專利名稱：具有開口槽以在定子中有簡化導體插入的分數(shù)槽多相電機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明技術(shù)領域總體涉及電動機，并且更具體地涉及定子組件。
背景技術(shù)：
近年來，技術(shù)上的進步導致了汽車設計上的重大變化。這些變化之一涉及汽車 (包括替代燃料車輛)內(nèi)各種電氣系統(tǒng)的復雜性以及功率使用。例如，替代燃料車輛(例如 混合動力車)通常使用機電功率源，例如電池、超級電容和燃料電池，以向驅(qū)動車輪的電牽 引機(或者電動機)供能，有時還具有另一個功率源，例如內(nèi)燃機。這樣的電動機通常包括在固定的轉(zhuǎn)子組件內(nèi)在軸上旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組件。轉(zhuǎn)子和定子 組件每個都產(chǎn)生磁場，磁場相互作用以使得轉(zhuǎn)子組件旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生機械能。定子組件通常包括定子芯，定子芯具有布置成堆疊的多個鐵磁環(huán)形層(或疊層)。 每個疊層具有數(shù)個開口，當對其時這數(shù)個開口形成延伸通過定子芯的長度的軸向通路或者 槽。由銅或者銅合金制成的傳導元件(例如桿、導線等)通過這些槽纏繞在定子芯周圍。由 例如電池或燃料電池的功率源驅(qū)動流經(jīng)這些導體的電流產(chǎn)生電磁通量，電磁通量可以按照 需要調(diào)制以控制電機的速度。定子芯中的槽在沿軸向方向觀察時具有大體“U”形橫截面。槽徑向開口到定子芯 的內(nèi)腔，并且在定子芯的相對軸向端部處軸向開口。當前，每個槽的徑向開口(“U”的頂部 部分)在定子芯的周向方向上半封閉。這是指每個槽到定子芯的內(nèi)腔的徑向開口具有比槽 的其余部分的寬度小的寬度(沿定子芯的周向方向測量時)。槽制成為具有半封閉的開口，因為每個槽的徑向開口的周向?qū)挾扔绊戨妱訖C的扭 矩波動的幅值。扭矩波動是電動機所傳遞的扭矩的幅值的振蕩變化。期望最小化扭矩波動 以提供可預測的和基本上恒定的扭矩量。因此，到每個槽中的徑向開口的周向?qū)挾缺蛔钚?化。通常，“條式纏繞”繞組配置中的導體具有比槽的半封閉開口的周向?qū)挾却蟮膶?度。因此，導體通常不能徑向插入槽中，而是通過每個槽的軸向開口軸向插入槽中。此限制 使得組裝供應復雜化，因為為了被軸向插入，導體必須通常是直的。一旦導體已經(jīng)被插入槽 的一個軸向端部中，并且突出到相對軸向端部之外，則導體被彎曲使得其可以電連接到從 另一個定子槽的軸向端部突出的另一個導體。這種方式的組裝是復雜、消耗時間和勞動強 度大的。如果在組裝定子組件時使用預先彎曲的導體，則通過允許多個彼此連接的導體同 時插入相應的多個定子槽中而簡化并加速組裝工藝。但是，預先彎曲的導體不能軸向插入 槽中。相反，預先彎曲的導體將需要被徑向插入槽中。當前，到槽中的半封閉徑向開口阻止這樣的徑向插入。如果使用開口槽，預先彎曲的導體能夠被徑向插入定子槽中，由此簡化定 子組件的組裝。但是，提供開口槽對扭矩波動具有不理想的影響。因此，期望提供定子芯，其具有完全開口的槽以允許導體的徑向插入，而不會嚴重 增大扭矩波動的幅值。此外，從以下詳細說明和所附權(quán)利要求，在結(jié)合附圖與上述技術(shù)領域 和背景技術(shù)考慮時，本發(fā)明的其他期望特征和特性將變得明顯。

發(fā)明內(nèi)容
此處公開了用于制造與電動機一起使用的定子組件的設備和方法。在第一非限制 性示例中，一種定子組件，用于與電動機一起使用，所述定子組件包括但不限于定子芯，具 有內(nèi)表面、中心軸線和在內(nèi)表面中限定的多個開口槽。該定子組件還包括繞組，具有多個導 體。所述繞組被連接到定子芯，使得多個導體被布置在每個開口槽內(nèi)。此外，所述繞組配置 為控制由所述電動機的操作所產(chǎn)生的扭矩波動的幅值。在第二非限制性示例中，一種電動機組件，配置為與車輛一起使用，所述電動機組 件包括但不限于轉(zhuǎn)子；和磁耦合到所述轉(zhuǎn)子的定子組件。所述定子組件包括但不限于定 子芯，具有內(nèi)表面、中心軸線和在內(nèi)表面中限定的多個開口槽。該電動機組件還包括繞組， 具有多個導體。所述繞組被連接到定子芯，使得多個導體被布置在每個開口槽內(nèi)。此外，所 述繞組配置為控制由所述電動機組件的操作所產(chǎn)生的扭矩波動的幅值。在第三非限制性示例中，一種制造定子組件的方法，所述定子組件與電動機組件 一起使用，所述方法包括但不限于提供定子芯，所述定子芯具有大體環(huán)形的配置、形成定 子芯中的內(nèi)腔的內(nèi)表面、與所述內(nèi)腔大體同心的中心軸線和在內(nèi)表面內(nèi)軸向延伸的多個開 口槽。所述方法還包括將多個導體彎曲成所需配置以形成多個預先彎曲導體。所述方法還 包括將多個預先彎曲導體沿徑向方向插入到所述多個開口槽的每個中，使得在所述多個開 口槽的每個內(nèi)布置有多個預先彎曲導體。所述方法還包括將所述多個預先彎曲導體配置成 使得它們形成控制由所述電動機組件的操作所產(chǎn)生的扭矩波動的幅值的繞組。本發(fā)明公開了下述技術(shù)方案。1. 一種定子組件，用于與電動機組件一起使用，所述定子組件包括定子芯，具有內(nèi)表面和在內(nèi)表面中限定的多個開口槽；和繞組，具有多個導體，所述繞組被連接到定子芯，使得所述多個導體中預定數(shù)量的 導體被布置在每個開口槽內(nèi)，所述繞組配置為控制由所述電動機組件的操作所產(chǎn)生的扭矩
波動的幅值。
2.根據(jù)方案1所述的定子組件，其中所述繞組包括多相繞組。
3.根據(jù)方案2所述的定子組件，其中所述多相繞組包括五相繞組。
4.根據(jù)方案1所述的定子組件，其中所述繞組包括分數(shù)槽繞組。
5.根據(jù)方案4所述的定子組件，其中所述分數(shù)槽繞組包括每相每極1. 5槽。
6.根據(jù)方案1所述的定子組件，其中所述繞組包括多相分數(shù)槽繞組。
7.根據(jù)方案6所述的定子組件，其中所述多相分數(shù)槽繞組包括五相分數(shù)槽繞組。
8.根據(jù)方案6所述的定子組件，其中所述多相分數(shù)槽繞組包括每相每極1. 5槽。
9.根據(jù)方案8所述的定子組件，其中所述多相分數(shù)槽繞組包括五相繞組。
10.一種電動機組件，配置為與車輛一起使用，所述電動機組件包括
轉(zhuǎn)子；和磁耦合到所述轉(zhuǎn)子的定子組件，所述定子組件包括定子芯，具有內(nèi)表面和在內(nèi)表面中限定的多個開口槽；和繞組，具有多個導體，所述繞組被連接到定子芯，使得所述多個導體中預定數(shù)量的 導體被布置在每個開口槽內(nèi)，所述繞組配置為控制由所述電動機組件的操作所產(chǎn)生的扭矩 波動的幅值。11.根據(jù)方案10所述的電動機組件，其中所述繞組包括多相繞組。12.根據(jù)方案10所述的電動機組件，其中所述多相繞組包括五相繞組。13.根據(jù)方案10所述的電動機組件，其中所述繞組包括分數(shù)槽繞組。14.根據(jù)方案10所述的電動機組件，其中所述繞組包括多相分數(shù)槽繞組。15.根據(jù)方案14所述的電動機組件，其中所述多相分數(shù)槽繞組包括五相分數(shù)槽繞 組。16.根據(jù)方案14所述的電動機組件，其中所述多相分數(shù)槽繞組包括每相每極1. 5槽。17.根據(jù)方案16所述的電動機組件，其中所述多相分數(shù)槽繞組包括五相繞組。18. 一種制造定子組件的方法，所述定子組件與電動機組件一起使用，所述方法包 括以下步驟提供定子芯，所述定子芯具有大體環(huán)形的配置、形成定子芯中的內(nèi)腔的內(nèi)表面和 在內(nèi)表面內(nèi)軸向延伸的多個開口槽；將多個導體彎曲成所需配置以形成多個預先彎曲導體；將所述多個預先彎曲導體中預定數(shù)量的導體沿徑向方向插入到所述多個開口槽 的每個中，使得在所述多個開口槽的每個內(nèi)布置有多個預先彎曲導體；和將所述多個預先彎曲導體配置成使得所述多個預先彎曲導體形成控制由所述電 動機組件的操作所產(chǎn)生的扭矩波動的幅值的繞組。19.根據(jù)方案18所述的方法，其中配置步驟包括將所述多個導體配置為形成多相繞組。20.根據(jù)方案19所述的方法，其中配置步驟進一步包括將所述多個導體配置為形 成分數(shù)槽繞組。


下面將結(jié)合以下附圖描述一個或多個實施例，其中相似的標號表示相似元件，并 且圖1是示例性車輛的示意圖，圖示了這樣的方式，其中包括根據(jù)本發(fā)明制成的定 子組件的電動機的非限制性示例與車輛的各種子部件集成在一起；圖2是根據(jù)本發(fā)明的教導制成的轉(zhuǎn)子組件和定子組件的非限制性示例的分解圖；圖3是圖2的轉(zhuǎn)子組件的示意性側(cè)視圖；圖4是示例性定子芯的示意性橫截面視圖，圖示了用于定子槽的半封閉槽配置；圖5是示例性定子芯的示意性橫截面視圖，圖示了用于定子槽的開口槽配置；圖6是圖5的開口槽配置的放大局部示意性橫截面視圖，圖示了使得電動機的扭矩波動最小化的繞組配置；和圖7A-E是圖示制造本發(fā)明的定子組件的方法的局部橫截面視圖。
具體實施例方式下面的詳細描述本質(zhì)上僅是示范性的并且無意限制應用或使用。此外，無意被先 前技術(shù)領域、背景技術(shù)、簡要說明或者以下詳細描述中提出的任何表述的或暗示的理論所 約束。如此處使用的，術(shù)語“開口定子槽”是指這樣的定子槽，其中當沿圍繞定子芯的中 心軸線的大體周向方向測量時，從定子芯的內(nèi)腔到槽中的徑向開口的寬度基本上與槽的其 余部分的寬度相同。如此處使用的，術(shù)語“半封閉定子槽”是指這樣的定子槽，其中當沿圍繞定子芯的 中心軸線的大體周向方向測量時，從定子芯的內(nèi)腔到槽中的徑向開口的寬度小于槽的其余 部分的寬度。如此處使用的，術(shù)語“三相電”是指傳送電力的通常方法，其中三個電路導體承載 相同頻率的三個交流電流，三個交流電流在不同時間達到它們的瞬時峰值。將一個導體作 為參考，其他兩個電流在時間上滯后電流的一個周期的三分之一和三分之二。相位之間的 此滯后具有在電流的每個周期上給予大體恒定功率傳遞的效果。如此處使用的，術(shù)語“多相電”是指傳送電力的方法，其中多于三個電路導體承載 相同頻率的相應數(shù)量的交流電流，相應數(shù)量的交流電流在不同時間達到它們的瞬時峰值。 如果交流電流的數(shù)量是N，則每個電流將在時間上彼此滯后電流的一個周期的1/Nth。例如， 在具有5個相位和360度循環(huán)的系統(tǒng)中，五個導體的每個中的5個電流的每個的瞬時峰值 將彼此偏移72度。如此處使用的，術(shù)語“繞組”是指這樣的導體，其插入定子槽中并且互相連接以纏 繞定子芯用于承載通過定子芯的電流的目的，以產(chǎn)生用于在電動機中旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的磁通量。如此處使用的，術(shù)語“三相繞組”是指纏繞定子芯的電導體的繞組，其配置為傳遞 三相電。 如此處使用的，術(shù)語“多相繞組”是指纏繞定子芯的電導體的繞組，其配置為傳遞 多相電。如此處使用的，術(shù)語“整數(shù)槽繞組”是指這樣的纏繞定子芯的電導體的繞組，其中 每相每極的槽的數(shù)量是整數(shù)。例如，如果繞組每相每極具有兩個槽，則將專用于承載電流的 一個相位的導體的每個極的槽數(shù)量將是兩個完整的槽。如此處使用的，術(shù)語“分數(shù)槽繞組”是指這樣的纏繞定子芯的電導體的繞組，其中 每相每極的槽的數(shù)量不是整數(shù)，相反是分數(shù)。例如，如果繞組每相每極具有1. 5個槽，則將 專用于承載一個相位的導體的每個極的槽數(shù)量將是一個半的槽。當繞組配置為分數(shù)槽繞組 時，槽的部分或者全部將接收承載不同相位下電流的導體。如此處使用的，術(shù)語“傳統(tǒng)繞組”是指這樣的繞組，其配置為承載三相電流并且進 一步配置為使得每相每極的槽數(shù)量是整數(shù)。術(shù)語“傳統(tǒng)繞組”此處將與術(shù)語“三相整數(shù)槽繞 組”可互換地一起使用。如此處使用的，術(shù)語“多相分數(shù)槽繞組”是指這樣的繞組，其配置為承載多相電流并且進一步配置為使得每相每極的槽數(shù)量是分數(shù)，而非整數(shù)。如此處使用的，術(shù)語“扭矩波動”是指由電動機和/或其他電機傳遞的扭矩的幅值 中自然發(fā)生的振蕩。具有開口槽的定子芯可以在電動機中使用，盡管它們有增大扭矩波動的效果，如 果扭矩波動的該增大至少部分通過該電動機的某些其他設計特征或特性所補償或者控制 的話。一個解決方案是以減小扭矩波動的方式配置繞組。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當連接到具有開口槽 的定子芯時，與傳統(tǒng)繞組相比較，使用多相繞組可以減小扭矩波動的幅值。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當 連接到具有開口槽的定子芯時，與傳統(tǒng)繞組相比較，使用分數(shù)槽繞組可以減小扭矩波動的 幅值。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當連接到具有開口槽的定子芯時，與傳統(tǒng)繞組相比較，使用多相分數(shù)槽 繞組可以減小扭矩波動的幅值。通過閱讀伴隨此申請的圖示以及閱讀以下的詳細說明，可以獲得對此處所公開的 設備和方法的更多理解。圖1是諸如汽車的示例性車輛10的示意圖。車輛10包括底盤12、車身14、四個 車輪16和電子控制系統(tǒng)(或電子控制單元(EOT)) 18。車身14布置在底盤12上，并且基本 上包圍車輛10的其他部件。車輪16每個都在車身14的相應轉(zhuǎn)角附近可旋轉(zhuǎn)地連接到底
12ο車輛10可以是多種不同類型汽車中的任何一種，例如轎車、貨車、卡車、運動多用 途車(SUV)，并且可以是兩輪驅(qū)動(2WD)(即，后輪驅(qū)動或者前輪驅(qū)動)、四輪驅(qū)動(4WD)或 全輪驅(qū)動(AWD)。車輛10還可以包括多種不同類型發(fā)動機(或致動器)中的任何一種或者 組合，多種不同類型發(fā)動機例如是汽油機或柴油機、“靈活燃料車輛”(FFV)發(fā)動機(S卩，使 用汽油和乙醇的混合物)、氣體復合物(例如氫氣和/或天然氣)供油的發(fā)動機、或燃料電 池、燃燒/電動機混合動力發(fā)動機、和電動機。在圖1所示的示例性實施例中，車輛10是混合動力車，并進一步包括致動器組件 (或動力系)20、電池陣列22、電池荷電狀態(tài)(SOC)系統(tǒng)24、功率電子器件艙(ΡΕΒ)26和散熱 器28。致動器組件20包括內(nèi)燃機30和電動機/發(fā)電機(或電牽引機)系統(tǒng)(或組件)32。 電池陣列22電連接到ΡΕΒ26，并且在一個實施例中包括具有多個單元的鋰離子(Li離子) 電池，如通常使用的那樣。電牽引機32通常包括多個電部件，包括定子和轉(zhuǎn)子組件。在一 些實施例中，定子組件包括容納有多個環(huán)形芯疊層的環(huán)形芯，和延伸穿過這些疊層的多個 導體(或傳導元件)。圖2是電動機32的一部分的簡化分解視圖，示出了轉(zhuǎn)子組件33、定子組件36和軸 38。應當注意到，為了更清楚在這樣的電動機中通常可以找到的許多具體元件已經(jīng)被省略。轉(zhuǎn)子組件33包括轉(zhuǎn)子體34，轉(zhuǎn)子體34具有大體圓柱形的配置和橫過中心軸線AA 的基本圓形橫截面，中心軸線AA縱向越過轉(zhuǎn)子體34。轉(zhuǎn)子體34包括在轉(zhuǎn)子體34的整個縱 向長度上延伸的腔35，并且配置為接收軸38。轉(zhuǎn)子組件33還包括多個永磁體48，永磁體 48布置在磁體腔50內(nèi)，磁體腔50在轉(zhuǎn)子體34中軸向延伸(參見圖3和5)。軸38固定連接到轉(zhuǎn)子體34，并且在一些實施例中配置成延伸穿過腔35，使得軸38 的一部分突出超過轉(zhuǎn)子體34的兩個軸向端部。當轉(zhuǎn)子組件33定位在定子組件36內(nèi)時，軸 38的一部分可以突出超過定子組件36的軸向端部。軸38延伸超過定子組件36的軸向端 部的該部分可以可旋轉(zhuǎn)地連接到容納電動機32的殼體(未示出)，并由此在轉(zhuǎn)子組件33布置在定子組件36內(nèi)時可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子組件33。軸38的相對端部用于傳遞通過轉(zhuǎn)子組件 33在定子組件36內(nèi)的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的扭矩。定子組件36包括定子芯40和繞組42。定子芯40包括限定在表面45內(nèi)的多個 定子槽44，表面45形成定子芯40內(nèi)的內(nèi)腔46。腔46在定子芯40內(nèi)具有基本圓形的橫截 面。中心軸線AA軸向延伸通過腔46的大體中心。定子槽44軸向延伸通過定子芯40并且 與中心軸線AA對齊。腔46配置為接收轉(zhuǎn)子組件33，并且轉(zhuǎn)子組件33配置為在腔46內(nèi)旋轉(zhuǎn)。繞組42包括多個導體，導體通常包括銅或者銅合金。多個導體布置在每個定子槽 44內(nèi)。多個導體中的每個沿著一個定子槽44的整個軸向長度延伸，并且突出超過該定子槽 44的兩個軸向端部。突出部分朝向突出超過第二定子槽44的軸向端部的第二導體彎曲和 /或扭曲，并且然后電連接到第二導體，例如通過焊接或通過類似的其他方法或者足以電連 接該兩個導體的機械裝置。將多個導體定位在每個槽中并且彎曲和/或扭曲它們的相應端 部以電連接到其他槽中的其他導體繞著定子芯40的周向繼續(xù)，直到每個定子槽44容納多 個導體，由此形成繞組42。在一些實施例中，僅單個導體可以定位在每個定子槽44中以形 成繞組。在操作期間，電流流過繞組42。當電流流動時，其產(chǎn)生磁通量，磁通量與從轉(zhuǎn)子組 件33的永磁體48發(fā)出的通量相互作用。定子組件36和轉(zhuǎn)子組件33之間的通量相互作用 使得轉(zhuǎn)子組件33與軸38 —起繞軸線A-A旋轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生機械能。圖3是轉(zhuǎn)子組件33的示意性橫截面視圖。多個磁體腔50布置在轉(zhuǎn)子體34內(nèi)。每 個磁體腔50容納單個永磁體48。在一些實施例中，永磁體48和磁體腔50可以均沿著轉(zhuǎn)子 體34的整個軸向長度延伸。在另一些示例中，永磁體48可以僅僅局部地沿著轉(zhuǎn)子體34的 軸向長度延伸。在圖示實施例中，磁體腔50被分組在一起成為多對腔52。在圖示實施例中，有形 成圍繞腔35的大體圓形環(huán)的十二對腔52。永磁體48布置在每對腔52中，使得兩個永磁體 48具有相同的磁極定向。例如，在第一對腔52中的兩個永磁體48定向成它們各自的北極 面對相同的徑向方向(相對于每個磁體的磁化方向)。這樣，每對腔52中的磁體協(xié)作以形 成單個磁極。每對腔52以這樣的磁性定向容納永磁體48，即相鄰對的腔52中的每個對彼此相 反。因此，多對腔52的圓形環(huán)配置形成磁極的交替模式(即，首先北、南、然后北、然后南， 等等)。永磁體48配對以形成磁極使得產(chǎn)生磁通量，磁通量與轉(zhuǎn)子組件33產(chǎn)生的磁通量相 互作用以使得轉(zhuǎn)子組件33旋轉(zhuǎn)。這又產(chǎn)生被軸38傳遞的扭矩。圖4是具有半封閉定子槽53的定子芯40的示意性橫截面視圖。每個半封閉定子 槽53具有半封閉開口 54，半封閉開口 54具有寬度Wl (沿周向方向測量)?；旧习敕忾] 定子槽53的整個其余部分具有寬度W2 (沿周向方向測量)。如圖所示，寬度Wl小于寬度 W2。因此，半封閉開口 54阻止具有等于寬度W2的寬度或者具有超過寬度Wl的任何寬度的 導體徑向插入到半封閉定子槽53中。定子組件中使用的許多傳統(tǒng)導體具有近似等于寬度W2的寬度。由于此原因，這樣 的導體需要在定子芯40的端部處軸向插入。因此半封閉槽配置禁止實現(xiàn)這樣的工藝，其中 單個導體徑向插入到定子槽中以形成繞組。然而，半封閉槽配置提供了優(yōu)化槽開口以獲得最小化的定子組件36的扭矩波動的機會。圖5是具有開口定子槽56的定子芯40的示意性橫截面視圖。每個開口定子槽56 具有開口 58，開口 58具有寬度W1’(沿周向方向測量)。開口定子槽56的其余部分具有寬 度W2’(沿周向方向測量)。如圖所示，寬度W1’基本上等于寬度W2’，并且因此允許具有等 于寬度W2’的寬度的導體徑向插入到開口定子槽56中。因此開口定子槽配置允許實現(xiàn)簡化 的制造工藝，其中單個導體徑向插入到定子槽中并且纏繞在定子芯40周圍以形成繞組42。 但是，與具有半封閉槽配置相比，使用具有開口槽配置的定子芯40構(gòu)造定子組件36將通常 導致提高電動機32的扭矩波動。圖6是圖示轉(zhuǎn)子組件33的一部分和定子組件36的一部分的局部示意性橫截面視 圖。圖示的轉(zhuǎn)子組件33的該部分包括單個極(北極)，該單個極包括容納在一對腔52中的 兩個永磁體48。定子組件36包括繞組42 (參見圖2)，繞組42配置為分數(shù)槽多相繞組。此 配置通過減小扭矩波動達一定量來控制扭矩波動，該量足以補償由在定子芯40中使用開 口定子槽引起的增大。在此示例中，圖示了具有每相每極1.5槽的五相分數(shù)繞組。在圖6中，定子組件36具有定子芯40，定子芯40具有開口定子槽56。布置在每 個開口定子槽56中的是六個單個導體，它們軸向沿著定子芯40承載電流。在其他實施例 中，可以使用更多或更少數(shù)量的導體。每個導體單個地絕緣以防止其在相鄰導體上或者開 口定子槽56的內(nèi)表面上短路。為了舉例說明電流是五相電流，已經(jīng)示出不同的橫截面圖形。因此，具有相同標號 60的所有導體具有相同橫截面圖形以表明所有導體60承載第一相的電流。具有標號62的 所有導體具有相同橫截面圖形，并且所有導體62承載第二相的電流，第二相從導體60承載 的相偏離。具有標號64的所有導體具有相同橫截面圖形，并且所有導體64承載第三相的 電流，第三相從導體62承載的相偏離。具有標號66的所有導體具有相同橫截面圖形，并且 所有導體66承載第四相的電流，第四相從導體64承載的相偏離。具有標號68的所有導體 具有相同橫截面圖形，并且所有導體68承載第五相的電流，第五相從導體60和導體66承 載的相偏離。不同的橫截面圖形還圖示了繞組42的每相每極1. 5槽配置。例如，導體60，其承 載第一相的電流，被布置在一個完整的開口定子槽和半個相鄰的開口定子槽內(nèi)。該定子槽 的另外一半容納承載第二相的電流的導體62。以逆時針方向移動，下一個開口定子槽56容 納承載第二相的電流的六個額外導體62。單個相導體占據(jù)一個半開口定子槽的模式在與由 兩個永磁體48形成的單個極相鄰定位的整個弧形上繼續(xù)。此模式然后圍繞定子芯40的整 個周長繼續(xù)。在其他實施例中，繞組42可以采用具有大于或小于五相的多相分數(shù)繞組配置結(jié) 合上述每相每極1. 5槽配置。在另外一些實施例中，繞組42可以采用不同于每相每極1. 5 槽的分數(shù)槽配置來結(jié)合五相配置。在又一些實施例中，繞組42可以采用具有大于或小于五 相的多相分數(shù)繞組配置，并具有不同于每相每極1. 5槽的分數(shù)配置。能夠控制扭矩波動的繞組的其他配置也是可能的。例如，繞組42可以采用三相繞 組配置結(jié)合分數(shù)槽繞組配置?；蛘?，繞組42可以采用多相繞組配置結(jié)合整數(shù)槽繞組配置。 在又一些實施例中，使用的相的數(shù)量和每相每極分配的槽的分數(shù)可以變化。圖7A-E圖示了組裝定子組件36的方法。為了便于圖示和解釋的清楚，僅圖示了單個導體，但應當理解到，此方法也可以用于同時組裝多個導體到定子芯。在圖7A中，示出了基本直的導體70。導體70可以具有任何合適的形狀，并且優(yōu)選 地但非必要地，具有大于該導體將纏繞到的定子芯40縱向長度兩倍的長度。具有大于定子 芯40縱向長度兩倍的長度將允許導體70延伸通過至少兩個定子槽44。導體70還可以包 括圍繞導體70的絕大部分的電絕緣層(未示出)。如圖7A所示，一系列的力F1和F2以及未示出的額外的力被施加到導體70的不同 部分，使得導體70以所需方式彎曲。額外的力可以被施加到導體70以使得導體70按需要 扭曲。導體70可以被彎曲成任何所需配置。導體70可以通過手彎曲，或者彎曲可以被自 動化以便于預先彎曲導體的批量生產(chǎn)。圖7B圖示了從彎曲導體70獲得的預先彎曲導體72的非限制示例。預先彎曲導 體72包括兩個基本直的部分74和連接兩個基本直的部分74的彎曲部分76，以及連接到兩 個基本直的部分74的兩個彎曲部分78，以及與彎曲部分76相對的端部。預先彎曲導體72 配置為定位在兩個非連續(xù)的定子槽內(nèi)。在其他實施例中，預先彎曲導體72可以配置為沿著 更大或更小數(shù)量的定子槽延伸。在圖7C中，預先彎曲導體72軸向插入到定子芯40的腔46中。定子芯40配置為 具有開口定子槽。在圖7D中，預先彎曲導體72在腔46內(nèi)對準，使得兩個基本直的部分74與兩個非 連續(xù)的定子槽44對準，并且使得彎曲部分76和兩個彎曲部分78突出超過定子芯40的相 對軸向端部。一旦正確對準，兩個基本直的部分74被徑向插入到它們所對準的兩個定子槽 44內(nèi)。在其他示例中，兩個基本直的部分74可以與兩個相鄰的定子槽對準并插入到其中。在圖7E中，預先彎曲導體72定位成使得兩個基本直的部分74安放于相應的定子 槽內(nèi)，彎曲部分76突出超過定子芯40的一個軸向端部，并且兩個彎曲部分78突出超過定 子芯40的相對軸向端部。兩個彎曲部分78然后可以被焊接或者以其他方式電連接到其他 導體。圖7A-E描述的工藝被重復，直到繞組42完成。該工藝可以被自動化，并可以被執(zhí) 行以確保繞組具有多相繞組配置、分數(shù)槽繞組配置、多相分數(shù)槽繞組配置、或控制扭矩波動 的幅值的任何其他適當配置。雖然已經(jīng)在上述詳細描述中闡述了至少一個示例性實施例，但應當理解存在大量 的變型。還應當理解的是，示例性實施例或多個示例性實施例僅僅是示例，并不意在以任何 方式限制本發(fā)明的范圍、應用或配置。相反，上述詳細描述將為本領域的技術(shù)人員提供實施 示例性實施例或多個示例性實施例的便捷路徑。應當理解的是，可對元件的功能及設置進 行各種改變而不脫離由所附權(quán)利要求及其合法等同方案界定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種定子組件，用于與電動機組件一起使用，所述定子組件包括定子芯，具有內(nèi)表面和在內(nèi)表面中限定的多個開口槽；和繞組，具有多個導體，所述繞組被連接到定子芯，使得所述多個導體中預定數(shù)量的導體被布置在每個開口槽內(nèi)，所述繞組配置為控制由所述電動機組件的操作所產(chǎn)生的扭矩波動的幅值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子組件，其中所述繞組包括多相繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定子組件，其中所述多相繞組包括五相繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子組件，其中所述繞組包括分數(shù)槽繞組。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的定子組件，其中所述分數(shù)槽繞組包括每相每極1.5槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子組件，其中所述繞組包括多相分數(shù)槽繞組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定子組件，其中所述多相分數(shù)槽繞組包括五相分數(shù)槽繞組。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定子組件，其中所述多相分數(shù)槽繞組包括每相每極1.5槽。
9.一種電動機組件，配置為與車輛一起使用，所述電動機組件包括轉(zhuǎn)子；和磁耦合到所述轉(zhuǎn)子的定子組件，所述定子組件包括定子芯，具有內(nèi)表面和在內(nèi)表面中限定的多個開口槽；和繞組，具有多個導體，所述繞組被連接到定子芯，使得所述多個導體中預定數(shù)量的導體 被布置在每個開口槽內(nèi)，所述繞組配置為控制由所述電動機組件的操作所產(chǎn)生的扭矩波動 的幅值。
10.一種制造定子組件的方法，所述定子組件與電動機組件一起使用，所述方法包括以 下步驟提供定子芯，所述定子芯具有大體環(huán)形的配置、形成定子芯中的內(nèi)腔的內(nèi)表面和在內(nèi) 表面內(nèi)軸向延伸的多個開口槽；將多個導體彎曲成所需配置以形成多個預先彎曲導體；將所述多個預先彎曲導體中預定數(shù)量的導體沿徑向方向插入到所述多個開口槽的每 個中，使得在所述多個開口槽的每個內(nèi)布置有多個預先彎曲導體；和將所述多個預先彎曲導體配置成使得所述多個預先彎曲導體形成控制由所述電動機 組件的操作所產(chǎn)生的扭矩波動的幅值的繞組。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有開口槽以在定子中有簡化導體插入的分數(shù)槽多相電機。具體而言，一種定子組件，用于與電動機一起使用，所述定子組件包括但不限于定子芯，具有內(nèi)表面和在內(nèi)表面中限定的多個開口槽。該定子組件還包括繞組，具有多個導體。所述繞組被連接到定子芯，使得所述多個導體中預定數(shù)量的導體被布置在每個開口槽內(nèi)。所述繞組配置為控制由所述電動機的操作所產(chǎn)生的扭矩波動的幅值。
文檔編號H02K3/12GK101958585SQ20101023178
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者D·D·黨, E·黑奇, M·米拉尼, R·布利森巴赫 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司