專利名稱：多套分段發(fā)卡式繞組之間的電極和接線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及電機(jī)領(lǐng)域，更具體地涉及具有多套分段發(fā)卡式繞組或U形 繞組的電機(jī)。
背景技術(shù)：
多套分段繞組(multi-set segmented winding)通常用于現(xiàn)代電機(jī)應(yīng)用，比 如混合電動車輛。這些繞組典型地包含多個(gè)U形分段導(dǎo)條(conductor)， U形 分段導(dǎo)條包括兩個(gè)接腳以及接腳之間的中心U形轉(zhuǎn)折部分。U形導(dǎo)條通常 形成矩形橫截面。U形導(dǎo)條設(shè)置在電機(jī)鐵芯(core)部分的槽(比如定子槽)中， 從而形成電機(jī)的電樞繞組。這些U形導(dǎo)條在本發(fā)明中也可以稱為"U形柵"。 術(shù)語"U形導(dǎo)條"、"U形柵"、"U形轉(zhuǎn)折部分"不意味著表示形成理 想"U"形的導(dǎo)條或?qū)l部分，而是指改變其軸線方向超過90° (比如大約 180° )的導(dǎo)條或?qū)l部分。本文所用術(shù)語"發(fā)卡式(hairpin)"不意味著限于 U形導(dǎo)條，而通常是指具有兩個(gè)末端的分離的導(dǎo)條分段，而不管這兩個(gè)末 端之間是否包括U形部分。
利用多套分段發(fā)卡式繞組，通過彎曲和纏繞線材坯，從而形成具有兩 個(gè)接腳以及接腳之間U形轉(zhuǎn)折的U形導(dǎo)條。兩個(gè)接腳通過給定的間距分離， 從而允許該導(dǎo)條單獨(dú)憑借U形轉(zhuǎn)折就延伸通過多個(gè)定子槽。然后發(fā)卡式導(dǎo) 條的接腳通過定子插入端插入到這些槽中。隨著發(fā)卡式導(dǎo)條的插入，在定 子的一側(cè)("插入側(cè)")設(shè)置彎曲部分并在定子的另一側(cè)("接線側(cè)"或"焊 接側(cè)")延伸接腳末端。然后接腳末端向適當(dāng)?shù)奈恢脧澢?，通常第一接腳沿 一個(gè)方向彎曲而另一個(gè)接腳沿相反方向彎曲，以至于整個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條延伸
6給定的槽間距(例如12個(gè)槽)。最后，適當(dāng)?shù)慕幽_末端在定子的接線側(cè)連接 到一起，完成該繞組。這些接線包括直接定位和焊合的相鄰接腳末端、通 過跨接線連接的不相鄰的接腳末端以及形成繞組相位的電極接線(terminal ccmnection)。同時(shí)，連接的導(dǎo)條形成完整的電樞繞組結(jié)構(gòu)。
利用上述繞組結(jié)構(gòu)，定子的插入側(cè)一般是整齊的，并且僅包括導(dǎo)條的U 形轉(zhuǎn)折部分。然而，接線側(cè)明顯更擁擠。首先，相鄰接腳末端之間的焊點(diǎn) 造成已經(jīng)很接近于接線側(cè)定位的接腳末端更加擁擠。另外，包括繞組套之 間跨接線的連接線、相位通路接線、中性接線和電極接線導(dǎo)致在擁擠的發(fā) 卡式焊點(diǎn)中更加擁擠。導(dǎo)條間空隙的減少導(dǎo)致在焯接期間可能產(chǎn)生短路并 且在制造期間產(chǎn)生其他缺陷。
除定子接線端擁擠之外，附加的跨接線和電極對于接線端的電機(jī)需要 更多的空隙。在許多應(yīng)用中，包括混合電動車輛應(yīng)用中，支持電機(jī)的隔室 已經(jīng)很擁擠，很難在接線端找到用于增大電機(jī)空隙的其他空間。
因此，如果能夠提供一種繞組結(jié)構(gòu)，使得電機(jī)在應(yīng)用隔室中所需的整 體空隙減少，則非常有益。人們還期望提供一種多套分段發(fā)卡式繞組結(jié)構(gòu)， 其中減少了定子接線端的擁擠。如果能夠提供這種繞組結(jié)構(gòu)，便于電機(jī)制 造，從而減少制造成本，則更有益處。如果繞組結(jié)構(gòu)導(dǎo)致制造誤差的發(fā)生 率減少，也是有益處的。
人們希望提供一種電器，其能夠提供本發(fā)明所披露的這些或通過本發(fā) 明顯而易見的其他有益特征中的一個(gè)或多個(gè)特征。但本文中的教誨擴(kuò)展到 落入所述權(quán)利要求的范圍內(nèi)的那些實(shí)施例，而與這些實(shí)施例是否能夠?qū)崿F(xiàn) 上文所述的一個(gè)或多個(gè)益處無關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
'本發(fā)明公開一種電機(jī)，包括具有多個(gè)槽的鐵芯，鐵芯包括插入側(cè)和相 反側(cè)。在鐵芯的多個(gè)槽中設(shè)置繞組結(jié)構(gòu)。繞組結(jié)構(gòu)包括多個(gè)不同形狀的發(fā) 卡式導(dǎo)條。多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條中的每一個(gè)導(dǎo)條包括插入多個(gè)槽之 一的至少一個(gè)接腳，該至少一個(gè)接腳的接腳末端從鐵芯的相反側(cè)延伸。
.多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條形成第一組多相繞組套和第二組多相繞組 套。在多個(gè)槽的第一導(dǎo)條層和第二導(dǎo)條層中設(shè)置第一繞組套。在多個(gè)槽的
7第三導(dǎo)條層和第四導(dǎo)條層中設(shè)置第二繞組套。
從鐵芯的相反側(cè)延伸的全部接腳末端彎曲相同數(shù)量的槽，并且連接到 位于鐵芯的相反側(cè)的緊鄰的接腳末端。這樣，在鐵芯的相反側(cè)設(shè)置不同形 狀的發(fā)卡式導(dǎo)條之間的全部接線。除提供電極接線的發(fā)卡式導(dǎo)條外，不同 形狀的全部發(fā)卡式導(dǎo)條都包括在鐵芯插入側(cè)處設(shè)置的U形轉(zhuǎn)折部分。在鐵 芯的插入側(cè)，任何發(fā)卡式導(dǎo)條之間均沒有接線。
多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條包括(i)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)卡式導(dǎo)條，形成相位繞 組的主要部分，(ii)多個(gè)短節(jié)距發(fā)卡式導(dǎo)條，(iii)用于串聯(lián)連接同相位的相位
繞組的多個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條；(ii)用于連接第一繞組套和第二繞組套的多個(gè)發(fā)卡 式導(dǎo)條；(iii)用于連接相位繞組之間中性接線的發(fā)卡式導(dǎo)條；以及(iv)用于 相位繞組的電極接線。
參考下列詳細(xì)說明和附圖，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將更容易理解上述 特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他方面。


圖1顯示其上具有繞組結(jié)構(gòu)的示例性電機(jī)鐵芯的側(cè)視圖； 圖2顯示圖1中示例性電機(jī)鐵芯的俯視圖，其中沒有示出繞組結(jié)構(gòu)， 以顯示鐵芯的槽；
圖3顯示圖2中鐵芯的一個(gè)槽的剖視放大圖4顯示用于圖1的繞組結(jié)構(gòu)的示例性發(fā)卡式導(dǎo)條；
圖5A-5F顯示用于圖6A-6C的示例性繞組結(jié)構(gòu)中的各種發(fā)卡式導(dǎo)條類型;.
圖6A顯示用于示例性繞組結(jié)構(gòu)的相位A接線； 圖6B顯示用于示例性繞組結(jié)構(gòu)的相位B接線； 圖6C顯示用于示例性繞組結(jié)構(gòu)的相位C接線； 圖7顯示在圖6A-6C的示例性繞組結(jié)構(gòu)的鐵芯插入側(cè)處的特殊接線； .圖8A顯示鐵芯焊接側(cè)的透視圖，該圖顯示出圖6A-6C的繞組結(jié)構(gòu)在 相鄰接腳末端連接之前的相鄰接腳末端；
圖8B顯示在圖8A的相鄰接腳末端焊合之后的鐵芯焊接側(cè)透視圖；以
及
8圖9A-9D顯示另一種示例性繞組結(jié)構(gòu)的繞組圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示示例性電機(jī)鐵芯(比如定子IO)的側(cè)視圖，其配置成容納本發(fā) 明所公開的繞組結(jié)構(gòu)。在定子IO上設(shè)置電樞繞組結(jié)構(gòu)12。定子包括其上形 成多個(gè)槽16的主體部分14(參見圖2)。多個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條18設(shè)置在定子10 的槽中，形成電樞繞組結(jié)構(gòu)12。發(fā)卡式導(dǎo)條18限定發(fā)卡式繞組從定子10 的插入側(cè)20插入到槽中。定子插入側(cè)的反面是定子10的"焊接側(cè)"或"相 反側(cè)"22。
圖2顯示圖1中示例性電機(jī)鐵芯10的插入側(cè)20的俯視圖，其中沒有 設(shè)置在定子槽16中的電樞繞組18。如圖2所示，定子通常是圓盤形的，具 有內(nèi)部圓周周長24和外部圓周周長26。圖2的示例性定子10具有60個(gè)槽 16。通過定子的內(nèi)部周長24以及插入側(cè)20和焊接側(cè)22設(shè)置到定子槽的開 □。
圖3顯示定子10的一個(gè)槽16的剖視放大圖，其中發(fā)卡式導(dǎo)條18設(shè)置 在定子中。如圖3所示，每一個(gè)槽包括兩個(gè)繞組套，包括第一繞組套28和 第二繞組套30。第一繞組套28包括一個(gè)相位(例如，圖3中的相位A)的兩 個(gè)導(dǎo)條，而第二繞組套30包括另一個(gè)相位的兩個(gè)導(dǎo)條(例如，圖3中的相位 B)。同樣地，在該示例性實(shí)施例中的其他每個(gè)槽也包含一個(gè)相位的兩個(gè)導(dǎo) 條和另一個(gè)相位的兩個(gè)導(dǎo)條。在其他的實(shí)施例中，也有可能每個(gè)槽包含同 一相位的全部4個(gè)導(dǎo)條。本發(fā)明公開的示例性繞組結(jié)構(gòu)是三相繞組結(jié)構(gòu)， 包括相位A、 B和C。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，本發(fā)明公開的原理也可以用于其 他多相位結(jié)構(gòu)。
繼續(xù)參考圖3，矩形橫截面的分段柵格狀發(fā)卡式導(dǎo)條18用于形成電樞 繞組。矩形導(dǎo)條18設(shè)置在4層中，層l 31最接近于定子的內(nèi)部周長24， 接下來是層2 32、層3 33，層434設(shè)置成最接近于定子的外部周長26。層 1 31和層2 32形成第一繞組套28，而層3 33和層4 34形成第二繞組套30。 用這樣的方式設(shè)置矩形導(dǎo)條18是有用的，目的在于結(jié)合了半閉合式或全閉 合式電樞槽具有較高的槽裝填系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。如美國專利申請No. 11/187,138 所述，多套分段柵格狀發(fā)卡式繞組的應(yīng)用可以更進(jìn)一步地減少交流電阻。以引用方式將該申請的全文合并到本文中。
圖4中顯示矩形橫截面的示例性U形發(fā)卡式導(dǎo)條38。發(fā)卡式導(dǎo)條38 包括由U形轉(zhuǎn)折(tum)部分40分離的兩個(gè)接腳41和42。每個(gè)接腳41、 42 包括一個(gè)關(guān)聯(lián)的接腳末端43、 44。導(dǎo)條38的方向在U形轉(zhuǎn)折部分40改變， 以至于導(dǎo)條提供的電路在U形轉(zhuǎn)折部分40處形成"U形轉(zhuǎn)折"或?qū)嵸|(zhì)上 180°的轉(zhuǎn)折。
圖4的發(fā)卡式繞組38由具有矩形橫截面的直導(dǎo)條分段形成。然而，在 發(fā)卡式繞組38被插入定子之前，機(jī)器將發(fā)卡式繞組彎曲成具有兩個(gè)基本上 直的接腳41、 42的U形轉(zhuǎn)折部分40。在形成U形轉(zhuǎn)折部分40之后，發(fā)卡 式繞組38從插入側(cè)20插入到定子中，首先插入接腳。接腳41、 42被插入 不同的槽(并處于不同的層)中，如圖4標(biāo)記Y1所示，顯示出接腳之間的距 離等于穿過給定數(shù)量槽的距離。接腳41、 42穿過定子槽并且延伸定子的相 反側(cè)22。在插入定子后，接腳末端43、 44被機(jī)器按照相反方向彎曲預(yù)定距 離，'從而將導(dǎo)條的接腳末端43移動另一個(gè)預(yù)定數(shù)量的槽。在圖4中，該距 離表示為k,Y2槽和k2Y2槽。 一旦導(dǎo)條38位于定子中，U形轉(zhuǎn)折部分40將 從定子的插入側(cè)24延伸距離ID，并且接腳末端43、 44將從定子的相反側(cè) 26延伸距離0D。
如下所述，圖5A-5F顯示不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條，可用于創(chuàng)建圖6A-6C 所公開的電樞繞組的示例性實(shí)施例。這種繞組結(jié)構(gòu)設(shè)置在一個(gè)具有60個(gè)槽 的定子上。該繞組結(jié)構(gòu)是三相繞組，在每個(gè)槽中具有4層導(dǎo)條，并且在繞 組槽中設(shè)置兩個(gè)不同的繞組套(例如參見圖3)。如下文將進(jìn)一步描述的，該 繞組結(jié)構(gòu)規(guī)定全部接腳末端將彎曲相同的槽數(shù)，并且連接到定子焊接側(cè)18 上相鄰的接腳末端，而在定子的焊接側(cè)或接線側(cè)上無需附加的跨接線或其 他接線。作為替代，該繞組結(jié)構(gòu)使用多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條制成繞組 接線(例如相位間的接線，以及在定子插入側(cè)上的套到套(set-to-set)的接線)。 特別地，圖6A-6C的繞組結(jié)構(gòu)要求8個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條。這8個(gè)導(dǎo) 條中的每個(gè)導(dǎo)條將在下文中描述。
'8個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條中的第一個(gè)導(dǎo)條在圖5A中顯示。該第一發(fā)卡式導(dǎo)條50 是最普通的導(dǎo)條，用于第一繞組套28。這個(gè)發(fā)卡式繞組50與圖4的示例性 導(dǎo)條的形狀相同。然而，在圖5A的特定實(shí)施例中，U形轉(zhuǎn)折部分40跨過第一繞組套的6個(gè)槽(Y產(chǎn)6)，而每個(gè)接腳彎曲部分跨過第一繞組套的3個(gè)槽 (Y2=6; k1=k2=l/2)。在圖6A-6C的繞組結(jié)構(gòu)中，每個(gè)相位需要16個(gè)如圖5A 所示的導(dǎo)條，總共需要48個(gè)導(dǎo)條(16/相位X3相位=48)。
圖5B顯示用于第一繞組套28的第二發(fā)卡式導(dǎo)條52。除了 U形轉(zhuǎn)折部 分40僅僅跨過第一繞組套28的5個(gè)槽之外，這個(gè)發(fā)卡式繞組與圖5A中的 發(fā)卡式繞組相同，使得這個(gè)導(dǎo)條52成為用于該繞組套的短節(jié)距導(dǎo)條。在圖 6A-6C的繞組結(jié)構(gòu)中，每個(gè)相位需要兩個(gè)這種導(dǎo)條52，總共需要6個(gè)導(dǎo)條 (2/相j立X3相位=6)。
圖5C顯示用于圖6A-6C的繞組結(jié)構(gòu)的第三發(fā)卡式導(dǎo)條54。這種發(fā)卡 式導(dǎo)條54包括兩個(gè)接腳61、 62，在接腳61、 62之間設(shè)置有U形轉(zhuǎn)折部分 65。. U形轉(zhuǎn)折部分65跨過第一繞組套層1的6個(gè)槽。U形轉(zhuǎn)折部分65還 包括彎曲部分66所指出的3個(gè)槽移位。不同于圖4的示例性發(fā)卡式導(dǎo)條38， 接腳末端63、 64按照相同方向進(jìn)行彎曲。接腳末端63、 64的每個(gè)彎曲都 跨過3個(gè)槽。第三發(fā)卡式導(dǎo)條65用于串聯(lián)連接相位繞組的每個(gè)相位。圖 6A-6C的繞組結(jié)構(gòu)需要總共3個(gè)這種導(dǎo)條54，每個(gè)相位1個(gè)。
圖6A-6C的繞組結(jié)構(gòu)需要的第四發(fā)卡式導(dǎo)條類型相同于圖5A所示第 一發(fā)卡式導(dǎo)條50，但尺寸稍大，因?yàn)樗糜诘诙@組套30而不是用于第一 繞組套。特別地，第一繞組套沿著定子內(nèi)部周長延伸，而第二繞組套沿著 更靠近于定子外部周長進(jìn)行延伸。如此，第二繞組套中槽之間的距離稍大 于第一繞組套中槽之間的距離。因此，第四發(fā)卡式導(dǎo)條的U形轉(zhuǎn)折部分的 6個(gè)槽跨度稍大于第一發(fā)卡式導(dǎo)條U形轉(zhuǎn)折部分的6個(gè)槽跨度。第四發(fā)卡 式導(dǎo)條是用于第二繞組套中的最普通的導(dǎo)條。在圖6A-6C的繞組結(jié)構(gòu)中， 每個(gè)相位需要16個(gè)第四導(dǎo)條類型，總共需要48個(gè)導(dǎo)條(16/相位X3相位 =48)。
,圖6A-6C的繞組結(jié)構(gòu)需要的第五發(fā)卡式導(dǎo)條類型相同于圖5A所示第 二發(fā)卡式導(dǎo)條52，但尺寸稍大，因?yàn)樗糜诘诙@組套30而不是用于第一 繞組套28。因此，如上述第一和第四導(dǎo)條類型那樣，第五發(fā)卡式導(dǎo)條的U 形轉(zhuǎn)折部分的5個(gè)槽跨度稍大于第二發(fā)卡式導(dǎo)條U形轉(zhuǎn)折部分的5個(gè)槽跨 度。在圖6A-6C的繞組結(jié)構(gòu)中，每個(gè)相位需要2個(gè)第五種導(dǎo)條，總共需要 6個(gè)導(dǎo)條(2/相位X3相位-6)。
ii圖6A-6C繞組結(jié)構(gòu)需要的第六發(fā)卡式導(dǎo)條56在圖5D中顯示。這種第 六發(fā)卡式導(dǎo)條56類似于圖5A所示的第一發(fā)卡式導(dǎo)條50，但尺寸稍大，因 為它用于在繞組套28、 30之間延伸(即，它在層2 32和層3 33之間延伸6 個(gè)槽)，并且在每個(gè)相位繞組之間設(shè)置套到套的接線。另外，第六發(fā)卡式導(dǎo) 條類型56的U形轉(zhuǎn)折部分40按照與第一發(fā)卡式導(dǎo)條類型50的相反方向彎 曲。在圖6A-6C的繞組結(jié)構(gòu)中，每個(gè)相位需要2個(gè)第六發(fā)卡式導(dǎo)條類型56。
圖6A-6C繞組結(jié)構(gòu)需要的第七發(fā)卡式導(dǎo)條類型在圖5E中顯示。這種第 七發(fā)卡式導(dǎo)條58是"W"形導(dǎo)條，包括第一接腳71、第二接腳72和第三 接腳73。在第一接腳71和第二接腳72之間設(shè)置第一轉(zhuǎn)折部分74，在第二 接腳72和第三接腳73之間設(shè)置第二轉(zhuǎn)折部分。轉(zhuǎn)折部分74、 75二者都延 伸繞組結(jié)構(gòu)層四34的8個(gè)槽。類似于繞組結(jié)構(gòu)中全部其他接腳末端，第七 導(dǎo)條類型58的每個(gè)接腳末端都彎曲3個(gè)槽。因?yàn)槊總€(gè)接腳71、 72、 73將 位于繞組結(jié)構(gòu)的相同層中，所以每個(gè)接腳按照相同的方向彎曲。這種第七 發(fā)卡式導(dǎo)條類型被用作繞組結(jié)構(gòu)的中性接線，并且圖6A-6C的繞組結(jié)構(gòu)僅 需要一個(gè)這種第七導(dǎo)條58。
第八類型的發(fā)卡式導(dǎo)條60在圖5F中顯示。這種第八類型的發(fā)卡式導(dǎo) 條60事實(shí)上是三個(gè)單接腳導(dǎo)條81、 82、 83。這些三個(gè)接腳為圖6A-6C的 繞組結(jié)構(gòu)在定子的插入側(cè)設(shè)置用于每個(gè)繞組相位(A、 B、 C)的電極末端。此 外，'類似于繞組結(jié)構(gòu)焊接側(cè)上全部其他接腳末端，第八導(dǎo)條類型60的每個(gè) 接腳末端都彎曲3個(gè)槽。因?yàn)槊總€(gè)接腳81、 82、 83處于繞組結(jié)構(gòu)相同的層 (即，層4)，所以每個(gè)接腳按照相同方向彎曲。
現(xiàn)在參考圖6A-6C，提供的繞組圖顯示出用于一個(gè)具有60個(gè)槽的定子 的示例性繞組結(jié)構(gòu)。圖6A顯示相位A繞組，圖6B顯示相位B繞組，圖 6C顯示相位C繞組。如圖6A-6C所示，在定子插入側(cè)上通過特殊發(fā)卡式繞 組提供全部特殊繞組接線。具體地說，通過特殊發(fā)卡式繞組提供下列特殊 繞組接線(i)需要串聯(lián)連接每一個(gè)相位繞組的接線(即，在相位通路之間的 接線)；(ii)需要連接繞組套的接線(即在層2 32和層3 33之間的接線)；(iii) 在不同相位繞組之間的中性接線；以及(iv)用于每個(gè)相位繞組的電極接線。 每個(gè)這種特殊繞組接線都是采用特殊類型的發(fā)卡式導(dǎo)條實(shí)現(xiàn)的。使用這些 特殊的發(fā)卡式導(dǎo)條促成了一種繞組結(jié)構(gòu)，其中全部不同類型的發(fā)卡式導(dǎo)條
12被插入定子的槽中，全部接腳在定子焊接端彎曲相同槽數(shù)(逐層交替變換方 向)，然后每個(gè)接腳末端連接到緊鄰的接腳末端，從而實(shí)現(xiàn)繞組結(jié)構(gòu)(即，層
1和層2中的相鄰接腳末端按徑向連接，層3和層4中的相鄰接腳末端按徑 向連接)。
圖7顯示上中所述的設(shè)置在定子插入側(cè)的特殊接線的視圖。第一種特 殊接線是串聯(lián)連接同相位繞組通路所需的接線。如上文中參考圖5C所述， 這些特殊接線利用第三種發(fā)卡式導(dǎo)條54制成。在圖6A中，槽8和14的層 1中粗的虛線表示特殊發(fā)卡式繞組的兩個(gè)接腳，其將波形繞組連接成一個(gè)并 聯(lián)通路。這也在圖7中顯示，其中發(fā)卡式繞組的兩個(gè)接腳分別位于槽8和 14的層1中。雖然這個(gè)例子僅僅顯示一個(gè)并行通路，但是同相位的部分繞 組還可以連接成多個(gè)并行通路。類似地，連接用于相位B和相位C的同相 位繞組通路的特殊發(fā)卡式繞組在圖6B和6C以及圖7中顯示。
第二種特殊接線要求連接兩個(gè)繞組套28和30(即，層2 32和層3 33之 間的接線)。如上文中參考圖5D所述，這些特殊接線利用第六種發(fā)卡式導(dǎo) 條56制成。需要用于相鄰繞組套之間接線的特殊發(fā)卡式繞組的數(shù)目等于每 個(gè)相位2X(n-l)個(gè)接線，其中n是繞組套的數(shù)目。比如，對于兩套發(fā)卡式繞 組(n-2)而言，繞組套之間相位A中的接線為2X(2-1戶2。因此，需要兩個(gè) 特殊發(fā)卡式繞組來連接兩個(gè)繞組套。如圖6A和圖7所示，第一特殊發(fā)卡式 繞組由槽15的層2中的接腳和槽9的層3中的接腳組成，而第二特殊發(fā)卡 式繞組由槽21的層2中的接腳和槽15的層3中的接腳組成。這些發(fā)卡式 導(dǎo)條在相位A的繞組套之間設(shè)置接線，并以粗線顯示。用于連接相位B的 繞組套的特殊發(fā)卡式繞組在圖6B和圖7中顯示。用于連接相位C的繞組套 的特殊發(fā)卡式繞組在圖6C和圖7中顯示。對于兩個(gè)發(fā)卡式繞組套而言，需 要總共6個(gè)特殊發(fā)卡式繞組來連接繞組套。
第三種特殊接線是不同的相位繞組之間的中性接線。如上文參考圖5E 所述，這些特殊接線利用第七種發(fā)卡式導(dǎo)條58制成。設(shè)置中性接線，使得 繞組要么連接到多相位機(jī)器的星形接線，要么連接到多相位機(jī)器的A接線。 例如，如果繞組在圖7的三相電機(jī)中連接成Y形連接，那么中性點(diǎn)可以由 一個(gè)發(fā)卡式繞組和半個(gè)轉(zhuǎn)折線形成。SA2和SB2成為一個(gè)發(fā)卡式繞組，其 兩個(gè)接腳分別處于槽16和38的層4中，并且SC2是槽24的層4中的半個(gè)
13轉(zhuǎn)折線。
第四種特殊接線是用于各個(gè)相位繞組的電極接線。如上文參考圖5F所 述，這些特殊接線利用第八種發(fā)卡式導(dǎo)條60制成。
如圖7所示，在定子的插入側(cè)20使用發(fā)卡式導(dǎo)條54、 56、 58和60設(shè) 置四種特殊接線的每一種接線。利用在定子插入側(cè)20形成的特殊接線，在 定子的相反側(cè)22處則產(chǎn)生較少的擁擠。特別地，定子的相反側(cè)22僅僅包 括逐層按相反方向彎曲相同槽數(shù)的多個(gè)接腳末端(即，層1 31和層3 33按照 相同方向彎曲，而層2 32和層4 34按照相反方向彎曲)。然后緊鄰的接腳末 端(即，不被其他接腳末端分離的接腳末端)按照徑向連接，來自層1 31和 層2 32的接腳末端焊合在一起，而來自層3 33和層4 34的接腳末端焊合在 一起。
圖8A顯示在定子焊接端22的多個(gè)導(dǎo)條18接腳。接腳彎曲的位置使得 4個(gè)接腳末端在60行的每一行都徑向?qū)R(由60個(gè)槽產(chǎn)生的60行)。有益 地，'每個(gè)接腳末端已經(jīng)彎曲了相同的槽數(shù)，使得彎曲加工更為容易，并使 得在焊接端的擁擠更少。隨著這種彎曲，來自層l 31的每個(gè)接腳末端定位 在來自層232的接腳末端的附近。每個(gè)來自層3 33的接腳末端定位在來自 層4 34的接腳末端附近。
圖8B顯示相鄰的接腳末端隨著焊接加工連接到一起。有益地，焊接加 工僅僅包括連接相鄰的接腳末端，因?yàn)槭褂蒙鲜霾煌l(fā)卡式導(dǎo)條類型在定 子10的插入端20設(shè)置了全部的特殊接線。在焊接端22沒有附加連接器的 簡單焊接加工產(chǎn)生了可靠的焊接加工，使得構(gòu)成適當(dāng)?shù)谋匾泳€以完成該 繞組結(jié)構(gòu)。
.圖9A-9D描述電樞繞組結(jié)構(gòu)的可選實(shí)施例，用于一個(gè)具有54個(gè)槽的使 用多個(gè)不同發(fā)卡式導(dǎo)條的定子。類似于上述實(shí)施例，使用不同的發(fā)卡式導(dǎo) 條在這種繞組結(jié)構(gòu)中制成特殊接線，并且在定子的焊接端不需要特殊接線。 圖9A-9D所示的繞組結(jié)構(gòu)的實(shí)施例僅僅是繞組結(jié)構(gòu)的一種可選實(shí)施例的例 子，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認(rèn)識到，使用本發(fā)明的原理可以產(chǎn)生多種其他 的繞組結(jié)構(gòu)。
基于圖5和6中公開的上述示例性繞組結(jié)構(gòu)，提供一種制造繞組的方 法。依據(jù)這種方法，圖5的發(fā)卡式導(dǎo)條分段被集中起來并且插入到定子的槽中。導(dǎo)條的接腳末端被插入到定子插入端中，并且接腳末端穿過定子到
達(dá)定子焊接端。在這一點(diǎn)上，多個(gè)u形轉(zhuǎn)折部分隨著"w"形中性連接器
彎曲部分保持在插入端上，并且繞組末端將連接到電極上。
在發(fā)卡式導(dǎo)條插入槽之后，發(fā)卡式導(dǎo)條的接腳彎曲到電樞末端適當(dāng)?shù)?位置上。有益地，因?yàn)槿缟纤鎏厥饨泳€發(fā)卡式繞組，接腳末端全部彎曲
統(tǒng)一的槽數(shù)(雖然對于不同層的方向不同)并且適當(dāng)對準(zhǔn)，從而在60個(gè)不同 的徑向行中設(shè)置相鄰的接腳末端。接下來，如圖8B所示，相鄰的接腳末端 被焊接起來，形成多相位、多套繞組。如上所述，繞組套之間的接線由特 殊發(fā)卡式繞組形成，并且不需要附加的跨接線。例如，繞組套的層2和層3 之間的接線由定子插入側(cè)上的特定發(fā)卡式導(dǎo)條的U形轉(zhuǎn)折形成。這些特殊 發(fā)卡式繞組的兩個(gè)接腳位于待連接的不同的繞組套處(即，層2用于套1， 層3用于套2)。因此，來自這些特殊發(fā)卡式繞組的連接點(diǎn)僅僅以標(biāo)準(zhǔn)形式 連接到其他發(fā)卡式繞組，并且不會在焊點(diǎn)之間產(chǎn)生額外的擁擠。如上所述， 相位通路之間不需要連接線，因?yàn)槠渌奶厥獍l(fā)卡式繞組設(shè)置了這種接線。 類似地，如上所述，在發(fā)卡式繞組定子插入端設(shè)置中性接線和電極。因此， 全部發(fā)卡式繞組在鐵芯分層疊片的焊接端(與插入端相反)處的末端轉(zhuǎn)折長 度全部相同，并且全部的發(fā)卡式繞組接腳末端之間的空隙相同。所以，可 由機(jī)器輕易地自動實(shí)現(xiàn)發(fā)卡式繞組焊接過程。由于發(fā)卡式繞組之間接線擁 擠較少，焊接質(zhì)量得以改善，并且短路的可能性降低。
雖然參考特定優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，其他的實(shí)施方式和變更均是可能的。此外，不集成上文所述的其他 方面也可以獲得本文所述的個(gè)別進(jìn)步。因此，所附權(quán)利要求的精神和范圍 不限于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的描述。
權(quán)利要求
1、一種電機(jī)，其包括鐵芯，其包括多個(gè)槽，所述鐵芯包括插入側(cè)和相反側(cè)；繞組結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述鐵芯的多個(gè)槽中，所述繞組結(jié)構(gòu)包括多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條，所述多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條中的每一個(gè)導(dǎo)條均包括插入所述多個(gè)槽之一的至少一個(gè)接腳，所述至少一個(gè)接腳的接腳末端從所述鐵芯的相反側(cè)延伸；其中，所述多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條形成至少兩個(gè)繞組套，包括第一繞組套和第二繞組套，在所述多個(gè)槽內(nèi)的第一導(dǎo)條層和第二導(dǎo)條層中設(shè)置所述第一繞組套，在所述多個(gè)槽內(nèi)的第三導(dǎo)條層和第四導(dǎo)條層中設(shè)置所述第二繞組套；以及其中，所述繞組結(jié)構(gòu)的從所述鐵芯的相反側(cè)延伸的全部所述接腳末端彎曲相同的槽數(shù)，并且連接到所述鐵芯的相反側(cè)處的緊鄰的接腳末端；以及其中，所述不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條之間的接線全部設(shè)置在所述鐵芯的相反側(cè)上。
2、 權(quán)利要求l的電機(jī)，其中，除提供電極接線的發(fā)卡式導(dǎo)條外，全部 的所述多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條均包括在所述鐵芯插入側(cè)處設(shè)置的U形 轉(zhuǎn)折部分，并且所述鐵芯插入側(cè)處的任何發(fā)卡式導(dǎo)條之間均沒有連線。
3、 權(quán)利要求2的電機(jī)，其中，除提供電極接線的發(fā)卡式導(dǎo)條外，全部 的所述多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條均包括至少兩個(gè)接腳和在至少兩個(gè)接腳 之間設(shè)置的U形轉(zhuǎn)折部分。
4、 權(quán)利要求l的電機(jī)，其中，所述第一繞組套和所述第二繞組套均為 多相位繞組套。
5、 權(quán)利要求l的電機(jī)，其中，形成第一套的所述多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條主要包括第一標(biāo)準(zhǔn)發(fā)卡式導(dǎo)條，所述第一標(biāo)準(zhǔn)發(fā)卡式導(dǎo)條具有跨越所述第一套中預(yù)定槽數(shù)的u形轉(zhuǎn)折部分，并且其中，形成第二套的所述多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條主要包括第二標(biāo)準(zhǔn)發(fā)卡式導(dǎo)條，所述第二標(biāo)準(zhǔn)發(fā)卡式導(dǎo)條具有跨越所述第二套中預(yù)定槽數(shù)的u形轉(zhuǎn)折部分。
6、 權(quán)利要求5的電機(jī)，其中，所述多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條還包括 用于串聯(lián)連接同相位的相位繞組的多個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條。
7、 權(quán)利要求5的電機(jī)，其中，所述多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條還包括 用于連接所述第一繞組套和所述第二繞組套的多個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條。
8、 權(quán)利要求7的電機(jī)，其中，用于連接所述第一繞組套和所述第二繞 組套的多個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條中的每一個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條均包括所述鐵芯插入側(cè)處的 U形轉(zhuǎn)折部分，所述U形轉(zhuǎn)折部分在所述第二導(dǎo)條層的接腳與所述第三導(dǎo) 條層的接腳之間延伸。
9、 權(quán)利要求6的電機(jī)，其中，所述多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條還包括 用于在相位繞組之間連接中性接線的發(fā)卡式導(dǎo)條。
10、 權(quán)利要求6的電機(jī)，其中，所述多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條還包 括用于所述相位繞組的電極接線。
11、 一種設(shè)置在電機(jī)鐵芯上的繞組結(jié)構(gòu)，所述鐵芯包括多個(gè)槽、插入 側(cè)和相反側(cè)，所述繞組結(jié)構(gòu)包括位于所述槽中的多個(gè)導(dǎo)條分段，所述多個(gè)導(dǎo)條分段中的每一個(gè)導(dǎo)條分 段彎曲成多個(gè)形狀之一，所述多個(gè)導(dǎo)條分段連接到一起，從而形成至少兩 個(gè)繞組套，包括第一繞組套和第二繞組套，其中所述第一繞組套和所述第 二繞組套均為多相位繞組，所述多個(gè)導(dǎo)條分段中的每一個(gè)導(dǎo)條分段包括從 所述鐵芯的相反側(cè)延伸并彎曲預(yù)定槽數(shù)的至少一個(gè)接腳末端，每一個(gè)接腳 末端連接到所述鐵芯的相反側(cè)上的緊鄰的接腳末端；其中，所述多個(gè)導(dǎo)條分段包括至少一個(gè)第一導(dǎo)條分段，所述第一導(dǎo)條分段包括兩個(gè)接腳和一個(gè)u形轉(zhuǎn)折部分，所述第一導(dǎo)條分段用于串聯(lián)連接所述多相位繞組的同相位繞組；以及其中，所述多個(gè)導(dǎo)條分段包括至少一個(gè)第二導(dǎo)條分段，所述第二導(dǎo)條 分段包括兩個(gè)接腳和一個(gè)U形轉(zhuǎn)折部分，所述第二導(dǎo)條分段用于連接所述 第一繞組套和所述第二繞組套。
12、 權(quán)利要求ll的繞組結(jié)構(gòu)，其中，所述多個(gè)導(dǎo)條分段中沒有導(dǎo)條分 段連接到所述鐵芯的插入側(cè)處的另一個(gè)導(dǎo)條分段。
13、 權(quán)利要求ll的繞組結(jié)構(gòu)，其中，按徑向行排列從所述鐵芯的相反 側(cè)延伸的接腳，并且徑向行中的每一個(gè)接腳末端連接到同一所述徑向行中 的相鄰接腳末端。
14、 權(quán)利要求ll的繞組結(jié)構(gòu)，其中，在所述多個(gè)槽內(nèi)的第一導(dǎo)條層和 第二導(dǎo)條層中設(shè)置所述第一繞組套，所述第一繞組層相鄰于所述第二繞組 層,'以及其中，在所述多個(gè)槽內(nèi)的第三導(dǎo)條層和第四導(dǎo)條層中設(shè)置所述第 二繞組套，所述第三繞組層相鄰于所述第四繞組層。
15、 權(quán)利要求14的繞組結(jié)構(gòu)，其中，所述至少一個(gè)第二導(dǎo)條分段的U 形轉(zhuǎn)折部分在所述鐵芯插入側(cè)處的所述第二導(dǎo)條層和所述第三導(dǎo)條層之間 延伸。
16、 權(quán)利要求ll的繞組結(jié)構(gòu)，其中，所述多個(gè)導(dǎo)條分段還包括用于在 所述多相位繞組之間設(shè)置中性接線的第三導(dǎo)條分段，所述第三導(dǎo)條包括第 一接腳、第二接腳和第三接腳、在所述第一接腳和所述第二接腳之間設(shè)置 的第一轉(zhuǎn)折、以及在所述第二接腳和所述第三接腳之間設(shè)置的第二轉(zhuǎn)折， 其中，所述第三導(dǎo)條分段的第一轉(zhuǎn)折和第二轉(zhuǎn)折從所述插入末端延伸，并 且所述第三導(dǎo)條分段的第一接腳、第二接腳和第三接腳從所述鐵芯的相反 端延伸。
17、 權(quán)利要求ll的繞組結(jié)構(gòu)，其中，所述多個(gè)導(dǎo)條分段還包括第一電 極導(dǎo)條分段、第二電極導(dǎo)條分段以及第三電極導(dǎo)條分段，所述第一、第二 和第三電極導(dǎo)條分段中的每一個(gè)導(dǎo)條分段均包括接腳，所述接腳的第一末 端從所述鐵芯的插入端延伸，所述接腳的第二末端從所述鐵芯的相反端延 伸，其中，所述第一電極導(dǎo)條分段連接到第一繞組相位，所述第二電極導(dǎo) 條分段連接到第二繞組相位，以及所述第三電極導(dǎo)條分段連接到第三繞組 相位。
18、 一種在電機(jī)鐵芯上設(shè)置多相位和多相位繞組結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括a) 設(shè)置多個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條，所述多個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條中的每一個(gè)導(dǎo)條均包括具 有至少一個(gè)接腳末端的至少一個(gè)接腳；b) 從所述鐵芯的插入側(cè)將所述多個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條插入到所述鐵芯的多個(gè) 槽中，使得在所述鐵芯的相反側(cè)處在每一個(gè)槽中設(shè)置至少4個(gè)接腳，并且 從每一個(gè)槽延伸至少4個(gè)相關(guān)的接腳末端；c) 將從所述鐵芯的相反側(cè)延伸的每一個(gè)所述接腳末端彎曲相同的槽數(shù)， 其中，第一組多個(gè)接腳按照一個(gè)方向彎曲，而第二組多個(gè)接腳按照相反方 向彎曲；以及d) 在彎曲步驟之后，將所述鐵芯的相反端上的每一個(gè)接腳末端與所述鐵 芯的相反端上的緊鄰接腳末端相連接，其中，在所述鐵芯的相反側(cè)上緊鄰 接腳末端之間進(jìn)行的接線提供了所述多個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條之間完成所述繞組結(jié) 構(gòu)所需的全部接線。
19、 權(quán)利要求18的方法，其中，所述多個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條之間完成所述繞 組結(jié)構(gòu)所需的接線包括發(fā)卡式導(dǎo)條之間的接線，用以進(jìn)行以下連接(i)連 接至少兩個(gè)繞組套，包括第一繞組套和第二繞組套，以及(ii)連接所述繞組 結(jié)構(gòu)的同相位繞組。
20、權(quán)利要求19的方法，其中，所述多個(gè)發(fā)卡式導(dǎo)條之間完成所述繞 組結(jié)構(gòu)所需的接線還包括發(fā)卡式導(dǎo)條之間的接線，用以連接相位繞組之間 的中性接線。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電機(jī)，包括具有多個(gè)槽的鐵芯，該鐵芯包括插入側(cè)和相反側(cè)。在鐵芯的多個(gè)槽中設(shè)置繞組結(jié)構(gòu)。繞組結(jié)構(gòu)包括多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條。多個(gè)不同形狀的發(fā)卡式導(dǎo)條中的每一個(gè)導(dǎo)條包括插入多個(gè)槽之一的至少一個(gè)接腳，該至少一個(gè)接腳的接腳末端從鐵芯的相反側(cè)延伸。從鐵芯的相反側(cè)延伸的全部接腳末端彎曲相同的槽數(shù)，并且連接到位于鐵芯的相反側(cè)的緊鄰的接腳末端。這樣，在鐵芯的相反側(cè)設(shè)置不同形狀發(fā)卡式導(dǎo)條之間的全部接線。
文檔編號H02K11/00GK101490933SQ200780022091
公開日2009年7月22日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
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