CN112585848A - 形成用于电机的部件的方法 - Google Patents

Abstract

一种形成用于电机的绕组的方法，该方法包括：形成具有大致相同的导线形式的多个导体，所述多个导体具有连结多个槽段的多个端匝；将所述多个导体的第一部分限定为第一导体；将所述多个导体的第二部分绕中央轴线旋转以与第一导体成镜像；将所述多个导体的第二部分限定为第二导体；将第一导体中选定的导体与第二导体中选定的导体组合以形成导体对；以及将多个导体对组合以形成多导体绕组。

Description

形成用于电机的部件的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日期较早的于2018年8月10日提交的美国申请号62/717,707的权益，其全部公开内容通过参引并入本文中。

背景技术

电动马达或发电机的定子包括两个部分以及绝缘材料。第一部分是层压板。层压板通常由电工钢的层压片形成，其被成形(压印、轧制或弯曲)为具有内径、外径和堆叠高度的环形形状。层压板还包括向内径或外径敞开的槽。槽具有宽度和深度。在每个槽之间存在层压齿，该层压齿从内径或外径延伸至层压板的背铁(磁轭)。

第二部分是绕组。绕组通常由绝缘铜线形成。但是应当理解的是，可以使用其他导电材料，比如铝。绕组包括多个相，通常为3个、5个或6个相。相的数量可以变化。对于每个相，绕组包括具有槽段和端匝的导体。槽段容纳在层压板的槽中。端匝大部分沿周向跨越并且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。

分布式绕组是一个相具有多个极的绕组，其包括多于一个的槽，通常是相邻的槽。每个相也可以占据多个绕组层。例如，在三相绕组中，可以有24个极，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，但是在任何给定的绕组层中一次只能占据两个槽。绕组应达到电平衡，以便使损耗最小化并提高效率。创建可引入更紧凑的定子的电平衡绕组是一项挑战。此外，将导体形成为可以插入层压板中以形成平衡绕组的绕组形状是一项耗时且具有挑战性的工作。因此，业界将乐于接受这样的系统，该系统形成具有减小的厚度的平衡定子绕组，并且该系统可以包括容易形成、组合并引入层压板中的绕组。

发明内容

公开了一种形成用于电机的绕组的方法，该方法包括：形成具有大致相同的导线形式的多个导体，所述多个导体具有连结多个槽段的多个端匝；将所述多个导体的第一部分限定为第一导体；使所述多个导体的第二部分绕中央轴线旋转以与第一导体成镜像；将所述多个导体的第二部分限定为第二导体；将第一导体中选定的导体和第二导体中选定的导体组合以形成导体对；以及将多个导体对组合以形成多导体绕组。

附图说明

图1描绘了根据示例性实施方式的一个方面形成的用于电动马达的包括绕组的定子；

图2描绘了根据示例性实施方式的一个方面的图1的定子的绕组的第一导体；

图3描绘了根据示例性实施方式的一个方面的图1的定子的绕组的第二导体；

图4描绘了根据示例性实施方式的一个方面的包括第一导体和第二导体的导体对；

图5描绘了根据示例性方面的图4的导体对的一部分；

图6描绘了根据示例性实施方式的一个方面的图1的定子的第一多导体绕组；

图7描绘了根据示例性实施方式的一个方面的图1的定子的第二多导体绕组；以及

图8描绘了将第二多导体绕组叠加在第一多导体绕组上以形成根据示例性实施方式的一个方面的图1的定子的绕组。

具体实施方式

用于电机的定子在图1中总体上用10表示。定子10包括定子本体12，该定子本体12支承由多个导体16形成的绕组14。定子本体12可以由导电材料形成并且包括多个槽(未示出)，在所示的实施方式中，槽形成在内部环形表面(也未示出)中。绕组14包括编织部分18和连接器引线部分20。编织部分18限定绕组14的可以供导体在该处交织以建立期望的形状因数和电平衡的部分。连接器引线部分20限定了在形成绕组14的导体的末端处可以互连并联接至例如电源的部分。

绕组14是通过创建A/B导体和C/D导体的编织导体对而形成的。如将在本文中变得明显的，B导体可以表示A导体的镜像，而D导体可以表示C导体的镜像，其中，A导体和C导体大致相同，而B导体和D导体大致相同。此外，如本文中将容易变得明显的，导体A、B、C和D中的每个导体均包括相同的形式并且仅可以通过相对于例如所选轴线的定向而区别开。

在示例性实施方式中，多个导体16各自具有大致相同的导线形式或几何形状。选择多个导体16中的一部分导体作为第一导体，其中一个第一导体在图2中以34示出。第一导体34包括第一端部36、第二端部37、连结多个槽段的多个端匝39，多个槽段中的一个槽段以40示出，多个槽段在多个端匝之间延伸。多个端匝39可以具有三角形或山墙形的形状，比如如图2中所示。如将在本文中详细描述的，根据位置的不同，第一导体34可以代表A导体或C导体。第一导体34可以包括中央轴线42。中央轴线42大致平行于多个槽段。如可以在图2或图3中看出，多个导体16形成有布置在中央轴线的右侧的至少12个端匝39和布置在中央轴线的左侧的至少12个端匝39。第一导体34的第一端部36限定了第一连接器引线41，而第二端部37限定了第二连接器引线43。中央轴线42定位成距第一连接器引线41和第二连接器引线43的距离相等。多个端匝39包括具有第一绕组节距X1的多个第一弯曲部44A、具有第一绕组节距X1的多个第二弯曲部44B以及具有第一绕组节距X1的多个第三弯曲部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。弯曲部46位于中央轴线42的一侧，并且弯曲部48位于中央轴线42的另一侧。中央轴线42定位成距弯曲部46和弯曲部48的距离相等。

根据示例性方面，第二绕组节距X2可以比第一绕组节距X1大一个，并且第三绕组节距X3可以比第一绕组节距X1小一个。在实施方式中，第一绕组节距X1可以代表6节距，第二绕组节距X2可以代表7节距，并且第三绕组节距X3可以代表5节距。具体的节距值可以变化。短语6节距描述了特定的端匝将跨越了5个槽的两个槽段连接起来。

进一步根据示例性实施方式，如图3中所示，选择多个导体16中的另一部分导体作为第二导体52。第二导体52是第一导体34的镜像。也就是说，第一导体34可以绕中央轴线42旋转180°以形成第二导体52。在第一导体34旋转180度之后，第一连接器引线41与第二连接器引线43互换位置，并且弯曲部46与弯曲48互换位置。第二导体52可以限定如将在本文中讨论的B导体或D导体。如将在本文中详细描述的，第一导体34与第二导体52组合以形成如图4中所示的导体对54。当将第一导体34和第二导体52引入定子本体12中时，第一导体34和第二导体52将位于相邻的槽中。第一导体34和第二导体52可以组合，使得第二导体52的具有第三绕组节距X3的弯曲部48嵌套在第一导体34的具有第二节距的弯曲部46内，如图5中所示。如将在本文中详细描述的，嵌套允许导体对54具有减小的厚度。

在实施方式中，多个导体对54被组合以形成如图6中所示的第一多导体绕组90。在这一点上，应当理解的是，通过对A/B导体的三个导体对54进行叠加而形成第一多导体绕组90。因此，在示例性实施方式中，第一多导体绕组90可以采取六导体绕组的形式。在这一点上，第二多导体绕组94以与第一多导体绕组90相似的方式形成。通过对C/D导体的三个导体对(未单独标记)进行叠加而形成第二多导体绕组94，如图7中所示。

如图8中所示，第二多导体绕组94可以叠加在第一多导体绕组90上以形成定子10的相绕组100。根据示例性实施方式，相绕组100包括十二个导体。当第二多导体绕组94被引入到定子本体12中时，第二多导体绕组94可以定位成距第一多导体绕组90一(1)极。在实施方式中，第二多导体绕组94可以与第一多导体绕组90交错，以便改善相绕组100的电平衡。可以以类似的方式形成附加的相绕组(未示出)，并将这些附加的相绕组引入定子本体12中以形成多个绕组14。

在示例性实施方式中，由导线A、C和B、D构成的多个绕组14仅具有一种形状和两种取向。应当理解的是，存在导线的其他组合。对于每相每极具有3个槽并具有3个相的定子而言，公共节距为9，而特殊节距区域为对应两个八节距的11节距。在这种设计中，可能存在三种不同的导线形状，并且一种导线形状是其他形状之一的镜像。形成每相每极具有3个槽并具有3个相的定子的过程类似于上述过程，但是需要两个成丝机，并且仅每个第三绕线从左到右旋转180度。

在这一点上，应当理解的是，示例性实施方式描述了一种用于形成定子的系统，该定子具有由多个导体形成的绕组，每个导体具有相同的几何形状。即，每个绕组导体与其他绕组导体一同形成、操纵并组合以形成用于电机的多个绕组。尽管相绕组被描述为由第一绕组和第二绕组形成，但是应当理解的是，相绕组可以包括三个或更多个绕组。绕组在插入后可以以三角形构型或星形构型连接。

术语“大约”和“大致”意在包括与基于提交申请时可用的设备的特定数量的测量相关的误差程度。例如，“大约”和/或“大致”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是出于描述特定实施方式的目的，并不意在限制本发明。除非上下文另外明确指出，否则如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时指明了所陈述的特征、整数、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、整数、步骤、操作、元件部件和/或其组的存在或附加。

尽管已经参考一个或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，在不脱离本发明范围的情况下，可以做出各种改变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应本发明的教导。因此，意图是本发明不限于作为预期用于实现本发明的最佳模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 (16)

1.一种形成用于电机的绕组的方法，所述方法包括：

形成具有大致相同的导线形式的多个导体，所述多个导体具有连结多个槽段的多个端匝；

将所述多个导体的第一部分限定为第一导体；

将所述多个导体的第二部分绕中央轴线旋转以与所述第一导体成镜像；

将所述多个导体的所述第二部分限定为第二导体；

将所述第一导体中选定的导体与所述第二导体中选定的导体组合以形成导体对；以及

将多个导体对组合以形成多导体绕组。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一导体中选定的导体与所述第二导体中选定的导体组合包括将所述第二导体中的一个第二导体的所述端匝中的一个端匝嵌套在所述第一导体中的一个第一导体的所述端匝中的一个端匝内。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述第一导体中选定的导体与所述第二导体中选定的导体组合包括将所述第一导体中的一个第一导体的端匝嵌套在所述第二导体中的一个第二导体的槽段之间。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述多个导体对组合包括将第一导体对、第二导体对和第三导体对组合以形成六导体绕组。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：将第一多导体绕组和第二多导体绕组组合以形成用于所述电机的定子绕组的至少一部分。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述多个导体包括形成具有有着至少三个不同的绕组节距的多个端匝的多个导体。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，形成具有有着至少三个不同的绕组节距的所述多个端匝的所述多个导体包括形成所述多个端匝的第一部分以包括第一绕组节距、形成所述多个端匝中的至少一个端匝以包括与所述第一绕组节距不同的第二绕组节距、以及形成所述多个端匝中的至少一个另一端匝以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。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，形成所述多个端匝中的至少一个端匝以包括所述第二绕组节距包括形成所述多个端匝中的至少一个端匝以包括比所述第一绕组节距大一个的绕组节距。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述多个端匝中的至少一个另一端匝以包括所述第三绕组节距包括形成所述多个端匝中的至少一个端匝以包括比所述第一绕组节距小一个的绕组节距。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述多个导体包括形成具有三角形形状的所述端匝。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述第二导体中的一个第二导体还包括形成具有设置在所述中央轴线的一侧上的至少12个端匝和设置在所述中央轴线的另一侧上的12个端匝的第二导体。

12.根据权利要求7所述的方法，其中，形成所述第二导体中的一个第二导体还包括将所述第二导体中的所述一个第二导体的所述中央轴线定位成距具有所述第二绕组节距的所述端匝和具有所述第三绕组节距的所述端匝的距离相等。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二导体中的一个第二导体形成有第一连接器引线和第二连接器引线，并且所述第二导体中的所述一个第二导体的所述中央轴线定位成距所述第一连接器引线和所述第二连接器引线的距离相等。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二导体的所述中央轴线定位成大致平行于所述第二导体的槽段。

15.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述多导体绕组定位在电机的定子本体中。

16.一种电机，所述电机包括：

定子，所述定子包括定子本体和由权利要求1的方法形成的多个绕组。

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