用于制造旋转电机的定子所用的绕组的方法、定子、用于制造该定子的方法以及旋转电机与流程

1.本发明涉及用于制造旋转电机的定子所用的绕组的方法、定子本身、用于制造该定子的方法以及旋转电机。


背景技术：

2.从现有技术已知机动车辆的电动传动系。该电动传动系包括用于能量存储、能量转换和能量传输的部件。用于能量转换的部件包括径向通量机器和轴向通量机器。
3.然而，径向通量机器通常仅具有一个下述操作点，径向通量机器在该操作点处具有最佳效率。因此，径向通量机器没有设计成根据安置在其上的变化需求来对操作点进行调节，并且由此根据不同操作参数的或在不同操作点处的不同需求实现最高效率。
4.为了克服该缺点，通常使用适应于在其操作范围方面出现的需求的旋转电机，或者通过将旋转电机联接至传输单元或通过比如用电轴将传输单元集成到旋转电机中来补偿上述缺点。
5.轴向通量机器在现有技术中已知为具有一个或更多个定子以及一个或更多个转子的各种设计。
6.也称为横向通量机器的电动轴向通量机器是一种其中转子与定子之间的磁通量实现为平行于转子的旋转轴线的马达或发电机。用于电动轴向通量机器的其他名称还有无刷dc马达、永久励磁同步马达或盘式马达。
7.这样的轴向通量机器可以以在转子和/或定子的布置方面不同的设计来设计，并且当使用时、例如用作用于车辆的牵引电机时可以具有不同的特定特征和优点。
8.轴向通量机器存在不同的绕组形式。常见的绕组形式是单齿绕组。尽管单齿绕组形成小的绕组悬伸部，但单齿绕组产生具有高比例谐波的磁场，即，产生具有与轴向通量机器的转子的转动数目不同的频率的波的磁场，该磁场对声学和效率产生不利影响。具有分布式绕组的轴向通量机器具有以下优点：上述缺点不会发生，或仅在减小的程度上发生。然而，这些分布式绕组的端部绕组在轴向方向和/或径向方向上需要大量的空间。
9.大的绕组悬伸部是不期望的，特别是在轴向通量机器中更是如此，因为大的绕组悬伸部限制了有源部件在径向膨胀的情况下的最大直径，这降低了可以获得的最大扭矩。端部绕组的相对较大的轴向延伸导致整个旋转电机的轴向长度较大，这也是不期望的。
10.为了对现有技术进行说明，下面讨论了具体实施方式。
11.us 6,348,751 b1公开了一种电动马达，该电动马达具有绕组电流的主动滞后控制和/或具有高效的定子绕组布置和/或可调节气隙，以形成轴向通量机器。该电动马达的定子在多个区段中包括多个定子齿，所述定子齿与在多个平面中实现的对应的绕组区段以蛇形方式缠绕在一起。每个相占据定子的相应的周缘区域。
12.us 2003/0189388 a1公开了一种具有包括定子和转子的轴向通量机器的组件。该定子具有多个轴向对准的定子齿，所述定子齿通过凹槽彼此分开。定子绕组的绕组围绕定
子齿延伸。可以看出，绕组悬伸部在轴向方向和/或径向方向上具有相对较大的容积需求。
13.us 2019/0252930 a1涉及一种用于轴向通量机器的定子布置以及具有这种定子布置的轴向通量机器。定子组件包括具有多个定子齿的定子，所述定子齿在周向方向上同心分布并且布置成与转子通过气隙在轴向方向上分开，其中，定子齿包括在轴向方向上相反的两个端部部段以及在两个端部部段之间的齿芯，并且其中，每个齿芯具有芯横截面面积并且用至少一个线圈绕组包裹。在此设置有对应的单齿绕组。
14.在使用绕组的情况下，各个绕组通常彼此交织在一起，使得单独弯曲各个导体并且然后把它们一起编成编织物需要大量的机械和时间。


技术实现要素：

15.由此出发，本发明的目的是提供一种用于制造旋转电机的定子所用的绕组的方法和一种定子本身、以及一种用于制造定子的方法和一种旋转电机，其提供了下述解决方案：所述解决方案使得能够以低成本且仅以较小的时间需求制造绕组、并且相应地还能够以低成本且仅以较小的时间需求制造包括该绕组的定子以及包括该定子的旋转电机。
16.该目的通过根据权利要求1的用于制造定子所用的绕组的方法、通过根据权利要求7的旋转电机的定子、通过根据权利要求8的用于制造该定子的方法以及通过根据权利要求9的旋转电机来实现。
17.从属权利要求2至6中指定了根据本发明的用于制造绕组的方法的有利实施方式。从属权利要求10中指定了旋转电机的有利实施方式。
18.权利要求的特征可以以任何技术上有用的方式组合，其中，为此目的还可以查阅以下描述的说明以及来自附图的特征，这些说明和特征包括本发明的补充实施方式。
19.本发明涉及一种用于制造旋转电机的定子所用的绕组的方法，在该方法中，提供了多个导体，并且将所述导体沿着第一卷绕方向在第一翅片上卷绕使得导体缠绕第一翅片。然后从导体的由此形成的线圈中移除、例如拉出第一翅片。
20.特别地，该方法用于制造轴向通量机器的定子所用的绕组，但不应该排除径向通量机器所用的绕组的制造。相应的卷绕方向基本上围绕第一翅片的纵向轴线旋转地延伸。
21.该方法的有利实施方式提供的是，将导体对沿着第一卷绕方向卷绕在第一翅片上，使得导体缠绕第一翅片，并且在达到指定绕组数目之后导体沿着与第一卷绕方向相反的第二卷绕方向卷绕在第二翅片上，使得导体通过连接过渡部段部分地缠绕第二翅片。此后，将导体沿着第一卷绕方向卷绕在第三翅片上，使得导体缠绕第三翅片。然后，可以从导体对的由此形成的绕组中移除、例如拉出翅片。
22.在此，相应的卷绕方向也基本上围绕相关翅片的纵向轴线旋转地延伸。
23.在此，翅片被理解为意指长形形状的元件，该长形形状的元件特别地为导体的缠绕部或由此制造的绕组提供内轮廓。第二翅片的横截面可以具有偏离第一翅片或第三翅片的横截面的几何形状，特别地在不用于缠绕导体的区域中更是如此。此外，如果第二翅片设计成明显短于其他两个翅片就足够了。导体的由弯曲部弯曲的或在第二翅片上的部段也称为连接过渡部段，所述连接过渡部段形成所谓的层跳跃。当绕组布置在定子本体上时，这些连接过渡部段用于将导体的在定子本体的凹槽中延伸的线性部段彼此连接，并且在该过程中缠绕定子齿的组。
24.特别地，第一翅片和第三翅片可以各自具有包括第一缠绕侧和第二缠绕侧的横截面形状，其中，第一缠绕侧比第二缠绕侧长。
25.两个缠绕侧可以彼此连接，使得能够获得翅片，翅片中的每个翅片基本上在轮廓上形成楔形形状。通过用导体缠绕翅片的缠绕侧，由此形成的绕组——在将绕组投影到平面中时——具有z字形形状。如果z字形路线等同于振荡，则z字形形状的尖的拐角区域对应于振荡的极小值和极大值，并且因此对应于极值区域。
26.对应地，相应的导体形成三维螺旋或螺纹形状，具有极值中的角度区域。极值中的这些区域也可以称为连接导体部段。
27.线性部段通过相应导体的形成极值的区域彼此连接。形成极值的这些区域是相关导体的下述区域：当制造的绕组随后布置在定子本体上并在定子齿之间的凹槽中延伸时，所述区域在其径向内侧或其径向外侧中的一者上封围定子齿，并且因此将被布置在定子本体的凹槽中的线性部段将导体连接在一起。
28.线性部段与连接导体件一起形成至少一个定子齿的相应的缠绕部。
29.导体在第二翅片上的弯曲可以以第二翅片上的100
°
至220
°
的缠绕角度实现。
30.该方法的另一实施方式提供的是，连接过渡部段变形成使得导体的大致螺旋形状的绕组各自定位在两个相互平行的平面之间。这意在向制造的编织物提供大致平坦的、盘状形状。当使用用于制造电动径向通量机器的定子所用的绕组的方法时，可以在过渡部段中制造具有渐变的垫状或长形表面形状。
31.这确保了各个导体最终定位在彼此平行延伸的若干平面中。以此方式，导体可以布置在定子本体上的若干平面中。
32.此外，根据本发明的方法还可以具有以下步骤：在将导体的绕组定位在彼此平行延伸的两个平面之间之后，制造的编织物在垂直于制造的并排件的厚度上减小，并且/或者弯曲成使得编织物是圆形的。
33.换句话说，制造的编织物当布置在轴向通量机器的定子齿之间时被扁平化，以便减小其轴向范围。在该扁平化期间，在空间上形成的网格被压缩，使得编织物具有减小的厚度。
34.作为压缩的结果，特别地相应导体的形成极值的区域被压缩，使得编织物具有较小的厚度，特别是在这些部段中具有较小的厚度。
35.制造的编织物的以圆形形状的弯曲可以在厚度上减小之前或之后进行。
36.根据另一方面，本发明涉及一种旋转电机的定子，该定子包括定子本体，该定子本体具有沿着周向方向布置的多个定子齿和形成在定子齿之间的凹槽，并且该定子包括布置在凹槽中的根据本发明制造的绕组的导体部段。在这种情况下，导体的导体部段布置在相应的凹槽中。偏离基本上沿周向方向延伸的卷绕方向的导体在径向方向上、在大致垂直于周向方向延伸的方向上曲折，并且各自通过由此形成的相应的缠绕部缠绕定子齿的组。
37.竖向方向也可以理解为意指相对于周向方向的理想切线成60
°
至120
°
的方向。另外，在该方向上的路线也可以是弯曲的或者设计成具有至少一个轻微的扭结。
38.定子特别地是轴向通量机器的定子。定子本体也可以称为定子轭，在定子轭上布置有多个轴向突出的定子齿。
39.导体对的连接至相应的相的导体构造成从共同连接区域开始被不同地极化。
40.本发明的另一方面是一种用于制造根据本发明的旋转电机的定子的方法，在该方法中，提供了定子本体和根据本发明制造的绕组，该定子本体具有沿着周向方向布置的多个定子齿以及形成在定子齿之间的凹槽，并且导体的导体部段布置在凹槽中，使得导体形成定子的绕组的至少一部分。在这种情况下，导体的至少一个导体部段在相应的凹槽中布置成使得偏离基本上沿周向方向延伸的卷绕方向的导体在径向方向上、在大致垂直于周向方向延伸的方向上曲折，并且各自通过由此形成的相应的缠绕部缠绕定子齿的组。
41.在此，竖向方向也可以理解为意指相对于周向方向的理想切线成60
°
至120
°
的方向。另外，在该方向上的路线也可以是弯曲的或者设计成具有至少一个轻微的扭结。
42.此外，本发明提供了一种旋转电机，该旋转电机具有转子和至少一个根据本发明的定子。
43.特别地，该旋转电机被设计为轴向通量机器。
44.特别地，可以设置的是，各相的导体以星形布线方式连接至承载相应相的电流的对应触点。
附图说明
45.下面参照示出了优选实施方式的附图针对相关的技术背景对上面描述的本发明进行详细说明。本发明不以任何方式受纯示意性附图的限制，其中，应当注意的是，在附图中所示的实施方式不限于所示的尺寸。在附图中：
46.图1：以立体截面示出了呈i形布置的轴向通量机器；
47.图2：以分解图示出了呈i形布置的轴向通量机器；
48.图3：以立体图示出了定子芯；
49.图4：示出了具有绕组的定子芯；
50.图5：以立体图示出了绕组；
51.图6：以前视图示出了绕组；
52.图7：示出了绕组的第一侧视图；
53.图8：示出了绕组的第二侧视图；
54.图9：示出了绕组的第三侧视图；
55.图10：示出了沿着图6中指示的截面线截取的截面图；
56.图11：示出了双层中的线元件；
57.图12：以部分图示a)至f)示出了绕组中的各个线元件的布置；
58.图13：示出了正导体和负导体的布置；
59.图14：示出了具有绕组和电连接部的定子芯；
60.图15：以立体图示出了其上布置有多个绕组的翅片；
61.图16：以平面图示出了其上布置有多个绕组的翅片；
62.图17：以立体图示出了其上布置有仅一个绕组的翅片；
63.图18：以平面图示出了其上布置有仅一个绕组的翅片；
64.图19：以立体图示出了所制造的绕组；
65.图20：以平面图示出了所制造的绕组；
66.图21：以前视图示出了具有绕组的翅片；
67.图22：以侧视图示出了具有绕组的翅片；
68.图23：以平面图示出了具有绕组的翅片；
69.图24：以侧视图示出了所制造的绕组；
70.图25：以平面图示出了所制造的绕组；
71.图26：示出了所制造的绕组；
72.图27：以立体图示出了导体元件；
73.图28：以侧视图示出了线元件；
74.图29：以立体图示出了两个导体元件；
75.图30：以立体图示出了绕组；
76.图31：以侧视图示出了绕组；
77.图32：以侧视图示出了线元件；
78.图33：以平面图示出了线元件；
79.图34：以侧视图示出了彼此连接的两个线元件；
80.图35：以平面图示出了两个相互连接的线元件；
81.图36：示出了所制造的绕组；
82.图37：以立体图示出了具有绕组的定子芯；以及
83.图38：以前视图示出了具有绕组的定子芯。
具体实施方式
84.首先，参照图1和图2对根据本发明的定子的总体结构进行说明。
85.图1以立体截面示出了呈i形布置的具有波形绕组的轴向通量机器，该轴向通量机器在转子2的每一侧具有定子10。相应的定子10包括定子本体11，该定子本体包括定子轭或形成定子轭。定子本体11或者定子10本身具有沿着周向方向14布置并且沿轴向方向延伸的多个定子齿12。定子齿12通过凹槽15彼此分开。
86.定子10还包括缠绕凹槽15和定子齿12的电导体的一个或更多个绕组20。这些绕组沿着总体卷绕方向21被安置在定子齿12上，该卷绕方向沿周向方向14延伸。
87.绕组20在定子齿12的径向内侧和定子齿的径向外侧上形成端部绕组22。
88.图2示出了与图1相同的构造，但是以分解图示出。转子2居中地布置在两个定子10之间，其中，每个定子10具有设计为波形绕组的绕组20。
89.然而，本发明不限于所图示的轴向通量机器的设计，而且也可以设计为h型轴向通量机器或具有仅一个定子和仅一个转子的单侧轴向通量机器。
90.图3示出了定子本体11的立体图。凹槽15及其深度16在此是清晰可见的。
91.如图4中示出的，根据本发明的定子的构型设置的是，至少一个导体对30的线性导体部段33布置在凹槽15中，所述线性导体部段形成定子的绕组20的至少一部分，其中，导体对30的线性导体部段33在相应的凹槽15中布置成沿着凹槽15的深度16彼此平行偏移，并且平行的导体部段33在导体穿过的每个凹槽15中的布置顺序沿着周向方向14交替。
92.导体对在图4中示出为第一导体31和第二导体32的形式。
93.与此处所示的实施方式不同，线性导体部段33也可以被设计为弯曲的或刀形的。然而，为了概念上的说明，以这种方式成形的导体部段也归入在术语“线性导体部段”之下。
94.图4示出的是，所图示的波形绕组的导体对30的导体沿垂直于周向方向14的方向或沿径向方向曲折，从而偏离基本上沿周向方向14延伸的卷绕方向21。这样做的结果是，如图5所图示的，导体对30的导体利用环绕部34分别环绕定子齿12的组。
95.电流沿不同的周向方向流动通过导体对30的导体。这使用第一导体对30来解释。
96.为此目的，导体对30的第一导体31被称为正导体。为此目的，导体对30的第二导体32被称为负导体。
97.第一导体31形成正导体的第一连接部36和正导体的第二连接部37。
98.第二导体32形成负导体的第一连接部38和负导体的第二连接部39。
99.所述导体被设计成连接至对应的三个相，其中，每个相具有一个正绕组和一个负绕组。
100.导体对30的相应导体31、32在不同的径向侧上缠绕定子齿12的组13，使得相应的共同凹槽15中的电流在两个导体31、32中沿着相同方向发生。
101.在此可以看出，定子10不是仅包括一个导体对，而是包括三个导体对，其中，第三导体61和第四导体62形成第二导体对，并且第五导体63和第六导体64形成第三导体对。
102.然而，仅导体对的导体的部段被始终布置在相应的凹槽15中。
103.另外，从图4可以看出，导体对的导体相对于导体布置在凹槽15中的轴向顺序交替。
104.为了更好地说明导体的路线，图5示出了制造的没有定子齿的绕组组件。
105.在此，所有导体在立体图中清晰可见。
106.此外，可以看出，相应的导体对30环绕定子齿12的组13，该组各自包括三个定子齿12。
107.由于相应的导体对30的导体在凹槽15中的交替布置，因此这些导体必须交叉。为此目的，导体形成连接导体部段35，所述连接导体部段将线性导体部段35彼此连接并且确保相应的导体在相关导体所延伸的凹槽15之间在两个布置平面之间来回延伸。
108.对于所示的三个相，一个相占据每三个凹槽15。
109.相应凹槽15中的轴向第一导体层交替地分配为正相或负相。一层也可以包括若干离散的单独的线。
110.图4和图5中示出了具有两个所谓的双层60的形式的绕组20。双层60表示导体在两个相互平行的平面中的路线。对应地，两个双层60包括四个平面。
111.为了使导体对30的导体能够在四个平面中延伸，导体各自形成过渡部段70，如使用第一导体31通过示例的方式所示的。该过渡部段70允许第一导体31从第二平面穿过至第三平面。
112.这种过渡部段70也被称为层跳跃。
113.图6以侧视图再次示出了所实现的绕组20。导体的在圆周上实现的共同连接区域40也是清晰可见的。
114.图7清楚地示出了导体31、61、63、32、62、64在不同平面中即在第一平面51、第二平面52、第三平面53和第四平面54中的布置。
115.此外，在此可以看到连接导体部段35，所述连接导体部段确保导体31、61、63、32、62、64可以在第一平面51与第二平面52之间以及在第三平面53与第四平面54之间切换。
116.图8以与图7相同的侧视图示出了相同的绕组20，只是没有阐明平面的路线。
117.图9示出了图6中所示的绕组20的俯视图；在此，可以看到过渡部段70，所述过渡部段将第一导体31和第二导体32从第二平面52带至第三平面53。
118.图10示出了根据图6中指示的截面的路线的截面图示。在此，还可以在截面中看到连接导体部段35，所述连接导体部段用于使导体交叉并同时形成绕组悬伸部22的一部分。
119.在此还可以看出，绕组悬伸部22可以设计成使得所述绕组悬伸部不比所讨论的凹槽15的宽度宽或者仅比所讨论的凹槽的宽度略宽，并且因此具有小的轴向空间需求。
120.另外，绕组悬伸部22也被设计为径向平坦的，使得配备有绕组悬伸部的轴向通量机器可以在扭矩有效区域中实现更大的半径。
121.这种用于设计波形绕组的原理也可以用于径向通量机器。
122.因此，示出了具有两个双层60的绕组20，所述两个双层在轴向方向上占据了总共四个层或平面51、52、53、54。为此需要偶数个层或平面。由于两个层或平面各自代表共同的结构，因此属于一起的两个层被称为双层60。
123.在此所示的平面51、52、53、54不必是平面的或平坦的。例如，为了跟随锥形转子，这些平面51、52、53、54也可以是锥形的。
124.为了阐明相应的导体路线，图11以单独的立体图示出了在具有两个双层的绕组中的用于一个相的第一导体31。可以看出，线性部段33分别跟随有连接导体部段35，所述连接导体部段将第一导体31在各个布置平面之间来回导引。在完成一次旋转之后，从第一连接部36开始，第一导体31形成过渡部段70，该过渡部段将第一导体31轴向地带至已经制造的绕组后面。在那里，第一导体再次经历一次旋转，直到第一导体终止于其第二连接部37处为止。第一连接部36和第二连接部37基本上处于相同的角度范围内。
125.图12以6个部分图示a)至f)示出了整个绕组的实现。
126.部分图示a)示出了第一导体31，如已经参照图11所说明的。部分图示b)示出了第一导体31和第三导体61。部分图示c)示出了第一导体31、第三导体61和第五导体63。例如，这些导体都形成了相应的相的所谓的正导体。除了在部分图示c)中示出的导体之外，部分图示d)现在还示出了第二导体32的布置，该第二导体属于与第一导体31相同的相。如已经描述的，在此还可以看出，第一导体31和第二导体32的线性导体部段33布置成使得线性导体部段可以一起放置在凹槽中。
127.部分图示e)示出了部分图示d)中已经示出的所有导体并且还示出了第四导体62，该第四导体与第三导体61一起形成第二导体对。部分图示f)示出了部分图示e)中已经示出的所有导体并且还示出了第六导体64，该第六导体与第五导体63一起形成第三导体对。另外，部分图示f)示出了端部绕组22与导体在凹槽中所需要的轴向长度大约一样宽。
128.在图7至图10的每个图中示出了具有两个双层60的绕组20，但是绕组20也可以仅包括一个双层，或者也可以具有多于两个的双层。第二导体32、第四导体62和第六导体64各自形成所谓的负导体。
129.从图6至图10中还可以看出的是，在凹槽15中延伸的线性导体部段33分别由连接导体部段35连接，连接导体部段——在定子被设计为呈i形布置时——增加了到定子芯的径向距离，而且同时在径向内部和径向外部的端部绕组22上沿周向方向桥接了到属于同一相的下一凹槽15的距离的一部分。由于待被连接的双层的线性导体部段33位于不同的层或
平面上，因此连接导体部段35也同时进行必要的位置变化。
130.为了说明导体对30，在图13中再次示出了第一导体31和第二导体32的路线。在此，可以看出的是，线性导体部段33沿着轴向方向彼此重叠，使得这些线性导体部段可以一起在凹槽中示出。此外，可以看出的是，此处所示出的两个导体31、32中的每个导体均形成了过渡部段70或层跳跃。
131.图14示出了具有绕组20和对应的电气布线的定子10。
132.在这种情况下，图14示出了正绕组和负绕组的有利连接，该有利连接产生绕组的具有用于与电力电子设备连接的三个连接部的星形布线。经由正绕组的也被称为正连接部71的第一连接部对电力电子设备进行相供应、或者该第一连接部连接至电力电子设备。正绕组的各个第二连接部分别单独连接至负绕组的相关联的相的第二连接部。负绕组的第一连接部73互相连接以形成星形布线。该连接确保相的正绕组与负绕组连接成使得凹槽中的导体部段具有相同的电流方向。与必须为导体在凹槽中进行连接的发夹式绕组相比，布线工作被减少到每相四个连接点。
133.替代性地，所示出的连接可以用于串联布线72。与此处所示出的示例性实施方式不同，根据本发明设计的定子也可以被设计成用于多于或少于3个相。
134.图15至图26涉及根据本发明的用于制造定子的绕组的方法的实施方式。
135.此处所描述的方法涉及制造呈两个双层的绕组。
136.为此目的，如图15至图18中所示，第一翅片80、第二翅片90和第三翅片100对准成使得它们的纵向轴线基本上彼此平行地延伸。第一翅片80构造成产生第一双层的绕组。第三翅片100构造成产生第二双层的绕组。
137.翅片各自具有有利于随后的弯曲成扁平垫和弯曲成圆形形状的过程步骤的几何形状。
138.如图15和图16以不同视图所示的，第一导体31、第二导体32、第三导体61、第四导体62、第五导体63和第六导体64沿着第一卷绕方向82围绕第一翅片80卷绕，此处的第一卷绕方向在数学上为正指向。使第一翅片80围绕其纵向轴线81旋转和移动使得随后的绕组紧挨着已经存在的绕组到达第一翅片80是有意义的。
139.关于包括第一导体31和第二导体32并形成第一相的导体对，应当提及的是，第三导体61和第五导体63位于第一导体31与第二导体32之间，然而，第三导体和第五导体属于第二相和第三相。
140.在卷绕到第一翅片80上期间，第二翅片90还没有被带到位，使得该第二翅片不会干扰第一翅片80上的卷绕过程。第二翅片90不会被定位，直到在第一翅片80上已经形成所需的绕组为止。在完成所需数目的绕组后，第二翅片90邻近第一翅片80定位，并且卷绕方向被反转大约半圈。以此方式，导体在第二翅片90上沿第二卷绕方向91被导引，该第二卷绕方向在与第一卷绕方向82相反的方向上延伸。
141.通过使卷绕方向反转，导体被预先弯曲以用于层跳跃。之后，所述导体再次沿着第一卷绕方向82在第三翅片100上卷绕，该第三翅片在所述半圈反向旋转之后被定位。如果需要更多的双层，则相应地增加翅片的数目和所完成的绕组的数目。如果在双层之间存在多于两个的层跳跃或过渡，则可以使用附加的第二翅片。在已经制造绕组之后，可以将经卷绕的导体压在一起以形成绕组垫，使得该绕组垫具有与定子本体的其中容纳有一个或多个绕
组的凹槽的深度大致相同的轴向延伸。该绕组垫仍然可以弯曲成圆形环形状，以有利于插入定子芯的凹槽中。
142.该方法的实现不必局限于上述步骤的顺序。
143.对于实现仅具有一个双层的绕组垫，可以省略使用第二翅片90和第三翅片100。
144.本方法也可以用于制造用于径向通量机器的绕组。
145.为了简化对该方法顺序的说明，图17和图18仅使用2*n个导体中的两个导体、即第一导体31和第三导体61作为示例来图示卷绕过程。
146.此处还可以清楚地看出的是，通过用这些导体31、61缠绕第二翅片90，形成了两个过渡部段70。
147.图19和图20示出了在翅片已经被取出后制造的绕组20。可以看出的是，绕组结构已经保留，并且桥接部段70也已经形成。
148.图21以前视图示出了当第一导体31进行缠绕时的三个翅片80、90、100。可以看出的是，第一导体31完全缠绕第一翅片80以及第三翅片100。然而，位于第一翅片80与第三翅片100之间的第二翅片90仅在其上侧部处以有限的缠绕角度92被缠绕。相应地，围绕第一翅片80和第三翅片100的缠绕部在第一缠绕侧110和与该第一缠绕侧110相对的第二缠绕侧111上均形成缠绕部。第一导体31在翅片80、100的平坦侧向表面112上被基本上线性地导引。
149.可以看出的是，在将所产生的绕组等同于谐波振荡时，第一缠绕侧110形成极值区域120，并且第二缠绕侧111形成相对的极值区域120。
150.在彼此相对布置的极值区域120中，绕组被设计成具有不同的宽度，以使其形状适于定子本体中的凹槽之间在径向外侧上的距离大于在径向内侧的距离的事实。
151.图22和图23再次以不同的视图示出了围绕第一翅片80的绕组20。
152.图24以侧视图示出了制造的绕组20，并且图25以平面图示出了制造的绕组20。特别地，可以在图24中非常清楚地看到由绕组20形成的极值区域120。还可以看出的是，两个导体31、61中的每个导体均形成网格140。
153.此处还可以看到的是，线性导体部段33之间在轴部段内的距离以交替的方式与彼此间隔开第一距离230和第二距离231，其中，第二距离231大于第一距离230。这考虑到了下述事实：外端部绕组与内端部绕组相比在周向方向上必须桥接更大的距离。如果该方法用于径向通量机器的定子绕组，则两个端部绕组的距离将是相似的。所述距离可能随着绕组层所在的半径而变化，因为一个接一个使用的翅片被设计成对于各个双层具有不同的宽度。
154.图26示出了包括形成三相的所有六个导体的绕组。
155.图27至图38涉及用于制造定子的绕组的方法的另一实施方式。
156.图27示出了双层中的第一导体31作为示例。可以再次看到第一导体31的各个部段、即线性导体部段33和连接导体部段35，以及位于径向最内侧和径向最外侧的部段中的极值区域120。
157.图28以侧视图清楚地示出了连接导体部段35确保第一导体31在第一平面51与第二平面52之间交替地延伸。
158.图29示出了编织物130，该编织物由第一导体31和第二导体32形成，使得它们一起
产生正相和负相。这两个导体31、32形成多个网格140。可以看出的是，两个导体31、32在两个布置平面中被交替地导引。这意味着两个导体31、32的线性导体部段33在轴向前部和轴向后部处交替地布置。
159.图30现在示出了编织物130，该编织物已经由第三导体61、第四导体62、第五导体63和第六导体64以图29所述的方式补充。设置成用于三相连接的这六个导体一起形成完整的双层。
160.图31以俯视图示出了该编织物130。
161.现在将参照图32至图35说明形成这种编织物的过程。
162.如图32中所示，首先提供第一导体31，该第一导体呈曲折形状或z字形形状。此处可以看出的是，第一距离230和第二距离231在相邻的线性导体部段33之间交替地实现，其中，第二距离231大于第一距离230。这导致由此所形成的网格140的宽度不同，这些网格在顶部和底部处是敞开的。
163.图33清楚地表明，此处所示的第一导体31不仅在一个平面中曲折，而且还在垂直于该平面延伸的平面中曲折，使得第一导体31形成基本螺旋形状或三维螺旋。在实际的实现方式中，该三维螺旋也可以被设计成比图33中所示的三维螺旋平坦得多。在极端情况下，图33中的导体已经与该导体在被插入定子的凹槽后一样的平坦。中央平面222穿过极值区域120。导体的呈波状形式或螺旋形式的路线已经具有有利于后续用于形成绕组垫的步骤的特征。用于后一内端部绕组的导体部段比用于后一外端部绕组的导体部段更短/更小，使得用于绕组凹槽的导体部段之间的距离230、231也具有交替不同的尺寸。三维螺旋形式的非圆形形状形成为使得在后续的过程步骤中，编织物随后被扁平化以产生用于形成内绕组头部和外绕组头部、以及用于绕组凹槽的线性导体部段的所需的轮廓。
164.这意味着z字形形状是三维的，其中，当z字形形状等同于谐波振荡时，相关导体的具有正斜率220的线性导体部段33和相关导体的具有负斜率221的线性导体部段在延伸穿过极值区域120的中央平面222的外侧分别布置在两侧。
165.现在通过提供导体的双布置的另一导体41来形成编织物，该另一导体已经以与第一导体31基本上相同的方式预先形成。如图34和图35中所示，另一导体41然后相对于第一导体31以将平移运动分量210与旋转运动分量211组合的组合运动的方式移动，使得另一导体41围绕其纵向轴线200旋转并且同时沿着纵向轴线200向前移动，使得另一导体的导体梢部212在各自情况下均穿透第一导体31的轴。因此，另一导体41以与形成金属丝网状围栏类似的方式曲折穿过第一导体31的网格140，使得这两个导体产生多个彼此扭绞的空间螺旋。
166.如可以在图34中看到的，线性导体部段33也彼此重叠。
167.图36示出了由第一导体31、第二导体32、第三导体61、第四导体62、第五导体63和第六导体64形成的编织物130，这些导体已经根据上述步骤接合。第四导体62和第一导体31已经以所描述的方式彼此扭绞。这意味着第四导体62与另一导体41相对应。
168.此处示出的其他导体即第二导体32、第三导体61、第五导体63和第六导体64已经根据本方法以所示出的顺序又彼此连接。
169.因此，这提供了用于连接至三相的相互交缠的三个导体对。
170.与此处所示的实施方式不同，当然可以将更多或更少的导体对进行交缠以连接各相。
171.在形成该编织物130之后，该编织物130仍然需要弯曲成圆形形状。另外，该编织物的各个导体的三维结构也可以在轴向范围上减小，使得这些导体在结合于定子齿之间时产生需要较小轴向空间的平坦的垫。
172.然而，该方法不限于上述的各个步骤的顺序。图37和图38分别示出了定子10，在该定子的凹槽15中布置有上述由六个导体制成的编织物的线性导体部段33。
173.此处所示的定子10具有特定的特征，即该定子包括呈两个双层的六个导体；然而，这些导体没有如图5所示的那样通过过渡部段彼此连接。例如，这从图37中的两个第一导体31的指示可以明显看出。
174.用于制造旋转电机的定子所用的绕组的方法和定子本身、以及用于制造该定子的方法、以及旋转电机提供了下述解决方案：所述解决方案使得能够以低成本且仅以较小的时间需求制造绕组并且对应地还能够以低成本且仅以较小的时间需求制造包括该绕组的定子、以及包括该定子的旋转电机。
175.附图标记列表
176.1 轴向通量机器
177.2 转子
178.10 定子
179.11 定子本体
180.12 定子齿
181.13 定子齿的组
182.14 周向方向
183.15 凹槽
184.16 凹槽的深度
185.20 绕组
186.21 卷绕方向
187.22 端部绕组
188.30 导体对
189.31 第一导体
190.32 第二导体
191.33 线性导体部段
192.34 缠绕部
193.35 连接导体部段
194.36 正导体的第一连接部
195.37 正导体的第二连接部
196.38 负导体的第一连接部
197.39 负导体的第二连接部
198.40 共同连接区域
199.41 另一导体
200.51 第一平面
201.52 第二平面
202.53 第三平面
203.54 第四平面
204.60 双层
205.61 第三导体
206.62 第四导体
207.63 第五导体
208.64 第六导体
209.70 过渡部段
210.71 正连接部
211.72 用于串联布线的连接部
212.73 用于星形布线的连接部
213.80 第一翅片
214.81 纵向轴线
215.82 第一卷绕方向
216.90 第二翅片
217.91 第二卷绕方向
218.92 缠绕角度
219.100 第三翅片
220.110 第一缠绕侧
221.111 第二缠绕侧
222.112 平坦的侧向面
223.120 极值区域
224.130 编织物
225.140 网格
226.200 第二导体的纵向轴线
227.210 平移运动分量
228.211 旋转运动分量
229.212 导体梢部
230.220 具有正斜率的部段
231.221 具有负斜率的部段
232.222 中央平面
233.230 第一距离
234.231 第二距离

技术特征：
1.一种用于制造旋转电机的定子(10)所用的绕组(20)的方法，在所述方法中，提供了多个导体(31、32、61、62、63、64)，并且将所述导体沿着第一卷绕方向(82)卷绕在第一翅片(80)上使得所述导体环绕所述第一翅片(80)，并且然后从所述导体的所得到的绕组(20)中移除所述第一翅片(80)。2.根据权利要求1所述的用于制造绕组的方法，其特征在于，所述导体沿着所述第一卷绕方向(82)在所述第一翅片(80)上卷绕成使得所述导体缠绕所述第一翅片(80)；在达到预定绕组数目之后所述导体沿着与所述第一卷绕方向(82)相反的第二卷绕方向(91)在第二翅片(90)上弯曲，使得所述导体通过连接过渡部段(70)部分地缠绕所述第二翅片(90)；并且所述导体沿着所述第一卷绕方向(82)在第三翅片(100)上卷绕成使得所述导体缠绕所述第三翅片(100)；并且然后从所述导体的所得到的绕组(20)中移除所述翅片(80、90、100)。3.根据权利要求2所述的用于制造绕组的方法，其特征在于，所述第一翅片(80)和所述第三翅片(100)各自包括具有第一缠绕侧(110)和第二缠绕侧(111)的横截面形状，其中，所述第一缠绕侧(110)比所述第二缠绕侧(111)长。4.根据权利要求2和3中的任一项所述的用于制造绕组的方法，其特征在于，所述导体在所述第二翅片(90)上以所述第二翅片(90)上的100
°
至220
°
的缠绕角度(92)弯曲。5.根据权利要求2至4中的任一项所述的用于制造绕组的方法，其特征在于，所述连接过渡部段(70)变形成使得所述导体的大致螺旋形状的所述绕组(20)各自定位在两个相互平行的平面之间。6.根据前述权利要求中的任一项所述的用于制造绕组的方法，其特征在于，在将所述导体的所述绕组(20)定位在两个彼此平行延伸的平面之间之后，制造的编织物(130)在垂直于制造的并排布置结构的厚度上减小，并且/或者弯曲成使得所述编织物是圆形的。7.一种旋转电机的定子(10)，所述定子包括：定子本体(11)，所述定子本体具有沿着周向方向(14)布置的多个定子齿(12)和形成在所述定子齿(12)之间的凹槽(15)；以及根据权利要求1至6中的任一项所述的方法制造的绕组(20)的导体部段，所述导体部段布置在所述凹槽(15)中，其中，所述导体的至少一个导体部段布置在相应的凹槽(15)中，并且其中，偏离大致沿所述周向方向(14)延伸的卷绕方向(21)的所述导体在径向方向上、在大致垂直于所述周向方向(14)延伸的方向上曲折，并且各自通过由此形成的相应的缠绕部缠绕定子齿(12)的组(13)。8.一种用于制造根据权利要求7所述的旋转电机的定子的方法，在所述方法中，提供了定子本体(10)和根据权利要求1至6中的一项所述的方法制造的绕组(20)，所述定子本体具有沿着周向方向(14)布置的多个定子齿(12)和形成在所述定子齿(12)之间的凹槽(15)，并且所述导体的导体部段在所述凹槽(15)中布置成使得所述导体形成所述定子(10)的所述绕组(20)的至少一部分，其中，所述导体的至少一个导体部段在相应的凹槽(15)中布置成使得偏离大致沿所述周向方向(14)延伸的卷绕方向(21)的所述导体在径向方向上、在大致垂直于所述周向方向(14)的方向上曲折，并且通过由此形成的相应的缠绕部缠绕定子齿(12)的组(13)。9.一种旋转电机，包括转子(2)和至少一个根据权利要求7所述的定子(10)。10.根据权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，相的所述导体以星形连接方式连接至承载相关相的电流的对应触点。

技术总结
本发明涉及用于制造旋转电机的定子所用的绕组的方法、定子本身、用于制造该定子的方法以及旋转电机。在所述用于制造旋转电机的定子(10)所用的绕组(20)的方法中，提供了多个导体(31、32、61、62、63、64)，并且将所述导体沿着第一卷绕方向(82)在第一翅片(80)上卷绕使得所述导体环绕所述第一翅片(80)，并且然后从所述导体的所得到的绕组(20)中移除所述第一翅片(80)。用于制造旋转电机的定子所用的绕组的方法和定子本身、以及用于制造该定子的方法、以及旋转电机提供了下述解决方案：所述解决方案使得能够以低成本且仅以较小的时间需求制造绕组并且对应地还能够以低成本且仅以较小的时间需求制造包括该绕组的定子、以及包括该定子的旋转电机。定子的旋转电机。定子的旋转电机。


技术研发人员：霍尔格
受保护的技术使用者：舍弗勒技术股份两合公司
技术研发日：2021.09.28
技术公布日：2023/7/22