[发明专利]用于电机的分布式级联绕组

说明书

一种定子，包括具有多个纵向延伸的槽(12)的圆柱形铁心(10)，形成为在槽(12)的两个径向层中绕铁芯(10)的基本整个圆周布置的级联连续的第一接线(35)的第一绕组组合，形成为位于槽(12)的两个其它径向层中的第二级联导体(36)的第二绕组组合，第一和第二接线(35，36)电气连接。第一绕组组合可具有具有位于槽(12)的第一和第二层中的三个导体部分的级联连续的相接线(35)，第二绕组组合可具有具有位于槽(12)的第三和第四中的三个导体部分的级联连续的相导体(36)。第一相(A)的绕组组合可具有位于槽(12)的第一槽(59)的两个径向层中的级联连续的第一接线(35，36)，第二相(B)的绕组组合可具有位于槽(12)的第一槽(59)的两个其它径向层中的级联连续的第二接线(46，47)。

相关申请

本申请要求于2013年8月23日提交的美国专利申请序列号13/974,591的优先权。

背景技术

典型的实施方式涉及电机定子绕组的成本降低和制造简化，并且更具体地说，涉及通过定子绕组的级联接线实现高机器效率和高制造效率。

汽车应用中的电动机包括交流发电机、交流发电机起动机、牵引电动机和其它电机。典型的电机定子包括圆柱形铁心，其由独立叠片的堆形成并且具有轴向穿过定子铁心的多个沿圆周间隔排列的槽。转子组件包括中心轴并与定子铁心同轴。定子铁心具有以绕组形式缠绕在其上的线导体，其轴向穿过铁心槽中的几个。线圈端部在定子铁心的两个轴端形成于绕组中，给定绕组在其沿周向延伸至另一槽时具有端部环。通过这种普遍的方式，根据所选的接线图，定子绕组在所选的多个定子铁心槽中的几个槽中从一端轴向延伸至另一端并且在槽之间沿周向延伸。

定子可由例如三相、五相、六相等的任意数量的独立相绕组形成，并从而确定在绕制定子铁心时所实施的总体接线图。由于绝大多数应用都着重于在改进效率的同时降低电机的成本，因此期望以最大程度的填充定子铁心槽的方式来利用可用的槽。槽满率高的定子通常以更高的机器效率来产生更多的电力。使用矩形导体线可实现75％或更高的槽满率。发夹状导体为截面形状大致为矩形的U形实心线，作为相绕组的部分，其在定子铁心的一个轴端插入两个槽中并且在定子铁心的另一轴端扭曲并随后焊接至其它发夹状导体。然而，使用发夹状导体可能需要在达成高槽满率和减少例如集肤效应等的不期望的交流性能特性之间达成折衷。随着导体厚度的增加，集肤效应减少了槽中导体的有效截面面积。因此，一般而言，槽中矩形线导体的厚度应当被做成尽可能的小。或者，例如通过在一个槽中放置多于一个的相，可以设计给定的接线配置来在很大程度上减少不期望的性能。

在形成和焊接发夹状导体时还可能遇到制造问题和相关的成本增加。例如，在定子的一个轴端连接发夹状导体的端部典型地需要大量的焊接。此外，需要每个发夹状导体相对于相邻的发夹状导体端部交叉或交错设置，并且插入、弯曲和排列各个发夹状导体需要大量的制造步骤。

发明内容

因此期望通过提供一种可以以简单的、分布的方式采用的定子绕组配置来消除上述不利条件。所公开的典型实施方式利用级联的连续线导体形成两个或多个分布式部分，由此各部分可通过最少的例如焊接的互连结合在一起。

根据典型的实施方式，定子包括具有两个轴端和在二者之间形成的多个纵向延伸的槽的大致圆柱形的铁心，形成为位于槽的两个径向层中的第一级联导体的第一绕组组合，形成为位于槽的两个其它径向层中的第二级联导体的第二绕组组合，以及连接第一和第二导体的跳线。

根据另一典型实施方式，定子包括具有两个轴端和在二者之间形成的多个纵向延伸的槽的大致圆柱形的铁心，形成为位于槽的第一和第二层中的三个级联相导体的第一绕组组合，以及形成为位于槽的第三和第四层中的三个级联相导体的第二绕组组合。

根据又一典型实施方式，定子包括具有两个轴端和在二者之间形成的多个纵向延伸的槽的大致圆柱形的铁心，形成为位于槽的第一槽的两个径向层中的第一级联导体的第一相的第一绕组组合，以及形成为位于槽的第一槽的两个其它径向层中的第二级联导体的第二相的第二绕组组合。