CN116848758A - 用于插入旋转电机定子槽中的线圈 - Google Patents
用于插入旋转电机定子槽中的线圈 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116848758A CN116848758A CN202180093998.2A CN202180093998A CN116848758A CN 116848758 A CN116848758 A CN 116848758A CN 202180093998 A CN202180093998 A CN 202180093998A CN 116848758 A CN116848758 A CN 116848758A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coil
- slot
- portions
- turn
- plane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003780 insertion Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 230000037431 insertion Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 132
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 132
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 132
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 68
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 20
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 13
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 11
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 10
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 5
- 239000002320 enamel (paints) Substances 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 241000309551 Arthraxon hispidus Species 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
- H02K15/0414—Windings consisting of separate elements, e.g. bars, hairpins, segments, half coils
- H02K15/0421—Windings consisting of separate elements, e.g. bars, hairpins, segments, half coils consisting of single conductors, e.g. hairpins
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/06—Embedding prefabricated windings in machines
- H02K15/062—Windings in slots; salient pole windings
- H02K15/064—Windings consisting of separate segments, e.g. hairpin windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于插入定子(60)第一槽和第二槽中的线圈(20),所述线圈(20)缠绕成多个连续的匝,每个匝包括:‑第一半匝(32a),包括被配置为插入定子的第一槽中的第一槽部(34a),‑第二半匝(32b),包括被配置为插入定子的第二槽的第二槽部(34b),第二半匝(32b)中的每个通过在第一和第二槽部(34a、34b)的每侧上的联接部(40)与同一匝的第一半匝(32a)和下一匝的第一半匝(32a)连接,所述线圈的联接部(40)沿在彼此平行的连接平面上延伸的至少两个并置头部(26a、26b、26c、26d、26e)堆叠。
Description
本发明要求于2020年12月17日提交的法国申请2013503、2020年12月17日提交的法国申请2013543和2020年12月17日提交的法国申请2013445的优先权,其内容(文本、附图和权利要求)通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于插入旋转电机定子槽中的线圈。本发明还涉及相关的绕组、定子和相应的旋转电机。本发明还涉及制造此类绕组的方法。
更具体地,本发明涉及同步或异步交流电机。特别是,本发明涉及电动机动车辆(电池电动车辆)和/或混合动力机动车辆(混合动力电动车辆-插电式混合动力电动车辆)的牵引或驱动机器,所述车辆例如私家车、货车、卡车或公共汽车。本发明还应用于工业和/或发电应用的旋转电机,所述发电应用特别是海军、航空航天或风力涡轮机应用。
背景技术
通常,电机的线圈是通过将电线缠绕成多个相同的匝来形成的,然后将线圈插入机器的槽中,通过插入时的弯曲来形成填充槽所需的形状。在一种变型中,线圈是通过在预定形状的模板上将电线缠绕成匝而形成的,然后插入槽,同时基本保持模板的形状。
专利申请EP2416471、JP2011097723、EP2562917、EP3197020和US10476337公开了包括线圈的定子,线圈是通过将电线缠绕成多个基本六边形形状的相同匝而形成的。线圈被配置为插入定子的两个槽中,这两个槽通过多个槽彼此隔开。
需要受益于一种易于组装、可有效填充槽的旋转电机定子线圈,同时确保令人满意的电磁性能。此外,还需要进一步改进电机定子,特别是减少由感应电流、振动和电磁噪声造成的转矩纹波和交流焦耳损耗。
此外,还需要有一种制造线圈的方法,这种方法可以形成具有令人满意的槽填充率的线圈,可以快速制造线圈,限制所用电导体的数量,并能有效冷却。
发明内容
线圈
根据本发明的一个方面,本发明旨在满足这一需求,并且根据本发明的一个方面,通过一种线圈来实现这一目标,该线圈用于被弯曲以插入旋转电机定子的第一槽和第二槽中,该线圈缠绕成多个连续的匝,每个匝包括:
-第一半匝,包括被配置为插入所述定子的第一槽中的第一槽部,
-第二半匝,包括被配置为插入所述定子的第二槽中的第二槽部,
所述线圈的最内侧的第一和第二槽部具有沿所述线圈的同一中间平面延伸的最内侧表面,所述线圈完全包括在与所述线圈的中间平面平行的两个外部平面之间,并由距离所述线圈的中间平面最远的所述线圈的最外侧的第一和第二槽部的表面限定,
所述第一槽部和所述第二槽部以从所述线圈的中间平面朝向外部平面的相同顺序堆叠。
术语“中间平面”是指包含线圈的纵向轴线并在线圈的宽度上延伸的平面。术语“横向平面”是指包含线圈的纵向轴线并在线圈的厚度上延伸的平面。
术语“所述第一槽部和所述第二槽部以从所述线圈的中间平面朝向外部平面的相同顺序堆叠”是指,如果从绕组的第一匝到最后一匝的第一槽部从中间平面朝向其中一个外部平面堆叠,则从绕组的第一匝到最后一匝的第二槽部也是从中间平面朝向其中一个外部平面堆叠的,反之亦然。因此,可以理解为,如果线圈第一匝的第一槽部是线圈的最内侧,则该第一匝的第二槽部也是线圈的最内侧,反之亦然。
因此,当槽部插入相应的槽中时,连续匝的第一槽部被配置为以与第二槽中的连续匝的第二槽部径向相反的顺序布置在定子的第一槽中。也就是说,如果线圈第一匝的第一槽部在定子第一槽中在径向最内侧,则该同一匝的第二部分在定子第二槽中的径向最外侧,反之亦然。
每个线圈包括多个匝,从而减少了感应电流的损耗或焦耳交流损耗,这在高速运转时尤为有利。此外,还有利于向冷源传热。
第一槽和第二槽中槽部顺序的相反(也称为“换位”)尤其可以使第一槽和第二槽的每个中同一线圈的槽部之间的电流循环最小化。
术语“线圈的最内侧”是指最靠近线圈中间平面的部分。
线圈最内侧的第一槽和第二槽部具有沿同一中间平面延伸的最内侧表面,这使得线圈在垂直于线圈中间平面的方向上更加紧凑。此外,这种紧凑性允许插入槽中的第一和第二槽部非常靠近甚至彼此接触,从而更好地填充定子的槽。这改进了机器的性能。
“所述线圈完全包括在与所述线圈的中间平面平行的两个外部平面之间,并由距离所述线圈的中间平面最远的所述线圈的最外侧的第一和第二槽部的表面限定”是指线圈的最大厚度对应于在槽部处的线圈厚度。
线圈完全在由最外侧的槽部的表面限定的两个外部平面之间延伸,使得在线圈端部(即线圈插入槽后延伸出槽的部分)处的径向方向上的线圈更加紧凑。这还可以通过限制槽外部分的槽外径向外形尺寸大于槽的径向外形尺寸,从而方便电机的制造。
当线圈插入定子的槽中或在插入定子的槽中之前,线圈被弯曲以适应定子的弧度,并允许在两个间隔开的槽中插入槽部。中间平面成为线圈的中间圆柱,外部平面成为与中间圆柱具有相同中心轴线但半径不同的外圆柱。线圈在定子中的角度范围可以在20°与180°之间,最好在50°与80°之间,最好基本等于65°。
优选地,第一和第二槽部具有相同的长度,特别是基本上是定子的槽的长度。
优选地,第一和第二半匝具有相同的长度。
优选地,第一和第二槽部为直线形。
线圈优选地由一个或多个导线形成,优选地由单个导线形成。优选地,导线的横截面是圆形或多边形,特别是具有圆形边缘,在其它可能的形状中优选地为矩形。优选地,导线的横截面是矩形。优选地,第一槽部通过在其最宽的面(也称为平坦面)上彼此接触而彼此堆叠在一起,第二槽部也通过在其平坦面上彼此接触而彼此堆叠。
优选地,线圈是由导线缠绕而成,其中第一匝或最后一匝中的一个是最靠近中间平面P的一匝,而第一匝或最后一匝中的另一个是离中间平面P最远的一匝。
优选地,线圈的导线通过绝缘涂层、特别是搪瓷涂层进行电绝缘。
线圈优选地为基本六边形形状,特别是,由第一和第二槽部形成的两个相对的边比其它边更长,尤其是六边形的其它边的长度的至少两倍。可选地,第一和第二槽部比六边形的其它边更短。
优选地,第一和第二半匝中的每个沿半匝平面延伸,特别是平行于导线的平坦面延伸,第一和第二半匝的半匝平面彼此平行并平行于线圈的中间平面。优选地,第一半匝的半匝平面都在线圈中间平面的同一侧延伸,而第二半匝的半匝平面都从线圈中间平面的另一侧延伸。
优选地,第二半匝中的每个通过联接部与同一匝的第一半匝和下一匝的第一半匝连接。
优选地,第一和第二半匝中的每个包括在相应的第一和第二槽部的每侧延伸的两个线圈部分。线圈端部在第一和第二半匝之间与联接部连接,并用于从第一和第二槽延伸出。优选地,线圈端部在将槽部插入定子的槽之前是直线型的,而在刚好将槽部插入定子的槽之前或期间被弯曲,以遵循定子的弧度。优选地,与相应的第一或第二槽部相比,线圈部分在平行于线圈中间平面的同一延伸平面上延伸。线圈端部可与相应的第一或第二槽部形成非平面角。第一或第二槽部与线圈端部之间的角度可在90°和150°之间,优选地为约120°。
优选地,当线圈插入定子时,第一和第二半匝之间的联接部以及第一和第二半匝的一部分(特别是半匝的线圈端部)形成在定子的每侧延伸的线圈的两个线圈端部。
优选地,在槽部同一侧的连续联接部在不同的头部上延伸。
优选地,每个联接部是在其所连接的第一半匝和第二半匝之间延伸的环形部分,特别是在其所连接的第一半匝和第二半匝的线圈端部之间延伸的环形部分。优选地,线圈最内侧的联接部形成基本完整的环,其它联接部优选地形成角度范围基本等于180°的环形部分。
从第一和第二槽部的两侧,线圈的联接部可以通过彼此叠置沿同一联接平面堆叠,特别是在导线的平坦面上。这样,联接部在线圈的每端形成单一的头部,并且从线圈中心到线圈外部的长度不断增加。优选地,线圈两端的头部沿同一联接平面延伸,特别是垂直于线圈的中间平面。
可选地,在第一和第二槽部的每一侧,所述线圈的联接部以沿彼此平行的联接平面延伸的至少两个并置头部堆叠,所述联接部特别是在导线的平坦面上、可选地在两个头部上彼此叠置。优选地,两个联接平面侧向偏移的距离与导线的平坦面的宽度基本相等,以使得相邻的两个头部侧向拼接。特别是,这样可以减小线圈端部的径向尺寸以方便电机的制造。优选地,联接平面与线圈的中间平面垂直。
第一槽部可以沿垂直于线圈中间平面延伸的单列叠置,即配置为径向延伸至第一槽中,第二槽部可以以垂直于中间平面的单列叠置,即配置为径向延伸至第二槽中。优选地,第一和第二槽部的导线宽度分别与其所插入的第一和第二槽的宽度基本相等。
作为一种变型,第一槽部按照垂直于中间平面延伸的几列、尤其是并置的两列叠置,第二槽部也按照垂直于中间平面延伸的几列、尤其是并置的两列叠置。在这种情况下,优选地,所述槽部的一侧上的联接部以与所述联接部的并置的列一样多的头部堆叠,而所述槽部的另一侧上的联接部以与所述槽部的列的数量加一对应的并置头部的数量堆叠,这些头部沿着彼此平行且优选地垂直于线圈中间平面的联接平面延伸。
连续匝的第一槽部可以在不同的列上延伸,连续匝的第二槽部可以在不同的列上延伸。
线圈可以被配置为以集中或分散的方式布置在定子的槽中。
“集中”是指线圈缠绕在单个齿上并且第一槽和第二槽相邻。
“分散”是指第一槽和第二槽不相邻。
优选地,线圈被配置成以分散的方式布置在第一和第二槽中。
根据另一个方面,本发明还涉及一种用于插入旋转电机定子的第一和第二槽中的线圈,该线圈缠绕成多个连续的匝,每个匝包括:
第一半匝,包括被配置为插入定子的第一槽中的第一槽部,
第二半匝,包括被配置为插入定子的第二槽中的第二槽部,
其中,在第一和第二槽部的每侧,第二半匝中的每个通过联接部与同一匝的第一半匝和下一匝的第一半匝连接,所述线圈的联接部以沿彼此平行的联接平面延伸的至少两个并置头部堆叠。
线圈的联接部以至少两个并置头部堆叠,这能够减小线圈端部的径向尺寸,从而方便机器的制造。
术语“中间平面”是指包含线圈的纵向轴线并在线圈的宽度上延伸的平面。术语“横向平面”是指包含线圈的纵向轴线并在线圈的厚度上延伸的平面。
优选地,槽部同一侧上的连续联接部在不同的头部上延伸。
优选地,两个联接平面侧向偏移的距离与导线的平坦面的宽度基本相等,以使得相邻的两个头部侧向拼接。
优选地,在插入定子之前,线圈的第一槽部和最内侧的第二槽部具有沿线圈的同一中间平面延伸的最内侧表面。这使得线圈在垂直于中间平面的方向上更加紧凑。此外,这种紧凑性通过允许插入槽中的第一和第二槽部彼此接触,从而更好地填充定子的槽。这改进了冷却。
可选地,线圈最内侧的第一和第二槽部具有在两个不同的平面上延伸的最内侧表面,这两个不同的平面以非零距离径向间隔开。
术语“线圈的最内侧”是指最靠近线圈中间平面的部分。
优选地,线圈完全包括在与中间平面平行的两个外部平面之间,并由距离线圈的最外侧的第一和第二槽部的中间平面最远的表面限定。线圈完全在由平行于中间平面的最外侧槽部的表面限定的两个平面之间延伸,这使得在线圈端部(即线圈插入槽后延伸出槽的部分)处的径向方向上的线圈更加紧凑。
“线圈完全包括在与中间平面平行的两个外部平面之间,并由距离线圈的最外侧的第一和第二槽部的中间平面最远的表面限定”是指线圈的最大厚度对应于在槽部处的线圈厚度。
优选地,第一槽部和第二槽部以从线圈中间平面朝向外部平面的相同顺序堆叠。
术语“第一槽部和第二槽部以从线圈中间平面朝向外部平面的相同顺序堆叠”是指,如果从绕组的第一匝到最后一匝的第一槽部从中间平面朝向其中一个外部平面堆叠,则从绕组的第一匝到最后一匝的第二槽部也是从中间平面朝向其中一个外部平面堆叠的,反之亦然。因此,可以理解为,如果线圈第一匝的第一槽部是线圈的最内侧,则该第一匝的第二槽部也是线圈的最内侧,反之亦然。
因此,当槽部插入相应的槽中时,连续匝的第一槽部被配置为以与第二槽中的连续匝的第二槽部径向相反的顺序布置在定子的第一槽中。也就是说,如果线圈第一匝的第一槽部在定子第一槽中在径向最内侧,则该同一匝的第二槽部在定子第二槽中径向最外侧,反之亦然。
每个线圈包括多个匝,从而减少了感应电流的损耗或焦耳交流损耗,这在高速运转时尤为有利。此外,还有利于向冷源传热。
第一槽和第二槽中槽部顺序的相反(也称为“换位”)尤其可以使第一槽和第二槽的每个中同一线圈的槽部之间的电流循环最小化。
优选地,联接平面垂直于线圈的中间平面。
优选地,第一和第二半匝中的每个包括在相应的第一和第二槽部的每侧延伸的两个线圈部分。线圈端部在第一和第二半匝之间与联接部连接,并用于从第一和第二槽延伸出。优选地,线圈端部在将槽部插入定子的槽之前是直线型的,而在插入后被弯曲,以采纳定子的弧度。优选地,线圈部分在与相应的第一和第二槽部相同的平面上延伸。线圈端部可与相应的第一或第二槽部形成非平面角。第一或第二槽部与线圈端部之间的角度可在90°和150°之间,优选地为约120°。
优选地,当线圈插入定子时,第一和第二半匝之间的联接部以及第一和第二半匝的一部分(特别是半匝的线圈端部)形成在定子的每侧延伸的线圈的两个线圈端部。
优选地,每个联接部是在其所连接的第一半匝和第二半匝之间延伸的环形部分,特别是在其所连接的第一半匝和第二半匝的线圈端部之间延伸的环形部分。优选地,线圈最内侧的联接部形成基本完整的环,其它联接部优选地形成角度范围基本等于180°的环形部分。可选地,所有联接部都形成角度范围基本等于180°的环形部分。
当线圈插入定子的槽中时,线圈发生变形以采纳定子的弧度。中间平面成为线圈的中间圆柱,外部平面成为与中间圆柱具有相同中心轴线但半径不同的外部圆柱。线圈在定子中的角度范围可以在20°至180°之间,最好在50°至80°之间,优选地基本等于65°。
优选地,第一和第二槽部具有相同的长度。
优选地,第一和第二半匝具有相同的长度。
线圈优选地为基本六边形形状,特别是,由第一和第二槽部形成的两个相对的边比其它边更长,尤其是六边形的其它边的长度的至少两倍。可选地,第一和第二槽部比六边形的其它边更短。
线圈优选地由一个或多个导线形成,优选地由单个导线形成。优选地,导线的横截面是圆形或多边形,特别是具有圆形边缘,在其它可能的形状中优选地为矩形。优选地,导线的横截面是矩形。优选地,第一槽部通过在其最宽的面(也称为平坦面)上彼此接触而彼此堆叠在一起,第二槽部也通过在其平坦面上彼此接触而彼此堆叠。
优选地,线圈是由导线缠绕而成,其中第一匝或最后一匝中的一个是最靠近中间平面P的一匝,而第一匝或最后一匝中的另一个是离中间平面P最远的一匝。
优选地,线圈的导线通过绝缘涂层、特别是搪瓷涂层进行电绝缘。
优选地,第一和第二槽部是直线形的。
优选地,第一和第二半匝中的每个沿半匝平面延伸,特别是平行于导线的平坦面延伸,第一和第二半匝的半匝平面彼此平行并平行于线圈的中间平面。优选地,第一半匝的半匝平面都在线圈中间平面的同一侧延伸,而第二半匝的半匝平面都从线圈中间平面的另一侧延伸。
第一槽部可以沿垂直于线圈中间平面延伸的单列叠置,即配置为径向延伸至第一槽中,第二槽部可以以垂直于中间平面的单列叠置,即配置为径向延伸至第二槽中。优选地,第一和第二槽部的导线宽度分别与其所插入的第一和第二槽的宽度基本相等。
作为一种变型,第一槽部按照垂直于中间平面延伸的几列、尤其是并置的两列叠置,第二槽部也按照垂直于中间平面延伸的几列、尤其是并置的两列叠置。这能够在槽中具有更大数量的匝,改进了机器的性能。
在这种情况下,优选地,所述槽部的一侧上的联接部以与所述联接部的并置的列一样多的头部堆叠,而所述槽部的另一侧上的联接部以与所述槽部的列的数量加一对应的并置头部的数量堆叠,这些头部沿着彼此平行且优选地垂直于线圈中间平面的联接平面延伸。
连续匝的第一槽部可以在不同的列上延伸,连续匝的第二槽部可以在不同的列上延伸。
线圈可以被配置为以集中或分散的方式布置在定子的槽中。
“集中”是指线圈缠绕在单个齿上并且第一槽和第二槽相邻。
“分散”是指第一槽和第二槽不相邻。
优选地,线圈被配置成以分散的方式布置在第一和第二槽中。
根据本发明的另一个方面,本发明还涉及一种用于被弯曲以插入旋转电机定子的第一和第二槽中的线圈,该线圈缠绕成多个连续的匝,每个匝包括:
第一半匝,包括被配置为插入定子的第一槽中的第一槽部,
第二半匝,包括被配置为插入定子的第二槽中的第二槽部,
第一槽部堆叠成一列或多列,每列被配置成径向延伸至定子的第一槽中,第二槽部堆叠成相同数量的列,每列配置成径向延伸至定子的第二槽中,
第一槽部和第二槽部以从线圈中间平面朝向外部平面移动的相同顺序堆叠,第二半匝中的每个通过联接部与同一匝的第一半匝和下一匝的第一半匝连接,
从第一和第二槽部的其中一侧延伸出的联接部以并置头部的数量堆叠,所以并置头部的数量严格大于第一和第二槽部的列的数量。
术语“第一槽部和第二槽部以从线圈中间平面朝向外部平面的相同顺序堆叠”是指,如果从绕组的第一匝到最后一匝的第一槽部从中间平面朝向其中一个外部平面堆叠,则从绕组的第一匝到最后一匝的第二槽部也是从中间平面朝向其中一个外部平面堆叠的,反之亦然。因此,可以理解为,如果线圈第一匝的第一槽部是线圈的最内侧,则该第一匝的第二槽部也是线圈的最内侧,反之亦然。
术语“线圈的中间平面”是指包含线圈的纵向轴线并在线圈的宽度上延伸的平面。该平面与匝的缠绕轴线垂直。在弯曲后,其形成侧向圆柱部分。这个中间平面可以平行于第一和第二半匝的延伸平面。术语“横向平面”是指包含线圈的纵向轴线并在线圈的厚度上延伸的平面。
每个线圈包括多个匝,从而减少了感应电流的损耗或焦耳交流损耗,这在高速运转时尤为有利。此外,还有利于向冷源传热。
第一槽和第二槽中槽部顺序的相反(也称为“换位”)尤其可以使第一槽和第二槽的每个中同一线圈的槽部之间的电流循环最小化。
从第一和第二槽部的其中一侧延伸出的联接部以并置头部的数量堆叠,所以并置头部的数量严格大于第一和第二槽部的列的数量,这能够特别地减小至少其中一个线圈端部的径向外形尺寸,从而便于电机的制造。在插入线圈后,尤其是在将线圈插入具有如下文所述的环和轭的定子中时,可以通过这种减小的外形尺寸来安装关闭槽的部件。
线圈最内侧的第一槽和第二槽部具有沿线圈的同一中间平面延伸的最内侧表面。
线圈可以完全包括在平行于线圈中间平面的两个外部平面之间,并由离线圈中间平面最远的线圈最外侧的第一和第二槽部的表面限定。
第一槽部和第二槽部可以以从线圈的中间平面朝向外部平面的相同顺序堆叠。
优选地,结合本发明其它方面之前已描述的特征可单独或组合地应用于本发明的这一方面。
优选地,第一和第二槽部具有相同的长度,特别是基本上是定子的槽的长度。
优选地,第一和第二半匝具有相同的长度。
优选地,第一和第二槽部为直线形。
线圈优选地由一个或多个导线形成,优选地由单个导线形成。优选地,导线的横截面是圆形或多边形,特别是具有圆形边缘,在其它可能的形状中优选地为矩形。
优选地,导线的横截面是矩形。优选地,第一槽部通过在其最宽的面(也称为平坦面)上彼此接触而彼此堆叠在一起,第二槽部也通过在其平坦面上彼此接触而彼此堆叠。
优选地,线圈是由导线缠绕而成,其中第一匝或最后一匝中的一个是最靠近中间平面P的一匝,而第一匝或最后一匝中的另一个是离中间平面P最远的一匝。
优选地,线圈的导线通过绝缘涂层、特别是搪瓷涂层进行电绝缘。
线圈优选地为基本六边形形状,特别是,由第一和第二槽部形成的两个相对的边比其它边更长,尤其是六边形的其它边的长度的至少两倍。可选地,第一和第二槽部比六边形的其它边更短。
优选地,第一和第二半匝中的每个沿半匝平面延伸,特别是平行于导线的平坦面延伸,第一和第二半匝的半匝平面彼此平行并平行于线圈的中间平面。优选地,第一半匝的半匝平面都在线圈中间平面的同一侧延伸,而第二半匝的半匝平面都从线圈中间平面的另一侧延伸。
优选地,第一和第二半匝中的每个包括在对应的第一和第二槽部的每侧延伸的两个线圈部分。线圈端部在第一和第二半匝之间与联接部连接,并用于从第一和第二槽延伸出。优选地,线圈端部在将槽部插入定子的槽之前是直线型的,而在刚好将槽部插入定子的槽之前或期间被弯曲,以遵循定子的弧度。优选地,与相应的第一或第二槽部相比,线圈部分在平行于线圈中间平面的同一延伸平面上延伸。线圈端部可与相应的第一或第二槽部形成非平面角。第一或第二槽部与线圈端部之间的角度可在90°和150°之间,优选地为约120°。
优选地,当线圈插入定子时,第一和第二半匝之间的联接部以及第一和第二半匝的一部分(特别是半匝的线圈端部)形成在定子的每侧延伸的线圈的两个线圈端部。
优选地,每个联接部头部是在其所连接的第一和第二半匝之间延伸的环形部分,特别是在其所连接的第一和第二半匝的线圈端部之间延伸的环形部分。优选地,线圈最内侧的联接部形成基本完整的环形,其它联接部优选地形成角度范围基本等于180°的环形部分。
从第一和第二槽部的其中一侧,线圈的联接部可以通过彼此叠置沿同一联接平面堆叠,特别是在导线的平坦面上。这样,联接部形成在线圈的第一和第二槽部的所述侧的单一头部,并且从线圈中心到线圈外部的长度不断增加。
优选地,线圈两端的头部沿着垂直于线圈中间平面的联接平面延伸。
可选地,在第一和第二槽部的每一侧,所述线圈的联接部以沿彼此平行的联接平面延伸的至少两个并置头部堆叠,所述联接部特别是在导线的平坦面上、可选地在两个头部上彼此叠置。优选地,两个联接平面侧向偏移的距离与导线的平坦面的宽度基本相等,以使得相邻的两个头部侧向拼接。特别是,这样可以减小线圈端部的径向尺寸以方便电机的制造。优选地,联接平面与线圈的中间平面垂直。
第一槽部可以沿垂直于线圈中间平面延伸的单列叠置,即配置为径向延伸至第一槽中,第二槽部可以以垂直于中间平面的单列叠置,即配置为径向延伸至第二槽中。优选地,第一和第二槽部的导线宽度分别与其所插入的第一和第二槽的宽度基本相等。
作为一种变型,第一槽部按照垂直于中间平面延伸的几列、尤其是并置的两列叠置,第二槽部也按照垂直于中间平面延伸的几列、尤其是并置的两列叠置。在这种情况下,优选地,所述槽部的一侧上的联接部以与所述联接部的并置的列一样多的头部堆叠,而所述槽部的另一侧上的联接部以与所述槽部的列的数量加一对应的并置头部的数量堆叠,这些头部沿着彼此平行且优选地垂直于线圈中间平面的联接平面延伸。
连续匝的第一槽部可以在不同的列上延伸,连续匝的第二槽部可以在不同的列上延伸。
线圈可以被配置为以集中或分散的方式布置在定子的槽中。
“集中”是指线圈缠绕在单个齿上并且第一槽和第二槽相邻。
“分散”是指第一槽和第二槽不相邻。优选地,线圈被配置成以分散的方式布置在第一和第二槽中。
列的数量可以大于或等于1,优选地在1与3之间,例如等于1或2。
列的数量可以大于或等于2,并且连续匝的第一槽部和第二槽部可以交替地堆叠在不同的相应列上。
线圈的两端可以在第一和第二槽部的同一侧延伸。
所述槽部的所述侧的联接部所堆叠的头部的数量等于列的数量加1。
由从所述槽部的另一侧延伸出的联接部形成的头部的数量可以大于或等于列的数量减一,例如,大于或等于列的数量,甚至严格大于列的数量,例如,等于列的数量加一。
在一个实施例中,一侧的头部数量可以等于列的数量加一,另一侧的头部数量可以等于列的数量或等于列的数量加一。
弯曲前的头部优选地沿着彼此平行的联接平面延伸,特别是垂直于线圈的中间平面。
线圈组
根据另一个方面,本发明的另一个目的是包括多个上述线圈的线圈组,这些线圈通过导线的连续性连接在一起。
定子
根据另一个方面,本发明还涉及一种定子,包括:
-环,包括:
○在它们之间形成径向向外开口的槽的齿,以及
○材料桥,每个在气隙侧在基底上连接两个相邻的齿,并在这些齿之间限定槽的底部,
-线圈,每个布置在定子的第一槽和第二槽中,
-附接至环的轭。
每个线圈缠绕成多个连续的匝,每个匝包括:
-第一半匝,包括被配置为插入定子的第一槽中的第一槽部,
-与第一半匝连接的第二半匝,包括被配置为插入定子的第二槽中的第二槽部,连续匝的第一槽部以与第二槽中的连续匝的第二槽部径向相反的顺序布置在定子的第一槽中。
术语“连续匝的第一槽部以与第二槽中的连续匝的第二槽部径向相反的顺序布置在定子的第一槽中”是指槽部按照特定连续匝的径向顺序布置在第一槽中,而第二槽部按照连续反向匝的径向顺序布置在第二槽中。也就是说,如果线圈第一匝的第一槽部在定子的第一槽中在径向最内侧,则同一匝的第二槽部在该定子的第二槽中在径向最外侧,反之亦然。
这是因为第一槽部和第二槽部以从线圈中间平面朝向外部平面的相同顺序堆叠,即从绕组的第一匝到最后一匝的第一槽部从中间平面朝向其中一个外部平面堆叠,然后从绕组的第一匝到最后一匝的第二槽部也是从中间平面朝向其中一个外部平面堆叠的,反之亦然。因此,可以理解为,如果线圈第一匝的第一槽部是线圈的最内侧,则同一匝的第二槽部也是线圈的最内侧,反之亦然。
每个线圈包括多个匝,从而减少了感应电流的损耗或焦耳交流损耗,这在高速运转时尤为有利。此外,还有利于向冷源传热。
第一槽和第二槽中槽部顺序的相反(也称为“换位”)尤其可以使第一槽和第二槽的每个中同一线圈的槽部之间的电流循环最小化。
术语“附接的轭”应理解为轭不是与环由同一零件制成,而是在定子制造过程中附接到环上的。
由于槽径向向外开口,因此绕组可以通过朝向槽内部的径向移动插入槽中。一方面,由于槽完全向外而不是朝向气隙打开,因此更容易进入槽的内部,另一方面,环周围的对于工具、甚至对于缠绕机器可用的空间比定子的孔内的可用空间更大,从而方便了绕组的安装。
在导体径向而非轴向插入槽中的过程中,导体与定子质量接触的长度的最大点对应于槽的深度。这与轴向插入相比,机械应力更小,因为轴向插入时,导体与定子质量接触的运动长度等于其轴向尺寸。由于插入时的机械应力较小,覆盖导体的绝缘涂层所受的应力也较小,从而降低了劣化的风险,以使得当绝缘体由聚合物制成时,线圈周围不再需要存在绝缘片。
轭能够关闭环的槽,并在绕组插入后将其保持在槽中。在定子制造过程中,轭可以通过各种方式与环组装。
由于槽在轭的组装后关闭,因此消除了浸渍漆朝向气隙泄漏的风险。通过确保仅在定子端部的密封,定子可以用作封闭的浸渍外壳。因此简化了工具。这也减少了漆的损失量和清洁操作。
此外,从电磁学的角度来看,这种定子与具有朝向气隙打开的槽的定子相比具有许多优点。在现有技术中,这种定子可以大大降低与朝向气隙开口的槽的开口的存在有关的电磁干扰。
由于没有朝向气隙开口的槽,可以减少槽的齿槽现象。机器的电磁性能得到改进。
槽口
至少有一个槽、或者更好的是所有槽都有彼此平行的相对的边缘。槽的宽度优选地在其整个高度上基本不变。
在垂直于定子轴线的平面上的截面看,至少一个齿、或者更好的是所有的齿可以大致呈梯形。
优选地,几个材料桥每个都有可变形面积,优选地所有材料桥每个都有可变形面积。“可变形面积”是指材料桥在其连接的齿的相对运动时优先变形的面积。材料桥的变形可能导致材料桥的周向尺寸的变长或变短,这导致环的周向尺寸的变长或变短。这种优先变形可以是材料桥的特定形状造成的。
可变形面积可以在环与轭的装配过程中适应环所承受的机械应力。此外,如果希望在装配轭之前具有更为打开的槽,因此在插入导体时,导体与槽壁之间有更大的间隙,这有利于插入并降低损坏绝缘体的风险。
优选地,材料桥每个都有磁导率降低的区域,特别是以至少一个局部收缩、至少一个局部压碎、至少一个开口或至少一个局部处理的形式。在机器运行期间,材料桥的磁导率降低区域被磁饱和,从而限制了流的通过,提高了机器的效率。
优选地,每个槽的底部都有至少一个平面部分,优选地基本矩形截面的至少一个电导体支撑在该至少一个平面部分上。该平面部分基本垂直于槽的径向轴线。
除了凹部和/或可变形面积外,槽的底部可以是平的。
可变形面积或凹陷优选地在材料桥与相应的一个或多个导电体之间形成间隙,这可以在定子浸渍过程中便于漆的渗透。
在矩形横截面导体的情况下,这可以使导体良好地填满槽,使导体平放在槽的底部。
轭和环之间的接口
优选地,环其径向外表面上具有凸起,所述凸起与轭的互补凸起相配合,特别是彼此嵌套。通过形状的配合,这些凸起可以使环和轭保持彼此相对固定。配合的凸起优选地是榫头和榫槽类型的,或者是彼此抵靠的凸起。
环可以通过螺旋缠绕金属片条来制造,所述金属片条包括由材料桥连接的齿,当片条本身缠绕以形成环时,每个槽的相对边缘优选地变为基本彼此平行。
作为一种变型,条可以由扇区(secteur)组成,每个扇区包括多个齿组成,这些扇区通过连接件连接,这些扇区是从金属片条上切割出来的。连接件可以是将这些扇区连接在一起的柔性桥和/或具有互补形状的部分,例如榫头和榫槽类型的,或者是彼此抵靠的凸起,特别是当环被轭保持压紧时。
互补形状可以是在材料桥上,以使得不同的扇区组装在材料桥上。优选地,不同扇区的互补形状的装配在材料桥的可变形区域之外完成。这有利于组装,尤其是在大型机器的情况下。例如,扇区具有中空形状,该中空形状互补于相邻扇区的突起形状相匹配。
可选地,环包括预先切割的磁片的堆叠。
还可选地,环可以通过添加剂制造工艺制造,例如粉末烧结。
如果轭的宽度允许,轭可以通过将金属片直接卷缠绕成螺旋形、在切割过程中形成或不形成合适的槽以方便缠绕、堆叠预先切割的磁片或通过添加剂制造工艺(例如粉末烧结)来制造。
在槽中安装绕组后,轭附接至环。
线圈
优选地,线圈中的每个如前所述。与本发明其它方面有关的上述特征适用于本发明的组合或独立于其它方面的方法。
优选地,每个线圈的第一槽部和最内侧的第二槽部的最内侧表面在槽中沿着以定子轴线为主轴的线圈的同一中间圆柱延伸。这使得线圈在垂直于中间圆柱部分的方向上更加紧凑。此外,这种紧凑性允许插入槽中的第一和第二槽部彼此接触,从而更好地填充定子的槽。这改进了冷却。
可选地,每个线圈的最内侧的第一和第二槽部的最内侧表面在两个不同的圆柱中延伸,这两个圆柱以非零距离径向间隔开。
术语“每个线圈的最内侧”是指最靠近每个线圈的中间圆柱部分的部分。
优选地,每个线圈的径向外形尺寸小于或等于槽的深度(槽在径向方向上的尺寸)。
优选地,每个线圈完全包括在两个外圆柱之间(这两个外圆柱的中心轴线与中间圆柱的中心轴线相同)并且由距离线圈最外侧的第一和第二槽部的中间圆柱最远的表面限定。线圈完全在由平行于中间圆柱的最外侧槽部的表面限定的圆柱之间延伸,这使得在线圈端部(即线圈插入槽后延伸出槽的部分)处的径向方向上的线圈更加紧凑。
“每个线圈完全包括在两个外圆柱之间(这两个外圆柱的中心轴线与中间圆柱的中心轴线相同)并且由距离线圈最外侧的第一和第二槽部的中间圆柱最远的表面限定”是指线圈在线圈端部处的径向外形尺寸等于或小于第一和第二槽部的径向外形尺寸之和。因此,线圈的线圈端部的径向外形尺寸小于或等于槽的深度(槽在径向方向上的尺寸)。
可选地,线圈端部的径向外形尺寸大于槽的深度。
线圈的角度范围可以在20°与180°之间,最好在50°与80°之间,优选地基本等于65°。
优选地,第一和第二槽部具有相同的长度。
优选地,第一和第二半匝具有相同的长度。
线圈优选地为基本六边形形状,特别是,由第一和第二槽部形成的两个相对的边比其它边更长,尤其是六边形的其它边的长度的至少两倍。可选地,第一和第二槽部比六边形的其它边更短。
线圈优选地由一个或多个导线形成,优选地由单个导线形成。优选地,导线的横截面是圆形或多边形,特别是具有圆形边缘,在其它可能的形状中优选地为矩形。优选地,导线的横截面是矩形。优选地,第一槽部通过在其最宽的面(也称为平坦面)上彼此接触而彼此堆叠在一起,第二槽部也通过在其平坦面上彼此接触而彼此堆叠。
优选地,线圈的导线通过绝缘涂层、特别是搪瓷涂层进行电绝缘。
优选地,第一和第二槽部是直线形的。
优选地,每个线圈的第一和第二半匝中的每个沿半匝圆柱延伸,特别是平行于导线的平坦面,第一和第二半匝的半匝圆柱彼此平行并平行于线圈的中间圆柱。优选地,第一半匝的半匝圆柱都在相应线圈的中间圆柱的同一侧延伸,而第二半匝的半匝圆柱都从相应线圈的中间圆柱的另一侧延伸。
优选地,第二半匝中的每个通过联接部与同一匝的第一半匝和下一匝的第一半匝连接。
优选地,第一和第二半匝中的每个包括在相应的第一和第二槽部的每侧延伸的两个线圈部分。线圈端部在第一和第二半匝之间与联接部连接,并用于从第一和第二槽延伸出。优选地,线圈端部在将槽部插入定子的槽之前是直线型的,而在插入后被弯曲,以采纳定子的弧度。优选地,线圈部分在与相应的第一和第二槽部相同的圆柱上延伸。线圈端部可与相应的第一或第二槽部形成非零角度。第一或第二槽部与线圈端部之间的角度可在5°与90°之间,优选地在40°与60°之间。
优选地,当线圈插入定子时,第一和第二半匝之间的联接部以及第一和第二半匝的一部分(特别是半匝的线圈端部)形成在定子的每侧延伸的线圈的两个线圈端部。
优选地,每个联接部是在其所连接的第一半匝和第二半匝之间延伸的环形部分,特别是在其所连接的第一半匝和第二半匝的线圈端部之间延伸的环形部分。优选地,每个线圈最内侧的联接部形成基本完整的环,其它联接部优选地形成角度范围基本等于180°的环形部分。可选地,所有联接部都形成角度范围基本等于180°的环形部分。
对于每个线圈,从第一和第二槽部的两侧,相应线圈的联接部都可以通过彼此叠置沿同一联接平面堆叠,特别是在导线的平坦面上。这样,联接部在相应线圈的每端形成了单一的头部,并且从相应线圈的中心到相应线圈的外部的长度不断增加。优选地,线圈两端的头部沿同一联接平面延伸,特别是定子的径向平面。
可选地,对于每个线圈,在第一和第二槽部的每一侧,线圈的联接部以沿彼此平行的联接平面延伸的至少两个并置头部堆叠,所述联接部特别是在导线的平坦面上、可选地在两个头部上彼此叠置。优选地,两个联接平面侧向偏移的距离与导线的平坦面的宽度基本相等,以使得相邻的两个头部侧向拼接。特别是,这样可以减小线圈端部的径向尺寸以方便电机的制造。优选地,联接平面是定子的径向平面。
对于每个线圈,第一槽部可以沿在定子径向平面中延伸的单列叠置,即配置为在第一槽中径向延伸,第二槽部可以以在定子径向平面中延伸的单列叠置,即配置为在第二槽中径向延伸。优选地,第一和第二槽部的导线宽度分别与其所插入的第一和第二槽的宽度基本相等。
作为一种变型,对于每个线圈,第一槽部按照在定子的径向平面上延伸的几列、尤其是并置的两列叠置,第二槽部也按照在定子的径向平面上延伸的几列、尤其是并置的两列叠置。在这种情况下,优选地,所述槽部的一侧上的联接部以与所述联接部的并置的列一样多的头部堆叠,而所述槽部的另一侧上的联接部以与所述槽部的列的数量加一对应的并置头部的数量堆叠,这些头部沿着与定子径向平面对应的联接平面延伸。
线圈可以被配置为以集中或分散的方式布置在定子的槽中。
“集中”是指线圈缠绕在单个齿上并且第一槽和第二槽相邻。
“分散”是指第一槽和第二槽不相邻。
优选地,线圈被配置成以分散的方式布置在第一和第二槽中。
槽部可以通过片状绝缘体与槽的内表面分隔。线圈可以包括至少一个附接至线圈的一部分的至少一个片状绝缘体,特别是环绕线圈的一部分的片状绝缘体。优选地,被片状绝缘体覆盖的该线圈部分与第一或第二槽部对应。优选地,线圈包括至少两个片状绝缘体,特别是环绕线圈的两个部分的片状绝缘体,所述至少两个片状绝缘体附接至线圈的分别与至少第一和第二槽部对应的两个部分上。
优选地,接收在槽中的线圈部分在其插入槽中的整个表面上都覆盖有片状绝缘体。
线圈可以被分成包括多个前面描述的线圈的线圈组,线圈组中的线圈通过导线的连续性特别是在线圈的两端连接在一起。
电机
根据本发明的另一方面,本发明的目的也是一种旋转电机,该旋转电机包括如上所述的定子,或包括具有上面限定的槽和线圈或线圈组的定子,其第一槽部插入其中一个槽中,第二槽部插入另一个槽中,槽组接收线圈的第一槽部和另一个线圈的第二槽部。
与本发明前述方面有关的上述特征也可结合或独立于本发明的其它方面而应用于本发明的这一方面。
制造方法
根据另一个方面,本发明还涉及一种用于制造旋转电机的线圈的方法,包括以下步骤:
(a)使用成型系统对至少一个导线进行成型,以沿着所述导线形成至少一个第一半匝和至少一个第二半匝的交替,
(b)从所述导线的第一端向所述导线的第二端将第一半匝和第二半匝彼此折叠以形成绕组,所述绕组形成至少一匝。
这种制造方法可以制造出紧凑的线圈,该线圈的线圈端部(即线圈插入槽后延伸出槽的部分)的外形尺寸减小。
此外,还可以更好地填充槽,从而改进了冷却并减少电导体的用量。
此外,还可以使线圈的匝的槽部在该线圈所延伸的槽中的顺序相反(也称为“换位”),以使第一槽和第二槽的每个中同一线圈的槽部之间的电流循环最小化。
优选地,该方法是制造根据前述方面之一的线圈或如上所述的线圈组的方法。该方法也可以是制造接收在上述定子中的线圈的方法。
制造的线圈可以是上述线圈之一。与本发明其它方面相关的上述特征适用于组合或独立于本发明其它方面的方法。
优选地,步骤(b)中的每个折叠都是在成型之前通过围绕横向于导线延伸轴线的轴线旋转来进行的。
优选地,步骤(a)包括使用成型系统对至少一个导线进行成型,以便沿着所述导线形成第一半匝和第二半匝的交替。
优选地,在折叠步骤(b)之前,相邻的第一半匝和第二半匝通过直导线的联接部彼此相连。优选地,在相应的第一匝和第二匝彼此折叠的过程中,联接部或每个联接部形成环形部分。
在多个第一和第二半匝的情况下,联接部优选地在步骤(b)中从导线的第一端到第二端彼此向后折叠。联接部可具有从导线的第一端到导线的第二端增加的长度。
步骤(a)可以通过成型系统的一个或多个连续成型操作进行,成型系统的成型操作或每个成型操作包括以下连续步骤:
-在成型系统中定位一部分导线,
-通过成型系统对该导线部分进行成型,以及
-从成型系统中取出已成型的该导线部分。
步骤(a)可包括通过成型系统对导线的连续部分进行成型的多个连续操作,以在每个部分中成型至少一个第一或第二半匝。
步骤(a)和(b)可以不是不同的。步骤(a)可以包括使用该系统进行的多个连续成型操作以形成导线的连续部分,而步骤(b)可以在由成型系统成型第一和第二半匝时在不同的折叠子步骤中进行。优选地,第一和第二半匝的彼此折叠按照第一和第二半匝的成型顺序完成,先在导线第一端附近将成型的第一半匝折叠到相邻的第二半匝上以形成线圈的绕组,然后在相邻的半匝上以重复的方式从导线的第一端到第二端进行重复绕组。
可选地,步骤(a)和步骤(b)是不同的,步骤(b)完全在步骤(a)之后进行。
优选地,步骤(b)中第一和第二半匝的折叠始终通过在从导线第一端朝向导线第二端的同一方向上的旋转来进行的。
优选地,成型系统包括多个辊,包括:
-在成型步骤中的具有固定轴线的辊,以及
-在成型步骤中的具有在导线未变形的静止位置和导线变形位置之间可移动的轴线的辊。
具有固定轴线和可移动轴线的辊的存在可以实现可形成的线圈的尺寸多样性。线圈的尺寸尤其取决于所选择的辊的定位。
具有可移动轴线的辊优选地有具有在没有成型的情况下横向于导线的延伸轴线可移动的轴线。
固定轴线和/或可移动轴线的辊可以是可伸缩的。“可伸缩”是指辊可以从其位置上移开或压入为此目的提供的外壳中,以释放成型的导线并方便其取出。这能够方便地取出成型系统中的每一部分导线,并且可选地在成型系统的两次成型操作之间改变具有固定轴线和/或移动轴的辊的位置。
至少两个具有连续的固定轴线的辊可以从导线的同一侧延伸出。
优选地,至少两个具有可移动轴线的辊通过两个具有固定轴线的辊在导线另一相反侧在两个具有固定轴线的辊之间延伸。
优选地,每个具有可移动轴线的辊都与从导线的相反侧延伸出的两个具有固定轴线的辊相邻,并且在步骤(a)中,通过使具有可移动轴线的辊朝向导线平移移动来完成导线的成型。
每个成型操作可包括以下步骤:
(i)在成型系统中延伸一部分导线,所述成型系统配置成使具有可移动轴线的辊在导线的与相邻两个具有固定轴线的辊所延伸的侧相反的一侧延伸,具有可移动轴线的辊处于静止位置,
(ii)将具有可移动轴线的辊移动到变形位置,使该导线部分成型,以及
(iii)一旦形成相应的半匝,将具有固定轴线和/或可移动轴线的辊缩回,以便从成型系统中取出成型的导线部分。
步骤(a)可包括以下步骤:
(a1)通过第一成型操作,在第一配置中使用成型系统对导线的第一部分进行成型,
(a2)通过第二成型操作,在第二配置中使用成型系统对与导线第一部分导线相邻的导线第二部分进行成型。
导线的第一部分和第二部分优选地具有相同的长度。
成型系统的第一和第二配置可以相同,或者优选地不同。在成型系统的第一和第二配置相同的情况下,则成型后的第一和第二部分形状相同;在成型系统的第一和第二配置不同的情况下,则成型后的第一和第二部分形状不同。
在第一和第二配置不同的情况下,固定辊和可移动辊中的每个在成型系统的第二配置中可以布置在导线的与它们在成型系统的第一配置中的位置相反的一侧。这样,可以尤其使第一和第二部分在变形前分别相对于导线的延伸轴线对称地成型,并避免了在半匝彼此折叠时导线必须向回弯曲。然后,通过在变形前将第一半匝围绕横向于导线轴线的轴线在第二半匝上倾斜来完成折叠,而不对导线进行任何其它变形。
在步骤(a1)中,导线第一部分的成型可形成第一半匝,在步骤(a2)中,导线第二部分的成型可形成第二半匝,第一半匝和第二半匝被配置成在步骤(b)中形成完整的线圈。
成型前的导线可以沿着在成型后的第一和第二半匝之间延伸的纵向轴线延伸,特别是沿着所形成的线圈的纵向轴线延伸。
在第一和第二配置不同的情况下,成型系统可包括两个在成型时具有固定轴线的辊和两个在成型时具有可移动轴线的辊,所述可移动轴线的辊布置在具有固定轴线的辊之间。
在步骤(a1)和(a2)中,在两个具有移动轴线的辊之间的导线段可以基本为直线型的,并可配置成装配至与电机的槽、特别是定子的槽中。
该方法还可包括额外步骤:
(a3)第一配置中使用成型系统与导线第二部分相邻地成型导线的第三部分,以形成额外的第一半匝,
(a4)重复步骤(a2)和(a3),以形成多个第一和第二额外半匝。
该方法可包括在形成第一和第二半匝时对其进行折叠的步骤。优选地,该方法包括以下步骤:
(b1)在步骤(a2)之后和步骤(a3)之前,折叠在步骤(a1)中成型的第一半匝和在步骤(a2)中成型的第二半匝,以形成绕组,所述绕组形成线圈,
(b2)在步骤(a3)之后和步骤(a4)之前,折叠步骤(b1)中得到的绕组和在前一成型步骤中成型的额外半匝,以形成新的绕组,以及
(b3)在每个成型步骤之后重复步骤(b2)。
折叠步骤(b1)可以通过在成型前围绕横向于导线纵向轴线的轴线旋转第一半匝来完成。折叠步骤(b2)可以通过在成型前围绕横向于导线纵向轴线的轴线旋转绕组来完成。
可选地,成型系统的第一和第二配置是相同的。
步骤(a1)和(a2)可以是相同的,每个步骤都可以在成型系统的一次操作中成型至少一个第一半匝和与第一半匝相邻的第二半匝的至少一部分。
该方法可包括重复步骤(a2)的步骤(a3)。
步骤(a1)和(a2)可以是相同的,每个步骤都可以在成型系统的一次操作中成型第一半匝和与第一半匝相邻的至少一个第二半匝。
导线可沿着在第一和第二半匝之间延伸的轴线延伸。
在这种情况下,成型系统可以包括两个连续的绕组,该绕组具有两个在成型时具有固定轴线的辊和两个在成型时具有可移动轴线的辊,所述具有可移动轴线的辊在具有固定轴线的辊之间延伸,两个绕组中的一个的具有固定轴线的辊布置在导线的与另一个绕组的具有固定轴线的辊所布置的导线侧相反的一侧。这样,其中一个绕组可以成型第一和第二半匝中的一个,而另一个绕组可以成型第一和第二半匝中的另一个。
该方法可包括以下步骤:
(b1)在步骤(a1)和步骤(a2)之间,折叠在步骤(a1)中成型的第一半匝和在步骤(a1)中成型的第二半匝,以形成绕组,所述绕组形成线圈,
(b2)在步骤(a2)之后,将绕组折叠在与该绕组相邻的第一半匝上以形成新的绕组,然后将新的绕组折叠在在上一步骤中成型并与该绕组相邻的第二半匝上以形成新的绕组,以及
(b3)在多个成型步骤中的每个之间重复步骤(b2)。
可选地,步骤(a1)和(a2)是相同的,每个步骤都可以在成型系统的一次操作中成型第二半匝的第一部分、与前一个第二半匝部分相邻的第一半匝和与该第一半匝相邻的第二半匝的第二部分,成型前的导线沿着侧向于第二半匝延伸的纵向轴线延伸,第一和第二半匝部分是两个部分,它们联接在一起以形成完整的第二半匝。
该方法可包括重复步骤(a2)的步骤(a3)。
在这种情况下,成型系统可以包括两个具有可移动轴线的第一辊,它们嵌套在两个具有固定轴线的第一辊之间,两个具有固定轴线的第一辊本身嵌套在两个具有可移动轴线的第二辊之间,两个具有可移动轴线的第二辊本身沿导线的纵向轴线嵌套在两个具有固定轴线的第二辊之间。优选地,具有固定轴线的第二辊位于导线附近以便沿纵向轴线保持导线,具有固定轴线的第一辊与其纵向轴线的间距为第二半匝的宽度;具有移动轴线的第二辊横向于纵向轴线移动第二半匝的宽度,并且具有移动轴线的第一辊横向于纵向轴线移动线圈的宽度。
该方法可包括以下步骤:
(b1)在步骤(a2)之后,将在前一个成型步骤中成型的第一半匝折叠到相邻的第二半匝上以形成绕组,所述绕组形成线圈,然后将该绕组折叠到与该绕组相邻的第一半匝上以形成新的绕组,以及
(b2)在各个成型步骤中的每个之间重复步骤(b1)。
所形成的绕组优选地包括导线的多个匝。
线圈优选地为基本六边形形状,特别是,两个相对的边比其它边更长,特别是其它边的长度的至少两倍,所述其它边可以具有基本相同的长度。第一和第二半匝中的每个可以具有用于插入旋转电机的槽中的直槽部以及两个线圈端部,所述两个线圈端部与槽部形成非零角度并用于形成线圈的线圈端部。
优选地,第一半匝和第二半匝之间的联接部中的每个在第一半匝和第二半匝彼此折叠后形成环形部分。
在具有多个匝的绕组中,在将第一和第二半匝彼此折叠的过程中,导线(尤其是每个联接部)可以缠绕在通过之前折叠的第一和第二半匝的折叠而之前形成的至少一个环形部分上。在第一半匝和第二半匝之间的折叠过程中,导线(尤其是每个联接部)可以在每端缠绕成单个头部,联接部在每端彼此叠置。
作为一种变型,在第一和第二半匝之间的折叠过程中,联接部在每端缠绕成至少两个头部,以便联接部交替地缠绕在每个头部上。
绕组可构成如上所述的线圈。
该方法可包括组装至少两个叠置的绕组以构成旋转电机的线圈的步骤。在成型之前,不同绕组的线圈端部的联接部可以垂直于导线的纵向轴线彼此偏移。
该方法还可包括在折叠后将第一和第二半匝彼此分离的额外步骤。这种分离使在线圈端部的联接部可以在角度上打开。这可以减小线圈的尺寸、特别是线圈端部的尺寸,以便于冷却。
该方法可包括尤其在线圈插入旋转电机的槽中时弯曲线圈的步骤,以使得线圈基于旋转电机定子的形状、特别是通过遵循圆柱形表面延伸至槽中。
该方法可包括至少在用于接收在定子的槽中的线圈部分上固定片状绝缘体。
附图说明
通过阅读以下对本发明非限制性实施例的详细描述,并查看附图,可以更好地理解本发明:
图1A示意性地显示了绕组示例的透视图,
图1B显示了带有一部分线圈的定子示例,
图2示意性地且分隔地显示了线圈的示例的透视图,
图3是图2的线圈沿III的视图,
图4显示了图2和图3的线圈沿IV的视图,
图5示意性地显示了图2和图3的线圈弯曲前的透视图,
图6是图5的线圈沿VI的视图,
图7显示了图5和图6的线圈沿VII的视图,
图8显示了图1至图7中线圈的端部的细节,
图9显示了图8的细节沿IX所示的视图,
图10示意性地显示了成型系统和插入该成型系统的一部分导线在该部分的成型步骤之前的透视图,
图11显示了在图10的成型系统中对图10的导线部分的成型,
图12示意性地显示了在通过图10和图11的成型系统的三个成型步骤之后的导线,
图13示意性地显示了图12的导线在将第一端半匝折叠在相邻的第二半匝上后形成线圈的透视图,
图14示意性显示了将图13的线圈折叠到相邻的第一半匝上的步骤的透视图,
图15显示了通过图14所示步骤得到的绕组,
图16示意性地显示了第一和第二半匝的通过成型系统成型的变型,
图17示意性地显示了第一和第二半匝的通过成型系统成型的变型,以及
图18示意性地显示了线圈的线圈端部的变型布置的透视图,
图19示意性地显示了弯曲前线圈的变型,
图20示意性地显示了弯曲前线圈的变型的透视图,
图21显示了图20的线圈沿XXI的视图,
图22对应于弯曲后的图21的线圈,
图23显示了图20的线圈组,
图24是沿图23的XXIV的视图,
图25显示了定子的示例,
图26示意地显示了线圈的变型的透视图,
图27示意地显示了线圈的变型的透视图,
图28示意地显示了线圈的变型的透视图,
图29是沿图28的XXIX的视图,以及
图30示意地显示了线圈的变型的透视图。
具体实施方式
图1A显示了根据在机器定子(未显示)中所具有的布置来布置的绕组10。
图1B显示了插入定子60的槽62中的线圈20。
图2和图3显示了独立的线圈20。
如图1B所示,每个线圈20都具有两个直部分22,用于插入定子60的槽62中,并在每个端部处通过线圈端部24连接在一起,线圈端部24用于伸出槽的每侧。
线圈20在插入定子60的槽62中之前被弯曲,以便插入其中。如图4所示,线圈20沿着中间圆柱P延伸,该中间圆柱的弧度与要装配所述线圈的定子的外表面的弧度相同,直部分22为直线型的,线圈端部24在俯视图中沿着圆弧延伸。线圈的角度范围在20°和180°之间,最好在50°和80°之间,优选基本等于65°。在弯曲线圈20之前,如图6和图7所示,圆柱P具有中间平面P的形状。
在接下来的描述中,无论线圈的配置如何,都将用中间平面P来表示线圈的中间平面或圆柱。
在所示的示例中,线圈20从正面看为基本六边形形状,并通过将导线30缠绕成多个匝而形成,每个匝由通过联接部40彼此连接的第一半匝32a和第二半匝32b形成,这些匝也通过联接部40连接在一起。第一半匝32a主要在垂直于中间平面P的横向平面T的一侧延伸,第二半匝32b大部分从该侧向平面T的相对于第一半匝32a的相反侧延伸出。导线30具有矩形截面,其最小的一侧形成边缘面,并且其长的一侧形成平坦面。
第一半匝32a均具有相同的形状,并且优选地在整个长度上叠置并且成对接触。第一半匝32a的导线30在其平坦面上彼此叠置。第二半匝也是如此。
如图7和图8明显所示,最靠近中间平面P的第一半匝和最靠近中间平面P的第二半匝可以叠置并且特别是在其端部至少部分拼接。
第一半匝32a全部从中间平面P的第一侧延伸出,大部分从侧向平面T的第一侧延伸出,同时在垂直于中间平面P的方向X上彼此叠置,第二半匝32b全部从中间平面P的与第一侧相反的第二侧延伸出,主要从侧向平面T的与第一侧相反的第二侧延伸出。
线圈20可以包括1到20个、特别是5到15个第一半匝32a,例如图中所示的7个第一半匝32a,以及包括同样多的第二半匝32b。
第一和第二半匝32a和32b包括相应的直线型槽部34a和34b。这些槽部通过相应的弯头部38a和38b连接到也是直线型的相应的直线圈部分36a和36b。第一半匝的线圈端部36a通过环形联接部40与相邻的第二半匝的线圈端部36b连接。
线圈部分36a和36b中的每个与相应的槽部34a或34b形成角度α,尤其在图3中可见。例如,角度α在90°和150°之间,优选地大约为120°。
线圈20的直部分22分别通过第一半匝32a的槽部34a的叠置和第二半匝32b的第二第一槽部34b的叠置形成。线圈20的直部分22的每侧上的线圈20的线圈端部24通过线圈部分36a和36b以及从与所述线圈端部24对应的一侧延伸出的联接部40的叠置形成。
直部分22中第一槽部34a的叠置顺序与直部分22中第二槽部34b的叠置顺序相反,以使得如果一个匝的第一槽部32a在相应槽中的径向最内侧,则同一匝的第二槽部34b在该槽中的径向最外侧,反之亦然。
第一和第二半匝32a和32b具有在线圈部分36a或36b的端部之间测量的相同长度S,槽部34a和34b具有基本等于定子槽的高度的相同长度m。
第一和第二半匝可以具有相同的宽度Q,尤其如图6所示,该宽度在侧向平面T和中间部分32a或32b的重心之间测量。可选地,第一半匝32a的宽度Q可以与第二半匝32b不同。
联接部40在线圈端部中形成叠置的环,其中心具有宽度为l的开口42,特别地在图7和图8中可见。线圈的开口角度大于或等于180°。优选地,最内侧的联接部40的环几乎是封闭的球,这是因为最内侧的槽部34a和34b具有沿中间平面P延伸的表面。
如图9所示,线圈端部具有垂直于中间平面P的更大的宽度L,其大于线圈20的不包括环40的厚度e。
每个线圈20具有两个连接端部28和29,每个在线圈端部24中延伸,优选地在相同的线圈24中延伸。导线的第一自由端28从最靠近中间平面P的第一或第二半匝32a或32b延伸出,导线的第二自由端29从距离中间平面P最远的第一或第二半匝32a或32b延伸出。这样,线圈20通过仍然在相同的方向缠绕导线30得到,这将在后面解释。
在绕组10中,相邻的线圈20通过彼此嵌套在其线圈端部24部分叠置,线圈端部24在彼此周向偏移。线圈20配置为使得由线圈20的第一半匝32a的槽部34a形成的直部分22与另一个线圈20的第二半匝32b的槽部34b形成的直部分22在定子的槽中叠置。
在所示的示例中,导线的自由端28和29都在定子的同一侧延伸。
现在将参照图10至图15描述通过成型系统50生产线圈20的方法。
在图10和图11所示的示例中,成型系统50包括位于纵向轴线X的第一侧的两个具有固定轴线的辊52以及位于轴线X另一侧的布置在具有固定轴线的辊52之间的两个具有可移动轴线的辊54。辊54在垂直于轴线X的辊52的方向上可移动,如图11所示。辊52所间隔的距离d基本等于第一半匝32a的长度S。辊轴54的轴线所间隔的距离k基本等于第一半匝32a主要部分的长度m。
根据图10所示的第一成型操作,导线30的第一直线部分沿轴线X定位在辊52和辊54之间。然后,辊54在垂直于轴线X的辊52的方向上从第一位置向第二位置移动相同的距离b,该距离b基本等于第一半匝32a的宽度Q。辊54在移动过程中使导线30变形,使其具有第一半匝32a的形状。然后将其从成型系统移出。为了方便移出,辊54是可伸缩的。
根据第二成型操作,辊52和辊54移动至相对于前一次操作中占据的位置定位在轴线X的相反侧。导线30的在前一操作中在第一成型部分相邻的第二直线部分沿轴线X定位在辊52和辊54之间。然后,辊34在垂直于轴线X的辊52的方向上从第一位置向第二位置移动相同的距离b,该距离b基本等于第二半匝32a的宽度Q。滚轴54在移动过程中使导线30变形,使其具有第二半匝32b的形状。从图12中可以看出,先前成型的第一半匝32a和此处成型的第二半匝32b通过直线部分连接在一起。成型的第二半匝然后从成型系统中移出。
在第三成型操作中,辊52和54与第一操作中一样重新定位,并在导线30的与前一部分相邻的部分上成型新的第一半匝32a。
在第四成型操作中,在导线的与前一部分相邻的部分上重复第二操作。
因此,可以依次成型第一和第二半匝32a和32b。如图12所示,导线30然后沿着轴线X具有连续的第一和第二半匝32a和32b,它们通过直线部分彼此连接。
优选地,直线部分沿着导线越来越长,以便在不移位连续的第一和第二半匝的情况下可以将它们叠置成环40。事实上,线圈端部的最内侧的联接部40必然比线圈端部的最外侧的联接部40短。
如图13至图15所示,第一和第二半匝32a和32b然后彼此折叠。
为此,如图13所示,在第一折叠步骤中,通过绕垂直于轴线X的轴线Y1旋转,将在上述第一步骤中成型的第一半匝32a在直线部分处折叠在在第二步骤中的成型的第二半匝32b上。然后,第一半匝32a和第二半匝形成完整的匝,并且直线部分为环形部分40的形式。
然后,在第二折叠步骤中,如图14所示,通过绕垂直于轴线X的轴线Y2旋转,在第二步骤中成型的第二半匝32b和在第三步骤中成型的第一半匝32a之间的直线部分处,将所形成的完整线圈本身折叠在在第三步骤中形成的相邻的第一半匝32a上。如图15所示,完整的匝和第一半匝然后形成一个半匝的线圈,并且直线部分形成环形部分40。
在第三折叠步骤中,将先前形成的绕组本身通过围绕垂直于轴线X的轴线Yi旋转,在与该绕组相邻的半匝和先前的半匝之间的直线部分处折叠在相邻半匝上,直线部分折叠在在第一折叠步骤中形成的环形部分40上,这样直到绕组被折叠到线圈20的最后半匝32a或32b上,优选地32b上,直线部分彼此折叠。
上述折叠步骤始终沿同一方向完成,以便直线部分在线圈的每个线圈端部处彼此缠绕。
作为一种变型,上述折叠步骤在上述成型操作之间进行。折叠到半匝32a或32b上的步骤在其成型后进行。例如,这些操作按以下顺序进行:
-第一和第二成型操作/第一折叠步骤/第三成型操作/第二折叠步骤/折叠操作和折叠步骤的交替,或
-第一和第二成型操作/第一折叠步骤/第三和第四次成型操作/第二和第三折叠步骤/的两个成型操作和两个成型步骤的交替。
在图16和17所示的变型中,成型系统50是不同的。
在图16的实施例中,成型系统50可以在单次成型操作中沿轴线X成型第一和第二半匝32a和32b,它包括沿轴线X的:
-第一组辊,包括位于轴线X一侧的两个具有固定轴线的辊52a以及相对于辊52a在轴线X另一侧布置在辊52a之间的两个具有可移动轴线的辊54a,辊54a可垂直于轴线X朝向辊52a移动,以及
-第二组辊,包括反向于第一绕组的辊52a的在轴线X一侧的两个具有固定轴线的辊52b以及与第一绕组的辊52a位于轴线X的同一侧的布置于辊52b之间的两个具有可移动轴线的辊54b,辊54b可垂直于轴线X朝向辊52b移动。每组辊的辊52a和52b间隔开的距离d基本与第一和第二半匝32a和32b的长度S相等。辊54a和54b在他们的轴线之间间隔开的距离k基本等于第一和第二半匝的各自主要部分32a和32b的长度m。
根据图16所示的第一成型操作,导线30的第一直线部分沿轴线X定位在辊52a和52b以及辊54a和54b之间。然后,辊54a和54b沿辊52a和52b的方向移动的距离b基本等于第一和第二半匝32a和32b的宽度Q。辊54a和54b在移动过程中会使导线30变形,使其具有由第一组辊成型的第一半匝32a和由第二组辊成型的第二半匝32b的连续形状。只要导线30的连续部分有匝,就可以多次重复这一操作。折叠步骤与前面描述的那些相同。
在图17的实施例中,轴线X沿着第二半匝32b的主要部分延伸,成型系统50可以沿着轴线X在单次操作中成型半个第二半匝32b、第一半匝32a和半个第二半匝。成型系统包括沿轴线X的:
-在轴线X一侧的具有固定轴线的两个辊52b,
-相对于辊52b在轴线X另一侧布置于辊52b之间的两个具有可移动轴线的辊54b,
-投影在轴线X上的两个具有固定轴线的辊52a,在辊52b的一侧布置在辊54b之间并与横向于其的轴线X间隔开的距离r基本等于第二半匝32b的宽度Q,以及
-投影在轴线X上的两个具有可移动轴线的辊54a,布置在辊52a之间并且在辊54b的一侧。
辊54a在它们的轴线之间间隔开的距离与第一半匝32a的中间部分的长度m-S基本相等。辊52a沿轴线X与相邻的辊54a间隔开的距离基本等于第一半匝32a的线圈端部36a部分沿轴线X的长度S-m。辊54b沿轴线X与相邻的固定辊52a间隔开的距离基本等于第二半匝32b的主要部分的长度m-S。
根据图17所示的第一成型操作,导线30的第一直线部分沿轴线X定位在辊52a和52b以及辊54a和54b之间。然后,辊54b在垂直于轴线X的向辊52a的方向从第一位置到第二位置的移动距离b1基本等于第二半匝32b的宽度Q,辊54a在垂直于轴线X的向辊52a的方向上从第一位置到第二位置的移动距离b2基本等于线圈20的总宽度。辊54a和54b在移动过程中使导线30变形,使其具有由沿轴线X的第二半匝32b的一半、第一半匝32a和第二半匝的一半组成的连续图案的形状,如图17所示。
重复这一操作,相邻的第二半匝的半部彼此补充以形成完整的第二半匝。折叠步骤与前面描述的那些相同。
在图18和图19所示的变型中,直线部分交替地折叠在两个叠置区上,形成两个并置头部(端部头部)26a和26b。这种具有通过将一个联接部40叠置成两个形成的两个头部26a和26b的布置尤其可以在侧向平面T上减小线圈端部的尺寸,线圈端部的横向延伸宽度不大于线圈的厚度,在图19中尤其可见。在弯曲之前,线圈20然后完全包括在由线圈20的最外侧的第一和第二槽部32a和32b的最外侧平坦面限定的线圈弯曲之前的平面V和R之间,如图19所示。在线圈弯曲后,平面V和R变为外圆柱。图20至图25的实施例与前述实施例的不同之处在于,第一和第二槽部34a和34b以并置的两列22a和22b堆叠在导线的平坦面上,并通过导线的边缘彼此接触。
在槽部34a和34b的一侧,线圈端部24包括两个线圈头部26a和26b,一个26a将内列22b的第一槽部34a连接至外列22b的第二槽部34b,另一个将外列22a的第一槽部34a连接至内列22a的第二槽部34b。在槽部34a和34b的另一侧,线圈端24包括三个头部(端部头部)26c、26d和26e、内列22b的第一槽部34a分别通过在第二半匝所延伸的一侧的中间头部26d和头部26e的联接部,交替地连接至外列22a和内列22b的第二槽部34b,并且外列22b的第一槽部34a分别通过在第一半匝所延伸的一侧的中间头部26d和头部26b的联接部,交替地连接至外列22a和内列22b的第二槽部34b。
在本实施例中,连接端28和29在三个线圈端部头部26c、26d和26e的每侧。
从图21中可见,最内侧的第一匝32a和第二匝32b可以在横向于线圈中间平面P的方向上彼此相距零或非零距离m,这尤其使得第一和第二半匝32a和32b通过联接部连接在一起,所述联接部形成具有不损坏导线的最小曲率半径的延伸超过180°的环形部分。
从图23和图24中可见,一旦线圈20a被缠绕,导线还可以被缠绕以形成其它线圈20b和20c,不同的线圈20a、20b和20c通过导线的连续性附接在一起。如图25所示,在所示的示例中,这些由同一导线形成的线圈20a、20b和20c的组配置成装配至相邻定子的槽中。它们彼此嵌套并形成相邻线圈组。导线的端部28和29优选地在同一线圈端部的线圈头部的每侧延伸。允许不同线圈50之间的联接的电线部分优选地具有平行于其中的线圈头部的环延伸的环形形状,而不横向超出线圈头部。
如图所示,线圈20可以插入具有开槽62的任何定子60的槽62中。在图1B和图25所示的示例中,定子60包括:环65,槽62向外开口地生产;以及附接至环65的轭68,可以在绕组插入后使得槽62径向关闭。槽62形成于通过形成槽62底部的材料桥彼此连接的齿之间。形成槽底部的材料桥可以是可变形的。环65可以是如图1B所示的单个块体,也可以是图中未示出的多个扇区。
轭68可以包括与环65的凸起互补的凸起,以便于装配。例如,凸起是榫头部和榫槽或槽和互补凹槽。
用于插入定子60的槽62中的线圈的直线部分22可以用片状绝缘体53覆盖,使其与槽内部以及彼此之间分隔开。
该方法还包括将线圈20直线部分22彼此分隔开的额外步骤。这样的间隔可以在线圈端部24打开环形部分。这样减小线圈的外形尺寸,特别是线圈端部24的外形尺寸,便于冷却并减少制造每个线圈所需的电线长度。
该方法还可以包括压碎线圈头部26的额外步骤,使所述线圈头部相对于侧向平面T倾斜。
在图26的变型中,线圈20在单列中具有直部分22。在直部分22的一侧,线圈具有两个端部28和29以及单个线圈端部头部26。在直部分22的另一侧,线圈具有两个线圈端头部26a和26b,联接部交替地弯曲在这两个端部头部上。最内侧的第一和第二匝32a和32b都具有沿线圈中间平面P延伸的表面。
图27中的变型与图26中的变型不同,线圈有三个线圈头部26a至26c,联接部交替地弯曲在这三个线圈头部上。最内侧的第一和第二匝32a和32b横向于线圈中间平面P彼此分隔开的距离m为零。
在图28和29的变型中,线圈20在两列22a和22b中具有直部分22。在直部分22的一侧,线圈具有单个线圈端部头部26。在直部分22的另一侧,线圈有两个端部28和29以及三个线圈端部头部26a至26c,联接部交替地弯曲在这三个线圈端部头部上。最内侧的第一和第二匝32a和32b横向于线圈中间平面P彼此分隔开的距离m可以为零或非零。
线圈端部头部26在三个线圈端部头部26a至26c的一侧的横向外形尺寸t远远大于线圈b的横向外形尺寸。这样的外形尺寸妨碍了从单个线圈端部头部插入轭。然而,轭可以插在另一侧上。
在图30的变型中,线圈20在两列22a和22b中具有直部分22。在直部分22的一侧,线圈有两个端部28和29以及三个线圈端部头部26a至26c,联接部交替地弯曲在这三个线圈端部头部上。在直部分22的另一侧,线圈有四个线圈端部头部26d和26g,联接部交替地弯曲在这四个线圈端部头部上。最内侧的第一和第二匝32a和32b横向于线圈中间平面P彼此分隔开的距离m可以为零或非零
本发明局限于上面已经描述的示例。
例如,第一和第二半匝可以采取不同的形状,线圈组可以在单列中具有第一和第二槽部,并具有一个或多个线圈头部,第一和第二半匝的中心间距可以呈现在第一和第二槽部在单列中的线圈上。
Claims (23)
1.一种用于被弯曲以插入旋转电机定子的第一槽和第二槽中的线圈(20),所述线圈(20)缠绕成多个连续的匝,每个匝包括:
第一半匝(32a),包括被配置为插入所述定子的第一槽中的第一槽部(34a),
第二半匝(32b),包括被配置为插入所述定子的第二槽中的第二槽部(34b),
所述第一槽部(34a)堆叠成一个或多列(22;22a、22b),每列被配置为径向延伸入所述定子的第一槽中,所述第二槽部(34b)堆叠成相同数量的列(22;22a、22b),每列被配置为径向延伸入所述定子的第二槽中,
所述第一槽部(34a)和所述第二槽部(34b)以从所述线圈(20)的中间平面(P)朝向外部平面(V、R)的相同顺序堆叠,
所述第二半匝(32b)中的每个通过联接部(40)与同一匝的第一半匝(32a)和下一匝的第一半匝连接,从第一和第二槽部(34a、34b)的其中一侧延伸出的所述联接部(40)以并置头部(26a、26b、26c、26d、26e)的数量堆叠,所以并置头部的数量严格大于第一和第二槽部(34a、34b)的列(22;22a、22b)的数量。
2.根据权利要求1所述的线圈,其中,所述列(22;22a、22b)的数量大于或等于1,优选地在1与3之间,例如等于1或2。
3.根据权利要求1或2所述的线圈,其中,所述列(22;22a、22b)的数量大于或等于2,且连续匝的第一槽部(34a)和第二槽部(34b)交替地堆叠在相应的不同列(22;22a、22b)上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的线圈,其中,在所述槽部(34a、34b)的所述侧上的所述联接部(40)所堆叠的头部(26a、26b、26c、26d、26e)的数量等于列(22;22a、22b)的数量加一。
5.一种用于被弯曲以插入旋转电机定子的第一槽和第二槽中的线圈(20),所述线圈(20)缠绕成多个连续的匝,每个匝包括
第一半匝(32a),包括被配置为插入所述定子的第一槽中的第一槽部(34a),
第二半匝(32b),包括被配置为插入所述定子的第二槽中的第二槽部(34b),
所述线圈(20)的最内侧的第一和第二槽部(34a、34b)具有沿所述线圈(20)的同一中间平面(P)延伸的最内侧表面,所述线圈(20)完全包括在与所述线圈(20)的中间平面(P)平行的两个外部平面(V、R)之间,并由距离所述线圈(20)的中间平面(P)最远的所述线圈(20)的最外侧的第一和第二槽部(34a、34b)的表面限定,
所述第一槽部(34a)和所述第二槽部(34b)以从所述线圈(20)的中间平面(P)朝向外部平面(V、R)的相同顺序堆叠。
6.一种用于插入旋转电机的定子(60)的第一槽和第二槽中的线圈(20),每个线圈(20)缠绕成多个连续的匝,每个匝包括:
第一半匝(32a),包括被配置为插入所述定子的第一槽中的第一槽部(34a),
第二半匝(32b),包括被配置为插入所述定子的第二槽中的第二槽部(34b),
所述第二半匝(32b)中的每个通过联接部(40)与同一匝的第一半匝(32a)和下一匝的第一半匝(32a)连接,
在第一和第二槽部(34a、34b)的每一侧,所述线圈的联接部(40)以沿彼此平行的联接平面延伸的至少两个并置头部(26a、26b、26c、26d、26e)堆叠,
其中,所述线圈(20)的最内侧的第一和第二槽部(34a、34b)具有沿所述线圈(20)的同一中间平面(P)延伸的最内侧表面。
7.一种用于插入旋转电机的定子(60)的第一槽和第二槽中的线圈(20),所述线圈(20)缠绕成多个连续的匝,每个匝包括:
第一半匝(32a),包括被配置为插入所述定子的第一槽中的第一槽部(34a),
第二半匝(32b),包括被配置为插入所述定子的第二槽中的第二槽部(34b),
所述第二半匝(32b)中的每个通过联接部(40)与同一匝的第一半匝(32a)和下一匝的第一半匝(32a)连接,
在第一和第二槽部(34a、34b)的每一侧,所述线圈的联接部(40)以沿彼此平行的联接平面延伸的至少两个并置头部(26a、26b、26c、26d、26e)堆叠,
所述联接部(40)在两个头部(26a、26b)中的一个和另一个上交替地叠置。
8.根据权利要求1至4和7中任一项所述的线圈,其中,所述线圈(20)的最内侧的第一和第二槽部(34a、34b)具有沿所述线圈(20)的同一中间平面(P)延伸的最内侧表面。
9.根据权利要求1至4和6至8中任一项所述的线圈,其中,所述线圈(20)完全包括在与所述线圈(20)的中间平面(P)平行的两个外部平面(V、R)之间,并由距离所述线圈(20)的中间平面(P)最远的所述线圈(20)的最外侧的第一和第二槽部(34a、34b)的表面限定。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的线圈,其中,所述联接部(40)交替地在两个头部(26a、26b)中的一个和另一个上在导线的平坦面上彼此叠置。
11.根据上述权利要求中任一项所述的线圈,其中,所述线圈(20)由一个或多个导线(30)形成,优选地由单一导线形成,所述导线的横截面为矩形,所述第一半匝(32a)通过其平坦面彼此接触,所述第二半匝(32b)通过其平坦面彼此接触。
12.根据上述权利要求中任一项所述的线圈,其中,第一和第二半匝(32a、32b)中的每个沿半匝平面延伸,尤其是平行于导线的平坦面延伸,第一和第二半匝的半匝平面彼此平行并平行于所述线圈的中间平面(P)。
13.根据权利要求6所述的线圈,其中所述第一半匝(32a)的半匝平面均在所述线圈的中间平面(P)的同一侧延伸,并且所述第二半匝(32b)的半匝平面均从所述线圈的中间平面(P)的另一侧延伸。
14.根据上述权利要求中任一项所述的线圈,其中,所述线圈的形状为基本六边形,尤其是,由第一和第二槽部(34a、34b)形成的两个相对的边比其它边更长,尤其是其它边的长度的至少两倍,所述其它边能够基本具有同一长度。
15.根据上述权利要求中任一项所述的线圈,其中,每个联接部(40)是在其所联接的第一和第二半匝(32a、32b)之间延伸的环形部分。
16.根据上述权利要求中任一项所述的线圈,其中,所述线圈的最内侧的联接部(40)形成基本完整的环,其它联接部(40)优选地形成角度范围基本等于180°的环形部分。
17.根据上述权利要求中任一项所述的线圈,其中,在第一和第二槽部(34a、34b)的每一侧,所述线圈的联接部(40)以沿彼此平行的联接平面延伸的至少两个并置头部(26a、26b)堆叠,所述联接部(40)尤其在导线的平坦面上、可选地在两个头部(26a、26b)的每个上彼此叠置。
18.根据权利要求17所述的线圈,其中,两个联接平面彼此侧向偏移的距离与导线的平坦面的宽度基本相等,以使得相邻的两个头部(26a、26b)侧向拼接。
19.根据上述权利要求中任一项所述的线圈,其中,所述第一槽部(34a)按照垂直于所述中间平面(P)延伸的几列、尤其是并置的两列(26a、26b)叠置,并且所述第二槽部(34b)也按照垂直于所述中间平面(P)延伸的几列、尤其是并置的两列(26a、26b)叠置。
20.根据权利要求19所述的线圈,其中,所述槽部的一侧上的联接部(40)以与所述联接部(40)的并置的列一样多的头部(26a、26b)堆叠,并且第一和第二槽部(34a、34b)的另一侧上的联接部以与所述槽部的列的数量加一对应的并置头部(26c、26d、26e)的数量堆叠,所述头部(26a、26b、26c、26d、26e)沿彼此平行且优选地与所述线圈的中间平面(P)垂直的联接平面延伸。
21.一种包括多个根据上述权利要求中任一项所述的线圈(26a、26b、26c)的线圈组,所述线圈(26a、26b、26c)通过导线的连续性彼此联接。
22.一种包括定子(60)的旋转电机,所述定子包括槽(62)和根据上述权利要求中任一项所述的线圈(20),其中,所述第一槽部(34a)插入其中一个槽中,所述第二槽部(34b)插入其中另一个槽中,所述槽的组合接收线圈的第一槽部和另一个线圈的第二槽部。
23.一种用于制造用于旋转电机的根据权利要求1至16中任一项所述的线圈的方法,所述方法包括的步骤涉及:
(a)使用成型系统(50)对至少一个导线(30)进行成型,以沿着所述导线(30)形成至少一个第一半匝(32a)和至少一个第二半匝(32b)的交替,
(b)从所述导线的第一端(28)向所述导线的第二端(29)将第一半匝和第二半匝(32a、32b)彼此折叠以形成绕组,所述绕组形成至少一匝。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FRFR2013503 | 2020-12-17 | ||
FRFR2013445 | 2020-12-17 | ||
FR2013543A FR3118340A1 (fr) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | Stator avec une couronne ayant des encoches ouvertes radialement vers l’extérieur et recevant des bobines et une culasse rapportée. |
FRFR2013543 | 2020-12-17 | ||
PCT/FR2021/052353 WO2022129796A1 (fr) | 2020-12-17 | 2021-12-16 | Bobine destinée à être insérée dans des encoches d'un stator d'une machine électrique tournante |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116848758A true CN116848758A (zh) | 2023-10-03 |
Family
ID=74554113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202180093998.2A Pending CN116848758A (zh) | 2020-12-17 | 2021-12-16 | 用于插入旋转电机定子槽中的线圈 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116848758A (zh) |
FR (1) | FR3118340A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112640274A (zh) * | 2019-01-29 | 2021-04-09 | 赛安特集团有限公司 | 轴向磁通电机 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2085099A (en) * | 1933-11-11 | 1937-06-29 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Low loss armature coil |
JP2001045688A (ja) * | 1999-05-27 | 2001-02-16 | Tsubakimoto Chain Co | 電機子コイル及びその製造方法 |
JP2011097723A (ja) | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Honda Motor Co Ltd | ステータの製造方法 |
KR101224688B1 (ko) | 2009-12-18 | 2013-01-21 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | 스테이터 |
JP5363403B2 (ja) | 2010-04-19 | 2013-12-11 | トヨタ自動車株式会社 | モータ |
JP5924711B2 (ja) * | 2012-10-22 | 2016-05-25 | 三菱電機株式会社 | 電気機械用電機子巻線に用いられる巻線体の製造方法 |
CN105210267B (zh) * | 2013-05-28 | 2018-06-26 | 三菱电机株式会社 | 旋转电机及其制造方法 |
JP2015126636A (ja) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | 株式会社豊田自動織機 | 回転電機のステータおよびコイルの製造方法 |
JP6358335B2 (ja) | 2014-09-18 | 2018-07-18 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | ステータ |
EP3306787A1 (en) | 2014-09-19 | 2018-04-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing a stator, and method for manufacturing a rotary electric machine |
FR3082372B1 (fr) * | 2018-06-07 | 2022-06-03 | Leroy Somer Moteurs | Stator de machine electrique tournant |
-
2020
- 2020-12-17 FR FR2013543A patent/FR3118340A1/fr active Pending
-
2021
- 2021-12-16 CN CN202180093998.2A patent/CN116848758A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112640274A (zh) * | 2019-01-29 | 2021-04-09 | 赛安特集团有限公司 | 轴向磁通电机 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR3118340A1 (fr) | 2022-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6581676B2 (ja) | 固定子コイルのためのコイルセグメントおよびコイルセグメントを製造するための方法 | |
JP3561249B2 (ja) | 交流発電機の固定子およびその製造方法 | |
US8164229B2 (en) | Armature for rotating electrical machine and manufacturing method thereof | |
US8393072B2 (en) | Method for producing a rotary electric machine stator | |
US6894418B2 (en) | Nested stator coils for permanent magnet machines | |
US6707211B2 (en) | Stator for an automotive alternator and method for manufacture thereof | |
EP2219284B1 (en) | Method for manufacturing coil assembly of dynamo-electric machine | |
CN106464100B (zh) | 用于制造电机定子的包括预先形成步骤的方法以及相应的绕线定子 | |
KR102399790B1 (ko) | 전기 기계 고정자 권선을 제조하는 방법 및 그에 대응하는 고정자 | |
JP4577588B2 (ja) | 回転電機のコイル組立体製造方法 | |
WO2012137306A1 (ja) | ステータ及びステータ製造方法 | |
US10505409B2 (en) | Electrical machine stator with optimized notch filling, and corresponding method for production of the stator | |
US8203247B2 (en) | Stator for electric rotating machine | |
JP6165260B2 (ja) | 回転電機 | |
CN109075624B (zh) | 用于在电机中容纳多种导体几何形状的公共层叠部件 | |
EP2830193B1 (en) | Stator for rotating electric machine for vehicle, and method for manufacturing same | |
US10389188B2 (en) | Electrical machine stator with small input radius, and corresponding method for production of the stator | |
US20160352169A1 (en) | Rotary electric machine and manufacturing method for coil for rotary electric machine | |
CN116848758A (zh) | 用于插入旋转电机定子槽中的线圈 | |
JP5163278B2 (ja) | 回転電機の固定子 | |
US20240030757A1 (en) | Coil intended to be inserted in the notches of a stator of a rotating electrical machine | |
JP3823556B2 (ja) | 回転電機の波巻きコイルおよびその製造方法 | |
US20170040851A1 (en) | Electrical machine stator without tooth roots, and corresponding method for production of the said stator | |
CN115694108A (zh) | 一种线圈的波绕成型工艺、装置、扁线波绕绕组、定子和电机 | |
US20220140668A1 (en) | Electric Machine and Method for Manufacture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |