CN114629259A - 具有多条平行路径的定子绕组布置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多条平行路径的定子绕组布置，其包括具有延长支腿的定子绕组，该延长支腿可被选择性地构造为每相位四条平行路径的布置或者每相位六条平行路径的布置。

Description

具有多条平行路径的定子绕组布置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年12月8日提交的美国临时专利申请序列第63/122,898号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及电机领域，更具体地说，涉及定子绕组布置和用于这样的绕组布置的连接部。

背景技术

根据电机的预期用途，电机被设计为满足特定的操作要求。例如，在车辆应用中，一些电机专门适用于重型车辆，而其他电机则不同地适用于轻型/乘用车辆。不同的电机设计将具有不同的操作性能特征。有助于操作性能的设计特征的例子包括定子尺寸、转子尺寸、扭矩输出、效率、绕组的类型和布置、定子槽数、极数、每相每极的槽数、每槽的导体数、每相的平行路径数、匝数以及本领域普通技术人员将认识到的任何其他各种设计参数。

鉴于不同电机的各种性能特征，可能希望提供一种适应性强并能够满足特定的独特性能特征或能够进行不同配置以满足不同性能特征的电机。如果这样的电机能够快速、容易地制造并可用于不同的应用，这也将是有利的。

尽管希望提供一种提供一个或多个前述或其他的有利特征的电机，但是对于查阅本公开的人来说可能清楚的是，本文所公开的教导延伸到落入所附权利要求范围内的那些实施方式，而与它们是否实现了上述一个或多个优点无关。

发明内容

在至少一个实施方式中，电机的定子包括布置在定子铁芯上的绕组，在定子铁芯中形成有槽。绕组包括分层布置在每个槽中的多个导体，这些层包括内层、外层以及内层和外层之间的中间层。绕组的多个导体包括定位在槽中并在定子铁芯的端部处形成冠部的互连的第一组多个导体和互连的第二组多个导体。第一组多个导体布置在内层、中间层和外层中，并且互连的第一组多个导体的线匝部分限定超出定子铁芯的端部的标准的冠部高度。互连的第二组多个导体延伸超出标准的冠部高度。该绕组还包括延伸超出冠部高度的多个中性引线和延伸超出冠部高度的多个相位引线。

在另一个实施方式中，电机的定子包括定子铁芯和布置在定子铁芯上的多相绕组，定子铁芯具有形成在定子铁芯中的槽。多相绕组包括分层布置在每个槽中的多个导体，这些层包括内层、外层以及内层和外层之间的中间层。多相绕组的每相包括每相的至少六条平行路径，并且每条平行路径在相位引线与中性引线之间延伸。

在另一个实施方式中，本文公开了制造多个定子的方法。该方法包括在多个定子铁芯上形成多个部分绕组，每个定子铁芯具有多个槽，每个部分绕组包括布置在槽中的多个导体。该多个导体在定子铁芯的一个端部处形成冠部，并包括：(i)定位在槽中并限定标准的冠部高度的第一组多个导体，以及(ii)在定子铁芯的一个端部处延伸超出标准的冠部高度的第二组多个导体，第二组多个导体包括开口端部。该方法还包括通过在第二组多个导体的开口端部之间形成第一连接部来完成多个部分绕组在第一定子铁芯上的第一绕组，使得第一绕组是每相具有第一数量的平行路径的多相绕组。另外，该方法包括通过在第二组多个导体的开口端部之间形成第二连接部来完成多个部分绕组在第二定子铁芯上的第二绕组，使得第二绕组是每相具有第二数量的平行路径的多相绕组，第二数量与第一数量不同。

附图说明

图1示出了绕组布置的一个相位的示意性布置，该绕组布置具有带有延长支腿的导体，延长支腿连接在一起以便提供每相具有四条平行路径的绕组。

图2示出了图1的绕组布置中支腿端部之间的连接部的平面图。

图3示出了图1的绕组布置中延长支腿之间的连接部的单独的径向侧视图，包括层#2中两条支腿和层#3中两条支腿之间的焊接部的第一单独视图，层#4中两条支腿和层#5中两条支腿之间的焊接部的第二单独视图，以及第六层中两组四条支腿之间的汇流排连接部的第三单独视图。

图4示出了图1的绕组布置，没有延长支腿，导体的支腿仍然连接在一起以便提供每相具有四条平行路径的绕组。

图5示出了绕组布置的一个相位的示意性布置，该绕组布置具有与图1类似的带有延长支腿的导体，但图5中的延长支腿连接在一起以便提供每相具有六条平行路径的绕组。

图6示出了图5的绕组布置中导体支腿之间的连接部的平面图。

图7示出了图6的绕组布置中的绕组布置的所有三个相位的导体支腿之间的连接部的平面图。

图8示出了图5的绕组布置中延长支腿之间的所有连接部的径向侧视图。

图9示出了图5的绕组布置中延长支腿之间的连接部的单独的径向侧视图，包括层#2中两条支腿和层#6中两条支腿之间的汇流排连接部的第一单独视图，层#4中两条支腿和层#6中两条支腿之间的汇流排连接部的第二单独视图，以及层#5中两条支腿和层#6中两条支腿之间的两个焊接连接部的第三单独视图。

图10示出了图5的绕组布置的中性线棒(neutral bar)的视图，其中蓝色引线是焊接到红色中性线棒上使得每相的所有六条路径都与中性汇流排连接的中性引线。

图11A是在多个定子铁芯上进行多个绕组布置的方法100的流程图。

图11B示出了图5的支腿的一系列单独的侧视图，说明了通过扭转支腿端部、焊接一些支腿端部以及将其他支腿端部通过汇流排连接部进行连接来制造绕组布置的方法。

图12示出了图5的绕组布置的端匝的径向侧视图，包括设置在定子铁芯的插入端部的第一组端匝和设置在定子铁芯的焊接端部上的第二组端匝。

图13示出了定子的立体图，定位在该定子上的绕组布置类似于图5的绕组布置，该绕组布置包括带有延长支腿的导体和导体之间的连接部。

图14示出了具有单相的延长支腿的图13的绕组布置的立体图，其中汇流排连接部被移除以便更好地示出延长支腿在绕组布置中的位置。

图15示出了图13的绕组布置的立体图，其中仅图示了单相的延长支腿和汇流排连接部。

图16示出了图15的绕组布置，其中汇流排连接部被移除以便更好示出图示相位的各种延长支腿的位置。

具体实施方式

本文公开了一种定子绕组布置，其被配置为用于连接，该定子绕组布置的每相具有多条平行路径，每条平行路径在相位引线与中性引线之间延伸。绕组布置的配置具有有限数量导体，该导体具有延长支腿端部。在延长支腿端部之间进行的连接允许绕组布置容易形成为具有四条平行路径的绕组布置或具有六条平行路径的绕组布置。以这种方式，可以制造具有不同绕组布置的定子，其中对于每个绕组布置，每相具有不同数量的平行路径。电机的性能将根据所选的平行路径数(即，四条或六条)具有不同的特性。在某些情况下，需要较少的平行路径(即，四条)，而在某些情况下，需要较多的平行路径(例如，六条)，这取决于电机的预期应用。

每相具有四条平行路径的绕组布置

现在参照图1，示出了绕组布置20的一个相位的示意性布置。绕组布置20(本文也可简称为“绕组”)包括互连以形成每相多条平行路径的导体。绕组20被配置为用于具有八个极、每相每极四个槽和每槽六个导体(即，定子铁芯的每个槽中有六层导体，如图1中的编号为1至6的层所示)的定子。导体可作为分段导体(也可称为“发夹”或“U形导体”)或连续缠绕的线棒绕组提供。本领域普通技术人员将认识到，导体30包括延伸穿过定子铁芯16的槽18的槽内部分32(未在图1中示出；见图13)、布置在定子铁芯的插入端部上的端匝36、从定子铁芯的焊接端部延伸的支腿端部34、相位引线70和中性引线80。每个端匝36在两个槽内部分32之间延伸，并且每个支腿端部34与另一个支腿端部连接(例如，通过焊接部或汇流排)。美国专利公开第2021/0159743号示出了具有互连以形成绕组的分段导体的定子的例子，其内容通过引用并入本文。

现在继续参照图1的示例性实施方式，绕组20是由分段导体组成的多相绕组布置(例如，三相绕组)，分段导体连接在一起形成每相四条平行路径，每条平行路径在相位引线70与中性引线80之间延伸。图1仅示出了绕组的一个相，其中在六层中的每一层中都示出了导体。在图中的左侧导体与右侧导体之间的中央示出了断路(break)22，但如省略号24所示，示出断路22只是为了便于图示，并且相同的导体图案持续，直至左侧导体连接至右侧导体(注意，极#1以0度显示在左侧，极#13以180度显示在右侧)。

如图1所示，导体30布置在槽组中，使得来自连续导体的四个槽内部分32延伸穿过定子铁芯的四个连续槽(这种类型的定子通常被称为具有“每相每极四个槽”)。对于给定的一组一个相位的四个发夹导体，第一槽内部分延伸穿过槽1-4(即，极#1)，第二槽内部分延伸穿过槽13-16(即，极#2)，并且端匝连接每个槽内部分。绕组中的端匝(本文也可称为“线匝部分”)由布置在定子铁芯的插入侧上的发夹中的U形匝或定子铁芯的焊接侧上的导体支腿端部之间的连接部(例如，焊接部)形成。

在定子铁芯的插入端部上，端匝36交错且嵌套，插入端部上的内导体交错且嵌套在在两极之间延伸的外部匝部分内。因此，对于图1中与极#1和极#2相关联的导体，内端匝42在槽2-4和13-15之间交错；外端匝40轴向延伸超出内端匝42，并在定子铁芯的槽1和16之间径向延伸，使得内端匝42嵌套在定子铁芯的插入端部的外端匝40内。图12A中还更详细地图示了这种嵌套和交错布置。

在定子铁芯的相对端部(即，焊接端部)，除由延长支腿端部44提供的独特连接部外，导体交错，这在下面更详细描述。因此，对于与极#2和极#3相关联的导体，定子的焊接端部上的端匝36在槽13-16和相关联的槽25-29之间延伸并且交错，使得它们在定子铁芯的焊接端部上相互交叉(从槽13延伸到槽25的端匝、从槽14延伸到槽15的端匝等)。图12B中还更详细地图示了这种交错布置。

图12A和图12B的比较图示了定子铁芯的插入端部和焊接端部的端匝之间的差异。在定子铁芯的插入端部(图12A)，每组端匝36的外端匝40延伸/桥接所有内端匝42。因此，外端匝40的节距大于内端匝42的节距，其中每个内端匝42具有相同的节距。在定子铁芯的焊接端部(图12B)，每个支腿端部34连接在一起，并在连接的槽内部分32之间限定标准节距。

端匝36在定子铁芯的相对两侧形成两个冠部26、28。如图12A所示，所有外端匝40在定子铁芯的插入端部外延伸轴向距离d1，并在定子铁芯的插入端部限定第一冠部高度d₁。如图12B所示并如下文进一步详细说明，大多数(但并非所有)支腿端部34为标准长度支腿，其在定子铁芯外延伸相同的轴向距离并在定子铁芯的焊接端部上限定第二冠部高度d₂。该第二冠部高度d₂在本文中也可称为“标准冠部高度”。如下所述，在焊接端部上，其他支腿端部34比大多数支腿端部34长，并在定子铁芯的焊接端部上提供延长支腿端部。

现在参照图1至图3，对于绕组布置的每个相位，大多数导体30具有标准长度的支腿端部34。然而，一些导体具有显著延伸超出/超过标准支腿端部(例如，在轴向方向上进一步超出标准支腿10％-50％)的延长支腿端部44。延长支腿端部44在此也可称为“细长”、“长”或“高”支腿。在图1至图3的实施方式中，延长支腿包括以下各组支腿端部：(1)绕组层#1(即，外层)中的相位引线70和中性引线80；(2)每个中间层(即，层#2、层#3、层#4和层#5)中的两个导体(每个相位)；以及(3)绕组的内层(即，层#6)中的两组四个相邻导体(即，共8个支腿端部)。

在图1中，内层的延长支腿端部44由矩形70和80指明。外层的延长支腿端部由圆圈46和48指明。中间层的延长支腿由围绕绕组布置20的右侧所示的导体端部的四个圆圈50、52、54和56指明。

在与圆圈46、48、50、52、54和56相关联的延长支腿之间提供多个连接部。与圈46和48相关联的引线按照连接部90的指示进行电连接。按照连接部51的指示，层#2(参见圈50)中的两个延长支腿端部44电连接(例如，焊接)至层#3(参见圈52)中的两个延长支腿端部44。因此，在线51所示的该连接部处，绕组布置从层#1和层#2过渡到层#3和层#4(反之亦然)。同样，层#4(参见圈54)中的两个延长支腿端部44电连接(例如，焊接)至层#5中的两个延长支腿端部44(参见圈56)。因此，在连接部55所示的该连接部处，绕组布置从层#3和层#4过渡到层#5和层#6(反之亦然)。应认识到，图1中示出连接部51、55和90的线仅为方便起见是单数的，并且这些连接部51、55和90实际上由多个连接部分提供，其中每个连接部分独立连接两个相邻的引线。特别地，如下文进一步详细所述，两个高焊接部45提供连接部51，另外两个高焊接部45提供连接部55，汇流排提供连接部90。

同样，只有与圈48、50、52、54和56以及矩形70和80(即，相位引线和中性引线)相关联的支腿端部是延长支腿端部44。绕组20的所有其他支腿端部34是标准长度的支腿端部。虽然在图1中几个附加支腿端部可能看起来是延长支腿端部，但这些支腿端部延长仅仅是为便于图示。例如，层#3的支腿端部34b是焊接到层#2的支腿端部34a上的标准支腿端部。类似地，定位在与圈52相关联的延长支腿端部旁边的槽的层#3中的支腿端部34c仅为标准支腿端部，但在图1中延长是为了便于图示。这些标准长度支腿端部34c与在与圈50相关联的延长支腿端部旁边示出的层#2的标准长度支腿端部连接。类似地，在层#4的延长支腿端部(与圈54相关联)旁边示出的标准长度支腿端部与在层#5的延长支腿端部(与圈56相关联)旁边示出的标准长度支腿端部连接。

现在参照图2和图3，示出了图1的示例性绕组布置中支腿端部34之间的连接部的图。如图2和图3所示，由于绕组包括四条平行路径(每相)，因此示出了四条相位引线70(图示相位的每个平行路径对应一条)，并示出了四条中性引线80(图示相位的每条平行路径对应一条)。

图2是图示绕组布置的焊接端部的俯视图/平面图，其中正方形表示扭转后的支腿端部34。正方形之间的椭圆形表示两个相邻支腿之间的焊接部。非深色椭圆形表示标准长度支腿端部之间的焊接部。深色椭圆表示延长支腿端部44之间的焊接部。在图2中可以看出，所有相位引线70布置在绕组的最外层(即层#1)中并通过变暗的矩形(矩形内带有“x”)指示。类似地，所有中性引线80也布置在最外层中并且也通过矩形内带有“x”的深色矩形来指示。图2中还示出了四个高焊接部45(即，连接延长支腿端部44的焊接部，如图2中深色的椭圆所示)。这四个高焊接部45连接八个不同的延长支腿端部44a，它们都一起集中在绕组的中间层(即，第2-5层)。特别地，两个高焊接部45将层#2中的两个延长支腿端部44连接至层#3中的两个相邻的延长支腿端部44。类似地，另外两个高焊接部45将层#4中的两个延长支腿端部44连接至层#5中的两个相邻的延长支腿端部44。虽然焊接部45在本文中被称为“高焊接部”，但应注意，使用该术语是因为它们焊接延长支腿端部，而不是因为焊接部本身必须高或不同于绕组中的任何其他焊接部。

继续参照图2，还示出了四个汇流排串联连接部90，将绕组内层(即层#6)中的四个延长支腿端部34的第一组44b连接至内层中的四个延长支腿端部的第二组44c。这些串联连接部90可由在远离的(即，非相邻的)延长支腿端部44之间延伸的分段导体提供。例如，一个导体将组44b中最左侧的支腿端部连接到组44c中最左侧的支腿端部。标准焊接部也可用于将串联连接部连接至延长支腿端部组44b和44c中的相关联的支腿端部。

图3示出了图2的延长支腿端部44a、44b和44c之间的连接部的单独的径向侧视图。图3的左上图是图2的平面图的缩小版本，箭头65a、65b、65c指向左上平面图中所示的延长支腿端部44之间各个连接部的单独的径向侧视图。特别地，图3中的箭头65a指向将层#2的延长支腿端部44a连接至层#3的延长支腿端部44a的高焊接部45a的单独的径向侧视图。与相位引线70和中性连接部80相关的层#1的高支腿端部在该视图中也可见。图3中的箭头65b指向将层#4的延长支腿端部44a连接至层#5的延长支腿端部44a的高焊接部的单独的径向侧视图。图3的箭头65c指向汇流排连接部的单独的径向侧视图，该汇流排连接部将层#6的第一组44b的延长支腿端部连接至层#6的第二组44c的延长支腿端部。

有利的是，与高焊接部45、相位引线70、中性引线80和汇流排连接部90相关联的每条支腿端部由可快速且容易识别的延长支腿端部44提供。如下文进一步详细的说明，这些延长支腿端部44有助于定子制造方法，该方法允许定子快速且容易地配置具有四条平行路径的绕组(如图1至图3所示)或具有六条平行路径的绕组(如图5至10所示)。高焊接部45和汇流排连接部90＝被布置为超出标准端部冠部高度。因此，制造商很容易识别和访问相关联的连接位置的标识。

尽管绕组布置20在图1至图3中被示出具有延长支腿端部44，但应认识到，在至少一个实施方式中，也可在不使用延长支腿端部44的情况下形成相当的绕组布置。例如，如图4所示，示出了与图1相同的绕组布置，但用标准发夹代替了图1的延长支腿端部44。在图4的实施方式中，导体的支腿以与图1相同的方式连接在一起，以便提供每相具有四条平行路径的绕组。然而，形成绕组所需的特殊连接部在图2中并不明显，因为没有延长支腿端部。此外，在没有延长支腿端部44的实施方式中(例如，图3所示)，完成作为四条平行路径绕组(如图1至图3所示)或六条平行路径绕组(如图5至图10所示，并在下文中进一步详细说明)的绕组所需的连接部不那么明显。

图1-3的绕组仅是可使用或不使用延长支腿端部的绕组布置的多个可行实施方式中的一个。在其他的实施方式中，绕组可具有不同的特征和性能特性。例如，虽然图1-3的绕组布置提供了每相每极四个槽的定子，但是也可以提供每相每极具有不同数量的槽的定子。除了平行导线的数量不同之外，每相每极具有不同数量的槽的这种定子将具有与图1-3类似的设计。因此，每相每极具有2个槽的定子可具有通过本文所示和所述的类似的连接图案形成的两条平行路径的设计或三条平行路径的设计。在这个实施方式中，除了仅有来自连续的导体的两个槽内部分32延伸穿过定子铁芯的两个连续的槽之外，视图将与图1-3类似。此外，在圆圈50、52、54、56处标出的相位引线70、中性引线80、细长的支腿端部44仅与图1所示的一半数量的导线关联。例如，相位引线70仅具有两条导线而非图1所示的四条导线。因此，应理解的是，图1-3的特定的绕组布置仅是所公开的具有多条平行路径的定子和绕组布置的一个示意性实施方式，并且多个其他的实施方式也是可行的，包括以下的具有每相位六条平行路径的绕组布置。

具有每相六条平行路径的绕组布置

现在参考图5-10，在至少一个实施方式中，定子绕组20可被构造为具有形成六条平行路径(每相位)的连接部。该绕组布置中的所有导体都设置为与图1-3相同，但是延长支腿端部44以不同方式连接，从而针对绕组20提供六条路径(每相位)而非四条路径。

如图5所示，为了在绕组20中提供六条路径(每相位)，圆圈50处标出的层#2的两个延长支腿端部44通过汇流排连接部53连接至圆圈60处标出的层#6的两个延长支腿。将理解的是，由于这些延长支腿端部是不相邻的远离的支腿端部，因此延长支腿端部不能被焊接在一起，并且两个细长导体用于汇流排连接部53。类似地，图5中圆圈54处标出的层#4的两个延长支腿端部44也通过汇流排连接部59连接至图5中圆圈62处标出的层#6的两个延长支腿端部。另外，图5中圆圈56处标出的层#5的两个延长支腿端部44也通过汇流排连接部57连接至图5中圆圈58处标出的层#6的两个延长支腿。替代地，由于与圆圈56和57关联的延长支腿端部在层#5和层#6中十分靠近，因此能够弯折支腿端部使它们相邻并且可在这些支腿端部之间形成焊接连接部。

由于图5的绕组包括六条平行路径(每相位)，因此提供了六个相位连接部并且还提供了六个中性连接部(每相位)。六条相位引线70包括层#1中的四条相位引线和层#3中的两条相位引线。六条中性引线80包括层#1中的四条中性引线和层#6中的四条中性引线，如图5所示。

在图6-10中进一步详细示出了图5的绕组中的延长支腿端部之间的连接部方面的另外的公开内容。图6示出了图5的绕组布置的一个相位中的导体支腿之间的连接部的平面图，其包括连接部53、57和59中的每一个。该平面图与图2类似，但是包括连接部53、57和59的、位于延长支腿端部44之间的不同的连接部形成了每相位六条而非四条平行路径的布置。

图7示出了与图6类似的平面图，但是示出了用于绕组20的所有三个相位的连接部。它们包括用于电机的相位U、相位V和相位W中的每一个的连接部。因此，相位引线包括引线70U、70V和70W。中性引线包括80U、80V和80W。位于延长支腿端部之间的连接部包括汇流排连接部53U、53V、53W、59U、59V和59W以及高焊接部/连接部57U、57V、和57W。在图7中可以看出，三个相位分散开并且跨过几个磁极，使得高端部线圈或汇流排连接部都不会彼此干涉。

图8-9示出了图5的绕组布置中的延长支腿之间的连接部的径向侧视图，其包括连接部53、57和59。图8与图3类似，并且示出了图6的所有延长支腿端部44a、44b和44c之间的连接部的单独的径向侧视图。图8左上方的视图是图6的平面图的简略版本，并且箭头67a、67b、65c指向左上方的平面图中示出的延长支腿端部44之间的相应的连接部的单独的径向侧视图。

图8的箭头67a指向将层#2的延长支腿端部(组44a的一部分)连接至层#6的延长支腿端部(组44c的一部分)的汇流排连接部53的单独的径向侧视图。层#1和#3的与相位引线70关联的高支腿端部也可在这个视图中看到。

图8的箭头67b指向将层#5的延长支腿端部(组44a的一部分)连接至层#67c的延长支腿端部(组44a的一部分)的高焊接部57的单独的径向侧视图。层#6的与中性引线80关联(并且作为组44c的一部分)的高支腿端部也可在这个视图中看到。

图8的箭头67c指向将层#4的延长支腿端部(组44c的一部分)连接至层#6的延长支腿端部(组44b的一部分)的汇流排连接部59的单独的径向侧视图。

图9是图5的绕组20的延长支腿的径向侧视图(不包括层#1的四条中性引线)。该视图是图8的箭头67a、67b和67c示出的每个视图的组合。在图9中可以看出，标准支腿端部34延伸了超出定子铁芯的端部之外的标准冠部高度d₁。然而，延长支腿端部44延伸超过标准冠部高度并且通过汇流排53、59或高焊接部57连接在一起，或者替代地用于提供相位引线70和中性引线80。应理解，图9仅示出了层#6的中性引线80的一部分，并且引线的端部被切除从而在相同的槽的层#3中露出两条相位引线。

图10示出了与图7类似的绕组的平面图，但是还包括用于图5的绕组布置的中性线棒82。在图10中，中性引线80U、80V和80W被焊接到深色的中性线棒82上。图10示出了用于三相绕组布置的每个相位的所有六条路径的中性引线80U、80V和80W。中性线棒82针对每个相位在层#1中连接四条引线，并且针对每个相位在层#6中连接两条引线。因此，中性线棒82包括围绕层#1的引线(即，围绕外层)延伸的部分以及延伸跨过绕组布置20的焊接连接部的三个倒L形部分，从而允许将层#6中用于每个相位的两条引线连接至中性线棒82(因此连接至层#1中用于每个相位的关联的四条引线)。

前述的实施方式、特别是图5-10的实施方式公开了一种新颖的绕组布置，其在三相绕组布置中包括每相位六条平行路径。图1-10所示的前述的实施方式还公开了一种定子系列，其包括可以不同方式进行连接的有限数量的长支腿，从而形成不同的绕组构造。在图1-3的实施方式中，焊接部和汇流排连接长支腿并且提供了四条平行路径(每相)的绕组布置。在图5-10中，不同的焊接部和汇流排用于连接长支腿并且提供了六条平行路径(每相位)的绕组布置。

在多个定子铁芯上形成多个绕组布置的方法

现在参考图11A，公开了在多个定子铁芯上形成多个绕组布置的方法100。方法100起始于框102，即将分段导体插在多个定子铁芯中的每一个上。分段导体包括具有标准支腿端部的第一导体以及具有延长支腿端部的第二导体。在上文中结合图1-3和5-10描述了具有包括标准支腿端部和延长支腿端部二者的绕组布置的定子的例子。

在将导体插入到定子铁芯中之后，方法100在框104处继续。在框104处，在多个定子铁芯中的每一个上扭转第一组多个导体和第二组多个导体。这种扭转总体上以常规方式进行，从而形成被构造为在绕组的焊接端部上提供端部线匝的相邻的支腿端部。随后将第一组多个导体(即，具有标准支腿端部的导体)的相邻的支腿端部焊接在一起，从而在多个定子铁芯中的每一个上形成局部绕组布置。如上所述，第一组多个导体的相邻的支腿端部在定子铁芯的焊接端部处限定了用于绕组的标准冠部高度。在框104完成时，多个定子铁芯被构造为具有局部完成的绕组。多个定子铁芯至少包括第一定子铁芯和第二定子铁芯。

在将第一组多个导体焊接在一起并且将部分完成的绕组形成在多个定子铁芯上之后，方法在框106处继续。在框106处，操作第一定子铁芯上的局部绕组来形成每相具有第一数量的平行路径的完成的第一绕组布置。特别地，进一步将第二组多个导体(即，具有延长支腿端部的导体)扭转到帮助完成第一绕组布置的位置。在第一定子铁芯上扭转第二组多个导体之后，在第二组多个导体的支腿端部之间形成连接部(例如，视情况而定为汇流排连接部或焊接部)，从而在第一定子铁芯上完成第一绕组。再次，该第一绕组是每相位具有第一数量的平行路径的多相绕组。

在将第一绕组在框106中形成在第一定子上之后，方法100延续到框108并且在第二定子铁芯上完成第二绕组。在框108处，操作第二定子铁芯上的局部绕组来形成每相位具有第一数量的平行路径的完成的第二绕组布置。特别地，进一步将第二定子铁芯上的第二组多个导体扭转到帮助完成第二绕组布置的位置，其中第二绕组布置与第一绕组布置不同。在第二定子铁芯上扭转第二组多个导体之后，在第二组多个导体的支腿端部之间形成连接部(例如，视情况而定为汇流排连接部或焊接部)，从而在第一定子铁芯上完成第二绕组。该第二绕组是每相位具有第二数量的平行路径的多相绕组，该第二数量与第一数量不同(即，第二绕组布置每相位具有与第一绕组布置数量不同的平行路径)。

图11B示出了上文中结合图11A示出和描述的组装定子的方法100期间其中一个定子的不同的部分的一系列单独的径向侧视图。图11B的上排中的绕组的三个视图204示出了框104完成时的导体，其中第一组多个导体和第二组多个导体被扭转并且相邻的标准支腿端部被焊接在一起。图11B的下排中的绕组的三个视图208示出了框108完成时的导体，其中第二组多个导体在延长支腿端部之间形成连接部之前被进一步扭转。箭头69a表示第一组导体在方法的框104与108之间的转变。箭头69a指出了与图8的箭头67a所关联的视图对应的导体视图。类似地，箭头69b指出了与图8的箭头67b所关联的视图对应的导体视图。此外，箭头69c指出了与图8的箭头69c所关联的视图对应的导体视图。

应理解，图11B示出了按序地通过以下步骤来形成绕组布置的方法：1)扭转支腿端部、2)焊接其中一些支腿端部、3)扭转长引线以及4)通过汇流排连接部连接支腿端部。图11B中上部的一系列视图示出了发夹型支腿的第一次扭转(如传统的分段绕组构造)，每个其他的层都在每个其他的方向上进行扭转，并且支腿随后被焊接在一起。图11B中下部的一系列视图示出了常规发夹型焊接部上方的长支腿的第二次扭转。汇流排(没有在图11B中示出)随后被放置在绕组上并且汇流排的铜迹线被焊接到已进行了第二次扭转的长支腿上。在图11B的右下方的视图中(即，与箭头69b关联的视图)，两个长的二次扭转的焊接部/支腿端部被焊接到不同层中的没有进行二次扭转的两个长的导线/支腿端部上。如图11B的左下方的视图所示(即，与箭头69a关联的视图)，一些引线/支腿端部在一个方向上以与常规发夹型扭转相同的方式进行扭转(即，与箭头69a关联的上部视图)，并且随后在常规发夹型焊接部上方在相反的方向上进行扭转(即，与箭头69a关联的下部视图)。如图11B的下方中部的视图所示(即，与箭头69c关联的视图)，其他的引线/支腿端部仍然在一个方向上进行常规发夹型扭转并且随后在常规发夹型扭转的上方在相同方向上进一步扭转。

如上所述，图12示出了用于图1和5的绕组布置的端部线匝的径向侧视图，其包括设置在定子铁芯的插入端部上的第一组端部线匝以及设置在定子铁芯的焊接端部上的第二组端部线匝。在定子铁芯的插入端部上，针对每一组端部线匝，内部端部线匝42相互交错并嵌入到外部端部线匝40内。虽然图12以及其他的视图和本文的大部分说明内容都参考了发夹和发夹型焊接部，但应理解的是，除了通过连续线棒来代替常规的发夹型焊接部之外，具有连续线棒缠绕的定子的绕组将与这些附图中表示的一样。

图13-16示出了定子铁芯16的立体图，其具有设置在定子铁芯16上的绕组布置20，例如上文中结合图5-10描述的绕组布置。图13示出了设置在定子铁芯16上的绕组布置的三个相位(每个相位都以不同的灰度示出)，其包括在三个相位中在延长支腿端部44之间提供不同的连接部的汇流排92。图14示出了图13的绕组布置，其中移除了汇流排92来更好地表示多个导体及它们关联的延长支腿端部44的位置。图15与图13类似，但是仅示出了用于绕组布置的单一相位的导体30、延长支腿端部44以及汇流排92的连接。图16示出了图15的绕组布置，其中移除了汇流排连接部来更好地表示所示的相位的多个延长支腿端部44的位置。

应理解，可通过对绕组布置进行多种修改来实现本文公开的绕组布置20的多个其他的实施方式。例如，图13-16的绕组布置20基本上与图5-10所示的相同，但是在图13-16中细长导体的扭转与图5-10不同。特别地，如图16的右侧最好地示出的那样，两个延长支腿端部44在层#5而非层#6(如结合图5-10示出的那样)中扭转。虽然绕组布置20可在不改变性能的情况下以任何方式形成，但是也可以具有针对任何理由来进行诸如这种方式的修改的理由(例如，为了在绕组布置中的一些位置处实现更大间隙)。

虽然本文已提供了多个实施方式，但是本领域技术人员将理解可以实现其他的实现方式和修改方式。此外，本文所述的多个实施方式的方面可以与其他特征的方面结合或被其替代来实现与本文描述内容不同的实施方式。因此，应理解的是上文所述的以及其他的特征和功能或它们的替代物中的多个可以有利地结合到多种其他的不同系统或应用中。其中可以通过本领域技术人员在后续实现的多个当前没有预见到或想到的替代物、变型、修改或改进也应被包含在任何所附的权利要求中。

Claims (20)

1.一种用于电机的定子，其包括：

定子铁芯，在所述定子铁芯中形成有槽；以及

设置在所述定子铁芯上的绕组，所述绕组包括在每个所述槽中以层设置的多个导体，所述层包括内层、外层以及位于所述内层与所述外层之间的中间层，所述多个导体包括：

定位在所述槽中并且在所述定子铁芯的端部处形成冠部的互连的第一组多个导体，所述第一组多个导体设置在所述内层、所述中间层和所述外层中，并且互连的所述第一组多个导体的线匝部分限定了超出所述定子铁芯的所述端部的标准冠部高度；

定位在所述槽中并且延伸超出所述标准冠部高度的互连的第二组多个导体；

延伸超出所述标准冠部高度的多条中性引线；以及

延伸超出所述标准冠部高度的多条相位引线。

2.根据权利要求1所述的定子，其中，互连的第二组多个导体设置在所述中间层中，所述第二组多个导体中的每一个导体都限定了延长支腿端部。

3.根据权利要求2所述的定子，其中，所述中间层包括第一中间层、第二中间层、第三中间层和第四中间层。

4.根据权利要求2所述的定子，其中，互连的第二组多个导体包括超出所述标准冠部高度被焊接在一起的至少两个相邻的所述延长支腿端部。

5.根据权利要求4所述的定子，其中，所述绕组是每相具有四条平行路径的多相绕组。

6.根据权利要求2所述的定子，其中，互连的第二组多个导体包括通过被设置为超出所述标准冠部高度的汇流排进行连接的至少两个远离的支腿端部。

7.根据权利要求6所述的定子，其中，所述绕组是每相具有六条平行路径的多相绕组。

8.根据权利要求1所述的定子，其中，所述多个导体包括多个分段导体，每个分段导体都包括U形线匝和两个支腿端部。

9.一种用于电机的定子，其包括：

定子铁芯，在所述定子铁芯中形成有槽；以及

设置在所述定子铁芯上的多相绕组，所述多相绕组包括在每个所述槽中以层设置的多个导体，所述层包括内层、外层以及位于所述内层与所述外层之间的中间层，所述多相绕组的每相都包括每相至少六条平行路径，并且每条所述平行路径都在相位引线与中性引线之间延伸。

10.根据权利要求9所述的定子，其中，所述多个导体形成冠部并且包括：

定位在所述槽中并且限定了延伸超出所述定子铁芯的端部的标准冠部高度的第一组多个导体；

定位在所述槽中并且延伸超出所述标准冠部高度的第二组多个导体；

延伸超出所述标准冠部高度的多条中性引线；以及

延伸超出所述标准冠部高度之外的多条相位引线。

11.根据权利要求10所述的定子，其中，所述第一组多个导体设置在所述内层、所述中间层和所述外层中，并且其中所述第二组多个导体设置在所述中间层中。

12.根据权利要求10所述的定子，其中，成对的所述第二组多个导体通过汇流排被连接在一起。

13.根据权利要求10所述的定子，其中，所述层被设置为包括一个所述外层、四个所述中间层以及一个所述内层的总共六个层。

14.根据权利要求10所述的定子，其中，所述多个导体是发夹型导体。

15.根据权利要求14所述的定子，其中，在所述定子铁芯的每个槽的每个层中仅定位有单一的导体。

16.一种制造多个定子的方法，其包括：

在多个定子铁芯上形成多个局部绕组，每个定子铁芯都具有多个槽，每个所述局部绕组都包括设置在所述槽中的多个导体，所述多个导体在所述定子铁芯的一个端部处形成冠部并且包括：(i)定位在所述槽中并且限定了标准冠部高度的第一组多个导体以及(ii)在所述定子铁芯的所述一个端部处延伸超出所述标准冠部高度的第二组多个导体，所述第二组多个导体包括开放端部；

通过在所述第二组多个导体的所述开放端部之间形成第一连接部而在第一定子铁芯上完成多个局部绕组的第一绕组，使得所述第一绕组成为每相具有第一数量的平行路径的多相绕组；以及

通过在所述第二组多个导体的所述开放端部之间形成第二连接部而在第二定子铁芯上完成多个所述局部绕组的第二绕组，使得所述第二绕组成为每相具有第二数量的平行路径的多相绕组，所述第二数量与所述第一数量不同。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一数量是四并且所述第二数量是六。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一连接部是位于所述第二组多个导体的相邻的支腿端部之间的焊接部。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，每个所述第二连接部都是在所述第二组多个导体的两个远离的支腿端部之间延伸的汇流排连接部。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述多个导体包括多个分段导体，其中所述第二组多个导体的所述开放端部是被定位为在所述定子铁芯的所述一个端部处超出所述冠部之外的延长支腿端部，其中所述第一定子铁芯上的所述第二组多个导体限定了连接在一起形成所述第一绕组的一组第一导体对，并且其中所述第二定子铁芯上的所述第二组多个导体限定了连接在一起形成所述第二绕组的一组第二导体对。

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