用于电机的绕线方案的制作方法

1.本发明涉及一种用于电机的绕线方案以及一种具有相应绕组的电机。


背景技术：

2.在现有技术中，例如从文献de 10 2014 223 202 a1中已知，在电机中的分布式绕组设有分布在圆周上的、由导体构成的股。
3.现有技术的另一实施例在文献wo 2007/146252中示出。


技术实现要素：

4.本发明的任务是提供一种绕线方案，其制造简单且快捷，以及能使电机以高性能和低损耗运行。另一项任务是使所需的结构空间特别是沿轴向方向尽可能小。
5.该任务由根据独立权利要求的一种波形绕组和一种电机来解决。
6.根据本发明提出一种用于电机的波形绕组，具有至少一个相位并且孔数q至少为三个，其中，波形绕组具有ws＝q*m的标准绕组节距ws，其中，q对应于孔数，并且m对应于相位的数量，其中，至少设有与孔数q相对应的数量的、并联连接的线圈股，其中，线圈股在其两个端部分别包括连接引脚，并且分别包括多个串联连接的子股，其中，每个子股围绕波形绕组的圆周延伸一次，其中，每个子股由多个发夹形成，其中，每个发夹包括两个导体元件，两个导体元件沿圆周方向相邻，并且分别由弯折区域w连接，其中，每个发夹在其端部具有接触区域k，接触区域分别构造为用于与相邻的发夹连接的接触引脚或构造为连接引脚，其特征在于，设有不同的两种变体的发夹，在第一变体的发夹的情况下，在导体元件之间的弯折区域w具有缩短了一的绕组节距wk，即wk＝ws-1，在第二变体的发夹的情况下，弯折区域w具有延长的绕组节距wl，其比缩短的绕组节距wk多孔数q，即wl＝wk+q，并且在所有变体的发夹的情况下，接触区域k分别沿与弯折区域w相反的方向以标准绕组节距ws的一半变形，以便在相邻发夹的相互连接的导体元件之间实现标准绕组节距ws。
7.因此，本发明包括波形绕组，其为分布式绕组，其中绕组的线圈分别分布在电机的圆周上。电机具有至少一个相位，其中可以设置多个相位、特别是三个相位。设有固定数量的磁极，这些磁极分布在电机的圆周上，这个数量与极数量相对应并且是偶数，因为南北磁极的数量相等。电机的转子、定子或者转子和定子都具有用于容纳波形绕组的凹槽。每个相位也可以设置并联连接的多个线圈股。优选的是，电机的孔数至少为三个，这意味着每个极都设有与孔数相对应的数量的、沿圆周方向相邻的凹槽。线圈股在其两个端部处分别具有一连接引脚，并分别分成多个串联连接的子股。每个子股在此具有与电机的极数量相对应的多个导体元件，并且每个子股因此围绕圆周延伸一次。两个相邻的导体元件分别通过弯折区域相互连接成发夹。所述导体元件分层地容纳在凹槽中，并且两个沿径向方向相邻的层分别形成一双层结构，其中优选地，一个子股的导体元件布置在一双层结构中。
8.每个发夹在其自由端部处具有接触区域。弯折区域相应地优选与导体元件一体构造。为了使相邻的发夹相互连接，接触区域被构造为接触引脚，其与线圈股的相邻发夹的相
应接触引脚进行导导电连接，例如焊接。接触区域也可以构造为连接引脚，其构造用于将线圈股、更准确地说是线圈股的两个端部与用于控制电机的功率电子器件进行连接。有利的是，接触引脚和连接引脚具有相同的几何构造，由此减少不同部件的数量，这降低了成本和装配花费，其中，不同的几何结构也是可行的，以便例如能够简化与功率电子器件的连接。
9.根据本发明的波形绕组具有两种不同变体的发夹。对此，在发夹的第一变体中，在导体元件之间的弯折区域具有缩短的绕组节距wk。缩短的绕组节距wk在此比理论上的标准绕组节距ws要小一，标准绕组节距表示导体元件的凹槽之间的距离，其是根据孔数和相位数量的乘积的理论值的，其中在孔数为三个的情况下，每个极总是占据相同的凹槽位置，例如右、中间或左。通过缩短的绕组节距wk，实现了凹槽之间的变换。由于wk＝ws-1的关系，其中wk是缩短的绕组节距并且ws是标准绕组节距，通过发夹的第一变体实现依次相继的、通过发夹的弯折区域连接的极的相邻凹槽之间的子股的导体元件的变换。因此，根据观察方向和孔数为三个，实现了从右凹槽到中间凹槽或从中间凹槽到左凹槽的变换。
10.因此，还设有第二变体的发夹，其中第二变体的发夹具有延长的绕组节距wl，该延长的绕组节距比缩短的绕组节距wk大孔数q的数值。延长的绕组节距wl也可以用公式wl＝wk+q来表示，其中q是孔数的数值，wl是第二变体的发夹的延长的绕组节距，wk是第一变体的发夹的缩短的绕组节距。通过这些具有延长的绕组节距wl的发夹，在依次相继的导体元件的外侧的凹槽位置之间变换，从左凹槽到右凹槽，其中，术语“左”和“右”取决于观察方向。
11.两种变体的共同之处在于，接触区域分别沿与弯折区域w相反的方向以标准绕组节距ws的一半变形，以便在相邻发夹的相互连接的导体元件之间实现标准绕组节距ws。换句话说，根据本发明的波形绕组在所有层的接触区域的轴向侧具有统一的绕组节距，由此简化了制造以及例如通过焊接将相应的接触区域相互连接。由于每个发夹的导体元件布置在双层结构的不同层中，所以每层的变形是沿相反的圆周方向交替进行的。
12.波形绕组的实施方式的特征在于，具有延长的绕组节距wl的发夹的弯折区域w比具有缩短的绕组节距wk的发夹的弯折区域w沿轴向进一步伸出线圈体。发夹的弯折区域在线圈体的轴向端部处连接位于线圈体的凹槽中的导体元件。具有缩短的绕组节距的发夹的弯折区域在此可并排布置，并且构造为具有相同的、优选较小的高度。具有延长的绕组节距的发夹的弯折区域沿轴向进一步伸出线圈体，并跨越具有缩短的绕组节距的弯折区域。
13.根据实施方式的波形绕组的特征在于，每个子股设有至少一个具有延长的绕组节距wl的发夹和至少一个具有缩短的绕组节距wk的发夹。
14.出于有利的对称性的原因，每个子股在导体元件之间具有平均的距离，该距离相当于标准绕组节距。对此，对于每个具有延长的绕组节距的发夹，设有对应于孔数减一(-1)的数量的、具有缩短的绕组节距的发夹。因此，发夹的数量优选满足公式n＝m*(q-1)，其中n是第一变体的且具有缩短的绕组节距的发夹的数量，m是第二变体的且具有延长的绕组节距的发夹的数量，并且q是孔数。
15.波形绕组的实施方式的特征在于，每个子股额外地设有第三变体的至少一个发夹，其具有带有标准绕组节距ws的弯折区域w。由此，根据构造也可提供较长的子股，其中，平均绕组节距对应于标准绕组节距。
16.波形绕组的实施方式的特征在于，每个子股的导体元件相同频次地穿过与孔数相
关联的每个凹槽。由此实现了线圈股的高度对称度，这尤其在减少损耗方面是有利的。
17.在设有第三变体的发夹的情况下，第三变体的发夹的数量与孔数或其倍数相对应，并且优选相应布置在第一变体和第二变体的发夹之间。
18.根据实施方式的波形绕组的特征在于，设有整数倍的、并联连接的线圈股。线圈有利地具有多个并联的股。每个相位优选分别设有相同数量的多个平行的股，因此设有相位数量的整数倍的平行的股。
19.根据实施方式的波形绕组的特征在于，并联的线圈股的连接引脚分别布置在相同的极中。通过布置在相同的极中，用于线圈股的布线(verschaltung)的耗费可以简化地并且更小地实施。因此可节省结构空间。
20.根据实施方式的波形绕组的特征在于，一个线圈股的两个连接引脚布置在相同的层中。在线圈股的两个连接引脚布置在相同的、优选外侧的层中的情况下，也可以节省结构空间，因为由此可以更少地实施布线或者仅从一侧布置布线，或者连接引脚可以很容易地沿径向方向变形。
21.波形绕组的替代的实施方式的特点是，一个线圈股的两个连接引脚布置在双层结构的直接相邻的层中。除了沿径向方向的可变形性外，这些实施方式与上述的布置在一层中的实施方式具有相同的优点。
22.波形绕组的进一步替代的实施方式的特征在于，在径向内侧的层中和径向外侧的层中分别布置有一个线圈股的两个连接引脚其中之一。通过这样的布置也使得连接引脚容易接近，而且必要时线圈股沿径向方向只需穿过线圈体一次就足够了。
23.波形绕组的实施方式的特征在于，每个线圈股的包括至少一个子股的部分沿圆周方向反向地卷绕，从而使得在子股之间的绕组方向的改变发生在沿径向方向外侧的层中，并且具有不同绕组方向的线圈股的各部分之间的连接部通过桥接元件或者沿径向方向以及相反的圆周方向变形的接触区域k形成，所述连接部与发夹的接触区域k导电连接。
24.通过绕组方向的反转进一步减少了损耗，因为实现了波形绕组的更高对称性。
25.通过使用桥接元件，可以保持发夹的接触区域的一致的变形，这简化了制造，并且同时实现相应的子股之间的导电连接。通过桥接元件可在所需的圆周区域上容易地建立连接部。另一个优点是，根据可供电机使用的结构空间，桥接元件或者以轴向对准的方式或者特别优选地以径向对准的方式布置。
26.备选地，代替桥接元件，相应的接触区域其中之一可以沿径向向外地并且沿相反的圆周方向变形，以便实现接触区域之间的直接连接。由此，虽然接触区域的变形过程变得更加复杂，但不需要桥接元件及其定位。
27.本发明的其他主题是一种用于电机的定子或转子，其特征在于，所述定子设有按照前文描述的波形绕组，以及在其中设有根据前文描述的波形绕组的电机。
28.实施方式的特征可以任意地相互结合。
附图说明
29.下文将借助于附图对本发明进行更详细的解释。相同或相似的元件利用一致的附图标记来标记。附图详细地示出：
30.图1在透视图中示出了带有波形绕组的线圈的实施例；
31.图2示出了用于线圈股的绕线方案的实施例。
具体实施方式
32.图1示出了带有波形绕组(1)的线圈体的实施例，其在此为定子。所述定子具有线圈体(2)，在所述线圈体中构造有用于容纳波形绕组的凹槽(3)。在所示的形式为发夹(6、6')的实施例中，导体元件插入到凹槽(3)中，其中，针对每个凹槽(3)多个导体元件插入到层中。
33.所示的实施例的发夹(6，6')分别包括两个导体元件、弯折区域w以及在发夹(6，6')的端部处的接触区域k，在所述弯折区域中导体元件一体式地彼此连接。除了各个线圈股的第一个和最后一个发夹(6，6')之外，发夹(6，6')在其接触区域k中构造有两个接触引脚(4)，这两个接触引脚分别与线圈股中相邻的发夹(6，6')、更准确地说与其相应的接触引脚(4)导电连接。线圈股的第一个和最后一个发夹(6，6')分别具有用于与线圈股的相邻发夹(6，6')连接的接触引脚(4)以及具有用于与未示出的功率电子器件连接的连接引脚(5)。
34.为了能够相互接触，波形绕组的所有接触引脚(4)布置在线圈体(2)的同一轴向侧面上，由此相应地，发夹(6，6')的弯折区域w布置在线圈体(2)的对置的轴向侧面上。
35.在弯折区域w的一侧形成有规律的图案，其中平行延伸的弯折区域w具有缩短的绕组节距wk，具有缩短的绕组节距的弯折区域分别被具有延长的绕组节距wl的弯折区域w所跨越。每个极相邻地设有与孔数q减一(-1)相对应数量的、具有缩短的绕组节距wk的第一变体的发夹(6)以及具有延长的绕组节距wl的第二变体的发夹(6')。在图示的实施例中，孔数为三个，所以是两个第一变体的发夹(6)和一个第二变体的发夹(6')。第一变体的发夹(6)总是从相邻层的右凹槽(3)变换到中间凹槽(3)或者从中间凹槽(3)变换到左凹槽(3)。第二变体的发夹(6')总是在相邻层的左凹槽(3)和右凹槽(3)之间变换。
36.图2示出了类似于图1所示的孔数为三的第一线圈股的绕线方案，其中示出了具有五十四个凹槽(3)的实施例。
37.凹槽(3)的展开(abwicklung)通过每个凹槽(3)的八个层、进而四个双层结构的图示示出。然而，不同数量的凹槽(3)或层，比如像图1中的六个层也是可行的。
38.在各层中，在每个极的各三个凹槽(3)中仅相应示出用于一个极的并联的子股的发夹(6，6')的导体元件，并以如下方式进行编号，即该编号分别包括用于子股的字母和两位数的数字。各个发夹(6，6')的两个导体元件分别用大、小写字母区分。在两位数的情况下，第一位数字分别表示布置发夹(6，6')的双层结构，而第二位数字表示发夹(6，6')沿这个双侧的电流方向的连续编号。与连接引脚(5)相邻的导体元件、或者换句话说线圈股中相应第一个和最后一个导体元件用箭头标记，其中，用于区分不同股的箭头用实线、虚线或者点线表示。
39.在所示的实施例中，各个线圈股的连接引脚(5)分别设置在波形绕组的径向外侧的层中，而并联的线圈股的连接引脚(5)分别布置在相同的极中。由于布置在径向外侧的层中，可以沿径向方向与功率电子器件进行连接，因此沿轴向方向不需要或只需要最小的结构空间。由于布置在相同的极中，用于阴极和阳极的连接引脚(5)分别直接相邻地布置。用于阴极和阳极的、并联的线圈股的连接引脚(5)沿圆周方向以错开线圈股的极的方式布置。
40.由于这种构造，在圆周上只需要很小的区域以连接功率电子器件。
41.在所示的实施例中，通过分布在圆周上的弯折区域w，通过设置具有延长的绕组节距wl的第二变体的发夹(6')来实现从左凹槽(3)到右凹槽(3)的变换。在所示的实施例中，通在各个线圈股的其他子股中，设有两个具有缩短的绕组节距wk的第一变体的发夹(6)，以便从右凹槽(3)变为中间凹槽(3)或从中间凹槽(3)变为左凹槽(3)。在所示的实施例中，只设置了第一和第二变体的发夹(6，6')。由此实现了高度的对称性，这减少了损耗。根据极的数量以及类似因素，不同变体的发夹(6，6')在圆周上的不同分布也是可能的，其中也可以一同设置具有标准绕组节距ws的第三变体的发夹。
42.如图2所示，线圈股首先以第一子股穿过径向外侧的双层结构。第一子股通过接触引脚(4)的相应连接部过渡到第二子股中，第二子股沿与第一子股相同的绕组方向穿过下一个双层结构。双层结构之间的这种过渡在图2中以箭头和点划线为例进行了说明。以这种方式，该双层结构的凹槽(3)首先以相同的绕组方向从径向外侧向径向内侧穿过。
43.在此，在第四子股的最后一个接触引脚(4)处在径向内侧的层中，分别通过桥接元件(7)建立与在此为第五子股的第一个接触引脚(4)的导电连接。
44.在经由桥接元件进行连接时，绕组的方向发生反转。在所示的实施例中，桥接元件(7)采用了与标准绕组节距ws相对应的绕组节距。
45.替代地，桥接元件(7)也可以采用不同的绕组节距，例如与延长的或缩短的绕组节距相对应的绕组节距，以便在子股之间的过渡的情况下在凹槽(3)之间进行变换。
46.作为单独的桥接元件(7)的替代方案，也可以将相应的最后一个或第一个接触引脚(4)沿径向方向变形为假想的其他层，并且这些接触引脚沿与原始的层相反的圆周方向变形，以便利用其他接触引脚(4)直接地、例如通过焊接连接到相应的接触引脚(4)。
47.在此，第五子股以相反的方向穿过径向内侧的双层结构的凹槽，然后过渡至第六子股，第六子股也穿过相邻的双层结构的凹槽(3)。这种过渡也用箭头和点线表示。返回到径向外层的子股具有与上述子股类似的结构。在此，第八子股的最后一个发夹在其端部具有用于连接到功率电子器件的连接引脚(5)，该端部也是线圈股的端部。
48.然而，本发明并不限于这种实施方式。如上所述，可以仅设有各个有利的特征。具有不同数量的双层结构和类似的实施方式也是可行的。
49.在径向内侧的层上设置连接引脚(5)的实施方式也是可行的，或者在径向外侧和径向内侧的层上都设置连接引脚(5)的实施方式也是可行的。
50.附图标记列表：
[0051]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
具有绕组的线圈体
[0052]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
线圈体
[0053]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
凹槽
[0054]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接触引脚
[0055]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连接引脚
[0056]
6，6
’ꢀ
发夹
[0057]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
桥接元件
[0058]kꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接触区域
[0059]wꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
弯折区域
[0060]
wl
ꢀꢀꢀꢀꢀ
具有延长的绕组节距的弯折区域
[0061]
wk
ꢀꢀꢀꢀꢀ
具有缩短的绕组节距的弯折区域