电源单元和电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于给电机的定子绕组的导体部供电的电源单元W及具有电源 单元的电机。
【背景技术】
[0002] 电机的定子通常包括与电力系统连接的电绕组，其又经常具有多相配置。
[0003] 分布式绕组经常在每相每磁极具有多于两个线圈的应用中使用。运样的分布式绕 组具有许多缺点，诸如由线圈的叠加引起的增加的制造支出。
[0004] 然而，分布式绕组的主要优点在于如下事实：定子与相对于该定子可移动支承的 电机的转子之间的气隙中的磁通势具有较少部分的谐波，即较少量磁通势的不期望谐波。 运导致电机具有较高性能，包括很少转子损耗、很小噪声级W及很少振动问题。
[000引常规的分布式绕组的另一个缺点是将被追溯到复杂绕组头。那里需要用于连接插 入到定子的槽中的导体部的长导线W便跨过多个定子齿上的距离。
[0006] 分布式绕组和基于齿的绕组（tooth-based winding)两者具有如下缺点：诸如极 对数的操作参数在设计该绕组时被设定并且在操作期间不可W改变。
[0007] 因此需要将分布式绕组的良好的电属性与降低的制造支出和操作电机时提高的 灵活性结合在一起。
【发明内容】
[0008] 运个目的通过根据提出的原理的一种电源单元W及一种电机来实现。
[0009] 根据提出的原理，提供了被配置成用于给电机的定子绕组的多个导体部供电的电 源单元。运里，导体部被插入到电机的定子的各个槽中。
[0010] 相应地，电源单元给第一导体部和第二导体部提供相应的电流函数的至少一个不 同的操作参数。作为一个替选或者另外，电源单元被配置成给导体部提供至少两个叠加的 电流函数，其在各情况下都具有至少一个不同的操作参数。
[0011] 在提及的第一个例子中，当然同样可W给多于两个的导体部提供相应的电流函数 的相应的不同操作参数。根据提出的原理，当然同样可W给导体部提供多于两个的叠加的 电流函数。有利地，每个导体部提供至少两个叠加的电流函数对于定子绕组的多个导体部 或者所有导体部是可能的。
[0012] 在一个实施例中，W基本上彼此平行定向导体部并且导体部在定子的平行槽中延 伸。
[0013] 在一个实施例中，导体部设置有两个端子，例如其可W设置在导体部的相对端。在 各情况下，导体部的一个第一端子与电源单元禪接。在相应的第二端子中，导体部通过形成 短路彼此电连接。运例如可W借助短路环来实现。
[0014] 在一个实施例中，在各情况下具有一个正电源电压的汇流条和一个负电源电压的 汇流条+/-的一个DC总线被设置在两个外侧面上，即被设置在电机的导体部的两端上。每个 DC总线可W包括两个环形导体。导体部可W经由半桥4、5与DC总线+/-两者禪接。两个DC总 线可W与电源单元禪接。替选地，两个DC总线的一个可W与电容器禪接。
[0015] 定子绕组的结构可W对应于笼式转子的结构，其中笼式转子的两个短路环的一个 被移除。运证明通过较小努力就可W制造定子绕组。
[0016] 针对不同的导体部或者同一导体部形成电流函数所借助的不同的操作参数例如 可W包括极对数、频率、电流函数的相位角和/或幅度。
[0017] 在一个实施例中，假定在同一时刻给定子绕组提供不同极对数的电流函数。例如， 可W给第一导体部提供具有第一极对数的电流函数而可W给另一个导体部提供具有另一 个极对数的电流函数。作为替选或者另外，不同极对数的电流函数可W彼此叠加并且被提 供到多个导体部。
[0018] 如将借助示例性实施例在下文所说明，运给处于最不同操作状态的电机的灵活 的、高效率操作提供了显著优点。
[0019] 换言之，每个导体部表示定子绕组的相绕组并且接收具有电流函数或者电流函数 的叠加的单独可调的电源，该电流函数的操作参数与其它导体部的电流函数不同。在叠加 电流函数W给一个或者更多个导体部供电的情况下，至少两个电流函数具有至少一个不同 的操作参数。
[0020] 明显地，借助所提出的原理，可W W尤为简单的制造方式生产定子绕组。同样可W W尤为简单的方式制造绕组头，因为在最简单的情况下其由短路环组成。电源单元连接到 导体部所借助的导体长度可W几乎任意短。
[0021] 单独产生给导体部供电的不同的电流函数W及相电流借助所提出的原理可W实 现磁通势的谐波的分布，其借助于分布式绕组也是可能的。术语谐波是指例如可W借助傅 里叶分解说明的磁通势的分量。
[0022] 根据提出的原理，当然可W给相同或者不同的导体部装载具有不同频率的电流函 数。运里，不同极对的电流函数的幅度和频率还可W彼此独立地被设定。根据提出的原理， 运又允许产生归因于电机的同步操作和异步操作的组合的扭矩。
[0023] 另外，电机可W W不同数量的有源相操作，即使在操作期间电相的数量也是可变 的。如所说明，即使在操作期间也可W改变极对的数量。
[0024] 作为替选或者另外，电机还可W借助叠加在同一时刻W多个极对数操作，其中可 W操作具有第一极对数的第一组的导体部和具有另一极对数的第二组导体部，或者可W借 助电流函数的叠加操作一个或者更多个导体部，其中第一电流函数对应于第一极对数而第 二电流函数对应于第二极对数。
[0025] 可W使个别导体部不导通。在运种情况下，或者在导体部的不同操作参数的情况 下，例如可WW交变或者旋转的方式形成被固定在导体部上的图案或者在导体部上移动的 图案。
[0026] 可W调整电流部的操作参数且因而调整电流函数、W使得针对相应的应用和/或 电机的相应的操作状态实现最大操作效率。
[0027] 另一个优化选项旨在使系统的生命周期最大化。
[0028] 可W借助提出的原理产生电机的气隙中的磁通势的对称分布或者非对称分布。
[0029] 个别导体部被提供且可W彼此叠加的电流函数可W通过如下等式来描述。
[0031] 运里，Is,k(t)是时间相关电流历程，即在具有连续编号k的定子的导体部中的时间 相关电流函数。
[0032] Al,j,k(t)是导体部k的每个谱分量的时间相关幅度，其中谱分量例如是指在傅里叶 分解情况下的电流函数的分量。
[0033] j是谱分量的频率;其中时是第一频率而fmax是最大发生频率。
[0034] i是谱分量的极对数，其中PO是第一极对数而Pmax是最大发生极对数。
[0035] 化是定子中的槽的数量并因此也是定子中的导体部的数量。
[0036] 啤i，i，k脚是导体部k的每个谱分量的时间相关相位角。
[0037] 在一个实施例中，电机包括定子。另外，电机包括如上所述的电源单元。定子包括 多个槽，其用来容纳定子绕组。运里，在各情况下每个槽中插入定子绕组的一个导体部。在 定子的第一侧上导体部被短路。例如短路环可W被设置到那一端。另外，导体部各自在与第 一侧相对的定子的第二侧上被连接到电源单元的端子。如上文详细地描述，电源单元被配 置成产生至少两个电流函数。具有至少一个操作参数的电流函数彼此不同。该至少两个电 流函数被馈送到定子绕组的不同的导体部和/或在一个或者更多个导体部中叠加。关于定 子绕组的可能的配置和有益效果的更多细节，参考2014年4月22日递交的在先申请DElO 2014105642.6，其全部内容通过引用并入到本文中。
[0038] 在另一个实施例中，假设将在定子的第一侧的导体部而不是短路环连接到另外的 电源单元(例如在各情况下经由半桥）。关于运样的在两侧被馈送的电机的可能的配置和有 益效果，参考2014年10月8日递交的在先申请DElO 2014114615.8,其全部内容通过引用并 入到本文中。
[0039] 在一个实施例中，插入到槽中的导体部W直线方式形成。
[0040] 例如，导体部可W具有相同的几何形状并可W沿定子的外周彼此平行地定向。导 体部可W包括侣棒、铜棒或者青铜棒或者其合金。
[0041] 定子绕组的短路环可W包括冷却通道。
【附图说明】
[0042] 将在下文中借助多个示例性实施例和相应的图来说明提出的原理的更多细节和 配置。
[0043] 附图中；
[0044] 图IA至图3B示出了各情况下根据提出的原理的定子绕组的示例性实施例；
[004引图4至图11示出了各情况下根据提出的原理的电流函数的产生及其控制的示例性 实施例；
[0046] 图12A至13示出了根据提出的原理的磁通势的分布的示例性实施例；W及
[0047] 图14至25示出了各情况下根据提出的原理的电机的示例性实施例；W及
[0048] 图26示出了根据提出的原理的在两侧提供的定子绕组的示例性实施例。
【具体实施方式】
[0049] 图IAW透视图示的方式示出了配置为具有内部转子的旋转电机的电机中的定子1 的示例性实施例。为了提供良好的概览，转子并未在图IA中绘出。电机在内侧上包括在轴向 上扩展、沿着周边槽2的定子，在各情况下定子绕组的一个导体部3被插入到槽2中。运里，恰 好一个导体部3被布置在每个槽2中。
[0050] 图IB示出了具有平行延伸的导体部3而不具有定子片金属封装的定子绕组，W便 提供绕组结构的更好可视性。可W看出，在运个实施例中