压制绞合线、电机的定子或转子以及电机的制作方法

文档序号:25543234发布日期:2021-06-18 20:40
压制绞合线、电机的定子或转子以及电机的制作方法

本公开涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的压制绞合线、一种根据权利要求9的前序部分所述的转子和/或定子以及一种根据权利要求12的前序部分所述的电机,特别是电动机。



背景技术:

电动机一般具有转子(电枢)和定子(定片),其中可相对于定子,围绕中心轴线可转动地安放转子。为了形成磁力,在定子中预设了对应地通电的绕组。为了形成定子励磁场,在定子的叠片铁芯中通常引入轴向延伸的凹槽,其分布在周向上,用于容纳载流绕组,其中只有线圈的在凹槽内轴向延伸的部分才影响扭矩大小。它也被称为有效长度。在凹槽中可以放置多个线圈。与此相对,线圈的将有效长度连接至叠片铁芯的端面端的部分是不影响扭矩大小。绕组的这一在轴向上位于叠片铁芯外的部分也被称为绕组端部。

在通常情况下,线圈由多个彼此绝缘的(细)线材(漆包线)构成,这些线材直接卷绕在凹槽对中或者作为预制的线圈被装入。为了用更多铜填充凹槽横截面(更高的凹槽填充度,以提高电流密度),也常使用仅具有一根(粗)“线材”(实心导体)的线圈,其中由此习惯上为每个凹槽装入多个(4-8个)线圈。

为了简化制造和安装,已知了使用由单个区段(分割导体)组成的线圈。在此,将基本上对应于凹槽形状的分割导体(条状导体)优选地轴向地装入到凹槽中;通过分别成对地连接两个分割导体的端头,可以在装入分割导体后才完成绕组端部。在此,可以通过绕组端部接合分割导体。分割导体主要是i形(条状导体)和u形(发卡式导体)的,其通常被实施为一件式的实心导体。

多件式的分割导体(压制绞合线)代表特殊情况。压制绞合线是由多个优选地彼此电绝缘的单根线材(绞合线)构建而成的导体,其中横截面被压制或者说压实成期望的形状。绞合线也可以被视为线材束。只有在被预设用于进一步接合的压制绞合线端头中,单根线材才是电气且机械地相互连接的,其中头部区域中可能存在的绝缘体有利地已移除或者说被移除。这例如通过端头与套筒的热压/电极焊接实现。绞合线整体或者绞合线的单股线可以相互扭绞。例如在de112015001994a5中已知了这种压制绞合线。这些压制绞合线可以有利地用在用(高频)交流电运行的电动机中,以减少诸如涡流等寄生效应和趋肤效应。

电动机的绕组端部会变得非常热。因此,为了防止热击穿,常常要对其进行冷却。使用介电流体(一般来说是油)作为冷却介质。油性冷却大多通过“冷却护套”实现,其形成环绕绕组端部的环形通道,冷却流体在该环形通道中流动。这种冷却系统例如显示在de102017107165a1中。

即便对于组装的绕组,即被推入到定子凹槽中并且随后间接或者直接相互连接的分割导体,也已知了这一类型的绕组端部冷却。“直接”在此例如指的是条状导体的相互弯曲以及直接的焊接;“间接”指的是连接接片的使用,其跨接两个杆式导体之间的距离。关于连接接片的示例,参见例如us4321497a;关于相互弯曲的示例,参见例如us2014070639a1。

对于有效冷却,有利的是:对能达到高传热系数的部位进行冷却。这特别地是在其上没有任何绝缘体(主绝缘体,并且对于压制绞合线,也可以是单根线材绝缘体)妨碍冷却介质与电导体之间的热传导的那些部位。然而,同时必须在单个导体之间确保足够的电绝缘性或者说足够长的爬电距离,以避免短路和闪络。

出于该原因,a)完全用树脂浇注整个绕组端部,或者b)单个地用绝缘树脂或者绝缘护套覆盖连接区。两种方案都有缺点,因为其在热力学上妨碍了热传导。替代地,将接合部位之间的距离选得够大,使得不再需要单独的绝缘件。另一可能性是放入绝缘纸带。

类似地,在使用连接接片时,也应使其相互绝缘。为此,例如用绝缘树脂覆盖连接接片,放入绝缘纸,或者插入绝缘的间隔件。

尽管已知的绕组端部区域的冷却系统实现了相当好的结果,但仍有改进的需求。



技术实现要素:

对应地,本公开的目的在于提出一种压制绞合线,其可以实现更好的冷却。

根据本公开,该目的通过一种具有权利要求1的表征特征的压制绞合线得以实现。由于压制绞合线的至少一个端头,优选地两个端头都具有电的接合部段和热交换部段,而压制绞合线具有用于传导电流的成型的线材束(绞合线),因此可以在端头的区域内实现压制绞合线的明显有效得多的冷却。

特别地,根据从属权利要求的特征,得出本公开的其它有利设计方案。不同权利要求的主题或者说特征原则上可以任意相互组合。

在本公开的一种有利设计方案中,可以预设,线材束并且特别是线材束的线材被电绝缘体环绕。

在本公开的另一有利设计方案中,可以预设,电的接合部段由环绕至少两根线材的套筒形成,特别地由金属套筒形成,或者由至少两根线材的焊接部形成。这两种可能性在生产技术上对于制造接合区域是有利的。优选地,接合部段中的线材是被剥线的。

在本公开的另一有利设计方案中,可以预设,热交换部段被设计为线丛,特别地被设计为由压制绞合线的单根线材形成的线丛。“线丛”应理解成线材束或者说绞合线的扇形展开的部段,其中线材束的单根线材不再紧密排列并且不再直接接触地并排布置。线丛可以相对简单地由压制绞合线的通常扭绞的线材制成。另外,线丛的线材可以在各侧上被冷却介质环绕冲洗,从而存在大的热交换面积。

在本公开的另一有利设计方案中,可以预设,热交换部段中的线材优选地局部地解缆和/或散开。这些措施尤其有利于扩大所提供的热交换面。

在本公开的另一有利设计方案中,可以预设,热交换部段中的线材是未绝缘的。该措施也有利于改善一根或者说多根线材与相应冷却介质之间的热传导。

在本公开的另一有利设计方案中,可以预设,热交换部段被设计为压制绞合线的超出接合区域的延长段。

在本公开的另一有利设计方案中,可以预设,以适合于对冷却介质进行转向和/或搅动的方式设计热交换部段。这些流体流传导元件可以负责额外地搅动冷却流动并且由此整体提高热传导,因为形成了更少的准静态边界层。

本公开的另一目的在于,提出一种改进的用于电动机的转子和/或定子,特别地提出一种能够更好地被冷却的转子和/或定子。

根据本公开,该目的通过一种具有权利要求9的表征特征的转子和/或定子得以实现。根据本公开的压制绞合线的优点可以对应地被用于转子和/或定子。

特别地,根据从属权利要求的特征,得出本公开的其它有利设计方案。不同权利要求的主题或者说特征原则上可以任意相互组合。

在本公开的一种有利设计方案中,可以预设,至少两根压制绞合线经由接合部段相互连接。

在本公开的另一有利设计方案中,可以预设,至少两根压制绞合线借助于焊接部或者借助于连接接片电气上相互连接。“借助于焊接部”特别地指的是两根压制绞合线的两个接合部段的直接焊接。“借助于连接接片”特别地指的是经由连接接片实现的、压制绞合线的两个接合部段的间接连接。压制绞合线的接合部段和连接接片可以被焊接。

本公开的另一目的在于,提出一种改进的电机,特别是一种改进的电动机,特别地提出一种能够更好地被冷却的电机,特别是电动机。

根据本公开,该目的通过一种具有权利要求12的表征特征的电机,特别是电动机得以实现。根据本公开的转子和/或定子的优点可以对应地被用于电机。

特别地,根据从属权利要求的特征,得出本公开的其它有利设计方案。不同权利要求的主题或者说特征原则上可以任意相互组合。

在本公开的一种有利设计方案中,可以预设,电机装备有用于冷却热交换部段的冷却装置。

在本公开的另一有利设计方案中,可以预设,冷却装置被设置用于借助于流体,特别地借助于油进行冷却。

附图说明

根据以下参考随附的图示对优选实施方案进行的描述,本公开的其它特征和优点将变得清晰明了。在附图中:

图1示出了根据现有技术的压制绞合线;

图2以截面视图(上部)示出了电动机的一种视图,其包括用于绕组端部的冷却装置;

图3以截面视图示出了电动机的定子;

图4示出了根据本公开的压制绞合线的示意性制造过程以及根据本公开的压制绞合线的端部;

图5示出了根据本公开的压制绞合线的示意性制造过程以及根据本公开的压制绞合线的端部;

图6示出了根据本公开的压制绞合线的示意性制造过程以及根据本公开的压制绞合线的端部;

图7示出了根据本公开的压制绞合线的示意性制造过程以及根据本公开的压制绞合线的端部;

图8示出了借助于焊接,在压制绞合线和连接接片之间进行的连接过程的示意性视图;

图9在冷却剂的绕流方面示出了根据本公开的压制绞合线的示意性视图;

图10示出了根据本公开的转子,其包括多个压制绞合线,这些压制绞合线经由接合区域相互连接,特别地相互焊接。

具体实施方式

根据本公开的压制绞合线f主要包括第一端头1和第二端头2。在端头1、2之间布置有线材束3。

线材束3由多根线材31构成,然而至少由两根线材构成,这些线材通常相互扭绞并且作为线材束,优选地被主绝缘层32环绕。另外,对压制绞合线进行压制,其优选地具有矩形或者梯形的横截面。优选地由铜或者铜合金制成的线材31本身同样可以单独地装备绝缘体311,但是也可以是未绝缘的或者说被部分地(特别地在端头处)剥线。

根据本公开预设了,压制绞合线的至少一个端头1或2,优选两个端头1和2都具有接合部段11和热交换部段12。

在接合部段11的范围内,位于此处的线材部段电气地且机械地相互连接,其中这可以借助于由金属制成的套筒实现,或者也可以借助于在该区域中焊接单根线材31实现。

热交换部段12优选地被设计为线丛,线丛特别地由压制绞合线的单根线材31形成,其中热交换部段中的单根线材优选地局部地解缆和/或散开。

在热交换部段12内,单根线材31优选地是被剥线的,特别地不仅被剥除共同的主绝缘体32,还被剥除必要时存在的单根线材绝缘体311。由热交换部段12形成的额外的冷却表面可以设计为压制绞合线f的超出接合区域11的延长段。因此,其并非有利于流动导向,而是首先具有热桥的功能。能够以各种横截面形状形成该区域,特别地以对冷却介质进行转向和/或搅动。因此,借此提出了一种相较于压制绞合线的横截面扩大了的冷却表面,其由单根线材的表面形成。

考虑到线材束3,热交换部段12可以被布置在线材束3与接合部段11之间,或者被布置在接合部段11旁,即布置在压制绞合线的端部侧。在第一种情况下,得出线材束3、热交换部段12、接合部段11的顺序,而在第二种情况下,在压制绞合线的纵向方向上得出线材束3、接合部段11和热交换部段12的顺序。热交换部段12和接合部段11通常是相互分隔的区域。

热交换部段12的预设有很多优点。

因此,通过扩大的冷却表面实现的冷却效果很高。这可以通过一种计算示例得以说明。正常的压制绞合线端产生约3*6*10mm=150mm2的热交换面。对于15根直径为1mm2的线材,根据本公开的热交换部段12产生约(d*pi)*h=1*3.14*10=314mm2的热交换面。

热交换部段12为流经的冷却介质提供额外的冲击面。热传导可以由此局部地提高。

热交换部段12可以形成流体流传导元件(未显示),其负责额外地搅动冷却流动并且由此整体提高热传导,因为形成了更少的准静态边界层。

至少一根上文中描述的压制绞合线f可以被构建在电机(特别是电动机)的定子s和/或转子r中。电机可以是电动机和/或发电机,例如以一体的形式也可以。为了获得尽可能大的热交换面,所有或者大量所使用的压制绞合线都优选地是根据本公开的包括对应的热交换部段12的压制绞合线f。

关于这一点,可以预设至少两根压制绞合线f经由其接合部段11,至少电气地,优选电气地且机械地相互连接。这例如可以通过接合区域11的焊接部6实现,也可以通过借助于连接接片5连接接合区域实现。连接接片与压制绞合线的连接也可以被实施为焊接部。本公开可以等同地用于直接互连以及通过连接接片实现的间接互连。

根据本公开的电机,特别是电动机又包括根据本公开的包括至少一根根据本公开的压制绞合线f的转子r和/或定子s。优选地,这种电机装备有用于冷却热交换部段的冷却装置4。冷却装置4可以例如包括围绕压制绞合线端部布置的,然而特别地围绕热交换部段12布置的冷却护套。优选地预设了,冷却装置4被设计用于借助于流体,特别地借助于油进行冷却。为此,供油器可以内置到冷却护套中。

对于附图,有如下详细描述:

在图1中显示了根据现有技术的压制绞合线,其仅仅包括套筒形式的接合区域11。线材束3被布置在接合区域11之间。在横截面中可以看出单个的线材31。

在图2中,以轴线x(上部)显示了根据本公开的电机的,特别是电动机的横截面,其包括转子r和定子s。进一步地,可以看出冷却装置的主要元件,特别是冷却护套4和供油器(没有附图标记)。

在图3中,以截面视图,图示了电机(特别是电动机)的定子s。标明了例如油等冷却介质的流动方向,并且示例性地标明了两个连接接片5。为每个凹槽预设了两个根据本公开的压制绞合线f。

在图4至图7中显示了根据本公开的压制绞合线f或者说其端头1的各种实施方案。进一步地,示意性地标明了单个制造步骤。

在图4a中示例性显示了包括绝缘的单根线材端部31和311及其主绝缘件32的压制绞合线坯料。在图4b中可以看出热交换部段12和套筒形式的接合部段11。例如借助于电极焊接来施加套筒。热交换部段12示例性地被设计为被持于前的突出部。例如在施加或者说压制套筒时自动地实现散开。

在图5b中显示了在制造根据本公开的压制绞合线时可能的中间步骤,特别是为了更好的热传导,从单根线材31上剥除绝缘漆311。

在图6b中显示了热交换部段端部的三角形造型。

在图7中显示了端部侧的接合区域和被布置在线材束3与接合区域11之间的热交换部段12的一种示例。

在图7b中显示了压制绞合线f的头部区域中的单根线材31的部分剥线,其中其既涉及接合部段,也涉及热交换部段。在图7c中显示了通过在剥开的单根线材31的端部处施加套筒来完成接合部段11。

如图7d中显示的,解缆引起线材束3与接合区域11之间的热交换部段12的膨出。

在图8a中显示了将压制绞合线3(特别是接合区域11)与连接接片5焊接。在图8b中显示了热交换部段12的示例性突出部。

在图9a或者说图9b中示意性地显示了冷却介质如何流经热交换部段12。冷却介质在此流经整个线丛,而非仅大致流经外轮廓。

在图10中逐段地显示了根据本公开的定子s或者说定子叠片铁芯b的展开,其中压制绞合线成对地相对于彼此弯曲。压制绞合线f的接触区域11直接地相互焊接,即具有焊接部6。绕组端部被冷却护套包围并且有油流经。通过设计为突出部的热交换部段12,可以改善往往被主绝缘体环绕的压制绞合线f的热传导。

结合方法描述的特征和细节当然也适用于根据本公开的装置,反之亦然,从而关于本公开,始终相互参考或者说可以参考单个发明方面。

在图示中使用了以下附图标记:

r转子

s定子

b叠片铁芯(定子)

f压制绞合线

x轴线

1第一端头

2第二端头

3线材束

4冷却装置(冷却护套)

5连接接片

6焊接部

11接合部段(套筒)

12热交换部段

31线材

32绝缘体(主绝缘体)

311绝缘体(线材绝缘体)。

再多了解一些
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