CN112534691A - 卷绕电机的部件的方法 - Google Patents

Abstract

一种在定子中安装绕组的方法，包括：形成第一个多导体绕组，该第一个多导体绕组包括第一多个端子引线和第二多个端子引线；形成第二个多导体绕组，该第二个多导体绕组包括第三多个端子引线和第四多个端子引线；将第一个多导体绕组引入到定子本体的多个定子槽中；将第二个多导体绕组引入到定子本体的多个定子槽中，以径向地在第一个多导体绕组的内部；以及使第二多个端子引线与第三多个端子引线连接，以形成十二导体定子绕组。

Description

卷绕电机的部件的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月10日提交的美国临时申请第62/717,699号的较早提交日期的权益，其全部公开内容通过引用并入本文中。

背景技术

电动马达或发电机的定子包括两个部分和绝缘材料。第一部分是层压件。层压件通常由被成形(冲压、轧制或弯曲)为具有ID、OD以及堆叠高度的环形形状的电工钢的层压板形成。层压件还包括开向ID或OD的槽。槽具有宽度和深度。在每个槽之间的是层压件齿，该层压件齿从ID或OD层压件背铁(轭)延伸。

第二部分是绕组。绕组通常由绝缘铜线形成。但是应当理解，可以使用诸如铝的其他导电材料。绕组包括多个相——通常为3个、5个或6个。相的数量可以改变。对于每个相，绕组包括具有槽段和端环的导体。槽段被容置在层压件槽中。端环大部分沿周向延伸，并将两个槽段连接在一起。绕组可以是三角形绕组或星形绕组(wye winding)。

分布式绕组是具有一个相的极的绕组，所述极包括多于一个的槽、通常是相邻的槽。每个相还可以占据多个绕组层。例如，在3相绕组中，可以有24个极，其中由每个极占据两个槽，并且绕组可以占据8个绕组层。每个极可以跨越三个槽，但在任何给定的绕组层中一次仅占据两个槽。绕组应该被电气平衡，以便使损失最小化并且提高效率。创建可以被引入到更紧凑的定子中的电气平衡的绕组是一项挑战。因此，工业上将接受形成平衡的定子绕组的系统，该平衡的定子绕组具有减小的厚度并且可以被结合到更紧凑的定子芯中。

发明内容

公开了一种在定子中安装绕组的方法，所述方法包括：形成第一个多导体绕组，所述第一个多导体绕组包括第一多个端子引线和第二多个端子引线；形成第二个多导体绕组，所述第二个多导体绕组包括第三多个端子引线和第四多个端子引线；将第一个多导体绕组引入到定子本体的多个定子槽中；将第二个多导体绕组引入到定子本体的多个定子槽中，以径向地在第一个多导体绕组的内部；以及使第二多个端子引线与第三多个端子引线连接，以形成十二导体定子绕组。

附图说明

图1描绘了用于电动马达的包括根据示例性实施方式的一方面形成的绕组的定子；

图2描绘了根据示例性实施方式的一方面的图1的定子的绕组的导体；

图3描绘了根据示例性实施方式的一方面的图1的定子的另一绕组；

图4描绘了根据示例性实施方式的一方面的被编织在一起的绕组的一部分和另一绕组的一部分；

图5描绘了根据示例性实施方式的一方面的准备编织操作的图2的绕组；

图6描绘了根据示例性实施方式的一方面的在第一方向上折叠的图5的绕组的第一部分；

图7描绘了根据示例性实施方式的一方面的在第一方向上折叠的图6的绕组的第二部分；

图8描绘了根据示例性实施方式的一方面的被叠加到图7的绕组上的图3的另一绕组；

图9描绘了根据示例性实施方式的一方面的展开到另一绕组上以形成第一导体对的图8的绕组的第一部分和第二部分；

图10描绘了根据示例性实施方式的一方面的被叠加到第一导体对上的第二导体对；

图11描绘了根据示例性实施方式的一方面的被叠加到第一导体对和第二导体对上的第三导体对；

图12描绘了根据示例性实施方式的一方面的包括第一导体对、第二导体对和第三导体对的第一六导体绕组；

图13描绘了根据示例性实施方式的一方面形成的第二六导体对；

图14描绘了根据示例性实施方式的一方面的绕中轴旋转的第一六导体绕组的第一部分；

图15描绘了根据示例性实施方式的一方面的被叠加到第一六导体绕组上的第二六导体绕组；

图16描绘了根据示例性实施方式的一方面的被旋转成第二六导体绕组的第一六导体绕组的第一部分的部分；

图17描绘了根据示例性实施方式的一方面的第一编织12导体绕组；

图18描绘了根据示例性实施方式的一方面的第二编织12导体绕组；

图19描绘了根据示例性实施方式的一方面的接收第一编织12导体绕组的图1的定子的俯视图；

图20描绘了根据示例性实施方式的一方面的接收第二编织12导体绕组的图19的定子的俯视图；

图21描绘了根据示例性实施方式的一方面的被连接至第二编织12导体绕组的第一编织12导体绕组；以及

图22描绘了根据示例性实施方式的一方面的定子的部分侧视图，其示出了被连接至第二编织12导体绕组的第一编织12导体绕组。

具体实施方式

在本文中参照附图通过举例而非限制呈现了对所公开的设备和方法的一个或更多个实施方式的详细描述。

在图1中总体上以10表示用于电机的定子。定子10包括支承多个绕组14的定子本体12。定子本体12可以由导电材料形成并且包括多个槽(未示出)，这些槽在所示的实施方式中被形成在内环形表面(也未示出)中。绕组14包括编织部16和连接器引线部18。编织部16限定绕组14的一部分，在绕组14的该部分处，点导体可以被交错以建立期望的形状因数和电平衡。连接器引线部18限定形成绕组14的导体的端子端处的一部分，绕组14可以与例如电源互连和耦接。

通过创建A/B导体和B/D导体的编织导体对来形成绕组14。如本文中将变得明显的，B导体可以表示A导体的镜像并且D导体可以表示C导体的镜像，其中A导体和C导体基本上相同并且B导体和D导体基本上相同。参照图2，第一导体34被示出为包括第一端36、第二端37、在其之间延伸的连接多个槽段的多个端匝39，多个槽段之一被示出为40。根据位置，第一导体34可以表示A导体或C导体。

第一导体34的第一端36限定第一连接器引线41，第二端37限定第二连接器引线42。多个端匝39包括：具有第一绕组节距X1的第一多个弯曲部44A、具有第一绕组节距X1的第二多个弯曲部44B以及具有第一绕组节距X1的第三多个弯曲部44C。多个端匝39还包括具有第二绕组节距X2的弯曲部46和具有第三绕组节距X3的弯曲部48。第二绕组节距X2可以比第一绕组节距X1大1，第三绕组节距X3可以比第一绕组节距X1小1。在实施方式中，第一绕组节距X1可以表示6节距，第二绕组节距X2可以表示7节距，第三绕组节距X3可以表示5节距。特定的节距值可以变化。短语“6节距”描述了特定的端环连接跨越5个槽的两个槽段。

参照图3，第二导体52被示出为包括第一端部54、第二端部56以及在其之间延伸的多个端匝57。第二导体52的第一端部54限定第一连接器引线59，第二端部56限定第二连接器引线60。多个端匝57包括具有第一绕组节距X1的第一多个弯曲部62A、具有第一绕组节距X1的第二多个弯曲部62B以及具有第一绕组节距X1的第三多个弯曲部62C。多个端匝57还包括具有第三绕组节距X3的弯曲部646和具有第三绕组节距X3的弯曲部66。如将在本文中详述的，如图4所示，第二导体52的弯曲部66被定位成：在第一导体34的弯曲部46内靠近第一导体34的弯曲部46。通过这种布置，第一导体34和第二导体52的相对位置可以在第一端36和54与第二端37和55之间改变一次或更多次。

参照图5至图7，如图5所示，第一导体34可以被定位和操纵成准备接纳第二导体52。作为示例，如图6所示，第一导体34可以在第一方向上弯曲，从而形成在第一端36和与弯曲部46邻近的多个端匝39中的一个端匝之间限定的第一区段70。如图7所示，第一导体34也可以在第一方向上弯曲，以形成在第二端37和与弯曲部48邻近的多个端匝39中的一个端匝之间限定的第二区段。第三区段74可以被限定在与弯曲部46邻近的多个端匝39中的另一个端匝和与弯曲部48邻近的多个端匝39中的又一个端匝之间。

此时，如图8所示，第二导体52可以被叠加到第一导体34上。第一区段70和第二区段72可以被展开。此时，第二导体52的第一部分和第二部分(未单独标记)位于第一区段70下方，并且第二导体52的第三部分位于第三区段74上方，从而形成如图9所示的用于承载第一电相的第一导体对80。第一导体对80被形成为编织A导体和B导体。此时，应当理解，术语“下方”和“上方”应被理解为是为了清楚而被提出，而不旨在对第一导体34和第二导体52的位置施加任何限制。

根据示例性方面，如图10所示，以与第一导体对80基本上类似的方式形成的第二导体对82被形成。第二导体对82被放置在第一导体对80上方。仍然进一步根据示例性方面，如图11所示，以与第一导体对80和第二导体对82基本上类似的方式形成第三导体对84。第三导体对84被放置在第一导体对80和第二导体对82上方以形成如图12所示的第一六导体绕组90。此时，应当理解，通过叠加三个A/B导体的两导体对而形成第一六导体绕组90。

此时，以与第一六导体绕组90形成的方式类似的方式形成第二六导体绕组94。然而，通过叠加三个C/D导体的两导体对来形成第二六导体绕组94。如图14所示，第一六导体绕组90可以绕中轴96旋转或弯曲，从而创建第一区段98和第二区段100。如图15所示，第二六导体绕组94被放置在第一六导体绕组90上方。第二六导体绕组94包括第一部分104和第二部分106。第一区段98可以如图16所示那样被展开，使得第一部分104在第一区段98下方，并且第二部分106在第二区段100上方，从而形成如图17所示的具有第一多个端子引线122和第二多个端子引线124的第一个十二导体绕组120。然后，根据示例性实施方式，第一个十二导体绕组120可以被装载到定子本体12中。如将在本文中详述的。

在形成第一个十二导体绕组120之后，如图18所示的那样，形成第二个十二导体绕组130。第二个十二导体绕组130包括第三多个端子引线132和第四多个端子引线134。此时，第一个十二导体绕组120和第二个十二导体绕组130可以被引入到定子本体12中。在实施方式中，如图19所示，第一个十二导体绕组120被引入到定子本体12中并向外扩展到多个定子槽(未单独标记)中。在实施方式中，第一个十二导体绕组120可以围绕定子本体12缠绕两次。在扩展第一个十二导体绕组120之后，第二个十二导体绕组130可以被引入并被扩展到多个定子槽中，以径向地位于第一个十二导体绕组120的内部。此时，如本文中将详述的，第二多个端子引线124可以连接至第三多个端子引线132。

根据另一示例性方面，第一个十二导体绕组120和第二个十二导体绕组130可以被组合并被布置在定子本体12中。然后，组合的第一个十二导体绕组120和第二个十二导体绕组130可以径向地向外扩展到多个槽中。在一个示例性方面中，第二多个端子引线122可以在扩展之前连接至第三多个端子引线132。在另一示例性方面中，第二多个端子引线122可以在扩展之后连接至第三多个端子引线132。

现在将参照图21来描述第二多个端子引线122到第三多个端子引线132的示例性连接。在图21中，用字母A至D详述仅第一相。第二相仅被标识为x并且第三相仅被标识为y。绕组的层在页面的左侧被标记为1至8。槽被标记为1至18，以及然后是138至144。应当理解，实际的定子是圆形的并且包括槽1至144，但是为了简单起见，图21仅示出了槽1至18和138至144。第一个十二导体绕组120被设置在最外层中——层1至层4。第二个十二导体绕组130被设置在最内层中——层5至层8。第二个十二导体绕组130被引入到从第一个十二导体绕组120偏移1个槽的定子槽中。当第二个十二导体绕组130被设置在槽2和槽3中并且第一个十二导体绕组120被设置在槽1和槽2中时，可以在图21中看到该偏移。应当理解，第二相和第三相可以以与第一相类似的方式被连接。

根据示例性方面，第一多个端子端122A和122B被布置在定子本体12的不同层中，并提供外部连接点(未单独标记)。虽然被示出为两对，例如A/B对和C/D对，但是应当理解，第一个十二导体绕组120的外部连接点包括6个导体对。第一个十二导体绕组120具有导体A，导体A具有在槽1的层1中的槽段，导体A作为引线122A延伸出页面。底侧端匝(在图21中未示出端匝)将槽1的层1中的槽段A连接至槽7的层1中的槽段A。顶侧端匝将槽7的层1中的槽段A与槽13的层1中的槽段A连接起来。这种交替的顶侧端匝和底侧端匝以及槽段的模式继续向右并在圆形定子芯上绕回，直到它到达槽140。在槽140处，导体A被设置在槽140的层2中。顶侧端匝将槽140的槽层2中的槽段A与槽2的层3中的槽段A连接起来。底侧端匝将槽2的层3中的槽段A与槽8的层4中的槽段A连接起来。当导体A针对围绕定子槽的第一圆周基本上被设置在层1和层2中，但是然后针对围绕定子槽的第二圆周被设置在层3和层4中时，螺旋模式是明显的。该模式在定子槽周围再次继续，交替出现具有顶侧端匝的槽段和具有底侧端匝的槽段。导体A从槽139中的层4延伸作为引线124A。除了当第一个十二导体绕组120的导体B、C和D从122A或122B处的引线围绕定子槽螺旋直到从124A或124B处的引线延伸时它们偏移一个槽和/或1层以外，第一个十二导体绕组120的导体B、C和D与导体A相同。除了第二个十二导体绕组130的导体A、B、C和D向右偏移1个槽并且被插入到层5至层8中以外，第二个十二导体绕组130的导体A、B、C和D类似于第一个十二导体绕组120的导体A、B、C和D。

第二多个端子引线124A和124B可以被布置在定子本体12的单层中并且限定内部连接点(未单独标记)。根据示例性方面，第三多个端子引线132A和132B可以被布置在定子本体12的单层中并且提供内部连接点(未单独标记)。虽然被示出为两对例如A/B对和C/D对，但是应当理解，第二个十二导体绕组130的内部连接点包括6个导体对。第二个十二导体绕组130还包括由第四端子引线134A和134B限定的外部连接点。

在实施方式中，第一个十二导体绕组120串联地连接至第二个十二导体绕组130。因此，在图21中，第二多个端子引线124A与第三多个端子引线132A连接，并且第二多个端子引线124B与第三多个端子引线132B连接。图21示出了如由四条线所示的4个单独的连接(未标记)。引线124A的引线A连接至引线132A的引线A。类似地，引线124A的引线B连接至引线132A的引线B。引线124B的引线C连接至引线132B的引线C。类似地，引线124B的引线D连接至引线132B的引线D。在实施方式中，可以通过焊料接头、焊接接头、钎焊接头等进行连接。此外，虽然未示出，但是应当理解，用于其他相的连接可以类似于所示的那些连接，对于第二相仅偏移2个槽，并且对于第三相仅偏移4个槽。这种设计的一个优点是：所有的串联连接是相同的节距并因此可以是相同的形状。另一个优点是：串联连接位于层4和层5中，层4和层5径向地为最外层1与最内层8之间的中心。这是优点，原因是引线位于两个最内层7和8以及两个最外层1和2中，因此引线和串联连接不会彼此干扰。

图22描绘了定子本体12以及端环和形成第一相(未单独标记)的在第一个十二导体绕组120与第二个十二导体绕组130之间的串联连接240、242、246和248的侧视图。串联连接240、242、246和248在端环的上方轴向地被连接。由于串联连接240、242、246和248的节距和形状都相同，因此它们可以是像三角形端环一样的三角形形状。这允许它们将第二个十二导体绕组130的腿500与第一个十二导体绕组120的腿510径向地向内嵌套在一起。

此时，应当理解，示例性实施方式描述了用于形成具有多件绕组的定子的系统。也就是说，绕组被形成，与至少一个其他绕组被组合，被安装到定子中并且被连接。以这种方式，定子绕组可以被形成并且被装配到具有小形状因数的定子芯中。通过在另一个绕组之后安装一个绕组，例如，采用多个径向扩展操作，绕组可以被安装到定子本体中，该定子本体不具有将接受单件绕组的几何形状。此外，尽管被描述为由第一绕组和第二绕组形成，但是应当理解，绕组可以包括三个或更多个绕组。在插入之后，绕组可以以三角形配置或Y形配置被连接。示例性实施方式描述了级联绕组，其中对于至少三个连续层，一根线被容置在同一层中。还应当理解的是，多根平行线(例如，4根或更多根平行线)交错的绕组(通常由发夹形绕组创建)也可以具有类似的半绕组连接方案。

术语“约”和“基本上”旨在包括与基于提交本申请时可用设备的特定量的测量相关联的误差的程度。例如，“约”和/或“基本上”可以包括给定值的±8％或5％或2％的范围。

本文所使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，而不旨在限制本发明。如本文中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。还将理解的是，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中被使用时，指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或他们的组的存在或添加。

尽管已经参考一个或更多个示例性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其要素。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适于本发明的教导。因此，旨在本发明不限于作为用于实现本发明所设想的最佳方式而公开的特定实施方式，而是本发明将包括落入权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (18)

1.一种在定子中安装绕组的方法，包括：

形成第一个多导体绕组，所述第一个多导体绕组包括第一多个端子引线和第二多个端子引线；

形成第二个多导体绕组，所述第二个多导体绕组包括第三多个端子引线和第四多个端子引线；

将所述第一个多导体绕组引入到定子本体的多个定子槽中；

将所述第二个多导体绕组引入到所述定子本体的所述多个定子槽中，以径向地在所述第一个多导体绕组的内部；以及

使所述第二多个端子引线与所述第三多个端子引线连接，以形成十二导体定子绕组。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述第二多个端子引线与所述第三多个端子引线连接包括：在所述第二多个端子引线中的每一个与所述第三多个端子引线中的每一个的相应端子引线之间形成焊接连接。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述第二多个端子引线与所述第三多个端子引线连接包括：在所述第一个多导体绕组与所述第二个多导体绕组之间形成串联连接。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述第二多个端子引线与所述第三多个端子引线连接包括：在所述第二多个端子引线中的每一个与所述第三多个端子引线中的每一个的相应端子引线之间形成焊料接头。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述第二多个端子引线与所述第三多个端子引线连接包括：在所述第二多个端子引线中的每一个与所述第三多个端子引线中的每一个的相应端子引线之间形成钎焊连接。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述第二多个端子引线与所述第三多个端子引线连接包括：形成具有与所述第一个多导体绕组和所述第二个多导体绕组的端匝部分的节距和形状相对应的节距和形状的连接。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述第二多个端子引线与所述第三多个端子引线连接包括：使所述第二多个端子引线与所述第一多个端子引线嵌套。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，安装所述第一个多导体绕组并将所述第二个多导体绕组引入到所述定子本体的所述多个定子槽中包括：将组合的第一个多导体绕组和第二个十二导体绕组径向地向外扩展到所述定子本体中。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，安装所述第一个多导体绕组并将所述第二个多导体绕组引入到所述定子本体的所述多个定子槽中包括：在将所述第一个多导体绕组扩展到所述定子槽中之后，将所述第二个多导体绕组扩展到所述多个定子槽中。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第一个多导体绕组包括形成第一个十二导体绕组，并且形成所述第二个多导体绕组包括形成第二个十二导体绕组。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一个多导体绕组引入到所述多个定子槽中包括形成所述绕组的最外层，并且引入所述第二个多导体绕组包括形成所述绕组的最内层。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述第二个多导体绕组引入到所述多个定子槽中包括：引入从所述第一个多导体绕组偏移了一个槽的所述第二个多导体绕组。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述第一个多导体绕组引入到所述多个定子槽中包括：将所述第一多个端子引线引入所述绕组的外层中并且将所述第二多个端子引线引入所述绕组的中间层中。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述第二个多导体绕组引入到所述多个定子槽中包括：将所述第三多个端子引线引入所述绕组的中间层中并且将所述第四多个端子引线引入所述绕组的内层中。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，使所述第二多个端子引线与所述第三多个端子引线连接包括：使所述绕组的中间层中的所述第二多个端子引线与所述绕组的中间层中的所述第三多个端子引线连接。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述第一个多导体绕组引入到所述多个定子槽中包括：将所述第一个多导体绕组以围绕所述定子槽螺旋缠绕的方式从所述绕组的外层中的所述第一多个端子引线引入到所述绕组的中间层中的所述第二多个端子引线。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，将所述第二个多导体绕组引入到所述多个定子槽中包括：将所述第二个多导体绕组以围绕所述定子槽螺旋缠绕的方式从所述绕组的中间层中的所述第三多个端子引线引入到所述绕组的内层中的所述第四多个端子引线。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，将所述第一个多导体绕组引入到所述多个定子槽中包括将所述第一多个端子引线的一部分引入到所述绕组的最外层中，并且引入所述第二个多导体绕组包括将所述第四多个端子引线的一部分引入到所述绕组的最内层中。

Images