专利名称：制造用于电机的绕组线圈的方法和用于电机的绕组的制作方法
技术领域：
本发明的目的在于一种根据权利要求1的前序部分所述的制
造用于电机的绕组线圈的方法和一种根据权利要求7的前序部分所
述的用于电机的绕组。
背景技术：
电机的定子绕组通常配合到定子的磁片组中形成的定子槽中。 某一类电机是所谓的集中绕组机器、具体为槽系数小的电机，其中 制造定子绕组使得绕组中的各线圈匝或者线圈在定子的一个齿周 围。在这一情况下， 一个槽保持两个相邻线圈的线圏侧部。线圏也 可以缠绕于每隔一个齿周围，这使一个线圏填充整个槽。在槽系数
小的这些电机中，槽系数是q〈1，槽系数限定为q=Q/(m*2*p)，其中 Q指代槽数目，m指代相数目，而p指代机器中的磁极对的数目。
定子绕组在尺度上设定成产生作为绕组N中的导体匝数目与 在绕组I中流动的电流的乘积来确定的充分的/f兹动势。例如，在槽系 数小而槽数目充分大的机器中，可用于各绕组的槽相对窄。现有技 术的绕组线圏由扁平线例如扁平铜棒制成，该扁平线的横截面为矩 形并且在制造线圏之前绝缘。利用这样的导体，槽填充系数高，而 当使用标准导体时，绕组制造起来经济。
当操作电机时，在导体中流动的电流产生热量，该热量必须加 以冷却以便保证电机高效，操作。可以使用经过线圏端部流通的如下 空气来冷却线圏端部，该空气例如使用配合到电机轴的风扇或者单 独吹风机来吹动。然而，由绕组在槽中的线圈侧部生成的热量必须 传导到周围的铁，或者具有流通冷却剂的冷却通道需要布置于线圏 侧部旁边。当电机的尺度设定使得不可能在槽中安装单独冷却通道
4时，优选使用如下绕组，其中由线圈侧部中的导体生成的热量以最 佳可能方式传送到电机在绕组周围的铁制部分。换而言之，应当制 造线圏使得线圏导体在槽的边缘处在最大的可能程度上与齿接触。 当单层线圈由具有矩形横截面的扁平线绕成时并且当分段线圏的直 边与齿接触时，在导体中生成的热量直接地传送到齿并且从齿传送 到电才几的本体部分。
对电机的尺度设定自然地以最佳的可能效率和经济的制造方 法为目标。在一些情况下，比如在具有小的槽系数和集中绕组的电 机中，在槽中为绕组线圏保留的空间在槽数目大时是有限的。当线 圏由所述扁平线制成使得槽填充系数尽可能高时，线围的导体层在 槽的深度方向上相互接触，并且成品线圏在深度方向上填充整个槽。 然而，由扁平线制成的导体在弯曲的内边接近线圈端部处变得明显
扰乱(upset)。在电机的槽的端部和在线圏端部区域，线圈在径向 方向上的总厚度增加，线圈因此往往在与电机的端部接近处在径向 方向上脱离槽或者至少增加槽楔上的压力，这将导致槽楔随时间而 失效。
发明内容
本发明的目的在于开发一种用于由连续绕组线形成用于电机 的绕组线圏并且消除上述问题的既新颖又经济的解决方案。为了实 现这一点，根据本发明的制造用于电机的绕组线圏的方法的特征在 于在权利要求1的特征部分中具体说明的特征。对应地根据本发明 的用于电机的绕组的特征在于在权利要求7的特征部分中具体说明 的特征。本发明的某些其它实施例的特征在于从属权利要求的特征。
当根据本发明制造线圏时，其中导体弯曲的位置交替地更接近 和更远离定子槽的边缘，重叠导体的扰乱弯曲不在相同位置，这保 持导体在槽的整个长度内相互紧密接触。这使线圈的槽填充系数和 安培匝数最大。
当弯曲导体时，导体绝缘物由于对导体的扰乱而退化。对应地，在弯曲的外边上绝缘体伸展并且例如编织绝缘物的重叠部分减少。 当应用本发明时，弯曲点互不接触。因而，线圏匝绝缘物的电压强 度在线圈端部没有退化，因为导体的弯曲区域互不接触。
由于使用根据本发明的方法来制造绕组并且位于线圏端部处 的绕组没有相互接触，所以这增加了冷却效率，因为气流与各层的 线圏端部接触。
在下文中将通过参照以下附图具体地描述本发明 -图1图示了根据本发明的绕组的一部分， -图2图示了现有技术的解决方案， -图3A从气隙的方向图示了绕组的一部分， -图3B图示了图3A中的截面B-B， -图3C图示了图3A中的截面C-C, -图4图示了根据本发明的绕组， -图5图示了根据本发明的线圏端部布置， -图6图示了根据本发明的另一绕组，以及 -图7图示了根据本发明的另一线圈端部布置。
具体实施例方式
图1图示了电机中的定子齿2的横截面，该定子齿具有由缠绕 于齿周围的扁平铜线制成的线圏导体4。导体的横截面为扁平和矩 形，其中使导体的短边6之一与齿2的侧壁8接触。导体4使用已 知方法利用导体绝缘物来绝缘并且使用已知方法从一个线圏端部直 接地或者经过母线棒连接到电机的外部连接器(未图示)。在相邻 齿周围延伸的绕组与导体共用槽4。在将绕组配合就位之后用槽楔 10阻隔定子槽。
当根据图1的扁平铜线通过在扁平铜线的较窄侧周围弯曲扁 平铜线来缠绕于齿周围时，导体的内边变得扰乱。在图2、图3A、
6图3B和图3C中图示了这一点。图2图示了关于一个齿和缠绕于该 齿周围的绕组线圏从定子的端部查看的线圈端部。图3A图示了从电 机的气隙查看的线圈端部12。在槽处，也就是在线圈侧部14处，扁 平铜线如图3B (在图3A中为截面B-B)中所示为矩形。图3C图示 了扁平铜线4在齿2的中间在线圈端部处的横截面C-C。由于弯曲 扁平铜线，它的内边16扰乱并且比图3B中所示的在线圏侧部上的 横截面或者扁平铜线在线圈端部处的外边18明显更厚。由于图3C 中所示扰乱和扁平铜线在线圏端部区域中的增厚，绕组线圈所需空 间在齿的深度方向——也就是电机的径向方向——上增加。如图2 中所示，线圏端部的内边20 (该内边是面向转子的边缘)往往在槽 的顶边24所限定的线以外延伸，并且对应地，外边22往往在槽的 底边所限定的线23以外延伸。同时，它们向外推动位于齿之间的槽 楔10。应当理解图3C和图2中的变形有所夸大以图示实质，但是 实际上扰乱所致的增厚较小。
图4图示了本发明的一个实施例，其中从电机的气隙方向查看 形成于一个定子齿2周围的绕组线圈40。该图仅图示与气隙最接近 的两个线圏臣42和44，但是自然地应当理解可以有如图1的例子中 所示更多线圏匝。线圏绕组由绝缘的扁平铜线制成的连续绕组线缠 绕而成。包括一个扁平铜线导体的线圏匝42缠绕于齿2周围，使得 在两个线图端部46和48的区域中，导体在它的窄侧周围与定子齿 端部50和52分别充分接近地弯曲。扁平铜线如上文对现有4支术的 描述中提到的那样涂有导体绝缘物。在弯曲点的中间处，与导体的 弯曲半径R近似对应的尺度在导体的内边54与齿50的端部之间并 且对应地在另一内边56与齿52的端部之间保持。在最高线圏匝42 以下的第二线圈匝44弯曲使得它的伸直部分在齿2以外充分延伸， 这造成线圈端部在齿2的两端构成伸直部分58和弯曲部分60。线圏 压44的弯曲半径对应于第一线圏匝42的弯曲半径R,但是在齿的 两端，线圏匝44的内表面61与齿端部50和52有近似R+L的距离， L指代扁平铜线的宽度。图5图示了相继线圏匝42和44在线圈端部区域中的部分横截面。在重叠线圏的线圏端部处的扰乱区在电机的
径向方向r上处于不同位置，并且它们不与相邻线圈匝接触。线圈如 在图5中的线圏匝42处所示涂有匝绝缘物55。由于线圏端部的弯曲 部分在相继线圏匝中处于不同位置，所以没有减少相继线圈匝之间 电压强度的风险。
图4和图5中所示本发明实施例中的线圈匝包括配合于槽中的 两个伸直侧部以及在片组以外并且形成线圏端部的在伸直侧部之间 的两个弯曲部分。片组在轴向上的中点是电机的电磁中心。这一中 心也必须视为电机的绕组在机器的轴向方向上的中心线。最低线圏 匝(该线圏匝是在槽底部的线圈匝)的第一端部从中心线延伸至最 小距离，换而言之，线圏端部的弯曲部分紧接在片组的边缘以外开 始，并且在第一线圏匝与中心线之间的距离是片组长度的一半加上 线圈端部所需尺度。在最低线圏匝的第二端部与中心线之间的距离 与第一端部的距离相同，也就是片组长度的一半加上弯曲线圏端部 所需长度。第二最低线圈匝的第 一端部从中心线伸直延伸比片组边 缘更远，使得第二线圏的端部在机器的轴向方向上在第 一线圈的端 部以外延伸。因而，第二最低线圈匝的第二端部从中心线延伸同样 远，换而言之，线圏端部的弯曲在片组边缘和第一线圏匝以外开始。 在第三最低线圏匝和后续奇数编号的线圈匝中，线圏端部弯曲以及 与中心线的线圏端部距离对应于第一线圏匝的弯曲和距离。对应地， 第四最低线圈匝和后续偶数编号的线圏匝在弯曲和距离方面对应于 第二最低线圏匝。
图6图示了本发明的另一实施例。在这一情况下，第一线圏匝 62弯曲使得在齿2的第一端部50处，线圏的内表面64充分接近于 齿端部50——也就是相距与线圏端部66的中间处的弯曲半径R近似 对应的距离。然而，相反线圏端部68与齿端部50更远或者在由弯 曲半径R和扁平铜线L的宽度近似确定的距离。第二线圏匝72配合 于齿2周围，使得线圏端部的内表面74与齿的第一端部50相距近 似R+L的距离。对应地，线圏匝72的第二线圏端部的内表面76位
8似对应的距离。因此，在 齿的第一端部50处，线圏匝62和72如图5中所示交替。然而在齿 的另一端部处，线圈匝是以提供相同效果的相逆顺序，并且扁平铜 线的扰乱没有在槽楔或者相邻线圏端部上施加任何力。
图4-图6图示了安装于电机的齿2周围的线圈匝。根据本发明， 线圈可以直接地缠绕于齿周围。备选地，可以有利地以绕组形式预 先制造绕组线圈。这使得有可能将不同长度的线圏有利地预先弯曲 成恰当形状，这有助于并且加速制造。
图7图示了本发明一个实施例的线圏端部截面，其中线圈端部 部分地重叠。最下线圈匝的线圈端部78紧接在片组的边缘50以外 弯曲。第二最低线圈匝的对应线圈端部80从片组的边缘略微更远地 弯曲，使得线圏端部在机器的径向方向上略微地重叠。然而，图3C 中所示扰乱截面在相继线圏端部中并不处于相同位置。因此，由于 弯曲而已经退化的线圏编织绝缘物的最弱点在机器的径向方向上没 有重叠、但是略微地移位。对应地，第三线圏压82和第四线圏匪84 这些接下来的线圏匝同样从中心线比先前线圏匝略微更远地弯曲。 三个最高线圏匝86、 88和90比第四线圈匝84逐渐与片组边缘50 更接近地弯曲。因此，最低匝78和最高匝90在相同位置弯曲。
线圏端部的弯曲半径可以在本发明思想的范围内以许多方式 变化。例如，线圈端部中的弯曲可以与图7中的两个最低线圏匝78 和80类似地交替，在该情况下线圏端部在才几器的轴向方向上的最远 点对应于图7中的第二最低线圏端部81的最外点。也可以根据当前 应用的要求来实施各种其它类型的分级和交错。
线圈端部将优选地在冷却空气具有进入各传导层中的无障碍 通道时很好地加以冷却。在图4至图6中所示实施例中，在机器的 径向方向上在相继线圏匝之间有如下气隙，该气隙允许空气在线圏 匝之间流动并且冷却线圏端部区域中每个导体的内外表面。
上文已经借助某些实施例描述本发明。然而不应认为该描述限 制专利保护的范围；本发明的实施例可以在所附权利要求书的范围 内变化。
权利要求
1.一种制造用于电机的绕组线圈的方法，所述电机包括至少一个定子片组，所述定子片组具有布置于所述片组的内周边缘用于配合所述绕组线圈的槽，在所述方法中，通过缠绕连续扁平线的多个线圈匝使得一个线圈匝(42，44)在相邻槽之间在齿(2)周围延伸并且所述扁平线在所述片组以外的部分弯曲以形成线圈端部，来制造所述绕组线圈，其特征在于所述方法包括制造至少一个第一线圈匝(42)和至少一个其它线圈匝(44)，并且在所述齿(2)周围将所述第一和第二线圈匝相互叠加地配合于所述槽中，其中至少一个第一线圈匝(42)的至少一个线圈端部(46)与所述片组的边缘(50)充分接近地弯曲，并且其中所述至少一个其它线圈匝(44)的至少一个线圈端部(60)在与所述片组的边缘(50)相距一定距离处弯曲。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扁平线具有 第一侧比第二侧窄的基本上矩形横截面，并且分段线在所述分段线 的第一侧周围在线圏端部弯曲。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一线圈臣 (42)在它的两端(46， 48)处与所述齿的端部(50， 52)充分接近地弯曲，并且所迷第二线圈匝在与所述齿的两端(50， 52)相距 一定距离处弯曲。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线圏匪(42， 44)被预弯曲并且随后安装于所述电机的槽中。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一线圏匪 (64)的第二线圏端部(68)在与所述齿的第二端部(52)相距一定距离处弯曲，并且所述第二线圏匝(72 )与所迷齿的第二端部(52 ) 充分接近地弯曲。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述电机的径 向方向(r)上，重叠线圏端部(78， 80, 82, 84， 86， 88， 90)交错，使得所述重叠线圈端部在所述电机的轴向方向上在不同位置弯 曲。
7. —种用于电^L的绕组，所述电才几包括由镇J兹片形成的定子，所述铁磁片在所述电机的轴向方向上堆叠成片组，朝着所述机器的 气隙敞开的槽形成于所述片组中，并且所述电机的定子绕组配合到所述槽中，使得线圈匝在两个相邻槽之间在定子齿(2)周围闭合， 多个线圏匝布置于各齿周围，其特征在于所述线圏匝由具有扁平 横截面的扁平线(4)制成，使得所述扁平线的较窄边与所述槽的壁 (8)相抵；所述扁平线(4)在它的较窄侧周围在所述片组(50) 的端部处弯曲，使得在所述线圏端部区域中，所述扁平线保持在所 述槽区域中基本上相同的位置；并且在所述定子的两端处，相邻扁 平线被弯曲，使得它们的弯曲部分(46, 60)至少部分处于不同位 置。
8. 根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述线圏匝在所 述电机的轴向方向上交替地專交短和4交长。
9. 根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述线圏匝在所 述机器的轴向方向上长度基本上相等，并且所述线圏匝在所述机器 的轴向方向上在所述第一和第二端部中交替地交错。
10，根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述线圈匝被 弯曲，使得所述线圏端部(78， 80, 82, 84， 86， 88， 90)交替地 交错。
11. 根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述扁平线(4) 在线圏匝形成之前被绝缘。
12. 根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述扁平线(4) 用编织绝缘物(55)来绝缘。
13. 根据权利要求7所述的电机，其特征在于，相继线圏匝(42, 44)相互充分接触。
全文摘要
本发明的目的在于一种制造用于电机的绕组线圈的方法以及对应的绕组。该电机包括定子片组，其中槽布置于片组的内周边用于配合绕组线圈。在该方法中，绕组线圈由扁平线制成，使得一个线圈匝(42，44)在相邻槽之间在齿(2)周围延伸。根据本发明，制造线圈匝(42，44)使得一个线圈端部(46)与片组的边缘(50)充分接近地弯曲，并且第二线圈端部(60)在与片组的边缘(50)相距一定距离处弯曲。在不同位置弯曲的第一和第二线圈端部在齿(2)周围相互叠加地配合到槽。
文档编号H02K3/12GK101657951SQ200880012032
公开日2010年2月24日 申请日期2008年3月3日 优先权日2007年3月2日
发明者H·梅特斯贝尔格, H·西尼维奥里, J·雅皮南, L·阿玛莱南 申请人:Abb有限公司