CN117693885A - 用于制造单重或多重层线圈的方法、层线圈、电机以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造单重或多重层线圈的方法，所述方法包括以下步骤：提供扁平线材；沿变形方向使所述扁平线材变形，以产生相对于所述扁平线材的开始区段错开地构造的一个或多个卷绕区段，其中，所述一个或多个卷绕区段构造用于形成线圈层，所述线圈层在朝所述变形方向错开地布置的卷绕平面中延伸；在相应的卷绕平面之内卷绕所述一个或多个卷绕区段，以形成一个或多个线圈层。

Description

用于制造单重或多重层线圈的方法、层线圈、电机以及装置

技术领域

本发明涉及一种用于制造单重或多重层线圈的方法、一种层线圈、一种电机以及一种装置。

背景技术

所说明类型的层线圈(Lagenspule)典型地由扁平线材构成。这些扁平线材相比具有相对较大的横截面、一般是矩形的横截面，并且难以成型。特别是自动化制造变得困难。由于成型线圈绕组的良好的电特性，其当然也越来越多地对于电驱动装置而言变得感兴趣，如其在部分电运行的或完全电运行的机动车中所使用的那样。

发明内容

因此，本发明的任务是，给出一种用于制造单重或多重层线圈的方法、一种层线圈、一种电机以及一种装置，其能够以最高的质量实现过程可靠地且快速地制造层线圈。

所述任务通过一种根据权利要求1的方法、通过一种根据权利要求10的层线圈、通过一种根据权利要求13的电机以及通过一种根据权利要求14的装置来解决。其它优点和特征由从属权利要求以及说明书和附图得出。

根据本发明，用于制造单重或多重层线圈的方法包括以下步骤：

-提供扁平线材；

-沿变形方向使所述扁平线材变形，以产生一个或多个与所述扁平线材的开始区段错开地构造的卷绕区段，其中，所述一个或多个卷绕区段构造或设置用于形成线圈层，所述线圈层在与所述变形方向错开地布置的卷绕平面中延伸；

-在相应的卷绕平面之内卷绕所述一个或多个卷绕区段，以形成一个或多个线圈层。

根据一种实施方式，所述扁平线材是具有优选有角的、例如正方形的或特别是矩形的横截面的特别是金属的扁平线材。表述“扁平线材”明确地不应理解为其必须强制性具有矩形的或“扁平的”横截面。扁平线材优选具有绝缘层。典型地，扁平线材的材料是铜。绝缘层特别是用于导体元件/扁平线材的电绝缘。符合目的地，所述方法包括两个分离的或分开的变形步骤，即：使扁平线材沿变形方向变形，以产生卷绕区段；以及在卷绕平面之内真正地卷绕或形成线圈层。这种划分有利地能够实现非常精确的并且特别是可良好自动化的成型。

根据一种实施方式，所述方法包括以下步骤：

-将扁平线材布置在变形模具中，以产生特别是S形的变形区域。

通过上述的变形区域，符合目的地实现了错开量。优选地，变形例如利用两件式的变形模具实现。因此，可以符合目的地实现为了成型扁平线材所需的高变形力。如所提及的，扁平线材例如具有矩形的横截面。所述变形方向优选垂直于横截面(即特别是矩形的横截面)的短侧。在卷绕平面之内的卷绕相应地在长边上进行。在此需要明显更少的力耗费。相应地有利的是，将这两个过程彼此分开。S形的构型或变形区域作为S形弯曲(S-Schlag)的构型可以通过变形过程良好地实现。

根据一种实施方式，所述方法包括以下步骤：

-在卷绕所述多个线圈层或所述一个线圈层之前产生卷绕区段。卷绕区段的产生特别是包括引入变形区域。根据一种实施方式，在卷绕线圈层之前形成多个卷绕区段。根据一种实施方式，将所有需要的卷绕区段预成形。在三重层线圈的情况下，例如产生三个变形区域。这可以是有利的，因为随后仅还必须在卷绕平面之内进行线圈层的卷绕。备选地，也可以依次制造卷绕区段，并且在引入相应的后续的变形区段之前分别首先制造相应的线圈层。在此要提及的是，变形区段的几何构型必须相同地设计。特别是，将开始区段与第一卷绕平面连接的第一变形区域符合目的地构造成与连接两个线圈层的变形区域不同。

根据一种实施方式，所述方法包括以下步骤：

-在最后一个卷绕平面或唯一的卷绕平面中形成所述层线圈的末端区段。

符合目的地，层线圈的末端区段位于相应最后的卷绕平面中或唯一的卷绕平面中。

线圈末端(也如开始区段或线圈起始部那样)以一超出量超出相应的一个或多个线圈层。在所述超出量的区域中，在用于形成成型线圈绕组的进一步的方法步骤中将层线圈相互连接或接触。

根据一种优选的实施方式，依次卷绕彼此相继的线圈层。因此，所述方法有利地能够实现在不改变方法流程的情况下制造单重的和多重的层线圈，因为各个线圈层可以分别按顺序制造。

根据一种优选的实施方式，所述方法包括以下步骤：

-从内向外卷绕所述至少一个线圈层。

符合目的地，所有线圈层也同向地卷绕。这也有利于可自动化性。

符合目的地，为了制造而使用如下模具或装置，该模具或装置特别是在卷绕线圈层时使用。

根据一种实施方式，所述方法包括以下步骤：

-在卷绕时形锁合和/或力锁合地锁定至少所述开始区段或者说线圈起始部。

符合目的地，在卷绕所述至少一个线圈层期间，将开始区段或线圈起始部以合适的方式固定或夹紧。符合目的地，卷绕借助上述装置进行，所述装置具有两个导向区段，通过这两个导向区段预先给定线圈层的基本形状。导向区段符合目的地包括导向元件，通过所述导向元件例如也可以支承和定位或引导已经引入的变形区域。

根据一种实施方式，所述方法包括以下步骤：

-在各卷绕平面之间引入角度，该角度与槽角度、特别是例如定子的槽角度相匹配。

为了形成成型线圈绕组，将层线圈例如引入到定子体的槽中或布置在那里。构造在定子体的内周面上的槽彼此具有一定角度，即上述槽角度。有利地，在形成多重层线圈时已经考虑或提供所述槽角度。根据一种实施方式，可以在形成卷绕区段时就已经引入所述角度。备选地或附加地，可以在卷绕线圈层时引入所述角度。进一步备选地或附加地，所述角度也可以事后在形成线圈层之后被引入。

本发明也涉及一种层线圈，所述层线圈特别是根据本发明的方法制造，所述层线圈由扁平线材形成并且包括至少一个线圈层，其中，所述至少一个线圈层位于卷绕平面中，所述卷绕平面与层线圈的线圈起始部以错开量错开或间隔开距离，并且其中，所述错开量通过使扁平线材沿变形方向变形而产生，该变形方向垂直于或基本上垂直于卷绕平面定向。在这方面要提及的是，结合所述方法提到的优点类似地并且相应地适用于层线圈，也适用于后面提到的电机和装置，以及反之亦然并且相互适用。

根据一种实施方式，所述层线圈包括多个线圈层，其中，所述线圈层分别以所述错开量彼此间隔开距离，并且其中，所述错开量通过使所述扁平线材沿变形方向变形而产生，该变形方向垂直于或基本上垂直于所述线圈层的卷绕平面定向。符合目的地，所述错开量分别与线圈层分开地制造。因此，所述错开量不是在卷绕线圈层本身时被引入，而是事先就已经被引入。为此，符合目的地使用变形模具、例如相应的冲模。通过在扁平线材中相应构造的变形区域实现所述错开量，其中，变形区域优选构造为S形。这种S形的变形区域也可以被称为S形弯曲。如已经结合所述方法提及的那样，这种S形弯曲符合目的地与线圈层本身分开地产生或制造。然而这并不意味着，变形区域在卷绕时绝对不经历任何事后的变形。如果需要，在卷绕线圈层时变形区域也还会经历变形、即使是相对小的变形。

扁平线材或者说层线圈的相应的末端区段符合目的地位于最后一个或分别唯一的卷绕平面中。线圈层符合目的地从内向外且分别同向地卷绕，这有助于制造方法的可自动化性。

根据一种实施方式，所述层线圈包括多个线圈层，这些线圈层以与槽角度相匹配的角度相对于彼此定向。这使得将多重层线圈布置在例如定子体的槽中变得容易。由此特别是也确保例如在布置在槽中时不损伤层线圈的绝缘部。

本发明还涉及一种电机，所述电极包括至少一个根据本发明的层线圈。符合目的地，所述电机包括定子或转子，所述定子或转子具有由根据本发明的层线圈构成的成型线圈绕组。根据一种优选的实施方式，所述电机的定子具有成型线圈绕组，该成型线圈绕组由根据本发明的层线圈构成或者由根据本发明的方法制造的层线圈构成。优选地，所述电机是部分电运行的或全电运行的机动车、例如摩托车、轿车或商用车的牵引马达。

此外，本发明涉及一种装置、特别是用于实施根据本发明的方法的装置，所述装置包括两个导向区段，通过这两个导向区段可以卷绕扁平线材，以形成一个或多个线圈层，其中，所述导向区段具有设计用于引导扁平线材的导向元件。

符合目的地，所述装置包括用于形锁合和/或力锁合地锁定扁平线材或已经形成的层线圈的器件。符合目的地，所述器件设计用于至少部分地或局部地形锁合地和/或力锁合地锁定、特别是用于保持扁平线材。由此能够有利地实现所述方法的良好的可自动化性。这种器件例如可以构造为夹紧元件，所述夹紧元件设计为用于——特别是例如在扁平线材的线圈起始部或开始区段上——局部地保持扁平线材。

上述导向元件根据一种实施方式成型并且设计成用于引导或保持预成形的变形区域。此外，导向元件可以构造成用于引导线圈层或预给定卷绕平面的形状或在卷绕线圈层时依循所述卷绕平面的形状。

附图说明

其它优点和特征由下面参考附图对所述方法以及层线圈和装置的说明得出。

图中：

图1示出扁平线材以及成型模具的示意图；

图2示出示意性示出的层线圈的多个视图；

图3以侧视图示出示意性示出的多重层线圈；

图4以示意图示出多重层线圈的(沿纵轴线观察的)视图。

具体实施方式

图1示意性地示出扁平线材1，其中，所述扁平线材具有开始区段12，该开始区段相对于卷绕区段2错开了错开量x。上述的错开量x通过变形区域3实现，该变形区域也可以称为S形弯曲。通过使扁平线材1沿变形方向U(如通过箭头所绘出的那样)变形来引入变形区域3。卷绕区段2因此位于平面E中，该平面相对于开始区段12错开了错开量x。在右半图中示意性绘出成型模具20，该成型模具具有上冲模和下冲模并且该成型模具设置用于使布置在上冲模与下冲模之间的扁平线材1这样变形，从而产生变形区域3。与应当产生单重还是多重层线圈相关地，可以产生多个这样的变形区域3。

图2以多个示意图示出单重层线圈的一种实施方式。在中间的视图中可看到，如何由扁平线材1(如其在图1中所绘出的那样)形成层线圈10，该层线圈在卷绕平面E中具有线圈层16。层线圈10包括开始区段或线圈起始部12以及末端区段或线圈末端14，所述线圈起始部和所述线圈末端分别突出超过线圈层16，对此也参考左侧示出的视图。线圈层16以及线圈末端14相对于线圈起始部12彼此错开/间隔开错开量x，其中，所述错开量通过变形区域3产生。在左侧的视图中可以看出线圈层16的形状或者说构造。特别是可以看到，线圈层16从内向外卷绕。在右侧示出如在左侧所绘出的那样的剖面A-A。可以以剖视图看出扁平线材1的线匝，其中，特别是可以看出矩形的横截面。变形方向U垂直于或基本上垂直于扁平线材1的短侧。相应地，在沿变形方向U变形时需要大量的力。有利地，为此相应地使用成型模具20，如其在图1中绘出的那样。用于形成所述至少一个线圈层16的卷绕本身围绕长边进行，其中，在此需要较少的力耗费。

图3示出多重层线圈10，其中，基本结构与单层层线圈相同，参考图2。然而，在当前情况中构造有多个卷绕平面E，在所述多个卷绕平面中分别构造有线圈层16。相应地，也构造有多个变形区域3。附图标记30表示用于形成层线圈的装置或模具的导向区段。导向区段30包括导向元件32，这些导向元件设置用于引导、锁定或定位层线圈20的区域或区段等。特别是，例如设置有如下导向元件32，变形区域通过这些导向元件来引导或定位。符合目的地，所有变形区域3利用如在图1中所绘出的那样的模具来产生。然而在此，不是所有变形区域都必须精确地具有相同的形状。特别是，在开始区段12与第一卷绕平面E之间的变形区域符合目的地具有与在各个卷绕平面E之间的变形区域3不同的形状。附图标记34绘出两个夹紧元件，所述夹紧元件设计用于在卷绕时锁定层线圈10的开始区段或线圈起始部12。备选地，也可以设置或者说布置有多个这样的夹紧元件34，以用于在卷绕时区段性地保持层线圈10。

图4示出沿多重层线圈10的纵轴线观察的视图，所述多重层线圈当前包括三个线圈层16。绘出了：线圈层16在其中延伸的各个卷绕平面E不是彼此平行地定向，而是相对于彼此成角度α，该角度符合目的地与槽角度、例如定子的槽角度相匹配，层线圈10应当设置在所述定子中。

附图标记列表

1 扁平线材

2 卷绕区段

3 变形区域、S形弯曲

10 层线圈

12 开始区段、线圈起始部

14 末端区段、线圈末端

16 线圈层

20 成型模具

30 导向区段

32 导向元件

34 夹紧元件

x 错开量

α 角度

W 卷绕平面

Claims (15)

1.一种用于制造单重的或多重的层线圈(10)的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供扁平线材(1)；

-沿变形方向(U)使所述扁平线材(1)变形，以产生一个或多个相对于所述扁平线材(1)的开始区段(12)错开地构造的卷绕区段(2)，所述一个或多个卷绕区段(2)构造用于形成线圈层(16)，所述线圈层在朝所述变形方向错开地布置的卷绕平面(E)中延伸；

-在相应的卷绕平面(E)之内卷绕所述一个或多个卷绕区段(2)，以形成一个或多个线圈层(16)。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括以下步骤：

-将所述扁平线材(1)布置在变形模具(20)中，以产生特别是S形的变形区域(16)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中，所述扁平线材(1)具有矩形的横截面，并且

其中，所述变形方向(U)垂直于所述横截面的短侧。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：

-在卷绕线圈层(16)之前产生卷绕区段(2)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：

-在最后一个卷绕平面(E)中或在唯一的卷绕平面中形成所述层线圈的末端区段(14)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，依次卷绕彼此相继的线圈层(16)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：

-从内向外卷绕所述至少一个线圈层(16)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：

-在卷绕时形锁合和/或力锁合地锁定至少所述开始区段(12)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：

-在卷绕平面(E)之间引入角度(α)，所述角度与槽角度、特别是定子的槽角度相匹配。

10.一种层线圈(10)，所述层线圈特别是根据前述权利要求中任一项所述的方法制造，

所述层线圈由扁平线材(1)形成并且包括至少一个线圈层(16)，

所述至少一个线圈层(16)位于如下卷绕平面(E)中，该卷绕平面相对于所述层线圈(10)的线圈起始部(12)以错开量(x)错开，并且

所述错开量(x)通过使扁平线材(1)沿变形方向(U)变形而产生，所述变形方向垂直于或基本上垂直于所述卷绕平面(E)定向。

11.根据权利要求10所述的层线圈(10)，所述层线圈包括多个线圈层(16)，

所述线圈层(16)分别以错开量(x)彼此间隔开距离，并且

所述错开量(x)通过使扁平线材(1)沿变形方向(U)变形而产生，所述变形方向垂直于或基本上垂直于线圈层(16)的卷绕平面(E)定向。

12.根据权利要求10或11的层线圈，所述层线圈包括多个线圈层(16)，所述多个线圈层以与槽角度相匹配的角度(α)相对于彼此定向。

13.一种电机，所述电机包括至少一个根据权利要求10至12中任一项所述的层线圈。

14.一种装置、特别是用于实施根据权利要求1至9中任一项所述的方法的装置，所述装置包括两个导向区段(30)，扁平线材(1)能够卷绕到所述两个导向区段上以形成一个或多个线圈层(16)，

所述导向区段(30)具有导向元件(32)，所述导向元件设计用于引导所述扁平线材(1)。

15.根据权利要求14所述的装置，所述装置包括用于形锁合和/或力锁合地锁定所述扁平线材(1)和/或已经形成的层线圈(10)的器件。