[發明專利]用于電動機的分數槽繞組配置

無效

• 申請號: 201010231789.3
• 申請日: 2010-07-15
• 公開（公告）號: CN101958586A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: R·布利森巴赫;D·D·黨;E·黑奇;M·米拉尼;D·肖爾;J·沃特爾沃思
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H02K1/16
• 分類號: H02K1/16;H02K3/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 彭武;曹若

關于聯邦贊助研究或開發的聲明

本發明是在美國能源部授予的HEV、PHEV、FCV(DE-FC26-07NT43123)集成牽引驅動系統下通過政府支持而完成。政府在本發明中具有一定權力。

技術領域

本發明技術領域總體涉及電動機，并且更具體地涉及與電動機一起使用的定子組件。

背景技術

近年來，技術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)內各種電氣系統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，例如內燃機。

這樣的電動機通常包括在固定的轉子組件內在軸上旋轉的轉子組件。轉子和定子組件每個都產生磁場，磁場相互作用以使得轉子組件旋轉并產生機械能。

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形層(或疊層)。每個疊層具有數個開口，當對其時這數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動流經這些導體的電流產生電磁通量，電磁通量可以按照需要調制以控制電機的速度。

每個定子槽容納一組單個導體，該組單個導體在相對于定子芯的徑向方向上布置成彼此相鄰。多組一起形成導體的同心環。每個定子槽中的多組導體電連接到其他定子槽中的多組導體。定子組件中的全部導體整體地稱為繞組。

傳統上，繞組承載多余一個相位的電流。例如，某些電動機使用三相電流。在這樣的電機中，有三個不同電流通過繞組，每個電流在相位上與每個其他電流隔開120度。電流的每個相具有其自身的一組相互連接的導體，導體通過定子槽纏繞在定子芯周圍。典型地，承載相同相位的電流的導體在整數個槽(1、2、3等)上分布。這種繞組稱為整數槽繞組。

在某些電動機中，部分或全部定子槽容納承載不同相位的電流的導體。例如，單個定子槽可以容納承載第一相位的電流的導體，也可以容納承載第二相位的電流的導體。這樣的繞組稱為分數槽繞組，因為單個相位的導體占據分數個槽，例如每轉子組件的磁極每相1.5個槽。

在傳統分數槽繞組中，當承載不同相位電流的導體布置在共享的定子槽中(“混合導體組”)時，導體基于它們承載的電流的相位隔離。這在圖3中示出，其中每個定子槽容納六個徑向相鄰的導體，包括承載第一相位的電流的三個導體和承載第二相位的電流的三個導體。三個第一相位導體一起布置為第一子組，三個第二相位導體一起布置為第二子組，并且第一和第二子組彼此放置為徑向相鄰以形成混合導體組。第一和第二子組的導體然后連接到不同定子槽中的相應相位導體。

混合導體組中導體基于它們所承載電流的相位的隔離極大地復雜化了繞組中所有導體的連接配置。這在圖3中示出，其描述了不同定子槽中相同相位導體之間的電連接，其中一個定子槽容納混合導體組。該圖示表示出定子組件的簡化視圖并且僅僅示出了三個電連接。

如圖3所示，電連接必須跨越三個導體同心環以達到下一組相同相位導體。對于圖示分數槽繞組中每個導體之間的每個電連接以上同樣成立，無論導體是否在混合導體組中。此配置使得分數槽繞組的裝配工藝復雜化，消耗比所需要的更多的材料，并且增大了定子組件的整體長度，因為每個連接必須越過3個導體同心排并且必須跨過相應數量的其他電連接。

因此，在分數槽繞組中，期望簡化連接配置。此外，期望將混合導體組中的導體布置為有助于簡化連接配置的配置。此外，從以下詳細說明和所附權利要求，在結合附圖與上述技術領域和背景技術考慮時，本發明的其他期望特征和特性將變得明顯。

發明內容

此處公開了用于與電動機組件一起使用的定子組件的方法和設備。在第一非限制性實施例中，定子組件包括但不限于定子芯，具有內表面和在內表面中限定的多個定子槽。具有多個導體的分數槽繞組連接到定子芯。每個定子槽容納布置成徑向相鄰配置的導體組。所述導體組一起形成多個導體同心環。多個組是混合組，并且每個混合組中的導體布置為使得承載不同相位的電流的導體布置成徑向交替配置。