CN113497506A - 发卡绕组电机 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“发卡绕组电机”。一种电机，包括限定槽的定子芯和设置在所述芯中且具有三个相的绕组。所述相中的每一个具有至少两个并联路径，所述至少两个并联路径包括互连以在端子与中性点之间形成至少两个连续回路的发卡。每个路径的所述发卡包括：第一类型的发卡(第一发卡)，每个发卡具有间隔开五个槽的跨距的第一支腿和第二支腿；第二类型的发卡(第二发卡)，每个发卡具有间隔开七个槽的跨距的第一支腿和第二支腿；和第三类型的发卡(第一发卡)，每个发卡具有间隔开五个或七个槽的跨距的第一支腿和第二支腿。

Description

发卡绕组电机

技术领域

本公开涉及电机，并且更具体地，涉及包括发卡绕组的电机。

背景技术

诸如全电动车辆和混合动力电动车辆等车辆包含牵引电池总成以用作车辆的能量源。牵引电池可以包括有助于管理车辆性能和操作的部件和系统。牵引电池还可以包括高压部件以及用于控制电池温度的空气或液体热管理系统。牵引电池电连接到向驱动轮提供扭矩的电机。电机通常包括定子和转子，所述定子和转子协作以将电能转换成机械运动，反之亦然。

发明内容

根据一个实施例，一种电机包括定子芯，所述定子芯限定槽，所述槽具有包括内部位置、外部位置和一对中部位置的多个径向位置。双层绕组设置在所述芯中并且具有第一并联路径和第二并联路径，所述第一并联路径和所述第二并联路径各自包括彼此直接互连的发卡，从而在不使用跨接器的情况下在端子与中性点之间形成连续回路。所述发卡中的每一个包括设置在所述槽中的一个槽中的第一支腿、设置在所述槽中的另一个槽中的第二支腿、连接在所述支腿之间的冠部和接合到所述支腿中的一个支腿的至少一个向内延伸的扭绕部。对于所述路径中的每一个，所述发卡的第一子集(第一发卡)的第一支腿和第二支腿设置在所述内部位置中，并且所述发卡的第二子集(第二发卡)的第一支腿和第二支腿设置在所述外部位置中。

根据另一个实施例，一种电机包括限定槽的定子芯和设置在所述芯中且具有三个相的绕组。所述相中的每一个具有至少两个并联路径，所述至少两个并联路径包括互连以在端子与中性点之间形成至少两个连续回路的发卡。每个路径的所述发卡包括：第一类型的发卡(第一发卡)，每个发卡具有间隔开五个槽的跨距的第一支腿和第二支腿；第二类型的发卡(第二发卡)，每个发卡具有间隔开七个槽的跨距的第一支腿和第二支腿；和第三类型的发卡(第一发卡)，每个发卡具有间隔开五个或七个槽的跨距的第一支腿和第二支腿。

根据又一个实施例，一种电机包括：定子芯，其限定具有多个径向位置的槽；和无跨接器绕组，其设置在所述芯中并布置成三个相，每个相具有至少两个路径，所述至少两个路径包括互连以在端子与中性点之间形成至少两个连续回路的发卡。每个路径的所述发卡包括：第一类型的发卡(第一发卡)，每个发卡具有第一支腿、第二支腿、连接在所述支腿之间的冠部、接合到所述第一支腿的向外延伸的扭绕部和接合到所述第二支腿的向内延伸的扭绕部，其中所述支腿间隔开五个槽的跨距并且位于所述径向位置中的同一第一位置中；第二类型的发卡(第二发卡)，每个发卡具有第一支腿、第二支腿、连接在所述支腿之间的冠部、接合到所述第一支腿的向内延伸的扭绕部和接合到所述第二支腿的向外延伸的扭绕部，其中所述支腿间隔开七个槽的跨距并且位于所述径向位置中的同一第二位置中；和第三类型的发卡(第三发卡)，每个发卡具有设置在所述径向位置中的第三位置中的第一支腿、设置在所述径向位置中的第四位置中的第二支腿、连接在所述支腿之间的冠部、接合到所述第一支腿的第一向内延伸扭绕部和接合到所述第二支腿的第二向内延伸扭绕部，其中所述支腿间隔开五个或七个槽的跨距。所述槽中的至少一个仅具有设置在其中的所述相中的一个相，并且所述槽中的至少一个具有设置在其中的所述相中的两个相。

附图说明

图1是电机的示意图。

图2是电机的定子的截面端视图。

图3是电机的绕组的图解透视图，其中出于说明目的大大缩短了发卡的支腿。

图4A是第一类型的发卡的透视图。

图4B是第二类型的发卡的透视图。

图4C是第三类型的发卡的透视图。

图4D是第四类型的发卡的透视图。

图4E是第五类型的发卡的透视图。

图5是图2的一部分的放大视图。

图6是从定子的焊接侧(也称为扭绕侧)看的绕组的U相的绕组图。

图7是U相绕组图的详细视图，示出了U相的一块第一路径。

图8是从定子的焊接侧看的绕组的V相的绕组图。

图9是从定子的焊接侧看的绕组的W相的绕组图。

具体实施方式

本文中描述了本公开的各实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而仅是解释为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实现方式，可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。

参考图1，发卡电机20可以用在诸如全电动车辆或混合动力电动车辆的车辆中。电机20可以称为电动马达、牵引马达、发电机等。电机20可以是永磁电机、感应电机等。在示出的实施例中，电机20是三相交流(AC)电机。电机20能够用作推进车辆的马达以及诸如在再生制动期间用作发电机。

电机20可以由车辆的牵引电池供电。牵引电池可以从牵引电池内的一个或多个电池单元阵列(有时称为电池单元堆)提供高压直流(DC)输出。电池单元阵列可以包括一个或多个电池单元，所述一个或多个电池单元将存储的化学能转换成电能。所述单元可以包括壳体、正电极(阴极)和负电极(阳极)。电解质允许离子在放电期间在阳极与阴极之间移动，并且然后在再充电期间返回。端子允许电流流出电池单元以供车辆使用。

牵引电池可以电连接到一个或多个电力电子模块。电力电子模块可以电连接到电机20，并且可以提供在牵引电池与电机20之间双向传递电能的能力。例如，典型的牵引电池可以提供DC电压，而电机20可能需要三相(AC)电压。电力电子模块可以包括逆变器，所述逆变器根据电机20的需要将DC电压转换成三相AC电压。在再生模式中，电力电子模块可以将来自用作发电机的电机20的三相AC电压转换成牵引电池所需的DC电压。

参考图1和图2，电机20包括壳体21，所述壳体21包围定子22和转子24。定子22固定到壳体21并且包括圆柱形芯32，所述圆柱形芯32具有限定孔30的内径28和外径29。芯32可以由多个堆叠的叠片形成。转子24被支撑以在孔30内旋转。转子24可以包括绕组或永磁体，所述绕组或永磁体在电机20通电时与定子22的绕组相互作用以产生转子24的旋转。转子24可以被支撑在延伸穿过壳体21的驱动轴26上。驱动轴26被配置为与车辆的传动系联接。

定子芯32限定槽34，所述槽34围绕芯32周向地布置并且从内径28向外延伸。槽34可以围绕圆周等距间隔开，并且从芯32的第一端部36轴向地延伸到第二端部38。在示出的实施例中，芯32限定四十八个槽并且具有八个极点，但是在其他实施例中，芯32可以包括更多或更少的槽和/或极点。例如，芯32可以限定七十二个槽并且具有12个极点。根据一个实施例，每个槽是30电度。电机20可以是双层电机，这意味着一些槽包含多于一个相。在示出的实施例中，槽中的一半包含两个相，并且槽中的另一半包括单个相。这与单层电机相反，在单层电机中，每个槽仅包含单个相。

槽34间隔开在两个相邻槽的中心线之间测量的周向距离。此距离可以用作用于关联和测量定子22的其他部件的距离单位(下文中称为“槽”)。距离单位“槽”有时被称为“槽节距”或“槽跨距”。

参考图2和图3，电机20可以包括置于芯32的槽34中的发卡绕组40。发卡绕组是提高在车辆和其他应用中使用的电机的效率的新兴技术。发卡绕组40通过提供更大量的定子导体以减小绕组40的电阻而不侵占为电工钢和磁通路径保留的空间，提高了效率。

发卡绕组的一个挑战是使电机设计与期望的扭矩-转速曲线匹配。设计电机的关键步骤是选择相匝数，使得扭矩-转速曲线覆盖所有要求的工作点。对于由并联连接的长导线制成的常规绞合绕组，通过选定每个线圈的匝数、并联路径的数量、极数、每极的槽数量以及层数来选择期望的相匝数。虽然所有这些因素也可用于发卡绕组，但是限制因素非常不同，导致可行选择较少。

例如，虽然两种技术之间可能的极数、每极的槽数量以及层数是相同的，但是在发卡绕组中，每个线圈具有与绞合绕组中一样多的匝数是不实际的。每个发卡需要通过焊接、钎焊等连接到下一个发卡，并且需要根据特定形状弯曲以便使得能够进行连接。这限制了可以适配在单个槽中的导体的数量和大小。另一个挑战是创建平衡且具有相当复杂连接的并联电路。如果两条路径的磁链相同且电压相同，则它们是平衡的。

电机20在不需要跨接器的情况下解决了这些和其他问题。跨接器是一种导体，用于连接在电气路径中相邻但在物理上不相邻从而无法进行直接连接的发卡。跨接器不延伸穿过槽，而是在端面或芯周围延伸。电机20可以是三相电机，其中发卡绕组40被布置成U相、V相和W相。每个相都包括被布置在绕组的两个或更多个并联路径中的相关联的发卡导体(也称为卡子、发卡或条形导体)。在示出的实施例中，每个相包括两个并联路径。在其他实施例中，每个相可以包括更多或更少的并联路径。

发卡通常是U形的，其中每一个弯曲以包括由冠部接合的一对支腿。通过穿过槽34中的对应槽插入支腿，发卡被安装在定子芯32中。所有发卡都可以从定子芯32的同一端部(例如，端部36)安装，使得所有冠部都位于定子的一个端部(例如，端部36)上，并且支腿的端部位于另一个端部(例如，端部38)上。在安装后，发卡的支腿弯曲以形成与其他发卡的扭绕部连接的扭绕部。对应扭绕部的端部通过诸如焊接部48的连接部而接合。端部36可以称为冠部端部，并且端部38可以称为焊接端部(或扭绕端部)。发卡通常由具有矩形横截面的条形导体制成，但是发卡可以具有圆形或其他横截面形状。

U相可以包括第一路径44和第二路径46。路径44、46是平衡且并联的。每个路径可以均等地设置在偶数和奇数槽中，例如，路径44在偶数槽中具有24个支腿，并且在奇数槽中具有24个支腿。路径由多个互连的卡子42形成，所述卡子在连接后形成连续的电路。路径中的每一个包括在U相端子50处开始的第一端部和在中性点连接部结束的第二端部。在示出的实施例中，电机20包括单个零母线52，但是在其他实施例中可以使用多个零母线。第一路径44和第二路径46在53附近连接到中性点连接部52。路径44、46在端子50处彼此连接，所述端子位于定子芯的外径(OD)29附近。第一路径44和第二路径46在OD附近开始。第一路径44和第二路径46在径向最外位置和最内位置处具有五节距冠部和七节距冠部几何形状。选择五节距冠部和七节距冠部几何形状，以确保两个路径之间具有相同的电磁槽占用率，而不在冠部和扭绕部几何形状中产生任何物理障碍。第一路径44和第二路径46通过槽34沿逆时针方向(当观察端部38时)以之字形方式缠绕(前进)，并且在中性点连接部52处在OD 29附近结束。第一路径44和第二路径46可以是之字形的，从而导致这些路径仅环绕定子芯一次。这与大多数发卡式马达形成对比，在大多数发卡式马达中，需要多次定子绕转以从ID穿过到OD。在示出的实施例中，路径中的每一个包括二十四个卡子，所述二十四个卡子端对端地互连以在不需要跨接器的情况下在端子50与中性点连接部52之间形成连续导体。

V相可以包括第一路径56和第二路径58。路径56、58是平衡且并联的。路径由多个互连的卡子64形成。路径中的每一个包括在V相端子66处开始的第一端部和在55附近在中性点连接部52处结束的第二端部。(在其他实施例中，U相和V相可以具有单独的零母线。)路径56、58在端子66处彼此连接，所述端子66位于定子芯的OD 29附近。第一路径56和第二路径58在定子芯的OD 29附近开始，以连接到端子66。第一路径56和第二路径58在径向最外位置和最内位置处具有五节距冠部和七节距冠部几何形状。选择五节距冠部和七节距冠部几何形状，以确保两个路径之间具有相同的电磁槽占用率，而不在冠部和扭绕部几何形状中产生任何物理障碍。第一路径56和第二路径58通过槽34沿逆时针方向以之字形方式缠绕，并且在中性点连接部52处在OD 29附近结束。第一路径56和第二路径58可以如同U相一样在定子芯周围仅缠绕一次。在示出的实施例中，路径56、58中的每一个包括二十四个卡子，所述二十四个卡子端对端地互连以在不需要跨接器的情况下在端子66与中性点连接部52之间形成连续导体。

W相可以包括第一路径70和第二路径72。路径70、72是平衡且并联的。路径由多个互连的卡子78形成。路径中的每一个包括在W相端子80处开始的第一端部和在57附近的中性点连接部52处结束或具有专用中性点的第二端部。路径70、72在端子80处彼此连接，所述端子80位于定子芯的OD 29附近。在其他实施例中，U、V或W相端子可以位于ID 28附近。第一路径70和第二路径72在定子芯的OD 29附近开始。第一路径70和第二路径72通过槽34沿逆时针方向缠绕，并且在中性点连接部52处在OD 29附近结束。因此，所有相的所有路径都沿相同方向前进。第一路径70和第二路径72在径向最外位置和最内位置处具有五节距冠部和七节距冠部几何形状。选择五节距冠部和七节距冠部几何形状，以确保两个路径之间具有相同的电磁槽占用率，而不在冠部和扭绕部几何形状中产生任何物理障碍。第一路径70和第二路径72可以以之字形的方式围绕定子芯仅缠绕一次。在示出的实施例中，路径中的每一个包括二十四个卡子，所述二十四个卡子端对端地互连以在端子80与中性点连接部52之间形成连续导体。端子50、66、80可以包括用于连接到逆变器并从逆变器接收电压的附加引线，这在绕组路径中形成产生扭矩的电流，从而致使转子24在定子22内旋转。

路径中的每一个的发卡可以包括一种或多种类型的发卡。不同类型的发卡的形状和/或大小可能不同。电机20的发卡可以包括两种主要类型：具有向内延伸的两个扭绕部的发卡(例如，图4A、图4B、图4E)，以及具有向外延伸的一个扭绕部和向内延伸的一个扭绕部的发卡(例如，图4C和图4D)。

参考图4A，示例性第一内部卡子90可以包括第一支腿98，所述第一支腿在顶点102处接合到第二支腿100。(出于说明目的，这些卡子未按比例绘制，并且支腿被缩短。)顶点102可以使支腿径向偏移，以将支腿放置在不同的槽位置中。顶点102可以由使支腿在径向方向上径向偏移一个卡子大小的扭绕部形成。卡子90可以由单件金属(诸如铜、铝、银)或任何其他导电材料形成。第一支腿98设置在槽34中的一个中，并且第二支腿100设置在槽34中的间隔开多个槽的跨距的另一个中。卡子90可以具有等于每极点的槽数量的跨距，在示出的实施例中是六个槽。因此，如果第一支腿98在槽1中，则第二支腿100将在槽7中。支腿98包括设置在槽34内的直线部分99和第一成角度部分104，所述第一成角度部分在顶点102与直线部分99之间延伸。直线部分99和成角度部分104在第一弯曲部106处接合。支腿98还包括在第二弯曲部108处向内成角度的扭绕部110。第二支腿100包括设置在槽34内的直线部分101和在顶点102与直线部分101之间延伸的第一成角度部分112。第一成角度部分104和第二成角度部分112以及顶点102统称为冠部。直线部分101和成角度部分112在第一弯曲部114处接合。第二支腿100还包括扭绕部120，所述扭绕部在第二弯曲部118处向内成角度。扭绕部110、120彼此成角度，从而使绕组成之字形。扭绕部110和扭绕部120可以具有三个槽的相同长度。由于两个扭绕部110、120在卡子90上折回来，而不是像大多数发卡一样延伸远离，因此卡子90具有相对较短的6个槽的总跨距。可以通过首先形成顶点102、第一成角度部分104、112和两个延伸的直线部分来制造卡子90。然后，通过将延伸的直线部分插入定子22的槽34中来将卡子90安装到定子22中。第二弯曲部108、118和扭绕部110、120是在卡子90穿过槽安装之后通过使延伸的支腿根据需要弯曲而形成的。卡子90可以在径向位置2和3中使用，如将在下面描述。

参考图4B，示例性第二内部卡子92可以包括第一支腿122，所述第一支腿在顶点126处接合到第二支腿124。顶点126可以使支腿径向偏移以将支腿放置在不同的槽位置。顶点126可以由使支腿在径向方向上径向偏移一个卡子大小的扭绕部形成。卡子92可以由单件金属(诸如铜、铝、银)或任何其他导电材料形成。扭绕部128和扭绕部130可以具有三个槽的相同长度。卡子92类似于卡子90，不同之处在于设置在径向位置6和7中以及弯曲部几何形状可能略有不同。

参考图4C，示例性第一外部卡子94可以包括第一支腿132，所述第一支腿在顶点136处接合到第二支腿134。(根据该卡子在绕组中的位置，其可以称为连接器或接合器卡子。)顶点136可以弯曲，以使每个支腿都处于同一槽位置中。卡子94可以由单件金属(诸如铜、铝、银)或任何其他导电材料形成。第一支腿132设置在槽34中的一个中，并且第二支腿134设置在槽34中的间隔开多个槽的跨距的另一个中。在所示的实施例中，卡子94具有七个槽的跨距。支腿132包括向内成角度的扭绕部136，并且第一支腿134包括向外成角度的扭绕部138。即，扭绕部136、138沿相同方向延伸。扭绕部136、138可以具有相同的跨距，例如三个槽。卡子94可以具有10个槽的总跨距。可以在最接近OD 29或最接近ID 28处使用卡子94(例如，位置1或8)，这取决于其是哪个路径的一部分。

参考图4D，示例性第二外部卡子96可以包括第一支腿140，所述第一支腿在顶点148处接合到第二支腿142。(根据该卡子在绕组中的位置，其可以称为连接器或接合器卡子。)顶点148可以弯曲，以使每个支腿都处于同一槽位置中。卡子94可以由单件金属(诸如铜、铝、银)或任何其他导电材料形成。第一支腿140设置在槽34中的一个中，并且第二支腿142设置在槽34中的间隔开多个槽的跨距的另一个中。在示出的实施例中，卡子94可以具有五个槽的跨距。支腿140包括向内成角度的扭绕部144，并且第二支腿142包括向外成角度的扭绕部146。即，扭绕部144、146沿相同方向延伸。扭绕部144、146可以具有相同的跨距，例如三个槽。卡子96可以具有八个槽的总跨距。可以在最接近OD 29或最接近ID 28处使用卡子96，这根据其是哪个路径的一部分来定。

参考图4E，示例性第三内部卡子97可以包括第一支腿105，所述第一支腿在顶点109处接合到第二支腿107。顶点109可以使支腿径向偏移以将支腿放置在不同的槽位置。支腿间隔开五个或七个槽(示出为七个)。顶点109可以由使支腿在径向方向上径向偏移一个卡子大小的扭绕部形成。卡子97可以由单件金属(诸如铜、铝、银)或任何其他导电材料形成。扭绕部111和扭绕部113两者都向内延伸，可以具有三个槽的相同长度。与卡子90和92不同，端部115和117不位于同一槽处，而是偏移一个槽。这在七槽实施例中导致间隙119，或者在五槽实施例中导致十字形。卡子97设置在中部位置中，例如径向位置4和5中。

参考图2和图5，槽34沿逆时针方向被编号为1至48，为方便起见，标记了奇数槽。槽34可以包括在径向方向上的位置，其可以被称为径向槽位置、径向位置、槽位置或位置。每个位置代表接收发卡的一个支腿的卡子接收区域。在所示的实施例中，每个槽34具有按一到八的线性布置的八个有序位置，然而，也可以设想其他布置。因此，在所示的实施例中，每个槽34包括八个支腿，每个槽位置一个支腿。所述位置标记为1至8，其中第一位置最接近ID，而第八位置最接近OD。位置1和8可以称为外部位置，而位置2至7可以称为内部(或中间)位置。中间位置可以包括内部中间位置，例如位置2和3，以及外部中间位置，例如位置6和7。术语“径向槽位置”既用于描述单个槽的单个位置，也是指在定子芯32的该径向位置处的集合的位置。(由于槽位置对齐并在定子芯周围共同形成同心环，因此槽位置有时称为径向层。重要的是要注意，这些径向层是指与上述单层和双层绕组布置不同的东西，所述单层和双层绕组布置是指每个槽中的相数。)

参考图5，所示的绕组40是双层绕组。在槽1中，仅包含U相，但是槽2既包含U相又包含W相。其他槽可能仅包含V相、仅包含W相、包含U相和V相或包含V相和W相。从单相到双相的转变可能发生在槽的中点处，例如，槽在位置5至8中仅包括同一相，而在位置1至4中可以包括不同的相，反之亦然。

参考图6，示出了U相的绕组图。在电机20中，路径可以以块150的重复图案来缠绕。每个块可以是相同的，但是周向移位到不同的槽。在48槽定子中，绕组包括四个块，每个块包含12个连续的槽。在该描述中，将在位置8处描绘块150，然而，这是任意的。每个块150在第一发卡的后端开始，并在最后一个发卡的前端终止。术语“前”和“后”是指部件相对于通过路径的前进方向的位置，其中端子被视为起点，并且中性点端子被视为终点。每个块可以包括八个发卡：一个发卡96，其为路径44中的第一个发卡；一个发卡94，其为路径44中的第五个发卡；两个发卡90(在位置2和3中)；两个发卡92(在位置6和7中)；以及两个发卡97(在位置4和5中)。

该布置的独特之处在于，绕组的每个路径44、46在每个块150内，例如在12个槽的跨距内，从OD穿过到ID并回到OD。大多数绕组布置周向地缠绕，并且需要定子的一次或多次绕转以从OD穿过到ID并返回。这种绕组布置采用之字形路径，以实现大量的径向位移和少量的周向前进。之字形主要由内部卡子90、92和97产生，这两个内部卡子都向内延伸。每个块150可以包括一对子块152、154。子块是指在一个径向方向上，即从OD到ID(子块152)或从ID到OD(子块154)穿过的发卡的集合。在第一路径44中，发卡94将子块152和154互连，并且发卡96用于将相邻的块150互连。

参考图7，第一路径44的第一块150a以第一发卡156(其为外部卡子96)在槽40处开始。扭绕部146的端部位于槽40上方，并通过焊接部160接合到第四块的最后一个发卡，该最后一个发卡为发卡92。发卡156的后支腿142设置在槽37中，并且前支腿140设置在槽32中。两个支腿都设置在第八位置。发卡156的冠部148使路径44向前前进五个槽。然后，前支腿140的扭绕部144阻碍路径44使其后退三个槽。第二发卡158的扭绕部128进一步使路径再后退三个槽，以将后支腿122放置在槽38的第七位置，并且将前支腿124放置在槽32的第六位置。扭绕部128通过焊接部160接合到第一发卡156。发卡158的冠部126使路径44向前前进六个槽，并且然后扭绕部130使路径44向后后退三个槽。第三发卡162为类型97。第三发卡162包括设置在槽38的第五位置中的后支腿105和设置在槽31的第四位置中的前支腿107。支腿105和107间隔开七个槽，并且扭绕部都是三个槽。因此，发卡162使路径44向前前进一个槽以产生双层绕组。在其他实施例中，发卡162可以在支腿之间具有五个槽的跨距。这将使路径44向后后退一个槽，同时仍然产生双层绕组。第四发卡164为类型90。第四发卡164包括设置在槽37的第六位置中的后支腿122和设置在槽31的第七位置中的前支腿124。

第五卡子166(其为接合器卡子并且类型为94)连接在第四卡子164(子块152的最后一个卡子)与第六卡子168(子块154的第一卡子)之间。后扭绕部138连接到发卡164并且使路径44后退三个槽，而前扭绕部136使路径44前进三个槽。卡子166的后支腿134设置在槽37的第一位置，而前支腿132设置在槽30的第一位置。前扭绕部136向前前进三个槽以连接到第六个卡子168。第六卡子168(其是内部卡子90)包括设置在槽24的第二位置的后支腿100和设置在槽30的第三位置的前支腿98。与子块152相反，子块154的发卡通过扭绕部前进，并通过冠部后退。第七卡子170(其是卡子97)包括设置在槽24的第四位置中的后支腿107和设置在槽31的第五位置中的前支腿105。第七卡子170的后扭绕部113接合到第六卡子168的前扭绕部110。前扭绕部111连接到下一个内部卡子92(第八卡子172)。第八卡子172具有设置在槽25的第六位置的后支腿124和设置在槽31的第七位置的前支腿122。前扭绕部128连接到下一个块150的连接器卡子。该图案在定子芯32周围重复其自身。

第二路径46的第一块150a在具有第一发卡174的槽41处开始，第一发卡174是外部卡子94。扭绕部136的一端位于槽41上方，并焊接到第四块的最后一个发卡。第二路径46类似于路径44，不同之处在于第二路径包括处于位置8中的卡子94和处于位置1中的卡子96。像路径44一样，路径46还包括处于中部槽位置(例如位置4和5)中的卡子97。

返回参考图6，在所示的实施例中，在每个径向位置上的扭绕部从它们相应的支腿沿相同的圆周方向延伸并且具有相同的槽跨距。例如，支腿在第一位置的发卡具有沿顺时针方向延伸的相关联的扭绕部；支腿在第二位置的发卡具有沿逆时针方向延伸的相关联的扭绕部；支腿在第三位置的发卡具有沿顺时针方向延伸的相关联的扭绕部等。这与其他上述特征的结合将要连接的扭绕部彼此相邻放置，使得可以将它们直接接合，而无需任何跨接器。其他相也可能如此。

参考图8和图9，绕组40的V相和W相可与U相相同但移位到不同的槽。V相可以沿逆时针方向跨四个槽移位，以将路径56的第一卡子设置在槽5和槽48中，并且将路径58的第一卡子设置在槽6和槽47中。W相可以沿逆时针方向从U相跨八个槽移位，以将路径70的第一卡子设置在槽9和槽4中，并且将路径72的第一卡子设置在槽10和槽3中。对于其余发卡位置，请参见绕组图。

本公开不限于上述绕组布置，并且设想具有以下各项的任何绕组：ID和OD发卡，其槽跨距分别为五个和七个或反之亦然；和中部发卡，其跨距比其他中间发卡(例如六个槽的跨距)相差一个，例如五个或七个。

虽然上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性而言提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式期望的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。

根据本发明，提供了一种电机，其具有：定子芯，所述定子芯限定具有多个径向位置的槽，所述多个径向位置包括内部位置、外部位置和一对中部位置；和双层绕组，所述双层绕组设置在所述芯中并且具有第一并联路径和第二并联路径，所述第一并联路径和第二并联路径各自包括彼此直接互连的发卡，从而在不使用跨接器的情况下在端子与中性点之间形成连续回路，其中所述发卡中的每一个包括设置在所述槽中的一个槽中的第一支腿、设置在所述槽中的另一个槽中的第二支腿、连接在所述支腿之间的冠部和接合到所述支腿中的一个支腿的至少一个向内延伸的扭绕部，并且其中对于所述路径中的每一个，所述发卡的第一子集(第一发卡)的第一支腿和第二支腿设置在所述内部位置中，并且所述发卡的第二子集(第二发卡)的第一支腿和第二支腿设置在所述外部位置中。

根据一个实施例，对于所述路径中的每一个，所述发卡的第三子集(第三发卡)的第一支腿设置在所述中部位置中的一个位置中并且其第二支腿设置在所述中部位置中的另一个位置中。

根据一个实施例，对于所述路径中的每一个，所述第一发卡和所述第二发卡具有彼此不同的槽跨距，并且所述第三发卡具有与所述第一发卡和所述第二发卡中的一者相同的槽跨距。

根据一个实施例，所述第一发卡的槽跨距为七，并且所述第二发卡的槽跨距为五。

根据一个实施例，所述第三发卡的槽跨距为七。

根据一个实施例，所述第三发卡的槽跨距为五。

根据一个实施例，所述第一发卡的槽跨距为五，并且所述第二发卡的槽跨距为七。

根据一个实施例，所述多个径向位置还包括在所述外部位置与所述中部位置之间的一对外部中间位置，并且其中对于所述路径中的每一个，所述发卡的第四子集(第四发卡)的第一支腿设置在所述中间位置中的一个位置中并且其第二支腿设置在所述中间位置中的另一个位置中。

根据一个实施例，对于所述路径中的每一个，所述第一发卡和所述第二发卡具有彼此不同的槽跨距，所述第三发卡具有与所述第一发卡和所述第二发卡中的一者相同的槽跨距，并且所述第四发卡具有与所述第一发卡和所述第二发卡不同的槽跨距。

根据一个实施例，所述第一发卡的槽跨距为五，所述第二发卡的槽跨距为七，所述第三发卡的槽跨距为七，并且所述第四发卡的槽跨距为六。

根据一个实施例，对于所述路径中的每一个，所述发卡的第三子集(第三发卡)中的每个发卡还包括从所述支腿中的另一个支腿延伸的另一个向内延伸的扭绕部。

根据一个实施例，所述绕组包括三个相，每个相具有所述第一路径和所述第二路径。

根据一个实施例，所述定子芯限定48个槽。

根据本发明，提供了一种电机，其具有：定子芯，所述定子芯限定槽；和绕组，所述绕组设置在所述芯中并且具有三个相，所述相中的每个具有至少两个并联路径，所述至少两个并联路径包括互连以在端子与中性点之间形成至少两个连续回路的发卡，其中每个路径的所述发卡包括：第一类型的发卡(第一发卡)，每个发卡具有间隔开五个槽的跨距的第一支腿和第二支腿；第二类型的发卡(第二发卡)，每个发卡具有间隔开七个槽的跨距的第一支腿和第二支腿；和第三类型的发卡(第一发卡)，每个发卡具有间隔开五个或七个槽的跨距的第一支腿和第二支腿。

根据一个实施例，每个路径的所述发卡还包括第四类型的发卡(第四发卡)，所述第四类型的发卡各自具有间隔开六个槽的跨距的第一支腿和第二支腿。

根据一个实施例，所述发卡中的每一个还具有接合到所述支腿中的一个支腿的向内延伸的扭绕部。

根据一个实施例，所述第一发卡和所述第二发卡中的每一个还具有接合到所述支腿中的另一个支腿的向外延伸的扭绕部，并且所述第三发卡中的每一个还具有接合到所述支腿中的另一个支腿的另一个向内延伸的扭绕部。

根据一个实施例，所述槽具有多个径向位置，并且其中所述第一发卡的支腿设置在所述位置中的第一位置中，并且所述第二发卡的支腿设置在所述位置中的第二位置中。

根据一个实施例，所述槽中的至少一个仅具有设置在其中的所述相中的一个相，并且所述槽中的至少一个具有设置在其中的所述相中的两个相。

根据本发明，一种电机，其包括：定子芯，所述定子芯限定具有多个径向位置的槽；和无跨接器绕组，所述无跨接器绕组设置在所述芯中并布置成三个相，每个相具有至少两个路径，所述至少两个路径包括互连以在端子与中性点之间形成至少两个连续回路的发卡，其中每个路径的所述发卡包括：第一类型的发卡(第一发卡)，每个发卡具有第一支腿、第二支腿、连接在所述支腿之间的冠部、接合到所述第一支腿的向外延伸的扭绕部和接合到所述第二支腿的向内延伸的扭绕部，其中所述支腿间隔开五个槽的跨距并且位于所述径向位置中的同一第一位置中；第二类型的发卡(第二发卡)，每个发卡具有第一支腿、第二支腿、连接在所述支腿之间的冠部、接合到所述第一支腿的向内延伸的扭绕部和接合到所述第二支腿的向外延伸的扭绕部，其中所述支腿间隔开七个槽的跨距并且位于所述径向位置中的同一第二位置中；和第三类型的发卡(第三发卡)，每个发卡具有设置在所述径向位置中的第三位置中的第一支腿、设置在所述径向位置中的第四位置中的第二支腿、连接在所述支腿之间的冠部、接合到所述第一支腿的第一向内延伸扭绕部和接合到所述第二支腿的第二向内延伸扭绕部，其中所述支腿间隔开五个或七个槽的跨距；其中所述槽中的至少一个仅具有设置在其中的所述相中的一个相，并且所述槽中的至少一个具有设置在其中的所述相中的两个相。

Claims (15)

1.一种电机，其包括：

定子芯，所述定子芯限定具有多个径向位置的槽，所述多个径向位置包括内部位置、外部位置和一对中部位置；和

双层绕组，所述双层绕组设置在所述芯中并且具有第一并联路径和第二并联路径，所述第一并联路径和第二并联路径各自包括彼此直接互连的发卡，从而在不使用跨接器的情况下在端子与中性点之间形成连续回路，其中所述发卡中的每一个包括设置在所述槽中的一个槽中的第一支腿、设置在所述槽中的另一个槽中的第二支腿、连接在所述支腿之间的冠部和接合到所述支腿中的一个支腿的至少一个向内延伸的扭绕部，并且其中对于所述路径中的每一个，所述发卡的第一子集(第一发卡)的第一支腿和第二支腿设置在所述内部位置中，并且所述发卡的第二子集(第二发卡)的第一支腿和第二支腿设置在所述外部位置中。

2.如权利要求1所述的电机，其中对于所述路径中的每一个，所述发卡的第三子集(第三发卡)的第一支腿设置在所述中部位置中的一个位置中并且其第二支腿设置在所述中部位置中的另一个位置中。

3.如权利要求2所述的电机，其中对于所述路径中的每一个，所述第一发卡和所述第二发卡具有彼此不同的槽跨距，并且所述第三发卡具有与所述第一发卡和所述第二发卡中的一者相同的槽跨距。

4.如权利要求3所述的电机，其中所述第一发卡的槽跨距为七，并且所述第二发卡的槽跨距为五。

5.如权利要求4所述的电机，其中所述第三发卡的槽跨距为七。

6.如权利要求4所述的电机，其中所述第三发卡的槽跨距为五。

7.如权利要求3所述的电机，其中所述第一发卡的槽跨距为五，并且所述第二发卡的槽跨距为七。

8.如权利要求2所述的电机，其中所述多个径向位置还包括在所述外部位置与所述中部位置之间的一对外部中间位置，并且其中对于所述路径中的每一个，所述发卡的第四子集(第四发卡)的第一支腿设置在所述中间位置中的一个位置中并且其第二支腿设置在所述中间位置中的另一个位置中。

9.如权利要求8所述的电机，其中对于所述路径中的每一个，所述第一发卡和所述第二发卡具有彼此不同的槽跨距，所述第三发卡具有与所述第一发卡和所述第二发卡中的一者相同的槽跨距，并且所述第四发卡具有与所述第一发卡和所述第二发卡不同的槽跨距。

10.如权利要求9所述的电机，其中所述第一发卡的槽跨距为五，所述第二发卡的槽跨距为七，所述第三发卡的槽跨距为七，并且所述第四发卡的槽跨距为六。

11.如权利要求1所述的电机，其中对于所述路径中的每一个，所述发卡的第三子集(第三发卡)中的每个发卡还包括从所述支腿中的另一个支腿延伸的另一个向内延伸的扭绕部。

12.如权利要求1所述的电机，其中所述绕组包括三个相，每个相具有所述第一路径和所述第二路径。

13.如权利要求1所述的电机，其中所述定子芯限定48个槽。

14.一种电机，其包括：

定子芯，所述定子芯限定槽；和

绕组，所述绕组设置在所述芯中并且具有三个相，所述相中的每个具有至少两个并联路径，所述至少两个并联路径包括互连以在端子与中性点之间形成至少两个连续回路的发卡，其中每个路径的所述发卡包括：

第一类型的发卡(第一发卡)，每个发卡具有间隔开五个槽的跨距的第一支腿和第二支腿；

第二类型的发卡(第二发卡)，每个发卡具有间隔开七个槽的跨距的第一支腿和第二支腿；和

第三类型的发卡(第一发卡)，每个发卡具有间隔开五个或七个槽的跨距的第一支腿和第二支腿。

15.一种电机，其包括：

定子芯，所述定子芯限定具有多个径向位置的槽；和

无跨接器绕组，所述无跨接器绕组设置在所述芯中并布置成三个相，每个相具有至少两个路径，所述至少两个路径包括互连以在端子与中性点之间形成至少两个连续回路的发卡，其中每个路径的所述发卡包括：

第一类型的发卡(第一发卡)，每个发卡具有第一支腿、第二支腿、连接在所述支腿之间的冠部、接合到所述第一支腿的向外延伸的扭绕部和接合到所述第二支腿的向内延伸的扭绕部，其中所述支腿间隔开五个槽的跨距并且位于所述径向位置中的同一第一位置中；

第二类型的发卡(第二发卡)，每个发卡具有第一支腿、第二支腿、连接在所述支腿之间的冠部、接合到所述第一支腿的向内延伸的扭绕部和接合到所述第二支腿的向外延伸的扭绕部，其中所述支腿间隔开七个槽的跨距并且位于所述径向位置中的同一第二位置中；和

第三类型的发卡(第三发卡)，每个发卡具有设置在所述径向位置中的第三位置中的第一支腿、设置在所述径向位置中的第四位置中的第二支腿、连接在所述支腿之间的冠部、接合到所述第一支腿的第一向内延伸扭绕部和接合到所述第二支腿的第二向内延伸扭绕部，其中所述支腿间隔开五个或七个槽的跨距；其中

所述槽中的至少一个仅具有设置在其中的所述相中的一个相，并且所述槽中的至少一个具有设置在其中的所述相中的两个相。

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