專利名稱：用于沖壓定子繞組的線圈邊的方法
用于沖壓定子繞組的線圈邊的方法
背景技術：
在設計電機的定子鐵芯內的槽幾何形狀時，電填充系數，也就是銅面積與槽面積的比例是用于說明整個系統的功率或效率的決定性參數。常用的定子制造方法例如像拉入法(Einzugsverfahren)可以達到40%至最高50%數值的電填充。為進一步提高這一數值，導線可以在槽區域內通過沖壓過程致密，例如參見W0-2001054254A1。由此定子槽內可以達到60%以上區域的電填充。考慮在前提條件下確定的結構依賴關系(例如繞組頭部的緊湊結構、…)，這樣在較小的結構體積內能夠以較少的材料投入產生較多的電功率。在沖壓過程的技術轉換中，特定的邊緣條件具有重要意義:例如槽區域內的導線交叉會導致截面劇減的擠壓，這在工作中由于歐姆電阻增加而導致帶有相應后果的局部過熱。高的電填充系數特別是可以通過沖壓模具內的高機械填充實現，因此在考慮到可能的導線公差情況下，追求沖壓槽接近100%的填充。但這一點的前提條件是，所有導線在槽區域內盡可能均勻地變形。在沖壓方向選擇不利的情況下，這種前提條件不能得到滿足。如果導線在徑向上(在槽的高度方向上)被沖壓，那么已經與沖壓模接觸的導線與沖壓槽底內的導線相比會產生超比例的嚴重變形，因為沖壓力通過機械摩擦和其他影響不能均勻分布在槽的內部。純計算上，在沖壓模上設定大于100%的沖壓槽-填充。作為后果，導線縱向上的銅移動到繞組頭部并因此移動到電機的電磁不活躍區域內。因此不能最優地沖壓導線
發明內容
下面借助附圖舉例對本發明進行詳細說明。其中:圖1示出電機的縱剖面圖；圖2示出一列需要平行側面變形的圓導線或線圈邊；圖3示出一列以前的圓導線，其經平行側面變形并在絕緣后裝入槽內；圖4示出一列需要梯形變形的圓導線或線圈邊；圖5示出兩個半列需要平行側面變形的圓導線或線圈邊；圖6示出四個半列或兩個半整列需要梯形變形的具有偶數線圈邊的圓導線或線圈邊；圖7示出四個分列或兩個分開的整列需要梯形變形的具有奇數線圈邊/列的圓導線或線圈邊。附圖中所示的包絡曲線是變形后所要達到的列的輪廓。
具體實施例方式圖1示出在這里作為機動車的發電機或交流發電機實施的電機10的縱剖面圖。這種電機10特別地具有兩件式的外殼13，該外殼由第一軸承端蓋13.1和第二軸承端蓋13.2組成。軸承端蓋13.1和軸承端蓋13.2容納所謂的定子16，該定子一方面由基本上環形的定子鐵芯17組成，并在其徑向向內的、軸向延伸的槽內裝入定子繞組18。這種環形的定子16利用其徑向向內開槽的表面環繞轉子20，該轉子構造為齒形電極轉子。轉子20特別地由兩個齒形電極板條22和23組成，在其外圓周上分別設置軸向延伸的齒形電極指24和25。兩個齒形電極板條22和23設置在轉子20內，使得齒形電極板條的軸向延伸的齒形電極指24或25在轉子20的圓周上相互交替。由此在反向磁化的齒形電極指24與25之間產生磁性上需要的的間隙，該間隙稱為齒形電極間隙。轉子20借助軸27和各一個處于各轉子側面上的滾動軸承28可轉動地支承在相應的軸承端蓋13.1或13.2內。轉子20具有總計兩個軸向端面，在這兩個軸向端面上分別固定各一個風扇30。該風扇30基本上由板狀或盤狀的區段組成，從該區段以公知的方式引出扇葉。該風扇30用于通過軸承端蓋13.1和13.2中的開口 40實現電機10的外側與電機10的內部空間之間進行換氣。為此，開口 40基本上處于軸承端蓋13.1和13.2的軸向末端上，冷卻空氣借助風扇30通過這些開口被吸入到電機10的內部空間中。該冷卻空氣通過風扇30的旋轉徑向向外加速，從而該冷卻空氣可以穿過冷卻空氣可通過的繞組通道45。通過這種效應冷卻繞組通道45。冷卻空氣在穿過繞組通道45后或在環流該繞組通道45后，徑向向外通過該圖1中這里未示出的開口離開。處于圖1中右側 上的是使不同部件不受環境影響的護罩47。這樣該護罩47例如覆蓋用于供給勵磁繞組51勵磁電流的所謂的滑環組件49。環繞該滑環組件49設置冷卻體53，該冷卻體在這里起到正極冷卻體的作用。起到所謂的負極冷卻體作用的是軸承端蓋
13.2。軸承端蓋13.2與冷卻體53之間設置接線板56，其用于將設置在軸承端蓋13.2內的負極二極管58與冷卻體53內這里于圖中未示出的正極二極管相互連接，并因此產生一種公知的橋接電路。變形的說明圖2示出需要平行側面變形的圓導線93或線圈邊96的槽列90。在所追求的平行側面的槽幾何形狀中，參見具有槽99的圖3，所有圓導線93均勻變形，相應地，槽99的填充可以等高設計。不會出現導線損壞。提供一種用于沖壓定子繞組18的多個線圈邊96的方法，其中，將多個線圈邊96設置在一個槽列90中，其中，利用力F產生變形，它的力方向相對于槽列90具有大于零的角度α。角度α接近或為90°。槽列90確定堆疊圓導線93的方向。角度α從該方向出發。與彼此對準的力F的方向相關，也可以規定力F的定向使其通過槽列90的對角線作用。參照圖3所示的結果這一點意味著，力例如一方面從左下的槽底作用和另一方面從右上的槽縫隙側作用。作為輔助規定，力F以α >45°的角度相互作用。對該區段的觀察也適用于梯形的槽幾何形狀。在使用梯形的槽幾何形狀的情況下，圖4，在切向沖壓時沖壓室102內也出現與徑向沖壓時類似的問題。沖壓室102的上部窄區域內變形不理想，槽99的寬區域內(下部)同樣不理想。圖5、圖6和圖7示出由圓導線93或線圈邊96構成的定子繞組或列90如何在兩個沖壓室102內進行沖壓。通過室內等高的機械填充，可以大于60%的電填充系數轉換得到優化的電磁設計。特別是具有梯形槽形狀的定子槽設計從這種原理中獲益。
通過使用兩個沖壓室102，可以實現沖壓槽均勻的機械填充。這一點在考慮到可能的導線公差情況下，可以使沖壓槽的填充率接近100%。這樣可以實現電填充系數大于60%的得到優化的電磁設計(參見圖5)。提供一種方法，其中，線圈邊96設置在多個分列110內，其中，多個分列110形成一個槽列90。依據圖6和圖7提供的方法，其中，線圈邊96設置在多個分列110內，其中，多個分列Iio形成一個槽列90且每個槽99具有多個槽列90。一個槽列90的分列110具有不同數量的線圈邊96。分列110在彼此分開的沖壓室102內沖壓。在槽的分區中計算上大于100%的沖壓槽-填充利用兩個沖壓室得到避免。單個導線上不允許的變形不再出現，沒有銅在縱向上(垂直于圖平面)移動到電磁不活躍的繞組頭部內。也就是說，通過計算而得到優化的設計也可以在現實中使用。特別是利用兩個分開的沖壓室也可以轉換具有梯形槽的設計。沖壓室的窄與寬區域之間的補償運動沒有必要。例如像沖壓室內部的摩擦這種難以控制的影響對結構質量沒有影響。在這種情況下不存在槽形狀方面的限制，特別是可以使用不同的梯形。所提出的原理可以用于各種各樣的設計。無論是單列導線設置，例如在具有80個槽的5相系統中(參見圖5)，還是雙列設置，例如在具有48個槽的3相系統中(參見圖6)，均可以實現。原則上可以設想其他的多列設置，設計的槽數或極數在此是任意的。此外，在相應的沖壓室面積計算的情況下，也可以產生奇數導線的設計(參見圖7)。兩個室內的沖壓在槽上層或槽下層之間產生明確的和特別是可再現的分界面。沖壓槽內部的不同條件，例如摩擦、導線強度或導線直徑對該分界面沒有影響。這一點在后面的加工步驟中十分有利:例如沿該分界面可以對線圈元件進行調整工序。提供一種 具有定子繞組18的定子，該定子繞組按這里所提出的方法步驟之一加工而成。
權利要求
1.用于沖壓定子繞組(18)的多個線圈邊(96)的方法，其特征在于，將多個線圈邊(96)設置在槽列(90)內，并且在所述槽列中利用力(F)產生變形，該力的力方向具有大于零的相對于槽列(90)角度(α)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，線圈邊(96)設置在多個分列(110)內，其中，多個分列(110)形成一個槽列(90) O
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，線圈邊(96)設置在多個分列(110)內，其中，多個分列(110)形成一個槽列(90)，而每個槽(99)具有多個槽列(90)。
4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，一個槽列(90)的分列(110)具有不同數量的線圈邊(96)。
5.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，分列(110)在彼此分開的沖壓室(102)內被沖壓。
6.具有根據權利要求1至4之一所述方法加工的定子繞組(18)的定子。
7.具有根據權利 要求6所述的定子(16)的電機(10)。
全文摘要
本發明涉及一種用于沖壓定子繞組(18)的多個線圈邊(96)的方法，其特征在于，將多個線圈邊(96)設置在一個槽列(90)內，并且在所述槽列中利用力(F)產生變形，該力的力方向具有大于零的相對于槽列(90)的角度(α)。
文檔編號H02K15/04GK103250334SQ201180058161
公開日2013年8月14日 申請日期2011年11月30日 優先權日2010年12月1日
發明者S·迪德拉, K·普夫呂格爾, M·亨納, K·赫博爾德, C·施瓦茨克普夫, H·克羅伊策 申請人:羅伯特·博世有限公司