[发明专利]多套分段发卡式绕组之间的电极和接线

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求先前于2006年6月12日提交的美国临时申请No.60/812,860的权益。

技术领域

本申请涉及电机领域，更具体地涉及具有多套分段发卡式绕组或U形绕组的电机。

背景技术

多套分段绕组(multi-set segmented winding)通常用于现代电机应用，比如混合电动车辆。这些绕组典型地包含多个U形分段导条(conductor)，U形分段导条包括两个接脚以及接脚之间的中心U形转折部分。U形导条通常形成矩形横截面。U形导条设置在电机铁芯(core)部分的槽(比如定子槽)中，从而形成电机的电枢绕组。这些U形导条在本发明中也可以称为“U形栅”。术语“U形导条”、“U形栅”、“U形转折部分”不意味着表示形成理想“U”形的导条或导条部分，而是指改变其轴线方向超过90°(比如大约180°)的导条或导条部分。本文所用术语“发卡式(hairpin)”不意味着限于U形导条，而通常是指具有两个末端的分离的导条分段，而不管这两个末端之间是否包括U形部分。

利用多套分段发卡式绕组，通过弯曲和缠绕线材坯，从而形成具有两个接脚以及接脚之间U形转折的U形导条。两个接脚通过给定的间距分离，从而允许该导条单独凭借U形转折就延伸通过多个定子槽。然后发卡式导条的接脚通过定子插入端插入到这些槽中。随着发卡式导条的插入，在定子的一侧(“插入侧”)设置弯曲部分并在定子的另一侧(“接线侧”或“焊接侧”)延伸接脚末端。然后接脚末端向适当的位置弯曲，通常第一接脚沿一个方向弯曲而另一个接脚沿相反方向弯曲，以至于整个发卡式导条延伸给定的槽间距(例如12个槽)。最后，适当的接脚末端在定子的接线侧连接到一起，完成该绕组。这些接线包括直接定位和焊合的相邻接脚末端、通过跨接线连接的不相邻的接脚末端以及形成绕组相位的电极接线(terminalconnection)。同时，连接的导条形成完整的电枢绕组结构。

利用上述绕组结构，定子的插入侧一般是整齐的，并且仅包括导条的U形转折部分。然而，接线侧明显更拥挤。首先，相邻接脚末端之间的焊点造成已经很接近于接线侧定位的接脚末端更加拥挤。另外，包括绕组套之间跨接线的连接线、相位通路接线、中性接线和电极接线导致在拥挤的发卡式焊点中更加拥挤。导条间空隙的减少导致在焊接期间可能产生短路并且在制造期间产生其他缺陷。

除定子接线端拥挤之外，附加的跨接线和电极对于接线端的电机需要更多的空隙。在许多应用中，包括混合电动车辆应用中，支持电机的隔室已经很拥挤，很难在接线端找到用于增大电机空隙的其他空间。

因此，如果能够提供一种绕组结构，使得电机在应用隔室中所需的整体空隙减少，则非常有益。人们还期望提供一种多套分段发卡式绕组结构，其中减少了定子接线端的拥挤。如果能够提供这种绕组结构，便于电机制造，从而减少制造成本，则更有益处。如果绕组结构导致制造误差的发生率减少，也是有益处的。

人们希望提供一种电器，其能够提供本发明所披露的这些或通过本发明显而易见的其他有益特征中的一个或多个特征。但本文中的教诲扩展到落入所述权利要求的范围内的那些实施例，而与这些实施例是否能够实现上文所述的一个或多个益处无关。

发明内容

本发明公开一种电机，包括具有多个槽的铁芯，铁芯包括插入侧和相反侧。在铁芯的多个槽中设置绕组结构。绕组结构包括多个不同形状的发卡式导条。多个不同形状的发卡式导条中的每一个导条包括插入多个槽之一的至少一个接脚，该至少一个接脚的接脚末端从铁芯的相反侧延伸。

多个不同形状的发卡式导条形成第一组多相绕组套和第二组多相绕组套。在多个槽的第一导条层和第二导条层中设置第一绕组套。在多个槽的第三导条层和第四导条层中设置第二绕组套。

从铁芯的相反侧延伸的全部接脚末端弯曲相同数量的槽，并且连接到位于铁芯的相反侧的紧邻的接脚末端。这样，在铁芯的相反侧设置不同形状的发卡式导条之间的全部接线。除提供电极接线的发卡式导条外，不同形状的全部发卡式导条都包括在铁芯插入侧处设置的U形转折部分。在铁芯的插入侧，任何发卡式导条之间均没有接线。

多个不同形状的发卡式导条包括(i)多个标准发卡式导条，形成相位绕组的主要部分，(ii)多个短节距发卡式导条，(iii)用于串联连接同相位的相位绕组的多个发卡式导条；(ii)用于连接第一绕组套和第二绕组套的多个发卡式导条；(iii)用于连接相位绕组之间中性接线的发卡式导条；以及(iv)用于相位绕组的电极接线。