用于生产电机的方法和设备、电机和电机的组技术

一种用于生产电机的方法。从机器的定义的构造出发，根据与在一个或多个绕组中随时间推移的平均电流密度的最大值对应的一个或多个参数以及价格类别，从多个定义的设计中分配绕组的设计，其中，该多个定义的设计具体包括由铜制成的铸造绕组、由铜合金制成的铸造绕组、由铝制成的铸造绕组、由铝合金制成的铸造绕组、由镁制成的铸造绕组、由导电塑料制成的铸造绕组、绝缘系统、冷却系统或这些设计的子选择，其中，从中选择绝缘系统的设计的列表包括180℃热等级、250℃热等级和300℃热等级的绝缘系统，冷却系统选自气冷系统、直接水冷系统、间接水冷系统的设计。间接水冷系统的设计。间接水冷系统的设计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产电机的方法和设备、电机和电机的组


[0001]本专利技术在机械工程和生产工程领域，并且具体地，涉及一种用于生产包括叠片芯和电绕组的电机的方法，以及涉及一种电机。

技术介绍

[0002]通常，诸如电动机或发电机的电机被设计成具有叠片芯和缠绕的电线圈。在这种情况下，为了产生磁场，由柔性导体制成的电线圈缠绕在叠片芯的一部分上。为此目的通常使用圆形导线，即绳股状电导体，其横截面为圆形并缠绕形成线圈，通常为多层，也称为绕组。横截面与取向为空间上垂直于电导体的由绳股状导体预定的纵向的截面表面有关，纵向具有与绳股基本平行的取向。由实际可用作导体横截面的材料使用的可用于线圈的空间在此受到限制，通常在可用空间能够被充分利用进行电流传导的理想值的30％至55％之间。
[0003]已经提出了用于电机的各种形式的电线圈，以在生产这种电机时利用规模经济。在此过程中，为了尽可能降低转子、定子、叠片芯和其他零件的成本，应以不同的变型生产线圈。
[0004]到目前为止，对电机的各个要求，例如功率或扭矩等级，通常通过修改或调整电机的长度或直径来实现，使得满足各个要求。由于电机的硬件部件必须针对最高电流密度和相关联的散热要求进行设计，这里许多情况下，机器的硬件部件尺寸过大，所以也可以通过调节电力电子器件来调整功率。其他各个要求可以例如涉及电机的热等级、冷却系统或价格，可以根据其数值将价格分配给价格类别。
[0005]在一些情况下，为了尽可能充分地填充可用于电绕组的空间，已经提出了铸造金属线圈，其既允许根据需要设计导体的横截面，也允许塑形绕组的外部形状。利用铸造线圈，可以最佳地利用与电机的旋转轴正交向外扩大的安装空间。当导体的横截面尺寸沿这种线圈保持不变时，为了优化线圈中空间的使用和热分布，导体的横截面形状可以沿线圈轴变化。这使得线圈内的效率等级更高，电流密度更高。

技术实现思路

[0006]在现有技术的背景下，本专利技术所解决的问题是提供了一种用于生产电机的方法，在该方法中，可以根据各个要求，以尽可能简单的方式设计电机。
[0007]该问题通过根据权利要求1的本专利技术的特征来解决。从属于权利要求1的权利要求涉及用于生产电机的方法的可能配置。此外，本专利技术涉及一种根据权利要求7的用于生产电机的装置，以及一种根据权利要求8或从属于其的权利要求之一的电机。
[0008]要求保护的方法涉及生产电机，该电机包括叠片芯和一个或多个绕组，每个绕组围绕叠片芯的齿。在该方法中提供了，从包括要生产的电机的定义的叠片芯的机器的定义的构造出发，根据与在一个或多个绕组中随时间推移的平均电流密度的最大值对应的最大扭矩、最大功率和最小冷却功率的参数中的一个或多个参数以及价格类别，从多个定义的
设计中分配绕组的设计，多个定义的设计具体包括由铜制成的铸造绕组、由铜合金制成的铸造绕组、由铝制成的铸造绕组、由铝合金制成的铸造绕组、由镁制成的铸造绕组、由导电塑料材料制成的铸造绕组，可选为由导线缠绕的绕组，绝缘系统、冷却系统或这些设计的子选择，从中选择绝缘系统的设计的列表包括180℃热等级、250℃热等级和300℃热等级的绝缘系统，一个或多个绕组可以连接到冷却系统，冷却系统选自气冷系统、直接水冷系统、间接水冷系统的设计。
[0009]气冷系统被设计为向冷却结构，例如冷却导管或冷却片，供应空气流，该空气流消散在机器运行期间可能在绕组中产生的热量。气冷系统可以例如借助风扇构造，并且还可以包括其他连接元件，例如管道或管子，将由风扇产生的空气流引导到冷却结构。例如，可以将冷却结构中加热的空气输出到热交换器或周围环境。
[0010]水冷系统被设计为向冷却结构，例如冷却导管或冷却片，供应水，使得水可以流过其中并消散在机器运行期间可能在绕组中产生的热量。水冷系统可以例如借助泵构造，并且还可以包括其他连接元件，例如管道或管子，将由泵产生的水流引导到冷却结构。例如，可以将冷却结构中加热的水输出到热交换器。
[0011]直接水冷被设计为向绕组中的冷却结构，例如冷却导管或冷却片，供应水。
[0012]间接水冷被设计为向其他部件，即不同于绕组的部件，例如电机的叠片芯或电机的与绕组热连接的其他零件(如轴承或外壳)，供应水，使得在机器运行期间这里积累的热量能够消散。
[0013]例如，在通过使用计算机程序的数据处理系统或通过硬接线的自动控制器来完成输入电机的参数之后，可以选择绕组中要使用的材料。例如，在每种情况下，可以将构成要使用的电绕组的材料分配给控制装置内的数据库或简易存储装置中的电机的各种要求参数。
[0014]该方法中，通过选择成本效益好的绕组，首先可以配置成本效益最好的机器，数据处理装置可以确定该机器是否满足规定的电气和机械要求。如果不是这种情况，可以换成下一个最有效的绕组配置，并且可以根据电气和机械性能计算该配置。这样，可以将每种情况下配置的机器与现有要求进行比较，直到满足所有要求，在这种情况下，为机器选择尽可能低的成本。在这种情况下，所选择的各个绕组中的每个绕组具有相同的几何尺寸，并且它们仅在材料选择上不同，以及例如在导体横截面形状的选择上也不同。在这种情况下，为了实现特殊条件，除了铸造线圈外，还可以选择由所述材料制成的缠绕线圈。此外，可以从所述冷却结构中可选地进行选择。
[0015]在该方法的一种配置中，可以是以下情况：在至少1分钟，优选为至少10分钟，特别优选为至少1小时，以及更特别优选为至少1天，的一段时间内，基于其上，在由铜和铜合金制成的所述一个或多个铸造绕组中随时间推移的可允许的平均电流密度
[0016]‑
当连接到气冷系统时，具有大于10A/mm2，优选为大于12A/mm2，的最大值，
[0017]‑
当连接到间接水冷系统时，具有大于20A/mm2，优选为大于24A/mm2，的最大值，
[0018]‑
当连接到直接水冷系统时，具有大于60A/mm2的最大值。
[0019]电流密度表示基于电流在电导体的纵向上流过电导体的横截面积的电流。在具有电阻的电导体中，产生的功率损耗，即产生的热量，与电流密度的平方成正比。例如，电流可以是直流电或交流电。在交流电的情况下，电流可以通过本领域技术人员已知的有效值来
表示。在交流电流的情况下，所表示的随时间推移的平均电流密度的值与通过电流的有效值确定的值有关。
[0020]实际产生的热量由电导体中出现电流密度的持续时间确定。在一段时间内考虑时，对随时间推移的平均电流密度产生的热量的描述可能有助于此目的。随时间推移的平均电流密度与基于一段时间的随时间推移的电流密度的平均值有关。电流密度在相关时间段内，例如1分钟、10分钟、1小时或1天，随时间推移而平均。因此，为此，可以在该时间段内对电流密度进行数学积分，并且该数学积分的结果可以除以该时间段的持续时间。
[0021]在此，例如，“随时间推移的可允许的平均电流密度”是指随时间推移的可允许的平均电流密度的值或水平不会对绕组、机器和/或机器的零件造成损坏，这种损本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产电机(21、22、23)的方法，所述电机(21、22、23)包括叠片芯和一个或多个绕组(4、4
’
)，每个绕组围绕所述叠片芯的齿(2、3)，其特征在于，从包括要生产的所述电机的定义的叠片芯的机器的定义的构造出发，根据与在所述一个或多个绕组中随时间推移的平均电流密度的最大值对应的最大扭矩、最大功率和最小冷却功率的参数中的一个或多个参数以及价格类别，从多个定义的设计中分配所述绕组(4、4
’
)的设计，所述多个定义的设计具体包括由铜制成的铸造绕组、由铜合金制成的铸造绕组、由铝制成的铸造绕组、由铝合金制成的铸造绕组、由镁制成的铸造绕组、由导电塑料材料制成的铸造绕组、绝缘系统、冷却系统或这些设计的子选择，从中选择所述绝缘系统的设计的列表包括180℃热等级、250℃热等级和300℃热等级的绝缘系统，所述一个或多个绕组可连接到所述冷却系统，所述冷却系统选自气冷系统、直接水冷系统、间接水冷系统的设计。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，可供选择以分配给所述电机(21、22、13)的绕组(4、4
’
)的所述多个定义的设计各具有相同的几何尺寸。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，铸造绕组配备有冷却结构，优选为以冷却导管(27)或冷却片(28)的形式。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在至少1分钟，优选为至少10分钟，特别优选为至少1小时，以及更特别优选为至少1天，的一段时间内，基于其上，在由铜和铜合金制成的所述一个或多个铸造绕组(4、4
’
)中随时间推移的可允许的平均电流密度
‑
当连接到气冷系统时，具有大于10A/mm2，优选为大于12A/mm2，的最大值，
‑
当连接到间接水冷系统时，具有大于20A/mm2，优选为大于24A/mm2，的最大值，
‑
当连接到直接水冷系统时，具有大于60A/mm2的最大值。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在至少1分钟，优选为至少10分钟，特别优选为至少1小时，以及更特别优选为至少1天，的一段时间内，基于其上，对于所述180℃热等级的绝缘系统，在由铝或铝合金制成的所述一个或多个铸造绕组(4、4
’
)中随时间推移的可允许的平均电流密度
‑
当连接到气冷系统时，具有大于6A/mm2，优选为大于7A/mm2，的最大值，
‑
当连接到间接水冷系统时，具有大于12A/mm2，优选为大于14A/mm2，的最大值，
‑
当连接到直接水冷系统时，具有大于35A/mm2的最大值。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在至少1分钟，优选为至少10分钟，特别优选为至少1小时，以及更特别优选为至少1天，的一段时间内，基于其上，对于所述250℃热等级的绝缘系统，在由铝或铝合金制成的所述一个或多个铸造绕组(4、4
’
)中随时间推移的可允许的平均电流密度
‑
当连接到气冷系统时，具有大于7A/mm2，优选为大于15A/mm2，的最大值，
‑
当连接到间接水冷系统时，具有大于14A/mm2，优选为大于25A/mm2，的最大值，
‑
当连接到直接水冷系统时，具有大于45A/mm2的最大值。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在至少1分钟，优选为至少10分钟，特别优选为至少1小时，以及更特别优选为至少1天，的一段时间内，基于其上，对于所述300℃热等级的绝缘系统，在由铝或铝合金制成的所述一个或多个铸造绕组(4、4
’
)中随时间推移的可允许的平均电流密度
‑
当连接到气冷系统时，具有大于8A/mm2，优选为大于17A/mm2，的最大值，
‑
当连接到间接水冷系统时，具有大于16A/mm2，优选为大于30A/mm2，的最大值，
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：FJ，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：