用于定子绕组的带状绕组单元以及用于制造带状绕组单元的方法与流程

1.本发明涉及用于定子绕组的带状绕组单元，该带状绕组单元包括第一绕组导体，该第一绕组导体被导入绕组单元的多个层中。本发明还包括用于制造这种带状绕组单元的方法。


背景技术：

2.在以波形绕组的方式制造定子绕组时，通常将单股漆包线绕绕组模板预弯曲，以制造作为定子绕组的一部分的、可以引入定子芯的凹槽中的带状绕组单元。绕组模板通常被设计为薄刀片，多个绕组导体在绕组形状的意义上随着可移动的线夹沿着该薄刀片同时弯曲。
3.为了制造两层带状绕组单元，例如从us 2018/0 331 606 a1中已经得知，在使绕组导体弯曲的每个弯曲步骤之后，使绕组模板绕其自己的轴沿相同方向旋转，以获得绕在绕组模板上的带状绕组单元。以这种方式重建的垫状绕组单元可选地与其他这样的绕组单元一起卷到支撑工具上，然后插入到电动机的定子芯中，其中，绕组导体被引入定子芯中的凹槽中。
4.根据电动机的相数，各个绕组单元然后连接到各个相、星点和/或彼此连接。绕组顺序、绕组单元和绕组导体的数目取决于相应电动机的设计。
5.在使用已知的带状绕组单元时，在绕组单元的连接区域中的定子芯的凹槽内产生各个相的绕组导体的不均匀分布。这导致定子的不对称磁行为。从而降低了整个电动机的效率。另外，在将绕组单元插入定子芯时，需要借助支撑工具使绕组导体变形，以实现绕组导体在定子芯的凹槽内正确位置的定位。这意味着在联接期间必须产生更高的压入力，以实现导线的变形。这会增加导线的张力并可能损坏导线的绝缘。这会导致短路，从而进一步降低电动机的效率或损坏电动机。
6.在此背景下，目的是使电动机具有高效率。


技术实现要素：

7.本发明的目的通过一种用于定子绕组的带状绕组单元来实现，该带状绕组单元包括第一绕组导体，该第一绕组导体被导入绕组单元的多个层中并且包括：
8.a.多个直凹槽部，其在绕组单元的横向方向上延伸并且相互平行地布置，
9.b.第一弯曲端部，其将第一层中的第一凹槽部连接到与第一层相邻的第二层中的第二凹槽部，并且被布置在绕组单元的第一纵向侧上，
10.c.第二弯曲端部，其将第二层中的第二凹槽部连接到第一层中的第三凹槽部，并且被布置在绕组单元的与第一纵向侧相对的第二纵向侧上，
11.d.第三弯曲端部，其将第一层中的第三凹槽部连接到第二层中的第四凹槽部，并且被布置在绕组单元的第一纵向侧上，以及
12.e.第四弯曲端部，其将第二层中的第四凹槽部连接到与第二层相邻的第三层中的第五凹槽部，并且被布置在绕组单元的第二纵向侧上。
13.与背景技术相比，在根据本发明的带状绕组单元的制造过程中，绕组模板并不总是沿相同的旋转方向旋转。相反，绕组模板沿第一旋转方向旋转以形成第一、第二和第三端部，并且沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转以形成第四弯曲端部。结果，与背景技术相比，绕组导体不仅在第一层和第二层中延伸，而且至少在第三层中延伸。已经表明，根据本发明的带状绕组单元可以用于制造定子绕组，该定子绕组在层的过渡区域中也具有对称的凹槽分布，从而导致电动机效率的提高。此外，绕组导体的走向已经通过转变为第三层而预先弯曲，因为绕组导体最终也在定子中延伸，因此在将带状绕组单元插入到定子芯中时的压入力可以减少。
14.根据本发明的有利实施例，规定带状绕组单元包括第五弯曲端部，该第五弯曲端部将第三层中的第五凹槽部连接到与第三层相邻的第四层中的第六凹槽部，并且被布置在绕组单元的第一纵向侧上。为了形成第五弯曲端部，绕组模板可以沿其第一、初始旋转方向旋转。
15.本发明的优选实施例规定：带状绕组单元包括第六弯曲端部，该第六弯曲端部将第四层中的第六凹槽部连接到第三层中的第七凹槽部，并且被布置在绕组单元的第二纵向侧上。为了形成第六弯曲端部，绕组模板可以沿其第一、初始旋转方向旋转。
16.优选地规定：带状绕组单元包括一个或更多个第二绕组导体，所述第二绕组导体在设计上与第一绕组导体相同，并且以错开方式布置使得第一组导体和第二绕组导体被布置在绕组单元的相同的多个层中。特别地，第一绕组导体和第二绕组导体具有在绕组单元的横向方向上延伸的直凹槽部，所述直凹槽部各自被布置成相互平行延伸。
17.本发明还涉及一种用于制造用于定子绕组的带状绕组单元的方法，该带状绕组单元包括第一绕组导体，该第一绕组导体被导入绕组单元的多个层中，该方法具有以下方法步骤：
18.a.提供多个直凹槽部，多个直凹槽部沿绕组单元的横向方向延伸并且相互平行地布置，
19.b.提供第一弯曲端部，第一弯曲端部将第一层中的第一凹槽部连接到与第一层相邻的第二层中的第二凹槽部，并且被布置在绕组单元的第一纵向侧上，
20.c.提供第二弯曲端部，第二弯曲端部将第二层中的第二凹槽部连接到第一层中的第三凹槽部，并且被布置在绕组单元的与第一纵向侧相对的第二纵向侧上，
21.d.提供第三弯曲端部，第三弯曲端部将第一层中的第三凹槽部连接到第二层中的第四凹槽部，并且被布置在绕组单元的第一纵向侧上，
22.e.提供第四弯曲端部，第四弯曲端部将第二层中的第四凹槽部连接到与第二层相邻的第三层中的第五凹槽部，并且被布置在绕组单元的第二纵向侧上。
23.使用结合根据本发明的带状绕组单元描述的制造方法可以实现相同的优点。
24.该方法的有利实施例规定，第一绕组导体围绕第一绕组模板，特别地围绕第一刀片模板弯曲，以提供第一弯曲绕组部、第二弯曲绕组部和第三弯曲绕组部。在进行弯曲以提供第一弯曲绕组部、第二弯曲绕组部和第三弯曲绕组部期间，第一绕组模板优选地围绕第一旋转轴线，特别地围绕第一绕组模板的纵向轴线，在相同的第一旋转方向上旋转。
25.根据有利的实施例，为了提供第四弯曲端部，绕组导体围绕第二绕组模板，特别地围绕第二刀片模板弯曲。第二绕组模板可以抵靠第一绕组模板放置。优选地，第二绕组模板绕第二旋转轴线沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，以便提供第四弯曲端部。第二旋转轴线优选地平行于第一旋转轴线和/或为第二绕组模板的纵向轴线。
26.在这种情况下，有利的是，首先将第二绕组模板抵靠第一绕组模板放置，然后使第一绕组模板和第二绕组模板旋转，特别地为同时旋转，以提供第四弯曲端部。优选地，第一绕组模板和第二绕组模板围绕第二旋转轴线沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，以便提供第四弯曲端部。第二旋转轴线优选地平行于第一旋转轴线和/或为第二绕组模板的纵向轴线。
27.根据有利的实施例，规定第一绕组导体围绕第三绕组模板、特别地围绕第三刀片模板弯曲，以提供第五弯曲端部。由于在第三层中的走向导致的偏移，需要继续在第三绕组模板上继续以进一步生产带状绕组单元。为了提供第五弯曲端部，第三绕组模板优选地围绕第三旋转轴线沿第一旋转方向旋转，该第三旋转轴线对应于用于使第一端部、第二端部和第三端部弯曲的第一绕组模板的旋转方向。第三旋转轴线优选平行于第一旋转轴线和/或第二旋转轴线和/或为第三绕组模板的纵向轴线。
28.有利的是，第一绕组导体围绕第三绕组模板弯曲以提供第六弯曲端部。为了提供第六弯曲端部，第三绕组模板优选地绕第三旋转轴线沿第一旋转方向旋转。
29.作为上述有利实施例的替代或补充，结合带状绕组单元讨论的优选配置和可选特征也可以关于该方法单独或组合地应用。
附图说明
30.下面将参照附图中所示的示例性实施例来说明本发明另外的细节和优点。在附图中：
31.图1示出了根据本发明的带状绕组单元的示例性实施例的侧视图；
32.图2以平面图示出了根据图1的带状绕组单元；
33.图3以示意性平面图示出了根据本发明的示例性实施例的具有带状绕组单元的定子绕组；
34.图4以立体图示出了根据图3的定子绕组；
35.图5以平面图示出了图4的定子绕组的细节；以及
36.图6示出了从下面看的图4的定子绕组的细节。
具体实施方式
37.图1和图2示出了根据本发明的带状绕组单元1的示例性实施例，该带状绕组单元被设计成带状。绕组单元1包括多个绕组导体2、2'，这些绕组导体被导入绕组单元1的多个层l1、l2、l2、l4(在这种情况下恰好是四个层)中。绕组导体2、2'在设计上是相同的并且彼此错开布置，使得所有绕组导体2、2'穿过绕组单元1的相同层l1、l2、l3、l4。两个绕组导体2、2'包括多个直凹槽部3.1-3.8，这些直凹槽部在绕组单元1的横向方向q上延伸并且相互平行布置。凹槽部3.1-3.8之间的距离的大小被设置成使得相邻的凹槽部3.1-3.7可以被引入电动机定子芯的不同定子凹槽中。凹槽部3.1-3.8经由端部11
–
17相互连接，在绕组单元1
的凹槽部3.1-3.8被引入定子芯的定子凹槽的状态下，端部从定子芯的端面突出并且形成端部绕组。
38.下面将描述第一绕组导体2从图1和图2左侧所示的第一长度l1中的第一连接部开始到右侧所示的第四层l4中的第二连接部的走向。该描述以相应的方式适用于其他绕组导体2'。第一绕组导体2的第一弯曲端部11将第一层l1中的第一凹槽部3.1连接到与第一层l1相邻的第二层l2中的第二凹槽部3.2。该第一弯曲端部11被布置在绕组单元1的第一纵向侧5上，该第一纵向侧在图1的底部示出并且位于与第一连接部相对的位置。第二弯曲端部12将第二层l2中的第二凹槽部3.2连接到第一层l1中的第三凹槽部3.3。该第二弯曲端部被布置在绕组单元1的与第一纵向侧5相对的第二纵向侧6上。第三弯曲端部13将第一层l1中的第三凹槽部3.3连接到第二层l2中的第四凹槽部3.4。该第三弯曲端部13被布置在绕组单元1的第一纵向侧5上。
39.为了形成绕组导体2的第一、第二和第三弯曲端部11、12、13，绕组导体2围绕第一绕组模板弯曲，该第一绕组模板以扁平刀片模板的方式设计。当第一、第二和第三弯曲端部11、12、13弯曲时，该绕组模板围绕第一绕组模板的纵向轴线沿相同的第一旋转方向旋转。
40.带状绕组单元还包括第四弯曲端部14，该第四弯曲端部将第二层l2中的第四凹槽部3.4连接到与第二层l2相邻的第三层l3中的第五凹槽部3.5，并且被布置在绕组单元1的第二纵向侧6上。为了形成该第四弯曲端部14，绕组导体围绕第二绕组模板弯曲，该第二绕组模板抵靠第一绕组模板放置。第二绕组模板也设计为刀片模板，优选地设计为与第一绕组模板相同的刀片模板。与第一绕组模板相比，第二绕组模板用于在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上围绕第二绕组模板的纵向轴线形成第四弯曲端部14，该纵向轴线被布置为平行于第一旋转轴。第一绕组模板优选地还围绕其纵向轴线沿第二旋转方向旋转。这种折叠或弯曲方向的改变形成了绕组单元1的另一层(这里是第三层l3)。因此，在带状绕组单元1中产生阶梯状偏移。
41.根据示例性实施例的绕组单元1还包括第五弯曲端部15，该第五弯曲端部将第三层l3中的第五凹槽部3.5连接到与第三层l3相邻的第四层l4中的第六凹槽部3.6并且被布置在绕组单元1的第一纵向侧5上。为了形成该第五弯曲端部15，绕组导体2围绕第三绕组模板弯曲。第三绕组模板也被设计为刀片模板，该刀片模板优选地与第一绕组模板相同。为了在第五弯曲端部15的区域中使绕组导体2弯曲，使绕组模板围绕第三绕组模板的纵向轴线沿第一旋转方向旋转。第六弯曲端部16将第四层l4中的第六凹槽部3.6连接到第三层l3中的第七凹槽部3.7，并且被布置在绕组单元1的第二纵向侧6上。为了形成第六弯曲端部16，绕组导体再次围绕第三绕组模板弯曲，其中，第三绕组模板沿第一旋转方向旋转。
42.最终获得的是具有多个阶梯(即层变化)的带状绕组单元1。根据与示例性实施例的偏移，带状绕组单元的绕组导体2、2'可以具有另外的凹槽部和端部，并且可以在另外的层中延伸。例如，绕组单元可以具有示例性实施例中所示的绕组单元1的长度的倍数。根据示例性实施例的这种修改例的带状绕组单元可以包括例如串联连接的两个或更多个根据示例性实施例的绕组单元1。以这种方式，可以获得与示例性实施例不同的定子芯(叠片芯)中的许多凹槽适配的带状绕组单元。
43.图3至图6中的图示以电动机定子的波形绕组的方式示出了作为定子绕组20的带状绕组单元的螺旋布置。未示出定子的定子芯(叠片芯)，以便更好地观察定子绕组。如图3
中的示意性平面图清楚地表明，根据该示例性实施例的带状绕组单元1以如下方式布置：从第一连接部(起始连接部)21开始朝向第二连接部(末端连接部)22，带状绕组单元1形成三个电路24、25、26，从而得到三层定子绕组20。在每个完整的电路23、24、25后面，螺旋布置的带状绕组单元1在过渡区域26中跳跃。
44.在具有传统带状绕组单元的定子绕组的情况下，当将绕组垫插入定子芯时，必须通过压入使绕组单元，特别是过渡区域中的绕组导体变形。变形既发生在上端绕组上，也发生在下端绕组上，并可能导致绕组导体中的应力并损坏其绝缘。使用根据本发明的带状绕组单元1避免了这种后果。如图4所示，在定子绕组20由根据本发明的带状绕组单元1形成的情况下，产生绕组导体在定子芯的凹槽上的均匀交替分布。此处突出显示了绕组导体2”的走向。在过渡区域26中实现渐变。在将带状绕组单元1引入定子芯之前，该渐变已经遵循定子中的导线的最终走向，由此导致压入力减小，因为在带状绕组单元1被插入定子芯时导线不必变形。
45.根据本发明的带状绕组单元1避免了在定子绕组20的起始区域中的凹槽中的不对称，从而改善了电动机的磁性能，即提高了效率。此外，当将定子绕组20插入定子芯时，仅需要较小的压入力，因为在过渡区域中导线没有变形。此外，还可以降低导线张力并降低绝缘损坏的风险。最后，导线在端部绕组中的更加均匀地延伸，因此绕组可以在3d模型中以不太复杂的方式显示和参数化。以这种方式，可以实现模型的更高精确度并且降低复杂度。
46.附图标记说明
47.1带状绕组单元
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2、2'、2”绕组导体
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3.1-3.8凹槽部
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5纵向侧
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6纵向侧
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11-17弯曲端部
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20定子绕组
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21连接部
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22连接部
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23电路
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24电路
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25电路
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26过渡区域
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l1-l4层
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q横向方向。