在具有布置在槽中的繞組的電機中降低電阻的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有電導(dǎo)體的槽和繞組的電機，其中將繞組劃分成支路，其中至少一個支路分別具有數(shù)量s的串聯(lián)連接的線圈(1)，該線圈分別布置在槽中，其中線圈(1)分別包括并聯(lián)連接的子導(dǎo)體(2)，其中線圈(1)的子導(dǎo)體(2)分別布置成多個束(3)，其中線圈(1)的束(3)分別與串聯(lián)的線圈(1)的束(3)串聯(lián)地連接，其中槽中的至少一個支路的每個束(3)分別相對于在槽中的盡可能最深的束位置而布置在相應(yīng)的束位置中，其中至少一個支路的全部線圈(1)中的全部束(3)的相應(yīng)的束位置分別確定至少一個支路的可能的束位置的數(shù)量b。為了降低具有布置在槽中的繞組且以交流電運行的電機中的電阻而提出：至少一個支路的束(3)分別在線圈(1)之間進行交換，使得槽中的至少一個支路的每個束(3)分別至少n次并且最高n’次地相對于在槽中的相應(yīng)的盡可能最深的束位置布置至少一個支路的相應(yīng)的可能的束位置的每個上，其中n是關(guān)于支路的串聯(lián)的線圈(1)的數(shù)量s的和支路的可能的束位置的數(shù)量b的商的整數(shù)商，其中當(dāng)s能被b整除的話，那么n’＝n，并且當(dāng)s不能被b整除的話，那么n’＝n+1。
【專利說明】在具有布置在槽中的繞組的電機中降低電阻

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有電導(dǎo)體的槽和繞組的電機，其中繞組劃分成支路，其中至少一個支路分別具有數(shù)量S個串聯(lián)的線圈，線圈分別布置在槽中，其中線圈分別包括并聯(lián)的子導(dǎo)體，其中線圈的子導(dǎo)體分別布置成多個束，其中線圈的束分別與串聯(lián)的線圈的束串聯(lián)，其中槽中的至少一個支路的每個束分別相對于槽中的盡可能最深的束位置而布置在相應(yīng)的束位置上，其中至少一個支路的全部線圈中的全部束的相應(yīng)的束位置分別確定至少一個支路的數(shù)量為b的可能的束位置。

【背景技術(shù)】
[0002]在由交流電穿流的電導(dǎo)體中，導(dǎo)體內(nèi)部中的電流密度低于在表面。在具有布置在槽中的繞組和繞線的電機中，能夠觀察到稱作為電流移位效應(yīng)或趨膚效應(yīng)的效應(yīng)。尤其在饋電頻率高的情況下，子導(dǎo)體之間的電流移位現(xiàn)象(所謂的一階電流移位)導(dǎo)致顯著的附加損失。
[0003]為了尤其在線圈繞組中降低該附加損失，至今為止應(yīng)用下述措施。例如，進行束交換，其中將并聯(lián)的子導(dǎo)體劃分成兩個束，其中上部和下部的束例如在線圈組中部交換。該措施極其類似于棒繞組中的棒扭線，棒繞組稱作為勒貝爾棒。替選地，也能夠應(yīng)用子導(dǎo)體換位，將子導(dǎo)體在特定的位置、要么在線圈之內(nèi)要么在線圈組的兩個線圈之間在最短的路徑扭轉(zhuǎn)180°以進行子導(dǎo)體換位。
[0004]這種設(shè)備例如從DE 1041148A中已知。在那里，通過在導(dǎo)體棒中在兩個平面中傾斜地引導(dǎo)子導(dǎo)體并且從一個導(dǎo)體平面中彎曲到另一導(dǎo)體平面中的方式，將導(dǎo)體棒構(gòu)成為勒貝爾棒。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明基于下述目的，降低電機中的電阻，電機具有布置在槽中的繞組并且能夠利用交流電運行。
[0006]該目的通過開始所提出的類型的電機來實現(xiàn):至少一個支路的束分別在線圈之間進行交換，使得槽中的至少一個支路的每個束分別至少η次并且最高η’次地相對于槽中的相應(yīng)盡可能最深的束位置的相應(yīng)可能的束位置而布置在至少一個支路的每個上，其中η是關(guān)于支路的數(shù)量s個串聯(lián)的線圈和支路的數(shù)量b個可能的束位置的商的整數(shù)商，其中當(dāng)s能被b整除的話，那么η’ =η，并且當(dāng)s不能被b整除的話，那么η’ = η+1。
[0007]通過交換至少一個支路的束使得支路的束盡可能同樣頻繁地布置在相應(yīng)可能的束位置上:
[0008]-當(dāng)支路的數(shù)量s個串聯(lián)的線圈是支路的數(shù)量b個可能的束位置的整數(shù)多倍，那么每個束剛好同樣頻繁地位于每個可能的束位置上；
[0009]-當(dāng)支路的數(shù)量s個串聯(lián)的線圈不能夠被支路的數(shù)量b個可能的束位置整除，那么在b個可能的束位置的么給中至少η次且最高η’ = η+1次布置支路的束，其中η是s除以b的的整數(shù)商:當(dāng)通過s/b的上的余數(shù)得到r時，得出:在r個束位置中總共存在η’ = η+1個束并且在(b-r)個束位置中總共存在η個束。
[0010]束的這種布置引起:相應(yīng)的束與支路的剩余束相比并且在束的整個長度之上觀察位于布置在電機的槽中的繞組的內(nèi)部中盡可能相同遠(yuǎn)。因此，能夠通過該束布置極其良好地降低電機的電導(dǎo)體之間的電流移位。整體上，電機因此具有較小的歐姆電阻,這在電機運行時節(jié)約能量。
[0011]在此，束的所提出的交換完全有效地作用為上面提及的、已經(jīng)已知的束交換，其中每個繞線的并聯(lián)的子導(dǎo)體例如劃分成兩個束，使得形成上部的和下部的束，該束例如在線圈組中部交換。由于顯著降低的附加損失，根據(jù)本發(fā)明的電機因此具有比具有抑制的束交換的電機限制更小的歐姆電阻。
[0012]也與已經(jīng)已知的、其中子導(dǎo)體在短的路徑上扭轉(zhuǎn)180°的子導(dǎo)體換位相比，根據(jù)本發(fā)明的電機是有利的，因為技術(shù)上顯著更簡單地實現(xiàn)束的所提出的交換。
[0013]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的電機具有三個支路，該支路與三個電流相相關(guān)聯(lián)。在此，為每個支路指向束的所提出的交換，以便最小化束之間的電流移位效應(yīng)。電機還優(yōu)選具有每個支路至少三個串聯(lián)的線圈，其中數(shù)量b個可能的束位置優(yōu)選也為至少三個。
[0014]在本發(fā)明的有利的設(shè)計方案中，槽中的至少一個支路的每個束剛好同樣頻繁地相對于槽中的盡可能最深的束位置而布置在至少一個支路的可能的束位置中的每個上。因此，支路的數(shù)量s個串聯(lián)的線圈是支路的數(shù)量b個可能的束位置的整數(shù)多倍。束的該布置尤其良好地克服電流移位，因為各個束的作用相互抵消。因此，實現(xiàn)電機的尤其低的歐姆電阻。
[0015]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計方案中，至少一個支路的束分別在每個線圈之后循環(huán)地交換。束的循環(huán)的交換提供其能夠工程上尤其簡單實現(xiàn)的優(yōu)點。
[0016]例如，在具有四個束的電機中，通過下述方式實現(xiàn)束的循環(huán)的交換:與三個最上的束相比，在線圈之間將出自第一槽中的三個最下方的束引入到下一槽中并且將第一槽的最上的束引導(dǎo)跨過之前提出的三個束并且在三個之前提出的束之下引導(dǎo)到下一槽中。在束交換的區(qū)域中，束為了改進的機械穩(wěn)定性和為了抑制不期望的振動而固定在彼此上，例如通過帶包扎。
[0017]此外可能的是，在相應(yīng)的槽之間分別交換束盡可能中央地并且盡可能相對于槽的平面對稱地執(zhí)行，使得也在槽之間分別交換束時與支路的剩余的束相比，相應(yīng)的束相對于剩余的繞組盡可能相同遠(yuǎn)地位于內(nèi)部中并且最小化電流移位。
[0018]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計方案中，至少兩個支路分別具有數(shù)量s個串聯(lián)的線圈，該線圈分別布置在槽中，其中槽中的每個線圈分別相對于槽中的盡可能最深的線圈位置而布置在相應(yīng)的線圈位置上，其中相應(yīng)的支路的全部線圈中的相應(yīng)的線圈位置分別確定支路的數(shù)量為P的可能的線圈位置，其中相應(yīng)的支路的線圈位置被交換，使得槽中的相應(yīng)的支路的每個線圈至少m次并且最高(m+1)次地相對于槽中的盡可能最深的線圈位置而布置在相應(yīng)的支路的可能的線圈位置的每個上，其中m是關(guān)于一個支路的數(shù)量s個串聯(lián)的線圈和一個支路的數(shù)量P個可能的線圈位置的商的整數(shù)商，其中當(dāng)s能被b整除的話，那么m’=m,并且當(dāng)s不能被b整除的話,那么m’ = m+1 ο
[0019]通過在一個槽中布置多個線圈，得到數(shù)量P個可能的線圈位置?，F(xiàn)在，類似于束和束位置的上述交換，交換線圈和線圈位置。通過這樣交換至少兩個支路的線圈確保:相應(yīng)的支路的每個線圈同樣頻繁地布置在相應(yīng)可能的線圈位置的每個上。
[0020]線圈的該布置引起:相應(yīng)的線圈在相應(yīng)的支路的整個長度之上觀察在繞組的內(nèi)部中處于盡可能相同遠(yuǎn)。因此，能夠通過該線圈布置還更好地降低電機的電導(dǎo)體之間的導(dǎo)致歐姆損耗提高的電流移位。尤其也通過將束的交換與線圈的交換組合而因此對于每個支路的每個束而言得到在電流移位效應(yīng)方面明顯有利的導(dǎo)體布置。整體上，電機因此具有其低的歐姆電阻，這還在電機運行時節(jié)約更多的能量。
[0021]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計方案中，相應(yīng)的支路的線圈位置在槽之間進行交換，使得槽中的相應(yīng)的支路的每個線圈位置剛好同樣頻繁地相對于槽中的盡可能最深的線圈位置布置在相應(yīng)的支路的可能的線圈位置的每個上。因此，支路的數(shù)量s個串聯(lián)的線圈是支路的數(shù)量P個可能的線圈位置的整數(shù)倍。線圈的這種布置尤其良好地克服電流移位，因為各個線圈的作用相互抵消。因此，實現(xiàn)電機的尤其低歐姆電阻。
[0022]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計方案中，相應(yīng)的支路的線圈位置分別在槽之間循環(huán)地被交換。類似于束的上述循環(huán)的交換，線圈的循環(huán)的交換在工程上也能夠尤其簡單地實現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面，根據(jù)在附圖中示出的實施例詳細(xì)描述和闡述本發(fā)明。其示出:
[0024]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機的電路圖，
[0025]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的電機的電路圖的第一實施方式，
[0026]圖3示出電路圖的第二實施方式，和
[0027]圖4示出根據(jù)第三實施方式的束的交換的立體圖。

【具體實施方式】
[0028]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機的電路圖。線圈I由八個并聯(lián)的子導(dǎo)體2構(gòu)成，其中四個子導(dǎo)體2組合成束3。每個子導(dǎo)體2具有三個串聯(lián)的繞線13，該繞線分別又由饋線10和回線12構(gòu)成，該饋線和回線經(jīng)由繞組頭部11中的導(dǎo)體連接。
[0029]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電路圖總共示出四個串聯(lián)的線圈I。每個線圈I的不同的子導(dǎo)體2通常引入到電機的槽中。因此認(rèn)為:在線圈I的這兩個束3中的下部的束布置在槽中的盡可能深的束位置中。在現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，束3在線圈組中部交換，使得束3在第一線圈I和第二線圈I之間以及在第三線圈I和第四線圈I之間的布置不被改變。相反，第二線圈I的上部的束3或下部的束3與第三線圈I的上部的線圈3或下部的線圈3連接，這為原本的線交換。這種類型的電流與勒貝爾棒類似。
[0030]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的電機的電路圖的第一實施例。每個線圈I又具有八個子導(dǎo)體2，該子導(dǎo)體成對地組成總共四個束3。下面假設(shè):第一線圈I的四個束3的最下方的束布置在電機的槽中的盡可能深的束位置上、設(shè)有附圖標(biāo)記束位置D。相應(yīng)地，次下方的束3布置在束位置C上、次上方的束3布置在束位置B并且最上方的束3布置在束位置A上。
[0031]在第一線圈I和第二線圈I之間交換束3，使得在第一線圈I中布置在束位置A或B或C或D上的束3與第二線圈I的在束位置B或C或D或A上的束3連接。該交換在另外的線圈I之間重復(fù)。因此，整體上，每四個束3在四個線圈I中分別一次性地布置在束位置A、B、C和D上。因此，每個束3在多個串聯(lián)的線圈I的整個長度之上位于布置在電機的槽中的繞組相同遠(yuǎn)。由此能夠尤其良好地相互補償各個束3的電流移位效應(yīng)，由此電機的整個電路的歐姆電阻尤其小。
[0032]圖3示出電路的第二實施方式。每個線圈I又具有八個子導(dǎo)體2，該子導(dǎo)體成對地組合成總共四個束3，其中總共將四個線圈I串聯(lián)。分別在第一和第二線圈I的線圈對以及第三和第四線圈I的線圈對中如下交換束3:線圈對的一個線圈I的最上的束3與線圈對的另一線圈I的次上的束3連接；線圈對的一個線圈I的最下的束3與線圈對的另一線圈I的次下的束3連接。
[0033]在第二和第三線圈I的線圈對中將束3交換，使得線圈對的一個線圈I的最上的束3與線圈對的另一線圈I的最下的束3連接，并且線圈對的一個線圈I的次上的束3與線圈對的另一線圈I的次下的束3連接。
[0034]也通過這樣交換束3得出:四個線圈I中的四個束3中的每個分部一次性地布置在四個可能的束位置上。每個束3都在多個串聯(lián)的線圈I的整個長度之上位于布置在電機的槽中的繞組相同遠(yuǎn)，由此能夠尤其良好地相互補償各個束3的電流移位效應(yīng)。
[0035]圖4示出根據(jù)第三實施方式的束的交換的立體圖。電機的槽沿箭頭X方向延伸。在附圖上方，即在正的y方向上存在第一線圈I的從電機的槽中伸出且具有四個束3的端部。正的y方向相對于電機的導(dǎo)線布置的位于I = O處的中部從內(nèi)指向外，使得四個束3從內(nèi)向外以束位置Φ，C，B, A)的順序布置。負(fù)的y方向也從導(dǎo)體布置的中央起觀察向外指向。第二線圈I的從電機的另一槽中伸出且又具有四個束3的端部位于下方、即位于負(fù)的I方向上。第一線圈I的四個束3以U形轉(zhuǎn)向并且與第二線圈I的四個束3連接。
[0036]在第一線圈I和與第一線圈I串聯(lián)的第二線圈I之間如下交換束3，其中束位置(A、B、C和D)的附圖標(biāo)記分別僅涉及第一線圈I中的束位置。在第一線圈I的始端處，四個束3從內(nèi)向外觀察以束位置(D、C、B、A)的順序布置。保持束位置(D、C、B)的三個束3的塊并且以U形偏轉(zhuǎn)并且在塊之內(nèi)以順序(D、C、B)從內(nèi)向外與第二線圈I的相應(yīng)的束3連接。第一線圈I的原始的束位置A的束3偏轉(zhuǎn)成，使得改變束3的位置:在第一線圈I之后完全布置在外部，束3與第二線圈I的束3連接，該束完全位于內(nèi)部。
[0037]因此，從內(nèi)向外觀察在第一線圈I之后將四個束3的順序(D，C，B, A)改變成順序(A，D，C，B)，使得實現(xiàn)循環(huán)的交換。該交換在另外的線圈I之間重復(fù)。
[0038]終上所述，本發(fā)明涉及一種具有電導(dǎo)體的槽和繞組的電機，其中將繞組劃分成支路，其中至少一個支路分別具有數(shù)量s個串聯(lián)的線圈，該線圈分別布置在槽中，其中線圈分別包括并聯(lián)的子導(dǎo)體，其中一個線圈的子導(dǎo)體分別布置成多個束，其中一個線圈的束分別與串聯(lián)的線圈的一個束串聯(lián)，其中槽中的至少一個支路的每個束分別相對于槽中的盡可能最深的束位置而布置在相應(yīng)的束位置中，其中至少一個支路的全部線圈中的全部束的相應(yīng)的束位置分別確定至少一個支路的數(shù)量為b的可能的束位置。為了降低具有布置在槽中的繞組且利用交流電運行的電機中的電阻而提出:至少一個支路的束分別在線圈之間進行交換，使得槽中的至少一個支路的每個束分別至少η次并且最高η’次地相對于槽中的相應(yīng)盡可能最深的束位置的相應(yīng)可能的束位置而布置在至少一個支路的每個上，其中η是關(guān)于一個支路的數(shù)量s個串聯(lián)的線圈和一個支路的數(shù)量b個可能的束位置的商的整數(shù)商，其中當(dāng)s能被b整除的話,那么η’ = η,并且當(dāng)s不能被b整除的話,那么η’ = η+。
【權(quán)利要求】
1.一種具有電導(dǎo)體的槽和繞組的電機， 其中所述繞組劃分成支路， 其中至少一個支路分別具有數(shù)量S的串聯(lián)連接的線圈(1)，所述線圈分別布置在所述槽中， 其中所述線圈(1)分別包括并聯(lián)連接的子導(dǎo)體(2)， 其中線圈(1)的所述子導(dǎo)體(2)分別布置成多個束(3)， 其中線圈(1)的束⑶分別與串聯(lián)連接的線圈(1)的束(3)串聯(lián)地連接， 其中槽中的至少一個所述支路的每個束(3)分別相對于所述槽中的盡可能最深的束位置布置在相應(yīng)的束位置中， 其中至少一個所述支路的全部線圈(1)中的全部束(3)的相應(yīng)的所述束位置分別確定至少一個所述支路的可能的束位置的數(shù)量b， 其特征在于，至少一個所述支路的所述束(3)分別在所述線圈(1)之間進行交換，使得所述槽中的至少一個所述支路的每個束(3)分別至少η次并且最高η’次地相對于所述槽中的相應(yīng)的盡可能最深的所述束位置布置在至少一個所述支路的相應(yīng)的可能的所述束位置的每個上，其中η是關(guān)于支路的串聯(lián)連接所述線圈(1)的數(shù)量s和支路的可能的束位置的數(shù)量b的商的整數(shù)商，其中當(dāng)s能被b整除時，則η’ = η,并且當(dāng)s不能被b整除時，則η’ = η+1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其中所述槽中的至少一個所述支路的每個束(3)剛好同樣頻繁地相對于所述槽中的盡可能最深的所述束位置而布置在至少一個所述支路的可能的所述束位置中的每個上。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的電機，其中至少一個所述支路的所述束(3)分別在每個線圈(1)之后循環(huán)地交換。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的電機， 其中至少兩個支路分別具有數(shù)量s的串聯(lián)連接的線圈(1)，其中所述線圈分別布置在所述槽中， 其中槽中的每個線圈(1)分別相對于所述槽中的盡可能最深的線圈位置布置在相應(yīng)的線圈位置上， 其中相應(yīng)的所述支路的全部線圈(1)的相應(yīng)的線圈位置分別確定所述支路的可能的線圈位置的數(shù)量Ρ， 其中相應(yīng)的所述支路的線圈位置進行交換，使得所述槽中的相應(yīng)的所述支路的每個線圈(1)至少m次并且最高(m+1)次地相對于所述槽中的盡可能最深的所述線圈位置布置在相應(yīng)的所述支路的可能的所述線圈位置的每個上， 其中m是關(guān)于支路的串聯(lián)連接的所述線圈(1)的數(shù)量s和支路的可能的線圈位置的數(shù)量P的商的整數(shù)商，其中當(dāng)S能被b整除時，則m’ = m,并且當(dāng)S不能被b整除時，則m’ =m+1 ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機，其中相應(yīng)的所述支路的所述線圈位置在所述槽之間進行交換，使得所述槽中的相應(yīng)的所述支路的每個線圈位置剛好同樣頻繁地相對于所述槽中的盡可能最深的所述線圈位置布置在相應(yīng)的所述支路的可能的所述線圈位置的每個上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電機，其中相應(yīng)的所述支路的所述線圈位置在所述槽之間分別循環(huán)地進行交換。
【文檔編號】H02K3/12GK104380575SQ201380032623
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月22日
【發(fā)明者】馬蒂亞斯·岑特內(nèi)爾, 帕特里克·格爾斯, 呂迪格·舍費爾, 約爾格·瓦舍克 申請人:西門子公司