技术领域
[0001] 本公开大体涉及
电机中的定子组件，更具体地涉及条绕定子组件的绕组布置。
背景技术
[0002] 电机包括
转子组件，其可相对于定子组件旋转。定子组件大体包括多个定子绕组，定子绕组插入到定子组件的槽中。条绕定子组件有时在电机中使用，以改善电机热和总体性能。典型的条绕构造使用围绕槽和在导体之间的槽衬。消除布置在定子槽内的导体之间的槽衬将改善
铜槽填充以及由此改善电机的效率。但是，缺乏导体间(conductor-to-conductor)槽衬可将导体暴露于定子槽内的非优选
电压电势(导体之间)。
发明内容
[0003] 定子组件包括限定多个槽层的多个定子槽。组件包括多个导体或回弯件，其每个具有
定位在一个槽层中的各自的第一腿和定位在另一个槽层中的各自的第二腿。对于条绕构造，导体典型地由本领域技术人员称为“回弯件”，且在本
说明书中也将如此称谓。每个回弯件(术语“回弯件”意图称为“所述多个回弯件”)构造为允许
电流从各自的第一腿流动至各自的第二腿。每个回弯件是短节距线圈、长节距线圈和全节距线圈中的一个。短节距、长节距和全节距线圈被构造为分别在第一、第二和第三数量的所述多个定子槽上延伸。第一数量小于第二数量，第三数量在第一和第二数量之间。在一个示例中，第一、第二和第三数量分别是8、10和9。在一个示例中，第一、第二和第三数量分别是5、7和6。
[0004] 所述多个槽层可包括第一、第二、第三、第四、第五和第六槽层。回弯件可分为第一、第二、第三、第四、第五和第六回弯件层。用于定子组件的绕组布置可使得：(a)回弯件层中的一个包括至少一个短节距线圈；(b)回弯件层中的另一个包括至少一个长节距线圈。绕组布置可以使得：(a)第一、第三和第五回弯件层每个包括至少两个短节距线圈；(b)第二、第四和第六回弯件层每个包括至少两个长节距线圈。第一、第二、第三、第四、第五和第六回弯件层每个可包括至少一个全节距线圈。
[0005] 绕组布置构造为降低每个定子槽内的相应回弯件之间的电压。以上述方式，在相同绕组布置内组合短节距和长节距线圈的使用引起每个定子槽内的相应回弯件之间的电压的降低。绕组布置可将回弯件之间的槽内电压降低大约35％。降低每个定子槽内的相应回弯件之间的电压允许回弯件间槽衬的消除。由此，定子组件可特征在于，回弯件之间没有相应回弯件间槽衬。这改善铜槽填充、降低
能量损失并改善电机的效率和寿命、降低成本，并减小制造复杂度。但是，应意识到，绕组布置可在具有或不具有回弯件间槽衬的情况下使用。
[0006] 所述多个回弯件形成第一、第二和第三绕组组。第一、第二和第三绕组组的每个可以彼此并联。第一绕组组可由来自第一和第二回弯件层的回弯件形成。第二绕组组可由来自第三和第四回弯件层的回弯件形成。第三绕组组可由来自第五和第六回弯件层的回弯件形成。
[0007] 在一个例子中，第一绕组组可包括来自第一回弯件层的12个回弯件，其与来自第二回弯件层的12个回弯件
串联连接。第二绕组组可包括来自第三回弯件层的12个回弯件，其与来自第四回弯件层的12个回弯件串联连接。第三绕组组可包括来自第五回弯件层的12个回弯件，其与来自第六回弯件层的12个回弯件串联连接。第一、第二和第三绕组组的每个可限定相同数量的多个相。在一个
实施例中，多个相恰好为三个相；所述多个定子槽恰好包括72个槽，且定子限定8个极。
[0008] 定子槽的三个相邻槽的第一组构造为容纳传输具有第一相的电流的回弯件。例如，第19、第20和第21个定子槽中的第一、第二、第三、第四、第五和第六槽层的全部可传输具有相U的电流。定子槽的三个相邻槽的第二组构造为容纳传输具有第二相的电流的回弯件。例如，第22、第23和第24个定子槽中的第一、第二、第三、第四、第五和第六槽层的全部可传输具有相V的电流。定子槽的三个相邻槽的第三组构造为容纳传输具有第三相的电流的回弯件。例如，第25、第26和第27个定子槽中的第一、第二、第三、第四、第五和第六槽层的全部可传输具有相W的电流。
[0009] 第一回弯件层可通过具有在第一槽层中的相应第一腿和在第二槽层中的相应第二腿的回弯件限定。第二回弯件层可通过具有在第二槽层中的相应第一腿和在第一槽层中的相应第二腿的所述多个回弯件限定。第三回弯件层可通过具有在第三槽层中的相应第一腿和在第四槽层中的相应第二腿的所述多个回弯件限定。第四回弯件层可通过具有在第四槽层中的相应第一腿和在第三槽层中的相应第二腿的所述多个回弯件限定。第五回弯件层可通过具有在第五槽层中的相应第一腿和在第六槽层中的相应第二腿的所述多个回弯件限定。第六回弯件层可通过具有在第六槽层中的相应第一腿和在第五槽层中的相应第二腿的所述多个回弯件限定。
[0010] 本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同
附图时显而易见。
附图说明
[0011] 图1是具有定子组件的电机的示意性局部截面图，该定子组件具有多个绕组组；
[0012] 图2是图1的定子组件的示意性局部截面图；
[0013] 图3是可在图1的定子组件中使用的回弯件的示意性透视图；
[0014] 图4是在图1的定子组件中的绕组组之间的电连接件的示意图；和
[0015] 图5是图4的定子组件的示意性布线图。
具体实施方式
[0016] 参考附图，其中贯穿几幅图中相同的附图标记指向相同或相似的构件，图1是电
马达/发电机或电
牵引电机的示意性局部截面图，其在此称为电机10。电机10可用在车辆12中。车辆12可以是任何客用或商用
汽车，诸如混合
电动车辆，包括插电式混合电动车辆、增程式电动车辆、或其他车辆。电机10可包括被构造为例如通过将
电能转换为旋转运动而产生电机
扭矩的任何装置。例如，电机10可构造为从电源接收电能，所述电源诸如
电池阵列(未示出)。电源可构造为存储和输出电能。车辆12可包括逆变器(未示出)，用于将来自电池阵列的DC电压转换为交流(AC)电压。电机10可构造为使用来自逆变器的AC电压，以产生旋转运动。电机10可进一步构造为，当在高速下提供有扭矩(诸如
发动机扭矩(机械能))时，产生电能。
[0017] 参考图1，电机10包括转子组件14和定子组件16。转子组件14可相对于定子组件16且在定子组件16内绕纵向轴线18(在图1中延伸出页面)旋转。转子组件14可以是环形的，且围绕轴(未示出)定位。转子组件14可以是本领域技术人员已知的任何类型，包括但不限于，内置
永磁体、表面永磁体、感应、同步、磁阻或他励/绕线磁极式(separately-excited/wound-field)转子。转子组件14的特定构造没有在图1中示出。
[0018] 参考图1，定子组件16包括远离定子芯部21延伸的多个定子槽20。定子槽20可沿纵向轴线18在长度方向上延伸，且可径向地绕纵向轴线18均匀地彼此间隔。定子组件16可包括适于本
申请的任何数量的槽或极。在一个例子中，定子槽20的数量恰好为72个(图1仅意图为示意性的图示)，且定子组件16限定8个极。
[0019] 图2是定子组件16的示意性局部截面图。在所示实施例中，定子组件16包括72个槽。图2示出编号为S11至S31的定子槽。参考图2，所述多个定子槽20可限定第一、第二、第三、第四、第五和第六槽层22A、B、C、D、E和F。参考图2，第一槽层22A距定子芯部21的外直径23最远，第六槽层22F距定子芯部21的外直径23最近。但是，应意识到，每个定子槽20可包括不同数量的层，包括但不限于四层或八层。参考图1-2，定子槽20可以是局部敞开的槽或闭合槽。
[0020] 参考图1-2，定子组件16包括多个导体或回弯件24。对于条绕构造，导体通常被本领域技术人员称为“回弯件”，且在本说明书中也将如此称谓。图3是可用在定子组件16中的三种类型的导体或回弯件24的示意图。应理解，图3所示的回弯件24仅是示意性的，且不意味着表示回弯件24的尺寸或特定形状，如本领域技术人员所已知的。参考图1-2，回弯件24可包括大体矩形的横截面。但是可使用任何其他横截面形状。
[0021] 参考图3，回弯件24是分段的，且包括各自的第一腿26、各自的第二腿28，以及在各自的第一和第二腿26、28之间的各自的弯曲端部分30。回弯件24构造为允许电流从各自的第一腿26流动至各自的第二腿28。参考图3，在插入到定子槽20中之后，回弯件24的端部32向外弯曲，以通过
焊接实现各回弯件24之间的连接。
[0022] 参考图3，示出三种类型的回弯件24：短节距线圈34、长节距线圈36和全节距线圈38。参考图3，短节距线圈34具有第一跨度40，长节距线圈36具有第二跨度42，全节距线圈38具有第三跨度44。回弯件24的跨度可限定为定子槽20之间的
角距离，单个回弯件24通过其定位。如图3所示，第二跨度42大于第一跨度40。第三跨度44大于第一跨度40且小于第二跨度42。
[0023] 换句话说，每个回弯件24跨过预定数量的定子槽20。短节距、长节距和全节距线圈34、36、38被构造为分别在第一、第二和第三数量的所述多个定子槽20上延伸。第一数量小于第二数量，第三数量在第一和第二数量之间。即，第一数量是第一、第二和第三数量中最小的，第二数量是最大的。在一个示例中，第一、第二和第三数量分别是8、10和9个槽。在该例子中，定子槽20的数量可以是72，定子组件16可限定8个极，且具有三槽分布(即，每三个定子槽20占据相同的相)。在另一个示例中，第一、第二和第三数量分别是5、7和6个槽。在该例子中，定子槽20的数量可以是48，定子组件16可限定8个极，且具有双槽分布(即，每三个定子槽20占据相同的相)。
[0024] 现参考图2，每个回弯件24具有它们各自的第一腿26和它们各自的第二腿28，第一腿插入到第一、第二、第三、第四、第五和第六槽层22A-E的一个中，第二腿28插入到第一、第二、第三、第四、第五和第六槽层22A-E的另一个中。回弯件24可分为第一、第二、第三、第四、第五和第六回弯件层54A-E，如图2(及图4-5)所示。表示回弯件层54A-E的图2中的线仅是示意性的，且不意味着表示回弯件24的尺寸或特定形状，如本领域技术人员所已知的。
[0025] 参考图2，第一回弯件层54A(从第一向第二槽层22A至22B向前缠绕)由所述多个回弯件24形成，它们的第一腿26A在第一槽层22A中(例如，在槽S21中)，它们的第二腿28A在第二槽层22B中(例如，在槽S30中)。换句话说，第一回弯件层54A从第一向第二槽层22A至22B向前缠绕。参考图2，第二回弯件层54B由所述多个回弯件24限定，它们的第一腿26B在第二槽层22B中(例如，在槽S21中)，它们的第二腿28B在第一槽层22A中(例如，在槽S12中)。换句话说，第二回弯件层54B从第二向第一槽层22B至22A反向缠绕。
[0026] 参考图2，第三回弯件层54C由所述多个回弯件24限定，它们的第一腿26C在第三槽层22C中(例如，在槽S21中)，它们的第二腿28C在第四槽层22D中(例如，在槽S30中)。换句话说，第三回弯件层54C从第三向第四槽层22C至22D向前缠绕。参考图2，第四回弯件层54D由所述多个回弯件24限定，它们的第一腿26D在第四槽层22D中(例如，在槽S21中)，它们的第二腿28D在第三槽层22A中(例如，在槽S12中)。换句话说，第四回弯件层54D从第四向第三槽层22D至22C反向缠绕。
[0027] 参考图2，第五回弯件层54E由所述多个回弯件24限定，它们的第一腿26E在第五槽层22E中(例如，在槽S21中)，它们的第二腿28E在第六槽层22F中(例如，在槽S30中)。换句话说，第五回弯件层54E从第五向第六槽层22E至22F向前缠绕。参考图2，第六回弯件层54F由所述多个回弯件24限定，它们的第一腿26F在第六槽层22F中(例如，在槽S21中)，它们的第二腿28F在第五槽层22E中(例如，在槽S12中)。换句话说，第六回弯件层54F从第六向第五槽层22F至22E反向缠绕。
[0028] 图4是定子组件16的电连接件60的实施例的示意图。回弯件24在定子槽20(如图1-2所示)内形成第一、第二和第三绕组组61、62、63(如图4所示)。定子组件16可包括根据本申请所需的任何数量的绕组组。
[0029] 第一、第二和第三绕组组61、62、63的每个可限定相同数量的多个相。在一个实施例中，多个相的数量例如恰好为三个，例如，每个绕组组61、62、63限定“U”相、“V”相和“W”相。在另一个实施例中，每个绕组组61、62、63限定五个相，即，绕组组限定“U”相、“V”相、“X”相、“Y”相和“Z”相。但是，电机10不限于三相或五相电机，相的数量可与在此描述的相不同。
[0030] 参考图4，第一、第二和第三绕组组61、62、63的每个包括串联连接的不同组的回弯件24。如图4所示，第一、第二和第三绕组组61、62、63可彼此并联。第一、第二和第三绕组组61、62、63可还相对于彼此串联连接。参考图4，第一绕组组61可由来自通过第一接片64串联连接的第一和第二回弯件层54A、B的回弯件24形成。例如，第一绕组组61可包括来自第一回弯件层54A的12个回弯件，其与来自第二回弯件层54B的12个回弯件串联连接。
[0031] 参考图4，第二绕组组62可由来自通过第二接片66串联连接的第三和第四回弯件层54C、D的回弯件24形成。例如，第二绕组组可包括来自第三回弯件层54C的12个回弯件，其与来自第四回弯件层54D的12个回弯件串联连接。
[0032] 参考图4，第三绕组组63可由来自通过第三接片68串联连接的第五和第六回弯件层54E、F的回弯件24形成。例如，第三绕组组63可包括来自第五回弯件层54E的12个回弯件，其与来自第六回弯件层54F的12个回弯件串联连接。
[0033] 现参考图1，定子槽20的三个相邻槽的第一组70可构造为容纳传输具有第一相的电流的回弯件24。例如，第19、第20和第21号定子槽(如图2所示的S19、S20、S21)中的第一、第二、第三、第四、第五和第六槽层22A-E的全部可传输具有相U的电流。参考图1，定子槽20的三个相邻槽的第二组72可构造为容纳传输具有第二相的电流的回弯件24。例如，第22、第23和第24号定子槽(如图2所示的S22、S23、S24)中的第一、第二、第三、第四、第五和第六槽层22A-E的全部可传输具有相V的电流。参考图1，定子槽20的三个相邻槽的第三组74可构造为容纳传输具有第三相的电流的回弯件24。例如，第25、第26和第27号定子槽(如图2所示的S25、S26、S27)中的第一、第二、第三、第四、第五和第六槽层22A-E的全部可传输具有相W的电流。
[0034] 总之，对于每三个相邻的定子槽20，第一、第二、第三、第四、第五和第六槽层22A-E的全部可包括传输相同相电流的回弯件24。该模式可对于所有定子槽重复(标号为S1至S72，见图5)。替换地，组70、72、74可包括仅两个相邻槽或任何其他数量的相邻槽。
[0035] 图5是第一至第六回弯件层54A-E的绕组布置100的示意图，其对应于图4所示的连接。图5示出具有72个槽的定子组件16。槽编号通过字母“S”标记在右边(从而编号1至72是指槽S1至S72)。图5示出所有定子槽(S1-72)，图右侧包裹在图的左侧上或连结该左侧。图4-5中的字母“N”是指中性连接，同时U、V和W称为三个相。尽管图5中的绕组布置100对于相U示出，对于相V和W的布置是类似的。其他替换构造可例如制成为“Y”构造，而没有共用的中性或
三角形连接，如本领域技术人员所知的。
[0036] 参考图4-5，进入引线101(来自相U)和离开引线103(至中性N)被示出。参考图5，第一回弯件层54A包括第一短节距线圈102(跨过8个槽，从槽S12至S20)和第二短节距线圈104(跨过8个槽，从槽S11至S19)。第一回弯件层54A还包括多个全节距线圈38(如图3所示)，诸如第一和第二全节距线圈106、108，其每个跨过9个槽。
[0037] 参考图5，第二回弯件层54B包括第一长节距线圈110(跨过10个槽，从槽S30至S20)和第二长节距线圈112(跨过10个槽，从槽S29至S19)。第二回弯件层54B还包括多个全节距线圈38(如图3所示)，诸如第三和第四全节距线圈114、116，其每个跨过9个槽。
[0038] 参考图5，第三回弯件层54C包括第三短节距线圈118(跨过8个槽，从槽S12至S20)和第四短节距线圈120(跨过8个槽，从槽S11至S19)。第三回弯件层54C还包括多个全节距线圈38(如图3所示)，诸如第五和第六全节距线圈122、124，其每个跨过9个槽。
[0039] 参考图5，第四回弯件层54D包括第三长节距线圈126(跨过10个槽，从槽S30至S20)和第四长节距线圈128(跨过10个槽，从槽S29至S19)。第四回弯件层54D还包括多个全节距线圈38(如图3所示)，诸如第七和第八全节距线圈130、132，其每个跨过9个槽。
[0040] 参考图5，第五回弯件层54E包括第五短节距线圈134(跨过8个槽，从槽S12至S20)和第六短节距线圈136(跨过8个槽，从槽S11至S19)。第五回弯件层54E还包括多个全节距线圈38(如图3所示)，诸如第九和第十全节距线圈138、140，其每个跨过9个槽。
[0041] 参考图5，第六回弯件层54F包括第五长节距线圈142(跨过10个槽；从槽S30至S20)和第六长节距线圈144(跨过10个槽；从槽S29至S19)。第六回弯件层54F还包括多个全节距线圈38(如图3所示)，诸如第十一和第十二全节距线圈146、148，其每个跨过9个槽。
[0042] 总之，绕组布置100使得：(a)第一、第三和第五回弯件层54A、C、E每个包括至少两个短节距线圈34(如图3所示)；和(b)第二、第四和第六回弯件层54B、D、F每个包括至少两个长节距线圈36(如图3所示)。宽泛地说且如上所述，绕组布置100使得：(a)第一、第二、第三、第四、第五和第六回弯件层54A-E中的一个包括至少一个短节距线圈34；和(b)第一、第二、第三、第四、第五和第六回弯件层54A-E中的另一个包括至少一个长节距线圈36。第一、第二、第三、第四、第五和第六回弯件层54A-E每个包括至少一个全节距线圈38(如图3所示)。图5的绕组布置100构造为三槽分布，如上所述。具有更少或更多槽分布(诸如双槽分布)的布置可相应地需要更少或更多的短节距和长节距线圈34、36。
[0043] 上述和如图5所示的线圈布置100构造为降低每个定子槽20内的相应回弯件24之间的电压。以图5所示的方式，在相同绕组布置100内组合短节距和长节距线圈34、36的使用引起每个定子槽20内的相应回弯件24之间的电压的降低。绕组布置100可将回弯件24之间的槽内电压降低大约35％。
[0044] 参考图2，槽衬150通常插入到每个定子槽20内，以将回弯件24彼此电绝缘，以防止相间
短路发生。降低每个定子槽20内的相应回弯件24之间的电压允许回弯件间(或导体之间)槽衬150的消除。由此，定子组件16可具有回弯件24之间没有相应回弯件间槽衬150的特征。这改善铜槽填充、降低能量损失并改善电机10的效率和寿命。但是，应意识到，绕组布置100可在具有或不具有回弯件间槽衬的情况下使用。
[0045] 上述和如图5所示的绕组布置100允许在设计具有特定扭矩或系统电压需求的电机10时具有更大灵活性。任意规定用于电机10的构造将不产生需要的扭矩输出或满足最小噪音需求。仅具有特定槽数量、相数、极数、绕组组数、回弯件层54A-E的构造(相对于槽层22A-E)的特定构造等将产生期望的功能。这些特定构造不能通过检查被容易地确定。如果没有正确选择布置，设计将不良地执行或不满足功能需求。由于大量可行的组合，可实现的构造既不容易确定也不显而易见。
[0046] 详细描述和附图或视图支持和描述本发明，但是本发明的范围仅由
权利要求限定。尽管已详细描述了用于执行要求保护的发明的最佳模式和其他实施例，存在各种替换涉及和实施例，用于实践限定在所附权利要求中的本发明。
