CN112544030B - 用于编织用于电机的部件的线的方法 - Google Patents

Abstract

一种形成定子绕组的方法，包括：形成第一导体，所述第一导体具有第一端、第二端以及在第一端与第二端之间的第一多个端匝，多个端匝具有至少第一绕组节距；形成第二导体，所述第二导体具有第一端部、第二端部以及在第一端部与第二端部之间的第二多个端匝，多个端匝具有至少第一绕组节距；使第一导体的第一区段在多个端匝中的选定端匝处弯曲；将第二导体叠置到第一导体的第二区段上；以及将第一导体的第一区段展平，使得第二导体的第一部分在第一导体的第一区段下方，并且第二导体的第二部分在第一导体的第二区段上方，从而形成第一导体对。

Description

用于编织用于电机的部件的线的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月10号提交的美国申请第62/717,692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。第一部分是叠片。叠片通常由被成形(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。叠片还包括开向ID或OD的槽。槽具有宽度和深度。在每个槽之间的是叠片齿，该叠片齿从ID或OD叠片背铁(磁轭)延伸。

第二部分是绕组。绕组通常由绝缘铜线形成。但是应理解，可以使用其他导电材料诸如铝。绕组包括多个相——通常为3个、5个或6个。相的数量可以变化。对于每个相，绕组包括具有槽段和端环的导体。槽段被容置在叠片槽中。端环大部分周向地跨越，并将两个槽段连接在一起。绕组可以是三角形绕组或是星形绕组。

分布式绕组是具有一个相的极的绕组，极包括一个以上的槽、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。绕组应进行电气平衡，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定子绕组的系统，该平衡定子绕组具有减小的厚度并且可以结合到更紧凑的定子芯中。

发明内容

公开了一种形成定子绕组的方法，包括：形成第一导体，所述第一导体具有第一端、第二端以及在第一端与第二端之间的第一多个端匝，多个端匝具有至少第一绕组节距；形成第二导体，所述第二导体具有第一端部、第二端部、以及在第一端部与第二端部之间的第二多个端匝，多个端匝具有至少第一绕组节距；使第一导体的第一区段在多个端匝中的选定端匝处弯曲；将第二导体叠置到第一导体的第二区段上；以及将第一导体的第一区段展平，使得第二导体的第一部分在第一导体的第一区段下方，并且第二导体的第二部分在第一导体的第二区段上方，从而形成第一导体对。

还公开了一种形成定子绕组的方法，包括：形成多个导体，所述导体具有第一端、第二端、以及在第一端与第二端之间的第一多个端匝，多个端匝具有至少第一绕组节距；将第一多个导体形成为具有第一纵轴的第一导体绕组；将第二多个导体形成为具有第二纵轴的第二导体绕组；使第一导体绕组弯曲以形成第一段和第二段；将第二导体绕组叠置在第一导体绕组上；以及将第一导体绕组展平，使得第一段在第二导体绕组上方，并且第二段在第二导体绕组下方，从而形成组合的导体绕组。

附图说明

以下描述不应被认为是以任何方式进行限制。参照附图，以相同的方式对相同的元件进行编号：

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沿第一方向折叠的图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沿第一方向折叠的图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图3的另一绕组叠置到图7的绕组上；

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

图10描绘了根据示例性实施方式的一方面的第二导体对叠置到第一导体对上；

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

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第二六导体绕组叠置到第一六导体绕组上；

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

图17描绘了根据示例性实施方式的一方面的编织的12导体绕组。

具体实施方式

在本文中参照附图通过例证而非限制性的方式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形成在内环形表面(也未示出)中。绕组14包括编织部分16和连接器引线部分18。编织部分16限定绕组14的一部分，在该部分点处导体可以交织以建立期望的形状因数和电气平衡。连接器引线部分18限定以下部分，在该部分处形成绕组14的导体的端子端可以互连并耦接至例如电源的一部分。

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，以40示出了多个槽段之一。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，并且第二端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，并且第三绕组节距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，并且第三绕组节距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，并且第二端部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还包括具有第二绕组节距X2的弯曲部64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定位在第一导体34的弯曲部46内。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之间改变一次或多次。

参照图5至图7，第一导体34可以被定位和操纵以准备接受第二导体52。作为示例，如图6所示，第一导体34可以在弯曲部46处或在与弯曲部46相邻的端匝39处沿第一方向向上弯曲，从而形成在第一端36和弯曲部46或多个端匝39中的与弯曲部46相邻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也可以向上弯曲但沿第二方向向上弯曲，以形成在第二端37和多个端匝39中的与弯曲部48相邻的一个端匝之间限定的第二区段72。在图7中相反地示出第一方向，因为第一区段70沿逆时针方向向上弯曲，而第二区段72沿顺时针方向向上弯曲。然而，应理解，第一区段70和第二区段72可以在相同的旋转方向上向上弯曲。第三区段74可以被限定在多个端匝39中的与弯曲部46相邻的另一个端匝和多个端匝39中的与弯曲部48相邻的又一个端匝之间。

此时，如图8至图9所示，第二导体52可以叠置到第一导体34上。图8示出了第二导体52被叠置到第一导体34上的过程。第一区段70和第二区段72可以展开。此时，第二导体52的第一部分和第二部分(未单独标记)分别位于第一区段70和第二区段72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形成为编织的A导体和B导体。此时，应理解，术语“下方”和“上方”应被理解为是为了清楚而呈现，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，形成了第二导体对82，第二导体对82以与第一导体对80基本上类似的方式来形成。第二导体对82放置在第一导体对80上方。仍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，应理解，通过叠置三个A/B导体的两导体对而形成第一六导体绕组90。

此时，如图13所示，以与形成第一六导体绕组90的方式类似的方式形成第二六导体绕组94。然而，通过叠置三个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可以绕轴线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放置在第一六导体绕组90上方。图15示出了第二六导体绕组94被放置到第一六导体绕组90上的过程。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所示的十二导体绕组120。然后，根据示例性实施方式，十二导体绕组120可以被装载到定子本体12中。

此时，应理解，示例性实施方式描述了为具有每相每极2个槽和有公共节距绕组和特殊节距区域的线的定子创建A线和B线的编织的方法。其他布置也是可以的。另外的公共绕组可以是每相每极具有3个槽的绕组，其可以具有不同的公共节距，例如9节距和特殊区段，其中11节距在两个8节距的上方延伸。还应理解，在其他绕组中可以采用每对线两个以上的特殊节距区域(例如，5至7节距区域)。

具有以径向排容置在槽中的线的定子具有槽段层。容置在最外层中的槽段被认为是在层#1中。容置在第二最外层中的线的槽段被认为是在层2中，对于每个槽中的所有8层，以此类推。每相每极具有两个槽的大多数定子将具有每个极的左槽和右槽。对于每相每极具有2个槽且每个极中有4-8-4相带的定子，将具有左槽、中间槽和右槽。为了减少可能导致损耗和较低效率的再循环电流，对于每个相并联连接的并联导体例如导体A、B、C、D可以在所有极的左槽中具有类似的平均层位置。也适用于中间槽。也适用于右槽。为了实现这种平衡，绕组的其他区域(除了5至7节距区域之外)可能需要编织。

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，单数形式“一”、“一种”和“该”也旨在包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，其指定了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或添加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。

尽管已经参照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，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变化并且可以用等同物代替其元件。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施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范围内的所有实施方式。

Claims (21)

1.一种形成定子绕组的方法，包括：

形成第一导体，所述第一导体具有第一端、第二端以及在所述第一端与所述第二端之间的第一多个端匝，所述第一多个端匝具有至少第一绕组节距；

形成第二导体，所述第二导体具有第一端部、第二端部以及在所述第一端部与所述第二端部之间的第二多个端匝，所述第二多个端匝具有至少所述第一绕组节距；

使所述第一导体在所述第一多个端匝中的选定端匝处弯曲以使所述第一导体的第一区段相对于所述第一导体的第二区段弯曲；

将所述第二导体叠置到所述第一导体的第二区段上；以及

使所述第一导体的第一区段相对于所述第一导体的第二区段不弯曲，使得所述第二导体的第一部分在所述第一导体的第一区段下方，并且所述第二导体的第二部分在所述第一导体的第二区段上方，从而形成第一导体对。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在叠置所述第二导体之前，使所述第一导体在所述第一多个端匝中的另一个选定端匝处弯曲以使所述第一导体的第三区段相对于所述第一导体的第二区段弯曲。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：使所述第一导体的第三区段相对于所述第一导体的第二区段不弯曲，使得所述第二导体的第一部分在所述第一导体的第一区段下方，并且所述第二导体的第二部分在所述第一导体的第二区段上方，并且所述第二导体的第三部分在所述第一导体的第三区段下方，以进一步形成所述第一导体对。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，使所述第一区段弯曲包括使所述第一区段沿第一方向弯曲，以及使所述第三区段弯曲包括使所述第三区段沿所述第一方向弯曲。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，使所述第一区段弯曲包括使所述第一区段沿第一方向弯曲，以及使所述第三区段弯曲包括使所述第三区段沿第二方向弯曲。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，使所述第一区段弯曲包括使所述第一区段沿顺时针方向弯曲，以及使所述第三区段弯曲包括使所述第三区段沿逆时针方向弯曲。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，形成所述第一导体包括：创建包括第二绕组节距的第一节距变化端匝、包括与所述第一绕组节距和所述第二绕组节距不同的第三绕组节距的第二节距变化端匝；以及形成所述第二导体包括：创建包括所述第二绕组节距的第三节距变化端匝和包括所述第三绕组节距的第四节距变化端匝。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，使所述第一导体的第一区段弯曲包括使所述第一导体在与所述第一节距变化端匝相邻的端匝处弯曲。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，使所述第一导体的第一区段弯曲包括使所述第一导体在所述第一节距变化端匝处弯曲。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述第二导体叠置到所述第一导体的第二区段上包括将所述第三节距变化端匝与所述第一节距变化端匝对准。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，使所述第一导体的第一区段弯曲包括使所述第一导体的第一区段在与所述第一节距变化端匝相邻的端匝处弯曲，以及使所述第一导体的第三区段弯曲包括使所述第一导体的第三区段在所述第二节距变化端匝处弯曲。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括：

形成与所述第一导体对类似的第二导体对以及与所述第二导体对类似的第三导体对；以及

将所述第二导体对叠置到所述第一导体对上并且将所述第三导体对叠置到所述第二导体对上，从而形成具有第一纵轴的第一六导体绕组。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：形成具有第二纵轴的第二六导体绕组。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：使所述第一六导体绕组弯曲以形成第一段和第二段。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：将所述第二六导体绕组叠置在所述第一六导体绕组上。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：使所述第一六导体绕组不弯曲，使得所述第一段在所述第二六导体绕组上方并且所述第二段在所述第二六导体绕组下方，从而形成基本上电气平衡的12导体马达绕组。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，使所述第一六导体绕组弯曲包括在所述第一六导体绕组的轴线处相对于所述第二段旋转所述第一段。

18.一种形成定子绕组的方法，包括：

形成多个导体，所述导体具有第一端、第二端以及在所述第一端与所述第二端之间的第一多个端匝，所述多个端匝具有至少第一绕组节距；

将第一多个导体形成为具有第一纵轴的第一导体绕组；

将第二多个导体形成为具有第二纵轴的第二导体绕组；

使所述第一导体绕组弯曲以形成第一段和第二段；

将所述第二导体绕组叠置在所述第一导体绕组上；以及

使所述第一导体绕组不弯曲，使得所述第一段在所述第二导体绕组上方，并且所述第二段在所述第二导体绕组下方，从而形成组合的导体绕组。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，使所述第一导体绕组弯曲包括在所述第一导体绕组的轴线处相对于所述第二段旋转所述第一段。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第一导体绕组包括至少六个导体并且所述第二导体绕组包括至少六个导体。

21.根据权利要求20所述的方法，形成具有3个相和至少12个导体的组合的导体绕组。