CN103580403A

CN103580403A - 具有单形或双形绕组配置的电机和方法

Info

Publication number: CN103580403A
Application number: CN201310339289.5A
Authority: CN
Inventors: B·D·钱伯林; S·伯顿
Original assignee: Remy International Inc
Current assignee: Remy Technologies LLC; Remy International Inc
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2014-02-12
Also published as: US20140033514A1; DE102013215178A1; KR20140019240A

Abstract

一种制造第一定子绕组和第二定子绕组的方法，所述方法包括：在第一定子芯上形成开路绕组布置，所述开路绕组布置包括被定位在定子槽中的导体分段，每一槽中具有至少四层导体分段，所述开路绕组布置还包括至多个导体分段的多个引线。该方法还包括在第二定子芯上形成开路绕组布置。此外，该方法包括通过将该多个引线与第一附加导体连接来闭合在第一定子芯上的开路绕组布置，以形成处于单形配置的三相绕组。此外，该方法包括通过将该多个引线与第二附加导体连接来闭合在第二定子芯上的开路绕组布置，以形成处于多形配置的三相绕组。

Description

具有单形或双形绕组配置的电机和方法

技术领域

本申请涉及电机领域，并且更具体地涉及用于电机的绕组布置。

背景技术

多组分段绕组通常使用在现代电机应用中，诸如用在混合电力车辆中。这些绕组通常包括多个导体分段，多个导体分段包括两条腿以及腿之间的中心U形转弯部分。该U形导体常常形成有矩形截面。该U形导体被定位在电机的芯部的槽中，诸如定子槽中，以形成电机的绕组。如本文使用的术语“U形导体分段”指的是改变轴方向超过90°（诸如大约180°）的导体分段，但不限于形成完整“U”形的导体分段。此外，术语“导体分段”和“分段导体”在本文可互换使用，并指的是具有两端的导体，而无论U形部是否被包括在两端之间，并且这样的术语不限于U形导体分段。

通过将导体分段的腿从定子芯的一端插入到定子芯的槽中，来形成包括U形导体分段的定子绕组。在将腿插入槽中之后，将U形转弯部分定位在定子的一侧（“插入侧”），并且腿端部从定子的另一侧（“连接侧”或“焊接侧”）延伸出。腿端部随后被弯曲至合适的位置，其中，U形导体分段的第一条腿通常在一个方向上被弯曲，而第二条腿在相反方向上被弯曲。在腿端部被弯曲之后，整个分段的导体延伸了给定的槽跨度（例如，12个槽）。接下来，每一腿端部连接到定子的连接侧上的另一腿端部，以完成绕组。这些连接包括直接对准和焊接在一起的相邻腿端部、通过跳线连接的非相邻腿端部、以及导致绕组相位的端子连接。总之，连接的导体形成完整的定子绕组布置。

工程师在绕组装配前确定了分段导体在特定槽中的合适设置。针对在特定的定子芯上的单个绕组配置来设计这些绕组布置。当期望不同的绕组配置时，工程师针对槽中的导体分段认真计划新的布置。然而，期望提供一种电机绕组配置，其可容易地被配置为两个或更多不同绕组配置中的一个以用于不同的电机应用。具体来说，如果可以将单个绕组配置设置在定子芯上并被选择性完成以产生多个可能的绕组布置之一，则将是有利的。如果可以在期望的绕组布置的选择之前完成绕组布置上的大部分连接，则也将是有利的。此外，如果完成绕组连接需要在任何剩余未连接的分段导体之间的相对较少的连接，则将是有利的。

发明内容

根据本公开内容的一个实施例，提供一种形成电机的绕组的方法。所述方法包括将多个导体分段插入芯构件中的多个槽中，所述芯构件具有插入端和连接端。每一个导体分段包括延伸通过多个槽中的一个的槽部和从在所述芯构件的连接端上的槽部延伸的腿端部。至少四个导体分段被插入到多个槽的每一个中。至少四个导体分段的每一个都限定了导体层，以使得至少四个导体层被设置在多个槽中。该方法还包括将第一导体层中的导体分段的腿端部在第一方向上弯曲并将第二层中的导体分段的腿端部在第二方向上弯曲，以使得多个第一相邻腿端部形成在第一导体层中的导体分段与第二导体层中的导体分段之间。此外，该方法包括将第三层中的导体分段的腿端部在第一方向上弯曲并且将第四层中的导体分段的腿端部在第二方向上弯曲，以使得多个第二相邻腿端部形成在第三层中的导体分段与第四层中的导体分段之间。接下来，该方法包括在芯构件的连接端处连接多个第一相邻腿端部和多个第二相邻腿端部。此外，该方法包括连接在芯构件的插入端上的多个腿端部，其中（i）在所述芯构件的插入端上的多个腿端部之间的连接、（ii）多个第一相邻腿端部之间的连接、以及（iii）多个第二相邻腿端部之间的连接形成具有电路开路（opening）的部分绕组。因此，所述电路开路被配置为（a）选择性闭合以提供具有单形绕组布置的完整绕组，以及（b）选择性闭合以提供具有双形绕组布置的完整绕组。该方法还包括选择是否应当闭合所述电路开路，以提供具有单形绕组布置或双形绕组布置的完整绕组。最后，该方法包括闭合所述电路开路，以向所选择的弯曲绕组提供所述单形绕组布置或所述双形绕组布置。

依照本公开内容的另一实施例，提供一种制造第一定子绕组和第二定子绕组的方法。所述方法包括在第一定子芯上形成开路绕组布置，所述开路绕组布置包括被定位在定子槽中的导体分段而在每一槽中具有至少四层导体分段，所述开路绕组布置还包括至多个导体分段的多个引线。该方法还包括在第二定子芯上形成开路绕组布置。此外，该方法包括通过将该多个引线与第一附加导体连接来闭合在第一定子芯上的开路绕组布置，以形成处于单形配置的三相绕组。此外，该方法包括通过将该多个引线与第二附加导体连接来闭合在第二定子芯上的开路绕组布置，以形成处于多形配置的三相绕组。

根据本公开内容的另一实施例，提供一种将定子中的绕组布置从单形配置转换为双形配置的方法。所述定子包括多个槽，而在每一槽中具有至少四个导体。所述方法包括去除第一槽中的导体与第二槽中的导体之间的第一电连接。此外，该方法包括去除第三槽中的导体与第四槽中的导体之间的第二电连接。该方法还包括去除第五槽中的导体与第六槽中的导体之间的第三电连接。该方法还包括将第一相连接提供到在所述第一槽中的导体。此外，该方法还包括将第二相连接提供到第三槽中的导体。此外，该方法包括将第三相连接提供到在所述第五槽中的导体。该方法还包括将中性连接提供到在第二、第四和第六槽中的导体。

对于本领域技术人员来说，通过参照以下详细描述和附图，上述特征、优点以及其它内容将变得更加清楚。尽管期望提供提供了这些或其它有利特征中的一个或多个的电机绕组布置和方法，然而本文所公开的教导扩展到落入所附权利要求的范围内的那些实施例，而不管它们是否实现上述优点中的一个或多个。

附图说明

图1示出包括具有分段导体的绕组布置的定子的侧视图；

图2示出在将绕组布置插入到槽之前的图1的定子芯的顶视图；

图3示出定子芯的槽的截面图，示出了槽中的导体的布置；

图4示出用于图1的定子的绕组布置的分段导体的透视图；

图5A-5C示出用于图1的定子的包括多个开路连接的绕组布置；

图6A示出可如何完成图5A-5C的开路连接以产生单Y形绕组布置的实施例；

图6B示出图6A的单Y形绕组布置的定子的插入端上的特殊连接；

图7A示出可如何完成图5A-5C的开路连接以产生双Y形绕组布置的实施例；

图7B示出图7A的双Y形绕组布置的定子的插入端上的特殊连接；

图8示出了利用图5A-5C的绕组布置制造定子的示例性方法；以及

图9示出用于完成图5A-图5C的绕组布置的开路连接的方法的可选实施例。

具体实施方式

普通定子配置

参照图1，示出了包括定子10的示例性电机的侧视图。定子10包括被定位在电机的芯构件12（即，定子芯）上的绕组布置12。定子芯14包括其中形成有多个槽16（参见图2）的主体部分。多个分段导体18（其在本文也可以被称为“导体分段”）被设置在定子10的槽中，以形成电枢绕组布置12。分段导体18限定了定子10的插入侧20，该分段导体从该插入侧20插入槽中。与定子的插入侧20相对的是定子10的焊接侧22。

图2示出在分段导体18未设置在定子槽16中的情况下的图1的示例性定子芯14的插入侧20的顶视图。如图2所示，定子芯14通常是被成形有内圆周长24和外圆周长26的圆盘。图2的示例性定子芯14包括60个槽16。通过内周长24以及定子的插入侧20和焊接侧22来提供至定子槽的开路17。开路17部分闭合（或半闭合），如由在开路17处的减小的槽尺寸所示那样。

图3示出定子10的槽16中的一个的放大的截面图，其中分段导体18设置在定子中。如图3所示，每一槽16包括总共四个导体分段18，每一导体分段18具有通常矩形截面的形状。该矩形导体分段18被布置在每一个槽16中的四个层中。层一31被定位为最接近定子芯14的内周长24。在每个槽中，层一31之后为层二32、层三33以及层四34，其中层四34被定位为最接近定子的外周长26。在槽16中以这种方式布置的矩形导体18是有用的，以便并入具有高的槽填充率的半闭合或全闭合电枢槽的优点。这种形式的分段导体被配置为进一步减小AC电阻，如美国专利申请系列No.11/187118中所描述的那样，该美国专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

如以下进一步详细描述的，分段导体18的端部被连接在一起，以形成定子芯14上的两个绕组集合。来自层一31和层二32的导体18形成第一绕组集合28，而来自层二33和层四34的导体18形成第二绕组集合30。如以下进一步详细示出的，给定槽中的每一绕组集合的导体对可以承载相同相或不同相的电流。例如，如图3所示，第一绕组集合28的导体对包括A相的两个导体，而第二绕组集合30的导体对包括B相的两个导体。然而，在其它槽中，第一绕组集合28的导体对可以与第二绕组集合30的导体对具有相同相。本文所公开的示例性绕组布置12是三相绕组布置，包括A、B和C相。然而，应认识到，本文所公开的原理也可以应用到其它多相布置。

现在参照图4，示出了矩形截面的示例性分段导体18。分段导体18包括由U形转弯部分40分开的两条腿41和42。每条腿41、42包括相关联的腿端部43、44。导体18的方向在U形转弯部分40处改变，以使得由导体提供的电路径在U形转弯部分40处实现“U形转弯”或基本上180°的转弯。

由具有矩形截面的直导体分段来形成图4的分段导体18。然而，在将直导体分段插入定子之前，机器弯曲导体分段，以生成具有两个基本上为直的腿41、42的U形转弯。在生成U形转弯部分40之后，将分段导体18从定子芯14的插入侧20插入到定子芯14中（首先是腿）。将两条腿41、42插入到定子芯的不同槽16中，其中两条腿41、42在不同的槽层中。导体18的U形转弯部分40跨越预定数量的定子槽，如图4中由指示Y₁所标注的那样，示出了腿之间的距离等于横越给定数量的槽的距离。使得腿41、42穿过相应的定子槽16，直到它们从定子的焊接侧22延伸出。在被插入定子中之后，由机器在相反方向上弯曲腿端部43、44预定距离，由此将导体的腿端部43、44移动另一预定数量的槽。在图4中，由Y₂槽示出了该距离。

在所有分段导体18被插入到芯14的槽16中，并且腿端部被弯曲之后，相邻腿端部的对被设置在定子芯14的连接侧22上。每一对相邻腿端部包括被定位在一个槽中的第一腿端部和被定位在不同槽中的第二腿端部。这些相邻的腿端部在定子的连接端22上结合在一起，以形成基本完整的定子绕组布置。尽管大部分导体分段18包括在定子芯14的插入侧上的U形转弯部分40，然而一些导体分段并未包括U形转弯部分，以使得未连接的腿端部从定子芯的插入侧延伸出来。如以下进一步详细描述的那样，在定子芯14的连接侧22上的剩下的腿端部然后连接到跳线、中性连接或相端子，以完成定子绕组布置。

在所有导体分段18被定位在定子芯上并被连接在一起之后，每一分段导体18的U形转弯部分40将从定子10的插入侧20延伸出一段距离U_D（参见图1）。相似地，腿端部43、44将从定子10的焊接侧22延伸出一段距离L_D（参见图1）。在本文所公开的实施例中，电机的大部分导体具有与图4所示相同的形状。然而，应认识到，形成第一绕组集合28的导体在尺寸上可略小于形成第二绕线组合30的导体，因为第二绕组集合的导体必须延伸出略微较长的距离。而且，即使大部分导体具有相同的一般性尺寸和形状，也应认识到一些导体可以具有不同的形状和尺寸。例如，在本文所公开的实施例中的大部分导体是U形导体，然而应认识到在槽中的导体中的至少一些并非U形导体，并相反包括在定子不同侧上的相对腿端部。

部分绕组布置

现在参照图5A-5C，所提供的绕组图示出了用于60个槽的定子的示例性绕组布置12。绕组布置12是三相绕组布置。图5A示出构成A相绕组50的导体18的布置，图5B示出构成B相绕组60的导体18的布置，以及5C示出构成C相绕组70的导体18的布置。在图5A-5C的每一个中，在顶视图中示出了被定位在层一和层二中的导体以及在底视图中示出了被定位在层三和层四中的导体。每一相绕组50、60、70包括多个绕组部。如本文所使用的，术语“绕组部”指的是完成一部分相绕组的一组导体18。

图5A-5C中所示的相绕组50、60、70包括被保持在定子槽16内并环绕定子芯14数次的波形绕组。图5A-图5C中所示的相绕组50、60、70包括四个绕组部，其中每个绕组部大致环绕定子芯两次。例如，如图5A所示，将两个绕组部52、53定位在定子槽16的层一和层二中，并且将两个绕组部51、54定位在定子槽16的层三和层四中。相似地，如图5B所示，将两个绕组部62、63定位在定子槽16的层一和层二中，并且将两个绕组部61、64定位在定子槽16的层三和层四中。同样，如图5C所示，将两个绕组部72、73定位在定子槽16的层一和层二中，并且将两个绕组部71、74定位在定子槽16的层三和层四中。应认识到，本文所使用的术语“绕组部”指的是相绕组的某些部分。因此，如图5A-5C的实施例中所示，“绕组部”可以包括基本完成绕定子芯的多个圈的一部分相绕组，但也可以包括未完成绕定子芯的圈的一部分相绕组。

如从图5A-5C可以看出，在定子10的连接侧22上的相邻腿端部之间的所有连接是标准连接46。可以由本领域已知的各种方法中的任意方法（包括焊接、热熔等）来实现这些标准连接46。为在定子的连接侧上的相邻腿端部之间的非标准连接的所有连接可以被称为“特殊连接”。在本文公开的实施例中，将所有特殊连接（包括跳线、中性点以及端子连接）设置在定子10的插入侧20上。这些特殊连接包括下列项：（i）被需要串联或并联连接给定相中的绕组分段的连接（即，在相路径之间的连接）；（ii）被需要连接绕组集合的连接（即，层二33和层三33中的导体之间的连接）；（iii）不同相绕组之间的中性连接；以及（iv）用于每一相绕组的端子连接。

图5A-5C中的每一个标识了实现特殊连接的多个引线48。引线48仅仅是使用特殊连接被电连接以完成绕组布置12的导体分段18的端部。在图5A中，在引线L_A1至L_A8之间实现特殊连接；在图5B中，在引线L_B1至L_B8之间实现特殊连接；在图5C中，在引线L_C1至L_C8之间实现特殊连接。如以下进一步详细描述的那样，取决于如何将这些引线48连接在一起，绕组布置12可以被配置为单形绕组布置（例如，单Y或单△绕组布置）或双形绕组布置（例如，双Y或双△绕组布置）。

单Y绕组布置

现在参照图6A，在第一连接布置中，图5A-5C所示的引线48连接在一起，使得绕组部51-54、61-64和71-74以单形绕组布置（其在本文也可以称为“单形配置”）完成绕组布置12。具体来说，在图6A中，将引线48连接，以形成单Y形配置。在A相绕组50中，将引线L_A1经由端子连接T_A连接至A相端子。将引线L_A2连接至L_A3以便将绕组部51与绕组部52串联连接。相似地，将引线L_A4连接至L_A5以便将绕组部52与绕组部53串联连接。同样，将引线L_A6连接至L_A7以便将绕组部53与绕组部54串联连接。最后，将引线L_A8连接到跳线J₁，跳线J₁提供用于图6A的单Y形配置的中性点（neutral）。

继续参照图6A，在B相绕组60中，将引线L_B1经由端子连接T_B连接至B相端子。将引线L_B2连接至L_B3以便将绕组部61与绕组部62串联连接。相似地，将引线L_B4连接至L_B5以便将绕组部62与绕组部63串联连接。同样，将引线L_B6连接至L_B7以便将绕组部63与绕组部64串联连接。最后，将引线L_B8连接到中性跳线J₁。

在C相绕组70中，将引线L_C1经由端子连接T_C连接至C相端子。将引线L_C2连接至L_C3以便将绕组部71与绕组部72串联连接。相似地，将引线L_C4连接至L_C5以便将绕组部72与绕组部73串联连接。同样，将引线L_C6连接至L_C7以便将绕组部73与绕组部74串联连接。最后，将引线L_C8连接到中性跳线J₁。

现在参照图6B，针对图6A所示的绕组布置12的单Y配置，引线48之间的特殊连接的位置被示出在定子10的插入侧20上。如前所介绍的，特殊连接包括各种跳线、中性连接以及端子连接。特殊连接的第一集合被设置在从定子槽16中的第一层导体延伸处的引线之间，该第一层最接近于定子芯14的内周长24。特殊连接的该第一集合包括跳线J₂、J₃和J₄。跳线J₂连接引线L_A5和引线L_A4。跳线J₃连接引线L_B5和引线L_B4。跳线J₄连接引线L_C5和引线L_C4。

特殊连接的第二集合被设置在从定子芯的内周长24与外周长26之间的中心位置处的层2和层3中延伸出的引线之间。特殊连接的该第二集合包括将从层2延伸的引线接合至从层3延伸的引线的六个跳线或其它连接。具体来说，如图6B所示，第一跳线将从层2延伸出的L_A6连接至从层3延伸出的L_A7。第二跳线将从层2延伸出的L_B6连接至从层3延伸出的L_B7。第三跳线将从层2延伸出的L_A3连接至从层3延伸出的L_A2。第四跳线将从层2延伸出的L_C6连接至从层3延伸出的L_C7。第五跳线将从层2延伸出的L_B3连接至从层3延伸出的L_B2。第六跳线将从层2延伸出的L_C3连接至从层3延伸出的L_C2。

继续参照图6B，特殊连接的第三集合被设置在从定子槽16中的导体18的第四层延伸出的引线之间。特殊连接的第三集合包括跳线J₁和端子连接T_A、T_B和T_C。跳线J₁连接三个引线L_A8、L_B8和L_C8，从而提供图6A所示的Y形绕组布置的中性连接。将端子连接T_A连接到L_A1，将端子连接T_B连接到L_B1，将端子连接T_C连接到L_C1。

当如图6B所示完成图5A-5C的开路绕组布置的所有引线时，可以看到所得到的单Y形绕组布置包括每相围绕定子八次的绕组部。例如，对于图5B所示的B相，示出了环绕定子的以下八个路径：

环绕#1

-经由引线L_B1在槽#1开始的进入的相引线

-绕组在逆时针方向上（如从插入侧观看）开始

-节距为6的导体用于围绕电机1次（在层3中的第一腿，在层4中的第2腿）

-节距为5的导体用于偏移一个槽（短节距导体）

环绕#2

-用于围绕电机1次的6节距导体（在层3中的第一腿，在层4中的第2腿）

-以8节距导体跨越在层3和层2之间（即，可以通过具有在层2和层3之间延伸的U形转弯的单个U形导体提供L_B2和L_B3）

环绕#3

-用于围绕电机1次的6节距导体（在层1中的第一腿，在层2中的第2腿）

-用于偏移一个槽的5节距的导体（短节距导体）

环绕#4

-在层1内的通过使用6节距导体以反转绕组方向的跳线（即，连接L_B4和L_B5的跳线J₃）

环绕#5

-绕组以顺时针方向开始

-用于围绕电机1次的6节距导体（在层2中的第一腿，在层1中的第2腿）

-用于偏移一个槽的5节距的导体（短节距导体）

环绕#6

-以8节距导体跨越在层#2&#3之间（即，可以通过具有在层2和层3之间延伸的U形转弯的单个U形导体来提供L_B6和L_B7）

环绕#7

-用于围绕电机1次的6节距导体（在层4中的第一腿，在层3中的第2腿）

-用于偏移一个槽的5节距导体（短节距导体）

环绕#8

-在中性（即，J₁）处结束

双Y形绕组布置

现在参照图7A，示出用于图5A-5C的绕组布置的第二可能的连接布置。在图7A的第二绕组布置中，将引线48连接在一起，以使得绕组部51-54，61-64和71-74以双形绕组布置（其在本文中也可以被称为“双形配置”）来完成绕组布置12。具体来说，在图7A中，连接引线48，以形成包括第一Y部80a和第二Y部80b的双Y配置。A相绕组包括在第一Y部80a中的分支50a和第二Y部80b中的分支50b。分支50a的引线L_A1经由端子连接T_A连接到A相端子。分支50a的引线L_A2连接到L_A3，以便将绕组部51与绕组部52串联连接。将引线L_A4连接到为第一Y部80a提供了中性的跳线J₅。分支50b的引线L_A5也经由端子连接T_A连接到A相端子。分支50b的引线L_A6连接到L_A7，以便将绕组部53与绕组部54串联连接。将引线L_A8连接到为第二Y部80b提供了中性的跳线J₁。应认识到，因为跳线J₁和J₅并未连接，因此A相绕组的分支50a和50b并不是并联的。然而，也将认识到，在其他实施例中，可以通过接合跳线J₁和J₅来并联连接分支50a和50b，得到还包括并联分支（诸如分支50a和50b）的双形绕组布置。

继续参照图7A，B相绕组包括在第一Y部80a中的分支60a和第二Y部80b中的分支60b。分支60a的引线L_B1经由端子连接T_B连接到B相端子。分支60a的引线L_B2连接到L_B3，以便将绕组部61与绕组部62串联连接。将引线L_B4连接到为第一Y部80a提供了中性的跳线J₅。分支60b的引线L_B5也经由端子连接T_B连接到B相端子。分支60b的引线L_B6连接到L_B7，以便将绕组部63与绕组部64串联连接。将引线L_B8连接到为第二Y部80b提供了中性的跳线J₁。

C相绕组包括在第一Y部80a中的分支70a和在第二Y部80b中的分支70b。分支70a的引线L_C1经由端子连接T_C连接到C相端子。分支70a的引线L_C2连接到L_C3，以便将绕组部71与绕组部72串联连接。将引线L_C4连接到为第一Y部80a提供了中性的跳线J₅。分支70b的引线L_C5也经由端子连接T_C连接到C相端子。分支70b的引线L_C6连接到L_C7，以便将绕组部73与绕组部74串联连接。将引线L_C8连接到为第二Y部80b提供了中性的跳线J₁。

再一次应认识到，因为跳线J₁和J₅并未连接，因此第一Y部80a的分支与第二Y部80b的分支不是并联的。然而，也将认识到，在其它实施例中，可以通过连接跳线J₁和J₅来并联连接这些分支，得到还包括并联分支（包括并联分支50a和50b、60a和60b以及70a和70b）的双Y形绕组布置。

现在参照图7B，针对图7A所示的绕组布置12的双Y形配置，在定子10的插入侧20上示出了在引线48之间的特殊连接的位置。再一次，特殊连接包括各种跳线、中性连接以及端子连接。特殊连接的第一集合被设置在从定子槽16中的第一层导体延伸出的引线之间，该第一层最接近于定子芯14的内周长24。该特殊连接的第一集合包括跳线J₅和端子引线T_A、T_B和T_C。跳线J₅连接引线L_A4、L_B4和L_C4，并为图7A所示的双Y形绕组布置的第一Y部80a提供中性。端子引线T_A连接到引线L_A5，端子引线T_B连接到引线L_B5，以及端子引线T_C连接到L_C5。

特殊连接的第二集合被设置在从定子芯的内周长24与外周长26之间的中心位置处的层2和层3中延伸出的引线之间。该特殊连接的第二集合包括将从层2延伸的引线接合至从层3延伸的引线的六个跳线或其它连接。具体来说，如图7B所示，第一跳线将从层2延伸出的L_A6连接至从层3延伸出的L_A7。第二跳线将从层2延伸出的L_B6连接至从层3延伸出的L_B7。第三跳线将从层2延伸出的L_A3连接至从层3延伸出的L_A2。第四跳线将从层2延伸出的L_C6连接至从层3延伸出的L_C7。第五跳线将从层2延伸出的L_B3连接至从层3延伸出的L_B2。第六跳线将从层2延伸出的L_C3连接至从层3延伸出的L_C2。

继续参照图7B，特殊连接的第三集合被设置在从定子槽16中的导体18的第四层延伸出的引线之间。特殊连接的第三集合包括跳线J₁和端子连接T_A、T_B和T_C。跳线J₁连接三个引线L_A8、L_B8和L_C8，从而提供图7A所示的双Y形绕组布置的第二Y部80b的中性连接。端子连接T_A连接到L_A1，端子连接T_B连接到L_B1，端子连接T_C连接到L_C1。

当如图7B所示完成图5A-5C的开路绕组布置的所有引线时，可以看到所得到的双Y形绕组布置包括每相围绕定子八次的绕组部。例如，对于图5B所示的B相，示出了环绕定子的以下八个路径：

环绕#1

-经由引线L_B1在槽#1开始的进入的相引线

-绕组在逆时针方向上（从插入侧观看）开始

-具有6节距的导体用于围绕电机1次（在层3中的第一腿，在层4中的第2腿）

-用于偏移一个槽的5节距的导体（短节距导体）

环绕#2

-以8节距导体跨越在层#3&层#2之间（即，可以通过具有在层2和层3之间延伸的U形转弯的单个U形导体提供L_B2和L_B3）

环绕#3

-用于偏移一个槽的5节距的导体（短节距导体）

环绕#4

-在中性（J₅）处结束

环绕#5

-经由引线L_B5在槽#1开始的进入的相引线

-绕组开始于顺时针方向上（从插入侧观看）

-用于偏移一个槽的5节距导体（短节距导体）

环绕#6

-以8节距导体跨越在层#2&#3之间（即，可以通过具有在层2和层3之间延伸的U形转弯的单个U形导体提供L_B6和L_B7）

环绕#7

-用于偏移一个槽的5节距导体（短节距导体）

环绕#8

-在中性（J₁）处结束

到单Y形或双Y形绕组布置的转换

图6B和7B的比较揭露了对于图6B的单Y形布置和图7B的双Y形布置，特殊连接是非常相似的。具体来说，对于图6B的单Y形布置的特殊连接和图7B的双Y形布置的特殊连接之间的差别仅在于层1中的特殊连接。因此，为了将绕组布置从单Y形绕组布置（如图6A所示）改变为双Y形绕组布置（如图7A所示），仅需要进行的改变为改变导体的最内层的特殊连接，这些特殊连接位于定子10的插入侧20上。因此，为了将图6A和图6B的单形绕组布置修改为图7A和图7B的双形绕组布置，采用下列步骤：

（i）去除引线L_A5和L_A4之间的J₂电连接；

（ii）去除引线L_B5和L_B4之间的J₃电连接；

（iii）去除引线L_C5和L_C4之间的J₄电连接；

（iv）将A相端子连接T_A连接到引线L_A5；

（v）将B相端子连接T_B连接到引线L_B5；

（vi）将C相端子连接T_C连接到引线L_C5；以及

（vii）将以跳线J₅的形式的中性连接提供给引线L_A4、L_B4和L_C4。

当然，可以采用相反的过程来将图7A和图7B的双形绕组布置修改为图6A和图6B的单形绕组布置。

如上所述，绕组布置12可有利地被配置为通过仅改变到起源自定子槽的第一层的引线的连接，来快速且容易地在图6A的单Y形布置和图7A的双Y形布置之间进行变换，或反之亦然。这为制造商提供了易于在不同配置之间转换现有存货的能力。此外，在该领域使用的定子可易于通过简单地切换在定子槽的第一层中的引线上的连接，来重新配置为不同的绕组布置。

定子制造方法

除了前述内容，上述定子布置允许灵活的生产线，其中可基本上预先装配定子，并随后在稍后时间快速且容易地以单形绕组配置（例如，单Y配置）或双形绕组配置（例如，双Y形配置）来配置该定子。具体来说，可预先基本上完成多个定子，其中层1的特殊连接未完成。之后，通过简单地完成至定子芯的插入侧上的层1的引线的特殊连接，来选择性完成具有单形绕组布置或双形绕组布置的每一定子。

参照图8，示出形成用于多个电机的多个定子的方法。该方法开始于步骤91，其中，接收定子芯，并将多个导体分段插入定子芯的槽中。如上所述，导体分段中的每一个包括通过多个槽中的一个延伸的槽部和从定子芯的连接端上的槽部延伸的腿端部。将至少四个导体分段插入到定子芯的多个槽中的每一槽中。至少四个导体分段中的每一个都限定了导体层，以使得将至少四个导体层设置在多个槽中。

接下来，在步骤92中，相邻的腿端部被形成，并被连接在定子10的连接侧22上。为了实现这个，第一导体层中的导体分段的腿端部在第一方向上弯曲，并且第二层中的导体分段的腿端部在第二方向上弯曲，以使得多个第一相邻的腿端部形成在第一导体层和第二导体层中的导体分段之间。同时，第三层中的导体分段的腿端部也在第一方向上弯曲，并且第四层中的导体分段的腿端部在第二方向上弯曲，以使得多个第二相邻的腿端部形成在第三层和第四层中的导体分段之间。

在腿端部被弯曲之后，将定子的连接端上的相邻腿端部焊接、焊合、热熔或以其它方式连接在一起。具体来说，将多个第一相邻腿端部连接，并将多个第二相邻腿端部连接。相邻腿端部的这种连接形成了具有电路开路的部分定子绕组，诸如图5A-5C的实施例中所示那样，其中，引线48保持未连接，并导致该电路开路。具有电路开路的这样的绕组在本文中也可以被称为“开路绕组布置”。

接下来，在步骤93中，在定子10的插入侧20上进行一些特殊连接。具体来说，如图6B和7B所示，完成从层二、层三和层四延伸出的所有引线。然而，包括所有从层一中的导体延伸（即，最接近定子芯的内直径的层）的L_A4、L_B4、L_C4、L_A5、L_B5和L_C5的其它引线未连接，并保持断开。在此时，定子仅具有部分绕组，其中，在定子绕组上的电路开路（即，从层一延伸的未连接的引线）被配置为（i）选择性闭合以提供以单形绕组布置的形式的完整定子绕组，以及（ii）选择性闭合以提供以双形绕组布置的形式的完整定子绕组布置。

在步骤94中，确定是应当完成具有不完整绕组的定子还是将具有不完整绕组的定子移动至库存。如果将定子移动到库存，则定子被搁置以输送到库存，如步骤95中所标出那样。随后，在步骤96中，决定是否应构建具有部分绕组的附加定子。如果回答为是，则方法返回到步骤91，并且来构建具有部分绕组的另一定子。如果回答为否，则方法结束。

如果来自步骤94的确定是应当完成具有部分绕组的定子，则方法移动至步骤97。如上所述，在定子绕组上的剩余电路开路（即，从层一延伸出的引线48）被配置为（i）选择性闭合以提供以单形绕组布置的形式的完整定子绕组，以及（ii）选择性闭合以提供以双形绕组布置的形式的完整定子绕组布置。因此，在步骤97中决定是应当以单形绕组布置（例如，单Y形配置）还是以双形绕组布置（例如，双Y形配置）来完成定子绕组。

基于在步骤97中的决定，方法继续到步骤98或步骤99中的一个。在步骤98中，以诸如图6A所示的单形绕组布置来完成定子绕组。为完成该绕组，仅来自层一的那些特殊连接需要如图6B所示那样被连接，以便完成单Y形绕组（即，如图6B所示那样完成引线L_A4、L_B4、L_C4、L_A5、L_B5和L_C5的特殊连接）。

可替换地，如果以双形绕组布置来代替单形绕组布置来完成定子绕组，该方法进行至步骤99。在该步骤中，以诸如图7A所示的双Y形绕组之类的双形绕组布置来完成定子绕组。为了完成该绕组，仅来自层一的那些特殊连接需要如图7B所示那样被连接，以便完成双Y形绕组（即，如图7B所示完成引线L_A4、L_B4、L_C4、L_A5、L_B5和L_C5的特殊连接）。

在与图8所示的方法相关的方法中，存在具有开路绕组布置的定子的现有库存。因此，在该相关方法中，具有开路绕组布置的许多定子被选择性完成，以具有单形绕组布置或双形绕组布置。该方法类似与图8所示的方法，但去除了步骤91-95，这是因为已完成具有开路绕组布置的定子。在该方法中，根据步骤96-99来完成来自库存的定子，其中，来自步骤96的“是”响应导致回到步骤97。

上述布置在生产定子组件的生产线中提供了显著的灵活性。具体来说，单个定子线可被用于预先装配定子，该定子稍后可易于利用单形绕组布置或双形绕组布置来配置。这样的制造布置对于高生产量是特别有利的，其中可将定子配置在不同的产品中，诸如用在将用作混合电力车辆的电源的电机中的定子的生产。

使用切换构件的单形或双形绕组布置

在至少一个可选实施例中，可将开关定位在引线48之间，使得能够执行切换的定子绕组操作。例如，如图9所示，可以通过控制切换装置100（在图9的实施例中，其被设置作为MOSFET装置），来选择性地在图6的布置和图7B的布置之间改变层1中的特殊连接。将每一切换装置100被定位在跳线或端子连接中，以使得切换装置的控制将使能或去使能跳线或端子连接。在图9的实施例中，将切换装置定位在端子连接T_A2、T_B2和T_C2的每一个中。此外，将切换装置100定位在跳线J₂、J₃、J₄和J₅中。在引线C₁-C₈处控制切换装置100，该引线C₁-C₈均连接到控制器（诸如微处理器或其它逻辑装置）。控制器电子控制切换装置，以提供单形绕组布置或双形绕组布置。例如，如果绕组布置将要称为诸如图6A所示的单形绕组布置，则控制器去使能切换装置C₁-C₅，因此断开用于相关联的端子连接T_A2、T_B2和T_C2和跳线J₅的连接，并使能切换装置C₆-C₈，因此闭合跳线J₂、J₃和J₄的连接。这得到如图6B所示的连接布置。可选地，如果绕组布置将要称为诸如图7A所示的双形绕组布置，则控制器使能切换装置C₁-C₅，因此闭合用于相关联的端子连接T_A2、T_B2和T_C2和跳线J₅的连接，并去使能切换装置C₆-C₈，因此断开跳线J₂、J₃和J₄的连接。这得到如图7B所示的连接布置。

本文已仅通过示例而非限制的方式来介绍了具有单形或双形绕组布置的电机的一个或多个实施例的先前详细描述。应认识到，有利的是，在无需并入本文描述的其它特征和功能的情况下可以获得本文描述的特定的某些特征和功能。而且，应认识到，上述公开的实施例和其它特征及功能或其替代形式的各种替换、修改、变型或改进可被有利地组合成许多其它不同实施例、系统或应用。本领域技术人员随后可进行目前无法预料或无法预期的替换、修改、变型或改进，这些也旨在由所附权利要求所涵盖。因此，任何所附权利要求的精神或范围不应被限制为本文包含的实施例的描述。

Claims

1.一种形成用于电机的绕组的方法，所述方法包括：

将多个导体分段插入芯构件中的多个槽中，所述芯构件具有插入端和连接端，所述导体分段中的每一个包括经由所述多个槽中的一个延伸的槽部和从在所述芯构件的所述连接端上的所述槽部延伸出的腿端部，其中，至少四个导体分段被插入到所述多个槽中的每一个中，所述至少四个导体分段中的每一个都限定了导体层；

将第一导体层中的所述导体分段的所述腿端部在第一方向上弯曲，并且将第二层中的所述导体分段的所述腿端部在第二方向上弯曲，以使得多个第一相邻腿端部形成在所述第一导体层的导体分段与所述第二导体层的导体分段之间；

将第三层中的所述导体分段的所述腿端部在所述第一方向上弯曲，并且将第四层中的所述导体分段的所述腿端部在所述第二方向上弯曲，以使得多个第二相邻腿端部形成在所述第三层的导体分段与所述第四层的导体分段之间；

在所述芯构件的所述连接端处连接所述多个第一相邻腿端部和所述多个第二相邻腿端部；

连接所述芯构件的所述插入端上的多个腿端部，其中（i）在所述芯构件的所述插入端上的所述多个腿端部之间的连接、（ii）所述多个第一相邻腿端部之间的连接、以及（iii）所述多个第二相邻腿端部之间的连接形成了具有电路开路的部分绕组，所述电路开路被配置为（a）选择性闭合以提供具有单形绕组布置的完整绕组，以及（b）选择性闭合以为所述完整绕组提供双形绕组布置；

选择是否应当闭合所述电路开路，以提供具有所述单形绕组布置或所述双形绕组布置的所述完整绕组；以及

闭合所述电路开路，以提供所选择的具有所述单形绕组布置或所述双形绕组布置的完整绕组。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述单形绕组布置是单Y形绕组布置，并且其中，所述双形绕组布置是双Y形绕组布置。

3.如权利要求1所述的方法，其中，由到达未连接到其它导体的六个导体分段的至少六个引线来提供电路开路，所述六个导体分段包括被定位在所述至少四个导体层中的同一层中的槽部。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述同一层是所述至少四个导体层中的径向上最向内的层。

5.如权利要求4所述的方法，其中，闭合所述电路开路包括提供在所述导体分段中的第一对之间的第一连接，提供在所述导体分段中的第二对之间的第二连接，以及提供在所述导体分段中的第三对之间的第三连接，以提供具有所述单形绕组布置的完整绕组。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述第一连接、所述第二连接和所述第三连接包括第一跳线、第二跳线和第三跳线。

7.如权利要求3所述的方法，其中，闭合所述电路开路包括向所述导体分段中的第一个提供第一相端子连接，向所述导体分段中的第二个提供第二相端子连接，向所述导体分段中的第三个提供第三相端子连接以及向所述导体分段中的第四个、第五个和第六个提供中性连接，以提供具有所述双形绕组布置的完整绕组。

8.如权利要求1所述的方法，其中，通过从所述芯构件的所述插入端上的所述至少四个导体层中的单个层延伸出的至少六个引线，而不具有导体耦合至所述至少六个引线的一端，来形成所述电路开路。

9.如权利要求8所述的方法，其中，闭合所述电路开路包括提供在所述至少六个引线中的第一对之间的第一跳线、提供在所述至少六个引线中的第二对之间的第二跳线、以及提供在所述至少六个引线中的第三对之间的第三跳线，以提供具有所述单形绕组布置的完整绕组。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述完整绕组是三相绕组。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述电机是用于混合电力车辆的电源。

12.如权利要求1所述的方法，其中，在选择是否应当闭合所述电路开路以提供具有所述单形绕组布置或所述双形绕组布置的完整绕组之前，执行在所述芯构件的所述连接端处连接所述多个第一相邻腿端部和所述多个第二相邻腿端部。

13.如权利要求1所述的方法，其中，所述电路开路被设置在所述芯构件的所述插入端处。

14.如权利要求1所述的方法，其中，所述电路开路均被设置在从同一导体层延伸出的导体分段之间。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述导体层是最接近所述芯构件的内直径的导体层。

16.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个导体分段是具有基本为矩形的截面的U形导体。

17.一种制造第一定子绕组和第二定子绕组的方法，所述方法包括：

在第一定子芯上形成开路绕组布置，所述开路绕组布置包括被定位在定子槽中的导体分段，每一槽中具有至少四层导体分段，所述开路绕组布置还包括到达多个所述导体分段的多个引线；

在第二定子芯上形成所述开路绕组布置；

通过将所述多个引线与第一附加导体连接来闭合在所述第一定子芯上的所述开路绕组布置，以形成处于单形配置的三相绕组；以及

通过将所述多个引线与第二附加导体连接来闭合在所述第二定子芯上的所述开路绕组布置，以形成处于多形配置的三相绕组。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述第一附加导体包括在所述多个引线之间延伸的跳线，并且其中，所述第二附加导体包括至少一个跳线和至少三个相引线。

19.如权利要求17所述的方法，其中，所述开路绕组布置包括六个引线；

其中，闭合在所述第一定子芯上的所述开路绕组布置包括将所述六个引线连接至三个跳线，以使得所述三个跳线中的每一个均连接所述引线中的一对；并且

其中，闭合在所述第二定子芯上的所述开路绕组布置包括将所述六个引线连接至三个相引线和一个跳线，以使得所述一个跳线连接所述六个引线中的三个，并且所述三个相引线每一个均连接到所述六个引线中的一个。

20.一种将定子中的绕组布置从单形配置转换为双形配置的方法，所述定子包括多个槽，在每一槽中具有至少四个导体，所述方法包括：

去除第一槽中的导体与第二槽中的导体之间的第一电连接；

去除第三槽中的导体与第四槽中的导体之间的第二电连接；

去除第五槽中的导体与第六槽中的导体之间的第三电连接；

将第一相连接提供到所述第一槽中的导体；

将第二相连接提供到所述第三槽中的导体；

将第三相连接提供到所述第五槽中的导体；以及

将中性连接提供到所述第二槽、所述第四槽和所述第六槽中的导体。