分布式绕组的制作方法

分布式绕组
1.本发明涉及一种分布式绕组，该分布式绕组用于电动机器、尤其用于具有由内燃机和电动机器构成的混合动力驱动装置的机动车辆。
2.在现有技术中除了集中式绕组之外还已知带有分布式绕组的电动机器。分布式绕组通常借助于所谓的发夹技术被制造，在该发夹技术中，将多个导体元件插入线圈架的槽中并且连接形成对应的绕组部分。绕组部分的端部在必要时通过导电连接相互连接并且与功率电子器件相连接。这些连接通常借由沿周向方向弯曲的汇流排建立，其中这些端部分别在其突出超过线圈架的位置与汇流排相连接。在此，尤其在具有高工作电压的和/或小型的电动机器中，遵守所需的绝缘和爬电距离是个经常出现的问题。
3.本发明的目的在于提供一种分布式绕组，该分布式绕组可以在高压下运行。另一目的在于，即使在用于小直径的电动机器的分布式绕组的情况下也能提供足够的绝缘。提供对应的制造方法同样是另一目的。
4.该目的通过一种用于电动机器的分布式绕组来实现，该电动机器具有线圈架，该线圈架具有分布在周向上的多个槽，其中该绕组具有数量为至少两个的每极每相槽数，其中每个极设有至少两个并联的绕组部分，其中每个绕组部分由至少一个导线元件构成，该至少一个导线元件具有至少一个在槽中轴向地延伸的槽区域并且在两端具有连接区域，其中这些连接区域轴向地突出超过线圈架，其中每个绕组部分在两端具有由连接区域形成的接触引脚，并且其中同一相的接触引脚中的至少一部分布置在相邻的槽中，其特征在于，同一相的相邻的接触引脚中的至少一个接触引脚沿周向方向变形，以使这些接触引脚彼此间的间距最小化。在每极每相槽数的数量为两个的情况下，为一极分别指配两个并排布置的槽。分布式绕组由多个子线圈或绕组部分构成。本技术涉及这样的绕组，在这些绕组中，为每个相分别提供至少两个并联连接的绕组部分，由此对应地为绕组部分终止于其上的每个极分别提供一个绕组部分。替代于数量为两个的每极每相槽数，还可以提供更多数量的每极每相槽数(三个、四个或更多个)，由此对应地使并排布置的三个、四个或更多个槽构成一极。在此，并联的绕组部分的数量还可以对应地更多，即三个、四个或更多个并联的绕组部分，然而，其中还可以是这样的绕组，在这些绕组中，例如在每极每相槽数的数量为三个或四个的情况下仅提供两个并联的绕组部分。绕组部分由导线元件构成，这些导线元件分别具有沿槽直线地延伸的至少一个槽区域，在槽区域的两端分别连接有连接区域，该连接区域轴向地突出超过线圈架。如果绕组部分由多个彼此串联连接的导线元件构成，那么这些连接区域沿周向方向变形，以便可以实现导线元件的连接区域的连接，尤其是焊接。接触引脚在这种情况下同样沿周向方向变形。如果绕组部分由一个导线元件构成，那么这是任选的。一个导线元件也可以具有通过其他区域相连接的多个槽区域。为了使同一相的两个相邻的接触引脚在周向方向上的之间的间距最小化，使这些接触引脚中的至少一个接触引脚变形。在同一相具有三个或更多个相邻的接触引脚的情况下，对应地至少使除了一个接触引脚之外的所有接触引脚对应地变形。由此可以使这些接触引脚在必要时直接彼此连接以及与功率端子相连接、尤其是焊接，从而简化连接并且使其易于制造。根据绕组部分、相的数量及它们在周向上的分布可以在必要时省去常规的弯曲的汇流排，并通过扁平导体或柔
性线缆在接触引脚与功率电子器件之间提供直接连接。由此简化了结构、节省了结构空间并且在必要时可以实现为不同的电动机器提供更高比例的相同部件。另一优点在于，通过变形至少增大了变形的接触引脚与其他构件、尤其是其他连接区域或接触引脚的间距，从而改善或简化了绝缘并增大了爬电距离。
5.绕组的实施方式的特征在于，接触引脚在周向方向上朝向彼此弯曲，其中接触引脚相应地朝具有相同相的多个其他相邻的接触引脚的方向变形。所有待变形的接触引脚均可以沿一个周向方向变形。然而，它们也可以沿相反的周向方向变形，即朝向彼此变形。因此，在一个相具有两个相邻的接触引脚的情况下，使沿径向方向观察在左侧的接触引脚向右变形并且在右侧的接触引脚向左变形，从而调节它们共同的位置。在多于两个接触引脚的情况下，对应地优选朝在其上存在同一相的更多接触引脚的方向变形，例如在四个并联的绕组部分的情况下，两个左侧的接触引脚朝两个右侧的接触引脚的方向变形，其中相应靠内的接触引脚可以对应地较少程度地变形。在接触引脚的数量为奇数的情况下，可以使中间的接触引脚对应地保持不变形，并且使邻接在两侧的接触引脚朝中间的接触引脚变形。由此，与沿一个方向的变形相比，可以将各个接触引脚的最大变形程度保持在最低水平，以及增大沿两个周向方向的间距，但增加的量较小。
6.根据实施方式的绕组的特征在于，导线元件具有至少一个转向区域并且被设计为发夹或波导。除了连接区域和槽区域之外，导线元件还可以具有设置在槽区域之间的转向区域，由此使导线元件形成所谓的发夹，这些发夹通过其不形成绕组部分的接触引脚的连接区域彼此串联连接，以构成绕组部分。导线元件还可以具有多个槽区域和转向区域，由此使得这些导线元件形成波浪状的导体。由此使得每个绕组部分需要较小数量的导线元件，在必要时仅需要一个导线元件。
7.绕组的实施方式的特征在于，接触引脚额外地以扭转角沿周向方向变形。尤其在使用发夹的情况下，连接区域沿周向方向(通常在每层沿相反的方向)以特定的角度范围变形。在这些情况下，接触引脚同样以对应于该层的其他连接引脚的角度范围沿周向方向进行变形。
8.根据实施方式的绕组的特征在于，在径向方向上的每个槽中，导线元件的多个槽区域并排地位于层中，并且接触引脚布置在径向外侧的层中。为了简化接触引脚的接触，这些接触引脚优选布置在径向最外侧的层中和/或径向内侧的层中。绕组的优选实施方式的特征在于，接触引脚额外地沿径向方向朝背离其他层的方向变形，以增大与径向相邻的转向区域的间距和/或尤其与连接区域的间距。为了确保针对爬电距离在径向方向上的足够的间距以及为了使接触引脚或例如发夹的可能的待连接的连接区域的彼此间的连接变得更加容易，接触引脚或优选相应的层沿径向方向相对于彼此进行变形。该间距对应地可以通过两个径向相邻的层的变形或加宽来实现。
9.本发明的另一方面是电动机器，该电动机器具有根据本说明的绕组来作为电动机器的定子绕组和/或转子绕组。因此，对应的优点可以在电动机器上得到使用，尤其是对于小直径和/或高电压(如800v)的电动机器。
10.一种用于车辆的动力传动系同样是本发明的一个方面，该动力传动系具有根据本说明的电动机器，由此对应地改善了小型的和/或以高压运行的电动机器在动力传动系中的使用。
11.一种用于制造根据本说明的绕组的方法同样是本发明的一个方面，其中该方法包括以下步骤：
12.e)将导线元件插入线圈架的槽中，以构成至少两层；
13.u)使接触引脚的至少一部分变形，以减小接触引脚彼此在周向方向上的间距；
14.t)扭转所有接触引脚并且在必要时沿周向方向扭转层中的其他连接区域。
15.在将导线元件、尤其是发夹插入线圈架之后，使轴向突出的连接区域变形，以形成绕组部分。为此使层的连接区域沿周向方向以相同的角度(扭转角)变形。相邻的层的可能的连接区域优选沿相反方向变形，尤其是变形相同的角度量。这一过程也被称为扭转。在扭转之前或之后，使同一相的、布置在相邻的槽中的接触引脚沿周向方向进行变形，以减小这些接触引脚之间的间距。为了实现这种变形，接触引脚可以朝一个方向变形或者也可以朝相应相反的方向变形。在朝一个方向或朝两个方向变形的情况下，尤其在每个相的接触引脚的数量为奇数的情况下，还可以使一个接触引脚保持不变形。通过这种变形可以实现在绕组的范围内所描述的优点。
16.方法的实施方式的特征在于，在另一步骤w)中，通过使这些层中的至少一个层沿径向方向变形来至少增大在具有接触引脚的层与相邻的层之间在径向方向上的间距。有利地将相邻的层沿径向方向加宽，由此使这些层所具有的彼此间的径向间距大于它们的在线圈架的槽中的槽区域的间距。在此要么可以使这些层中的一个层沿径向方向变形，要么可以使两个层都变形。如果两个层都变形，那么该变形可以根据设计方案和绕组的层的总数朝相反或相同的径向方向以不同的量进行。
17.加宽(步骤w))可以相应地在其他的变形步骤(步骤u))和/或扭转(步骤t))之前或之后进行。
18.根据实施方式的方法的特征在于，在步骤e)之后，以任意顺序进行其他步骤。根据工艺链，变形的顺序是任意的。
19.方法的实施方式的特征在于，步骤u)在步骤t)之前进行。由于接触引脚相对于扭转的变形包含较小的变形程度，因此该变形可以有利地在扭转之前进行。在扭转过程中，彼此成形的接触引脚随后可以沿周向方向以扭转角一起变形。
20.方法的实施方式的特征在于，在步骤u)中，使变形的接触引脚朝相同的周向方向变形。
21.方法的替代性实施方式的特征在于，在步骤u)中，变形至少两个接触引脚，并且使变形的接触引脚朝相反的周向方向变形。
22.实施方式的特征可以彼此任意进行组合。
23.下面将借助附图来详述本发明。相同或相似的元件用统一的附图标记来表示。在附图中：
24.图1示出根据现有技术的分布式绕组的一部分。
25.图2示出实施例的与图1类似的局部。
26.图3示出进一步放大展示的具有极的区域。
27.图3a至图3c示出基于图3的替代性实施例。
28.图4示出另一实施例。
29.图1示出分布式绕组的轴向区域的一部分。展示了具有作为导线元件(d)的发夹的
分布式绕组。布置在线圈架中的导线元件(d)以其连接区域(t)轴向地伸出线圈架。相应地构成绕组部分的一端的连接引脚(t)是接触引脚(k)并且在所示实施例中被实施成比其他连接区域(t)更长。
30.在图1中，用不属于绕组的框标出了两个并排的极，这些极各自具有并联的绕组部分的两个接触引脚(k)。接触引脚(k)和其他的连接区域(t)一样以同样的角度沿周向方向扭转，因此，这些接触引脚与至少在周向方向上等距设计的连接区域在径向方向上齐平地布置。由此得出，接触引脚(k)彼此之间也具有相同的间距。这导致如下问题：为了使接触引脚(k)与功率电子器件相连接，必须将接触引脚分别单独地与互连组件相连接，并且不同的相之间的间距、尤其在所需的爬电距离方面、尤其在高压应用的情况下非常小并且在某些情况下是不够的。
31.因此，图1也是本发明的可能的初始情况。
32.图2与图1地类似地构造，因此参考上述说明。然而，不同于图1的是，接触引脚(k)额外地沿周向方向变形以与其他连接区域(t)形成相同的扭转角，从而使得相同相的接触引脚(k)之间的间距或一个极的并联的绕组部分之间的间距彼此接近。
33.在所示实施例中相应地设有两个并联的绕组部分。与图1进行比较可以清晰地看到的是，不同相的接触引脚(k)之间的间距增大，由此也增大了爬电距离并因此改善了接触引脚彼此间的绝缘。
34.图3同样示例性地示出一个极的并联的绕组部分的两个接触引脚(k)。这在图3中对应地用“1”和“2”进行标记。针对这两个接触引脚(k)的根据本发明的变形，存在三种替代的可能性来实现其彼此之间的变形。这三种变体的变形运动示意性地在图3中用箭头指示并且用“a”、“b”或“c”进行区分。这三种变体的结果分别在对应地用图3a、图3b和图3c列出的附图中进行展示。
35.在图3a中，用“2”标记的接触引脚(k)朝用“1”标记的接触引脚(k)的方向变形，由此对应地增大了与位于图3右侧的构件的爬电距离。
36.在图3b中，与图3a对应地相反地，用“1”标记的接触引脚(k)朝接触引脚(k)“2”的方向变形，这对应地增大了与位于左侧的构件的爬电距离。
37.在图3c中，两个接触引脚(k)(即，“1”和“2”)相应地朝彼此变形并因此位于相邻的其他层的连接区域(t)之间。由此增大了到两侧的爬电距离并且，并且同时使得变形的接触引脚(k)相较于图3a和图3b中的变体的变形程度保持得更低。
38.图4以类似于图3、图3a、图3b或图3c的图示示出另一实施例，其中每个极设有三个并联的绕组部分以及因此三个相邻的接触引脚(k)。
39.以类似于图3的方式，用“1”、“2”和“3”标记各个接触引脚(k)。在所示实施例中，接触引脚(k)“2”和“3”以类似于图3a的方式朝接触引脚(k)“1”的方向变形，其中接触引脚(k)“3”比接触引脚(k)“2”的变形程度对应地更高。替代性地，可以对应地以类似于图3b或图3c的方式朝另一个方向变形或者同时朝两个方向变形。在类似于图3c变形的情况下，中间的接触引脚(k)“2”要么可以保持不额外地变形，要么可以以对应较小的变形程度朝另外两个接触引脚(k)“1”或“3”之一的方向变形。
40.此外，本发明也不限于所描述的实施方式。可以如上地进行实施，也可以仅提供单独有利的特征或者将其相组合。
41.附图标记清单
42.d 导线元件
43.t 连接区域
44.k 接触引脚