線圈的製作方法

2023-05-20 22:09:01 4

專利名稱：：線圈的製作方法
技術領域：
：本發明涉及具有特定形狀的線圈，尤其是單層的定子線圈。所述線圈可以用於體積龐大的電機。
背景技術：
：在體積龐大的電機中通常使用兩層線圈(也被稱為「菱形」或「穿入式菱形」線圈)。但是，在每極每相槽數很小的體積龐大的低速電機中，使用單層線圈(也被稱為「同心」線圈)更便宜。圖1示出了用於以開口槽的方式使用的完整的傳統的單層線圈。該線圈由一條或多條絕緣導線來形成閉合導線，並且具有若干匝數。該線圈容納於定子表面中所提供的若干槽中，並且該線圈包括容納於這些槽內的軸向繞組線2。通過從所述定子各端所突出的端繞組4來在所述線圈的每端將繞組線2連接在一起。圖2示出了傳統的兩層和三層定子繞組。在這些定子繞組中，形成一個或多個內層(即與所述定子的端部最接近的一個或多個層)的線圈的端繞組自定子的軸向外彎曲多達90度，從而可以越過形成一個或多個外層的線圈。形成最外層的線圈的端繞組無需越過其他線圈，並且可以基本平行於所述定子的軸，或者如圖2所示，其可以自定子的軸向外彎曲多達90度。重要的是，每個單獨線圈的兩個端繞組相對於電機的軸的方向始終相同。因此，對於形成兩層或三層定子繞組的最外層的線圈來說，每個單獨線圈的兩個端繞組要麼基本平行於所述定子的軸，要麼自定子的軸向外彎曲多達90度。對於形成一個或多個內層的線圈來說，每個單獨線圈的兩個端繞組自定子的軸向外彎曲多達90度，從而可以越過形成一個或多個外層的線圈。如圖2所示，所述線圈可以插入定子8的徑向內表面中所提供的若干槽6中，並且可以按組同心地布置。
發明內容本發明提供一種用於電機的改進的單層線圈，所述線圈具有徑向軸、基本平行於徑向軸的第一端繞組、以及相對於徑向軸彎曲一個角度的第二端繞組。因此，本發明的單層線圈具有形狀不同的端繞組，一個端繞組是「直」的，而另一端繞組是「彎曲」的。所述第二端繞組可以自定子徑向軸向外彎曲多達90度，或者可以朝向所述徑向軸彎曲多達90度。通常，一繞組線對在第一和第二端繞組之間延伸。當布置線圈用於使用時，該線圈的繞組線容納於電機的定子表面中所提供的繞組槽中。對於旋轉電機來說，可以根據電機的特定結構來在定子的徑向內表面或徑向外表面中提供所述繞組槽。所述線圈特別用於而並非僅用於體積龐大的旋轉電機(即直徑很大的那些旋轉電機)。所述繞組線對可以被布置為在定子的軸向上基本相互平行，以及在其延伸至使用中的定子的方向上基本相互平行。在此情況下，用於形成定子繞組的所有線圈的形狀基本相同，其差別僅在於連接導線的位置，這給生產帶來了顯著的優勢。優選地，每個線圈的繞組線容納於一對平行的繞組槽中。換句話說，容納特定線圈的平行繞組線的繞組槽(即，一繞組槽對)不以傳統的方式沿定子的半徑定向，而是在徑向上基本相互平行。因此，可以簡單地通過將每個線圈的平行繞組線插入對應繞組槽對的平行繞組槽中來實現對定子繞線的處理。在軸向上，繞組槽可以平行於縱軸，或者其可以以傳統的方式傾斜。所述線圈可以用於旋轉電機和線性電機。本發明還提供了一種適用於電機定子的定子繞組，所述定子繞組包括多個如上所述的線圈。所述線圈容納於定子表面中提供的繞組槽中。對於旋轉電機來說，可以根據電機的特定結構來在定子的徑向內表面或徑向外表面中提供所述繞組槽。優選地，所述定子繞組具有兩層。但是，所述定子繞組可以根據特定結構而具有三層或更多層，即其可以為多層定子繞組。所述定子繞組可以使用如上所述的單層線圈和兩個端繞組相同的傳統單層線圈的組合。例如，在三層定子繞組中，形成最內層的線圈的兩個端繞組可以都自定子軸向外彎曲，而形成兩個外層的線圈如上所述，其中一個端繞組基本平行於線圈的縱軸，而另一個端繞組關於縱軸彎曲一個角度。所述定子繞組的每層可以包括一個或多個如上所述的線圈。例如，所述定子繞組的特定層可以包括每組一個線圈或每組幾個線圈。在所述層包括每組幾個線圈的情況下，所述線圈大小不同。這種布置特別用於而並非僅用於線性電機。在定子繞組具有至少兩層的情況下，所述定子繞組可以包括第一組單層線圈和第二組單層線圈，其中所述第一組單層線圈的第二端繞組位於定子的一端並且自所述定子的軸向外彎曲，而所述第二組單層線圈的第二端繞組位於定子的另一端並且朝向所述定子的軸彎曲。對於旋轉電機來說，第一組與第二組之一中的線圈將越過形成於所述電機的定子與轉子之間的空隙(即，如果在定子的徑向內表面中提供所述若干槽，則其第二端繞組朝向所述定子的軸彎曲的第二組線圈將越過所述空隙)。在靠近槽口的地方在凹槽中裝配槽楔，所述槽楔用於使線圈安全地保持在槽內。傳統的楔子從定子的一端或兩端打入，但是當一端存在越過空隙的線圈或其他障礙時，則可以僅從另一端打入所述楔子。如果在旋轉電機的定子的徑向內表面中提供所述若干槽時，則可以通過將第一組線圈插入到所述槽中而使其第二端繞組從所述定子的軸向外彎曲、並且將第二組線圈插入到所述槽中而使其第二端繞組朝向所述定子的軸彎曲來繞線，以形成兩層定子繞組。如果在旋轉電機的定子的徑向外表面中提供所述若干槽時，則可以通過將第一組線圈插入到所述槽中而使其第二端繞組朝向所述定子的軸彎曲並且將第二組線圈插入到所述槽中而使其第二端繞組從所述定子的軸向外彎曲來繞線，以形成兩層定子繞組。總的來說，當布置用於使用時，其第二端繞組彎曲而遠離定子與轉子之間的空隙的線圈首先被插入所述定子，並且很容易理解的是，可以以快速而簡單的方式使用改進了的單層線圈來完成對所述定子的繞線。其兩個端繞組彎曲相同的傳統類型的第三組線圈也可以被插入到旋轉電機的定子的徑問內表面或外表面中所提供的若干槽中，以作為繞線處理的一部分。優選地，第一和第二組之一中的線圈在「彎曲，，端形成有連接導線，而第一和第二組中的另一組中的線圈在直」端形成有連接導線。接著，以如下方式來將所述線圈插入到定子連接導線均位於電機的同一端。可以使用長導線通過對適當的線圈形成部件進行繞線來預製所述線圈。所述導線可以為矩形截面的銅條或銅帶。但是，也可以使用其他的導電材料，諸如鋁。所述導線可以包括一縷或幾縷並行的導電材料，並且可以由諸如電機的額定電壓和功率之類的參數個數來確定所述縷數。可以通過任意傳統的方法來使所述導線絕緣。圖1是用於定子繞組內層的傳統單層線圈的透視圖；圖2是傳統的兩層和三層定子繞組的透視圖；圖3是根據本發明的線圈的側視圖；圖4是圖3所示線圈的俯視圖；圖5至圖7是用於旋轉電機的定子部分的透視圖，所述旋轉電機包含具有多個圖3和圖4所示類型的線圈的定子繞組；圖8是示出了線圈的「彎曲」端所形成的連接導線的俯視圖和側視圖；以及圖9是示出了線圈的「直」端所形成連接導線的俯視圖和側視圖。具體實施例方式圖3和圖4中示出了用於旋轉電機的改進了的預製單層線圈10的示例。所述線圈10由一條或多條絕緣導線形成閉合導線而形成，並具有若干匝數。當從側面(圖3)看時，可以看出，第一端繞組12是「直」的，而第二端繞組14是「彎曲」的，從而自線圈10的縱軸LA向外延伸。當從上往下(圖4)看時，可以看出，第一端繞組12和第二端繞組14將線圈的兩個繞組線16連接在一起。如下面的詳細描述，所述繞組線16在電機的定子的軸向以及其延伸至使用中的定子的方向這兩個方向上均相互平行。但是，具有「直」的端繞組和「彎曲」的端繞組的單層線圈還可以使用在電機的定子的軸向上平行的繞組線來形成，但是所述繞組線被設計為插入到以傳統方式沿所述定子的半徑定向的若干槽中。圖5至圖7示出了用於旋轉電機的定子18的部分。所述定子18被構造為圍繞轉子(未示出)並可與其相隔一個很小的空隙。在所述定子18的徑向內表面中形成多個繞組槽20，以用於容納多個圖3和圖4中所示類型的單層線圈10的繞組線16。所述繞組槽20為開式槽，具有基本並行的側壁，並且以如下方式來形成相對於所述定子18的徑向內表面，均勻地將繞組槽分隔開。每個繞組槽20的中心面與所述定子18的半徑成角度，從而使得容納任意特定線圈的繞組線16的所述繞組槽(即，繞組槽對)基本相互平行。換句話說，形成每個繞組槽對的所述繞組槽20的中心面基本平行。這與具有徑向槽的傳統的定子截然相反，在傳統的定子中，形成每個繞組槽對的繞組槽的中心面相互成角度。所述繞組槽20必須使得中間的定子齒22的最窄的部分足夠強壯，從而使其能經受住電機運行期間施加在其上的壓力。每個線圈10具有三個繞組槽的間距(pitch)，因此每個線圈的繞組線16包含於由兩個中間的繞組槽隔開的繞組槽20中。如圖所示，定子18的每個軸的端部的線圈10的重疊部分容納於兩層中。兩層定子繞組由多個圖3和圖4中所示類型的單層線圈10形成。所述定子以如下方式繞線以「彎曲」的端繞組14位於定子18的從動/驅動端(DE)的方式插入一半線圈10A，並且以「彎曲」的端繞組位於所述定子的非從動/驅動端(NDE)的方式插入另一半線圈10B。圖6很清楚地示出了這種方式，其示出了定子18的徑向內表面。定子18的從動/驅動端處的「彎曲」的端繞組14自所述定子的軸向外彎曲，而所述定子的非從動/驅動端處的「彎曲」的端繞組朝向所述定子的軸彎曲。應該理解的是，所述定子繞組也可以使用其他結構。首先，通過將線圈IOA插入到對應的繞組槽20中來對定子18進行繞線，其中線圈IOA的「彎曲」的端繞組14自所述定子的軸向外彎曲。可以以非重疊的排列方式來插入所述線圈10A，並且其繞組線16位於相鄰的繞組槽20中。因此，任意的十二個繞組槽可以示意性地表示如下tableseeoriginaldocumentpage6接著，將線圈IOB插入到對應繞組槽20中，其中所述線圈IOB的「彎曲」的端繞組14朝向定子的軸彎曲。也可以以非重疊排列的方式插入線圈10Β，並且使其繞組線16位於相鄰的繞組槽20中。但是，線圈IOB與線圈IOA重疊，以形成兩層定子繞組。因此，相同的十二個繞組槽可以示意性地表示如下tableseeoriginaldocumentpage6為了清楚起見，對圖7使用了相同的槽/線圈標籤。儘管定子繞組的所有單層線圈10均具有相同的總體形狀，但是應該理解的是，一半線圈在其「直」的端繞組12處具有其連接導線，而另一半線圈在其「彎曲」的端繞組14處具有其連接導線。這樣，可以將所述線圈10插入定子18，從而使所有連接導線位於所述定子的同一端。圖8示出了在「彎曲」的端繞組14處具有連接導線的線圈10的詳細圖示。類似地，圖9示出了在「直」的端繞組12處具有連接導線的線圈10的詳細圖示。在圖8和圖9中，字母S和F分別指線圈內引線和線圈出線端。形成定子繞組的多個線圈10的連接導線以適當的方式連接在一起。權利要求一種用於電機的單層線圈(10)，所述線圈具有縱軸(LA)、基本平行於所述縱軸(LA)的第一端繞組(12)、以及關於所述縱軸(LA)彎曲一個角度的第二端繞組(14)。2.根據權利要求1所述的單層線圈(10)，其中所述第二端繞組(14)自所述縱軸(LA)向外彎曲多達90度或者朝向所述縱軸(LA)彎曲多達90度。3.根據權利要求1或2所述的單層線圈(10)，還包括在第一和第二端繞組(12，14)之間延伸的一繞組線對(16)。4.根據權利要求3所述的單層線圈(10)，適用於旋轉電機的定子(18)，其中所述繞組線對(16)在以下兩個方向上基本相互平行所述定子的軸向、以及所述繞組線對延伸至使用中的定子的方向。5.一種用於電機的定子(18)的定子繞組，所述定子繞組包括多個根據以上權利要求的任意之一所述的單層線圈(10)。6.根據權利要求5所述的定子繞組，其為多層定子繞組。7.根據權利要求5或6所述的定子繞組，其中每層包括一個或多個單層線圈(10)。8.根據權利要求5至7的任意之一所述的定子繞組，還包括第一組單層線圈(10A)，其第二端繞組(14)位於定子(18)的一端並且自所述定子的軸向外彎曲；以及第二組單層線圈(10B)，其第二端繞組(14)位於所述定子的另一端並且朝向所述定子的軸彎曲。9.一種旋轉電機，其包含根據權利要求5至8的任意之一所述的定子。10.一種旋轉電機，其包括定子(18)，具有在徑向內表面或外表面中形成的多個槽(20)；以及定子繞組，其包括至少一個根據權利要求4所述的單層線圈(10)；其中每個線圈的繞組線對(16)容納於一對在徑向上基本相互平行的槽(20)中，從而使所述繞組線(16)在以下兩個方向上基本相互平行定子(18)的軸向、以及所述繞組線延伸至定子(18)的方向。全文摘要本發明提供了一種用於旋轉電機或線性電機的改進了的單層線圈(10)。所述線圈(10)具有第一端繞組(12)和第二端繞組(14)，其中第一端繞組(12)基本平行於所述線圈的縱軸(LA)，而第二端繞組(14)自所述縱軸向外彎曲或者朝向所述縱軸彎曲。因此，所述線圈(10)具有不同形狀的端繞組，一個端繞組(12)為「直」的，而另一端繞組(14)為「彎曲」的。文檔編號H02K3/04GK101826764SQ201010122638公開日2010年9月8日申請日期2010年3月3日優先權日2009年3月3日發明者保羅·伊頓·克拉克申請人:康弗蒂姆技術有限公司