CN117015920A - 环形圆柱形壳和用于生产旋转机电设备的环形圆柱形壳的方法 - Google Patents

Abstract

一种环形圆柱形壳(11)，和用于制造旋转机电设备(1)的环形圆柱形壳(11)的方法，和包括环形圆柱形壳(11)的旋转机电设备(1)，其中环形圆柱形壳(11)具有基本上圆柱形的内表面(111)和/或基本上圆柱形的外表面(112)，其中环形圆柱形壳(11)包括具有多匝的导磁材料的螺旋缠绕条带(115)的螺旋叠片堆叠(114)，其中条带(115)包括两个主表面(116)和两个侧表面(117)，其中主表面(116)中的至少一个包括绝缘涂层(118)。

Description

环形圆柱形壳和用于生产旋转机电设备的环形圆柱形壳的 方法

技术领域

本公开涉及环形圆柱形壳和用于生产旋转机电设备的环形圆柱形壳的方法。具体地，本公开涉及环形圆柱形壳并且涉及具有环形圆柱形壳的旋转机电设备和用于生产旋转机电设备的环形圆柱形壳的方法。

背景技术

诸如电马达和发电机的旋转机电设备是众所周知的并且用于多种家庭、工业和汽车应用中，并且取决于其预期用途以多种尺寸和类型可用。在多种机电设备中，施加到定子的电绕组的交变电流生成旋转电磁场，该旋转电磁场在转子中感应转矩。转子例如具有与旋转电磁场相互作用的一组永磁体、转子线圈或转子绕组、感应的电流通过其而生成电磁场的转子导体，或其中感应转子的非永磁极的软磁材料。

电马达或发电机通常具有定子，定子具有定子铁和定子绕组，定子绕组布置在定子铁的槽内侧。定子绕组包括多种形式的导体，诸如在定子铁的槽中缠绕在定子内侧的绞合线(Litzwire)，或插入定子铁的槽中并然后例如通过使用激光焊接来电连结在一起的单个发夹式线节段。

然而，无铁马达不具有在绕组的区域内侧或延伸到绕组的区域中的高导磁率的材料。无铁马达优选地还包括定子铁以引导磁通量。该定子铁呈环形圆柱形形式，与转子相对地位于绕组的径向外侧或可为异步马达的转子的部分。

常规的机电设备进一步包括金属叠片的堆或金属片材的堆叠。片材之间的电绝缘减少了涡电流。叠片的堆或片材的堆叠布置在定子处或至少部分地形成定子。叠片的堆是引导磁通量的介质，并充当用于定子绕组的结构支承件。定子绕组可布置成通过叠片的堆或片材的堆叠的孔或凹槽。常规的叠片的堆或常规的片材的堆叠是通过从大金属片材冲压或冲孔或激光切割期望形状来生产的。这些冲压的单独叠片随后分组在一起以形成插入机电设备中的金属片材叠片堆叠。为了将冲压的单独叠片保持在一起，例如销插入单独叠片的孔中。因此，生产叠片堆叠或片材的堆首先需要将大金属片材放到冲压机中，从大金属片材冲压期望形状，将单独片材分组为期望的常规的片材的堆叠，并且将销插入单独叠片的孔中。随后，叠片的堆或片材的堆叠插入机电设备的定子中。换句话说，叠片堆叠的生产需要多种不同的制造步骤和不同的机械，包括一些极其昂贵的机器，如大型冲压机、冲孔机或激光切割机。

另外，叠片的堆或片材的堆叠例如机械地和/或热地连接到机电设备的外壳体或内壳体，以便将产生的转矩从定子引导或传递到地面，并且将定子绕组中产生的热引导到外侧。

来自相同申请人的具有的国际申请号为PCT/EP2021/057125、具有的标题为“旋转机电设备和制造定子绕组的方法”的国际优先权专利申请通过引用以其整体在此处并入。

发明内容

本公开的目的在于提供用于旋转机电设备的或旋转机电设备的环形圆柱形壳、旋转机电设备和生产用于旋转机电设备的或旋转机电设备的环形圆柱形壳的方法。特别地，本公开的目的在于提供一种不具有现有技术的缺点中的至少一些的环形圆柱形壳和具有该环形圆柱形壳的机电设备。

根据本公开，这些目的通过独立权利要求的特征来解决。另外，从从属权利要求、权利要求组合和说明书跟随进一步有利的实施例。

根据本公开，公开了一种旋转机电设备的环形圆柱形壳，其包括基本上圆柱形的内表面和/或基本上圆柱形的外表面。基本上圆柱形的内表面形成环形圆柱形壳的径向布置的内表面，并且基本上圆柱形的外表面形成环形圆柱形壳的径向布置的外表面。根据本公开，环形圆柱形壳进一步包括螺旋叠片堆叠。螺旋叠片堆叠从导磁材料的螺旋缠绕条带形成。导磁材料的螺旋缠绕条带具有多匝。换句话说，导磁材料的条带以螺旋形状布置，由此形成螺旋叠片堆叠。条带包括两个主表面和两个侧表面，其中两个主表面中的至少一个包括绝缘涂层。换句话说，条带具有延伸长方体的形状，在形成为螺旋形状之前，具有两个主表面、两个侧表面(其通常小于主表面)和两个端部表面(末梢)。根据本公开，延伸长方体的两个主表面中的至少一个包括绝缘涂层。换句话说，两个主表面中的一个可能包括绝缘涂层，例如上主表面或下主表面，或两个主表面可包括绝缘涂层。在螺旋形状中，螺旋缠绕条带的第一匝或绕组的主表面面向螺旋条带的直接相邻或下一匝或绕组的主表面。侧表面中的一个径向面向内，即朝向螺旋缠绕条带的旋转轴线，且另一侧表面径向面向外，即远离螺旋缠绕条带的旋转轴线。这样，螺旋缠绕条带的各个绕组或匝仅经由相应的涂覆主表面与相邻的绕组或匝接触(如果有的话)。因此，绝缘涂层具有避免感应的电流从一个绕组直接引导到下一绕组的作用，这根据期望减少了由机电设备的定子绕组在其操作期间产生的涡电流。与环形圆柱形片材的常规叠片堆叠相比，仍然有感应的电流从一个绕组流到下一绕组。但替代直接沿轴向方向流到下一绕组(例如0.3mm)，感应的电流必须流过全圆周(例如300mm)，并且因此对机电设备的性能没有显著影响。

导磁材料的螺旋缠绕条带遵循螺旋的形状以形成具有多匝的螺旋叠片堆叠。执行常规机电设备的常规片材叠片堆叠的任务的环形圆柱形壳在本文中包括以螺旋形状缠绕的导磁材料的至少一个单个条带。与制造用于常规机电设备的常规片材叠片堆叠相比或与机电设备的常规环形圆柱形壳相比，螺旋堆叠绕组有利地允许大量减少导磁材料的浪费。此外，与如以上描述生产的常规片材叠片堆叠相比，制造根据本公开的螺旋叠片堆叠需要少得多的制造步骤。

在实施例中，条带的导磁材料是铁合金。铁合金例如是硅铁合金，优选按重量计包括的硅含量在1.5％与6％之间的硅铁合金，更优选按重量计包括的硅含量在2.5％与3.5％之间的硅铁合金。在另一个实施例中，铁合金是钴铁合金，优选地按重量计包括的钴含量在1.5％与6％之间的钴铁合金，更优选地按重量计包括的钴含量在2.5％与3.5％之间的钴铁合金。这些材料为螺旋叠片堆叠提供所需的电磁特性，以有利地减少机电设备的操作期间的涡电流。

在实施例中，涂覆的导磁材料的条带具有恒定的厚度和宽度。换句话说，涂覆的导磁材料的螺旋缠绕条带贯穿其整个轴向延伸具有恒定的厚度和宽度。这产生的优点在于，形成的螺旋叠片堆叠贯穿其整个轴向延伸具有相同的尺寸。从而可能产生有利的螺旋缠绕条带的均匀的内圆柱形表面和外圆柱形表面。另外，相邻的主表面不突出超过彼此，这有利地增加了表面平滑度并因此提高了螺旋叠片堆叠的电磁特性。

在实施例中，导磁材料的条带的尺寸，特别是条带的厚度和宽度，选择成使得可实现条带在制造期间的充分形状稳定性，并且同时充分的涡电流抑制可在螺旋叠片堆叠中实现。

在实施例中，导磁材料的条带的厚度在0.1mm与0.5mm之间，优选地厚度在0.19mm与0.36mm之间，和/或其中涂覆的导磁材料的条带的宽度在2mm与10mm之间，优选地在3.4mm与5.1mm之间。例如，条带具有0.1mm的最小厚度，以及2mm的最小宽度。在另一个实施例中，条带具有0.35mm的中间厚度和5mm的中间宽度。具有以上提到的尺寸的厚度和宽度产生了用于螺旋地缠绕其的条带和所得到的螺旋叠片堆叠的期望形状稳定性，这增加了条带和螺旋叠片堆叠在制造过程期间的可管理性。另一方面，螺旋叠片堆叠的主要任务是减少涡电流并从而提高机电设备的操作中的效率。这有利地通过提供导磁材料的薄层和其间的薄绝缘实现。从而，提供了长且窄(螺旋)的电流路径，这减少了涡电流的形成和传播。带有具有以上提到的尺寸的条带的螺旋叠片堆叠在螺旋缠绕条带的每轴向延伸具有大量的绕组或匝，即，具有高密度的绕组或匝，这产生了期望的高堆叠系数，以用于有利地减少机电设备的操作期间的涡电流。具有以上提到的厚度和宽度的条带在制造之后在螺旋叠片堆叠中提供期望的涡电流减少，与必要的形状稳定性组合，以用于在螺旋叠片堆叠的制造期间和之后的有利的可管理性。

在实施例中，导磁材料的条带的绝缘涂层在1μm与10μm之间，优选地在2μm与7.5μm之间，更优选地在3μm与7μm之间。绝缘涂层例如具有3μm的厚度。如果没有进一步的距离存在于螺旋叠片堆叠的两个相邻绕组之间并且因此影响堆叠系数，则绝缘涂层的厚度限定螺旋叠片堆叠中彼此相邻的两个绕组或匝的导磁材料之间的间隙。绝缘涂层提供电绝缘以避免感应的电流从一个绕组流到下一相邻绕组。绝缘涂层的厚度应大到足以提供所需的电绝缘，并且同时应小到足以占用尽可能小的空间。绝缘涂层的以上提到的尺寸提供了所需的绝缘涂层的厚度与占用尽可能小的空间之间的最佳选择。

在实施例中，绝缘涂层是绝缘清漆。绝缘清漆例如是backlack涂层或清漆。条带的至少一个主表面上的绝缘清漆可在形成螺旋叠片堆叠之后通过热过程胶合在条带的全接触表面上，以形成实心的、独立的环形圆柱形壳。换句话说，热过程在一个绕组的条带的一个主表面与下一绕组的相邻主表面之间形成耐久连接，从而产生螺旋叠片堆叠的实心形式。该实心形式避免了螺旋条带的意外移位，并且便于将螺旋叠片堆叠插入或布置到环形圆柱形壳的支承圆柱中或环形圆柱形壳的支承圆柱上的过程。螺旋叠片堆叠的此实心形式也可经由不同的涂层来实现。

在实施例中，绝缘涂层是定位在螺旋叠片堆叠的两个相邻主表面之间的绝缘层。

在实施例中，螺旋叠片堆叠包括导磁材料的多个条带，其具有如本文所公开的绝缘涂层，特别是在至少一个主表面上的绝缘涂层，各个条带以多匝螺旋地缠绕，其中导磁材料的多个条带彼此平行且同轴布置，从而形成多啮合螺旋叠片堆叠。根据该实施例，多于一个螺旋缠绕条带布置在螺旋叠片堆叠中。这有利地减少了螺旋叠片堆叠的制造时间。根据该实施例，在螺旋叠片堆叠中还可能具有不同的导磁材料或不同的绝缘涂层，这可进一步提高螺旋叠片堆叠的电磁特性。在实施例中，不同的导磁材料的条带也可具有不同的尺寸，特别是不同的厚度，从而为螺旋叠片堆叠产生有利的叠片特性和电磁特性。根据该实施例，条带中的一个的主表面布置成与条带中的另一个、特别是(下一或直接)相邻条带的主表面相邻。

在实施例中，条带或多个条带的相邻主表面布置成彼此之间具有可忽略的间隙，使得形成导磁材料的全表面中空圆柱。换句话说，一个绕组的绝缘涂层表面接触相邻绕组的主表面或相邻绕组的相对绝缘涂层。相邻绕组之间几乎没有空气或其它材料。根据该实施例，由于空间的高效使用，故用于螺旋叠片堆叠的电磁特性、特别是堆叠系数有利地提高。

在实施例中，螺旋叠片堆叠包括具有多匝的导磁材料的连续螺旋缠绕条带。换句话说，螺旋叠片堆叠从在两个主表面的至少一个上具有绝缘涂层的导磁材料的仅一个条带形成。从而，增加了制造过程期间的可管理性。

在实施例中，环形圆柱形壳包括多个螺旋叠片堆叠，多个螺旋叠片堆叠彼此相邻同轴布置。换句话说，环形圆柱形壳包括若干优选相同的螺旋叠片堆叠的节段，节段布置在不同的轴向位置处，特别是沿环形圆柱形壳的圆柱轴线堆叠。在实施例中，多个螺旋叠片堆叠布置或堆叠成具有可忽略的轴向间隙而彼此相邻。在另一个实施例中，多个螺旋叠片堆叠布置成具有确定的轴向间隙而彼此相邻。根据这些实施例，有可能同时制造若干螺旋叠片堆叠，并且随后将它们放置在一起以包括在环形圆柱形壳中或形成环形圆柱形壳。从而，可减少生产时间。

在实施例中，环形圆柱形壳进一步包括与螺旋叠片堆叠同轴布置的支承圆柱，其中在支承圆柱与螺旋叠片堆叠之间形成耐久连接。支承圆柱构造成将螺旋叠片堆叠保持就位，并且将来自机电设备的转矩引导到地面。在实施例中，支承圆柱布置成与螺旋叠片堆叠的外径向表面相邻。在另一个实施例中，支承圆柱布置成与螺旋叠片堆叠的内径向表面相邻。支承圆柱和螺旋叠片堆叠经由耐久连接来连接，产生期望的机械连接以实现以上提到的需要。耐久连接例如是耐久机械和热连接，其将机械力和热从螺旋叠片堆叠传递到支承圆柱。连接可经由形状配合、力配合或化学配合连接来形成。螺旋叠片堆叠例如压配合、旋拧、收缩、铸造和/或胶合到支承圆柱中或支承圆柱上。在该实施例中，环形圆柱形壳由支承圆柱和螺旋叠片堆叠形成。

根据本公开的另一方面，一种旋转机电设备包括根据本文中描述的实施例中的任一个的环形圆柱形壳。

在实施例中，旋转机电设备的环形圆柱形定子、特别是无铁定子包括环形圆柱形壳，和/或其中旋转机电设备的转子包括环形圆柱形壳。换句话说，定子包括环形圆柱形壳，或转子包括环形圆柱形壳。

环形圆柱形壳担任用于环形圆柱形无铁定子的定子绕组的支承结构。定子绕组例如通过灌封材料粘合到环形圆柱形壳，以将绕组的线固定在正确的位置，将转矩从绕组传递到壳，并且将热从绕组传递到外侧。转子与无铁定子同轴布置，要么在内部转子的情况下在定子内侧，要么在外部转子的情况下在定子外侧。

旋转机电设备包括固定布置的定子和可旋转转子，并且例如是电马达或发电机，特别是环形电马达或环形发电机，和/或特别是径向磁通电马达或径向磁通发电机。

在实施例中，环形圆柱形壳的圆柱形内表面和/或外表面是或基本上是圆柱形的，而没有显著的突出部。特别地，环形圆柱形壳的内表面和/或外表面不具有构造成接收定子的任何绕组的任何槽。由于环形圆柱形壳不延伸到定子绕组的区域中，因此定子通常称为无铁定子，其不具有在绕组的区域内侧或延伸到绕组的区域中的高导磁率的材料。

具有无铁定子的优点在于，机电设备具有较高的电效率并且在径向尺寸上需要较小的空间，特别是可以以减小径向尺寸的环形圆柱形形状制造。此外，具有无铁定子的机电设备不具有明显的齿槽效应。然而，迄今为止，无铁马达通常已经主要应用于小尺寸和小功率的电马达。根据本公开的环形圆柱形壳用螺旋叠片堆叠提供了所需的电磁特性，以用于也用于高功率工业或汽车应用的无铁定子的使用。

在实施例中，环形圆柱形无铁定子包括具有至少两层的连续发夹式绕组，或包括具有至少两层的连续波形绕组。连续发夹式绕组包括发夹形状的线，并提供平行于连续发夹式绕组的圆柱轴线延伸的直线节段，该圆柱轴线与转子的旋转轴线同轴。与第一直节段相邻，在该直节段的一个端部或两个端部上，线折叠并且弯曲，使得后续第二直节段以与第一直节段一定距离反平行延伸。发夹式绕组是连续的，因为由包括一个或两个或几个直节段限定的各个发夹线区段与下一发夹线区段是连续的。特别地，不需要在发夹线区段之间通过焊接、钎焊或类似技术产生电连结。然而，连续发夹式绕组的线最终可通过一些焊接或类似技术在其端部处接合，例如用于连续发夹式绕组的不同相的星形接地或三角形连接。当沿径向方向看时，连续发夹式绕组具有一层在另一层上的两层发夹线。当围绕连续定子绕组看时，给定的线改变位置，例如从第一层到第二层，或反之亦然，使得第一直节段布置在第一层中，并且然后折叠和弯曲，使得第二或后续或下一直节段布置在第二层中。

在本公开的另一方面中，描述了一种用于制造如本文中所公开的环形圆柱形壳的方法，该环形圆柱形壳具有旋转机电设备的基本上圆柱形的内表面和/或基本上圆柱形的外表面。该方法包括将导磁材料的条带围绕旋转轴线弯曲多次以形成螺旋叠层堆叠的步骤，该导磁材料的条带包括两个主表面和两个侧表面，其中主表面中的一个或两个包括绝缘涂层。换句话说，导磁材料的条带通过将条带围绕旋转轴线弯曲多次而形成为螺旋叠片堆叠，从而产生多个绕组或匝。在实施例中，使用布置在特定位置处的多个辊来执行弯曲以使条带形成期望的螺旋形状。条带的弯曲特别简单且快速，以产生期望的螺旋叠片堆叠。

在实施例中，彼此相邻布置的导磁材料的多个条带围绕旋转轴线弯曲以形成螺旋叠片堆叠。根据该实施例，形成了多啮合螺旋叠片堆叠，换句话说，螺旋叠片堆叠遵循多啮合螺旋的形状。例如，在围绕旋转轴线弯曲之前，条带的主表面彼此相邻布置。

在实施例中，该方法进一步包括在螺旋叠片堆叠和与螺旋叠片堆叠同轴布置的支承圆柱之间形成耐久连接，从而形成环形圆柱形壳。在该实施例中，环形圆柱形壳由螺旋叠片堆叠和支承圆柱形成或包括螺旋叠片堆叠和支承圆柱。根据该实施例，螺旋叠片堆叠或多个螺旋叠片堆叠布置在支承圆柱处或支承圆柱中，并且连接到支承圆柱以形成期望的耐久连接。该连接例如经由形状配合、压配合、力配合或化学连接形成。螺旋叠片堆叠例如压配合、旋拧、收缩和/或胶合到支承圆柱中或支承圆柱上。在该实施例中，环形圆柱形壳由支承圆柱和螺旋叠片堆叠形成。

在实施例中，该方法进一步包括定位条带的准备步骤，使得条带的两个主表面布置成相对于制造旋转轴线垂直。例如，如果条带是从一大卷涂覆的导磁材料切割的，则可能需要将条带的两个主表面相对于旋转轴线垂直放置，使得在弯曲步骤之后，螺旋叠片堆叠的不同绕组或匝的主表面面向相邻绕组的其它(涂覆的)主表面。在另一实施例中，条带围绕旋转轴线弯曲，从而进一步产生螺旋缠绕条带的期望恒定螺距角，其限定螺旋缠绕条带的倾斜度。例如，这是经由不同的辊来实现的。

在实施例中，该方法进一步包括从导磁材料卷切割导磁材料的条带的准备步骤。在实施例中，在从卷切割条带的准备步骤之前，绝缘涂层布置在卷的导磁材料的表面上。

在实施例中，涂覆的导磁材料的条带围绕圆柱形安装支承件螺旋地缠绕，该圆柱形安装支承件相对于旋转轴线同轴地布置以形成螺旋缠绕条带。在实施例中，圆柱形安装支承件对应于支承圆柱。圆柱形安装支承件例如是用于以期望的曲率半径和期望的螺距角弯曲条带以产生螺旋叠片堆叠的支承件。在其它实施例中，在将条带卷绕成螺旋叠片堆叠之后或在将螺旋叠片堆叠固定到环形圆柱形壳或其圆柱形支承件之后，移除圆柱形安装支承件。

在实施例中，在弯曲条带期间，控制圆柱形支承件的旋转速度，使得所得到的卷绕速度与涂覆的导磁材料的条带的供给速度匹配。

在实施例中，导磁材料的条带的末梢与圆柱形支承件接合，并且通过同时旋转圆柱形支承件和使待供给到圆柱形支承件的条带轴向位移，或通过使圆柱形支承件轴向位移，条带围绕圆柱形支承件弯曲。

附图说明

将参考附图通过示例更详细地阐释本公开，在附图中：

图1：示意性地示出了根据本发明的实施例的旋转机电设备，其具有切掉区段以示出设备的内部；

图2：示意性地示出了根据第一示例性实施例的螺旋叠片堆叠；

图3：示意性地示出了根据第一示例性实施例的用于制造螺旋叠片堆叠的方法；

图4：示意性地示出了根据第一示例性实施例的圆柱形连续发夹式绕组。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的机电设备1的高度示意性透视图，其具有切口以示出其内部。机电设备1包括具有内表面111和外表面112的环形圆柱形壳11。环形圆柱形壳11包括螺旋叠片堆叠114和支承圆柱120，两者形成环形圆柱形壳11并且是定子12的部分。螺旋叠片堆叠114从导磁材料的螺旋缠绕条带115形成。螺旋缠绕条带115包括两个主表面116和两个侧表面117(如图2和图3中所示)。支承圆柱120的外表面形成环形圆柱形壳11的外表面112，并且螺旋叠片堆叠114的内表面至少在面向或围绕定子绕组2的轴向区域中形成环形圆柱形壳11的内表面111。图1进一步示出支承圆柱120包括径向台阶，该径向台阶与螺旋叠片堆叠114的轴向端部接触，并且从而形成支承圆柱120内的用于螺旋叠片堆叠114的轴向止挡件122。条带115进一步包括布置在条带115的主表面116中的至少一个上的绝缘涂层118(如图2和图3中所示)。

在该实施例中，螺旋叠片堆叠114经由耐久连接与支承圆柱120连接。该连接例如经由形状配合、压配合、力配合或化学连接形成。螺旋叠片堆叠114例如压配合、旋拧、收缩和/或胶合到支承圆柱120中或支承圆柱120上。

环形圆柱形壳11包围圆柱形区域。在圆柱形区域内，连续发夹式绕组2面对壳11的内表面111布置(为了说明的目的，仅示出了连续发夹式绕组2的部分)。转子13围绕公共轴线A与连续发夹式绕组2同轴布置。转子13的永磁极131与连续发夹式绕组2的感应的电磁场相互作用以在转子13中生成转矩。连续发夹式绕组2可具有两层21、22，即内层21和外层22。连续发夹式绕组2可具有两组三相绕组U1、V1、W1、U2、V2、W2，其中第一组的相绕组U1和第二组的对应相绕组U2具有相同的电相位(并且例如，可连结在一起，图1中未示出)。连续发夹式绕组2具有用于旋转机电设备1的相同区域中的相绕组U1、V1、W1、U2、V2、W2中的各个的输入引线23，输入引线23包括线3，使得连续发夹式绕组2的电连接高效且简单。特别地，所有输入引线在公共的、优选小的方位角区域内。各个相绕组U1、V1、W1、U2、V2、W2的一个端部电连结到相绕组U1、V1、W1、U2、V2、W2中的至少一个其它相绕组，例如以形成星形接地24或三角形连接。连续发夹式绕组2包括平行于轴线A延伸的直节段33、包括偏移弯曲的弯曲节段34，以及折叠节段35。转子13的极131的纵向延伸不延伸超过连续发夹式绕组2的直节段33的区域。

如从图1中可看出，环形圆柱形壳11形成旋转机电设备1的无铁定子12的部分。具体地，由无铁定子12包括螺旋叠片堆叠114、支承圆柱120和发夹式绕组2。连续发夹式绕组2沿其整个轴向延伸(即，其平行于中心轴线A的延伸)由螺旋叠片堆叠114覆盖。环形圆柱形壳11并且特别是由螺旋叠片堆叠114的内表面形成的环形圆柱形壳11的内表面111布置成邻近连续发夹式绕组2，并且将连续发夹式绕组2保持就位。整个布置在环形圆柱形壳11内的连续发夹式绕组2从而由环形圆柱形壳11保护而免受机械损坏、冲击和污染。

在实施例中，螺旋叠片堆叠114包括多个节段119(如图2中所示)，其中各个节段119从至少一个螺旋缠绕条带115形成。节段119例如轴向彼此相邻布置，具有可忽略的间隙而彼此接触，并且节段119连接到支承圆柱120，从而形成环形圆柱形壳11的螺旋叠片堆叠114。

定子12的环形圆柱形壳11具有有利的小径向延伸，并且同时具有高效率，并且适合于大型工业或汽车应用。

图2示意性地示出了根据第一示例性实施例的螺旋叠片堆叠114。螺旋叠片堆叠114从导磁材料(例如铁合金)的螺旋缠绕条带115形成。条带115优选地具有矩形截面。因此，条带115具有两个主表面116和两个侧表面117。主表面116布置成彼此平行并且形成在面积方面具有最大延伸的表面。侧表面117也布置成彼此平行。此外，侧表面117布置成垂直于主表面116，并且将两个主表面116与彼此连接。主表面116和侧表面117限定条带115的外表。条带115的厚度是侧表面117的短延伸。条带115的宽度是主表面116的短延伸。主表面116和侧表面117的另一个延伸或长延伸由条带115的长度限定。条带由形成条带115的末梢的两个端部表面封闭或结束。图2进一步示出了布置在两个主表面116的至少一个上的绝缘涂层118。绝缘涂层118构造成使螺旋叠片堆叠114的不同匝或绕组的两个相邻主表面116电绝缘。在另一个实施例中，绝缘涂层118布置在两个主表面116处。在实施例中，螺旋叠片堆叠114形成节段119，节段119例如与环形圆柱形壳11中的其它节段布置一起。

在实施例中，螺旋叠片堆叠114是多啮合叠片堆叠114(图2中未示出)。多啮合叠片堆叠114从具有相同倾斜角或螺距角的多个螺旋缠绕条带115形成。不同的条带115可具有不同的厚度，可包括不同的材料和/或可具有不同的绝缘涂层。

图3示意性地示出了用于制造螺旋叠片堆叠114的方法。图3示出了将导磁材料的条带115围绕旋转轴线B弯曲多次以形成螺旋叠片堆叠114。图3进一步示出了供给螺旋132，条带115可以以螺旋方式布置在供给螺旋132上。条带115包括主表面116和侧表面117以及主表面116中的至少一个上的绝缘涂层118。条带115从供给螺旋132铺开或展开，并围绕旋转轴线B卷或弯曲成螺旋卷绕形式，以形成螺旋叠片堆叠114。在实施例中，弯曲步骤是使用与条带115接触的不同辊(未示出)来执行的，并且从而将条带115弯曲成螺旋形式。

如图3中所示，布置在供给螺旋132上的条带115已经具有如针对螺旋叠片堆叠114所计划的期望宽度。在另一个实施例中，在弯曲步骤之前，条带115在从供给螺旋132铺开之后受到切割以形成螺旋叠片堆叠114的期望宽度。在此实施例中，供给螺旋132的宽度不对应于用于条带115和螺旋叠片堆叠114的期望宽度。在另一个实施例中，大卷的导磁材料(可选地包括绝缘涂层118)受到切割以产生多种供给螺旋132，其具有用于条带115和螺旋叠片堆叠114的期望宽度。

图3示出了供给螺旋132的轴线布置成垂直于螺旋叠片堆叠114的旋转轴线B。此定位产生的优点是条带在弯曲步骤之前不必旋转或弯曲90度。如果供给螺旋132的轴线将平行于螺旋叠片堆叠114的轴线B布置，则旋转将是必要的。如果是这种情况，则需要在弯曲步骤之前的准备步骤中定位条带115，使得条带115的两个主表面116布置成相对于螺旋叠片堆叠114的旋转轴线B垂直。

如图3中所示的条带115已经在主表面116中的一个上包括绝缘涂层118。在另一个实施例中，在弯曲步骤之前的涂覆步骤中添加或布置绝缘涂层118。换句话说，金属片材的条带115涂覆有期望的绝缘材料。随后，金属片材受到切割并卷到供给螺旋132上，并且涂覆的条带115围绕旋转轴线B弯曲以形成螺旋叠片堆叠114。

图4示出了一旦其已经卷成圆柱形形状的连续发夹式绕组2。如图所示，所有相绕组U1、V1、W1、U2、V2、W2具有的输入引线23位于连续发夹式绕组2的相同侧，并且处于相同相对小的方位角范围内，这有利于将连续发夹式绕组2例如电连接到电源和/或马达控制器。此外，线3的与输入引线相对的端部也处于相同区域中，允许相绕组U1、V1、W1、U2、V2、W2之间容易地形成星形接地或三角形连接。第一组的各个相绕组U1、V1、W1和第二组的各个对应的相绕组U2、V2、W2具有相同相。它们可并联或串联接线在一起。图4进一步示出了返回弯曲区域25。

连续发夹式绕组2容易且快速地插入如本文中所公开的圆柱形壳11中，特别是无需使连续发夹式绕组2发生丝毫变形或弯曲。这确保了连续发夹式绕组2用规则间隔的线3保持其最佳形状。此最佳形状的连续发夹式绕组2对于在连续发夹式绕组2与转子13之间具有非常小的间隙(小于1mm)的机电设备1来说是特别需要的。对于实现较高的电磁效率，并且特别是对于其中机电设备1是具有要保持尽可能紧凑的径向厚度的环形圆柱形(具有环形圆柱形转子)的实施例，具有小间隙显然是有利的。

在实施例中，连续发夹式绕组2用可固化灌封材料灌封。发夹式绕组3到环形圆柱形壳11的牢固的机械和热结合对于转矩的可靠传递和热的最佳传导是有利的。其进一步提供了进一步的结构支承，并增加了线3之间的电绝缘，并且改进了远离线3的热传输。

在实施例中，连续发夹式绕组2的灌封和连续发夹式绕组2到环形圆柱形壳11的结合在单个步骤中进行，其中连续发夹式绕组2插入环形圆柱形壳11中，并提供有可固化灌封材料，其将连续发夹式绕组2进一步结合到环形圆柱形壳11。

应当注意的是，在说明书中，步骤的顺序已经以特定的顺序呈现，然而，本领域中的技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，步骤中的至少一些的顺序可改变。

参考标号的列表

旋转机电设备、电马达、发电机1

环形圆柱形壳11

(壳的)内表面111

(壳的)外表面112

螺旋叠片堆叠114

螺旋缠绕条带115

主表面116

侧表面117

绝缘涂层118

节段119

支承圆柱120

轴向止挡件122

环形圆柱形无铁定子12

转子13

转子磁体131

供给螺旋132

连续发夹式绕组2

(连续发夹式绕组的)第一层21

(连续发夹式绕组的)第二层22

输入引线23

星形接地24

返回弯曲区域25线3

直节段33

弯曲节段、偏移弯曲34折叠节段35旋转轴线A、B

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种包括环形圆柱形定子(12)、特别是无铁定子(12)的旋转机电设备(1)，其中所述环形圆柱形定子(12)包括环形圆柱形壳(11)，所述环形圆柱形壳(11)具有基本上圆柱形的内表面(111)和/或基本上圆柱形的外表面(112)，其中所述环形圆柱形壳(11)包括具有多匝的导磁材料的螺旋缠绕条带(115)的螺旋叠片堆叠(114)，其中所述条带(115)包括两个主表面(116)和两个侧表面(117)，其中所述两个主表面(116)中的至少一个包括绝缘涂层(118)，并且其中所述环形圆柱形定子(12)进一步包括具有至少两层(21、22)的连续发夹式绕组(2)。

2.根据权利要求1所述的旋转机电设备(1)，进一步包括转子(13)，所述转子(13)包括永磁体(131)，或其中所述转子(13)包括具有至少两层的连续发夹式绕组或具有至少两层的连续波形绕组。

3.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机电设备(1)，其中，所述条带(115)的导磁材料为铁合金。

4.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机电设备(1)，其中，导磁材料的所述条带(115)具有恒定的厚度和宽度。

5.根据权利要求4所述的旋转机电设备(1)，其中，导磁材料的所述条带(115)的厚度在0.1mm与0.5mm之间，优选地在0.19mm与0.36mm之间，和/或其中导磁材料的所述条带的宽度在2mm与10mm之间，优选地在3.4mm与5.1mm之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机电设备(1)，其中，导磁材料的所述条带(115)的绝缘涂层(118)的厚度在1μm与10μm之间，优选地在2μm与7.5μm之间，更优选地在3μm与7μm之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机电设备(1)，其中，所述螺旋叠片堆叠(114)包括具有所述绝缘涂层(118)的导磁材料的多个条带(115)，各个条带以多匝螺旋地缠绕，其中导磁材料的所述多个条带(115)同轴布置，形成多啮合螺旋叠片堆叠(114)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机电设备(1)，其中，所述条带(115)或所述多个条带(115)的相邻主表面(116)布置成彼此之间具有可忽略的间隙，使得形成导磁材料的全表面中空圆柱。

9.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机电设备(1)，其中，所述螺旋叠片堆叠(114)包括具有多匝的导磁材料的连续螺旋缠绕条带(115)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机电设备(1)，其中，所述环形圆柱形壳(11)包括多个螺旋叠片堆叠(114)，所述多个螺旋叠片堆叠(114)彼此相邻同轴布置在所述环形圆柱形壳(11)上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机电设备(1)，其中，所述环形圆柱形壳(11)进一步包括与所述螺旋叠片堆叠(114)同轴布置的支承圆柱(120)，其中在所述支承圆柱(120)与所述螺旋叠片堆叠(114)之间形成耐久连接。

12.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机电设备(1)，其中，所述旋转机电设备(1)的转子(13)包括所述环形圆柱形壳(11)，所述环形圆柱形壳(11)包括所述螺旋叠片堆叠(114)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的旋转机电设备(1)，为电马达或发电机。

14.一种用于制造根据权利要求1至权利要求13中任一项的旋转机电设备(1)的环形圆柱形壳(11)的方法，所述方法包括以下步骤：

将导磁材料的条带(115)围绕旋转轴线(B)弯曲多次以形成螺旋叠片堆叠(114)，其中所述条带(115)包括两个主表面(116)和两个侧表面(117)，其中所述两个主表面(116)中的至少一个包括绝缘涂层(118)。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：

在所述螺旋叠片堆叠(114)和与所述螺旋叠片堆叠(114)同轴布置的支承圆柱(120)之间形成耐久连接，从而形成所述环形圆柱形壳(11)。

Claims (16)

1.一种旋转机电设备(1)的环形圆柱形壳(11)，其中所述环形圆柱形壳(11)具有基本上圆柱形的内表面(111)和/或基本上圆柱形的外表面(112)，其中所述环形圆柱形壳(11)包括具有多匝的导磁材料的螺旋缠绕条带(115)的螺旋叠片堆叠(114)，其中所述条带(115)包括两个主表面(116)和两个侧表面(117)，其中所述两个主表面(116)中的至少一个包括绝缘涂层(118)。

2.根据权利要求1所述的环形圆柱形壳(11)，其中，所述条带(115)的导磁材料为铁合金。

3.根据前述权利要求中任一项所述的环形圆柱形壳(11)，其中，导磁材料的所述条带(115)具有恒定的厚度和宽度。

4.根据权利要求3所述的环形圆柱形壳(11)，其中，导磁材料的所述条带(115)的厚度在0.1mm与0.5mm之间，优选地在0.19mm与0.36mm之间，和/或其中导磁材料的所述条带的宽度在2mm与10mm之间，优选地在3.4mm与5.1mm之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的环形圆柱形壳(11)，其中，导磁材料的所述条带(115)的绝缘涂层(118)的厚度在1μm与10μm之间，优选地在2μm与7.5μm之间，更优选地在3μm与7μm之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的环形圆柱形壳(11)，其中，所述螺旋叠片堆叠(114)包括具有所述绝缘涂层(118)的导磁材料的多个条带(115)，各个条带以多匝螺旋地缠绕，其中导磁材料的所述多个条带(115)同轴布置，形成多啮合螺旋叠片堆叠(114)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的环形圆柱形壳(11)，其中，所述条带(115)或所述多个条带(115)的相邻主表面(116)布置成彼此之间具有可忽略的间隙，使得形成导磁材料的全表面中空圆柱。

8.根据前述权利要求中任一项所述的环形圆柱形壳(11)，其中，所述螺旋叠片堆叠(114)包括具有多匝的导磁材料的连续螺旋缠绕条带(115)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的环形圆柱形壳(11)，其中，所述环形圆柱形壳(11)包括多个螺旋叠片堆叠(114)，所述多个螺旋叠片堆叠(114)彼此相邻同轴布置在所述环形圆柱形壳(11)上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的环形圆柱形壳(11)，其中，所述环形圆柱形壳(11)进一步包括与所述螺旋叠片堆叠(114)同轴布置的支承圆柱(120)，其中在所述支承圆柱(120)与所述螺旋叠片堆叠(114)之间形成耐久连接。

11.一种旋转机电设备(1)，包括：

根据前述权利要求1至权利要求10中任一项的环形圆柱形壳(11)。

12.根据权利要求11所述的旋转机电设备(1)，其中，所述旋转机电设备(1)的环形圆柱形定子(12)、特别是无铁定子(12)包括所述环形圆柱形壳(11)，和/或其中所述旋转机电设备(1)的转子(13)包括所述环形圆柱形壳(11)。

13.根据权利要求12所述的旋转机电设备(1)，其中，所述环形圆柱形定子(12)包括具有至少两层(21、22)的连续发夹式绕组(2)或包括具有至少两层的连续波形绕组；和/或其中所述转子(13)包括具有至少两层的连续发夹式绕组或包括具有至少两层的连续波形绕组。

14.根据权利要求11至权利要求13中任一项所述的旋转机电设备(1)，为电马达或发电机。

15.一种用于制造环形圆柱形壳(11)、特别是根据权利要求1至权利要求10中任一项的环形圆柱形壳(11)的方法，所述环形圆柱形壳(11)具有旋转机电设备(1)的基本上圆柱形的内表面(111)和/或基本上圆柱形的外表面(112)，所述方法包括以下步骤：

将导磁材料的条带(115)围绕旋转轴线(B)弯曲多次以形成螺旋叠片堆叠(114)，其中所述条带(115)包括两个主表面(116)和两个侧表面(117)，其中所述两个主表面(116)中的至少一个包括绝缘涂层(118)。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

在所述螺旋叠片堆叠(114)和与所述螺旋叠片堆叠(114)同轴布置的支承圆柱(120)之间形成耐久连接，从而形成所述环形圆柱形壳(11)。