用于构造旋转电机中具有刚性杆的定子绕组的方法和构造站的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于构造旋转电机中具有刚性杆(rigidbar)的定子绕组的方法和构造站O
【背景技术】
[0002]通常，通过具有圆形截面的线状挠性导体获得电机的定子绕组，线状挠性导体开始是卷绕成线圈的，接着，将线圈插入定子槽并且然后彼此电连接。由于很难自动将线圈插入定子槽内、不具有稳定形状的线圈且不得不在穿过槽的较小轴向开口时发生变形，所述构造方法较复杂而不能自动操作。
[0003]为了克服由具有圆形截面的线状挠性导体获得定子绕组的构造难度，已建议通过具有矩形截面的刚性杆获得定子绕组。在通过刚性杆获得的定子绕组中，使用多个刚性杆，刚性杆开始为U形，然后沿轴向插入形成有一个入口侧和出口侧的定子槽中，在入口侧中布置有U形杆的尖端，在出口侧中布置有U形杆的腿部(S卩，直部)。一旦将所有杆插入定子槽，将出口侧的腿部弯折(经由称为“弯折”的操作)，然后通过焊接将腿部的自由端彼此连接，以形成定子绕组的导电通路。例如，在专利申请EP2437378A1中描述了通过刚性杆获得的定子绕组。
[0004]用于形成刚性杆的工艺需要从线圈展开铜(或其他导体金属)导线，铜导线具有矩形截面，在之前已经通过施加绝缘层(通常通过包覆工艺)而电绝缘，使导线经历机械矫直工艺以消除被卷绕成线圈而导致的残余曲率，将导线横向切断，以使导线自身与刚性直杆分离，以及，最后将刚性杆弯曲成“U”形，以赋予刚性杆自身理想的形状。例如，在专利US7480987B1中描述了用于形成刚性杆的工艺。
[0005]已注意到，为确保杆之间恰当的电绝缘(S卩，在电机运转期间，为避免杆之间发生短路)，必须对铜导线使用明显更厚的绝缘层，由于其需要电绝缘在使用中存在于定子绕组内部的最大电压差。换句话说，为确保杆之间的恰当的电绝缘(即，在电机运转期间，为避免杆之间发生短路)，相对于在使用中存在于定子绕组内部的最大电压差需要明显过厚的绝缘层。过厚的绝缘层尤其被否定，由于一方面其增加杆的生产成本，另一方面降低槽的充盈系数(即，存在于线圈内部的有用导体截面与槽自身的总截面之间的比率)，降低了(在其他特性相同的情况下)电机的动力效率和电机的额定性能。
[0006]此外，已经注意到，当执行将刚性杆弯曲成“U”形时，在由于弯曲自身而发生更大变形的部分处，绝缘层的该部分会分离，这会以相对较高的频率出现，当然，当绝缘层的一部分(然而是小部分)发生分离时，需要丢弃对应杆，这明显增加电机的生产成本。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供用于构造旋转电机中具有刚性杆的定子绕组的方法和构造站，该方法和构造站不具有上述缺陷，并且尤其是成本较低且易于生产。
[0008]根据本发明，提供用于旋转电机中具有刚性杆的定子绕组的构造方法，该构造方法包括如下步骤:
[0009]从线圈展开绝缘导线，绝缘导线包括导电芯和绝缘层，绝缘层布置在导电芯的外部并包围导电芯；
[0010]按顺序将绝缘导线的末端弯曲成“U”形，以生成多个杆，各杆具有由尖端将彼此连接的两个腿部；
[0011 ]按顺序横向切断绝缘导线，以从绝缘导线的剩余部分分离刚性杆；以及
[0012]将刚性杆插入定子的磁芯的对应定子槽中；
[0013]该构造方法的特征在于:其还包括经由第一电极和第二电极测量导电芯与绝缘导线的外表面之间电导率的步骤，第一电极永久地电连接至绝缘导线的导电芯，第二电极摩擦绝缘导线的外表面。
[0014]此外，根据本发明，还提供用于构造旋转电机中具有刚性杆的定子绕组的构造站，该构造站包括:
[0015]展开装置，其从线圈展开绝缘导线，绝缘导线包括导电芯和布置在导电芯外部并包围导电芯的绝缘层；
[0016]弯曲装置，其按顺序将绝缘导线的末端弯曲成“U”形，以生成多个杆，各杆具有由尖端连接彼此的两个腿部；
[0017]切断装置，其按顺序横向切断绝缘导线，以将刚性杆从绝缘导线的剩余部分分离；以及
[0018]插入装置，其将刚性杆插入定子的磁芯的对应定子槽中；
[0019]构造站的特征在于:其包括测量装置，测量装置经由第一电极和第二电极测量导电芯与绝缘导线的外表面之间的电导率，第一电极永久地电连接至绝缘导线的导电芯，第二电极摩擦绝缘导线的外表面。
【附图说明】
[0020]现在参照附图描述本发明，附图示出了实施方式的一些非限制性示例，其中:
[0021]图1是电机定子的示意轴测图，为了清楚而移除了一些部件，该电机设置有根据本发明的构造方法获得的定子绕组；
[0022]图2是弯曲成“U”形的刚性杆的轴测示意图，该刚性杆形成图1中定子的定子绕组的一部分；
[0023]图3是图1中定子的定子绕组的开始构造步骤的轴测示意图，为了清楚而移除了一些部件；
[0024]图4是根据本发明获得的具有刚性杆的定子绕组的构造站的示意图；
[0025]图5是图4中构造站的矫直装置的示意图；
[0026]图6是图4中构造站的辊装置的示意图；
[0027]图7是图4中构造站的测量装置的电极的示意图。
【具体实施方式】
[0028]在图1中，附图标记I作为整体代表用于可逆式自动牵引的同步电机的定子(S卩，其可作为如下机器运转，作为通过吸收电能并产生机械驱动扭矩的电动机，以及作为吸收机械能并产生电能的发电机)。定子I具有筒状管形形状，并布置在转子(未示出)周围，以将转子本身包围在其中。
[0029]定子I包括磁芯2，该磁芯由系列夹层片构成并且为具有中心孔的管状;磁芯2由沿磁芯2的内侧均勾分布的三十六个定子槽沿纵向穿过，并容纳有三相定子绕组3(很明显，定子槽的数量可以不同)。三相定子绕组3包括系列刚性U形杆4，各杆4包括由尖端6连接彼此的两个腿部5(如图2中更好示出的)；同一杆4的这两个腿部5构成定子绕组3的两个对应导体。值得注意地是，各U形杆4具有“三维”弯曲，S卩，其提供在两个彼此垂直的平面上的弯曲。将U形杆4插入定子槽，定子槽限定有入口侧7和出口侧8，入口侧7中布置有U形杆4的尖端6，出口侧8中布置有U形杆4的腿部5。具体而言，在各槽中布置有四个腿部5(即，定子绕组3的四个导体)，属于彼此不同的四个对应的刚性U形杆4。1]形杆4的腿部5的端部彼此电连接以形成定子绕组3的导电通路。
[0030]开始，将刚性杆4在中心弯曲180度成U形，并呈现图2中示出的形状。一旦准备好U形杆4，将U形杆4本身插入对应定子槽。所述操作可单独执行(S卩，各U形杆4单独插入对应的两个定子槽)、成组执行(即，将成组的U形杆4插入对应定子槽)、或者在一个步骤中执行(即，所有U形杆4通过单个插入运动被一起插入对应定子槽)。当所有U形杆4完成进入定子槽时，定子绕组3如图3中所示。此时，U形杆4中在磁芯2的出口侧8上伸出的腿部5经由各自的二次弯曲而被弯折呈现“Z”形。一旦完成U形杆4的腿部5的弯折，U形杆4的腿部5的端部彼此电连接(通常由激光执行焊接)，同时在由横向布置(即，垂直于旋转中心轴)的平板构成的适当连接桥的帮助下形成定子绕组3的导电通路。对于定子绕组3实施的进一步细节在专利申请EP2437378A1中示出。
[0031]在图4中，附图标记I作为整体代表图1中示出的具有刚性杆4的定子绕组3的构造站。
[0032]构造站9包括展开装置10，其用于从线圈11展开电导体材料的绝缘导线12。绝缘导线12包括导电芯13(8卩，金属材料的导电芯，通常为铜芯)和围绕导电芯13的绝缘层14，通常通过包覆工艺施加绝缘层14。
[0033]此外，构造站9包括矫直装置15，其使绝缘导线12经历矫直工艺，以消除由于被卷绕而导致的残余曲率。矫直装置15紧接着布置在展开装置10的下游，从而当绝缘导线12从线圈11展开时，作为第一次处理，绝缘导线12经历矫直工艺。如图5中所示，矫直装置15包括彼此相对的一连串矫直辊16，其以空载方式安装，以围绕各自的旋转轴线17自由旋转，并且一个接一个地限定“强迫”绝缘导线12遵循的直线路径。根据图5中示出的优选实施方式，各矫直辊16具有环形槽18，其被动地再次生成绝缘导线12的形状并将绝缘导线12自身容纳在其中，从而更好地引导绝缘导线12的进给。在图5示出的实施方式中，矫直装置15仅包括一连串彼此相对的矫直辊16，其具有在水平方向布置的旋转轴线17;根据不同且完全等效的实施方式，矫直装置15包括彼此相对的第一连串矫直辊16和彼此相对的第二连串矫直辊16，第一连串矫直辊16具有在水平方向布置的旋转轴线17(如图5所示)，第二连串矫直辊16具有在竖直方向布置的旋转轴线17(8卩，垂直于彼此相对的第一连串矫直辊16)。
[0034]如图4中所示，构造站9包括辊装置18，辊装置18使开始具有圆形截面的绝缘导线12经历冷乳工艺，从而给予绝缘导线12自身以矩形截面。换句话说，卷绕成线圈11的绝缘导线12具有圆形截面(如图4中左侧所示)，其通过辊装置18给予的冷乳工艺转变为矩形截面(如图4中右侧所示)。重要地是注意到，当已经设置有绝缘层14之后，绝缘导线12经历冷乳工艺；因此，绝缘导线12经历的冷乳工艺使绝缘导线12的金属芯13和围绕金属芯13的绝缘导线12的绝缘层14同时都变形。
[0035]如图6中所示，辊装置18包括彼此相对的四对滚筒19，其围绕各自的旋转轴线20转动。优选地，四对滚筒19为电动的(S卩，通过各自的电机或通过所有成对滚筒19公用的单个电机带动旋转)。在图6示出的实施方式中，辊装置18包括彼此相对的四对滚筒19:彼此相对的第一对滚筒19在水平方向取向，彼此相对的第二对滚筒19在竖直方向取向(S卩，垂直于彼此相对