设有具有端部环路布置的绕组的电机制造技术

本发明专利技术公开了一种电机(50)，所述电机包括转子(52)和定子(64)并具有第一绕组(70)。定子槽(68)限定多个层位置(98，100)，其中每个层位置相对于轴线(56)的径向距离不同。存在奇数个所选定子槽(68a)，其中对于设置在不同层位置的两个槽段而言，一对端部环路(96a，96b；96c，96d)使得槽段中的每个槽段与处于同一层位置中的不同槽段中的另一个槽段连接。在一些实施例中，至少60％的端部环路连接设置在不同层位置的槽段。对于一些实施例，在每个绕组中仅提供单个所选定子槽(68a)，其中，该端部环路被定位成降低空间冲突。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】设有具有端部环路布置的绕组的电机相关申请的交叉引用本申请要求于2016年4月21日提交的标题为“设有具有端部环路布置的绕组的电机”的序列号为15/135,320的美国专利申请的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
本专利技术涉及电机，更具体地涉及用于电机的绕组装置。
技术介绍
很多电机采用具有芯的定子，所述芯具有多个轴向延伸的槽以接收一个或多个绕组。每个绕组皆由连续的电导体形成，该电导体延伸通过定子槽中的多个定子槽，其中，端部环路部分连接布置在定子槽中的绕组段。端部环路延伸超过定子芯的轴向端部。绕组的两个相对端部连接到电机的适当部件，该适当部件可以根据电机的设计而不同。对于许多电机而言，例如具有Y形构造的电机，绕组的一端部将是相引线，所述相引线连接到电源或负载，而绕组的另一端部连接到中性连接件。绕组的两个端部通常从定子的相同轴向端部延伸。许多绕组还包括位于绕组中点处的换向环路。通常，每个端部环路将连接设置在不同层中的槽段，然而，传统的换向端部环路连接位于同一层中的两个槽段。绕组也可以在绕组的该中点处具有电连接件，例如，绕组可以具有适当的连接件以提供串联构造或并联构造。换向环路和连接件(例如串联连接件)通常也位于与绕组的两个端部相同的定子轴向端部处。绕组的这些各种特征可能难以适应定子轴向端部处的有限空间。多相电机(例如三相电机)包括的绕组数量与相位数量至少相等，其中，每个绕组均存在这样的空间困难。图1示出了传统绕组图的一个相位。该图描绘了绕组20，在所述绕组20内每个槽保持两层绕组。这两层相对于中央轴线处于不同径向距离处，但位于从中央轴线向外延伸的共同径向线上。在该图中，绕组以实线和虚线示出。实线的使用表示绕组位于第一层中，而虚线表示绕组位于第二层中。圆22表示在其处两个发夹式线段已焊接在一起的焊缝。绕组20的一端部24是相引线，所述相引线将被连接到整流器或其他部件。绕组20的相对端部26连接到中性连接件28。换向环路30位于绕组20的中点，并在绕组20的两个半体之间形成串联连接。从该图中可以看出，中性连接件28和换向环路30位于同一层中。这要求中性连接件28或换向环路30轴向移位以在空间上容纳这两种结构。图2是示出使用三个绕组20的示意性绕组图，其中每个绕组20具有与图1中所示相同的构造。这种布置适用于三相电机。如可以参照图2理解的那样，每个绕组在定子芯的每个槽中均未设置槽段。图2示出了在具有Y形构造的电机中如何使用中性连接件28将三个不同相中的每一相的中性引线26连接在一起。本领域普通技术人员将理解图2中所示的绕组20的布置和功能。对于一些电机设计而言，由换向环路和中性连接件在同一层中产生的空间冲突是显著问题。例如，利用通常被称为大“发夹”以形成定子绕组的电机可能在定子的轴向端部处遇到空间冲突。当在定子绕组的情形中使用时，大发夹通常是指横截面积为4mm2或更大的电线。这种发夹通常具有大致U形形状，具有中央端部环路部分和两个支腿。两个支腿插入穿过定子中的槽，然后在定子的一端部处被焊接到相邻的发夹支腿，从而形成来自多个发夹的连续绕组。这种绕组及其各种特征必须装配到空间外壳中，该空间外壳通常由：1)对应于定子内径的转子和转子风扇限定；2)对应于壳体外径的壳体；3)轴向设置成超过绕组的端匝的壳体端部面。已经使用了若干种方法来解决在电机内的该位置处出现的空间冲突。例如，美国专利No.8,716,910B2公开了一种电机，其中绕组包括跨接段32，该跨接段32延伸到由定子限定的内圆柱形空间中，该专利以引用的方式并入本文。该布置在图4中示出并且对于有外部风扇或根本没有风扇的电机工作良好。然而，跨接线32的位置可能会与内部风扇的使用发生冲突，该内部风扇与转子联接并且位于由定子芯36的内径34限定的圆柱形空间内。在总部位于密歇根州诺维的PrestoliteElectric股份有限公司制造的交流发电机中利用了解决这些空间冲突的另一种已知方法，其以PrestoliteElectric和Leece-Neville商标销售产品。在该方法中，如图3所示，在定子的一个轴向端部处，绕组40的一个端部38延伸以形成相位引线，并且存在换向环路42而且包括串联连接。绕组的相对端部44与中性连接件46联接。中性连接件46位于定子的相对轴向端部处，而不是在定子的与相引线38相同的轴向端部处设置中性连接46。通过将中性连接件放置在相对的轴向端部处，减轻了空间约束。然而，这种布置要求对于一个槽省略了绕组的一次通过。对于具有两层的定子绕组而言，这将导致一个槽仅由绕组填充一半。该半空槽减小了电机的输出并且可能在电机的操作期间产生磁噪声。减轻电机轴向端部处存在的空间约束的进一步改进是令人期望的。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有定子绕组布置的电机，该定子绕组布置减轻靠近定子端部环路的空间冲突。在本专利技术的一种形式中，本专利技术包括电机，该电机包括转子，所述转子可绕轴线旋转并且可操作地与定子联接，其中，定子限定相对的第一轴向端部和第二轴向端部以及多个轴向延伸的定子槽。至少一个绕组限定至少一个相，并且所述至少一个绕组包括第一相的第一绕组。第一绕组包括从第一端部延伸到第二端部的导体，其中，在第一端部和第二端部之间，第一绕组限定多个槽段和多个端部环路。每个所述槽段设置在一个所述定子槽内，每个端部环路连接设置在不同定子槽中的槽段中的一对。每个所述定子槽限定多个层位置，其中每个层位置相对于轴处于不同径向距离处，由此槽段可定位在每个定子槽的多个层位置中。更具体地，至少一个槽段可定位在每个定子槽的多个层位置之一中。由第一绕组限定的端部环路的至少60％连接设置在多个层位置之一中的槽段，其中，另一个槽段设置在多个层位置中的另一个中。对于第一绕组而言，电机限定奇数个所选定子槽，其中，在所选定子槽中的每一个中，设置在所选定子槽中的第一槽段和第二槽段位于不同的层位置中，其中，第一槽段和第二槽段分别连接到第一端部环路和第二端部环路，其中，第一端部环路连接第一槽段和第三槽段，其中，第三槽段设置在与第一槽段相同的层位置中，第二端部环路连接第二槽段和第四槽段，其中，第四槽段设置在与第二槽段相同的层位置中。在电机的一些实施例中，仅有一个所选定子槽。在一些实施例中，第一端部环路限定第一对支腿和在第一对支腿之间延伸的第一中央部分，第二端部环路限定第二对支腿和在第二对支腿之间延伸的第二中央部分，第一端部环路的支腿和第二端部环路的支腿中的每一个与槽段连接，并且其中第一对支腿和第二对支腿中的一对支腿沿顺时针方向倾斜而第一对支腿和第二对支腿中的另一对支腿沿逆时针方向倾斜。在一些实施例中，第一绕组的第一端部和第二端部设置在定子的第一轴向端部处，并且第一端部环路和第二端部环路设置在定子的第二轴向端部处。在这样的实施例中，可以只有一个所选定子槽。这样的实施例也可以构造成使得第一绕组的第一端部和第二端部与设置在不同层位置中的槽段连接。在这种实施例的又一变型中，第一绕组可包括多个发夹式段，其中每个发夹式段限定连接两个支腿的端匝，两个支腿中的每一个限定一槽段，其中，支腿的远侧部分限定端匝的一部分，并且其中独立且相邻的发夹式段的远侧部分焊接在一起以形成限定绕组的导体，并且其中焊缝都设置在定子的第二轴向端部上。在其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机(50)，包括：转子(52)，所述转子能够围绕轴线(56)旋转并能够与定子(64)操作地联接，其中，所述定子限定相对的第一轴向端部和第二轴向端部(104，106)以及多个轴向延伸的定子槽(68)；至少一个绕组(70)，所述至少一个绕组限定至少一个相，所述至少一个绕组包括第一相的第一绕组，其中，所述第一绕组包括：导体，所述导体从第一端部(84)延伸到第二端部(86)，其中，在所述第一端部和所述第二端部之间，所述绕组限定多个槽段(94)和多个端部环路(96)，所述多个槽段(94)中的每一个设置在所述定子槽(68)之一内，并且所述多个端部环路(96)中的每一个连接设置在不同定子槽(68)中的槽段(94)中的一对；并且其中，所述定子槽(68)中的每一个限定多个层位置(98，100)，所述多个层位置中的每一个相对于所述轴线(56)处于不同的径向距离处，由此所述多个槽段能够定位在每个定子槽的所述多个层位置中；其中，由所述第一绕组(70)限定的所述端部环路中的至少60％使得设置在所述多个层位置之一中的槽段(94)与设置在所述多个层位置中的另一个中的另一个槽段(94)连接；并且其中，对于所述第一绕组(70)，所述电机限定奇数个所选定子槽(68a)，其中，在所述所选定子槽(68a)中的每一个中，设置在所述所选定子槽中的第一槽段和第二槽段位于不同的层位置中，所述第一槽段和第二槽段分别连接到所述第一端部环路和第二端部环路(96a，96b；96c，96d)，其中，所述第一端部环路(96a，96c)使得所述第一槽段与设置在与所述第一槽段相同的层位置中的第三槽段连接，并且所述第二端部环路(96b，96d)使得所述第二槽段与设置在与所述第二槽段相同的层位置中的第四槽段连接。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.21 US 15/135,3201.一种电机(50)，包括：转子(52)，所述转子能够围绕轴线(56)旋转并能够与定子(64)操作地联接，其中，所述定子限定相对的第一轴向端部和第二轴向端部(104，106)以及多个轴向延伸的定子槽(68)；至少一个绕组(70)，所述至少一个绕组限定至少一个相，所述至少一个绕组包括第一相的第一绕组，其中，所述第一绕组包括：导体，所述导体从第一端部(84)延伸到第二端部(86)，其中，在所述第一端部和所述第二端部之间，所述绕组限定多个槽段(94)和多个端部环路(96)，所述多个槽段(94)中的每一个设置在所述定子槽(68)之一内，并且所述多个端部环路(96)中的每一个连接设置在不同定子槽(68)中的槽段(94)中的一对；并且其中，所述定子槽(68)中的每一个限定多个层位置(98，100)，所述多个层位置中的每一个相对于所述轴线(56)处于不同的径向距离处，由此所述多个槽段能够定位在每个定子槽的所述多个层位置中；其中，由所述第一绕组(70)限定的所述端部环路中的至少60％使得设置在所述多个层位置之一中的槽段(94)与设置在所述多个层位置中的另一个中的另一个槽段(94)连接；并且其中，对于所述第一绕组(70)，所述电机限定奇数个所选定子槽(68a)，其中，在所述所选定子槽(68a)中的每一个中，设置在所述所选定子槽中的第一槽段和第二槽段位于不同的层位置中，所述第一槽段和第二槽段分别连接到所述第一端部环路和第二端部环路(96a，96b；96c，96d)，其中，所述第一端部环路(96a，96c)使得所述第一槽段与设置在与所述第一槽段相同的层位置中的第三槽段连接，并且所述第二端部环路(96b，96d)使得所述第二槽段与设置在与所述第二槽段相同的层位置中的第四槽段连接。2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第一绕组的所述第一端部和第二端部(84，86)设置在所述定子的所述第一轴向端部(104)处，并且所述第一端部环路和第二端部环路(96a，96b)设置在所述定子(106)的第二轴向端部处。3.根据权利要求2所述的电机，其中，仅有一个所选定子槽(68a)。4.根据权利要求2所述的电机，其中，所述第一绕组的所述第一端部和第二端部(84，86)与设置在不同层位置(98，100)中的槽段连接。5.根据权利要求2所述的电机，其中，所述第一绕组包括多个发夹式段(112)，其中，每个所述发夹式段限定连接两个支腿(114)的端匝(96)，所述两个支腿中的每一条支腿限定一槽段(94)，其中，所述支腿的所述远侧部分(116)限定端匝的一部分，并且其中，独立且相邻的发夹式段的远侧部分焊接在一起以形成限定所述绕组的所述导体，并且其中，焊缝都设置在所述定子的所述第二轴向端部上。6.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第一绕组的所述第一端部和第二端部(84，86)以及第一端匝和第二端匝(96c，96d)都设置在所述定子的所述第一轴向端部处。7.根据权利要求6所述的电机，其中，仅有一个所选定子槽(68a)。8.根据权利要求1所述的电机，其中，仅有一个所选定子槽(68a)。9.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第一端部环路(96a)限定第一对支腿(99a)和在所述第一对支腿之间延伸的第一中央部分(97a)，并且所述第二端部环路(96b)限定第二对支腿(99b)和在所述第二对支腿之间延伸的第二中央部分(97b)，所述第一端部环路和第二端部环路的支腿中的每一条支腿与一槽段连接，并且其中，所述第一对支腿和第二对支腿中的一对支腿沿顺时针方向倾斜，而所述第一对支腿和第二对支腿中的另一对支腿沿逆时针方向倾斜。10.根据权利要求1所述的电机，其中，所述电机限定三相电机，并且所述电机的第二相至少部分地由第二绕组限定，所述第二绕组包括：从第三端部延伸到第四端部的第二导体(70)，其中，在所述第三端部和第四端部之间，所述第二绕组限定多个第二槽段(94)和多个第二端部环路(96)，所述多个第二槽段中的每一个设置在所述定子槽(68)之一内，所述多个第二端部环路中的每一个连接设置在不同定子槽中的所述多个第二槽段中的一对；并且其中，由所述第二绕组限定的所述多个第二端部环路中的至少60％连接设置在所述多个层位置(98，100)之一中的槽段和设置在所述多个层位置中的另一个中的另一个槽段；并且其中，对于第二相，所述电机限定奇数个第二相所选定子槽(68a)，其中，在每一个所述第二相所选定子槽处，设置在所述第二相所选定子槽中的第五槽段和第六槽段位于在不同的层位置中，所述第五槽段和第六槽段分别连接到第三端部环路和第四端部环路(96a，96b)，其中，所述第三端部环路连接所述第五槽段和第七槽段，所述第七槽段设置在与所述第五槽相同的层位置中，并且所述第四端部环路连接所述第六槽段和第八槽段，所述第八槽段设置在与所述第六槽段相同的层位置中；其中，所述第一绕组的所述第一端部和第二端部以及所述第二绕组的第三端部和第四端部都设置在所述定子(104)的所述第一轴向端部处，并且其中，所述第一端部环路、第二端部环路、第三端部环路和第四端部环路都设置在所述定子的所述第二轴向端部(106)处，并且其中，所述电机还包括中性连接件(90)，所述中性连接件使得所述第一绕组的所述第一端部和第二端部中的一个与所述第二绕组的所述第三端部和第四端部中的一个连接，所述中性连接件由一导体形成，所述中性连接件的导体限定了圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·尼特，T·J·塞勒斯，
申请(专利权)人：瑞美技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US