示出了所形成的绕组；

图27：以立体图示出了导体元件；

图28：以从侧面观察的视图示出了导体元件；

图29：以立体图示出了两个导体元件；

图30：以立体图示出了绕组；

图31：以从侧面观察的视图示出了绕组；

图32：以从侧面观察的视图示出了导体元件；

图33：以俯视图示出了导体元件；

图34：以从侧面观察的视图示出了彼此连接的两个导体元件；

图35：以俯视图示出了彼此连接的两个导体元件；

图36：示出了所形成的绕组；

图37：以立体图示出了带有绕组的定子芯；以及

图38：以前视图示出了带有绕组的定子芯。

具体实施方式

首先，参照图1和图2来解释根据本发明的定子的总体结构。

图1以立体截面示出了呈I形布置的具有波状绕组的轴向通量型机器，该轴向通量型机器在转子2的两侧分别具有定子10。相应的定子10包括定子本体11，该定子本体包括定子轭或者形成定子轭。定子10具有沿着周向方向14布置的位于定子本体11上或包括在该定子本体上的多个定子齿12，所述多个定子齿在轴向方向上延伸。定子齿12通过凹槽15彼此间隔开。

定子10还包括电导体的位于凹槽15中并缠绕定子齿12的一个或更多个绕组20。这些绕组沿着总体卷绕方向21放置在定子齿12上，该卷绕方向沿着周向方向14延伸。

绕组20在定子齿12的径向内侧以及在定子齿的径向外侧上形成绕组头部22。

图2示出了与图1相同的结构，但以分解图示出。转子2居中地布置在两个定子10之间，其中，每个定子10具有被设计为波状绕组的绕组20。

然而，本发明不限于所示出的轴向通量型机器的设计；它也可以设计为H型或仅具有一个定子和一个转子的单侧轴向通量型机器。

图3示出了定子本体11的立体图。凹槽15及其深度16清晰可见。

如图4所示，根据本发明的定子的设计设置的是，布置在凹槽15中的是至少一个导体对30的导体部段33，所述导体对形成定子的绕组20的至少一部分，其中，在每个凹槽15中，导体对30的线性导体部段33沿着凹槽15的深度16布置以便彼此平行和偏移，并且平行的导体部段33在导体延伸穿过的每个凹槽15中的布置顺序在周向方向14上交替。

在图4中由第一导体31和第二导体32示出了导体对。

与此处所示出的实施方式不同，线性导体部段33也可以被设计为弯曲的或剑形形状的。然而，为了概念的清晰，以这种方式形成的导体部段也将包含在下文中的术语“线性导体部段”中。

图4示出了所示出的波状绕组的导体对30的导体在垂直于周向方向14的方向上或者在径向方向上蜿蜒，从而偏离了基本上在周向方向14上延伸的卷绕方向21。这导致导体对30的导体具有各自封围一组定子齿12的缠绕部34，如图5所示。

在这方面，电流在不同的周向方向上流过导体对30的导体。这参照第一导体对30进行解释。

为此，导体对30的第一导体31被称为正导体。为此，导体对30的第二导体32被称为负导体。

第一导体31形成正导体的第一连接部36和正导体的第二连接部37。

第二导体32形成负导体的第一连接部38和负导体的第二连接部39。

上述导体被设计成连接至对应的三个相，其中，每个相具有一个正绕组和一个负绕组。

导体对30的相应导体31、32在不同的径向侧上缠绕定子齿12的组13，使得电流沿着相同的方向出现在相应公共凹槽15中的两个导体31、32中。

此处可以看出的是，本文中的定子10不仅包括一个导体对，而是包括三个导体对，其中，第三导体61和第四导体62形成第二导体对，并且第五导体63和第六导体64形成第三导体对。

然而，仅导体对的导体的部段布置在相应的凹槽15中。

另外，可以从图4中看出的是，导体对的导体相对于它们布置在凹槽15中的轴向顺序交替。

为了更好地说明导体的路线，图5示出了所形成的不具有定子齿的绕组封装。

此处，所有的导体在立体图中再次清晰可见。

此外，可以看出的是，相应的导体对30封围定子齿12的相应的组13，相应的组中的每个组包括三个定子齿12。

相应的导体对30的导体在凹槽15中的交替布置使得这些导体必须彼此交叉。为此，导体形成连接导体部段35，所述连接导体部段将线性导体部段35彼此连接，并且确保相应的导体在相关导体所延伸的凹槽15之间在两个布置平面之间来回穿过。

对于所示的三个相，一个相在每种情况下占据每三个凹槽15。

相应凹槽15中的轴向第一导体层在每种情况下以交替的方式被正导体或负导体占据。在这方面，一层也可以包括若干个离散的单独的线。

在图4和图5中，绕组20被示出为形成了两个所谓的双层60。在这种情况下，双层60指的是导体在彼此平行延伸的两个平面中的路线。因此，两个双层60包括四个平面。

为了使导体对30的导体在四个平面中遵循该路线，导体各自形成过渡部段70，如借助于第一导体31以示例性方式示出的那样。该过渡部段70允许第一导体31从第二平面通向第三平面。

这种过渡部段70也被称为层跳跃。

图6以侧视图再次示出了所实现的绕组20。另外，导体的在圆周上所实现的公共连接区域40清晰可见。

图7清楚地示出了导体31、61、63、32、62、64以及在不同平面中的布置，即在第一平面51、第二平面52、第三平面53和第四平面54中的布置。

此外，此处可以看出连接导体部段35，所述连接导体部段确保导体31、61、63、32、62、64在每种情况下可以在第一平面51与第二平面52之间变化，并且可以在第三平面53与第四平面54之间变化。

图8以与图7相同的侧视图示出了相同的绕组20，其中，只是没有突出显示平面的路线。

图9示出了图6所示的绕组20的俯视图，此处可以看出过渡部段70，所述过渡部段将第一导体31和第二导体32从第二平面52带到第三平面53。

图10示出了根据图6所示的截面路线的截面图。此处，也可以在截面中看出连接导体部段35，所述连接导体部段用于使导体交叉，同时形成绕组头部22的一部分。

在此还可以看出的是，绕组头部22可以设计成使得所述绕组头部不比相关凹槽15的宽度更宽、或者仅仅比相关凹槽的宽度略宽，并且因此具有较小的轴向空间要求。

然而，另外，绕组头部22也被设计成径向平坦的，使得配备有绕组头部的轴向通量型机器可以在扭矩有效区域中实现更大的半径。

这种用于设计波状绕组的原理也可以应用于径向通量型电机。

因此，绕组20示出为具有在轴向方向上占据总共四个层或平面51、52、53、54的两个双层60。为此需要偶数个层或平面。由于两个层或平面各自代表共同的结构，因此属于彼此的两个层被称为双层60。

此处所示出的平面51、52、53、54不一定必须是平坦的或水平的。例如，为了遵循锥形转子，这些平面51、52、53、54也可以设计成锥形。

为了对相应的导体延伸进行说明，图11示出了在具有两个双层的绕组中用于一个相的第一导体31的单独立体图。可以看出的是，线性部段33分别跟随有连接导体部段35，所述连接导体部段将第一导体31在各个布置平面之间来回引导。在完成一圈之后，从第一连接部36开始，第一导体31实现过渡部段70，该过渡部段将第一导体31轴向地带到已经完成的绕组之后。在那里，第一导体再次延伸一圈，直到该第一导体终止于其第二连接部37处为止。第一连接部36和第二连接部37基本上处于相同的角度范围内。

图12以6个部分图示a)至f)示出了整个绕组的实现方式。

部分图示a)示出了第一导体31，如已经参照图11所解释的。部分图示b)示出了第一导体31和第三导体61。部分图示c)示出了第一导体31、第三导体61和第五导体63。这些导体均形成例如相应的相的所谓正导体。除了部分图示c)中示出的导体之外，部分图示d)现在还示出了第二导体32的布置，第二导体属于与第一导体31相同的相。如上所述，此处还显而易见的是，第一导体31和第二导体32的线性导体部段33布置成使得第一导体和第二导体可以一起放置在凹槽中。

部分图示e)示出了部分图示d)中已经示出的所有导体，并且另外，第四导体62与第三导体61一起形成第二导体对。部分图示f)示出了部分图示e)中已经示出的所有导体，并且另外，第六导体64与第五导体63一起形成第三导体对。另外，部分图示f)示出了绕组头部22大约与导体在凹槽中所需的轴向长度一样宽。

图7至图10各自示出了具有两个双层60的绕组20，但是绕组20也可以仅包括一个双层或者具有多于两个双层。第二导体32、第四导体62和第六导体64各自形成所谓的负导体。

图6至图10还示出了在凹槽15中延伸的线性导体部段33分别跟随有连接导体部段35，所述连接导体部段——在定子被设计为呈I形布置时——增加了到定子芯的径向距离，并且同时在绕组头部22的径向内部和径向外部处桥接了到在周向方向上属于相同的相的下一个凹槽15的距离的一部分。由于待连接的双层的线性导体部段33位于不同的层或平面上，因此连接导体部段35也同时执行必要的层改变。

为了进一步说明导体对30，在图13中再次示出了第一导体31和第二导体32的路线。此处可以看出的是，线性导体部段33沿着轴向方向彼此重叠，使得所述线性导体部段可以一起在凹槽中示出。此外，可以看出的是，此处所示出的两个导体31、32中的每一个导体均形成了过渡部段70或层跳跃。

图14示出了具有绕组20和对应的电气互连的定子10。

图14示出了正绕组和负绕组的有利互连，从而产生了绕组的具有用于连接至电力电子器件的三个连接部的星形互连。相供应或与电力电子器件的连接经由正绕组的也被称为正连接部71的第一连接部进行。正绕组的各个第二连接部分别单独连接至负绕组的相关相的第二连接部。负绕组的第一连接部73连接在一起以形成星形互连。这种互连确保相的正绕组与负绕组连接成使得凹槽中的导体件具有相同的电流方向。与发夹式绕组相比，此处的互连工作减少到每相四个连接点，在发夹式绕组中，必须为凹槽中的导体产生连接部。

替代性地，所示出的连接部可以用于串联互连72。与此处所示出的示例性实施方式不同，根据本发明的定子也可以设计成多于或少于3个相。

图15至图26涉及用于制造定子的绕组的方法的实施方式。此处所描述的方法是指在两个双层中制造绕组。

为了实现这一点，如图15至图18所示，第一叶片80、第二叶片90和第三叶片100对准成使得它们的纵向轴线基本上彼此平行延伸。第一叶片80被设计成产生第一双层的绕组。第三叶片100被设计成产生第二双层的绕组。

叶片各自具有有利于随后的弯曲成平坦垫和弯曲成圆形形状的方法步骤的几何形状。

如图15和图16以不同视图所示的，第一导体31、第二导体32、第三导体61、第四导体62、第五导体63和第六导体64围绕第一叶片80沿着第一卷绕方向82卷绕，此处的第一卷绕方向在数学上为正指向。在这方面，建议使第一叶片80围绕其纵向轴线81旋转，并将该第一叶片移动成使得随后的绕组定位在第一叶片80上的现有绕组附近。

关于包括第一导体31和第二导体32并形成第一相的导体对，应当提及的是，在第一导体31与第二导体32之间仍然存在第三导体61和第五导体63，然而，第三导体和第五导体属于第二相和第三相。

在第一叶片80上的卷绕过程期间，第二叶片90还没有移动到位，使得该第二叶片不会干扰第一叶片80上的卷绕过程。直到在第一叶片80上形成所需的绕组，第二叶片90才被定位。在完成所需数目的绕组后，第二叶片90被定位在第一叶片80附近，并且卷绕方向被反转大约半圈。这样，导体经由第二叶片90沿第二卷绕方向91被导引，该第二卷绕方向与第一卷绕方向82相反地延伸。

通过将卷绕方向反转，导体被预先弯曲以用于层跳跃。之后，所述导体再次沿着第一卷绕方向82卷绕在第三叶片100上，该第三叶片在所述半反向旋转之后被定位。如果需要更多的双层，则相应地增加叶片的数目和所完成的绕组的数目。如果在双层之间存在多于两个的层跳跃或过渡，则可以使用额外的第二叶片。在形成绕组之后，经卷绕的导体可以被压缩成绕组垫，使得该绕组垫具有与定子本体的其中容纳一个或多个绕组的凹槽的深度大致相同的轴向延伸。该绕组垫仍然可以弯曲成圆环形形状，以便于插入定子芯的凹槽中。

该方法的执行不必局限于上述步骤的顺序。

为了实现仅具有一个双层的绕组垫，可以省去第二叶片90和第三叶片100的使用。

本方法也可以用于制造用于径向通量型电机的绕组。

为了简化对该方法的执行的解释，图17和图18仅使用2*n个导体中的两个导体、即第一导体31和第三导体61作为示例来说明卷绕过程。

此处还可以清楚地看出的是，通过用这些导体31、61缠绕第二叶片90，形成了两个过渡部段70。

图19和图20示出了叶片被拉出后所形成的绕组20。可以看出的是，绕组结构已经保留，并且桥接部段70也已经形成。

图21以前视图示出了用第一导体31缠绕的3个叶片80、90、100。可以看出的是，第一导体31完全缠绕第一叶片80以及第三叶片100。然而，位于第一叶片80与第三叶片100之间的第二叶片90仅在其上侧部处以有限的缠绕角度92被缠绕。因此，第一叶片80和第三叶片100的缠绕部在第一缠绕侧110和与该第一缠绕侧110相反的第二缠绕侧111上均形成缠绕部。在叶片80、100的平坦侧向表面112上，第一导体31基本上被线性地导引。

可以看出的是，在将所产生的绕组等同于谐波振荡的情况下，第一缠绕侧110形成极值区域120，并且第二缠绕侧111形成相反的极值区域120。

在相反的极值区域120中，绕组被设计成具有不同的宽度，以使其形状适应定子本体中的凹槽之间的距离在径向外侧上比在径向内侧上大的事实。

图22和图23以不同的视图再次示出了围绕第一叶片80的绕组20。

图24示出了从侧面观察所形成的绕组20的视图，并且图25以俯视图示出了所形成的绕组20。图24特别清楚地示出了由绕组20形成的极值区域120。此外，可以看出的是，两个导体31、61中的每一个导体均形成网格140。

此处还明显的是，线性导体部段33在波状部段内的间距以交替的方式间隔开第一距离230和第二距离231，其中，第二距离231大于第一距离230。这考虑到了下述事实：外绕组头部在周向方向上必须比内绕组头部桥接更大的距离。如果这种方法用于径向通量型电机的定子绕组，则两个绕组头部的距离将是相似的。所述距离可能随着绕组层所在的半径而变化，因为用于各个双层的连续使用的叶片被制成具有对应不同的宽度。

图26示出了包括构成三相的所有六个导体的绕组。

图27至图38涉及用于制造定子的绕组的方法的另一实施方式。

图27示例性地示出了双层中的第一导体31。可以再次看到第一导体31的各个部段即线性导体部段33以及连接导体部段35、以及在径向最内侧和最外侧部段中的极值区域120。

图28以侧视图清楚地示出了连接导体部段35确保第一导体31在第一平面51与第二平面52之间以交替的方式延伸。

图29示出了由第一导体31和第二导体32形成的编织物130，使得第一导体和第二导体一起形成正相和负相。这两个导体31、32在编织物中形成多个网格140。可以看出的是，两个导体31、32在两个布置平面中被交替地导引。这意味着两个导体31、32的线性导体部段33以轴向在前和轴向在后的方式交替地布置。

图30现在示出了编织物130，其中，第三导体61、第四导体62、第五导体63和第六导体64已经以图29所述的方式添加至该编织物。设计成用于连接三相的这六个导体一起形成完整的双层。

图31以俯视图示出了该编织物130。

参照图32至图35，现在将解释制造这种编织物的过程。

如图32所示，首先提供第一导体31，该第一导体以蜿蜒或Z字形形状存在。此处可以看出的是，第一距离230和第二距离231在每种情况下在相邻的线性导体部段33之间以交替的方式实现，其中，第二距离231大于第一距离230。这导致由此所形成的网格140的不同宽度，所述网格在顶部和底部处是开放的。

然而，图33图示了此处所示的第一导体31不仅在一个平面中蜿蜒，而且在垂直于该平面延伸的平面中蜿蜒，使得第一导体31在某种程度上形成螺旋形状或空间螺旋。在实际实现方式中，这种空间螺旋也可以成形为比图33所示的平坦得多。在极端情况下，图33中的导体已经和插入定子的凹槽后一样的平坦。中央平面222穿过极值区域120。以波状或螺旋形式延伸的导体已经具有有利于后续将其形成绕组垫的步骤的特征。因此，用于后面的内部绕组头部的导体件被设计成比用于后面的外部绕组头部的导体件更短/更小，使得用于绕组凹槽的导体件之间的距离230、231也以交替的方式不同。三维螺旋形状的非圆形形状形成为使得在后续的方法步骤中，编织物的随后的平坦弯曲产生所需的轮廓，以用于形成内绕组头部和外绕组头部、以及用于绕组凹槽的线性导体部段。

这意味着Z字形被设计成三维的，其中，当Z字形等同于谐波振荡时，相关导体的具有正斜率220的线性导体部段33和相关导体的具有负斜率221的线性导体部段分别布置在中央平面222外侧的两侧上，该中央平面居中地穿过极值区域120。

现在通过提供双重布置的导体的另一导体41来产生编织物，另一导体已经以与第一导体31基本相同的方式执行。如图34和图35所示，另一导体41然后相对于第一导体31以结合了平移运动分量210和旋转运动分量211的结合运动的方式移动，使得另一导体41围绕其纵向轴线200旋转并且同时沿着纵向轴线200向前移动，使得其导体梢部212在每种情况下穿过第一导体31的波。因此，另一导体41以类似于产生金属丝网栅栏的方式蜿蜒穿过第一导体31的网格140，使得它们产生多个彼此扭绞的空间螺旋。

如可以在图34中看到的，线性导体部段33也交替地彼此重叠。

图36示出了由第一导体31、第二导体32、第三导体61、第四导体62、第五导体63和第六导体64形成的编织物130，所述导体已经根据上述方法彼此接合。第四导体62和第一导体31已经以所描述的方式彼此扭绞。这意味着第四导体62与另一导体41相对应。

此处示出的其他导体即第二导体32、第三导体61、第五导体63和第六导体64已经根据本方法以所示出的顺序再次彼此连接。

因此，这提供了用于连接至三相的三个导体对，所述三个导体对相互交缠。

与此处所示的实施方式不同，当然可以将更多或更少的导体对交缠以连接各相。

在制造出该编织物130之后，该编织物130仍然需要弯曲成圆形形状。另外，该编织物的各个导体的三维延伸结构也可以在轴向范围上减小，使得它们在结合在定子齿之间时产生平坦的垫并且具有较小的轴向空间要求。

然而，该方法不限于上述的各个步骤的顺序。图37和图38分别示出了定子10，在该定子的凹槽15中布置了上述六个导体的编织物的线性导体部段33。

此处所示的定子10具有特殊的特征，即该定子包括两个双层中的六个导体，然而，这些导体没有如图5所示的那样通过过渡部段彼此连接。这通过图37中的两个第一导体31的指定来说明。

根据本发明的定子、用于制造该定子的方法以及配备有该定子的旋转电机能够将高功率密度和高效率程度与绕组头部的低安装空间要求相结合。

附图标记列表

1 轴向通量型机器

2 转子

10 定子

11 定子本体

12 定子齿

13 定子齿的组

14 周向方向

15 凹槽

16 凹槽的深度

20 绕组

21 卷绕方向

22 绕组头部

30 导体对

31 第一导体

32 第二导体

33 线性导体部段

34 缠绕部

35 连接导体部段

36 正导体的第一连接部

37 正导体的第二连接部

38 负导体的第一连接部

39 负导体的第二连接部

40 公共连接区域

41 另一导体

51 第一平面

52 第二平面

53 第三平面

54 第四平面

60 双层

61 第三导体

62 第四导体

63 第五导体

64 第六导体

70 过渡部段

71 正连接部

72 用于串联互连的连接部

73 用于星形互连的连接部

80 第一叶片

81 纵向轴线

82 第一卷绕方向

90 第二叶片

91 第二卷绕方向

92 缠绕角度

100 第三叶片

110 第一缠绕侧

111 第二缠绕侧

112 平坦侧向表面

120 极值区域

130 编织物

140 网格

200 第二导体的纵向轴线

210 平移运动分量

211 旋转运动分量

212 导体梢部

220 具有正斜率的部段

221 具有负斜率的部段

222 中央平面

230 第一距离

231 第二距离。

Claims (10)

1.一种旋转电机的定子(10)，所述定子包括定子本体(11)，所述定子本体具有沿周向方向(14)布置的多个定子齿(12)和形成在所述定子齿(12)之间的凹槽(15)以及至少一个导体对(30)的布置在所述凹槽(15)中的导体部段，所述导体对形成所述定子(10)的绕组(20)的至少一部分，其中，所述导体对(30)的导体部段在每个凹槽(15)中沿着所述凹槽(15)的深度(16)布置成彼此平行且偏移，并且平行的导体部段在所述导体延伸穿过的每个凹槽(15)中的布置顺序为在所述周向方向(14)上交替，

并且其中，所述导体对(30)的所述导体在偏离基本上在所述周向方向(14)上延伸的卷绕方向(21)的情况下在基本上垂直于所述周向方向(14)延伸的方向上沿径向方向蜿蜒，并且借助于在每种情况下由此形成的缠绕部围绕所述定子齿(12)的一个组(13)缠绕。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，所述导体对(30)的所述导体被设计成具有沿不同周向方向流过所述导体的电流，其中，所述导体对(30)的相应导体在不同径向侧缠绕所述定子齿(12)的所述组(13)，使得相应共同凹槽(15)中的电流流动沿着相同方向出现在两个导体中。

3.根据前述权利要求中的一项所述的定子，其特征在于，所述定子(10)被设计成用于n相旋转电机，其中，所述定子(10)具有n个导体对(30)，所述n个导体对分别连接至n相中的一相，其中，仅n相中的一相的导体部段布置在相应的凹槽(15)中，并且其中，所述导体对(30)的所述导体缠绕n个定子齿(12)的组(13)。

4.根据前述权利要求中的一项所述的定子，其特征在于，至少一个导体对(30)的多个绕组的导体部段布置在相应的凹槽(15)中。

5.根据权利要求4所述的定子，其特征在于，所述绕组沿着所述凹槽(15)的所述深度(16)并排布置成彼此平行且偏移。

6.根据权利要求3至5所述的定子，其特征在于，所述导体的所述绕组之间的过渡由所述导体的过渡部段(70)实现，所述过渡部段各自具有与导体在其中延伸的两个相邻凹槽之间的距离相对应的周向长度。

7.根据权利要求6所述的定子，其特征在于，导体的所述过渡部段(70)在完成卷绕之后延伸到导体布置结构的相邻平面中。

8.根据权利要求3至7中的一项所述的定子，其特征在于，所述导体的至少与n个定子齿(12)的组(13)缠绕的长度部段被制成没有焊接导体元件以形成长度部段。

9.一种用于制造根据权利要求1至8中的一项所述的旋转电机的定子(10)的方法，其中，定子本体(11)具有沿周向方向(14)布置的多个定子齿(12)以及形成在所述定子齿(12)之间的凹槽(15)，并且提供了至少一个导体对(30)，并且所述至少一个导体对(30)的导体部段布置在所述凹槽(15)中，使得所述导体对(30)形成所述定子(10)的绕组(20)的至少一部分，其中，所述导体对(30)的导体部段在每个凹槽(15)中沿着所述凹槽(15)的所述深度(16)布置成彼此平行且偏移，使得平行的所述导体部段在所述导体延伸穿过的每个凹槽(15)中的布置顺序为在所述周向方向(14)上交替，并且其中，所述导体对(30)的所述导体被布置成使得它们在偏离基本上在所述周向方向(14)上延伸的卷绕方向(21)的情况下在基本上垂直于所述周向方向(14)延伸的方向上沿径向方向蜿蜒，并且借助于在每种情况下由此形成的缠绕部围绕定子齿(12)的一个组(13)缠绕。

10.一种包括转子以及至少一个根据权利要求1至8中的一项所述的定子(10)的旋转电机。

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