CN101467331B

CN101467331B - 电机绕组

Info

Publication number: CN101467331B
Application number: CN2007800216517A
Authority: CN
Inventors: A·L·考特; J·R·科尔斯
Original assignee: TRW Ltd
Current assignee: TRW Ltd
Priority date: 2006-05-06
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2027-05-04
Also published as: GB0609045D0; EP2016662B1; CN101467331A; US20100127591A1; KR101431140B1; EP2016662A1; EP3352339A1; US8368275B2; KR20090010976A; WO2007129061A1

Abstract

本发明公开了一种用于多相电机的定子，该定子包括用于每一相的多个齿(12，14，16)。来自一相的两个齿(12a，12b)上的绕组由一段导体(18)形成，在所述齿中的第一个齿(12a)上的绕组至少部分由沿所述导体的长度被间隔开的所述导体的两个部分(18c，18d)形成，以及在所述齿中的第二个齿(12b)上的绕组由在所述被间隔开的两个部分之间的所述导体的中间部分(18e)形成。

Description

电机绕组

技术领域

本发明涉及电机，尤其涉及电机中的定子绕组。

背景技术

在许多形式的电机中，电子具有多相，每相由多个齿组成。每个齿具有围绕该齿缠绕多匝的一定长度的导体。在构成多相的任何一相的齿上的绕组被电连接在一起，使得在该相的所有齿中产生的磁场被一起控制。

存在在该电机中形成绕组的多种方式。一些方法能得到平衡的绕组，在该平衡的绕组中，用于每个齿的匝数相同。另一些方法能得到不平衡的绕组，在不平衡的绕组中，在不同的齿上具有不同数量的绕组。

有许多因素用来确定用于任何电机的最适合的缠绕方法，这些因素包括是否需要平衡绕组，由于电机通常需要装配在很小的空间中而导致的封装限制，以及是否容易制造。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是：允许绕组的平衡缠绕。

本发明提供了一种用于多相电机的定子，该定子包括用于每一相的多个齿，每个齿具有顶端、底端以及第一侧和第二侧，其中，来自一相的两个齿上的绕组由一段导体形成，在所述齿中的第一个齿上的绕组至少部分由沿所述导体的长度被间隔开的所述导体的两个部分形成，在所述齿中的第二个齿上的绕组由在所述被间隔开的两个部分之间的所述导体的中间部分形成，以及所述导体沿所述齿中的每个齿的每个侧边延伸相同的次数。

本发明进一步提供了一种缠绕用于多相电机的定子的方法，所述定子包括用于每一相的多个齿，所述方法包括用一段导体在同一相的两个齿上形成绕组，其中，在所述齿中的第一个齿上的绕组至少部分由沿所述导体的长度被间隔开的所述导体的两个部分形成，以及在所述齿中的第二个齿上的绕组由在被间隔开的部分之间的所述导体的中间部分形成。

附图说明

现在仅通过示例的方式参考附图描述本发明的优选实施方式，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的电机的定子的仰视图；

图2是图1的定子的绕组布置的示意性表示；

图3是根据本发明的第二实施例的电机的定子的仰视图；

图4是图3的定子的绕组布置的示意性表示；

具体实施方式

参考图1，这种情况下的电机是用于电源控制系统的同步、三相、正弦交流、永磁、无刷电机，该电机包括具有9个齿的定子10，对于每一相，具有12、14、16三个齿，每相的三个齿围绕定子轴线X(是电机的旋转轴线)以120°间隔均等地间隔开。转子可以是完全圆形的设计，同时所有齿都相对彼此被固定就位，或者是分段设计。虽然在图中未示出电机的其它部分，图中所看到的定子的顶部相应于安装时的顶端，因此该定子的顶部位于电机壳体的开口端处，图中所看到的定子的底部相应于安装时的底端，该定子的底部通常位于电机壳体的封闭底端处。

参考图2，现在将描述缠绕多相中的一相12的方法。如果定子是一体的完全圆形的设计，在齿的最终相对位置中对齿实施缠绕。用于实施这种缠绕的适当的自动化工具是已知的，并且可以理解，本领域技术人员可以改进这些工具以实施这种缠绕方法。如果定子是分段设计，可以在所有齿位于其最终位置中时进行线圈绕制。为了制造在每个齿上具有n匝的线圈，在第一相12的缠绕期间，采用单一连续不中断长度的导体18来缠绕该相的所有的齿12a、12b、12c。该缠绕从第一个齿12a的顶端20开始并且导体沿第一个齿12a的一侧边22经过。在该初始半匝后，该导体围绕第一个齿正好经过完整匝数n的n-1匝，比每个齿最终所需的匝数n少1，每匝经过底端24下方、第二侧边26上、穿过顶部28、并沿第一个齿12a的第一侧边22返回。然后，在经过围绕第一相的第二个齿12b完整匝数n之前，导体在第一个齿12a、以及第二相和第三相中的紧挨着的两个齿14a、16a的底端下方经过。这些匝中的每匝在齿12b的底部处开始和结束。然后，在经过围绕第一相的第三个齿12c完整匝数n之前，导体18在第一相的第二个齿12b下方、以及在第二相和第三相中的每一相的第二个齿14b、16b下方经过。最后导体18经过第一相的第三个齿12c的底部下方，以及第二相和第三相的第三个齿14c、16c下方回到第一相的第一个齿12a，在第一个齿12a处，导体在第一个齿12a下方和第一齿的第二侧边26上经过，以完成第一个齿上的最后半匝，完成总的全部匝数n。因此，导体完整地围绕定子的轴线延伸为一环，同时当齿围绕定子10被间隔开时，绕组环绕相应的围绕该环被间隔开的齿。

导体的两端18a、18b被连接到位于定子10的顶部附近(在这种情况下位于定子的顶部之上)的相应的连接器30、32。由于导体18的两端18a、18b靠近同一齿12a，所以两个连接器30、32靠近在一起。对于每相，也只存在两个连接器。这简化了为绕组提供电力的引脚框架的设计。从图2可以看出，可以采用一组相邻齿12a、14a、16a(其中每个齿来自各自的相)作为用于各相的绕组的起点和终点，使得用于所有相的连接器与相邻齿的那组连接器相邻。此外，这有利于简化对绕组提供电力的引脚框架的设计。

可以理解，该实施例的绕组布置有许多优点。除了第一齿12a之外的每个齿具有相同的导体围绕该齿的完整匝数n。导体沿每个齿(包括第一齿12a)的每个侧边延伸相同的次数n。导体18在第一相的每个齿下方延伸相同的次数n+1。如果连接器30、31的位置被修改，导体可以被排列成从第一齿的顶端20经过不止一次，使得每个齿(包括第一个齿)具有相同的导体围绕该齿的完整匝数n。因此，这种布置允许平衡缠绕。这是因为与导体18的端部18a、18b邻接的导体18的部分18c、18d沿同一齿12a的相对侧延伸，同时围绕该相的其它齿12b、12c的绕组由导体的中间部分18e、18f形成。另外，在该相的齿12a、12b、12c之间延伸的导体的所有相互连接的部分18g、18h、18i在任一介入(intervening)的齿下方、转子10的底端之下延伸，这有利于封装，因为通常情况下在转子的顶端处空间很小。

可以对图1和2的实施例进行许多改进。例如相数和每相的齿数显然可以改变。另外，在该示例中，尽管每相中所有的齿由单根导体缠绕，但是每相也可以具有更高数量的齿，从而将每相缠绕为两个或更多个分离组的齿，其中至少一个组、优选为所有组具有采用单一长度的导体缠绕的多个齿。然而，这将增加所需接点的数量。此外，在这个实施例中，按照围绕定子设置齿的顺序缠绕齿，使得对于每一相，在该相的每个齿和该相的下一个齿之间只存在导体的一个相互连接部分。这显然是简单和方便的，但对于此不必总是这样，并且可以采用任何合适的顺序进行缠绕。同时，尽管在导体的一端处开始缠绕处理是方便的，但是也可以在沿着导体的任何点处开始缠绕、使该点就位，然后从该点开始同时或者按顺序向每一端缠绕导体。

缠绕后的导体可以被认为是围绕齿经过并经过齿之间的间隙的单一环路或回路，同时环路中的单一断点在齿中的一个齿的顶部处，在该单一断点处，导体被连接到连接器上。该断点显然可以被设置在齿的任意一个上的任意一匝上。因此，在缠绕过程中，在第一个齿上的最后缠绕阶段可以是一匝半或两匝半而不仅仅是半匝，而第一阶段相应地减少匝数。

在图1的实施例中，因为导体围绕定子轴线沿一环路延伸，导体必须在原位被缠绕在定子上，即，同时齿在相对彼此的最终位置中。然而，参考图3和4，在第二实施例中，定子110可以被分段或成圆形，同时第一相的齿112a、112b、112c和其它两相的齿被分离形成，使得齿可以分离地或成组地被插入定子110中。这允许采用单一长度的导体118缠绕构成每相的齿，从而在齿被插进定子110前形成齿的预缠绕组。第二实施例的许多特性与第一实施例相同，相应部件由相应的附图标记加100来表示。

为了允许安装齿的预缠绕组，必须避免第一实施例的封闭环路布置。这通过在缠绕期间使导体118沿一个方向经过该相中的第一个齿到该相的最后一个齿112c、经过在第一个齿和最后一个齿之间的该相的所有其它齿、然后使导体沿相反方向从最后一个齿112c返回到第一个齿来实现。显然，必须在该缠绕过程中完成围绕每个齿112a、112b、112c的绕组。在该示例中，除了在缠绕第三个齿112c和第一个齿112a的最后半匝缠绕之间，导体在第二齿下返回以外，以与第一实施例相同的顺序实施三个齿112a、112b、112c的缠绕。

当齿112a、112b、112c被安装在便于接近齿以进行缠绕的夹具上时，可以对齿112a、112b、112c进行缠绕。例如，齿可以被安装在夹具上，使在组装好的定子中属于齿的内端的端部远离彼此朝向外。这可以允许进行精确缠绕，在该缠绕中，绕组的每匝的位置被精确控制为在齿上的特定预定位置中。然后带有导体118的齿112a、112b、112c被插进转子110，并且导体118的端部与连接器130、132连接。对于第一相绕组，这会使导体118不经过的其它相中的每一相的一个齿剩下。另外两相中的每一相的齿可以被预缠绕到相应的子组件中，然后可以将子组件分别组装到定子110中。因为导体的所有相互连接的部分118g、118h、118i在各个齿的底端之间延伸，所以当第二相和第三相被安装时，这些相互连接的部分可以简单地被插在预先安装的相的齿下面。

当绕组已经被全部插入时，采用与第一个实施例相同的方式，每根导体的两端118a、118b被连接到相应的连接器130、132上。

Claims

1.一种用于多相电机的定子，该定子包括用于每一相的多个齿，每个齿具有顶端、底端以及第一侧和第二侧，其中，来自一相的两个齿上的绕组由一段导体形成，在所述齿中的第一个齿上的绕组至少部分由沿所述导体的长度被间隔开的所述导体的两个部分形成，在所述齿中的第二个齿上的绕组由在所述被间隔开的两个部分之间的所述导体的中间部分形成，以及所述导体沿所述第一个齿和第二个齿中的每个齿的每个侧边延伸相同的次数；其中，所述导体具有第一端部和第二端部，所述第一端部和第二端部均被设置在所述定子的顶端处；所述两个部分分别朝向所述第一端部和第二端部并沿所述第一个齿的相对侧边延伸。

2.根据权利要求1所述的定子，其中，所述导体包括在所述两个齿之间延伸的相互连接部分，所述相互连接部分位于所述定子的底端处。

3.根据权利要求2所述的定子，其中，所述导体包括在所述一相的所述两个齿之间的多个相互连接部分，所述在所述一相的所述两个齿之间的相互连接部分围绕所述定子的不同部分延伸，从而所述导体围绕所述定子的轴线形成一环路。

4.根据权利要求2所述的定子，其中，所述导体只延伸围绕所述定子的轴线的路径的一部分。

5.根据权利要求1所述的定子，其中，所述导体在所述两个齿中的每个齿下方延伸相同的次数。

6.一种缠绕用于多相电机的定子的方法，所述定子包括用于每一相的多个齿，每个齿具有顶端、底端以及第一侧和第二侧，所述方法包括用一段导体在一相的两个齿上形成绕组，其中，使在所述两个齿中的第一个齿上的绕组至少部分由沿所述导体的长度被间隔开的所述导体的两个部分形成，以及使在所述两个齿中的第二个齿上的绕组由在所述被间隔开的两个部分之间的所述导体的中间部分形成，以及因此所述导体沿所述第一个齿和第二个齿中的每个齿的每个侧边延伸相同的次数；其中，将所述导体缠绕成使所述导体具有第一端部和第二端部，所述第一端部和第二端部均被设置在所述定子的顶端处；使所述两个部分分别朝向所述第一端部和第二端部并缠绕成使所述两个部分沿所述第一个齿的相对侧边延伸。

7.根据权利要求6所述的方法，所述方法包括将所述导体缠绕到所述两个齿中的每个齿上，使得所述导体包括在所述两个齿之间延伸的相互连接部分，所述相互连接部分位于所述定子的底端处。

8.根据权利要求7所述的方法，所述方法包括将所述导体缠绕到所述一相的所述两个齿上，使得所述导体包括在所述一相的所述两个齿之间的多个相互连接部分，并使得所述在所述一相的所述两个齿之间的相互连接部分围绕所述定子的不同部分延伸，从而所述导体围绕所述定子的轴线形成一环路。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，当所述两个齿被设置在定子中的所述两个齿的最终位置中时，将所述导体缠绕到所述两个齿上。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述两个齿和导体安装在所述定子中，使得所述导体只延伸围绕所述定子的轴线的路径的一部分。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，将所述两个齿相对于彼此安装在第一位置中，然后将所述导体缠绕到所述两个齿上，然后将所述两个齿相对于彼此移动到不同位置中，以安装到所述定子中。

12.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述绕组形成为使所述导体在所述两个齿中的每个齿下方延伸相同的次数。