[发明专利]用于电机的具有横截面形状变化的导体的定子

说明书

本公开提供“用于电机的具有横截面形状变化的导体的定子”。一种用于电机的定子以分层形成，从而形成具有轴向狭槽的芯以及多个跨栏形导体。每个导体包括设置在狭槽中的第一立柱和第二立柱，以及连接立柱并在芯端面上方周向延伸的桥接件。第一立柱比第二立柱在径向上更靠近芯中心轴线。每个桥接件从第一立柱径向向外跨接到第二立柱。径向相邻的桥接件彼此相邻地嵌套而不横越彼此。桥接件的第一端与第一立柱之间的接合部限定径向面向外的突出部，并且第二端与第二立柱之间的接合部限定径向面向内的突出部。每个桥接件越过其径向向内相邻导体的面向外的突出部，并且越过其径向向外相邻导体的面向内的突出部。

技术领域

本公开涉及电机的领域。更具体地，本公开涉及一种用于其中绕组的横截面以减小端匝(end-turn)长度的方式变化的这样一类马达的定子。

背景技术

电机(马达、发电机等)由许多不同类型的电机共有的若干基本部件构成：一个或多个载流部件(导体或绕组)；磁路部件(芯)；和磁场源(线圈或磁体)。在典型的马达(包括当前在大多数电动车辆中采用的那些马达)中，定子包括绕组，所述绕组包括轴向延伸穿过芯(通常穿过由芯限定的狭槽)的多个笔直部分以及在芯的每个轴向端部外部和所述每个轴向端部处的多个部分(通常被称为端匝)。端匝将由芯限定的狭槽内的轴向取向的导体电连接，从而完成电路并产生期望/所需数量的电气相位。尽管端匝区域对于电机的正常运转是必要的，但是端匝区域会影响电损耗、重量、成本和体积，但不会影响扭矩。因此，期望减小端匝的长度和电阻。

常规已知的是，通过将U形“发夹型导体”从定子的第一轴向端部插入形成在定子中的轴向延伸的狭槽中，并且随后将发夹型导体的从定子的相对第二轴向端部突出的端部互连(根据需要来实现期望的电路路径)，来制造EM的定子。每个发夹型导体常规地通过将铜杆或铜条弯曲成具有矩形横截面来制造。因此，导体横截面的形状和面积在整个电机中保持相同。端匝必须在定子的两端处轴向地横越彼此，并且这增加了绕组的总长度。因此，端匝可构成总绕组长度的显著部分，在短堆叠电机(定义为半径远大于轴向长度的电机)中，端匝可达到总铜含量的50％。

已经提出了允许通过增材制造(通常也称为三维(3D)打印)生产电机部件的构造。然而，所提出的构造中没有一个能够制造其中端匝不轴向地横越彼此的分布式绕组定子。消除此类横越将显著改善电机。

发明内容

在用于电机的定子的第一公开实施例中，分层被布置为形成：芯，其限定平行于芯的中心轴线延伸并由齿部分开的多个狭槽；以及多个跨栏形导体。所述跨栏形导体中的每一个包括设置在所述狭槽中的不同狭槽中的第一立柱(upright)和第二立柱，并且还包括桥接件，所述桥接件连接立柱并在芯的端面上方周向延伸。第一立柱比第二立柱在径向上更靠近中心轴线，并且所述桥接件中的每一个从第一立柱径向向外跨接到第二立柱。径向相邻的桥接件彼此相邻地嵌套而不横越彼此。

在第一实施例的另一特征中，桥接件的第一端与相应的第一立柱的径向内部部分连接以在第一端与第一立柱之间的接合部处限定径向面向外的突出部，并且所述桥接件的相对的第二端与相应的第二立柱的径向外部部分连接以在第二端与第二立柱之间的接合部处限定径向面向内的突出部。导体中从第一导体径向向外定位的第二导体的桥接件越过面向外的突出部；并且导体中从第一桥接件向内径向设置的第三导体的桥接件越过面向内的突出部。这使得端匝的布局非常紧凑且有效，并且可通过增材制造工艺来制造。

面向内的突出部和面向外的突出部可相对于芯端面的平面倾斜，以提供桥接件与相应的突出部相遇处的横截面面积的逐渐变化。

第一立柱和第二立柱的横截面面积可相等，并且桥接件的横截面面积在任何地方都不小于第一立柱和第二立柱的横截面面积。

在本文公开的第二实施例中，所述桥接件中的一个桥接件的越过包含立柱的狭槽之间的中间狭槽的部段在径向上薄于所述桥接件的越过紧邻所述中间狭槽的齿部的部段。