具有交错式发卡连接件的发卡绕组电机制造技术

本公开提供了“具有交错式发卡连接件的发卡绕组电机”。一种电机，包括：定子芯，所述定子芯限定狭槽和设置在所述狭槽中的发卡。所述发卡在连接件处选择性地接合以形成绕组，所述绕组包括至少第一径向层和第二径向层。每个连接件设置在所述层中的一者中。所述连接件是交错的使得所述第一层的所述连接件从所述第二层的所述连接件周向地偏移以增大形成所述连接件的工具的间隙。

Hairpin winding motor with staggered hairpin connector

【技术实现步骤摘要】
具有交错式发卡连接件的发卡绕组电机
本公开涉及电机，并且更具体地涉及包括发卡绕组(hairpinwinding)的电机。
技术介绍
诸如电池电动车辆和混合动力电动车辆等车辆包括牵引电池组件以用作车辆的能量源。牵引电池可以包括有助于管理车辆性能和操作的部件和系统。牵引电池还可以包括高电压部件，以及用于控制电池温度的空气或液体热管理系统。牵引电池电连接到电机，所述电机向从动轮提供扭矩。电机通常包括定子和转子，它们协作以将电能转换成机械运动，反之亦然。
技术实现思路
根据一个实施例，一种电机包括定子芯，所述定子芯限定狭槽和设置在所述狭槽中的发卡。所述发卡在连接件处选择性地接合以形成绕组，所述绕组包括至少第一径向层和第二径向层。每个连接件设置在所述层中的一者中。所述连接件是交错的使得所述第一层的所述连接件从所述第二层的所述连接件周向地偏移以增大形成所述连接件的工具的间隙。根据另一实施例，一种电机包括：定子芯，其限定狭槽；以及绕组，其包括与所述电机的三相中的一者相对应的多个绕组路径。每个绕组路径包括互连的发卡，每个发卡具有第一支腿和比所述第一支腿长的第二支腿。所述发卡中的每一者设置在所述狭槽中，其中所述第一支腿和第二支腿延伸穿过所述狭槽中的相应狭槽。所述发卡中的第一发卡和第二发卡的相邻对互连，使得所述第一发卡的所述第一支腿在连接件处接合到所述第二发卡的所述第二支腿。所述第一发卡的所述第一支腿与所述第二发卡的所述第二支腿周向地间隔开狭槽跨度，并且由于所述第二支腿比所述第一支腿长，所述连接件从所述跨度的中点偏移。根据又一实施例，一种制造定子的方法包括：提供限定狭槽的定子芯；以及使多个纵长坯料弯曲，每个纵长坯料具有第一端和第二端以及中点，以形成发卡，每个发卡具有在从所述中点偏移的一个位置处的顶点、限定在所述第一端与所述顶点之间的第一支腿以及限定在所述第二端与所述顶点之间并且比所述第一支腿长的第二支腿。所述方法还包括通过将所述第一支腿和第二支腿插入所述狭槽中的相应狭槽中来将所述发卡安装在所述定子芯中，以及将所述第一支腿中的每一者接合到所述第二支腿中的相应支腿以互连所述发卡以形成绕组路径。附图说明图1是电机的示意图。图2是电机的定子的一端的透视图。图3是定子的一部分的剖视图。图4是现有技术定子的局部透视图。图5是图2的定子的另一端的局部透视图。图6是互连引脚的相邻对的示意图。图7是根据另一实施例的互连引脚的相邻对的示意图。图8是根据又一实施例的互连引脚的相邻对的示意图。图9是示出用于制造定子的方法的流程图。具体实施方式根据要求，本文中公开了本专利技术的详细实施例；然而应当理解的是，所公开的实施例仅仅是本专利技术的可以体现为不同和可选形式的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构细节和功能细节不应当被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导所属领域技术人员以不同方式采用本专利技术的代表性基础。参考图1，电机20可以用在诸如全电动车辆或混合动力电动车辆等车辆中。电机20可以被称为电动马达、牵引马达、发电机等。电机20可以是永磁电机、感应电机、同步电机等。电机20能够用作推进车辆的马达以及诸如在再生制动期间用作发电机。电机20可以由车辆的牵引电池供电。牵引电池可以在牵引电池内提供来自一个或多个电池单元阵列(有时称为电池单元堆)的高电压直流(DC)输出。电池单元阵列可以包括一个或多个电池单元，所述电池单元将存储的化学能转换成电能。电池可以包括壳体、正电极(阴极)以及负电极(阳极)。电解质允许离子在放电期间在阳极与阴极之间移动，然后在再充电期间返回。端子允许电流流出电池单元以供车辆使用。牵引电池可以电连接到一个或多个电力电子模块。电力电子模块可以电连接到电机20，并且可以提供在牵引电池与电机之间双向传递电能的能力。例如，典型的牵引电池可以提供DC电压，而电机20可能需要三相交流(AC)电压来起作用。电力电子模块可以包括逆变器，所述逆变器根据电机20的要求将DC电压转换为三相AC电压。在再生模式中，电力电子模块可以将来自用作发电机的电机20的三相AC电压转换为牵引电池需要的DC电压。参考图1和图2，电机20包括壳体21，所述壳体包围定子22和转子24。定子22固定到壳体21并且包括圆柱形定子芯32，所述圆柱形定子芯32具有限定孔30的内径28以及外径29。转子24被支撑以在孔30内旋转。转子24可以包括绕组或永磁体，所述绕组或永磁体与定子22的绕组相互作用以在电机20通电时产生转子24的旋转。转子24可以被支撑在延伸穿过壳体21的驱动轴26上。驱动轴26被配置为与车辆的传动系联接。定子芯32限定狭槽34，所述狭槽34围绕芯32周向地布置并且从内径28向外延伸。狭槽34可以围绕圆周等距间隔开并且从芯32的第一端36轴向地延伸到第二端38。在所示实施例中，芯32限定七十二个狭槽并且具有八个极，但是在其他实施例中，芯32可以包括更多或更少的狭槽和/或极。例如，芯32可以限定三十六个狭槽并且具有四个极。狭槽34间隔开在两个相邻狭槽的中心线之间测量的圆周距离。该距离可以用作用于关联和测量定子22的其他部件的距离单位(下文中称为“狭槽”)。距离单位“狭槽”(有时也称为“槽距”)可以进一步细分为分数，例如两个部件可以间隔开半个狭槽。电机20可以包括发卡绕组40，所述发卡绕组40延伸穿过芯32的狭槽34。发卡绕组是提高在车辆中使用的电机的效率的新兴技术。发卡绕组40通过提供更多数量的定子导体以减小绕组40的电阻来提高效率，而不会侵占为电工钢和磁通路径保留的空间。发卡绕组40可以是波形绕组，其中绕组40以波浪形图案极对极地编织。发卡绕组的一个挑战是将电机设计与期望的扭矩-转速曲线相匹配。设计电机的关键步骤是选择相位匝数使得扭矩-转速曲线覆盖所有要求的工作点。对于由并联连接的柔性薄铜导线制成的常规绞合绕组，通过选择每个线圈的匝数、并联路径的数量、极数、每极的狭槽数以及层数来选择期望的相位匝数。虽然所有这些因素也可用于发卡绕组，但是限制因素非常不同，导致可行选择较少。例如，虽然两种技术之间可能的极数、每极的狭槽数以及层数是相同的，但是在发卡绕组中，每个线圈具有与绞合绕组中一样多的匝数是不实际的。每个发卡需要通过焊接、钎焊等连接到下一个发卡，并且需要根据特定形状弯曲以便可以进行连接。这限制了可以装配在单个狭槽中的导体的数量和大小。另一个挑战是形成并联电路，它们是平衡的(即，由于不对称而不会在由并联电路形成的环路中引起大的循环电流)并且具有相当复杂的连接。第三个挑战是在单独的发卡之间制作连接件，例如焊缝，因为工具间隙小。随着每个狭槽的发卡的数量的增加，这变得更成问题。电机20解决了这些和其他问题。电机20可以是三相电机，其中发卡绕组40被布置为具有U相、V相以及W相。每个相包括布置在一个或多个并联绕组路径中的相关发卡导体(也称为引脚、发卡以及条形导体)。在所示实施例中，每个相包括三个并联路径，但是也可以考虑其他布置。发卡通常为U形的并且包括在顶点处接合的一对支腿。通过将支腿插入狭槽34中的相应狭槽中，发卡安装在定子芯32中。所有发卡都可以从定子芯32的同一端(例如，端部36)安装，使所有顶点都位于定子的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机，包括：定子芯，其限定狭槽；以及发卡，其设置在所述狭槽中并且在连接件处选择性地接合以形成绕组，所述绕组包括至少第一径向层和第二径向层，其中每个连接件设置在所述层中的一者中，其中所述连接件是交错的使得所述第一层的所述连接件从所述第二层的所述连接件周向地偏移以增大形成所述连接件的工具的间隙。

【技术特征摘要】
2018.03.13 US 15/919,9011.一种电机，包括：定子芯，其限定狭槽；以及发卡，其设置在所述狭槽中并且在连接件处选择性地接合以形成绕组，所述绕组包括至少第一径向层和第二径向层，其中每个连接件设置在所述层中的一者中，其中所述连接件是交错的使得所述第一层的所述连接件从所述第二层的所述连接件周向地偏移以增大形成所述连接件的工具的间隙。2.如权利要求1所述的电机，其中所述第二层在所述第一层的径向外侧。3.如权利要求1所述的电机，其中所述偏移是狭槽的一半。4.如权利要求1所述的电机，其中所述第一层是内层，所述第二层是中间层，并且所述绕组还包括外层，并且其中所述内层和所述外层的所述连接件周向地对齐以形成所述连接件的径向延伸行。5.如权利要求4所述的电机，其中所述中间层的所述连接件位于所述行的相邻对之间的中间。6.如权利要求1所述的电机，其中所述发卡中的每一者包括第一支腿和比所述第一支腿长的第二支腿。7.如权利要求6所述的电机，其中所述第一支腿在所述连接件处接合到所述第二支腿中的相应支腿。8.如权利要求6所述的电机，其中所述第一层的所述发卡以第一定向设置在所述定子芯中，并且所述第二层的所述发卡以第二定向设置在所述定子芯中。9.如权利要求1所述的电机，其中所述发卡中的每一者包括第一支腿和第二支腿，所述第一支腿...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗哥·伦纳迪，梁峰，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US