在具有布置在槽中的绕组的电机中降低电阻的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有电导体的槽和绕组的电机，其中将绕组划分成支路，其中至少一个支路分别具有数量s的串联连接的线圈(1)，该线圈分别布置在槽中，其中线圈(1)分别包括并联连接的子导体(2)，其中线圈(1)的子导体(2)分别布置成多个束(3)，其中线圈(1)的束(3)分别与串联的线圈(1)的束(3)串联地连接，其中槽中的至少一个支路的每个束(3)分别相对于在槽中的尽可能最深的束位置而布置在相应的束位置中，其中至少一个支路的全部线圈(1)中的全部束(3)的相应的束位置分别确定至少一个支路的可能的束位置的数量b。为了降低具有布置在槽中的绕组且以交流电运行的电机中的电阻而提出：至少一个支路的束(3)分别在线圈(1)之间进行交换，使得槽中的至少一个支路的每个束(3)分别至少n次并且最高n’次地相对于在槽中的相应的尽可能最深的束位置布置至少一个支路的相应的可能的束位置的每个上，其中n是关于支路的串联的线圈(1)的数量s的和支路的可能的束位置的数量b的商的整数商，其中当s能被b整除的话，那么n’＝n，并且当s不能被b整除的话，那么n’＝n+1。
【专利说明】在具有布置在槽中的绕组的电机中降低电阻
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有电导体的槽和绕组的电机，其中绕组划分成支路，其中至少一个支路分别具有数量S个串联的线圈，线圈分别布置在槽中，其中线圈分别包括并联的子导体，其中线圈的子导体分别布置成多个束，其中线圈的束分别与串联的线圈的束串联，其中槽中的至少一个支路的每个束分别相对于槽中的尽可能最深的束位置而布置在相应的束位置上，其中至少一个支路的全部线圈中的全部束的相应的束位置分别确定至少一个支路的数量为b的可能的束位置。
【背景技术】
[0002]在由交流电穿流的电导体中，导体内部中的电流密度低于在表面。在具有布置在槽中的绕组和绕线的电机中，能够观察到称作为电流移位效应或趋肤效应的效应。尤其在馈电频率高的情况下，子导体之间的电流移位现象(所谓的一阶电流移位)导致显著的附加损失。
[0003]为了尤其在线圈绕组中降低该附加损失，至今为止应用下述措施。例如，进行束交换，其中将并联的子导体划分成两个束，其中上部和下部的束例如在线圈组中部交换。该措施极其类似于棒绕组中的棒扭线，棒绕组称作为勒贝尔棒。替选地，也能够应用子导体换位，将子导体在特定的位置、要么在线圈之内要么在线圈组的两个线圈之间在最短的路径扭转180°以进行子导体换位。
[0004]这种设备例如从DE 1041148A中已知。在那里，通过在导体棒中在两个平面中倾斜地引导子导体并且从一个导体平面中弯曲到另一导体平面中的方式，将导体棒构成为勒贝尔棒。
【发明内容】
[0005]本发明基于下述目的，降低电机中的电阻，电机具有布置在槽中的绕组并且能够利用交流电运行。
[0006]该目的通过开始所提出的类型的电机来实现:至少一个支路的束分别在线圈之间进行交换，使得槽中的至少一个支路的每个束分别至少η次并且最高η’次地相对于槽中的相应尽可能最深的束位置的相应可能的束位置而布置在至少一个支路的每个上，其中η是关于支路的数量s个串联的线圈和支路的数量b个可能的束位置的商的整数商，其中当s能被b整除的话，那么η’ =η，并且当s不能被b整除的话，那么η’ = η+1。
[0007]通过交换至少一个支路的束使得支路的束尽可能同样频繁地布置在相应可能的束位置上:
[0008]-当支路的数量s个串联的线圈是支路的数量b个可能的束位置的整数多倍，那么每个束刚好同样频繁地位于每个可能的束位置上；
[0009]-当支路的数量s个串联的线圈不能够被支路的数量b个可能的束位置整除，那么在b个可能的束位置的么给中至少η次且最高η’ = η+1次布置支路的束，其中η是s除以b的的整数商:当通过s/b的上的余数得到r时，得出:在r个束位置中总共存在η’ = η+1个束并且在(b-r)个束位置中总共存在η个束。
[0010]束的这种布置引起:相应的束与支路的剩余束相比并且在束的整个长度之上观察位于布置在电机的槽中的绕组的内部中尽可能相同远。因此，能够通过该束布置极其良好地降低电机的电导体之间的电流移位。整体上，电机因此具有较小的欧姆电阻,这在电机运行时节约能量。
[0011]在此，束的所提出的交换完全有效地作用为上面提及的、已经已知的束交换，其中每个绕线的并联的子导体例如划分成两个束，使得形成上部的和下部的束，该束例如在线圈组中部交换。由于显著降低的附加损失，根据本发明的电机因此具有比具有抑制的束交换的电机限制更小的欧姆电阻。
[0012]也与已经已知的、其中子导体在短的路径上扭转180°的子导体换位相比，根据本发明的电机是有利的，因为技术上显著更简单地实现束的所提出的交换。
[0013]优选地，根据本发明的电机具有三个支路，该支路与三个电流相相关联。在此，为每个支路指向束的所提出的交换，以便最小化束之间的电流移位效应。电机还优选具有每个支路至少三个串联的线圈，其中数量b个可能的束位置优选也为至少三个。
[0014]在本发明的有利的设计方案中，槽中的至少一个支路的每个束刚好同样频繁地相对于槽中的尽可能最深的束位置而布置在至少一个支路的可能的束位置中的每个上。因此，支路的数量s个串联的线圈是支路的数量b个可能的束位置的整数多倍。束的该布置尤其良好地克服电流移位，因为各个束的作用相互抵消。因此，实现电机的尤其低的欧姆电阻。
[0015]在本发明的另一有利的设计方案中，至少一个支路的束分别在每个线圈之后循环地交换。束的循环的交换提供其能够工程上尤其简单实现的优点。
[0016]例如，在具有四个束的电机中，通过下述方式实现束的循环的交换:与三个最上的束相比，在线圈之间将出自第一槽中的三个最下方的束引入到下一槽中并且将第一槽的最上的束引导跨过之前提出的三个束并且在三个之前提出的束之下引导到下一槽中。在束交换的区域中，束为了改进的机械稳定性和为了抑制不期望的振动而固定在彼此上，例如通过带包扎。
[0017]此外可能的是，在相应的槽之间分别交换束尽可能中央地并且尽可能相对于槽的平面对称地执行，使得也在槽之间分别交换束时与支路的剩余的束相比，相应的束相对于剩余的绕组尽可能相同远地位于内部中并且最小化电流移位。
[0018]在本发明的另一有利的设计方案中，至少两个支路分别具有数量s个串联的线圈，该线圈分别布置在槽中，其中槽中的每个线圈分别相对于槽中的尽可能最深的线圈位置而布置在相应的线圈位置上，其中相应的支路的全部线圈中的相应的线圈位置分别确定支路的数量为P的可能的线圈位置，其中相应的支路的线圈位置被交换，使得槽中的相应的支路的每个线圈至少m次并且最高(m+1)次地相对于槽中的尽可能最深的线圈位置而布置在相应的支路的可能的线圈位置的每个上，其中m是关于一个支路的数量s个串联的线圈和一个支路的数量P个可能的线圈位置的商的整数商，其中当s能被b整除的话，那么m’=m,并且当s不能被b整除的话,那么m’ = m+1 ο
[0019]通过在一个槽中布置多个线圈，得到数量P个可能的线圈位置。现在，类似于束和束位置的上述交换，交换线圈和线圈位置。通过这样交换至少两个支路的线圈确保:相应的支路的每个线圈同样频繁地布置在相应可能的线圈位置的每个上。
[0020]线圈的该布置引起:相应的线圈在相应的支路的整个长度之上观察在绕组的内部中处于尽可能相同远。因此，能够通过该线圈布置还更好地降低电机的电导体之间的导致欧姆损耗提高的电流移位。尤其也通过将束的交换与线圈的交换组合而因此对于每个支路的每个束而言得到在电流移位效应方面明显有利的导体布置。整体上，电机因此具有其低的欧姆电阻，这还在电机运行时节约更多的能量。
[0021]在本发明的另一有利的设计方案中，相应的支路的线圈位置在槽之间进行交换，使得槽中的相应的支路的每个线圈位置刚好同样频繁地相对于槽中的尽可能最深的线圈位置布置在相应的支路的可能的线圈位置的每个上。因此，支路的数量s个串联的线圈是支路的数量P个可能的线圈位置的整数倍。线圈的这种布置尤其良好地克服电流移位，因为各个线圈的作用相互抵消。因此，实现电机的尤其低欧姆电阻。
[0022]在本发明的另一有利的设计方案中，相应的支路的线圈位置分别在槽之间循环地被交换。类似于束的上述循环的交换，线圈的循环的交换在工程上也能够尤其简单地实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]下面，根据在附图中示出的实施例详细描述和阐述本发明。其示出:
[0024]图1示出根据现有技术的电机的电路图，
[0025]图2示出根据本发明的电机的电路图的第一实施方式，
[0026]图3示出电路图的第二实施方式，和
[0027]图4示出根据第三实施方式的束的交换的立体图。
【具体实施方式】
[0028]图1示出根据现有技术的电机的电路图。线圈I由八个并联的子导体2构成，其中四个子导体2组合成束3。每个子导体2具有三个串联的绕线13，该绕线分别又由馈线10和回线12构成，该馈线和回线经由绕组头部11中的导体连接。
[0029]根据现有技术的电路图总共示出四个串联的线圈I。每个线圈I的不同的子导体2通常引入到电机的槽中。因此认为:在线圈I的这两个束3中的下部的束布置在槽中的尽可能深的束位置中。在现有技术中已知的是，束3在线圈组中部交换，使得束3在第一线圈I和第二线圈I之间以及在第三线圈I和第四线圈I之间的布置不被改变。相反，第二线圈I的上部的束3或下部的束3与第三线圈I的上部的线圈3或下部的线圈3连接，这为原本的线交换。这种类型的电流与勒贝尔棒类似。
[0030]图2示出根据本发明的电机的电路图的第一实施例。每个线圈I又具有八个子导体2，该子导体成对地组成总共四个束3。下面假设:第一线圈I的四个束3的最下方的束布置在电机的槽中的尽可能深的束位置上、设有附图标记束位置D。相应地，次下方的束3布置在束位置C上、次上方的束3布置在束位置B并且最上方的束3布置在束位置A上。
[0031]在第一线圈I和第二线圈I之间交换束3，使得在第一线圈I中布置在束位置A或B或C或D上的束3与第二线圈I的在束位置B或C或D或A上的束3连接。该交换在另外的线圈I之间重复。因此，整体上，每四个束3在四个线圈I中分别一次性地布置在束位置A、B、C和D上。因此，每个束3在多个串联的线圈I的整个长度之上位于布置在电机的槽中的绕组相同远。由此能够尤其良好地相互补偿各个束3的电流移位效应，由此电机的整个电路的欧姆电阻尤其小。
[0032]图3示出电路的第二实施方式。每个线圈I又具有八个子导体2，该子导体成对地组合成总共四个束3，其中总共将四个线圈I串联。分别在第一和第二线圈I的线圈对以及第三和第四线圈I的线圈对中如下交换束3:线圈对的一个线圈I的最上的束3与线圈对的另一线圈I的次上的束3连接；线圈对的一个线圈I的最下的束3与线圈对的另一线圈I的次下的束3连接。
[0033]在第二和第三线圈I的线圈对中将束3交换，使得线圈对的一个线圈I的最上的束3与线圈对的另一线圈I的最下的束3连接，并且线圈对的一个线圈I的次上的束3与线圈对的另一线圈I的次下的束3连接。
[0034]也通过这样交换束3得出:四个线圈I中的四个束3中的每个分部一次性地布置在四个可能的束位置上。每个束3都在多个串联的线圈I的整个长度之上位于布置在电机的槽中的绕组相同远，由此能够尤其良好地相互补偿各个束3的电流移位效应。
[0035]图4示出根据第三实施方式的束的交换的立体图。电机的槽沿箭头X方向延伸。在附图上方，即在正的y方向上存在第一线圈I的从电机的槽中伸出且具有四个束3的端部。正的y方向相对于电机的导线布置的位于I = O处的中部从内指向外，使得四个束3从内向外以束位置Φ，C，B, A)的顺序布置。负的y方向也从导体布置的中央起观察向外指向。第二线圈I的从电机的另一槽中伸出且又具有四个束3的端部位于下方、即位于负的I方向上。第一线圈I的四个束3以U形转向并且与第二线圈I的四个束3连接。
[0036]在第一线圈I和与第一线圈I串联的第二线圈I之间如下交换束3，其中束位置(A、B、C和D)的附图标记分别仅涉及第一线圈I中的束位置。在第一线圈I的始端处，四个束3从内向外观察以束位置(D、C、B、A)的顺序布置。保持束位置(D、C、B)的三个束3的块并且以U形偏转并且在块之内以顺序(D、C、B)从内向外与第二线圈I的相应的束3连接。第一线圈I的原始的束位置A的束3偏转成，使得改变束3的位置:在第一线圈I之后完全布置在外部，束3与第二线圈I的束3连接，该束完全位于内部。
[0037]因此，从内向外观察在第一线圈I之后将四个束3的顺序(D，C，B, A)改变成顺序(A，D，C，B)，使得实现循环的交换。该交换在另外的线圈I之间重复。
[0038]终上所述，本发明涉及一种具有电导体的槽和绕组的电机，其中将绕组划分成支路，其中至少一个支路分别具有数量s个串联的线圈，该线圈分别布置在槽中，其中线圈分别包括并联的子导体，其中一个线圈的子导体分别布置成多个束，其中一个线圈的束分别与串联的线圈的一个束串联，其中槽中的至少一个支路的每个束分别相对于槽中的尽可能最深的束位置而布置在相应的束位置中，其中至少一个支路的全部线圈中的全部束的相应的束位置分别确定至少一个支路的数量为b的可能的束位置。为了降低具有布置在槽中的绕组且利用交流电运行的电机中的电阻而提出:至少一个支路的束分别在线圈之间进行交换，使得槽中的至少一个支路的每个束分别至少η次并且最高η’次地相对于槽中的相应尽可能最深的束位置的相应可能的束位置而布置在至少一个支路的每个上，其中η是关于一个支路的数量s个串联的线圈和一个支路的数量b个可能的束位置的商的整数商，其中当s能被b整除的话,那么η’ = η,并且当s不能被b整除的话,那么η’ = η+。
【权利要求】
1.一种具有电导体的槽和绕组的电机， 其中所述绕组划分成支路， 其中至少一个支路分别具有数量S的串联连接的线圈(1)，所述线圈分别布置在所述槽中， 其中所述线圈(1)分别包括并联连接的子导体(2)， 其中线圈(1)的所述子导体(2)分别布置成多个束(3)， 其中线圈(1)的束⑶分别与串联连接的线圈(1)的束(3)串联地连接， 其中槽中的至少一个所述支路的每个束(3)分别相对于所述槽中的尽可能最深的束位置布置在相应的束位置中， 其中至少一个所述支路的全部线圈(1)中的全部束(3)的相应的所述束位置分别确定至少一个所述支路的可能的束位置的数量b， 其特征在于，至少一个所述支路的所述束(3)分别在所述线圈(1)之间进行交换，使得所述槽中的至少一个所述支路的每个束(3)分别至少η次并且最高η’次地相对于所述槽中的相应的尽可能最深的所述束位置布置在至少一个所述支路的相应的可能的所述束位置的每个上，其中η是关于支路的串联连接所述线圈(1)的数量s和支路的可能的束位置的数量b的商的整数商，其中当s能被b整除时，则η’ = η,并且当s不能被b整除时，则η’ = η+1。
2.根据权利要求1所述的电机，其中所述槽中的至少一个所述支路的每个束(3)刚好同样频繁地相对于所述槽中的尽可能最深的所述束位置而布置在至少一个所述支路的可能的所述束位置中的每个上。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的电机，其中至少一个所述支路的所述束(3)分别在每个线圈(1)之后循环地交换。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的电机， 其中至少两个支路分别具有数量s的串联连接的线圈(1)，其中所述线圈分别布置在所述槽中， 其中槽中的每个线圈(1)分别相对于所述槽中的尽可能最深的线圈位置布置在相应的线圈位置上， 其中相应的所述支路的全部线圈(1)的相应的线圈位置分别确定所述支路的可能的线圈位置的数量Ρ， 其中相应的所述支路的线圈位置进行交换，使得所述槽中的相应的所述支路的每个线圈(1)至少m次并且最高(m+1)次地相对于所述槽中的尽可能最深的所述线圈位置布置在相应的所述支路的可能的所述线圈位置的每个上， 其中m是关于支路的串联连接的所述线圈(1)的数量s和支路的可能的线圈位置的数量P的商的整数商，其中当S能被b整除时，则m’ = m,并且当S不能被b整除时，则m’ =m+1 ο
5.根据权利要求4所述的电机，其中相应的所述支路的所述线圈位置在所述槽之间进行交换，使得所述槽中的相应的所述支路的每个线圈位置刚好同样频繁地相对于所述槽中的尽可能最深的所述线圈位置布置在相应的所述支路的可能的所述线圈位置的每个上。
6.根据权利要求4或5所述的电机，其中相应的所述支路的所述线圈位置在所述槽之间分别循环地进行交换。
【文档编号】H02K3/12GK104380575SQ201380032623
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2012年6月22日
【发明者】马蒂亚斯·岑特内尔, 帕特里克·格尔斯, 吕迪格·舍费尔, 约尔格·瓦舍克 申请人:西门子公司