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用于制造波形绕组的方法、波形绕组、定子和电机

更新时间:2024-07-01
用于制造波形绕组的方法、波形绕组、定子和电机 专利申请类型:发明专利;
源自:德国高价值专利检索信息库;

专利名称:用于制造波形绕组的方法、波形绕组、定子和电机

专利类型:发明专利

专利申请号:CN201980076996.5

专利申请(专利权)人:纬湃科技德国有限责任公司
权利人地址:德国汉诺威

专利发明(设计)人:A·罗斯曼,L·利奥波尔德

专利摘要:本发明涉及一种用于制造用于电机的定子22的连续式波形绕组(10)的方法,其包括下述步骤:‑提供卷绕剑(14),所述卷绕剑具有纵轴线16,并且与所述纵轴线(16)平行地布置有第一棱边(18)和第二棱边(20),其中,所述第一棱边(18)和所述第二棱边(20)相互间隔开地构造;‑提供多个电导体(12);‑围绕所述卷绕剑(14)缠绕所述电导体(12),其中,所述电导体(12)在所述第一棱边(18)和所述第二棱边(20)处和/或通过所述第一棱边(18)和所述第二棱边(20)偏转,并且沿着所述卷绕剑(14)的纵向构造多个绕组序列,在一个绕组序列中多个电导体(12)沿着所述卷绕剑(14)的纵向并排地布置,所述多个绕组序列具有至少一个第一序列和第二序列,在所述第一序列中多个电导体(12)以第一顺序并排地布置,并且在所述第二序列中‑多个电导体(12)以与所述第一顺序至少部分不同的第二顺序并排地布置,或者‑所述第一序列的和所述第二序列的电导体(12)的顺序是相同的,其中,所述第一序列的围绕所述卷绕剑(14)的缠绕方向与所述第二序列的缠绕方向不同。

主权利要求:
1.用于制造用于电机的定子(22)的连续式波形绕组(10)的方法,所述方法包括下述步骤:‑提供卷绕剑(14),所述卷绕剑具有纵轴线(16),并且与所述纵轴线(16)平行地布置有第一棱边(18)和第二棱边(20),其中,所述第一棱边(18)和所述第二棱边(20)相互间隔开地构造;
‑提供多个电导体(12);
‑围绕所述卷绕剑(14)缠绕所述电导体(12),其中,所述电导体(12)在所述第一棱边(18)和所述第二棱边(20)处和/或通过所述第一棱边(18)和所述第二棱边(20)偏转,并且沿着所述卷绕剑(14)的纵向并排地构造多个绕组序列,在一个绕组序列中多个电导体(12)沿着所述卷绕剑(14)的纵向并排地布置,所述多个绕组序列具有至少一个第一序列和第二序列,在所述第一序列中多个电导体(12)以第一顺序并排地布置,并且在所述第二序列中‑多个电导体(12)以与所述第一顺序至少部分不同的第二顺序并排地布置,或者‑所述第一序列的和所述第二序列的电导体(12)的顺序是相同的,其中,所述第一序列的围绕所述卷绕剑(14)的缠绕方向与所述第二序列的缠绕方向不同,其特征在于,
提供多件式构造的卷绕剑(14),所述卷绕剑具有第一区段和在轴向上与所述第一区段邻接的第二区段,在围绕所述卷绕剑(14)缠绕所述电导体(12)时,所述第一区段和所述第二区段布置在一个平面中,并且所述第一区段的纵轴线和所述第二区段的纵轴线彼此平行地布置,并且为了构造所述第二序列,所述第一区段和/或所述第二区段围绕其相应的纵向枢转,从而使得所述第一区段的纵轴线与所述第二区段的纵轴线对齐,并且所述第一区段的枢转和所述第二区段的枢转的总和是180°。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,为了围绕所述卷绕剑(14)缠绕所述电导体(12),使所述卷绕剑(14)围绕其纵轴线(16)扭转和/或使所述卷绕剑(14)沿着所述卷绕剑(14)的纵向向前移动。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述卷绕剑(14)的扭转和所述卷绕剑(14)的向前移动交替地和/或至少部分地时间一致地和/或同时地进行。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述第二序列构造在两个第一序列之间。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,为了构造所述第二区段,至少区段地加热所述电导体(12)。
6.按照根据权利要求1至5中任一项所述的方法制造的、用于电机的定子(22)的连续式波形绕组。
7.根据权利要求6所述的连续式波形绕组,其特征在于,多个电导体(12)具有第一组和第二组电导体,所述第一组与在一个序列内的第二组电导体(12)邻接,在所述第二序列中所述第一组的电导体(12)的顺序与所述第一序列的电导体(12)的顺序不同,并且所述第二组的电导体(12)的顺序在所述第一序列和所述第二序列中是相同的。
8.根据权利要求6或者7所述的连续式波形绕组,其特征在于,与所述第一序列的第一组的电导体(12)的顺序相比,在所述第二序列的第一组中,两个彼此相继的电导体(12)的顺序互换。
9.具有根据权利要求6至8中任一项所述的连续式波形绕组(10)的定子(22)。
10.具有根据权利要求9所述的定子(22)的电机。 说明书 : 用于制造波形绕组的方法、波形绕组、定子和电机技术领域[0001] 本发明涉及一种用于制造用于电机的定子的连续式波形绕组的方法。另外,本发明涉及一种用于电机的定子的连续式波形绕组。此外,本发明涉及一种具有连续式波形绕组的定子以及一种具有定子的电机。背景技术[0002] 在布置连续式波形绕组的多个层(在该连续式波形绕组的情况下,该连续式波形绕组的电导体在相应的层上一体地、即连续地构造)时,已观察到,在多层波形绕组的情况下,尤其是在四层、六层和/或八层波形绕组的情况下,在层跃的区域中能够出现子绕组的不期望的互换。电导体的或者说子绕组的这种不期望的互换能够导致,该电机具有不对称的磁场并且因此具有被降低的功率。发明内容[0003] 本发明的任务在于,提供一种用于制造连续式波形绕组的方法,借助该连续式波形绕组能够降低制造成本并且能够提高具有该连续式波形绕组的电机的效率。该任务还在于,制造一种对应的连续式波形绕组以及给出一种具有该连续式波形绕组的定子。[0004] 所述任务通过一种用于制造用于电机的定子的连续式波形绕组的方法来解决。本发明还涉及优选的扩展方案,在说明书以及附图等申请文件中给出,其中,每个特征不仅能够单独地、还能够以组合的方式构成本方面的一个方面。[0005] 根据本发明提出一种用于制造用于电机的定子的连续式波形绕组的方法,该方法包括下述步骤:[0006] ‑提供卷绕剑,所述卷绕剑具有纵轴线,并且与该纵轴线平行地布置有第一棱边和第二棱边,其中,所述第一棱边和所述第二棱边相互间隔开地构造;[0007] ‑提供多个电导体;[0008] ‑围绕该卷绕剑缠绕电导体,其中,所述电导体在第一棱边和第二棱边处和/或通过第一棱边和第二棱边偏转,并且沿着该卷绕剑的纵向构造多个绕组序列,在一个绕组序列中多个电导体沿着卷绕剑的纵向并排地布置,所述多个绕组序列具有至少一个第一序列和第二序列,在第一序列中多个电导体以第一顺序并排地布置,并且在第二序列中,多个电导体以与第一顺序至少部分不同的第二顺序并排地布置,或者第一序列的和第二序列的电导体的顺序是相同的,其中,第一序列的缠绕方向与第二序列的缠绕方向不同。[0009] 换言之,本发明的一方面是给出一种用于制造用于电机的定子的连续式波形绕组的方法。在这种方法中,在第一步骤中提供卷绕剑。该卷绕剑能够构造为盘形元件。该盘形元件具有纵轴线。第一棱边和与第一棱边间隔开布置的第二棱边与该纵轴线平行地伸展。因此,第一棱边和第二棱边同样彼此平行地布置。[0010] 在第二布置中提供多个电导体。所述多个电导体是偶数。优选地,提供4、6、8、10、12、14、16、18或者20个电导体。能够设想的是,所述电导体的数量也大于20。这些电导体能够优选通过设备输出,从而使得所述电导体并排地布置。并排意味着,这些电导体直接彼此贴靠或者彼此具有间距。[0011] 在第三步骤中,围绕卷绕剑缠绕电导体,其中,电导体在第一棱边和第二棱边处和/或通过第一棱边和第二棱边偏转。电导体围绕卷绕剑多次缠绕,从而使得沿着卷绕剑的纵向并排地构造多个绕组序列。因此,单个的绕组序列具有多个电导体,所述电导体沿着卷绕剑的纵向并排地布置。多个绕组序列包括至少一个第一序列和第二序列。在第一序列中,多个电导体以第一顺序并排地布置。在第二序列中,多个电导体以与第一顺序至少部分不同的顺序并排地构造。也能够设想的是,所述第一序列的和所述第二序列的电导体的顺序是相同的,其中,所述第一序列的缠绕方向与所述第二序列的缠绕方向不同。[0012] 通过至少部分地改变在多个绕组序列中的一个序列中的电导体的顺序或者通过改变缠绕方向,在将连续式波形绕组布置定子槽中、尤其是层跃的区域中时,能够避免波形绕组的子绕组的不期望的互换。当在层跃的区域中构造有具有电导体的经改变的顺序的序列时,优选能够实现这一点。[0013] 因此,提供一种用于制造用于定子的连续式波形绕组的方法,所述连续式波形绕组能够实现在定子内的对称的磁场并且能够提高电机的效率。[0014] 本发明的一种有利的扩展方案在于,为了围绕卷绕剑缠绕电导体,使卷绕剑围绕其纵轴线扭转和/或使卷绕剑沿着该卷绕剑的纵向向前移动。换言之,卷绕剑这样受到支承,使得该卷绕剑以能够围绕其纵轴线扭转的方式构造。同样地,卷绕剑能够在其纵向上经历移位。这样的移位也被称为和/或理解为进给。[0015] 在这种背景下有利地提出,该卷绕剑的扭转和该卷绕剑的向前移动交替地和/或至少部分同时地进行。因此能够提出,为了在第一棱边与第二棱边之间在垂直于卷绕剑的纵向的方向上引导电导体,仅扭转该卷绕剑。为了使电导体在第一棱边和/或第二棱边的区域中偏转,能够提出,使卷绕剑在其纵向上移动和扭转。[0016] 这些过程能够置后地、时间一致地和/或同时地进行,以便构造绕组序列。[0017] 该连续式波形绕组一件式地构造。这意味着,虽然该连续式波形绕组具有多个单个的电导体,所述电导体构造成对应的波形绕组,但是该连续式波形绕组不放置到另外的连续式波形绕组处并且与这个另外的连续式波形绕组材料锁合地连接。[0018] 该连续式波形绕组的一种有利的构型在于,所述第二序列构造在两个第一序列之间。因此能够提出,设置多个第一序列,在所述第一序列中,电导体以第一顺序并排地布置。第二序列跟随在多个第一序列之后,在所述第二序列中,电导体至少部分地具有与第一序列不同的顺序。一个或者多个第一序列又紧接着第二序列。第二序列能够在该连续式波形绕组内如此定位,使得该第二序列在将连续式波形绕组布置在定子的槽中时布置在层跃的区域中。[0019] 原则上能够提出,卷绕剑一件式地构造。[0020] 本发明的一种有利的扩展方案在于,提供多件式构造的卷绕剑,该卷绕剑具有第一区段和在该卷绕剑的轴向上与第一区段邻接的第二区段,在围绕卷绕剑缠绕电导体时,第一区段和第二区段布置在一个平面中,并且第一区段的纵轴线和第二区段的纵轴线彼此平行地布置,并且为了构造第二序列,第一区段和/或第二区段围绕其相应的纵向枢转,从而使得第一区段的纵轴线与第二区段的纵轴线对齐,并且第一区段的枢转和第二区段的枢转的总和是180°。通过这种方式,通过两个区段围绕相应的纵轴线相对于彼此的枢转能够改变两个彼此相继的序列的电导体的缠绕方向,以便构造第二序列。[0021] 还能够设想的是,在本发明的一种有利的扩展方案中,提供多件式构造的卷绕剑,该卷绕剑具有第一区段和在轴向上与第一区段邻接的第二区段,在围绕卷绕剑缠绕电导体时,第一区段和第二区段布置在一个平面中,并且第一区段的纵轴线和第二区段的纵轴线彼此同轴地布置,并且为了构造第二序列,第一区段和/或第二区段围绕其相应的纵向枢转,从而使得第一区段的纵轴线与第二区段的纵轴线对齐,并且第一区段的枢转和第二区段的枢转的总和是360°。因此,通过两个区段围绕两个区段的相应的纵轴线相对于彼此的枢转能够改变两个彼此相继的序列的电导体的缠绕方向,以便构造第二序列。[0022] 为了在用于改变缠绕方向的枢转过程期间降低电导体中的电压,能够有利地提出,至少区段地加热电导体。该加热通过从外部有针对性地增加热量来进行。优选地,电导体被加热得比电导体的初始温度高30℃以上。特别优选地设置大于50℃的加热,其中,极限值分别包含在内。[0023] 此外,本发明涉及一种根据本发明的方法制造的、用于电机的定子的连续式波形绕组。[0024] 在本发明的一种有利的扩展方案中提出,多个电导体具有第一组和第二组电导体,所述第一组与在一个序列内的第二组电导体邻接,在第二序列中第一组的电导体的顺序与第一序列的电导体的顺序不同,并且第二组的电导体的顺序在第一序列和第二序列中是相同的。[0025] 在这种背景下有利地提出,与第一序列的第一组的电导体的顺序相比,在第二序列的第一组中,总是两个彼此相继的电导体的顺序互换。[0026] 此外,本发明涉及一种具有根据本发明的连续式波形绕组的定子。[0027] 此外,本发明涉及一种具有定子的电机,该定子包括根据本发明的连续式波形绕组。[0028] 本发明的其他特征由下文的实施例得出。实施例不应理解为限制性的,而更确切地说应理解为示例性的,其应使得本领域技术人员能够实施本发明。申请人保留使在实施例中公开的特征中的单个特征或者多个特征称为主题或者将这些特征加入到现有技术方案中的权利。根据附图更详细地阐述实施例。附图说明[0029] 在附图中示出:[0030] 图1现有技术中的连续式波形绕组的视图,[0031] 图2定子的俯视图,[0032] 图3连续式波形绕组的俯视图,[0033] 图4定子的在层跃的区域中的横截面,其具有在层跃区域中的块形成,[0034] 图5定子的在层跃的区域中的横截面,其不具有在层跃区域中的块形成,[0035] 图6用于枢转连续式波形绕组的第一序列,[0036] 图7用于枢转连续式波形绕组的第二序列。具体实施方式[0037] 在图1中示出由现有技术已知的连续式波形绕组10。连续式波形绕组10具有多个电导体12,所述电导体围绕卷绕剑14缠绕。卷绕剑14具有纵轴线16。第一棱边18和与第一棱边18间隔开布置的第二棱边20与纵轴线16平行地伸展。因此,第一棱边18和第二棱边20同样彼此平行地布置。[0038] 电导体12沿着绕组方向围绕卷绕剑缠绕,其中,电导体12在第一棱边18和第二棱边20处和/或通过第一棱边18和第二棱边20偏转。电导体12围绕卷绕剑14多次缠绕,从而使得沿着卷绕剑14的纵向并排地构造多个绕组序列。因此,单个的绕组序列具有多个电导体12,所述电导体沿着卷绕剑14的纵向并排地布置。[0039] 图2示出用于具有由图1已知的连续式波形绕组10的电机的定子22的俯视图。定子22构造为空心柱形,并且在内侧表面上具有多个槽24,所述槽的深度在定子22的径向上延伸。槽24与定子22的纵向平行地在定子22的第一端侧与定子22的第二端侧之间伸展,该第二端侧沿着定子22的纵向与第一端侧间隔开地布置。[0040] 连续式波形绕组10布置在定子22的槽24中。该连续式波形绕组以从起始槽出发沿着定子22的周向进入到相应的槽24中的方式布置。一旦再次到达该起始槽,该连续式波形绕组10就过渡到下一层中。该过渡被称为层跃26。[0041] 图3示出图2中的布置在定子22中的连续式波形绕组10的俯视图,其中,定子22被隐藏并且仅示出具有层跃26的连续式波形绕组10。[0042] 在图4中示出定子22的在层跃26的区域中的横截面。在由现有技术已知的标准的连续式波形绕组10的情况下,连续式波形绕组10这样布置在定子22的槽24中,使得在在径向上并排布置的第一层和第二层的层跃26的区域(在这里是槽N01至N06)中,连续式波形绕组10的子绕组的顺序是互换(vertauscht)的。参照槽24,在径向上并排布置的电导体12的电流在层跃26的区域中同时沿一个方向流动。而在邻接的槽N07至N48中,情况则不同。在这里,在两个彼此邻接的层的槽24的电导体12中的电流时间延迟地沿一个方向流动——即交替地流动。在层跃26的区域中彼此邻接的层的电流流动的块形成导致在定子22的磁场中的不对称性,由此能够降低电机的效率。[0043] 图5示出定子22的由图4已知的横截面,其中,在层跃26的区域中以及在邻接的槽24处,即在定子22的所有槽24上,相应的邻接的层的电导体12具有交替的电流流动。连续式波形绕组10的这种目标设计能够通过不同的方式实现。[0044] 能够设想的是,电导体12围绕卷绕剑14缠绕,其中,电导体12在第一棱边18和第二棱边20处和/或通过第一棱边18和第二棱边20偏转。电导体12围绕卷绕剑14多次缠绕,从而使得沿着卷绕剑14的纵向并排地构造多个绕组序列。因此,单个的绕组序列具有多个电导体12,所述电导体沿着卷绕剑14的纵向并排地布置。多个绕组序列包括至少一个第一序列和第二序列。在第一序列中,多个电导体12以第一顺序并排地布置。在第二序列中,多个电导体12以与第一顺序至少部分不同的顺序并排地构造。[0045] 通过改变在多个绕组序列中的一个序列中的电导体12的顺序,在将连续式波形绕组布置在定子槽中、尤其是层跃26的区域中时,能够避免波形绕组的子绕组的不期望的互换。因此能够实现,这样布置连续式波形绕组10的在定子22的径向上并排布置的电导体12,使得所述电导体是属于一个相位的并且交替地在一个方向上引导电流。[0046] 能够设想的是,多个电导体12具有第一组和第二组电导体12,该第一组与在一个序列内的第二组电导体12邻接,在第二序列中第一组的电导体12的顺序与第一序列的电导体12的顺序不同,并且第二组的电导体12的顺序在第一序列和第二序列中是相同的。优选地,与第一序列的第一组的电导体的顺序相比,在第二序列的第一组中,总是两个彼此相继的电导体的顺序是互换的。[0047] 图6示出用于制造连续式波形绕组的方法步骤。据此,提供多件式构造的卷绕剑14,其具有第一区段和在卷绕剑14的轴向上与第一区段邻接的第二区段。在围绕卷绕剑14缠绕电导体12之前和/或时,第一区段和第二区段布置在一个平面中,第一区段的纵轴线和第二区段的纵轴线彼此平行地布置。为了构造第二序列,第一区段和/或第二区段围绕其相应的纵向枢转,从而使得第一区段的纵轴线与第二区段的纵轴线对齐,并且第一区段的枢转和第二区段的枢转的总和是180°。通过这种方式,通过两个区段围绕相应的纵轴线相对于彼此的枢转能够改变两个彼此相继的序列的电导体的绕组方向,以便构造第二序列。[0048] 图7示出另一种用于制造连续式波形绕组的方案的方法步骤。据此,提供多件式构造的卷绕剑14,其具有第一区段和在轴向上与第一区段邻接的第二区段,在围绕卷绕剑14缠绕电导体12之前和/或时,第一区段和第二区段布置在一个平面中,并且第一区段的纵轴线和第二区段的纵轴线彼此同轴地布置。为了构造第二序列,第一区段和/或第二区段围绕其相应的纵向枢转,从而使得第一区段的纵轴线与第二区段的纵轴线对齐,并且第一区段的枢转和第二区段的枢转的总和是360°。因此,通过两个区段围绕两个区段的相应的纵轴线相对于彼此的枢转能够改变两个彼此相继的序列的电导体12的绕组方向,以便构造第二序列。

专利地区:德国

专利申请日期:2019-11-22

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN113169643B

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