具有线轴嵌入式齿尖的定子制造技术

本公开提供了“具有线轴嵌入式齿尖的定子”。一种用于混合动力电动车辆的定子结合了完整定子和分段定子的最佳特征。完整的定子的线轴被修改以有效地加宽齿并由此减小转矩波动。每个树脂线轴包括所述齿的任一侧上的腔室。所述腔室填充有导磁镶块。在一些实施例中，单个楔形镶块安装在每个齿的每一侧上。在其他实施例中，具有不同横截面积的多个镶块安装在每个齿的每一侧上。

Stator with thread embedded tip

【技术实现步骤摘要】
具有线轴嵌入式齿尖的定子
本公开涉及混合动力电动马达车辆的领域。更具体地，本公开涉及一种制造定子的方法和由此获得的装置。
技术介绍
许多车辆在宽范围的车辆速度(包括前进运动和倒车运动两者)上使用。然而，某些类型的发动机仅能在窄的速度范围内高效地运转。因此，往往会采用能够以各种传动比有效地传递动力的变速器。当车辆处于低速时，变速器通常以高传动比运转，使得其使发动机扭矩倍增以提高加速度。在高车速下，以低传动比运转变速器允许与安静、燃料高效巡航相关联的发动机转速。通常，变速器具有安装至车辆结构的壳体、由发动机曲轴驱动的输入轴以及通常经由差速器总成驱动车轮的输出轴，所述差速器总成允许左车轮和右车轮随着车辆转弯以稍微不同的速度旋转。一些车辆采用与内燃发动机结合使用的电动马达来减少燃料消耗。例如，电动马达可用于在制动期间重新捕获原本将转换为热量的能量，然后使用所述能量来减少内燃发动机上的功率需求。此外，马达可以在加速事件期间补充内燃发动机的功率，以使得可以在不牺牲性能的情况下安装更小、更有效的发动机。常见类型的牵引马达是永磁同步马达。逆变器控制定子绕组上的可变电压以产生可变磁场。磁场由定子中和转子中的导磁材料引导。所述磁场与转子中的永磁体相互作用以产生扭矩。随着转子位置的改变，磁场的路径略微改变，从而导致扭矩量略微改变，称为扭矩波动。
技术实现思路
一种电动马达定子包括导磁环、多个金属线轴和多个导磁镶块。所述导磁环具有多个面向内的导磁齿。所述线轴中的每一个在相应的齿的每一侧上限定腔室。每个线轴缠绕有导电线。所述导磁镶块安装在所述腔室内，从而有效地加宽齿尖以减少所述电动马达的扭矩波动。在一些实施例中，所述导磁镶块具有三角形横截面。在其他实施例中，具有不同的横截面积的多个镶块存在于每个齿的每一侧上。一种混合动力汽车变速器包括转子、导磁定子环、多个树脂线轴和多个导磁镶块。所述导磁定子环具有指向所述转子的多个导磁齿。每个线轴在相应的齿的每一侧上限定腔室。每个线轴缠绕有导电线。所述导磁镶块安装在所述腔室内，以有效地加宽所述齿的尖端，以减少扭矩波动。所述混合动力汽车变速器还可以包括通过三根电缆连接到所述导电线的逆变器和通过直流总线连接到所述逆变器的电池。一种组装定子的方法包括：将导磁镶块插入树脂线轴的腔室中；围绕所述线轴中的每一个缠绕导电线；以及将所述线轴安装在导磁定子环的每个齿的上方。在一些实施例中，所述导磁镶块具有三角形横截面。在其他实施例中，具有不同的横截面积的多个镶块存在于每个齿的每一侧上。附图说明图1是电气化汽车变速器的示意性横截面。图2是定子的横截面。图3是分段定子的横截面。图4是完整定子的横截面。图5是具有嵌入式导磁镶块的树脂线轴的横截面。图6是各种替代的导磁镶块构造的图示。图7是组装定子的方法的流程图。具体实施方式在本文中描述了本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是示例，且其他实施例可以采用各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被夸大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式使用本专利技术的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解，参考附图中任一者示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征进行组合以产生未被明确示出或描述的实施例。所示的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实现方式，可能需要根据本公开的教导对这些特征做出各种组合和修改。图1示出了电气化汽车变速器的一部分。变速器包括固定到车辆结构的变速箱12。电动马达转子14被支撑以经由轴承相对于变速箱12旋转。定子16固定到变速箱12，以使得转子和定子由狭窄的气隙隔开。如下面将更详细讨论的，定子16包括三组定子绕组。这些绕组通过三根电缆20连接到逆变器18。逆变器18经由直流(DC)总线24从电池22汲取电力。响应于来自控制器的信号，逆变器18在三根电缆20中的每一根上产生交流(AC)电压。这些AC电压在定子绕组中感应电流。定子绕组中的电流在定子和转子中感应出磁场，所述感应出的磁场与转子中的永磁体相互作用以在转子上产生扭矩。变速器还包括将转子扭矩传递到车轮的传动装置。传动装置可以将转子扭矩与诸如内燃发动机和/或其他马达的其他扭矩源结合。图2是定子16的横截面。定子环26由导磁材料制成。环26包括朝向转子向内突出的多个齿28。在图2的定子中，存在12个齿。齿的数量是三的倍数。线缠绕在每个齿的周围以产生绕组30。在大规模生产环境中，在齿具有附接到完整的环的齿的同时，将线直接缠绕在齿的周围是不切实际的。已知两种用于组装定子的方法，如图3和图4中所示及下面描述的。图3示出了分段定子总成。在这种类型的定子总成中，定子环由多个单独的分段32组装而成。分段的数量等于齿的数量，以使得每个分段包括一个齿28。虽然分段是分开的，但是线可以有效地缠绕在每个齿的周围以产生绕组30。在缠绕所有分段之后，将其组装在一起并通过带34保持在一起。分段定子的一个缺点是在相邻分段之间的接头36降低了组装环的导磁性。这降低了马达的效率。分段定子的优点是相对复杂的齿形状是可行的。如38处所示，向外延伸齿的尖端改善了在气隙附近的磁场。具体地，随着转子移动经过齿，磁场改变更加缓慢，从而导致扭矩波动减小。图4示出了完整的(非分段的)定子总成。在这种类型的定子总成中，定子环和齿是在没有会干扰磁路的接头的情况下制造的。例如，定子环可以通过制造具有图4中所示的横截面的多个冲压板并将其按层附接在一起以形成具有齿28的定子环26而形成。用线缠绕树脂(非磁性)线轴40，然后将其插在齿的上方。齿的形状受到使线轴能够在齿的上方滑动的需要的限制。特别地，如图3中的38处所示的齿尖是不可行的。因此，完整的定子倾向于表现出比分段定子更多的扭矩波动。图5示出了一种类型的线轴，其显著地减少了与完整定子相关联的扭矩波动，而不需要引入与分段定子相关联的接头。树脂线轴40’在齿的每一侧上限定填充有导磁镶块42的腔室。专利技术人已经发现，这些导磁镶块几乎与分段定子齿的尖端一样有效地扩展磁场。专利技术人已经发现，围绕导磁镶块的树脂不会干扰扭矩波动减小效果。图6示出了导磁镶块的数量和形状变化的几个实施例。在左侧所示的主要实施例中，在每个齿的每一侧上使用单个楔形(三角形横截面)镶块。在图6中间所示的第一个替代实施例中，三个矩形镶块被置于每个齿的每一侧上，其中更靠近齿的镶块略微长于更远离齿的那些镶块。在图6右侧所示的第二个替代实施例中，两个圆形的镶块被置于每个齿的每一侧上，其中更靠近齿的镶块的直径更大。图7是组装定子的方法的流程图。在60和62处，定子环和线轴分别被获得。在64处，将导磁镶块安装到线轴中。在66处，用线缠绕每个绕轴。最后，在68处，将线轴安装在定子环的齿的上方。虽然上面描述了示例性实施例，但这些实施例不意图描述权利要求所涵盖的所有可能的形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以进行各种改变。如前所述，各种实施例的特征可以被组合来形成本专利技术的可能并未明确描述或说明的另外的实施例。虽然各种实施例相对于一个或多个期望特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动马达定子，其包括：导磁环，所述导磁环具有多个面向内的导磁齿；多个树脂线轴，每个线轴在相应的齿的每一侧上限定腔室并且用导电线缠绕；以及在所述腔室内的多个导磁镶块，所述多个导磁镶块加宽与所述齿相关联的尖端，以减小所述电动马达的扭矩波动。

【技术特征摘要】
2018.04.09 US 15/948,2931.一种电动马达定子，其包括：导磁环，所述导磁环具有多个面向内的导磁齿；多个树脂线轴，每个线轴在相应的齿的每一侧上限定腔室并且用导电线缠绕；以及在所述腔室内的多个导磁镶块，所述多个导磁镶块加宽与所述齿相关联的尖端，以减小所述电动马达的扭矩波动。2.如权利要求1所述的电动马达定子，其中所述导磁镶块具有三角形横截面。3.如权利要求1所述的电动马达定子，其中在每个齿的每一侧上存在多于一个的导磁镶块，且其中距离所述齿最远的所述镶块具有小于更靠近所述齿的所述镶块的横截面积。4.如权利要求3所述的电动马达定子，其中所述镶块中的每一个具有矩形横截面。5.如权利要求3所述的电动马达定子，其中所述镶块中的每一个具有圆形横截面。6.一种混合动力汽车变速器，其包括：转子，所述转子被支撑以便旋转；以及导磁定子环，所述导磁定子环具有指向所述转子的多个导磁齿；多个树脂线轴，每个线轴在相应的齿的每一侧上限定腔室并且用导电线缠绕；以及在所述腔室内的多个导磁镶块，所述多个导磁镶块加宽与所述齿相关联的尖端，以减小扭矩波动。7.如权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅各布·克里赞，安德鲁·卡沙，
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