用于电机的机械组件以及用于制造机械组件的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于电机(1)的机械组件(4)，所述机械组件包括：具有槽(44)的组件体；至少一个绕组线圈(42)，所述绕组线圈延伸穿过两个所述槽(44)；其中所述绕组线圈具有多个电气上相互并联导通的、由绕组导线构成的单个线圈(43)，所述单个线圈具有不同的绕组导线直径。
【专利说明】用于电机的机械组件以及用于制造机械组件的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有缠绕的机械组件的电机、尤其涉及一种用于匹配机械组件的 绕组的电气特性的方法。
【背景技术】
[0002] 在文献us27893中公开了一种电机，其中两个线圈在几何上并行地布置在电枢 叠片组（ankerblechpaket)中。但是所述并行线圈彼此独立地供电。
[0003] 在文献de10 2005 035 411al中公开了一种具有转子的电机，在所述转子上布 置有具有多个线圈的可见的电绕组。所述线圈分别被构造为两个对称的子线圈，两个子线 圈相对于转子的旋转轴线彼此对称地布置，其中两个子线圈可以同时换向。
[0004] 在安装电机时，其有效功率是由位于机械组件、例如定子和转子的槽中的绕组的 电气特性来决定生地确定的。由此绕组匝数以及导线横截面决定性地确定了电机的最大转 速和有效功率。
[0005] 对于不同的应用，通常仅通过改变转子中的绕组的参数而保持转子绕组的几何尺 寸不变来调整电刷换向的直流电机的输出功率，所述输出功率通过空转转速、启动力矩和 类似参数确定。这样做的优点是对于生产来说具有很高的产量，因为始终能够使用转子的 同样的电枢构造。
[0006]为了节约成本，通常仅使用具有标准直径的绕组导线，从而尤其（在其余构件的 尺寸保持不变的情况下）仅根据绕组导线的可用的直径逐步地改变启动力矩。所述绕组可 以构造为所谓的单极绕组（einfachwicklung)或双重绕组，其中对于双重绕组来说为了实 现确定的导线横截面而成对地缠绕绕组导线，而没有使用相应较厚的绕组导线作为单极绕 组。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是，提供一种能够以更高的自由度来匹配组件的电气特性的可能 性，而不需要绕组导线的与标准直径不同的直径。
[0008] 该目的通过根据权利要求1的、用于电机的机械组件以及通过根据并列权利要求 的、用于制造机械组件的方法来解决。
[0009] 在从属权利要求中给出了其他的实施例。
[0010] 根据本发明的第一方面，提出了一种用于电机的机械组件，所述机械组件包括：
[0011] -具有槽的组件体；
[0012] -至少一个绕组线圈，所述绕组线圈延伸穿过两个所述槽；
[0013] 其中所述绕组线圈具有多个电气上相互并联导通的、由绕组导线构成的单个线 圈，所述单个线圈具有不同的绕组导线直径。
[0014] 上述机械组件的构思在于，机械组件的绕组线圈构造为双重绕组或者通常构造为 多重绕组，其中在机械组件中并行地布置两个或两个以上的单个线圈，其中至少两个绕组 线圈利用具有不同绕组导线直径的绕组导线缠绕。所述单个线圈并联导通，由此由两个或 两个以上的单个线圈的电气特性得出由此形成的绕组线圈的欧姆电阻以及电感。
[0015] 尤其规定，可用的绕组导线的标准直径如此分级，即具有相同的标准直径的两个 绕组导线构成了并联导通的单个线圈的有效导线横截面，其横截面积大致等于具有同样标 准直径的较厚的绕组导线的横截面积。因此产生的问题是，在计算电机尺寸时、例如通过可 转换的启动力矩并没有额外的自由度。通过使用两个或多个不同直径（同样标准的）的绕 组导线，能够实现有效横截面积的中间级进而实现启动力矩的中间级。
[0016] 此外，所述单个线圈中的至少两个单个线圈可以具有相同的匝数。
[0017] 可以规定，所述单个线圈的绕组彼此相邻地或层叠地布置在槽中，尤其是以单个 线圈的绕组交替层叠的方式布置在槽中。
[0018] 此外，所述单个线圈的线圈侧可以彼此相邻地布置在槽中。
[0019] 根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种直流电机，所述直流电机设有转子 作为上述机械组件。
[0020] 另外，所述单个线圈中的每一个单个线圈的两个接头可以与换向器的两个换向片 电连接，从而所述单个线圈通过所述换向片并联导通。
[0021] 根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种用于制造机械组件的方法，所述机 械组件具有至少一个绕组线圈，所述绕组线圈具有多个相互并联导通的单个线圈，所述方 法包括如下步骤：
[0022] -提供一组件体、尤其是转子体；
[0023]-确定转子壳的绕组线圈的有效横截面；以及
[0024]-从若干具有不同绕组导线直径的绕组导线中选择具有不同绕组导线直径的绕组 导线，
[0025] 其中选择至少一个具有第一绕组导线直径的第一绕组导线以缠绕所述单个线圈 中的第一个单个线圈；
[0026] 其中在设定单个线圈的、具有第一绕组导线直径的所有绕组导线时，能够获得比 预定的有效横截面积小的第一有效横截面积；
[0027] 其中选择至少一个用于缠绕所述单个线圈中的第二个单个线圈的、具有第二绕组 导线直径的第二绕组导线；
[0028] 其中在设定单个线圈的、具有第二绕组导线直径的所有绕组导线时，能够获得比 预定的有效横截面积大的第二有效横截面积。
[0029] 根据一种实施方式可以规定，在若干绕组导线中不存在这样的绕组导线，即其绕 组导线直径处于第一绕组导线直径与第二绕组导线直径之间。
[0030] 尤其能够通过选择具有不同绕组导线直径的绕组导线实现绕组线圈的一种有效 的横截面积，所述有效横截面积与第一有效横截面积和第二有效横截面积具有是第一有效 横截面积和第二有效横截面积之间的差值的30%到70%的差距。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 下文将依据附图对实施方式进行详细阐释。附图示出：
[0032] 图1是平行于电刷换向电机的轴向方向的横截面图；
[0033]图2是具有双重缠绕绕组导线的绕组线圈的转子的示意性的横截面图，所述绕组 导线具有不同的直径；以及
[0034]图3是用于解释用于制造电机用的机械组件的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0035] 图1示出了平行于电刷换向的直流电机1的轴向方向的横截面图，所述直流电机 具有布置在壳体2中的永磁体作为定子3,并且具有可旋转运动地布置在壳体2中的转子 4。定子3和转子4是直流电机1的机械组件。
[0036] 转子4支撑在转子轴5上。具有换向片61的换向器6轴向偏移地设置在转子轴5 上，所述换向片通过电刷7接触。通过换向片61借助于电刷7的接触，为转子4中的转子 绕组（未示出）供电。通过旋转转子4,转子绕组借助于换向器6被导通。
[0037] 这种直流电机1的电气特性由转子4的几何形状、定子3的磁性特性以及转子绕 组的绕组线圈42的电气特性来决定。电感和电阻电气特性尤其表现为，应当根据在其中使 用直流电机1的应用的需求来匹配直流电机1的特性。在此能够通过绕组线圈42的匝数 及其欧姆电阻在所述绕组线圈42的导线横截面上确定电感。
[0038] 在图2中示出了图1所示的直流电机1的转子4横向于轴向方向的示意性的横截 面图。图2示出了绕组线圈42穿过转子4的电枢41的两个槽44(槽1和槽5)之上，其与 两个换向片61并联电连接。绕组线圈42由两个单个线圈43构成，其在电气上相互并联导 通，由此，总电阻分别由绕组线圈42的单个线圈的并联导通得出并且总电感由绕组匝数得 出。
[0039] 单个线圈43的绕组可以同时或者依次或者以层叠方式交替缠绕在转子4的槽44 中。为了能够改变绕组线圈42的、通过两个单个线圈43的并联导通引起的有效横截面，现 在规定，单个线圈43由具有不同直径的绕组导线构成。随后根据数字实例说明，通过不同 的标准横截面的绕组导线的组合，能够在更大的带宽范围内匹配绕组线圈42的有效横截 面。
[0040] 单极绕组的导线直径：
[0041] 绕组线圈1 :0· 45mm相当于有效横截面为0· 1590mm2,
[0042] 绕组线圈2:0·475mm相当于有效横截面为(λ1772mm2;
[0043] 具有相同的标准导线直径的双重绕组：
[0044] 分别具有0. 315mm直径的单个线圈相当于有效横截面为0. 1558mm2，
[0045] 分别具有0. 335mm直径的单个线圈相当于有效横截面为0. 1763mm2
[0046] 具有不同导线直径的双重绕组：
[0047] 具有0. 315_直径的单个线圈1和具有0. 335_直径的单个线圈2相当于有效横 截面为 0. 1661mm2。
[0048] 上述数值关于单个线圈43具有相同的导线长度。
[0049] 可以看出，通过应用具有不同导线直径的绕组导线，与具有标准导线直径的单极 绕组相比，或者与带有具有相同的标准导线直径的两个单个线圈43的双重绕组相比，能够 获得位于导线横截面之间的有效横截面，所述导线横截面能够通过上述单极绕组或者具有 相同导线直径的双重绕组得出。
[0050] 在图3所示的流程图中说明，在计算绕组线圈42的所需的、预定的有效横截面f 时，确定多个单个线圈43的导线直径的尺寸，此时仅需确定单个线圈43的导线直径。
[0051] 在步骤sl中，对于假定具有相同的导线直径（以及相同匝数）的双重绕组（两个 单个线圈）来说，最优的导线直径(1_如下列公式计算：
【权利要求】
1. 用于电机（1)的机械组件（4)，所述机械组件包括： _具有槽（44)的组件体； -至少一个绕组线圈（42)，所述绕组线圈延伸穿过两个所述槽（44); 其中所述绕组线圈具有多个电气上相互并联导通的、由绕组导线构成的单个线圈 (43) ，所述单个线圈具有不同的绕组导线直径。
2. 按照权利要求1所述的机械组件（4)，其中所述单个线圈（43)中的至少两个单个线 圈具有相同的匝数。
3. 按照权利要求1或2所述的机械组件（4)，其中所述单个线圈（43)的绕组彼此相 邻地或层叠地布置在槽（44)中，尤其是以单个线圈（43)的绕组交替层叠的方式布置在槽 (44) 中。
4. 按照权利要求1或2所述的机械组件（4)，其中所述单个线圈（43)的线圈侧彼此相 邻地布置在槽（44)中。
5. 直流电机（1)，其具有转子（4)作为按照权利要求1至4中任一项所述机械组件。
6. 按照权利要求5所述的直流电机（1)，其中所述单个线圈（43)中的每一个单个线圈 的两个接头与换向器（6)的两个换向片（61)电连接，从而所述单个线圈（43)通过所述换 向片（61)并联导通。
7. 用于制造机械组件（3)的方法，所述机械组件具有至少一个绕组线圈（42)，所述绕 组线圈具有多个相互并联导通的单个线圈（43)，所述方法包括如下步骤： _提供一组件体、尤其是转子体（5); -确定转子壳（5)的绕组线圈（42)的有效横截面；以及 -从若干具有不同绕组导线直径的绕组导线中选择具有不同绕组导线直径的绕组导 线， 其中选择至少一个具有第一绕组导线直径的第一绕组导线以缠绕所述单个线圈（43) 中的第一个单个线圈； 其中在设定单个线圈（43)的、具有第一绕组导线直径的所有绕组导线时，能够获得比 预定的有效横截面积小的第一有效横截面积； 其中选择至少一个用于缠绕所述单个线圈（43)中的第二个单个线圈的、具有第二绕 组导线直径的第二绕组导线； 其中在设定单个线圈（43)的、具有第二绕组导线直径的所有绕组导线时，能够获得比 预定的有效横截面积大的第二有效横截面积。
8. 按照权利要求7所述的方法，其中在若干绕组导线中不存在这样的绕组导线，即其 绕组导线直径处于第一绕组导线直径与第二绕组导线直径之间。
9. 按照权利要求7或8所述的方法，其中通过选择具有不同绕组导线直径的绕组导线 实现绕组线圈（42)的一种有效的横截面积，所述有效横截面积与第一有效横截面积和第 二有效横截面积具有是第一有效横截面积和第二有效横截面积之间的差值的30%到70% 的差距。
【文档编号】h02k3/28gk104426317sq201410648280
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】m·雷克 申请人:罗伯特·博世有限公司