帶有分?jǐn)?shù)槽繞組的電的制造方法
【專利摘要】電機(jī)包括定子芯部，該定子芯部限定定子槽的數(shù)量。轉(zhuǎn)子組件至少部分地被定位在定子芯部?jī)?nèi)。轉(zhuǎn)子組件包括至少一個(gè)永磁體且限定極(M)的數(shù)量。多個(gè)定子繞組被定位在所述數(shù)量的定子槽中且限定相(M)的數(shù)量。電機(jī)限定每個(gè)極每個(gè)相的非整數(shù)個(gè)槽(X)，其表示為A(B/C)的形式的帶分?jǐn)?shù)，其中A、B以及C是整數(shù)值。用于電機(jī)的優(yōu)化配置被指出，其最大化扭矩同時(shí)將扭矩波動(dòng)，噪音和制造復(fù)雜度最小化。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)極每個(gè)相的槽的數(shù)值(X)是21/2。在另一實(shí)施例中，每個(gè)極每個(gè)相的槽的數(shù)值(X)是31/2。
【專利說(shuō)明】帶有分?jǐn)?shù)槽繞組的電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開通常涉及一種電機(jī)，特別是用于內(nèi)置式永磁體電機(jī)的優(yōu)化配置。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)諸如內(nèi)置式永磁體電機(jī)通常包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有多個(gè)交變極性的磁體，該些磁體被定位為鄰近轉(zhuǎn)子的外周邊。該轉(zhuǎn)子可在定子組件內(nèi)旋轉(zhuǎn)，該定子組件通常包括多個(gè)定子繞組。定子組件的配置影響電機(jī)的扭矩輸出以及由電機(jī)產(chǎn)生的不期望的扭矩波動(dòng)(導(dǎo)致振動(dòng)和噪音)的量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]電機(jī)包括定子芯部，該定子芯部限定一些定子槽。轉(zhuǎn)子組件至少部分地被定位在定子芯部?jī)?nèi)。轉(zhuǎn)子組件包括至少一個(gè)永磁體且限定一定數(shù)量(M)的極。多個(gè)定子繞組被定位在所述一些定子槽(Z)中且限定相的數(shù)量(M)。用于電機(jī)的優(yōu)化配置被指出，其最大化扭矩同時(shí)將扭矩波動(dòng)，噪音和制造復(fù)雜度最小化。
[0004]電機(jī)限定每個(gè)極每個(gè)相的非整數(shù)個(gè)槽(X)，其表示為A(B/C)的形式的混合分?jǐn)?shù)，其中A、B以及C是整數(shù)值。極的數(shù)量(P)可大于或等于12。優(yōu)化配置要求C的數(shù)值可不等于相的數(shù)量(M)。定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量⑵的最大公約數(shù)(GCD)至少為6，其中GCD被定義為整除定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)的最大正整數(shù)。
[0005]在一個(gè)實(shí)例中，每個(gè)極每個(gè)相槽的數(shù)值(X)是恰好是21/2。在一個(gè)實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量(P)是12且定子槽的數(shù)量(Z)是90。在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量⑵是14且定子槽的數(shù)量⑵是105。在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量⑵是16且定子槽的數(shù)量(Z)是120。在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量(P)是18且定子槽的數(shù)量(Z)是135。
[0006]在另一實(shí)例中，每個(gè)極每個(gè)相槽的數(shù)值(X)是恰好31/2。在一個(gè)實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量⑵是12且定子槽的數(shù)量(Z)是126。在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量(P)是14且定子槽的數(shù)量(Z)是147。在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量⑵是16且定子槽的數(shù)量(Z)是168。
[0007]在另一實(shí)例中，每個(gè)極每個(gè)相槽的數(shù)值(X)是恰好11/2。在一個(gè)實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量(P)是14且定子槽的數(shù)量(Z)是63。在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量⑵是16且定子槽的數(shù)量(Z)是72。在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量⑵是18且定子槽的數(shù)量(Z)是81。
[0008]多個(gè)定子繞組可包括每個(gè)相至少五個(gè)平行路徑。定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)的最小公倍數(shù)(LCM)可至少為72。該LCM被定義為可被定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)兩者整除的最小正整數(shù)。
[0009]當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，從下面的用于執(zhí)行如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的一些最佳方式和其它實(shí)施例的具體描述可容易地明白本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)，以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是具有定子組件的電機(jī)的示意性平面圖；
[0011]圖2是根據(jù)第一實(shí)施例沿圖1中的軸線2-2的電機(jī)的示意性部分橫截面視圖；
[0012]圖3是圖1中所示的定子組件的示意性部分橫截面視圖；
[0013]圖4是圖2中所示的部分4的放大圖；
[0014]圖5是根據(jù)第二實(shí)施例沿圖1中的軸線2-2的電機(jī)的示意性部分橫截面視圖；
[0015]圖6是根據(jù)第三實(shí)施例沿圖1中的軸線2-2的電機(jī)的示意性部分橫截面視圖；及
[0016]圖7是圖1中的定子組件的定子繞組的每個(gè)相位的電連接或平行路徑的一個(gè)實(shí)例的示意性圖解。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參考附圖，其中在幾個(gè)附圖中相同的參考標(biāo)號(hào)指示相同或相似的部件，圖1是電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)或電牽引機(jī)的示意性平面圖，此處被稱為電機(jī)10。電機(jī)10可被使用在車輛12中。車輛12可為乘客或商務(wù)汽車，比如混合動(dòng)力電動(dòng)車輛，包括插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛，增程式電動(dòng)車輛，或其他車輛。該電機(jī)10可包括任何設(shè)備，該設(shè)備被配置為通過(guò)例如轉(zhuǎn)換電能為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以產(chǎn)生電機(jī)扭矩。例如，電機(jī)10可被配置為從電源(比如電池組列陣(未示出))接收電能。電源可被配置為儲(chǔ)存或輸出電能，比如直流電(DC)電能。車輛12可包括逆變器(未示出)，用于將來(lái)自電池組列陣的直流電電能轉(zhuǎn)換為交流電(AC)電能。該電機(jī)10可被配置為使用來(lái)自逆變器的AC電能以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。電機(jī)10還可被配置為當(dāng)被提供扭矩(比如發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩)時(shí)產(chǎn)生電能。
[0018]圖2是電機(jī)10的一部分的示意性部分橫截面視圖。參考圖1-2，電機(jī)10包括轉(zhuǎn)子組件14和定子組件16。該電機(jī)10可包括殼體17，該殼體17用于支撐轉(zhuǎn)子組件14和定子組件16。參考圖1-2，轉(zhuǎn)子組件14可相對(duì)于定子組件16且在定子組件16內(nèi)繞縱向軸線18(從圖2中的頁(yè)面延伸出)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子組件14可為環(huán)狀形狀且定位在軸20周圍，如圖1-2所示。
[0019]參考圖2，轉(zhuǎn)子組件14包括多個(gè)轉(zhuǎn)子槽22，轉(zhuǎn)子槽22延伸入轉(zhuǎn)子組件14的體部?jī)?nèi)且限定具有任何適當(dāng)?shù)男螤畹娜S空間。轉(zhuǎn)子組件14可被形成為具有任何數(shù)量的轉(zhuǎn)子槽22。一個(gè)或多個(gè)永磁體24可被定位在轉(zhuǎn)子槽22內(nèi)。
[0020]轉(zhuǎn)子組件14包括多個(gè)極。圖2示出了一個(gè)極對(duì)或兩個(gè)極,兩個(gè)極通常標(biāo)示為參考標(biāo)號(hào)26。該極26在轉(zhuǎn)子組件14內(nèi)的總數(shù)在這里被稱為或限定為“P”。每個(gè)極26由相應(yīng)的極軸線限定，極軸線中的一個(gè)大體標(biāo)示為參考標(biāo)號(hào)28。轉(zhuǎn)子槽22可被配置為相對(duì)于相應(yīng)極軸線28對(duì)稱。每個(gè)極26至少部分通過(guò)轉(zhuǎn)子槽中的永磁體24形成。
[0021 ] 參考圖1，定子組件16包括定子芯部30，該定子芯部30沿縱向軸線18在第一軸向端部32和第二軸向端部34之間延伸。圖3是定子組件16的示意性部分橫截面視圖。參考圖2-3，定子芯部30限定多個(gè)定子槽36。在定子組件16中的定子槽36的數(shù)量在這里稱為或限定為“Z”。參考圖2，定子槽36沿縱向軸線18(延伸出頁(yè)面)縱向延伸且繞縱向軸線18成角度地間隔開。參考圖2，定子槽36可徑向地繞縱向軸線18從彼此均勻間隔開。
[0022]參考圖2，多個(gè)定子繞組40被定位在定子槽36的每個(gè)中以便限定一個(gè)或多個(gè)繞組組。在所示實(shí)施例中，定子繞組40包括被定位在定子槽36中的分段條狀導(dǎo)體42。參考圖3，定子芯部30和一個(gè)條狀導(dǎo)體42示意性地顯示以示出條狀導(dǎo)體42關(guān)于定子芯部30的相對(duì)定位。為了清晰起見，圖3僅僅示出了一個(gè)條狀導(dǎo)體42。每個(gè)條狀導(dǎo)體42跨預(yù)定數(shù)量的定子槽36。該條狀導(dǎo)體42的跨度被定義為在定子槽36之間的角度間距，由此單個(gè)條狀導(dǎo)體42被定位。
[0023]每個(gè)條狀導(dǎo)體42包括冠部部分44，也就是“U”型端部轉(zhuǎn)向部，和兩個(gè)腿部部分，也就是第一腿部部分46和第二腿部部分48。該第一和第二腿部部分44、46從冠部部分44延伸到相應(yīng)的第一條狀端部50和第二條狀端部51。每個(gè)條狀導(dǎo)體42的第一腿部部分46和第二腿部部分48被布置在定子芯部30的不同的定子槽36內(nèi)。該U型條狀導(dǎo)體還被稱為“發(fā)卡式”導(dǎo)體。當(dāng)然，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，在圖3中示出的條狀導(dǎo)體42僅僅是示意性的，且不意味著表示條狀導(dǎo)體42的尺寸或具體形狀。參考圖2，條狀導(dǎo)體42可包括基本矩形橫截面。然而，任何其他橫截面形狀可被使用。
[0024]參考圖3，條狀導(dǎo)體42的每個(gè)的冠部部分44限定定子芯部30的冠狀端部。條狀導(dǎo)體42的第一和第二條狀端部50、51沿縱向軸線18延伸越過(guò)定子芯部30的第二軸向端部34以限定定子芯部30的焊接端部。在插入之后，第一和第二條狀端部50、51向外彎曲以使得相應(yīng)的條狀導(dǎo)體42之間能通過(guò)焊接連接。
[0025]參考圖2，定子繞組40限定一些相(M)。該定子繞組40可被分為獨(dú)立的繞組組，每個(gè)繞組組限定相同數(shù)量的相(M)。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)繞組組限定三個(gè)相，也就是繞組組限定“U”相、“V”相和“W”相。在另一實(shí)施例中，每個(gè)繞組組限定五個(gè)相，也就是繞組組限定“U”相、“V”相、“X”相、“Y”相和“Z”相。然而，電機(jī)10不被限制為三相或五相電機(jī)，且相數(shù)可與這里描述的相不一樣。
[0026]圖4是圖2中的一部分4的放大圖，示出了定子槽36A、B、C、D和E。每個(gè)定子槽36A-E包括預(yù)定數(shù)量的腿部部分(比如圖3中所示的第一和第二腿部部分46、48)，且每個(gè)腿部部分被稱為在定子槽36內(nèi)的“層”。參考圖4，電機(jī)10的每個(gè)定子槽36A-E包括四個(gè)條狀導(dǎo)體42的層(也就是四個(gè)腿部部分)，其攜帶相同相電流或不同相電流。參考圖4，在這里標(biāo)示的層為第一層52 (也就是最接近定子芯部30的內(nèi)直徑的層)，第二層54，第三層56以及第四層58 (也就是離定子芯部30的內(nèi)直徑最遠(yuǎn)的層)。然而，應(yīng)該理解每個(gè)定子槽36可包括不同數(shù)量的條狀導(dǎo)體42的層，包括但不限于兩個(gè)層或六個(gè)層。最大數(shù)量的繞組組通常由每個(gè)極每個(gè)相(X)的定子槽的數(shù)量(如下所述)以及定子槽36中的層的數(shù)量的乘積而確定。因此，如果每個(gè)極每個(gè)相的定子槽的數(shù)量(X)是21/2且層的數(shù)量是4，則繞組組的最大數(shù)量將為10。
[0027]參考圖4，定子繞組40可包括五個(gè)繞組組61、62、63、64、65。然而，定子繞組40可包括適用于即將到來(lái)的特殊應(yīng)用的任何數(shù)量的繞組組。繞組組61在定子槽36A-D中。繞組組62在定子槽36A-C、E中。繞組組63在定子槽36A_B、D_E中。繞組組64在定子槽36A、C-E中。繞組組65在定子槽36B-E中。參考圖4，定子組件24可包括跳線66，該跳線66用于將至少兩個(gè)條狀導(dǎo)體42的端部電接合。為了清晰起見，僅僅兩個(gè)跳線66被示出。定子組件24可包括絕緣體68，該絕緣體68被布置在定子槽36的第一至第四層52、54、56以及58之間以防止相應(yīng)層52、54、56以及58之間的電連接。最大數(shù)量的繞組組通常由每個(gè)極每個(gè)相的定子槽的數(shù)量(X)(如下所述)以及定子槽36中的層的數(shù)量的乘積而定。因此，如果每個(gè)極每個(gè)相的定子槽的數(shù)量(X)是21/2且層的數(shù)量是4，則繞組組的最大數(shù)量將為10。
[0028]電機(jī)10可改變其產(chǎn)生的系統(tǒng)電壓和扭矩，通過(guò)改變它的設(shè)計(jì)中的每個(gè)相中串聯(lián)的匝數(shù)(N)。用于矩形發(fā)卡式繞組，N可表示成:
[0029]N= [P*X*W/n]，
[0030]其中P是相的數(shù)量；X是每個(gè)極每個(gè)相的定子槽的數(shù)量;胃是繞組組的數(shù)量；且11是每個(gè)相平行路徑的數(shù)量。通常，每個(gè)極每個(gè)相的槽的數(shù)值(X)是整數(shù)。
[0031]參考圖2和4，用于條繞電機(jī)10的優(yōu)化配置70被指出。用于電機(jī)10的優(yōu)化配置70包括限定參數(shù)組，該參數(shù)組將扭矩最大化同時(shí)將扭矩波動(dòng)、噪音以及制造復(fù)雜性最小化。參考圖2-3，優(yōu)化配置70限定每個(gè)極每個(gè)相的定子槽的非整數(shù)值，用字符“X”表示。X表達(dá)成A(B/C)的形式的帶分?jǐn)?shù)，其中A、B以及C是整數(shù)值。
[0032]參考圖2，在第一優(yōu)化配置70中，每個(gè)極每個(gè)相的槽數(shù)值(X)被設(shè)定為恰好21/2。在第一優(yōu)化配置70中，極的數(shù)量(P)可大于或等于12。C的數(shù)值可不等于相的數(shù)量(M)。在第一優(yōu)化配置70中，定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)的最大公約數(shù)(GCD)至少為6。該GCD被定義為其除定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)而沒(méi)有余數(shù)的最大正整數(shù)。最大公約數(shù)(GCD)還被稱為最大公因數(shù)或最高公因數(shù)。需要最小GCD為6來(lái)降低電機(jī)10中的不期望噪音的量。
[0033]在第一優(yōu)化配置70中，定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)的最小公倍數(shù)(LCM)至少為72。該LCM被定義為可被定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)兩者整除的最小正整數(shù)。需要最小LCM為72來(lái)降低電機(jī)10中不期望的阻礙扭矩的數(shù)量。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，阻礙扭矩是扭矩波動(dòng)的組成部分。
[0034]在第一優(yōu)化配置70中，由于每個(gè)極每個(gè)相的槽數(shù)值⑴為恰好21/2，因此在兩個(gè)極26中存在的定子槽36 (或每個(gè)極對(duì)的定子槽)的數(shù)量可通過(guò)在每個(gè)繞組組中的相的數(shù)量(M)來(lái)確定。例如，如果在每個(gè)繞組組中的相的數(shù)量(M)是3，則在兩個(gè)極26中存在的定子槽36的數(shù)量(也就是每個(gè)極對(duì)的定子槽36的數(shù)量)是十五個(gè)[每個(gè)極對(duì)的定子槽的數(shù)量=21/2(每個(gè)極每個(gè)相的槽)*3相*每個(gè)極對(duì)2個(gè)極]。按照正常理解,星號(hào)*是指乘。因此，示出在圖2中的實(shí)施例顯示了十五個(gè)定子槽36用于兩個(gè)極26。在每種情況下的定子槽的數(shù)量⑵將為21/2(每個(gè)極每個(gè)相的槽)乘以相的數(shù)量(M)和極的數(shù)量(P)。
[0035]在一個(gè)實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3且極的數(shù)量(P)是12。在這種情況下，定子槽的總數(shù)量(Z)將為90 (21/2*3*12)。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=90)和極的數(shù)量(P=12)的最大公約數(shù)(GCD)為6。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=90)和極的數(shù)量(P=12)的最小公倍數(shù)(LCM)為180。
[0036]在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3且極的數(shù)量⑵是14。在這種情況下，定子槽的數(shù)量(Z)將為105(21/2*3*14)。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=105)和極的數(shù)量(P=14)的最大公約數(shù)(GCD)為7。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=105)和極的數(shù)量(P=14)的最小公倍數(shù)(LCM)為210。
[0037]在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3且極的數(shù)量⑵是16。在這種情況下，定子槽的數(shù)量(Z)將為120(21/2*3*16)。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=120)和極的數(shù)量(P=16)的最大公約數(shù)(GCD)為8。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=120)和極的數(shù)量(P=16)的最小公倍數(shù)(LCM)為240。
[0038]在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3且極的數(shù)量⑵是18。在這種情況下，定子槽的數(shù)量(Z)將為135(21/2*3*18)。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=135)和極的數(shù)量(P=18)的最大公約數(shù)(GCD)為9。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=135)和極的數(shù)量(P=18)的最小公倍數(shù)(LCM)為270。
[0039]替代地，每個(gè)極每個(gè)相的槽⑴可被設(shè)置為恰好為21/2，而相的數(shù)量(M)被設(shè)置為
5。極的數(shù)量(P)可被設(shè)置為12。在這種情況下，定子槽的數(shù)量(Z)將為150(21/2*5*12)。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=150)和極的數(shù)量(P=12)的最大公約數(shù)(GCD)為6。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=150)和極的數(shù)量(P=12)的最小公倍數(shù)(LCM)為300。
[0040]現(xiàn)在參考圖5，用于電機(jī)10的第二優(yōu)化配置72被示出，其中相同參考標(biāo)號(hào)指示相同或相似部件。該第二優(yōu)化配置72相似于第一優(yōu)化配置70，除非另有說(shuō)明。在第二優(yōu)化配置72中，每個(gè)極每個(gè)相的槽數(shù)值(X)被定在恰好31/2。由于每個(gè)極每個(gè)相的槽數(shù)值(X)是31/2，因此在兩個(gè)極26中存在的定子槽36 (或每個(gè)極對(duì)的定子槽)的數(shù)量可由在每個(gè)繞組組中的相的數(shù)量(M)確定。例如，如果在每個(gè)繞組組中的相的數(shù)量(M)是3，則在兩個(gè)極26中存在的定子槽36 (也就是每個(gè)極對(duì)的定子槽36)的數(shù)量是二十一個(gè)[每個(gè)極對(duì)的定子槽的數(shù)量=31/2(每個(gè)極每個(gè)相的槽)*3相*每個(gè)極對(duì)的2個(gè)極]。示出在圖5中的實(shí)施例顯不了二i 個(gè)定子槽36用于兩個(gè)極26。
[0041]相似于第一優(yōu)化配置70，在第二優(yōu)化配置72中C的值可不等于相的數(shù)量(M)，且極的數(shù)量(P)可大于或等于12。同樣相似于第一優(yōu)化配置70，在第二優(yōu)化配置72中定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)的最大公約數(shù)(GCD)至少為6。該GCD被定義為除定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)沒(méi)有余數(shù)的最大正整數(shù)。在第二優(yōu)化配置72中，定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)的最小公倍數(shù)(LCM)至少為72。
[0042]在一個(gè)實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3且極的數(shù)量(P)是12。在這種情況下，定子槽的總數(shù)量⑵將為126(31/2*3*12)。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=126)和極的數(shù)量(P=12)的最大公約數(shù)(GCD)為6。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=126)和極的數(shù)量(P=12)的最小公倍數(shù)(LCM)為252。
[0043]在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3且極的數(shù)量(P)是14。在這種情況下，定子槽的數(shù)量(Z)將為147(31/2*3*14)。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=147)和極的數(shù)量(P=14)的最大公約數(shù)(GCD)為7。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=147)和極的數(shù)量(P=14)的最小公倍數(shù)(LCM)為294。
[0044]在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3且極的數(shù)量(P)是16。在這種情況下，定子槽的數(shù)量(Z)將為168(31/2*3*16)。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=168)和極的數(shù)量(P=16)的最大公約數(shù)(GCD)為8。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=168)和極的數(shù)量(P=16)的最小公倍數(shù)(LCM)為336。
[0045]替代地，每個(gè)極每個(gè)相的槽⑴可被設(shè)置為恰好為31/2，其中相的數(shù)量(M)被設(shè)置為5。極的數(shù)量(P)可被設(shè)置為12。在這種情況下，定子槽的數(shù)量(Z)將為210 (31/2*5*12)。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=210)和極的數(shù)量(P=12)的最大公約數(shù)(GCD)為6。這個(gè)配置導(dǎo)致定子槽的數(shù)量(Z=210)和極的數(shù)量(P=12)的最小公倍數(shù)(LCM)為420。
[0046]現(xiàn)在參考圖6，用于電機(jī)10的第三優(yōu)化配置74被示出，其中相同參考標(biāo)號(hào)指示相同或相似部件。在第三優(yōu)化配置74中，每個(gè)極每個(gè)相的槽數(shù)值(X)被設(shè)置為恰好11/2。由于每個(gè)極每個(gè)相的槽數(shù)值(X)是11/2，因此在兩個(gè)極26中存在的定子槽36 (或每個(gè)極對(duì)的定子槽)的數(shù)量可通過(guò)在每個(gè)繞組組中的相的數(shù)量(M)確定。例如，如果在每個(gè)繞組組中的相的數(shù)量(M)是3，則在兩個(gè)極26中存在的定子槽36 (也就是每個(gè)極對(duì)的定子槽36)的數(shù)量是九個(gè)[每個(gè)極對(duì)的定子槽的數(shù)量=11/2(每個(gè)極每個(gè)相的槽)*3相*每個(gè)極對(duì)2個(gè)極]。示出在圖6中的實(shí)施例顯示了九個(gè)定子槽36用于兩個(gè)極26。此外，定子槽的數(shù)量(Z)可被要求至少為60。
[0047]該第三優(yōu)化配置74相似于第一和第二優(yōu)化配置70、72，除非另有說(shuō)明。在第三優(yōu)化配置74中，定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)的GCD和LCM分別至少為6和至少為72。在一個(gè)實(shí)施例中，相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量⑵是14且定子槽的總數(shù)量(Z)是63(11/2*3*14)。這個(gè)配置導(dǎo)致(定子槽的數(shù)量和極的數(shù)量的)G⑶和LCM分別為7和126。
[0048]在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量⑵是16且定子槽的總數(shù)量(Z)是72 (11/2*3*16)。這個(gè)配置導(dǎo)致(定子槽的數(shù)量和極的數(shù)量的)G⑶和LCM分別為8和144。在另一實(shí)例中，相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量⑵是18且定子槽的總數(shù)量(Z)是81 (11/2*3*18)。這個(gè)配置導(dǎo)致(定子槽的數(shù)量和極的數(shù)量的)G⑶和LCM分別為9和162。
[0049]圖7是圖3、5和6中的定子繞組40的每個(gè)相(η)的電連接100或平行路徑的示意性圖解。參考圖7，在每個(gè)優(yōu)化配置70、72和74中，定子繞組40可每個(gè)相包括至少五個(gè)平行路徑。換句話說(shuō)，每個(gè)相可包括五個(gè)繞組的并聯(lián)支路。應(yīng)該理解定子繞組40可包括任何數(shù)量(M)的相和任何數(shù)量(η)的每個(gè)相的平行路徑。參考圖7，定子繞組40可包括第一、第二和第三相102、104、106。第一相102包括路徑108、110、112、114和116。第二相104包括路徑118、120、122、124和126。第三相106包括路徑128、130、132、134和136。每個(gè)平行繞組支路或路徑 108、110、112、114、116、118、120、122、124、126、128、130、132、134 和 136可包括至少一個(gè)線圈段107。
[0050]具有如上述的限定參數(shù)集的每個(gè)極每個(gè)相的分?jǐn)?shù)定子槽(X)配置(優(yōu)化配置70、72,74)允許具有特殊扭矩或系統(tǒng)電壓要求的電機(jī)10的設(shè)計(jì)中的更大的靈活性。任意指定用于電機(jī)10的配置將不產(chǎn)生所需扭矩輸出或不滿足最小噪音需求。僅僅具有特定數(shù)量(Z)的槽，特定數(shù)量(M)的相，特定數(shù)量(P)的極，特定數(shù)量(W)的繞組組等等的特定配置將產(chǎn)生所期望的功能。這些特定配置不能簡(jiǎn)單地通過(guò)察看確定。如果配置不能夠正確地選擇，則設(shè)計(jì)將表現(xiàn)不佳或?qū)⒉荒軡M足功能需求。由于存在大量的可能組合，因此優(yōu)化配置既不容易確定也不明顯。
[0051]例如，如果每個(gè)極每個(gè)相的定子槽⑴被選擇為21/4或13/4或11/5，則交叉跳線被需求以便完成在條狀導(dǎo)體42之間的連接。如在圖4中的先前所示，定子組件24可包括跳線66，用于將至少兩個(gè)條狀導(dǎo)體42的端部電接合。交叉跳線是具有兩個(gè)端部的跳線，其必須在其他跳線上交叉以便連接。優(yōu)化配置70、72、74(Χ分別=21/2、31/2、11/2)不需要交叉跳線以便完成條狀導(dǎo)體42之間的連接。換句話說(shuō)，優(yōu)化配置70、72、74(Χ分別=21/2、31/2,11/2)提供了在一個(gè)極對(duì)(圖2，5和6中所示的兩個(gè)極26)之上可重復(fù)的繞組配置。附加地，如果每個(gè)極每個(gè)相的定子槽(X)是被選擇為21/4或13/4或11/5，則更大量的總跳線66被需求以便完成在條狀導(dǎo)體42之間的連接。
[0052]詳細(xì)的說(shuō)明書和附圖支持和描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明的范圍僅受到權(quán)利要求的限定。盡管用于執(zhí)行本發(fā)明的一些最佳模式和其他實(shí)施例己經(jīng)詳細(xì)地描述，存在用于實(shí)施所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī),包括: 定子芯部，限定一定數(shù)量(Z)的定子槽，所述定子槽沿縱向軸線延伸且繞縱向軸線成角度地間隔開； 轉(zhuǎn)子組件，至少部分地被定位在定子芯部?jī)?nèi)，所述轉(zhuǎn)子組件包括至少一個(gè)永磁體且限定一定數(shù)量(P)的極； 其中，極的數(shù)量(P)大于或等于12 ； 多個(gè)定子繞組，被定位在所述數(shù)量(Z)的定子槽的每個(gè)中且限定一定數(shù)量(M)的相；其中，電機(jī)限定每個(gè)極每個(gè)相的非整數(shù)數(shù)值(X)的槽，每個(gè)極每個(gè)相的槽的數(shù)值(X)被表示為A(B/C)形式的帶分?jǐn)?shù)，因此A、B以及C是整數(shù)值； 其中，C的數(shù)值不等于相的數(shù)量(M);及 其中，定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)的最大公約數(shù)(GCD)至少為6，所述GCD被定義為除定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)沒(méi)有余數(shù)的最大正整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中每個(gè)極每個(gè)相槽的數(shù)值(X)是恰好21/2。
3.如權(quán)利要求2所述的電機(jī)，其中相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量⑵是12且定子槽的數(shù)量(Z)是90。
4.如權(quán)利要求2所述的電機(jī)，其中所述多個(gè)定子繞組每個(gè)包括每個(gè)相至少五個(gè)平行路徑。
5.如權(quán)利要求2所述`的電機(jī)，其中定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)的最小公倍數(shù)(LCM)至少為72，所述LCM被定義為可由定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)整除的最小正整數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中每個(gè)極每個(gè)相槽的數(shù)值(X)是恰好31/2。
7.如權(quán)利要求6所述的電機(jī)，其中相的數(shù)量(M)是3，極的數(shù)量是(P)12且定子槽的數(shù)量(Z)是 126。
8.如權(quán)利要求6所述的電機(jī)，其中所述多個(gè)定子繞組每個(gè)包括每個(gè)相至少五個(gè)平行路徑。
9.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中每個(gè)極每個(gè)相槽的數(shù)值(X)是恰好11/2
10.一種電機(jī),包括: 定子芯部，限定一定數(shù)量(Z)的定子槽，所述定子槽沿縱向軸線延伸且繞縱向軸線成角度地間隔開； 轉(zhuǎn)子組件，至少部分地被定位在定子芯部?jī)?nèi)，所述轉(zhuǎn)子組件包括至少一個(gè)永磁體且限定一定數(shù)量(P)的極； 其中，極的數(shù)量(P)大于或等于12 ； 多個(gè)定子繞組，被定位在所述數(shù)量(Z)的定子槽的每個(gè)中且限定一定數(shù)量(M)的相；其中，電機(jī)限定每個(gè)極每個(gè)相的非整數(shù)槽數(shù)值(X)，每個(gè)極每個(gè)相的槽的數(shù)值(X)被表達(dá)為A (B/C)形式的帶分?jǐn)?shù)，因此A、B以及C是整數(shù)值； 其中，C的數(shù)值不等于相的數(shù)量(M)； 其中，定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)的最大公約數(shù)(GCD)至少為6，所述GCD被定義為除定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)沒(méi)有余數(shù)的最大正整數(shù)； 其中，定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)的最小公倍數(shù)(LCM)至少為72，所述LCM被定義為可由定子槽的數(shù)量(Z)和極的數(shù)量(P)整除的最小正整數(shù)； 其中，每個(gè)極每個(gè)相槽的數(shù)值(X)是恰好11/2。 其中定子槽的數(shù)量⑵是至少60 ;及 其中所述多個(gè)定 子繞組每個(gè)包括每個(gè)相至少五個(gè)平行路徑。
【文檔編號(hào)】H02K1/27GK103872808SQ201310683229
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月14日
【發(fā)明者】L.郝, K.M.拉曼, E.L.凱瑟, R.布里森巴赫 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司