[发明专利]用于电机的转子或定子的绕组和制造这种绕组的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种指定用于电机（elektrische Maschine）的用绕组线通过多次绕制而制成的绕组，其绕组线由线束构成，线束由多个单线构成，这些单线均彼此绝缘，且被压制成多边形线、特别是矩形线。本发明还涉及一种用于制造电机的转子或定子的绕组的方法，该绕组由多匝绕组线制得，其中绕组线由线束构成，线束由多个单线构成，这些单线彼此绝缘，且被压制成矩形线。

背景技术

就这种电机而言，功率密度越来越成为对于实际至关重要的标准。这例如适合于汽车中的混合驱动机构、燃料电池驱动机构或电动驱动机构，因为这里对电动机的尽可能减小的重量和体积提出了特别高的要求。

电机的绕组线匝由例如铜制的导线构成，这些导线通常至少部分地安装在转子或定子叠片组的槽中。为了针对电机实现尽可能高的功率密度，进而实现较高的效率，特别有益的是，减小定子和/或转子绕组中的欧姆电阻。

一种适合于此的措施是，将导线横截面尽可能大的绕组例如安装在定子叠片的槽中，进而实现尽可能高的所谓的槽填充系数。槽填充系数系指槽中裸绕组横截面积与裸槽横截面积的比值。较高的槽填充系数通常会减小绕组的欧姆损失，此外还会改善对绕组以及定子或转子叠片的冷却，因为随着槽填充系数的增大，绕组横截面积接近槽的横截面积，于是可以顺畅地排出所产生的热量。

这样还能实现转子或定子的特别紧凑的结构。但在提高槽填充系数时同时需要注意，各个绕组线的横截面积不准许超过一定的程度，以便限制涡流的形成，或者―在交流电机的情况下―限制集肤效应的影响，它们分别会导致严重的功率损失。除了会降低电机的效率外，特别是涡流还会导致额外地产生热量，而这种热量又必须通过冷却来补偿。出于这个原因，已知将由绝缘的单线构成的导线束―所谓的绞合线―用作绕组，于是单线的绝缘具有足够的介电强度，以便减小涡流损失。此外常见的是，就由一个或多个导线束构成的多层绕组而言，使得各个层和/或导线束彼此绝缘。为此，通常在导线束的不同层之间或者在多个导线束之间装有围绕每个导线束的导线绝缘物以及层绝缘物。另外，必须使得绕组相对于定子叠片和/或转子叠片绝缘，这在存在槽的情况下通常通过装设附加的槽绝缘物来实现。

由DE 103 13 148 A1还已知一种用于电机的绕组，这种绕组包括由多边形单线构成的线束，这些单线均彼此绝缘。线束的多边形单线由成形的圆导线构成，由此在涡流损失较小的情况下确保欧姆损失较小，同时保证彻底的边缘绝缘。这还允许根据槽的给定尺寸进行简单的适配调整。这里利用了如下事实：已知的圆导线的绝缘物膨胀30％不成问题。这能实现充分的变形，而不会有损于绝缘物。

例如由DE 31 24 098 A1已知使用一种横截面为矩形的单导线，其中矩形导线用于制造弯曲的磁场线圈。使用矩形或梯形的多边形横截面具有如下优点：最佳地利用槽中的空间。这样就能在槽中安装横截面尽可能大的铜线，由此减小了绕组的欧姆电阻，且提高了电机的效率。

DE 199 05 747 A1还披露了一种用于制造绝缘矩形线的方法，其中借助于辊将圆形横截面的绝缘线压制成矩形横截面。由于使用的线具有弹性足够大的绝缘物，这种绝缘物在压制矩形时会适应性地变化，所以在压制的导线上在边缘绝缘方面也不会出现问题。这种方法的缺点在于，在使用横截面较大的欧姆电阻减小的线时，会出现涡流。

在WO 95/30991中，使用上漆的扁导线束，由此避免了涡流的问题。

另外，GB 2 202 170 A描述了一种三相交流发电机，特别是一种适合于用在汽车三相交流发电机中的定子。在这里，布置在定子槽中的绕组的一部分发生变形，从而通过使用压力使得布置在槽中的绕组部分基本上得到四边形横截面，进而明显地改善了槽中绕组的槽填充系数。绕组由具有至少一个圆形横截面的绕组材料构成。

DE 10 2004 037 866 A1涉及用于在将矩形线缠绕到绝缘线圈架上时通过减小绕组缺陷来改善空间系数的措施。

DE 10 2004 025 105 A1涉及一种在旋转的电机例如像电动机和发电机中使用的定子、一种用于该定子的绝缘线圈架以及一种用于该定子的制造方法。绕组由矩形线制成，矩形线具有基本呈矩形的横截面，以便改善空间系数。

在改善电机的效率和功率密度时，提高槽填充系数会有问题，采用由现有技术已知的常用方法和装置到目前为止尚未令人满意地解决该问题。