[发明专利]具有更均匀的场利用率的螺旋形绕组

说明书

本发明涉及一种用于交流电机(1)的定子(3)，其具有磁极数p，‑其中定子(3)具有中心轴线A，‑其中定子(3)具有带有多个导体匝(13j)的定子绕组(4)，‑其中各个导体匝(13j)被分组为总共n个电绕组相线(u，v，w)，‑其中一个绕组相线的导体匝(13j)分别具有至少一个第一导体支路(23a)和至少一个第二导体支路(23b)，‑其中所述导体支路(23a，23b)围绕中心轴线(A)螺旋形地布置在其长度的主要部分(l)上，‑其中所述螺旋形布置的导体支路(23a，23b)分别具有螺距h，所述螺距h大于螺旋形导体支路(13j)的轴向长度l与极数p的乘积。此外本发明还涉及一种具有这种定子(3)的电机(1)。

技术领域

本发明涉及一种用于具有磁极数p的交流电机的定子，其中定子具有带有多个导体匝的定子绕组，所述导体匝分别至少在局部区段中螺旋形地延伸。此外，本发明涉及一种具有这种定子的电机。

背景技术

已知定子绕组，其中导体匝关于定子的中心轴线螺旋式布置。这种绕组被称为螺旋形绕组或倾斜绕组。使用这种绕组类型尤其对于实现电机的特别高的功率密度是有利的，例如在用于车辆的驱动中的应用需要的那样。正好在用于飞机时，实现高的功率密度是优先的发展目标。特别有利地，考虑到高的功率密度，结合超导转子使用螺旋形的定子绕组。如此构建的机器例如在James L.Kirtley，1995年的文章“Air-core armature shape：Acomparison of helical and straight-with-end-turns windings”Electric Machinesand Power Systems，23：263-278中进行了描述。

传统电机的定子绕组通常被构建为直的绕组，其中对于电感应有效的导体支路相对于机器的中心轴线平行地延伸。然后，这些直的部段在其轴向端部区域中通过所谓的绕组端部连接，其中通过绕组端部将单个匝的直的部段在沿圆周方向桥接。这种传统几何形状的缺点在于，一方面这些绕组端部相对于定子的总重量占有大的重量份额，并且另一方面这些绕组端部难以冷却并且难以制造。绕组端部还具有大的空间要求，这在整体上增加了电机的结构体积。因此，为了实现具有高功率密度的机器，通常有利的是尽可能小地构造绕组端部或者在理想情况下完全省去绕组端部。这通过使用螺旋形的绕组来实现，如在上面所引用的出版物中所描述的。在那里描述的定子绕组具有两个径向嵌套的绕组层，其中内绕组层和外绕组层中的螺旋形匝的旋转方向不同。通过连接单个内导体部段和外导体部段可以获得更上位或者高级的、关联的线环，在这些线环中可以进行电感应。当如在所述出版物中所描述的，待连接的上导体部段和下导体部段在轴向端部区域中分别在相同的圆周位置处接触，则可以完全省去传统的绕组端部。然后，通过在端部区域中设置的连接件来桥接仅仅上层与下层之间的径向距离。因此，连接件可以非常短并且因此可以节省空间和重量地设计。而不再需要具有在沿圆周方向的空间延展的传统绕组端部。所描述的定子绕组被分成三个独立的绕组相线，每个绕组相线配属或者说对应于一个相，使得电机可以以传统的三相交流电流运行。

然而，所描述的螺旋形定子绕组的缺点在于，场利用率要小于具有直的、基本上轴向延伸的定子绕组的传统电机的场利用率。尤其在轴向端部区域中，常规的螺旋形定子绕组的场利用率特别低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种克服上述缺点的、具有螺旋形绕组的定子。特别是提供一种定子，其中，场利用率相比于已知的螺旋形绕组更均匀和/或更高。要解决的另一个技术问题是提供一种具有如此改进的定子的电机。

这些技术问题通过按照本发明的定子和按照本发明电机解决，即：

一种用于交流电机的定子，所述交流电机具有磁极数p，

-其中，所述定子具有中心轴线，

-其中，所述定子具有带有多个导体匝的定子绕组，

-其中，各个所述导体匝被分组为总共n个电的绕组相线，