電機器的主動部分的製作方法

2023-10-04 03:52:44

本發明涉及一種電機器的主動部分。在此，主動部分具有多個線圈和載體部分，線圈具有各一個子導體，線圈布置在載體部分的槽中。線圈通過其子導體的繞圈形成，其中，線圈的繞圈分別具有預定的繞圈長度。此外，主動部分具有至少一個繞組頭區域，其在載體部分的端面上伸出。此外，線圈以分層繞組的形式布置。此外，本發明包括具有根據本發明的主動部分的電機器和用於製造該主動部分的方法。

背景技術：

電機器，如發動機、發電機和變壓器分別具有一個或多個磁性活躍的主動部分。發動機例如具有定子和轉子作為相應的主動部分。

線圈能被嵌入或者纏繞到發動機或發電機的定子和/或轉子中。典型地，線圈隨後位於疊片組中或其上。通常，線圈從圓柱形或空心圓柱形的疊片組的端面中伸出，並且形成轉子或者定子的繞組頭。該疊片組能夠由多個區段組成。電機器的繞組頭屬於磁性非主動部分，其對於構成轉矩沒有幫助。

因此所致力的是，儘可能小地保持繞組頭的導體長度和突出，以便避免不需要的空間需求、重量和損耗。

圖2和圖3示例性地示出了三層繞組的常規的繞組頭，如其從wo2011/006693a2中已知的那樣。這意味著，線圈20在此重疊地位於三個層或者三個平面中。三個線圈20從載體部分22中凸出，在載體部分上線圈20布置在槽中。三個線圈20分別在分層繞組中具有相對於繞圈的縱向延伸方向的0度(0°)、45度(45°)和90度(90°)的傾度。各個線圈20首先垂直地從載體部分22的端面s離開。如圖1和圖2的實例中所示那樣，90°線圈垂直向下彎曲。因此，90°線圈的端部平行於主動部件18和繞圈的縱軸線地延伸。與之相反，第二線圈在端部以45°角向載體部件22的端面s延伸。第三線圈、即0°線圈在該剖面圖中筆直地從載體部分22的端面s延伸出來。每個線圈的端部通過其子導體24的繞圈的布置得出。通過線圈的子導體24的繞圈的布置得出線圈20的端部上的傾斜面。

從jph1198740a中給出一種電機器的定子。在此，定子具有多個線圈。在此，每個線圈具有多個子導體。線圈布置在定子芯的槽中。線圈的端部區域在定子芯的端側伸出作為繞組頭。在至少一個線圈的情況中，將該線圈的子導體布置為，線圈在定子的軸方向上具有v形。

在de102010039871al中描述了具有在繞組頭區域中的傾斜線圈的電機器的主動部分。電機器的主動部分具有帶有端側的疊片組，從其中伸出三個線圈。三個線圈中的每個都弧形地從端側中延伸出來。此外，三個線圈在繞組頭區域中向著疊片組的端側傾斜地布置。

從jph0l71946u中給出了一種電機器的線圈。線圈具有多個子導體，其彼此絕緣並且通過帶狀絕緣體保持在一起。

技術實現要素：

本發明的目的在於，特別緊湊地設計電機器的主動部分並且特別是其繞組頭區域。

根據本發明，該目的通過獨立權利要求所述的內容實現。本發明的有利的改進方案通過從屬權利要求所述的特徵得出。

根據本發明，該目的通過電機器的主動部分實現，其具有多個線圈和載體部分，線圈分別具有子導體，線圈布置在載體部分的槽中。線圈通過其子導體的繞圈形成，其中，線圈的繞圈分別具有預定的繞圈長度。在此，子導體例如能夠由一個或多個、特別是兩個金屬線組成，其中，子導體的金屬線能夠相鄰地布置。此外，線圈具有繞組頭區域，其在載體部分的端面伸出。此外，線圈以分層繞組的形式布置。線圈中的至少一個在繞組頭區域中通過其子導體的布置在橫截面中具有v形。由此得出的優點為，最小化繞組頭中的導體長度並且能夠製造緊湊的主動部分。此外，能夠減少機器的結構長度，由此減小了電機器的重量和成本。橫截面在此是指切片層，其垂直於水平的電流方向地取向。換句話說，在此橫截面指是指橫截面層平面，其在縱向方向上延伸並且同時垂直於主動部分的縱向方向地延伸。載體部分的端面例如是指一個面，其在載體部分的端部上橫交於載體部分的縱軸線地延伸。子導體例如也能夠由一個或多個、特別是兩個金屬線組成。如果子導體例如由兩個或多個金屬線組成，那麼就能夠使子導體的金屬線相鄰地布置。

根據本發明，線圈彼此具有預設的最小間距，其中，線圈中總有三個在分層繞組中相對於載體部分的端面分別具有0°、45°和90°的傾度，其中，具有45°傾度的線圈在橫截面中具有v形。在此，線圈之間的最小間距是指線圈之間的氣隙。因此，能夠將線圈也在考慮其傾度的情況下在繞組頭區域中分散地布置。這具有的優點在於，也在保持所要求的氣隙的條件下能夠緊湊地設計主動部分、即轉子或定子，因為現在也能夠在繞組頭區域中在橫截面中成角度地布置0°線圈和90°線圈。線圈的傾度分別具有在-25°和+25°之間的公差範圍。在此，公差範圍是指，相對於端面而言線圈的傾斜角度的相應值的偏差的正或負值。

根據本發明，至少一個線圈以兩部分的形式設計，其中，線圈在繞組頭區域中分為第一線圈部分和第二線圈部分，由它們形成v形的每一個臂，並且其中，第一和第二線圈部分相互無關地絕緣。換句話說，至少一個線圈能夠兩部分式地實施並且兩部分式地絕緣。由此得出的優點在於，能夠進一步優化線圈長度。絕緣的兩部分的實施方式具有的優點為，通過線圈的絕緣並不形成空腔。

優選地，主動部分構造為定子或者轉子。因此，能夠比具有帶有一般的繞組頭設計方案的常規定子或者轉子的機器更緊湊地建立相應的電機器。由此得出的優點在於，降低了基於通過較小的子導體長度導致的較小的電阻的損耗，並且提高了效率。

因為分層繞組的三個線圈能夠具有不同的繞組長度，所以得出不同的電阻。在本發明的另一個實施方式中提出，線圈的繞圈長度彼此成對地具有最大5％、特別是3％的差別。換句話說，繞圈長度之間的差別不允許多於5％，特別是不允許多於3％。因此，最長的線圈確定了剩餘兩個線圈的最小長度。繞圈長度是指一個長度，該長度在拆開和完全地展開線圈的子導體的時候對於線圈的所有導體、即子導體而得出的。由此得到的優點為，能夠實現均勻的旋轉場。

以有利的方式，子導體能夠具有子導體絕緣體，並且線圈和/或第一線圈部分和第二線圈部分分別具有第一帶狀絕緣體。

此外，第一和第二線圈部分藉助於第二帶狀絕緣體保持在一起。帶狀絕緣體適用於絕緣電導體、特別適用於絕緣電機器的繞組。為了絕緣電導體能夠將帶狀絕緣體的絕緣帶以比較細長的條帶的形式又或者以更寬的幅面的形式繞著要絕緣的導體纏繞，直到達到要製造的絕緣殼的所要求的厚度。因此概念「帶狀絕緣體」不僅應理解為細條帶、還理解為寬條帶。

屬於本發明的還有具有主動部分的電機器。

此外，本發明包括用於製造主動部分的方法。在此，首先將線圈布置到載體部分的槽中。在載體部分的端面上形成繞組頭區域。在此，線圈具有繞組頭區域，其在載體部分的端面伸出。接下來以分層繞組的形式布置線圈。在最後的方法步驟中提供具有繞組頭區域的線圈，其在橫截面中具有v形。

以有利的方式，將至少一個線圈分為第一線圈部分和第二線圈部分，其中，第一線圈部分和第二線圈部分相互無關地藉助於第一帶狀絕緣體絕緣，並且藉助於第二帶狀絕緣體保持在一起，由此在繞組頭區域中在橫截面中形成v形。

之前結合根據本發明的主動部分描述的優點和改進方案也能夠轉移到用於製造主動部分的方法上。

附圖說明

接下來描述本發明的實施例。在此示出：

圖1是根據本發明的電機器的實施方式的橫截面示意圖；

圖2是根據現有技術的具有向下傾斜的線圈的三層繞組的繞組頭；

圖3是根據現有技術的具有不同傾斜的線圈的三層繞組的繞組頭；

圖4是根據本發明的具有不同傾斜的線圈的三層繞組的繞組頭；

圖5是兩部分式的線圈的示意圖，其在繞組頭區域中在橫截面中具有v形；並且

圖6是兩部分式的線圈的示意圖，其在繞組頭區域中在橫截面中具有v形。

具體實施方式

接下來闡述的實施例是本發明的優選的實施方式。然而在這些實施例中，實施方式的所述構件分別代表本發明的單獨的特徵，它們應被彼此不相關地考慮，並且這些特徵也分別彼此不相關地改進本發明並且因此也能夠被單獨地考慮或在所示出的組合之一中作為本發明的組件考慮。此外，所述的實施方式也能通過本發明的另外的已經描述的特徵補充。

圖1示出了電機器的一般結構。電機器10例如能夠是發動機或發電機。在圖1中，轉動軸線a也能夠代表圖示的對稱軸線。電機器10包括定子14，在其中布置電線圈的繞組w，其中，在圖1中僅示出繞組w中的一個。繞組w通過三相交流電源c交流地供電，由此在定子14的內部在電機器10的氣隙l中產生磁旋轉場。三相交流電源c例如能夠是逆變器或固定頻率的供電網。

在定子14中存在轉子16，其抗扭地與軸12連接。軸12能繞著轉動軸線a轉動並且在定子14中支承。然而也能夠涉及位於外部的轉子。在位於外部的轉子的情況中，定子布置在轉子的內部。

圖4示出了具有三層繞組的繞組頭的根據本發明的主動部分18。主動部分18例如能夠是轉子或定子。主動部分18例如也能夠應用於籠型轉子和/或集電環轉子。在此，三個線圈20在三層或者三個平面中彼此重疊地放置。三個線圈20在端面s從主動部分18的載體部分22中伸出。每個線圈20的最外端在繞組頭區域中都具有特殊的布置，接下來對其進行詳細的探討。

各個線圈20首先從載體部分22的端面s延伸出來。第一線圈如圖4所示垂直向下彎曲。第一線圈在端部以90°角延伸到載體部分22的端面s。90°線圈的傾斜平面、即線圈關於端側s佔據的傾斜平行於端側s並且垂直於主動部分18的縱軸線地延伸，該線圈在接下來被稱為90°線圈。相反地，第二線圈以45°角延伸到載體部分22的端面s。換句話說，第二線圈的傾斜平面以45°角延伸到端面s。第三線圈筆直地從載體部分22的端面s中伸出。因此，該線圈的傾斜平面垂直於載體部分22的端面s地延伸並且因此佔據0°的傾斜角度。第二和第三線圈在接下來被稱為45°線圈和0°線圈。

如4所示，所有三個線圈20(90°，45°和0°)的端部在繞組頭區域中具有不同的布置。該布置通過子導體24的布置得出。每個線圈20都具有一個子導體24。在此，線圈20通過其子導體24的繞圈形成。因此，繞組頭區域的傾斜平面在每個線圈20的端部上延伸，其通過每個線圈的子導體24的繞圈的特殊布置形成，具有相對於載體部分22的端面s的特殊傾度。0°線圈、45°線圈和90°線圈具有偏移的延伸，從而使線圈20的不彎曲的部分具有平行的延伸。

0°線圈在其端部上具有相對於水平的轉動軸線、即主動部分的縱向軸線或者相對於垂直於載體部分22的端面s延伸的0°線圈的傾斜平面的傾斜的布置。0°線圈的繞組頭區域中的傾斜布置通過其子導體24的繞圈的布置得出。0°線圈20的子導體24的繞圈有關0°線圈的水平的轉動軸線或者傾斜平面並不垂直疊置地放置。替代地，子導體24的繞圈關於水平的轉動軸線傾斜地彼此重疊。在此，在0°線圈20的端部，其通過0°線圈的子導體24的繞圈的傾斜布置形成，繞組頭區域的傾斜面以一個傾度延伸，其在載體部分22的端面s的方向上相對於水平的轉動軸線呈45°。特別地平行於45°線圈、即整個繞組頭中的恆定的氣隙。布置在圖4中的線圈20的端部上的陰影區域在所有三個線圈中都存在，該陰影區域代表材料節省，其通過該繞圈的布置與來自於根據圖3的現有技術的布置相比得出。換句話說，與在根據現有技術的布置中所要求的相比，能夠通過每個線圈20的子導體24的繞圈的特殊布置應用更短的子導體24。

45°線圈的繞組頭區域的端部上的輪廓通過其子導體在橫截面中的布置以v形示出。為了生成這樣的輪廓，相應地布置45°線圈的子導體24的繞圈。在此，45°線圈20以兩部分的形式設計。如圖5所示，線圈在繞組頭區域中具有第一線圈部分26和第二線圈部分28。每個臂、即第一線圈部分26和第二線圈部分28的臂形成v形的一個臂。第一線圈部分26和第二線圈部分28的子導體24的繞圈有關45°平面不垂直疊置地放置，該平面相對於載體部分22的端面s以45°向下傾斜地延伸。替代地，子導體24的繞圈有關45°平面傾斜地彼此重疊。第一線圈部分26的繞圈彼此重疊地布置為，端部向下、即相反於0°線圈的方向、相對於在主動部分18的方向上定向的0°平面地構成傾斜面。由於子導體24的繞圈彼此重疊的傾斜布置，第二線圈部分28類似於第一線圈部分26具有向上、即在0°線圈的方向上、相對於在主動部分18的方向上定向的0°平面傾斜的平面。在此，45°線圈的臂的子導體14的繞圈布置使得它們一起形成v形。

90°線圈的繞組頭區域也由於其子導體24的繞圈的布置在橫截面中具有v形。90°線圈20的第一線圈部分26的子導體24的繞圈有關0°平面傾斜相鄰放置。在此，第一線圈部分26的傾斜面與0°線圈的傾斜面一致。90°線圈的第一線圈部分26的傾斜面具有相對於載體部分22的端面s的45°傾度。換句話說，90°線圈的第一線圈部分26的傾斜面平行於0°線圈的傾斜面地布置。90°線圈的第二線圈部分28的子導體24的繞圈關0°平面彼此相鄰地布置，從而使90°線圈的第二線圈部分28的傾斜面平行於0°平面地延伸。也就是說，90°線圈的第二線圈部分28的子導體24的繞圈彼此相鄰地布置在水平面上。

如圖4所示，子導體24例如也能夠由多個、在該情況下兩個金屬線組成，其中，子導體24的金屬線彼此相鄰地布置。線圈的傾度能夠分別具有在-25°和+25°之間的公差範圍。在此，公差範圍是指相對於端面的線圈傾度的角度相應值的偏差的正或負值。

如圖5所示，第一線圈部分26和第二線圈部分28相互無關地絕緣。此外從圖5中得出的是，第一線圈部分26和第二線圈部分28具有第一帶狀絕緣體30。

圖6示出了一個線圈的示意圖，其在繞組頭區域的橫截面中具有v形。在此，第一線圈部分26和第二線圈部分28藉助於第二帶狀絕緣體32保持在一起。

因此在總體上，繞組頭的優化在三個階段發展中通過分開的線圈形狀得出。電機器的繞組頭屬於磁性非主動部分，其對構成轉矩沒有貢獻。因此，努力儘可能小地保持繞組頭的導體長度和突出，以便避免不需要的空間需求、重量和損耗。該實施例示出了三層繞組。因為分層繞組的三個不同的線圈類型(例如90°、45°和0°)具有不同的繞圈長度，所以得出了不同的電阻。在繞圈長度之間的差別不允許多於3％。因此，最長的線圈確定了剩餘兩個線圈的最小長度。因此，從線圈之間的最小間距中得出了圖2示出的幾何形狀。如果線圈以v形建立，那麼就能夠還進一步優化子導體長度。這在絕緣體的當前的形狀中不能夠實現，因為否則會出現空腔。如果線圈兩部分式地絕緣，那麼就能夠更進一步優化線圈長度。例如能夠製造線圈的v形。最小化繞組頭中的導體長度，由此減少了損耗並且提升了效率。此外，減少了機器的結構長度，由此減少了機器的重量和成本。