用于電機(jī)的分布式級(jí)聯(lián)繞組的制作方法
【專利摘要】一種定子，包括具有多個(gè)縱向延伸的槽(12)的圓柱形鐵心(10)，形成為位于槽(12)的兩個(gè)徑向?qū)又械牡谝患?jí)聯(lián)導(dǎo)體(35)的第一繞細(xì)組合，形成為位于槽(12)的兩個(gè)其它徑向?qū)又械牡诙?jí)聯(lián)導(dǎo)體(36)的第二繞組組合，第一和第二導(dǎo)體(35，36)電氣連接。第一繞組組合可具有具有位于槽(12)的第一和第二層中的三個(gè)導(dǎo)體部分的級(jí)聯(lián)相導(dǎo)體(35)，第二繞組組合可具有具有位于槽(12)的第三和第四中的三個(gè)導(dǎo)體部分的級(jí)聯(lián)相導(dǎo)體(36)。第一相(A)的繞組組合可具有位于槽(12)的第一槽(59)的兩個(gè)徑向?qū)又械牡谝患?jí)聯(lián)導(dǎo)體(35，36)，第二相(B)的繞組組合可具有位于槽(12)的第一槽(59)的兩個(gè)其它徑向?qū)又械牡诙?jí)聯(lián)導(dǎo)體(46，47)。
【專利說明】用于電機(jī)的分布式級(jí)聯(lián)繞組
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年8月23日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)13/974，591的優(yōu)先權(quán)。

【背景技術(shù)】
[0003]典型的實(shí)施方式涉及電機(jī)定子繞組的成本降低和制造簡(jiǎn)化，并且更具體地說，涉及通過定子繞組的級(jí)聯(lián)接線實(shí)現(xiàn)高機(jī)器效率和高制造效率。
[0004]汽車應(yīng)用中的電動(dòng)機(jī)包括交流發(fā)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)機(jī)、牽引電動(dòng)機(jī)和其它電機(jī)。典型的電機(jī)定子包括圓柱形鐵心，其由獨(dú)立疊片的堆形成并且具有軸向穿過定子鐵心的多個(gè)沿圓周間隔排列的槽。轉(zhuǎn)子組件包括中心軸并與定子鐵心同軸。定子鐵心具有以繞組形式纏繞在其上的線導(dǎo)體，其軸向穿過鐵心槽中的幾個(gè)。線圈端部在定子鐵心的兩個(gè)軸端形成于繞組中，給定繞組在其沿周向延伸至另一槽時(shí)具有端部環(huán)。通過這種普遍的方式，根據(jù)所選的接線圖，定子繞組在所選的多個(gè)定子鐵心槽中的幾個(gè)槽中從一端軸向延伸至另一端并且在槽之間沿周向延伸。
[0005]定子可由例如三相、五相、六相等的任意數(shù)量的獨(dú)立相繞組形成，并從而確定在繞制定子鐵心時(shí)所實(shí)施的總體接線圖。由于絕大多數(shù)應(yīng)用都著重于在改進(jìn)效率的同時(shí)降低電機(jī)的成本，因此期望以最大程度的填充定子鐵心槽的方式來利用可用的槽。槽滿率高的定子通常以更高的機(jī)器效率來產(chǎn)生更多的電力。使用矩形導(dǎo)體線可實(shí)現(xiàn)75%或更高的槽滿率。發(fā)夾狀導(dǎo)體為截面形狀大致為矩形的U形實(shí)心線，作為相繞組的部分，其在定子鐵心的一個(gè)軸端插入兩個(gè)槽中并且在定子鐵心的另一軸端扭曲并隨后焊接至其它發(fā)夾狀導(dǎo)體。然而，使用發(fā)夾狀導(dǎo)體可能需要在達(dá)成高槽滿率和減少例如集膚效應(yīng)等的不期望的交流性能特性之間達(dá)成折衷。隨著導(dǎo)體厚度的增加，集膚效應(yīng)減少了槽中導(dǎo)體的有效截面面積。因此，一般而言，槽中矩形線導(dǎo)體的厚度應(yīng)當(dāng)被做成盡可能的小?；蛘?，例如通過在一個(gè)槽中放置多于一個(gè)的相，可以設(shè)計(jì)給定的接線配置來在很大程度上減少不期望的性能。
[0006]在形成和焊接發(fā)夾狀導(dǎo)體時(shí)還可能遇到制造問題和相關(guān)的成本增加。例如，在定子的一個(gè)軸端連接發(fā)夾狀導(dǎo)體的端部典型地需要大量的焊接。此外，需要每個(gè)發(fā)夾狀導(dǎo)體相對(duì)于相鄰的發(fā)夾狀導(dǎo)體端部交叉或交錯(cuò)設(shè)置，并且插入、彎曲和排列各個(gè)發(fā)夾狀導(dǎo)體需要大量的制造步驟。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此期望通過提供一種可以以簡(jiǎn)單的、分布的方式采用的定子繞組配置來消除上述不利條件。所公開的典型實(shí)施方式利用級(jí)聯(lián)的連續(xù)線導(dǎo)體形成兩個(gè)或多個(gè)分布式部分，由此各部分可通過最少的例如焊接的互連結(jié)合在一起。
[0008]根據(jù)典型的實(shí)施方式，定子包括具有兩個(gè)軸端和在二者之間形成的多個(gè)縱向延伸的槽的大致圓柱形的鐵心，形成為位于槽的兩個(gè)徑向?qū)又械牡谝患?jí)聯(lián)導(dǎo)體的第一繞組組合，形成為位于槽的兩個(gè)其它徑向?qū)又械牡诙?jí)聯(lián)導(dǎo)體的第二繞組組合，以及連接第一和第二導(dǎo)體的跳線。
[0009]根據(jù)另一典型實(shí)施方式，定子包括具有兩個(gè)軸端和在二者之間形成的多個(gè)縱向延伸的槽的大致圓柱形的鐵心，形成為位于槽的第一和第二層中的三個(gè)級(jí)聯(lián)相導(dǎo)體的第一繞組組合，以及形成為位于槽的第三和第四層中的三個(gè)級(jí)聯(lián)相導(dǎo)體的第二繞組組合。
[0010]根據(jù)又一典型實(shí)施方式，定子包括具有兩個(gè)軸端和在二者之間形成的多個(gè)縱向延伸的槽的大致圓柱形的鐵心，形成為位于槽的第一槽的兩個(gè)徑向?qū)又械牡谝患?jí)聯(lián)導(dǎo)體的第一相的第一繞組組合，以及形成為位于槽的第一槽的兩個(gè)其它徑向?qū)又械牡诙?jí)聯(lián)導(dǎo)體的第二相的第二繞組組合。
[0011]上述概括不對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，本發(fā)明由附加的權(quán)利要求進(jìn)行限定。類似的，標(biāo)題和摘要也不用于對(duì)所要求的發(fā)明的范圍進(jìn)行任何限制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]結(jié)合附圖參考實(shí)施方式的下述描述，典型實(shí)施方式的上述方面將變得更加明白和更易于理解，其中:
[0013]圖1是典型定子鐵心的透視圖；
[0014]圖2示出了用于具有四個(gè)徑向槽層的定子鐵心的典型分布式繞組方式；
[0015]圖3示出了用于具有四個(gè)徑向槽層的定子鐵心的另一典型分布式繞組方式；
[0016]圖4示出了根據(jù)典型實(shí)施方式的、插入之前的分布式級(jí)聯(lián)定子繞組的接線圖以及一相的槽填充方式；
[0017]圖5示出了典型定子繞組的一相的槽位置；
[0018]圖6是根據(jù)典型實(shí)施方式的、完全填充的(fully populated)定子鐵心的頂部平面圖；
[0019]圖7是根據(jù)典型實(shí)施方式的、示出單相級(jí)聯(lián)繞組的頂部平面圖；以及
[0020]圖8示出了圖2定子繞組的部分頂部平面圖的典型磁路。
[0021]在多個(gè)視圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的或者相似的部件。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下文描述的實(shí)施方式不是窮舉性的或者是將本發(fā)明限制到所公開的精確形式。相反，實(shí)施方式被選擇和描述為使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員可理解和明白這些教導(dǎo)的原理和實(shí)踐方法。
[0023]圖1是大致圓柱形定子鐵心10的透視圖。定子鐵心10包括從其圓周內(nèi)表面14徑向向外伸出的多個(gè)鐵心槽12。鐵心槽12相對(duì)于定子鐵心10的中心軸17在箭頭16所指的方向上在其第一軸端18或定子鐵心10的頂部18與其第二軸端20或定子鐵心10的底部20之間延伸。軸向向上的方向被限定為朝著定子鐵心第一軸端18或頂部18移動(dòng)，軸向向下的方向被限定為朝著定子鐵心第二軸端20或底部20移動(dòng)。鐵心槽12 —般沿圓周內(nèi)表面14均勻分布，并且鐵心槽12之間的內(nèi)表面14部分一般來說基本平行于中心軸17。圓周順時(shí)針方向由箭頭21示出，圓周逆時(shí)針方向由箭頭23示出。鐵心槽12限定出沿箭頭24所指的徑向軸的深度25，并且適于接收定子繞組，其在下文中有更加詳細(xì)的描述。徑向向內(nèi)的方向被限定為朝著定子鐵心10的中心軸17移動(dòng)，徑向向外的方向被限定為背向中心軸17移動(dòng)。
[0024]各圖中數(shù)值表示的槽和層的所描述的數(shù)字按照其在下文中各自的文字描述被附加包括。圖2示出了用于具有四個(gè)徑向槽層的定子鐵心的典型分布式繞組形式。A相的一對(duì)導(dǎo)體1，2置于一層(1)的六槽(6)、七槽(7)中以及二層(2)的十三槽(13)和十四槽
(14)中，從而跨越了七個(gè)槽的節(jié)距。B相的一對(duì)導(dǎo)體3，4被設(shè)置在二層(2)的七槽(7)和八槽(8)中以及一層(1)的十二槽(12)和十三槽(13)中，從而跨越了五個(gè)槽的節(jié)距。三層⑶和四層⑷重復(fù)A相和B相的這種方式:A相的一對(duì)導(dǎo)體5，6被設(shè)置在三層(3)的六槽(6)、七槽(7)中以及四層⑷的十三槽(13)和十四槽(14)中，從而跨越了七個(gè)槽的節(jié)距；B相的一對(duì)導(dǎo)體7，8被設(shè)置在四層(4)的七槽(7)和八槽⑶中以及三層(3)的十二槽(12)和十三槽(13)中，從而跨越了五個(gè)槽的節(jié)距。由于該第一典型分布式接線圖對(duì)于單獨(dú)的相繞組可具有不同的節(jié)距，因此其在此被稱作是非對(duì)稱的或者不均勻的。
[0025]圖3示出了用于具有四個(gè)徑向槽層的定子鐵心的另一典型分布式繞組形式。A相的一對(duì)導(dǎo)體26，27被設(shè)置在一層(1)中的六槽(6)和七槽(7)以及二層(2)中的十二槽
(12)和十三槽(13)，從而跨越了六個(gè)槽的節(jié)距。B相的一對(duì)導(dǎo)體28，29被設(shè)置在二層(2)中的六槽(6)和七槽(7)以及一層(1)中的十二槽(12)和十三槽(13)，從而跨越了六個(gè)槽的節(jié)距。三層(3)和四層(4)重復(fù)A相和B相的這種方式:A相的一對(duì)導(dǎo)體30，31被設(shè)置在三層⑶中的七槽⑵和八槽⑶以及四層⑷中的十三槽(13)和十四槽(14)，從而跨越了六個(gè)槽的節(jié)距；B相的一對(duì)導(dǎo)體32，33被設(shè)置在四層(4)中的七槽(7)和八槽(8)以及三層(3)中的十三槽(13)和十四槽(14)，從而跨越了六個(gè)槽的節(jié)距。由于該第二典型分布式接線圖對(duì)于單獨(dú)的相繞組可具有基本相同的節(jié)距，因此其在此被稱作是對(duì)稱的或者均勻的。
[0026]圖2和3中所示的典型定子繞組形式也可以通過使用單獨(dú)的接線盒(wiringmagazines)進(jìn)行放置，從而影響分布式繞組。例如，在一個(gè)繞線操作中可將一層(1)和二層
(2)的繞組放置到定子鐵心上，隨后在一個(gè)單獨(dú)的繞線操作中可對(duì)三層(3)和四層(4)的繞組進(jìn)行放置。然而，這些形式均需要在組裝期間在順序放置導(dǎo)體對(duì)時(shí)使得導(dǎo)體交錯(cuò)。這種交錯(cuò)的繞組一般采用在定子鐵心10的一個(gè)軸端連接的發(fā)夾型導(dǎo)體段來實(shí)現(xiàn)。發(fā)夾制造過程包括將每個(gè)導(dǎo)體支腿焊接至相鄰的導(dǎo)體支腿，大量的單獨(dú)焊接增大了產(chǎn)生缺陷的機(jī)率并降低了繞組的可靠性和一致性。發(fā)夾狀導(dǎo)體段的使用通常還需要以交叉或交錯(cuò)的形式彎曲和排列發(fā)夾支腿，這將增加到定子組件的軸向長(zhǎng)度并且這將導(dǎo)致發(fā)生短接或其它產(chǎn)品缺陷的附加的可能性。
[0027]根據(jù)典型實(shí)施方式，圖4示出了為了易于觀測(cè)起見以線性方式布置的分布式級(jí)聯(lián)定子繞組34的接線圖，并在左上方示出了 A相的槽填充方案，其參考標(biāo)號(hào)一(1)、二(2)和三(3)的槽。圖5是圖4典型分布式級(jí)聯(lián)定子繞組的接線圖，其區(qū)別在于僅示出了一相(A相)，其中A相導(dǎo)線所占用的各層的槽數(shù)穿過鐵心。所示出的方案被設(shè)計(jì)用于具有48個(gè)圓周槽的定子鐵心，但是也可以使用任何其它六的倍數(shù)的槽。A相的一對(duì)導(dǎo)體35，36分別被設(shè)置在一層(1)的一槽(1)和二槽(2)中，并且導(dǎo)體35，36分別延伸至一層(1)的七槽(7)和八槽(8)，從而每個(gè)導(dǎo)體35，36跨越六個(gè)槽的節(jié)距。除非另有說明，A相導(dǎo)體對(duì)35，36的級(jí)聯(lián)接線的后續(xù)圓周部分以六個(gè)槽的節(jié)距延伸。特別地，當(dāng)A相導(dǎo)體35，36繞定子鐵心10兩周時(shí)，5-7節(jié)距的接線部分37出現(xiàn)兩次。例如，通過被順序放置在三十七槽(37)和四十四槽(44)中，導(dǎo)體35在一層(1)中具有七個(gè)槽的節(jié)距，通過被順序放置在三十八槽(38)和四十三槽(43)中，導(dǎo)體36在一層(1)中具有五個(gè)槽的節(jié)距。導(dǎo)體35，36在一層(1)中經(jīng)過5-7個(gè)節(jié)距的接線部分37，并隨后被配置為位于一層(1)和三層(3)之間的過渡部分的7節(jié)距的接線部分38。類似的，導(dǎo)體35，36在四層(4)中經(jīng)過5_7個(gè)節(jié)距的接線部分37，并隨后被配置為位于四層(4)和二層(2)之間的過渡部分的7節(jié)距的接線部分38。5-7個(gè)節(jié)距的接線部分37和7個(gè)節(jié)距的接線部分38合起來用于對(duì)于一組六個(gè)導(dǎo)體來說具有導(dǎo)體35作為外導(dǎo)體的層和具有導(dǎo)體36作為外導(dǎo)體的下一層之間的過渡。反向部分45用于改變?nèi)龑?3)和四層(4)之間級(jí)聯(lián)繞組的圓周方向。反向部分45可做成一體連續(xù)的線導(dǎo)體，或者其可以是例如通過焊接或者任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合步驟結(jié)合在一起的線導(dǎo)體對(duì)的一部分。
[0028]參見圖4,附圖標(biāo)記39-44涉及以剖視圖不出的導(dǎo)體35, 36的導(dǎo)體部分；例如，導(dǎo)體35和導(dǎo)體部分43為同一導(dǎo)體35的部分。位于二層(2)中一槽(1)處的導(dǎo)體部分39可以是導(dǎo)體36的延伸。位于二層(2)中二槽(2)處的導(dǎo)體部分40可以是導(dǎo)體35的延伸。位于三層⑵中二槽⑵處的導(dǎo)體部分41可以是導(dǎo)體36的延伸。位于四層⑷中二槽(2)處的導(dǎo)體部分42可以是導(dǎo)體35的延伸。位于三層(3)中三槽(3)處的導(dǎo)體部分43可以是導(dǎo)體35的延伸。位于四層⑷中三槽(3)處的導(dǎo)體部分44可以是導(dǎo)體36的延伸。該方案圍繞定子鐵心10的槽12重復(fù)進(jìn)行，由此A相填充了二槽(2)中的所有層，填充了左側(cè)相鄰槽(即，一槽(1))徑向上的外側(cè)半部分或者后部分，并且填充了右側(cè)相鄰槽(即，三槽
(3))徑向上的內(nèi)側(cè)半部分或者前部分。一般來說，分布式繞組的特點(diǎn)在于在每一相的“滿，”槽(即，填充有一個(gè)相的導(dǎo)體的槽12)中具有“X”個(gè)徑向槽位/段，在左側(cè)相鄰槽的徑向外側(cè)或后側(cè)部分中具有X/2個(gè)槽位/段，以及在右側(cè)相鄰槽的徑向內(nèi)側(cè)或前側(cè)部分中具有X/2個(gè)槽位/段。
[0029]如上所述，導(dǎo)體35和36用于A相。參見圖4,導(dǎo)體46和47用于B相，導(dǎo)體48和49用于C相。定子繞組34的六個(gè)相導(dǎo)體35，36，46-49中的每一個(gè)級(jí)聯(lián)連接，這意味著一個(gè)導(dǎo)體的至少三個(gè)連續(xù)的導(dǎo)體部分被容納在槽的同一層中。對(duì)于繞組的至少一部分來說，這就允許每個(gè)導(dǎo)體順序放置在定子鐵心10的槽12中。因此，導(dǎo)體不會(huì)交錯(cuò)。導(dǎo)體還可由連續(xù)的線導(dǎo)體形成。例如，導(dǎo)體35，36，46-49可做成之字形并如所示那樣位于一層(1)和三層(3)以構(gòu)成第一分布繞組50，并且導(dǎo)體35，36，46-49可在二層(2)和四層(4)位于第一分布繞組50的頂部以構(gòu)成第二分布繞組51。(注意:為了清楚起見，所示第二分布繞組51位于第一分布繞組50下方。)繞組的各導(dǎo)體部分被放置在適當(dāng)?shù)亩ㄗ予F心10的槽12中。
[0030]反向部分45可形成為用于互連第一和第二分布繞組50，51，或者可在一個(gè)或多個(gè)不同的位置形成互連。例如通過從逆時(shí)針圓周方向改變?yōu)轫槙r(shí)針圓周方向，可以使得繞組安裝的圓周方向反向。反向部分45可通過形成一個(gè)或多個(gè)環(huán)改變一相導(dǎo)體35,36,46-49的相對(duì)方位，由此，例如可以改變?nèi)龑?3)和四層(4)之間由上述之字形狀所限定的級(jí)聯(lián)接線順序。對(duì)于所選接線方案，可以輕易地對(duì)導(dǎo)體部分實(shí)施任何徑向調(diào)節(jié)。
[0031]根據(jù)典型實(shí)施方式，圖6是完全填充的定子鐵心10的頂部平面圖。所示A相導(dǎo)體部分使用淺色的散列符號(hào)52，所示B相導(dǎo)體部分使用中等程度的散列符號(hào)53，所示C相導(dǎo)體部分使用深色的散列符號(hào)54。A相的導(dǎo)體部分40-42，56填充槽57的四個(gè)層。A相的導(dǎo)體部分39，55填充左側(cè)相鄰槽58的后部或徑向上靠外的兩層，A相的導(dǎo)體部分43，44填充右側(cè)相鄰槽59的前部或徑向上靠?jī)?nèi)的兩層。B相的導(dǎo)體部分60-63填充槽64的四個(gè)層。B相的導(dǎo)體部分65,66填充左側(cè)相鄰槽67的后部或徑向上靠外的兩層，B相的導(dǎo)體部分68,69填充右側(cè)相鄰槽70的前部或徑向上靠?jī)?nèi)的兩層。C相的導(dǎo)體部分的71-74填充槽75的四個(gè)層。C相的導(dǎo)體部分76，77填充左側(cè)相鄰槽78的后部或徑向上靠外的兩層，C相的導(dǎo)體部分79，80填充右側(cè)相鄰槽81的前部或徑向上靠?jī)?nèi)的兩層。由此圖6中所示的用于三相定子的分布式繞組實(shí)施了圖4的總體填槽方案。具體而言，每個(gè)滿槽57，64，75具有“X”個(gè)徑向槽位，每個(gè)均填充有一個(gè)相的導(dǎo)體；對(duì)應(yīng)的左側(cè)相鄰槽58，67，78的各后部或徑向上靠外的兩層具有同一相的“X/2”個(gè)導(dǎo)體段；以及對(duì)應(yīng)的右側(cè)相鄰槽59，70，81的各前部或徑向上靠?jī)?nèi)的兩層具有同一相的“X/2”個(gè)導(dǎo)體段。
[0032]根據(jù)典型實(shí)施方式，圖7是示出了單個(gè)相(例如，A相)的級(jí)聯(lián)繞組的頂部平面圖。該單個(gè)相的第一導(dǎo)體顯示為圓線并具有伸出的引線87，83。同一單個(gè)相的第二導(dǎo)體顯示為具有伸出引線86，82的矩形線。盡管圖7中為了說明的目的示出為具有不同的截面形狀，然而在大多數(shù)應(yīng)用中實(shí)際的導(dǎo)體具有相同的截面形狀。為了提高槽滿率，導(dǎo)體的形狀通常為矩形，但是也可以為方形、圓形或其他任何形狀。一旦繞制完成，第一和第二導(dǎo)體就并聯(lián)連接。例如，可使用跳線或類似物以并聯(lián)的配置將伸出的引線86，87連接到一起和將伸出的引線82，83連接到一起。在一個(gè)替代實(shí)施方式中，通過將伸出的引線83，87連接到一起和通過將伸出的引線82，86連接到一起可將第一和第二導(dǎo)體串聯(lián)連接。為了便于描述起見，沒有對(duì)圖7中示出的每個(gè)導(dǎo)體部分進(jìn)行唯一的標(biāo)識(shí)，但是對(duì)相關(guān)的導(dǎo)體部分的組進(jìn)行了標(biāo)識(shí)，并且每個(gè)這樣的組都代表了上文在前一段落中所描述的和在圖4和6中所示出的槽填充方案。三個(gè)槽的組90-97沿定子鐵心10的圓周設(shè)置，并代表了穿過定子鐵心10的槽12的A相繞組的部分。
[0033]可以在沒有連接的情況下形成組91和97之間的圓周跨度，并且相繼的組之間的導(dǎo)線路由在位于第一定子鐵心軸端或頂部18和位于第二定子鐵心軸端或底部20 (圖1)之間改變。具體而言，接線部分98作為分別在組91的一層導(dǎo)體部分88，89與組92的一層導(dǎo)體部分99，100之間形成的一對(duì)線部分沿定子鐵心底部20布置。下一順序的接線部分101作為分別在組92的一層導(dǎo)體部分99，100與組93的一層導(dǎo)體部分102，103之間形成的一對(duì)線部分沿定子鐵心頂部18布置。該同一導(dǎo)線路由方式在順時(shí)針方向上繼續(xù)，從而接線部分104作為分別在組93的一層導(dǎo)體部分102，103和組94的一對(duì)一層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心底部20。接線部分105作為分別在組94的一層導(dǎo)體部分和組95中的一對(duì)一層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)國(guó)定子鐵心頂部18。接線部分106作為分別在組95的一層導(dǎo)體部分和組96中的一對(duì)一層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心底部20。接線部分107作為分別在組96的一層導(dǎo)體部分和組97中的一對(duì)一層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心頂部18。
[0034]上一段落中所描述的頂部/底部交替方案在二層導(dǎo)體部分中顛倒進(jìn)行，在三層導(dǎo)體部分中重復(fù)，并且在四層導(dǎo)體部分中顛倒進(jìn)行。具體而言，接線部分108作為分別在組91中的二層導(dǎo)體部分109，110和組92中的二層導(dǎo)體部分111，112之間形成的一對(duì)線部分沿定子鐵心頂部18布置。下一順序的接線部分113作為分別在組92中的二層導(dǎo)體部分111，112和組93的兩個(gè)各自的二層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分沿定子鐵心底部20布置。該同一導(dǎo)線路由方式在順時(shí)針方向上繼續(xù)，從而接線部分114作為分別在組93的二層導(dǎo)體部分和組94中的一對(duì)二層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心頂部18。接線部分115作為分別在組94的二層導(dǎo)體部分和組95中的一對(duì)二層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心底部20。接線部分116作為分別在組95的二層導(dǎo)體部分和組96中的一對(duì)二層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心頂部18。接線部分117作為分別在組96的二層導(dǎo)體部分和組97中的一對(duì)二層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心底部20。
[0035]對(duì)于三層導(dǎo)體部分，接線部分118作為分別在組91的三層導(dǎo)體部分153，154和組92的一對(duì)三層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分沿定子鐵心底部20布置。下一順序的接線部分119作為分別在組92的一對(duì)三層導(dǎo)體部分和組93的一對(duì)三層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分沿定子鐵心頂部18布置。該同一導(dǎo)線路由方式在順時(shí)針方向上繼續(xù)，從而接線部分120作為分別在組93的一對(duì)三層導(dǎo)體部分和組94中的一對(duì)三層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心底部20。接線部分121作為分別在組94的一對(duì)三層導(dǎo)體部分和組95中的一對(duì)三層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心頂部18。接線部分122作為分別在組95的一對(duì)三層導(dǎo)體部分和組96中的一對(duì)三層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心底部20。接線部分123作為分別在組96的一對(duì)三層導(dǎo)體部分和組97中的一對(duì)三層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心頂部18。
[0036]對(duì)于四層導(dǎo)體部分，接線部分124作為分別在組91的四層導(dǎo)體部分143，145和組92的一對(duì)四層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分沿定子鐵心頂部18布置。下一順序的接線部分125作為分別在組92的一對(duì)四層導(dǎo)體部分和組93的一對(duì)四層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分沿定子鐵心底部20布置。該同一導(dǎo)線路由方式在順時(shí)針方向上繼續(xù)，從而接線部分126作為分別在組93的一對(duì)四層導(dǎo)體部分和組94中的一對(duì)四層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心頂部18。接線部分127作為分別在組94的一對(duì)四層導(dǎo)體部分和組95中的一對(duì)四層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心底部20。接線部分128作為分別在組95的一對(duì)四層導(dǎo)體部分和組96中的一對(duì)四層導(dǎo)體部分之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心頂部18。接線部分129作為分別在組96的一對(duì)四層導(dǎo)體部分和組97中的四層導(dǎo)體部分147，148之間形成的一對(duì)線部分經(jīng)過定子鐵心底部20。
[0037]5-7節(jié)距的接線部分130在組97的一層導(dǎo)體部分131，132和組90的二層導(dǎo)體部分133，134之間形成。作為其結(jié)果，在組97導(dǎo)體部分131和組90導(dǎo)體部分134之間存在有一個(gè)七槽的節(jié)距，在組97導(dǎo)體部分132和組90導(dǎo)體部分133之間存在有一個(gè)五槽的節(jié)距。5-7節(jié)距的接線部分135在組97的三層導(dǎo)體部分136，138和組90的四層導(dǎo)體部分137，139之間形成。作為其結(jié)果，在組97導(dǎo)體部分136和組90導(dǎo)體部分137之間存在有一個(gè)七槽的節(jié)距，在組97導(dǎo)體部分138和組90導(dǎo)體部分139之間存在有一個(gè)五槽的節(jié)距。5_7節(jié)距的接線部分140在組90的一層導(dǎo)體部分84，85和組91的二層導(dǎo)體部分109，110之間形成。作為其結(jié)果，在組90導(dǎo)體部分84和組91導(dǎo)體部分110之間存在有一個(gè)七槽的節(jié)距，在組90導(dǎo)體部分85和組91導(dǎo)體部分109之間存在有一個(gè)五槽的節(jié)距。5_7節(jié)距的接線部分141在組90的三層導(dǎo)體部分142，144和組91的四層導(dǎo)體部分143，145之間形成。作為其結(jié)果，在組90導(dǎo)體部分142和組91導(dǎo)體部分145之間存在有一個(gè)七槽的節(jié)距，在組90導(dǎo)體部分144和組91導(dǎo)體部分143之間存在有一個(gè)五槽的節(jié)距。
[0038]在組97的各四層導(dǎo)體部分147，148和與其相應(yīng)的組90的四層導(dǎo)體部分139，137之間形成有反向部分146。作為其結(jié)果，接線部分129的一對(duì)線部分的順時(shí)針接線方向在導(dǎo)體部分139，137處改變?yōu)樵?-7節(jié)距的接線部分135處的逆時(shí)針接線方向。這同樣影響了三四層之間的接線過渡。
[0039]在組97的二層導(dǎo)體部分150，151和組90的三層導(dǎo)體部分142，144之間形成有7個(gè)節(jié)距的接線部分149，從而影響了二三層之間的接線過渡。在組90的二層導(dǎo)體部分133，134和組91的三層導(dǎo)體部分153，154之間形成有7個(gè)節(jié)距的接線部分152，從而同樣對(duì)二三層之間的接線過渡造成影響。
[0040]圖8示出了圖2中定子繞組的典型磁路的部分頂部平面圖。在典型的雙線機(jī)器(即，具有并聯(lián)的兩根線)中，期望每根線都具有與該雙繞組對(duì)中的另一根線基本相同的平均槽中徑向位置。之所以這樣是因?yàn)榇磐ǔ蚨ㄗ予F心的背鐵沿定子齒傳送。例如，定子鐵心10的給定槽的磁力線的集合155包括朝著背鐵158沿定子齒157傳送的磁通156,還包括跳過鐵心槽12到相鄰定子齒161的磁通159，160。作為其結(jié)果，與更靠近鐵心槽12的背部(即，徑向靠外的部分)的導(dǎo)體相比，更靠近定子鐵心10的內(nèi)表面162的導(dǎo)體由更多的磁通連接。在這種情況下，每根導(dǎo)體中所產(chǎn)生的電壓不同，并且這種不同導(dǎo)致環(huán)流圍繞給定導(dǎo)體流動(dòng)，而不是直接通過導(dǎo)體以提供可用的電力。從而漏磁通降低了電機(jī)的效率。
[0041]傳統(tǒng)上，定子繞組可形成為交錯(cuò)形式，其在層間路由導(dǎo)體從而使得各導(dǎo)體與定子中心軸的平均徑向距離大概相等。另一傳統(tǒng)的定子繞組可路由導(dǎo)體從而使得包括不同相電流和集膚效應(yīng)的各個(gè)槽因此減少。比較而言，當(dāng)前所公開的實(shí)施方式的級(jí)聯(lián)導(dǎo)線不是交錯(cuò)的，并因此在定位上不具有不同的徑向偏移。例如，典型實(shí)施方式中的雙繞組可具有沿一層
(1)周向布置的第一線和沿二層(2)周向布置的第二線。通過如圖4中所示那樣將級(jí)聯(lián)的一層(1)繞組依序延伸至三層(3)、四層(4)和二層(2)，以及通過選擇性地放置5-7節(jié)距的接線部分、7節(jié)距的接線部分和反向部分，可提供這樣一種導(dǎo)體部分形式，其中第一線的導(dǎo)體部分的平均徑向距離與第二線的導(dǎo)體部分的平均徑向距離大致相等。由于對(duì)于繞組的每根線來說都提供了相等的平均徑向距離，因此所產(chǎn)生的相關(guān)電壓變得相等并且機(jī)器效率得以改進(jìn)。例如，定子電流中的脈動(dòng)和繞組兩端電壓的偏差得以減少，這是因?yàn)榫€間漏磁通的任何不同均產(chǎn)生相關(guān)的電壓波動(dòng)，該電壓波動(dòng)隨著其作為雙繞組沿定子圓周分布時(shí)變得歸一化。
[0042]下文是根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施方式的列表:
[0043]1.一種定子，包括:
[0044]大致圓柱形的鐵心，其具有兩個(gè)軸端和在二者之間形成的多個(gè)縱向延伸的槽；
[0045]第一繞組組合，形成為位于槽的第一槽的兩個(gè)徑向?qū)又泻团c第一槽相鄰的槽的第二槽的一個(gè)層中的第一級(jí)聯(lián)導(dǎo)體；以及
[0046]第二繞組組合，形成為位于第一槽的兩個(gè)其它徑向?qū)又泻偷诙鄣牧硪粚又械牡诙?jí)聯(lián)導(dǎo)體，其中第一和第二導(dǎo)體電氣連接。
[0047]2.優(yōu)選實(shí)施方式1的定子，其中第一繞組組合和第二繞組組合中的一個(gè)包括反向部分。
[0048]3.優(yōu)選實(shí)施方式1或2的定子，其中這四個(gè)層包括至少一個(gè)5-7節(jié)距的接線部分。
[0049]4.優(yōu)選實(shí)施方式3的定子，其中這四個(gè)層包括至少一個(gè)7節(jié)距的接線部分。
[0050]5.前述優(yōu)選實(shí)施方式中任何一項(xiàng)的定子，其中第一繞組組合的第一槽的兩個(gè)徑向?qū)游挥趶较蛏献羁績(jī)?nèi)和徑向上第三靠?jī)?nèi)的位置，并且其中第二繞組組合的第一槽的兩個(gè)徑向?qū)游挥趶较蛏系诙績(jī)?nèi)和徑向上第四靠?jī)?nèi)的位置。
[0051]6.優(yōu)選實(shí)施方式5的定子，其中與第一繞組組合的第一槽相鄰的槽的徑向?qū)游挥趶较蛏献羁客獾奈恢?，并且其中與第二繞組組合的第一槽相鄰的槽的徑向?qū)犹幱趶较蛏系诙客獾奈恢谩?br> [0052]7.前述優(yōu)選實(shí)施方式中任何一項(xiàng)的定子，還包括第三槽，其同樣與第一槽相鄰，其中第一導(dǎo)體位于第三槽的一個(gè)層中，并且其中第二導(dǎo)體位于第三槽的另一層中。
[0053]8.前述優(yōu)選實(shí)施方式中任何一項(xiàng)的定子，其中第一槽包括僅有一個(gè)相的導(dǎo)體。
[0054]9.前述優(yōu)選實(shí)施方式中任何一項(xiàng)的定子，其中第二槽包括第一相和第二相。
[0055]10.前述優(yōu)選實(shí)施方式中任何一項(xiàng)的定子，其中第一繞組組合的兩個(gè)徑向?qū)游挥趶较蛏献羁績(jī)?nèi)和徑向上第二靠?jī)?nèi)的位置，并且其中第二繞組組合的兩個(gè)徑向?qū)游挥趶较蛏系谌績(jī)?nèi)和徑向上第四靠?jī)?nèi)的位置。
[0056]11.優(yōu)選實(shí)施方式9的定子，其中槽中同樣與第一槽相鄰的第三槽包括第三相和第一相。
[0057]12.優(yōu)選實(shí)施方式11的定子，其中多個(gè)槽中的每一個(gè)槽僅包括第一相，多個(gè)槽中的每一個(gè)槽包括第一和第二相，并且其中多個(gè)槽中的每一個(gè)槽包括第一和第三相。
[0058]13.優(yōu)選實(shí)施方式12的定子，其中每一個(gè)其它的槽僅包括一個(gè)相。
[0059]14.一種定子，包括:
[0060]大致圓柱形的鐵心，其具有兩個(gè)軸端和在二者之間形成的多個(gè)縱向延伸的槽；
[0061]第一繞組組合，形成為具有位于槽的第一和第二層中的三個(gè)導(dǎo)體部分的級(jí)聯(lián)相導(dǎo)體；以及
[0062]第二繞組組合，形成為具有位于槽的第三和第四層中的三個(gè)導(dǎo)體部分的級(jí)聯(lián)相導(dǎo)體。
[0063]15.優(yōu)選實(shí)施方式14的定子，還包括位于第一和第二繞組組合的各相導(dǎo)體的導(dǎo)體部分之間的三個(gè)連接部。
[0064]16.優(yōu)選實(shí)施方式14或15的定子，其中第一繞組組合包括至少一個(gè)反向部分，至少一個(gè)5-7節(jié)距的接線部分，以及至少一個(gè)7節(jié)距的接線部分。
[0065]17.優(yōu)選實(shí)施方式14至16中任一項(xiàng)的定子，其中每一相在一個(gè)填充滿的槽中具有X個(gè)導(dǎo)體部分，在與該填充滿的槽相鄰的第一槽的后部中具有X/2個(gè)導(dǎo)體部分，以及在與該填充滿的槽相鄰的第二槽的前部中具有X/2個(gè)導(dǎo)體部分。
[0066]18.優(yōu)選實(shí)施方式14至17中任一項(xiàng)的定子，其中每一相導(dǎo)體包括至少一個(gè)反向部分。
[0067]19.優(yōu)選實(shí)施方式14至18中任一項(xiàng)的定子，其中每一個(gè)其它的槽僅包括一個(gè)相。
[0068]20.—種定子，包括:
[0069]大致圓柱形的鐵心，其具有兩個(gè)軸端和在二者之間形成的多個(gè)縱向延伸的槽；
[0070]第一相的第一繞組組合，形成為位于槽的第一槽的兩個(gè)徑向?qū)又械牡谝患?jí)聯(lián)導(dǎo)體；以及
[0071]第二相的第二繞組組合，形成為位于第一槽的兩個(gè)其它徑向?qū)又械牡诙?jí)聯(lián)導(dǎo)體。
[0072]21.優(yōu)選實(shí)施方式20的定子，其中繞組組合包括至少一個(gè)7節(jié)距的接線部分。
[0073]22.優(yōu)選實(shí)施方式20或21的定子，其中繞組組合包括至少一個(gè)5_7節(jié)距的接線部分。
[0074]23.優(yōu)選實(shí)施方式20至22中任一項(xiàng)的定子，還包括形成為第三級(jí)聯(lián)導(dǎo)體的第三相的第三繞組組合，并且其中每一其它的槽僅包括一個(gè)相。
[0075]盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了包括本發(fā)明的各種實(shí)施方式，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的修改和適應(yīng)。然而，明確理解的是，這些修改和適應(yīng)處于本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種定子，包括: 大致圓柱形的鐵心(10)，其具有兩個(gè)軸端(18，20)和在二者之間形成的多個(gè)縱向延伸的槽(12)； 第一繞組組合，形成為位于槽(12)的第一槽(57)的兩個(gè)徑向?qū)又泻团c第一槽(57)相鄰的槽(12)的第二槽(58，59)的一個(gè)層中的第一級(jí)聯(lián)導(dǎo)體(35);以及 第二繞組組合，形成為位于第一槽(57)的兩個(gè)其它徑向?qū)又泻偷诙?58，59)的另一層中的第二級(jí)聯(lián)導(dǎo)體(36)，其中第一和第二導(dǎo)體(35，36)電氣連接。
2.如權(quán)利要求1所述的定子，其中第一繞組組合和第二繞組組合中的一個(gè)包括反向部分(146)ο
3.如權(quán)利要求1或2所述的定子，其中該四個(gè)層包括至少一個(gè)5-7節(jié)距的接線部分(135，140，141)。
4.如權(quán)利要求3所述的定子，其中該四個(gè)層包括至少一個(gè)7節(jié)距的接線部分(149，152)。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定子，其中第一繞組組合的第一槽(57)的兩個(gè)徑向?qū)游挥趶较蛏献羁績(jī)?nèi)和徑向上第三靠?jī)?nèi)的位置，并且其中第二繞組組合的第一槽(57)的兩個(gè)徑向?qū)游挥趶较蛏系诙績(jī)?nèi)和徑向上第四靠?jī)?nèi)的位置。
6.如權(quán)利要求5所述的定于，其中與第一繞組組合的第一槽(57)相鄰的槽(58)的徑向?qū)游挥趶较蛏献羁客獾奈恢?，并且其中與第二繞組組合的第一槽(57)相鄰的槽(58)的徑向?qū)犹幱趶较蛏系诙客獾奈恢谩?br> 7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定子，還包括第三槽(59)，其同樣與第一槽(57)相鄰，其中第一導(dǎo)體(35)位于第三槽(59)的一個(gè)層中，并且其中第二導(dǎo)體(36)位于第三槽(59)的另一層中。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定子，其中第一槽(57)包括僅一個(gè)相(A)的導(dǎo)體(35，36)。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定子，其中第二槽(58)包括第一相(A)和第二相(C)。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定子，其中第一繞組組合的兩個(gè)徑向?qū)游挥趶较蛏献羁績(jī)?nèi)和徑向上第二靠?jī)?nèi)的位置，并且其中第二繞組組合的兩個(gè)徑向?qū)游挥趶较蛏系谌績(jī)?nèi)和徑向上第四靠?jī)?nèi)的位置。
11.如權(quán)利要求9所述的定子，其中槽(12)中同樣與第一槽(57)相鄰的第三槽(59)包括第三相(B)和第一相(A)。
12.如權(quán)利要求11所述的定子，其中多個(gè)槽(12)中的每一個(gè)槽僅包括第一相(A)，多個(gè)槽中(12)的每一個(gè)槽包括第一和第二相(A，C)，并且其中多個(gè)槽(12)中的每一個(gè)槽包括第一和第三相(A，B)。
13.如權(quán)利要求12所述的定子，其中每一個(gè)其它的槽(12)僅包括一個(gè)相(A，B，C)。
14.一種定子，包括: 大致圓柱形的鐵心(10)，其具有兩個(gè)軸端(18，20)和在二者之間形成的多個(gè)縱向延伸的槽(12)； 第一繞組組合，形成為具有位于槽(12)的第一和第二層中的三個(gè)導(dǎo)體部分的級(jí)聯(lián)相導(dǎo)體(35);以及 第二繞組組合，形成為具有位于槽(12)的第三和第四層中的三個(gè)導(dǎo)體部分的級(jí)聯(lián)相導(dǎo)體(36) ο
15.如權(quán)利要求14所述的定子，還包括位于第一和第二繞組組合的各相導(dǎo)體(35，36)的導(dǎo)體部分之間的三個(gè)連接部。
16.如權(quán)利要求14或15所述的定子，其中第一繞組組合包括至少一個(gè)反向部分(146)，至少一個(gè)5-7節(jié)距的接線部分(135，140，141)，以及至少一個(gè)7節(jié)距的接線部分(149，152)。
17.如權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的定子,其中每一相(A,B,C)在一個(gè)填充滿的槽(57)中具有X個(gè)導(dǎo)體部分，在與該填充滿的槽(57)相鄰的第一槽(58)的后部中具有Χ/2個(gè)導(dǎo)體部分，并且在與該填充滿的槽(57)相鄰的第二槽(59)的前部中具有Χ/2個(gè)導(dǎo)體部分。
18.如權(quán)利要求14至17中任一項(xiàng)所述的定子，其中每一相導(dǎo)體(35，36)包括至少一個(gè)反向部分(146)。
19.如權(quán)利要求14至18中任一項(xiàng)所述的定子，其中每一個(gè)其它的槽(12)僅包括一個(gè)相(Α，B，C)。
20.—種定子,包括: 大致圓柱形的鐵心(10)，其具有兩個(gè)軸端和在二者之間形成的多個(gè)縱向延伸的槽(12)； 第一相(A)的第一繞組組合，形成為位于槽(12)的第一槽(59)的兩個(gè)徑向?qū)又械牡谝患?jí)聯(lián)導(dǎo)體(35,36);以及 第二相(B)的第二繞組組合，形成為位于槽(12)的第一槽(59)的兩個(gè)其它徑向?qū)又械牡诙?jí)聯(lián)導(dǎo)體(46，47)。
21.如權(quán)利要求20所述的定子，其中繞組組合包括至少一個(gè)7節(jié)距的接線部分(149，152)。
22.如權(quán)利要求20或21所述的定子，其中繞組組合包括至少一個(gè)5-7節(jié)距的接線部分(135，140，141)。
23.如權(quán)利要求20至22中任一項(xiàng)所述的定子，還包括形成為第三級(jí)聯(lián)導(dǎo)體(48，49)的第三相(C)的第三繞組組合，并且其中每一其它的槽(12)僅包括一個(gè)相(A，B，C)。
【文檔編號(hào)】H02K1/16GK104426257SQ201410605755
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】K·尼特 申請(qǐng)人:瑞美技術(shù)有限責(zé)任公司