[发明专利]用于电动机的分数槽绕组配置

说明书

关于联邦赞助研究或开发的声明

本发明是在美国能源部授予的HEV、PHEV、FCV(DE-FC26-07NT43123)集成牵引驱动系统下通过政府支持而完成。政府在本发明中具有一定权力。

技术领域

本发明技术领域总体涉及电动机，并且更具体地涉及与电动机一起使用的定子组件。

背景技术

近年来，技术上的进步导致了汽车设计上的重大变化。这些变化之一涉及汽车(包括替代燃料车辆)内各种电气系统的复杂性以及功率使用。例如，替代燃料车辆(例如混合动力车)通常使用机电功率源，例如电池、超级电容和燃料电池，以向驱动车轮的电牵引机(或者电动机)供能，有时还具有另一个功率源，例如内燃机。

这样的电动机通常包括在固定的转子组件内在轴上旋转的转子组件。转子和定子组件每个都产生磁场，磁场相互作用以使得转子组件旋转并产生机械能。

定子组件通常包括定子芯，定子芯具有布置成堆叠的多个铁磁环形层(或叠层)。每个叠层具有数个开口，当对其时这数个开口形成延伸通过定子芯的长度的轴向通路或者槽。由铜或者铜合金制成的传导元件(例如杆、导线等)通过这些槽缠绕在定子芯周围。由例如电池或燃料电池的功率源驱动流经这些导体的电流产生电磁通量，电磁通量可以按照需要调制以控制电机的速度。

每个定子槽容纳一组单个导体，该组单个导体在相对于定子芯的径向方向上布置成彼此相邻。多组一起形成导体的同心环。每个定子槽中的多组导体电连接到其他定子槽中的多组导体。定子组件中的全部导体整体地称为绕组。

传统上，绕组承载多余一个相位的电流。例如，某些电动机使用三相电流。在这样的电机中，有三个不同电流通过绕组，每个电流在相位上与每个其他电流隔开120度。电流的每个相具有其自身的一组相互连接的导体，导体通过定子槽缠绕在定子芯周围。典型地，承载相同相位的电流的导体在整数个槽(1、2、3等)上分布。这种绕组称为整数槽绕组。

在某些电动机中，部分或全部定子槽容纳承载不同相位的电流的导体。例如，单个定子槽可以容纳承载第一相位的电流的导体，也可以容纳承载第二相位的电流的导体。这样的绕组称为分数槽绕组，因为单个相位的导体占据分数个槽，例如每转子组件的磁极每相1.5个槽。

在传统分数槽绕组中，当承载不同相位电流的导体布置在共享的定子槽中(“混合导体组”)时，导体基于它们承载的电流的相位隔离。这在图3中示出，其中每个定子槽容纳六个径向相邻的导体，包括承载第一相位的电流的三个导体和承载第二相位的电流的三个导体。三个第一相位导体一起布置为第一子组，三个第二相位导体一起布置为第二子组，并且第一和第二子组彼此放置为径向相邻以形成混合导体组。第一和第二子组的导体然后连接到不同定子槽中的相应相位导体。

混合导体组中导体基于它们所承载电流的相位的隔离极大地复杂化了绕组中所有导体的连接配置。这在图3中示出，其描述了不同定子槽中相同相位导体之间的电连接，其中一个定子槽容纳混合导体组。该图示表示出定子组件的简化视图并且仅仅示出了三个电连接。

如图3所示，电连接必须跨越三个导体同心环以达到下一组相同相位导体。对于图示分数槽绕组中每个导体之间的每个电连接以上同样成立，无论导体是否在混合导体组中。此配置使得分数槽绕组的装配工艺复杂化，消耗比所需要的更多的材料，并且增大了定子组件的整体长度，因为每个连接必须越过3个导体同心排并且必须跨过相应数量的其他电连接。

因此，在分数槽绕组中，期望简化连接配置。此外，期望将混合导体组中的导体布置为有助于简化连接配置的配置。此外，从以下详细说明和所附权利要求，在结合附图与上述技术领域和背景技术考虑时，本发明的其他期望特征和特性将变得明显。

发明内容

此处公开了用于与电动机组件一起使用的定子组件的方法和设备。在第一非限制性实施例中，定子组件包括但不限于定子芯，具有内表面和在内表面中限定的多个定子槽。具有多个导体的分数槽绕组连接到定子芯。每个定子槽容纳布置成径向相邻配置的导体组。所述导体组一起形成多个导体同心环。多个组是混合组，并且每个混合组中的导体布置为使得承载不同相位的电流的导体布置成径向交替配置。