用于电机的动子以及用于制造动子的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于电刷换向的电机的绕线的动子、尤其是设有不同匝数的线圈绕组的动子，从而通过分析流过线圈绕组的电流信号进行动子位置探测。
【背景技术】
[0002]在对用于电机的动子、例如直流电机的转子进行缠绕时，各个线圈绕组的线圈侧面位于相应的凹槽中并且通过端面连接部彼此连接。由于通常使用的绕组样式，端面连接部彼此交叉并且沿轴向互相重叠。这使得各个线圈绕组的线路具有不同的长度，由此，假设匝数相同，对于相应的线圈绕组中的每个线圈绕组而言需要不同的绕组线长度。这会导致尽管匝数相同，但是线圈绕组之间的电阻发生变化。
[0003]能够规定，对电机而言通过分析绕线的电机组件的线圈绕组的电特性来实现对转子位置的识别。所述电特性尤其取决于各个线圈绕组的电阻，并且能够规定，例如设有不同的匝数来改变各个绕组线圈的电阻。然而，通过线圈侧面的重叠的端面连接部来引起线圈绕组的线路长度的变化，这会影响电阻变化的所期望的效果，从而使得借助电阻对位置信息进行的分析变差。
[0004]由文献DE 102 13 383 Al公开了一种用于用绕组线对绕组架进行缠绕的方法，其中为了避免绕组周边的电阻波动(Widerstandswelligkeit)，在将绕组线缠绕到绕组架上之前，如此改变绕组线的线横截面，使得所有用绕组线缠绕的线圈绕组的电阻近似相等。
[0005]文献EP 2 186 183 BI公开了一种电机，所述电机具有构造在转子中的凹槽，在所述凹槽中布置有电线圈的各个导体回线。如此选择线圈的各个导体回线的数量，使得所述导体回线的数量的顺序按照其换向的顺序近似显示为正弦函数。
【发明内容】
[0006]本发明的任务在于，提供一种用于电机的绕线的动子，借此可能的是，通过分析关于动子的线圈绕组的电气参量以可靠的方式进行电机中的位置识别。动子应当尤其确保，其缠绕不妨碍或阻止基于线圈绕组的电阻来电气识别动子位置。本发明的另一任务在于，提供一种用于制造绕线的动子的方法，借助于该方法，能够通过分析动子的线圈绕组的电阻来实现带有电机的可靠位置识别的动子。
[0007]该任务通过根据权利要求1所述的用于电机的绕线的动子以及通过根据并列的独立权利要求所述的电机和用于制造该动子的方法来解决。
[0008]在从属权利要求中给出了进一步的有利的实施方案。
[0009]根据第一方面提供了一种用于电刷换向的电机的动子、尤其转子，其包括:
[0010]-衔铁，具有基本上横向于所述电机的布置方向的凹槽；和
[0011]-多个穿过所述凹槽导引的线圈绕组，其中所述线圈绕组构造有可变电阻；
[0012]其中，所述线圈绕组包括端面连接部，所述端面连接部沿着所述衔铁的端面延伸，其中所述端面连接部沿轴向部分部段重叠，
[0013]其中如此选择所述线圈绕组的端面连接部相对彼此的轴向位置，从而使得所述线圈绕组的最大电阻和最小电阻之间的差最大，或者使得依次换向的线圈绕组的电阻与正弦曲线的走向的偏差量最小。
[0014]上述绕线的动子的构思在于，为所述绕线的动子设有带有可变电阻的线圈绕组，从而通过对电阻的直接或间接分析(例如通过对应的电压和/或电流测量)实现动子的位置识别。此外，各个线圈绕组的端面连接部在端侧沿轴向重叠的顺序与可变电阻相配合。该配合能够如此进行，使得所述线圈绕组的最大电阻和最小电阻之间的差最大，或者使得依次换向的线圈绕组的电阻与正弦曲线的走向的偏差量最小。由此能够保证在动子运动时关于有待实施的位置识别尽可能好地分析线圈绕组的电阻的变化。总之，通过上述方案能够实现，由于端面连接部的长度不同而产生的电阻变化补偿了为线圈绕组而设置的可变电阻或者说削弱了其变化，由此使得动子位置的探测性变差。
[0015]此外，线圈绕组的可变电阻由下述项中至少一项确定:
[0016]-用于线圈绕组的绕组线的可变横截面；
[0017]-绕组线的可变材料；
[0018]-与线圈绕组连接的附加的电阻元件；以及
[0019]-线圈绕组的可变匝数。
[0020]根据一种实施方式，动子能够具有换向器，所述换向器用于根据位置为线圈绕组接通电流。
[0021]能够规定，依次换向的线圈绕组的可变电阻能够沿着具有最大电阻和最小电阻的预定走向、尤其沿着正弦曲线的走向被选择。
[0022]特别地，与具有最大电阻的线圈绕组的端面连接部相比，具有最小电阻的线圈绕组的端面连接部至少在与另一端面连接部重叠的部段处更近地布置在所述衔铁的端面上。
[0023]作为替代方案，所述线圈绕组的端面连接部在所述衔铁的端面处分别具有不同的长度，其中与具有最大电阻的线圈绕组的端面连接部相比，具有最小电阻的线圈绕组的端面连接部具有更小的长度。
[0024]根据另一方面，提供一种电机，其中动子包括:
[0025]-衔铁，其具有基本上横向于所述电机的布置方向的凹槽；和
[0026]-多个穿过所述凹槽导引的线圈绕组，其中所述线圈绕组构造有可变电阻；
[0027]其中所述线圈绕组包括端面连接部，所述端面连接部沿着所述衔铁的端面延伸，其中所述端面连接部沿轴向部分部段重叠，其中如此选择所述线圈绕组的端面连接部相对彼此的轴向位置，使得在运行电机时相当于动子的双倍极对数或者多倍极对数的次级的谐波的频率的电流波动最大。
[0028]以这种方式能够确保，动子的双倍极对数的次级的高次谐波关于所有高次谐波的份额尽可能大，从而保证在该频率范围内用于位置识别的可靠分析。与此同时，动子的双倍极对数的次级的谐波显示出相对低的电流波动频率，其由此实现了对动子位置的简单的分析。
[0029]根据另一方面，提供了一种用来制造用于电刷换向的电机的动子的方法，其中用构造有可变电阻的线圈绕组来对衔铁进行缠绕，所述衔铁具有基本上横向于所述电机的布置方向延伸的凹槽，其中所述缠绕按照绕组顺序进行，从而使得所述线圈绕组的端面连接部沿着所述衔铁的端面延伸并且沿轴向部分部段重叠，并且从而如此选择所述线圈绕组的端面连接部相对彼此的轴向位置，使得在运行电机时相当于所述动子的双倍极对数或者多倍极对数的次级的谐波的频率的电流波动(Stromwelligkeit)最大。
[0030]此外，线圈绕组的可变电阻能够通过用于线圈绕组的绕组线的可变横截面和/或通过绕组线的可变材料和/或通过线圈绕组的可变匝数确定。
[0031]此外，依次沿布置方向布置的线圈绕组的可变电阻能够沿着具有最大电阻和最小电阻的预定走向、尤其沿着正弦曲线的走向被选择。
[0032]特别地，其中与具有最大电阻的线圈绕组的端面连接部相比，具有最小电阻的线圈绕组的端面连接部至少在与另一端面连接部重叠的部段处更近地布置在所述衔铁的端面上。
【附图说明】
[0033]下文中参照附图更详细地说明实施例。附图中:
[0034]图1是用于直流电机的绕线的转子的侧视图；
[0035]图2是图1的转子在设有换向器的端侧上的横截面视图；
[0036]图3是给出根据线圈绕组的绕组顺序的、线圈绕组的绕组电阻的走向的曲线图；
[0037]图4是转子周边上的匝数变化使得电阻处于正弦曲线上的实施例；
[0038]图5是不同变型方案的示图，其分别示出了沿圆周方向依次布置的线圈绕组的所得到的电阻，其中相应的电阻由可变电阻和所涉及的线圈绕组的端面连接部的相应长度的电阻得到；并且
[0039]图6是绕组顺序和匝数对电流波动关于转速的影响。
【具体实施方式】
[0040]图1示出了用于电机、尤其用于直流电机的转子1(动子)的侧视图。转子I包括固定地布置在转子轴3上的衔铁2。衔铁2设有沿轴向延伸的凹槽21，所述凹槽用于相应地容纳线圈绕组5。
[0041]换向器4相对于衔铁2轴向偏移地布置在转子轴3上，所述换向器具有沿周向布置的换向器片41，从而借助(未示出的)换向器电刷为衔铁2上的线圈绕组5通电流。
[0042]通过多个线圈绕组5对衔铁2进行缠绕，所述多个线圈绕组5与两个换向器片41连接以用于接通电流。所述线圈绕组5分别导引穿过两个凹槽21，其中环绕的线圈绕组5的置于凹槽21中的线圈侧面51通过在衔铁2的轴向端部处的端面连接部52彼此连接。
[0043]在转子I的制造过程中，线圈绕组5被依次缠绕到凹槽21中，从而使线圈绕组5的端面连接部52沿轴向重叠。通过传统的缠绕装置中一般固定的绕组顺序来确定端面连接部52的位置布置方式。但是能够自由选择开始用来缠绕衔铁2的线圈绕组5。
[0044]在图2中示意地示出了转子I的设有换向器4的端部上的端侧视图。能够看到线圈绕组5的分别穿过两个凹槽21导引的线