CN113472103B - 包括具有相移绕组的定子的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有多个绕组(30)的多相电机(20)，绕组安装在定子芯(28)上，其限定了多个相，其中对于每个相，绕组包括至少两个并联绕组，每个绕组包括串联连接的一对连续线材(AZ、BX、CY)。对于每个极(1、2、3、4……16)，并联绕组填充一个或多个中心槽(BB、CC)和两个外槽(AA、DD)。每个绕组填充每个中心槽的倍数为绕组填充每个外槽的倍数的两倍，从而在中心槽和外槽之间限定2：1的槽填充比，并且其中形成绕组的线材对中的每条线材填充槽的比与该槽填充比不同。并联绕组中的每个绕组包括相移端环，其将绕组从一个外槽移动到另一个外槽。

Description

包括具有相移绕组的定子的电机

本申请是国际申请号为PCT/US2017/042698、国家申请号为201780046625.3、申请日为2017年7月19日、名称为“包括具有相移绕组的定子的电机”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请要求以下专利申请的优先权：2016年7月28日提交的名称为“ELECTRICMACHINE WITH STATOR HAVING PHASE SHIFT WINDINGS(包括具有相移绕组的定子的电机)”的美国临时专利申请No.62/368,070；2016年7月28日提交的名称为“ELECTRICMACHINE WITH STATOR HAVING EVEN SLOT DISTRIBUTION(包括具有均匀槽分布的定子的电机)”的美国临时专利申请No.62/368,104；和2016年8月10日提交的名称为“ELECTRICMACHINE WITH STATOR WINDINGS HAVING OVER-UNDER END LOOPS(包括具有上下型端环的定子绕组的电机)”的美国临时专利申请No.62/373,223；每个申请的公开内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及电机。

背景技术

电机在现代车辆中用于多种不同的目的。例如，电机通常用作起动器、交流发电机、牵引马达和其它用途。在这些应用中，电机可以用作马达、发电机，或者可选择性地操作为马达或发电机。

对于用于车辆应用以及其它非车辆应用的电机，尺寸减小和效率提高的需求日益增长。

在满足现代车辆应用的日益严格的要求的同时允许成本有效的制造的电机设计的改进是期望的。

发明内容

本发明提供一种电机，其具有的绕组模式限定相移并且允许成本有效地制造紧凑且高效的电机。

本发明的一种形式包括多相电机，该多相电机包括与转子可操作地连接的定子，其中转子可相对于定子旋转。定子包括定子芯，该定子芯限定了中心开口和多个轴向延伸的槽，所述槽围绕中心开口。多个绕组安装在定子芯上，其中所述多个绕组限定了多个相。对于每个相，多个绕组包括至少两个并联绕组，每个绕组包括连续线材对，它们串联连接并填充相同数量的槽。对于每个极，并联绕组填充一个或多个中心槽，两个外槽设置在中心槽的相对侧上，每个相中的绕组的数量比中心槽和外槽的总数少一个。每个绕组以相同的倍数填充每个中心槽，并且以相同的倍数填充每个外槽，并且其中每个绕组填充每个中心槽的倍数为绕组填充每个外槽的倍数的两倍，从而在中心槽和外槽之间限定2：1的槽填充比。线材对中的每条线材填充槽的比与该槽填充比不同。并联绕组设置在相邻的槽中，对于每次缠绕，在每个极处留下一个空的外槽，每个线材围绕定子延伸多次缠绕。定子组件在每个相的每个极之间限定标准间距，该间距是每个极的相应槽之间的共同圆周间距。每条线材包括相移端环，该相移端环的间距与标准间距相差一个槽；并联绕组中的每个绕组在相同的极位置处具有相移端环，由此相移端环将并联绕组从一个外槽移动到另一个外槽。定子组件限定了相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，每个绕组限定了能够连接到外部电路构件的引线，引线设置在第一轴向端部处，相移端环设置在第二轴向端部处。

在这样的实施例中，相移端环可以设置在线材从一层过渡到另一层的位置处。相移端环也可以各自限定比标准间距大一个槽的间距。

每个相的绕组可包括至少三个并联连接的绕组。在具有三个并联绕组的这种实施例中，每个极可包括两个中心槽和两个外槽，每个中心槽填充有六个线材区段，每个外槽填充有三个线材区段。在这种电机的一些实施例中，定子组件可以配置成使得对于每个相的每个极，外槽中的第一外槽设置在中心槽的逆时针侧上，外槽中的第二外槽设置在中心槽的顺时针侧上，并且其中设置在第一外槽和第二外槽中的一个内的线材设置在径向最外层中，设置在第一外槽和第二外槽中的另一个内的线材设置在径向最内层中，由此每个外槽填充有来自两个单独相的线材。在这样的实施例中，定子可以配置成使得各个层可以是径向最内层中的一个或径向最外层中的一个，但不是这两者。

这样的实施例可以采用三相电机的形式。其还可以包括设置在线材从一层过渡到另一层的位置处的相移端环，并且具有限定了比标准间距大一个槽的间距的相移端环。

在一些实施例中，定子组件限定了相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，每个绕组限定了能够连接到外部电路构件的引线，引线设置在第一轴向端部处，相移端环设置在第二轴向端部处，并且其中每条线材围绕定子延伸多次缠绕。在这样的实施例中，每条线材可以是连续线材，所述连续线材围绕定子延伸多次缠绕而在所述连续线材中没有任何需要连接的断裂。作为另外一种选择或除此之外，在这样的实施例中，对于每个极，每个中心槽可以填充有至少六个线材区段，每个外槽可以填充有至少三个线材区段。作为另外一种选择或除此之外，在这样的实施例中，相移端环可以设置在线材从一层过渡到另一层的位置处。

本发明的另一种形式包括多相电机，该多相电机包括与转子可操作地连接的定子，其中转子可相对于定子旋转。定子包括定子芯，该定子芯限定了中心开口和多个轴向延伸的槽，所述槽围绕中心开口。多个绕组安装在定子芯上，其中多个绕组限定多个相，并且其中对于每个相，多个绕组包括至少两个并联绕组，每个绕组包括串联连接并填充相同数量的槽的连续线材对。对于每个极，并联绕组填充一个或多个中心槽，两个外槽设置在中心槽的相对侧上。每个绕组以相同的倍数填充每个中心槽，并且以相同的倍数填充每个外槽，并且其中每个绕组填充每个中心槽的倍数为绕组填充每个外槽的倍数的两倍，从而在中心槽和外槽之间限定2：1的槽填充比，并且其中形成绕组的线材对中的每条线材填充槽的比不同于该槽填充比。

在一些实施例中，定子组件在每个相的每个极之间限定标准间距，该标准间距是每个极的相应槽之间的共同圆周间隔，并且其中每条线材包括相移端环，该相移端环具有的间距与标准间距相差一个槽，并联绕组中的每个绕组在相同的极位置处具有相移端环。这将并联绕组从一个外槽移动到另一个外槽。

在这样的实施例中，定子组件可以限定相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，每个绕组限定了能够连接到外部电路构件的引线，引线设置在第一轴向端部处，相移端环设置在第二轴向端部处。在更进一步的实施例中，每条线材可以围绕定子延伸多次缠绕，其中相移端环设置在线材从一层过渡到另一层的位置处。

在一些实施例中，定子组件限定了绕组模式，其中对于每个相的每个极，外槽中的第一外槽设置在中心槽的逆时针侧上，外槽中的第二外槽设置在中心槽的顺时针侧上，并且其中设置在第一外槽和第二外槽中的一个内的线材设置在径向最外层中，设置在第一外槽和第二外槽中的另一个内的线材设置在径向最内层中，由此每个外槽填充有来自两个单独相的线材。

在一些实施例中，每条线材包括至少一个位置改变端环，其中并联绕组中的每个绕组在同一位置处具有一个位置改变环，其中位置改变端环限定非标准间距，从而改变槽中并联绕组的相对位置。在这样的实施例中，定子组件可以限定相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，每个绕组限定了能够连接到外部电路构件的引线，引线和位置改变端环设置在第一轴向端部处，相移端环设置在第二轴向端部处。在一些实施例中，这种电机的每个相可包括至少三个并联连接的绕组。

在具有至少三个并联连接的绕组的实施例中，一些实施例包括对于每个相具有三个并联绕组的定子组件，其中每个极包括两个中心槽和两个外槽，每个中心槽填充有六个线材区段，每个外槽填充有三个线材区段。在这样的实施例中，每个相的每个绕组的每条线材可以限定一个相移端环和三个位置改变端环，所有剩余的端环限定标准间距。这样的实施例可以包括定子组件，定子组件限定了相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，每个绕组限定了能够连接到外部电路构件的引线，引线和位置改变端环设置在第一轴向端部处，相移端环设置在第二轴向端部处。这样的实施例可以具有定子组件，其中对于每个相的每个极，外槽中的第一外槽设置在中心槽的逆时针侧上，外槽中的第二外槽设置在中心槽的顺时针侧上，并且其中设置在第一外槽和第二外槽中的一个内的线材设置在径向最外层中，设置在第一外槽和第二外槽中的另一个内的线材设置在径向最内层中，由此每个外槽填充有来自两个单独相的线材。这样的实施例可以采用三相电机的形式。

本发明的另一种形式包括多相电机，该多相电机包括：定子，该定子与转子可操作地联接，其中转子能够相对于定子旋转；定子包括定子芯，该定子芯限定了中心开口和多个轴向延伸的槽，所述槽围绕中心开口；多个绕组，所述多个绕组安装在定子芯上，其中所述多个绕组限定了多个相，并且其中对于每个相，所述多个绕组包括：至少两个并联绕组，每个绕组包括连续线材对，线材串联连接并填充相同数量的槽；其中对于每个极，并联绕组填充至少一个中心槽和两个外槽，两个外槽设置在中心槽的相对侧上；每个绕组填充每个中心槽相同的倍数并且填充每个外槽相同的倍数，并且其中每个绕组填充每个中心槽的倍数为绕组填充每个外槽的倍数的两倍，由此在中心槽和外槽之间限定出为2：1的槽填充比，并且其中线材对中的每条线材以与该槽填充比不同的比填充槽；定子组件在每个相的每个极之间限定标准间距，该标准间距是每个极的相应槽之间的共同圆周间距；并且其中每条线材包括相移端环，该相移端环的间距与标准间距相差一个槽；并联绕组中的每个绕组在相同的极位置处具有相移端环，由此相移端环将并联绕组从一个外槽移动到另一个外槽。

在一些实施例中，每条线材围绕定子延伸多次缠绕。

在一些实施例中，定子组件限定了相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，每个绕组限定了能够连接到外部电路构件的引线，引线设置在第一轴向端部处，相移环设置在第二轴向端部处。

在一些实施例中，相移端环设置在线材从一层过渡到另一层的位置处。

在一些实施例中，相移端环各自限定比标准间距大一个槽的间距。

在一些实施例中，每个相包括至少三个并联连接的绕组。这样的实施例可以具有这样的结构，其中每个相包括三个并联绕组，每个中心槽填充有至少六个线材区段，每个外槽填充有至少三个线材区段。其还可以配置成使得每个极包括两个中心槽和两个外槽。还可以进一步配置成使得对于每个相的每个极，外槽中的第一外槽设置在中心槽的逆时针侧上，外槽中的第二外槽设置在中心槽的顺时针侧上，并且其中设置在第一外槽和第二外槽中的一个内的线材设置在径向最外层中，设置在第一外槽和第二外槽中的另一个内的线材设置在径向最内层中，由此每个外槽填充有来自两个单独相的线材。这种电机可以是三相电机。其还可以配置成使得相移端环设置在线材从一层过渡到另一层的位置处。另外，其可以具有相移端环，每个相移端环限定比标准间距大一个槽的间距。

在一些实施例中，定子组件限定了相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，每个绕组限定了能够连接到外部电路构件的引线，引线设置在第一轴向端部处，相移端环设置在第二轴向端部处，并且其中每条线材围绕定子延伸多次缠绕。

在一些实施例中，定子组件限定了相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，每个绕组限定了能够连接到外部电路构件的引线，引线设置在第一轴向端部处，相移端环设置在第二轴向端部处，并且其中每个中心槽填充有至少六个线材区段，每个外槽填充有至少三个线材区段。

在一些实施例中，定子组件限定了相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，每个绕组限定了能够连接到外部电路构件的引线，引线设置在第一轴向端部处，相移端环设置在第二轴向端部处，并且其中相移端环设置在线材从一层过渡到另一层的位置处。

在一些实施例中，定子组件限定了相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，每个绕组限定了能够连接到外部电路构件的引线，引线设置在第一轴向端部处，相移端环设置在第二轴向端部处，并且其中每条连续线材围绕定子延伸多次缠绕，而在连续线材中没有任何需要连接的断裂。

本发明的另一种形式包括多相电机，该多相电机包括与转子可操作地连接的定子，其中转子可相对于定子旋转，其中定子包括限定中心开口的定子芯和多个轴向延伸的槽，这些槽围绕中心开口。多个绕组安装在定子芯上，其中所述多个绕组限定了多个相，并且其中对于每个相，所述多个绕组包括：至少两个并联绕组，每个绕组包括连续线材对，线材串联连接并填充相同数量的槽；其中对于每个极，并联绕组填充至少一个中心槽和两个外槽，两个外槽设置在所述至少一个中心槽的相对侧上；定子组件在每个相的每个极之间限定标准间距，该标准间距是每个极的相应槽之间的共同圆周间距；并且其中每条线材包括相移端环，该相移端环的间距与标准间距相差一个槽；并联绕组中的每个绕组在相同的极位置处具有相移端环，由此相移端环将并联绕组从一个外槽移动到另一个外槽，其中定子组件限定了相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，每个绕组限定了能够连接到外部电路构件的引线，引线设置在第一轴向端部处，相移端环设置在第二轴向端部处。

在一些实施例中，每条线材围绕定子延伸多次缠绕。

在一些实施例中，对于每个极，每个中心槽填充有至少六个线材区段，每个外槽填充有至少三个线材区段。

在一些实施例中，相移端环设置在线材从一层过渡到另一层的位置处。

附图说明

通过参考下面结合附图对本发明实施例的描述，本发明的上述和其它特征以及实现它们的方式将变得更加明显，并且本发明本身将被更好地理解，其中：

图1是局部绕组图，示出了限定单独相的一部分的三条线材。

图2是局部绕组图，示出了与图1中所示的线材串联连接以形成单独相的三条线材。

图3是定子图的俯视图，示出了图1和2的线材的布置。

图4是图3的定子图的一部分的详细视图。

图5是图3的定子图的一部分的另一个细节图。

图6是电机的横截面图。

相应的参考字符在几个视图中表示相应的部分。尽管这里阐述的示例说明了本发明的实施例，但是在一种形式中，下面公开的实施例并非旨在是穷举的或者被解释为将本发明的范围限制为所公开的精确形式。

具体实施方式

图6示出了电机20。在所示实施例中，电机20是能够作为马达或发电机运行的车辆交流发电机，然而，替代实施例可以采用电机的形式，该电机可仅操作为马达或可仅操作为发电机。电机20包括安装在轴24上的转子22，轴和转子均相对于定子26旋转。定子26具有定子芯28和多个绕组30。

定子芯28可以由叠片叠堆形成，并且限定多个槽32。绕组30包括轴向延伸的区段34和端匝36，这些区段设置在槽32内，每个端匝36连接一对槽区段34。轴向延伸的槽32围绕定子芯28的中心开口38。

所示实施例是具有六匝的三相电机。另外，每个相包括三个并联布置的绕组。换言之，每个绕组围绕定子芯的整个圆周延伸六次，并且每个相有三个这样的绕组。为了实现这种布置，每个绕组使用两条单独的线材或丝线，由此每个相使用总共六条单独的线材或丝线。每条单独的线材围绕定子形成三个匝并且与另一条线材串联连接，从而形成每个相的三个绕组中的一个。

可用于描述绕组布置的一个参数是每相每极的槽。如果每个这样的槽仅由一个相的绕组填充，则这等于绕组的每个槽组中每极的槽数。例如，在所示的实施例中，每个槽组中有18个槽区段，每个槽保持6个槽区段，因此所示的布置每相每极具有3个槽。然而，所示实施例具有所谓的相移，并且一些槽保持两个不同相的槽区段。

使用这样的相移可以减少所谓的趋肤效应。作为一般规则，当特定槽中的导体承载不同的相电流时，这种导体中的趋肤效应将小于槽中的所有导体承载相同的相电流的情况下的趋肤效应。虽然这种相移减小了趋肤效应，但是使用这种相移会使得更难以电平衡绕组。

为了避免或最小化绕组中的再循环电流，期望绕组电平衡，对于具有多个并联连接的线材的绕组而言尤其如此。如果采用相移并且每个相由并联布置的奇数个绕组形成，则提供电平衡的定子可能特别困难。

所示实施例提供了一种定子绕组模式，该定子绕组模式为每个相提供具有相移和平行布置的奇数个绕组的电平衡定子。如上所述，所示的绕组模式包括用于每个相的六个匝和三个单独的绕组。该模式每相每极具有三个槽，但对于每个极或槽组，绕组占据四个物理槽。在每个槽组中，两个中心槽各有六个导体，这些导体都来自同一相。两个外槽各自具有来自一个相的三个导体和来自不同相的三个附加导体。为了使定子电平衡，槽组的每个槽需要具有来自三个绕组中的每个绕组的相同数量的导体。还希望每个不同的径向层具有来自三个绕组中的每个绕组的相同数量的导体。然而，这种径向平衡不如槽之间的平衡重要。示例性绕组模式可用于提供电平衡定子，并且在下面借助于图1-5进一步描述。

图1示出了三条单独的线材X、Y、Z，它们与图2中所示的三条单独的线材A、B、C串联连接。更具体地，线材A与线材Z串联连接以形成第一绕组，线材B与线材X串联连接以形成第二绕组，线材C与线材Y串联连接以形成第三绕组。然后，第一、第二和第三绕组并联连接以形成电机20的一个相。电机20是三相电机，并且具有相同绕组布置的两个附加相也用于电机20。

从图3中可以看出，定子组件的每个相限定16个极，每个极由四个物理槽形成。六条线材配合在每个轴向延伸的定子槽32内。如本文所用，径向最外侧的线材在层1中，层2是下一个径向向内的线材位置，以此类推，其中径向最内侧的线材位置是层6。

从图3以及图4和图5中还可以看出，每个极由一组四个槽形成，其中两个中心槽各自完全填充有绕组(在所示实施例中为六个绕组)，两个外槽只有一半填充有来自特定相的绕组(在所示实施例中为三个绕组)，从而形成3-6-6-3绕组模式。如这里所使用的并且如图4中标记的，对于槽15和槽3，从形成极的每个槽组的逆时针侧上的外槽开始并顺时针移动，槽被称为槽AA、槽BB、槽CC和槽DD。换言之，槽BB和CC形成中心槽，槽AA和DD形成外槽。

一个极的槽AA与相邻极的槽AA之间的距离为9个槽。类似地，一个极的槽BB和相邻极的槽BB之间的距离是9个槽，依此类推，形成相邻极的槽组的相应槽之间的距离限定了电机的标准间距。在所示实施例中，标准间距是9个槽。

返回图1和图2，线材图标记了非标准的槽区段之间的任何间距。表示非标准间距的数字的位置还表示形成非标准间距的端环位于定子的哪个轴向端部处。还应注意，图1和2的线材图还指示了线材位于哪个层位置中。

如图3-5中最容易看到的，槽AA中的绕组位于径向最外层，即层1、2和3，而槽DD中的绕组位于径向最内层，即层4、5和6。当所有相具有相同的模式时，一个相的槽AA将与相邻相的槽DD对应并重叠，从而允许外槽完全填充有绕组。图3-5示出了除图4的极2和3之间的空间之外的仅一个相的绕组。图4的该部分示出了来自第二相的绕组的位置(由填充的线材轮廓表示)以及来自第三相的绕组的位置(由空心线材轮廓表示)。这清楚地示出了每个相的外槽如何重叠，使得每个外槽包括来自两个不同相的绕组。

进一步注意到，虽然所示实施例的外槽具有绕组，其中来自一个相的绕组全部位于径向最外层中，而来自另一相的绕组全部位于径向最内层中，但是其它配置也是可能的。例如，来自不同相的绕组可以是交替的。在所示的实施例中，这可以通过层1、3和5中槽AA内具有绕组以及在层2、4和6中槽DD内具有绕组来实现。然而，这种布置比所示实施例更难以制造，并且需要更复杂的缠绕模式。

为了控制绕组在外槽中的位置，使用了在此称为相移端环的特殊端环。在所示实施例中，每个相包括三个并联连接的绕组。每个绕组由两条连续的线材形成，这两条线材在其端部处连接在一起，从而形成一条长丝线，该长丝线形成并联绕组中的一个绕组。并联绕组的数量比用于形成每个极的物理槽的数量少一个。因此，对于绕组围绕定子芯进行的每次缠绕或转动，三个绕组可用于填充每个中心槽BB、CC和外部槽AA、DD中的一个，如图示实施例中所示。通过在两极之间的特定点处形成具有相移端环的所有三个绕组(其中相移端环都是不同于标准间距端环的一个槽)，线材可以从每个极的逆时针方向最末端的三个槽中移位到每个极的顺时针方向最末端的三个槽，反之亦然。

例如，在图1中，在线X、Y和Z从层3过渡到层4的部位处，所有三个端环具有10间距端环，该10间距端环用作相移端环。换言之，在完成两次缠绕或转动之后，线材X、Y、Z具有相移端环。这也可以在图4中看到，其中在层3中的极15处，线材X在槽AA中，线材Y在槽BB中并且线材Z在槽CC中，由于10间距相移端环，在层4中的极16处，线材X在槽BB中，线材Y在槽CC中，线材Z在槽DD中。在所示的示例中，这些相移端环出现在绕组从层3过渡到层4的部位处。这对于保持这样的模式是必要的，在该模式中，在层1、2和3中绕组处于槽AA中并且在层4、5和6中绕组处于槽DD中。如果对外槽中的两个不同相采用交替模式，则需要更多数量的相移端环。

线材A、B和C也具有相移端环，如参考图2和4可以看到的。在完成一次缠绕或转动之后，线材A、B、C具有相移端环。这可以在图2中看出，其中线材A、B、C从层3过渡到层4。这也可以在图4中看到，其中在层3中的极16处，线材B在槽AA中，线材C在槽BB中并且线材A在槽CC中，由于10间距相移端环，在层4中的极1处，线材B在槽BB中，线材C在槽CC中，线材A在槽DD中。

为了提供电平衡的绕组模式，并联绕组中的每个绕组需要在每个中心槽BB、CC中为相同的倍数，并且需要在每个外槽AA、DD中为相同的倍数。对于所示的实施例，中心槽BB、CC和外槽AA、DD之间的填充比为2：1，因此，每个绕组需要在中心槽中设置的倍数为在外槽中设置的倍数的两倍。使用位置改变端环来实现这种平衡，该位置改变端环改变绕组在极槽中的相对位置。

在所示的示例中，每组线材A、B、C和X、Y、Z经受位置改变端环的影响，以便改变线材在三个位置处的相对位置(针对总共六个这样的位置)。首先转到图1、4和5，可以看出，线材X、Y和Z经受三个位置改变。在极8和9之间的间隔处，当线材X、Y和Z在层1中时，使用一组位置改变端环来改变线材X、Y和Z的相对位置。在该位置处，端环线材X具有11个槽的间距，而对于线材Y和Z，端环具有8个槽的间距。结果，线材X从极8处的槽AA移动到极9处的槽CC，线材Y从极8处的槽BB移动到极9处的槽AA，并且线材Z从极8处的槽CC移动到极9处的槽BB。

当线材处于层3中时，线材X、Y、Z在极8和9之间的间隔处经受另一个位置改变。参见图1和5。该位置改变涉及包括具有7个槽的间距的位置改变端环的线材X、包括具有10个槽的间距的位置改变端环的线材Y以及包括具有10个槽的间距的位置改变端环的线材Z。结果，在层3中，线材X从极8处的槽CC移动到极9处的槽AA，线材Y从极8处的槽AA移动到极9处的槽BB，并且线材Z从极8处的槽BB移动到极9处的槽CC。

当线材从层4移动到层5时，线材X、Y、Z在极16和1之间的间隔处经受第三位置改变。参见图1和4。该位置改变涉及包括具有11个槽的间距的位置改变端环的线材X、包括具有8个槽的间距的位置改变端环的线材Y以及包括具有8个槽的间距的位置改变端环的线材Z。这些位置改变端环中的每一个也将线材X、Y、Z从极16处的层4移动到极1处的层5。因此，线材X从极16处的槽BB移动到极1处的槽DD，线材Y从极16处的槽CC移动到极1处的槽BB，并且线材Z从极16处的槽DD移动到极1处的槽CC。为了提供电平衡的绕组模式，并联绕组中的每个绕组需要在每个中心槽BB中为相同的倍数，在每个中心槽CC中为相同的倍数，在每个外槽AA中为相同的倍数，并且在每个外槽DD中为相同的倍数。对于每相每极具有更多槽的定子，相同的模式适用于待进行电平衡的并联线材。

线材A、B、C也经受位置改变端环的影响。更具体地并且如在图2和3中可以看到的，在线材A、B、C从层2移动到层3的部位处，在极15和16之间延伸的端环是位置改变端环。该位置改变涉及包括具有11个槽的间距的位置改变端环的线材A、包括具有8个槽的间距的位置改变端环的线材B以及包括具有8个槽的间距的位置改变端环的线材C。这些位置改变端环中的每一个也将线A、B、C从极15处的层2移动到极16处的层3。因此，线材A从极15处的槽AA移动到极16处的槽CC，线材B从极15处的槽BB移动到极16处的槽AA，并且线材C从极15处的槽CC移动到极16处的槽BB。

线材A、B、C在层4中的极7和8之间的间隔处经受第二位置改变。该位置改变涉及包括具有7个槽的间距的位置改变端环的线材A、包括具有10个槽的间距的位置改变端环的线材B以及包括具有10个槽的间距的位置改变端环的线材C。因此，线材A从极7处的槽DD移动到极8处的槽BB，线材B从极7处的槽BB移动到极8处的槽CC，并且线材C从极7处的槽CC移动到极8处的槽DD。

线材A、B、C在层6中的极7和8之间的间隔处经受第三位置改变。该位置改变涉及包括具有11个槽的间距的位置改变端环的线材A、包括具有8个槽的间距的位置改变端环的线材B以及包括具有8个槽的间距的位置改变端环的线材C。因此，线材A从极7处的槽BB移动到极8处的槽DD，线材B从极7处的槽CC移动到极8处的槽BB，并且线材C从极7处的槽DD移动到极8处的槽CC。

如上所述，图1和2中的接线图标记了非标准的槽区段之间的任何间距。表示非标准间距的数字的位置还表示形成非标准间距的端环位于定子的哪个轴向端部处。图1和2还示出了线材A、B、C、X、Y、Z的起始和末端从定子的哪个轴向端部延伸。从图1中可以看出，用于线材X、Y、Z的位置改变端环全部位于与线材X、Y、Z的起始和终止引线端部相同的定子组件的轴向端部处，其中相移端环定位在定子组件的相对轴向端部上。类似地，从图2中可以看出，用于线材A、B、C的位置改变端环全部位于与线材A、B、C的起始和终止引线端部相同的定子组件的轴向端部处，其中相移端环定位在定子组件的相对轴向端部上。线材A、B、C、X、Y、Z的起始和终止引线端部和位置改变端环都在定子组件的同一轴向端部上，而线材A、B、C、X、Y、Z的相变端环都在定子组件的相对侧上。

另外需要注意的是，当位置改变端环与线材一起使用时，具有最大间距的单独线材将比具有较短间距的线材进一步轴向延伸，并且将具有在较短间距上延伸的端环和沿轴向较短的端环。换言之，如果三条线材具有位置改变端环，其中两条线材的间距为8，另一条线材的间距为11，则间距为11的线材将相对于定子芯轴向延伸得比间距为8的两条线材更远，并且间距为11的线材的端环将在间距为8的另外两条线材上延伸，从而避免线材之间的空间冲突。

虽然所描述的位置改变端环用于电平衡绕组，但应注意，线材A、B、C、X、Y、Z不是单独电平衡的，而是一旦它们成对地串联连接，所获得的三个并联绕组就被电平衡。换言之，每个绕组由两个单独的未平衡线材之间的串联连接形成，以形成平衡绕组。下面参考表3和4进一步讨论这一点。

线材在其终止端部处连接在一起。因此，在极15处从层6延伸的线材A的端部与在极16处从层6延伸的线材Z的端部串联连接；在极15处从层6延伸的线材B的端部与在极16处从层6延伸的线材X的端部串联连接；在极15处从层6延伸的线材C的端部与在极16处从层6延伸的线材Y的端部串联连接。每条线材的起始引线与外部电路构件连接。例如，起始引线A、B和C可全部附接到中性连接，其中起始引线X、Y和Z全部附接到调节器、逆变器或其它电路构件。A、B和C线材的起始引线均从极16的层1延伸并导电地联接在一起，类似地，X、Y和Z线材的起始线材均从极1的层1延伸并导电地联接一起。结果，第一绕组(由串联连接的成对的线材A和Z形成)、第二绕组(由串联连接的成对的线材B和X形成)和第三绕组(由串联连接的成对的线材C和Y形成)并联布置。还应注意，在所示的实施例中，每个串联连接，即在A和Z之间、在B和X之间以及在C和Y之间，也是反向连接，其中一条线材从串联连接绕定子沿顺时针方向延伸，另一条线材从串联连接绕定子沿逆时针方向延伸。

如可以参考下面给出的表格理解的，上面描述的和图中所示的绕组模式提供了电平衡的定子组件。

下面给出的表1提供了用于三相电机20的单个相的线材X、Y、Z的绕组模式的线材A、B、C的绕组模式的详细概述。

表1：线材A、B、C的绕组模式

下面给出的表2提供了用于三相电机20的单个相的线材X、Y、Z的绕组模式的详细概述。

表2：线材X、Y、Z的绕组模式

/>

表3提供了三相电机20的单个相的每条线材A、B、C、X、Y、Z的槽位置的概述，并且示出了这些单独的线材中的每一条是如何不平衡的。

表3：按线材的槽总量

	槽AA	槽BB	槽CC	槽DD
					对于A的总量	16	16	1	15
对于B的总量	1	31	16	0
					对于C的总量	0	1	31	16
对于X的总量	15	1	16	16
					对于Y的总量	16	31	1	0
对于Z的总量	0	16	31	1

表4提供了并联绕组中的每个绕组的槽位置的概述，所述并联绕组通过用于三相电机20的单个相的一对单独线材之间的串联连接形成。更具体地，通过将线材A和Z连接成单个细长丝线，通过将线材B和X连接成单个细长丝线，以及通过将线材C和Y连接成单个细长丝线。表4还表明所获得的三个绕组是电平衡的。

表4：按绕组的槽总量

	槽AA	槽BB	槽CC	槽DD
					A和Z	16+0	16+16	1+31	15+1
B和X	1+15	31+1	16+16	0+16
					C和Y	0+16	1+31	31+1	16+0

从表4可以看出，绕组的中心槽与外槽的比是2：1，但是，参考表3可以理解，各个线材A、B、C、X、Y、Z的中心槽和外槽之间的比不是2：1。表4显示了每条单独的不平衡线材如何与另一条单独的不平衡线材串联连接以形成平衡绕组。

虽然已经将本发明描述为具有示例性设计，但是可以在本公开的精神和范围内进一步修改本发明。因此，本申请旨在涵盖使用其一般原理的本发明的任何改变、使用或修改。

Claims (16)

1.一种多相电机(20)，其包括：

定子(26)，该定子与转子(22)可操作地联接，其中转子能够相对于定子旋转；

定子(26)包括定子芯(28)，该定子芯限定了中心开口(38)和多个轴向延伸的槽(32)，所述槽围绕中心开口；

多个绕组(30)，所述多个绕组安装在定子芯上，其中所述多个绕组限定了多个相，并且其中对于每个相，所述多个绕组包括：

至少两个并联绕组，每个绕组包括设置在相同数量的槽中的连续线材对(AZ、BX、CY)；其中对于每个极(1、2、3……16)，并联绕组设置在至少一个中心槽(BB、CC)和两个外槽(AA、DD)中，所述两个外槽设置在中心槽的相对侧上，由此对于每个极，外槽中的第一外槽设置在所述至少一个中心槽的逆时针侧上，外槽中的第二外槽设置在所述至少一个中心槽的顺时针侧上；每个绕组在每个中心槽中设置相同的倍数并且在每个外槽中设置相同的倍数，并且其中每个绕组在每个中心槽中设置的倍数为绕组在每个外槽中设置的倍数的两倍，由此在中心槽和外槽之间限定出为2：1的槽填充比，并且其中线材对中的每条线材以与该槽填充比不同的比设置在槽中；

定子组件在每个相的每个极之间限定标准间距，该标准间距是每个极的相应槽(AA、BB、CC、DD)之间的共同圆周间距；

并且其中每条线材包括相移端环，该相移端环的相同非标准间距与标准间距相差一个槽；并联绕组中的每个绕组在第一极和第二极之间具有相移端环，由此相移端环从第一极的所述至少一个中心槽以及第一外槽和第二外槽中的一个延伸到第二极的所述至少一个中心槽以及第一外槽和第二外槽中的另一个。

2.根据权利要求1所述的多相电机，其中每条线材围绕定子延伸多次缠绕。

3.根据权利要求1所述的多相电机，其中定子组件限定了相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，每个绕组限定了能够连接到外部电路构件的引线，引线设置在第一轴向端部处，相移端环设置在第二轴向端部处。

4.根据权利要求1所述的多相电机，其中相移端环设置在线材从一层过渡到另一层的位置处。

5.根据权利要求1所述的多相电机，其中相移端环均限定了比标准间距大一个槽的间距。

6.根据权利要求1所述的多相电机，其中每个相包括并联连接的至少三个绕组。

7.根据权利要求6所述的多相电机，其中每个相包括三个并联绕组，每个中心槽填充有至少六个线材区段，每个外槽填充有至少三个线材区段。

8.根据权利要求7所述的多相电机，其中每个极包括两个中心槽和两个外槽。

9.根据权利要求8所述的多相电机，其中对于每个相的每个极，设置在第一外槽和第二外槽中的一个内的线材设置在径向最外层中，设置在第一外槽和第二外槽中的另一个内的线材设置在径向最内层中，由此每个外槽填充有来自两个单独相的线材。

10.根据权利要求9所述的多相电机，其中所述电机是三相电机。

11.根据权利要求10所述的多相电机，其中相移端环设置在线材从一层过渡到另一层的位置处。

12.根据权利要求11所述的多相电机，其中相移端环均限定了比标准间距大一个槽的间距。

13.根据权利要求1所述的多相电机，其中定子组件限定了相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，每个绕组限定了能够连接到外部电路构件的引线，引线设置在第一轴向端部处，相移端环设置在第二轴向端部处，并且其中每条线材围绕定子延伸多次缠绕。

14.根据权利要求13所述的多相电机，其中每条线材是连续线材，所述连续线材围绕定子延伸多次缠绕而在所述连续线材中没有任何需要连接的断裂。

15.根据权利要求14所述的多相电机，其中对于每个极，每个中心槽填充有至少六个线材区段，每个外槽填充有至少三个线材区段。

16.根据权利要求15所述的多相电机，其中相移端环设置在线材从一层过渡到另一层的位置处。