[发明专利]用于电机的分段条形导体

说明书

本发明涉及用于电机的分段条形导体。提出了用于电机的分段发夹型条形导体、用于制造/使用该分段条形导体的方法、使用该分段条形导体的电磁马达以及配备有使用分段发夹型条形导体的感应电动机发电机单元的车辆。电机包括定子，该定子限定了多个周向隔开的径向细长的定子槽。转子与该定子相邻定位并且可相对于该定子移动。一个或多个永磁体被安装到该转子，并且一个或多个U形发夹型绕组以与该磁体并置、隔开的关系安装到该定子。每个发夹型绕组由准直的导电线的阵列形成，这些导电线被集束在一起成为单体式条形导体。分段发夹型绕组具有一对发夹腿，其中每一个邻接发夹冠并从该发夹冠的相应端突出。每个发夹腿插入到相应的一个定子槽中。

技术领域

本公开总体上涉及电机。更具体而言，本公开的各方面涉及用于混合电动和全电动车辆动力总成的多相感应电动机的“发夹型”缠绕定子的条形电导体。

背景技术

当前生产的机动车辆，例如现代的汽车，最初配备有动力总成，该动力总成操作来推进车辆并为车辆的车载电子设备供能。例如，在汽车应用中，车辆动力总成通常以原动机为代表，该原动机通过自动或手动换挡的动力传输将驱动扭矩传递到车辆的最终驱动系统（例如，差速器、车轴、车轮等）。由于其立即可用性以及相对低廉的成本、重量轻和效率，历史上汽车一直由往复活塞式内燃机（ICE）组件来供能。作为一些非限制性示例，这样的发动机包括压缩点火（CI）柴油发动机、火花点火（SI）汽油发动机、六冲程架构以及旋转发动机。另一方面，混合电动和全电动车辆利用诸如电池动力或燃料电池动力的牵引电动机之类的替代动力源来推进车辆，并且因此，最小化或消除了对用于牵引动力的基于化石燃料的发动机的依赖。

俗称“电动车”的全电动车辆（FEV）是一种电驱动车辆构造，其完全将内燃机和伴随的外围部件从动力总成系统中移除，从而仅依靠牵引电动机以用于推进以及支撑附属负载。基于ICE的车辆的发动机、燃料供应系统和排气系统被FEV中的单个或多个牵引电动机、牵引电池组以及电池冷却和充电电子设备所取代。相比之下，混合动力车辆动力总成采用多个牵引动力源来推进车辆，最常见的是结合电池动力或燃料电池动力的电动机来操作内燃机组件。由于混合动力车辆能够从发动机以外的来源获得其动力，因此在车辆通过电动机推进的同时，混合电动车辆（HEV）的发动机可全部或部分地关闭。

虽然可获得无数的设计，但在现代电驱动车辆动力总成中有三种用于牵引电动机的主要的电机类型：有刷直流（DC）电动机、无刷永磁（PM）电动机以及多相交流（AC）电动机。永磁电动机具有多种操作特性，当与其可用的对应物相比时，这些操作特性使得它们对于在车辆推进应用中使用更具吸引力，所述操作特性包括高效率、扭矩和功率密度以及扩展的恒定功率操作范围。牵引电动机使用定子和可旋转转子来将电能转换成旋转机械能，该定子具有多相电磁绕组，例如导电“发夹型”条，该可旋转转子承载有经设计样式的磁铁。常规的发夹型导体从挤压的金属条料切割，弯曲成U形的绕组，并且插入到定子芯的槽中。可嵌套在定子内部或外接于定子外部的承载磁体的转子（magnet-bearing rotor）以小的气隙与定子分开。通过定子绕组的电流流动所产生的磁场与转子的磁体所产生的磁场相互作用，从而使得转子旋转。

发明内容

本文提出了用于电机的分段条形导体、用于制造和用于使用分段条形导体的方法、使用该分段发夹型绕组的电磁马达以及配备有使用分段发夹型绕组的多相牵引电动机的机动车辆。作为示例，提出了由多个线制成的电气发夹型绕组，这些线例如通过粘合剂、绝缘护套、焊接等结合在一起，以形成单体式发夹型条形导体。各个线段可呈现各种几何形状和尺寸，包括闭合曲线和多边形横截面，并且可采用相同或不同的构造。沿相同的线，绕组段的尺寸，无论是宽度、高度、长度、直径还是主要/次要尺寸（major/minordimensions），都可根据峰值电动机频率和最大导体趋肤深度来设计。发夹型条形导体可包括在横向和纵向方向两者上分段（sectioned）的成束线材，并且线段尺寸可在每个发夹型条形导体内变化。单体式发夹式绕组可形成为具有正方形或圆形的腿部轮廓的U形组件。