具有交替的绕组节距的定子绕组的制作方法

具有交替的绕组节距的定子绕组
1.相关申请的交叉引用
2.本专利文件要求于2019年11月27日提交的美国临时专利申请序列第62/941,362号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本技术涉及电机领域，更具体地涉及电机的绕组布置。


背景技术：

4.电机根据电机的预期应用进行设计以满足特定的操作要求。根据电机的特定设计，电机将具有各种性能特征。有助于运行性能的设计特征的例子包括定子尺寸、转子尺寸、扭矩输出、效率、绕组的类型和布置、定子槽数、极数、每相每极的槽数、每槽的导体数、每相的平行路径数、线匝数以及本领域普通技术人员将认识到的各种其他设计参数中的任何设计参数。
5.在设计电机时，希望提供一种能够满足预定的性能特性同时还提供优于现有技术设计的优点的电机。例如，将有利的是提供一种具有与以前的设计相比电阻减小的改进的绕组布置的电机。还将有利的是提供一种具有比先前的设计尺寸更小的电机。此外，将有利的是提供一种比以前的设计更容易制造的电机。
6.尽管希望提供一种提供前述有利特征或对于阅读本公开的人来说是清楚的其他有利特征中的一个或多个有利特征的电机，但本文公开的教导扩展到落入所附权利要求的范围内的那些实施方式，而与它们是否实现上述的一个或多个优点无关。


技术实现要素：

7.根据本发明的至少一个实施方式，一种用于电机的定子包括定子芯体和设置在定子芯体上的绕组。定子芯体具有形成在其中的多个槽并且限定第一轴向端部和第二轴向端部。绕组包括设置在多个槽的层中的槽段和连接槽段的端部线匝。绕组限定第一绕组路径和第二绕组路径。第一绕组路径包括外层端部线匝、内层端部线匝和位于外层端部线匝与内层端部线匝之间的过渡端部线匝。第二绕组路径包括外层端部线匝、内层端部线匝和位于外层端部线匝与内层端部线匝之间的过渡端部线匝。第二绕组路径的外层端部线匝与第一绕组路径的外层端部线匝嵌套，其中第二绕组路径的内层端部线匝与第一绕组路径的内层端部线匝嵌套。
8.在本发明的至少一个附加实施方式中，一种用于电机的定子包括定子芯体，在该定子芯体上设置有多相绕组。定子芯体具有形成在其中的多个槽并且限定第一轴向端部和第二轴向端部。多相绕组包括用于每个绕组相的多个平行路径，每个平行路径绕着定子芯体完成多圈，并且每个平行路径包括设置在多个槽的层中的一系列槽段和交替地连接第一轴向端部上的连续槽段和第二轴向端部上的连续槽段的端部线匝。连接至少一个平行路径的槽段的端部线匝的节距在第一轴向端部上的第一节距和第二轴向端部上的第二节距之
间交替，第二节距不同于第一节距。
附图说明
9.图1示出了包括具有绕组布置的定子的电机的剖视图；
10.图2示出了图1的电机的定子芯体的立体图；
11.图3示出了图2的定子芯体的立体图，其中绕组布置位于定子芯体上；
12.图4示出了用于图1的电机的绕组布置的一个相的两根导线的平面图；
13.图5示出了图4的两根导线的平面图，示出了端部线匝的节距布置；
14.图6示出了在安装在定子芯体上之后的嵌套布置中的图5的两根导线的平面图；
15.图7示出了包括中间端部线匝和相邻端部线匝的图6的导线的放大截面；
16.图8除了用于绕组布置的另外两个相的另外中间端部线匝之外还示出了图7的中间端部线匝；
17.图9a示出了包括图4至图8的绕组布置的定子的剖视图；
18.图9b是图9a的定子的剖视图的上部端部线匝的放大图；
19.图10示出了图4至图9的定子芯体和绕组布置的一部分的剖视图，仅示出了用于绕组布置的一个相的那些导体；
20.图11是制造包括图3至图10所示的绕组布置的电机的方法的流程图；
21.图12示出了用于图3至图10所示的绕组布置的第一替代实施方式的一个相的两根导线的平面图；
22.图13示出了电机的定子芯体和图12的定子芯体的一部分的剖视图，仅示出了用于绕组布置的一个相的那些导体；
23.图14示出了用于图3至图10所示的绕组布置的第二替代实施方式的一个相的两根导线的平面图；
24.图15示出了电机的定子芯体和图14的定子芯体的一部分的剖视图，仅示出了用于绕组布置的一个相的那些导体；
25.图16示出了用于图3至图10所示的绕组布置的第三替代实施方式的一个相的两根导线的平面图；
26.图17示出电机的定子芯体和图17的定子芯体的一部分的剖视图，仅示出了用于绕组布置的一个相的那些导体；以及
27.图18示出了包括图1的电机的车辆的框图。
具体实施方式
28.参照图1至图3，电机10包括外壳12，定子组件20和转子组件14位于该外壳12内。定子组件20包括定子芯体22，绕组布置40位于该定子芯体22上。如本文所公开的那样，绕组布置被构造为具有多个绕组路径，每个绕组路径具有允许电机的端部线匝嵌套的交替绕组节距。
29.电机
30.转子组件14位于定子芯体22内并安装在轴16上。轴16由轴承18可旋转地支撑。轴16又支撑转子组件14。转子组件14包括相对于轴16固定的转子毂15，以及固定地固定在转
子毂15上并被构造为相对于定子20旋转的转子叠片17。将认识到，转子组件可以根据电机的类型采用许多不同形式中的任何一种形式。在至少一个实施方式中，永磁体(未被示出)安装在转子叠片17上。在至少一个替代实施方式中，电绕组(未被示出)定位在转子叠片17上。转子14和轴16被构造为相对于外壳12旋转，而定子组件20相对于外壳12保持静止。
31.定子组件20包括定子芯体22和绕组布置40。定子芯体22包括铁磁材料并且通常由多个钢板形成，这些钢板被冲压并彼此上下堆叠以形成叠片堆垛(lamination stack)。如图2最佳所示，定子芯体22大致呈由中心轴线24、第一轴向端部32和第二轴向端部34限定的圆柱形形状。第一轴向端部32在本文中也可被称为“上”端部，并且第二轴向端部34在本文中可以被称为“下”端部。然而，将认识到，本文使用的术语“上”和“下”并非旨在确定定子芯体或绕组的任何特定取向，而仅仅是为了方便确定附图所示的与定子芯体22相关联的不同端部。
32.继续参照图2，定子芯体22还包括内周表面26和外周表面28。在定子芯体22的内部在内周表面26与外周表面28之间形成有多个齿31。每个齿径向向内延伸，并终止于内周表面26。轴向槽30形成在定子芯体22的齿31之间。根据齿31的构造，槽30可以如图2所示沿着定子芯体16的内周表面26打开，或者可以是半封闭槽，其中每个槽30在内周表面26附近的宽度小于更靠近外周表面28的宽度。通到槽30的开口被设置为穿过内周表面26以及定子芯体22的相对的两个端部32和34。每个槽由相对的径向壁限定，并且导线或其他导体被保持在槽内，这在下文进一步详细说明。
33.定子芯体22被构造为将绕组布置40(其也可以简称为“绕组”)保持在定子芯体22的槽30内。绕组布置由多个导体形成。将认识到，这样的导体可以根据电机10的类型而不同地构造。在至少一个实施方式中，绕组布置40由缠绕在定子芯体22上的槽30内的多根细长的导线(例如，铜线)形成，以形成绕组的绕组路径(例如，单股导线穿过槽，绕着定子芯体进行一个整圈或多个整圈)。在至少一个替代实施方式中，绕组布置40的绕组路径可以由多个分段导体42形成。
34.图3示出了定子20的立体图，其中绕组布置40的导体42位于定子芯体22的槽中。应理解的是，导体42可以以各种形式中的任何形式设置在电机中。例如，绕组可以由细长的导线形成，这些导线预成形并插入定子芯体的槽中。替代地，绕组可由插入槽中并连接在一起(例如，通过焊接或其他连接方式)的分段导体(也称为“发夹”或“u形”段)形成。
35.每个导体42包括位于槽中的槽内/轴向部分43，以及在槽内部分(在本文中也可以被称为“槽段”)之间延伸的端部回路部分44(其也可以被称为“端部线匝”或“u形线匝”部分)。槽内段能以单列布置设置在叠层槽中，每个位置限定槽的层。这些层可以从最接近叠层外径(od)的外层到接近叠层内径(id)的内层进行限定。对于在槽中具有八根导线的定子，层可如下限定：1(最接近od)、2、3、4、5、6、7和8(最接近id)。对于每个路径，限定一系列连续槽段，其中端部回路部分交替地连接第一轴向端部上的连续槽段和第二轴向端部上的连续槽段。例如，一个路径可以包括：在一个槽中的第一槽段，该第一槽段与上部端部线匝连接；连续的第二槽段，该第二槽段从第一槽段移除七个槽并且也与上部端部线匝连接；以及与第二槽段连接的下部端部线匝。一个槽段—接着是上部端部线匝—接着是连续的槽段—接着是下部端部线匝的这样的系列限定了绕组路径的一个完整的正弦波形部分。
36.u形线匝部分44在图3的定子32的第一端部上清晰可见。每个u形线匝部分44在定
子20的第一端部32上延伸经过多个槽，该槽数(加1)限定了端部线匝的端部回路“节距”。例如，如果端部线匝44延伸经过5个槽(例如，槽#1到槽#7)，则端部回路被限定为6节距端部回路。在各种实施方式中，绕组可以是交错的(即，大部分端部回路将一个层中的槽段与另一个层中的槽段连接起来)或级联的(即，大部分端部回路将一个层中的槽段与该同一层中的槽段连接起来)。在任何情况下，如下文进一步的详细解释，由于不同的节距限定不同的端部线匝44，端部线匝44并不全都相同，和/或可在绕组布置40内提供引线或其他连接物。
37.具有交替的绕组节距的绕组布置
38.在至少一个实施方式中，绕组布置40具体被构造为包括限定交替的绕组节距的绕组路径的绕组布置。绕组布置40是多相绕组布置，其中每个相包括多个绕组路径，特别是多个平行路径。例如，绕组布置可以是三相绕组布置(例如，u相、v相和w相)，其中每个相包括多个并联连接的绕组路径(其在本文中可以被称为“平行路径”)。
39.在至少一些实施方式中，绕组布置40可以每相每极有两个槽，其中标准绕组节距(n)等于每相每极的槽数乘以相数。因此，对于具有每相每极两个槽和三个相的定子，绕组布置的标准节距等于六(即，n＝2
×
3＝6)。这意味着，例如，标准节距为6的端部回路将设置在槽#1中的槽段与设置在槽#7中的槽段连接起来。不具有标准节距的端部回路的节距将比标准节距小1或2或多1或2。因此，如果标准节距是六，则不具有标准节距的端部回路的节距可以等于四、五、七或八。
40.结合图4至图10公开了具有交替的绕组节距的绕组布置40的第一示例性实施方式。绕组布置40是三相绕组布置，其中每相包括四个平行路径，并且在绕组芯体的每个槽中有八层导体。如本文进一步的详细解释，定子绕组在一个端部具有n+1节距端部回路，在相对端部具有n-1节距端部回路。还提供了多个过渡端部回路。过渡端部回路限定了绕组路径中发生变化的位置，例如产生所需相移的特殊端部回路。
41.现在特别参照图4，示出了两段细长导线50和60，每段细长导线用于绕组布置40的第一示例性实施方式的单个相(例如，u相)中的四个绕组路径中的一个绕组路径。细长导线50(为方便起见，可被标识为“导线a”或“绕组路径a”)用作绕组布置40中的一个相的一个平行路径，并且细长导线60(为方便起见，可被标识为“导线b”或“绕组路径b”)用作绕组布置40的另一个平行路径。每根导线50、60在安装到定子芯体22上之前以弯折构造示出。由于这种弯折构造，每根导线50、60限定槽内部分43和端部回路部分44。更具体地，导线a 50限定了上部端部回路52(用于安装在定子芯体的第一轴向端部上)、槽内部分53和下部端部回路54(用于安装在定子芯体的相对的第二轴向端部上)。导线a具体包括十九个上部端部回路52和二十个下部端部回路54。以相同的方式，导线b 60限定了上部端部回路62(用于安装在定子芯体的所述第一轴向端部上)、槽内部分63和下部端部回路部分64(用于安装在定子芯体的第二轴向端部上)。导线b还具体包括十九个上部端部回路62和二十个下部端部回路64。
42.如图4所示，导线a的槽内部分53被构造为用于设置在与绕组的一个相(例如，u相)相关联的定子芯体22的槽的奇数层(即，层#1、#3、#5和#7)中。对于导线b的槽内部分63也是如此。因此，虽然图4示出了在安装到芯体上之前的导线a和b，但槽内部分43和回路部分被构造为使得在安装到芯体22上之后，槽内部分53、63设置在芯体的槽30内的奇数层中。导线a和b都足够长以至于能在芯体上绕四次(即，四圈)，其中槽内部分设置在层#1、#2、#3和#4
中。
43.图5示出了与图4所示相同的两根导线(即，导线a 50和导线b 60)，但图5示出了在沿着每根导线的不同位置处的端部线匝的不同节距。导线a的端部线匝包括上部端部线匝52和下部端部线匝54。导线a的上部端部线匝52包括外层端部线匝52a(即，与外层#1和#3相关联的上部端部线匝)、内层端部线匝52b(即，与内层#5和层#7相关联的上部端部线匝)和在外层与内层之间(即，在层#3和层#5之间)延伸的过渡端部线匝52c(该过渡端部线匝因其位于内层与外层之间，因此在本文中也可以被称为“中间端部线匝”)。导线a的下部端部线匝54包括外层端部线匝54a(即，与外层#1和#3相关联的下部端部线匝)和内层端部线匝54b(即，与内层#5和#7相关联的下部端部线匝)。
44.如图5中的导线a 50的左侧所示，上部的一组外层端部线匝52a由n+1节距端部回路限定，下部的一组外层端部线匝54a由n-1节距端部回路限定(其中n等于如上定义的标准绕组节距)。例如，如图5所示，导线a 50的上部外层端部线匝52a在外层#1和#3中的节距是七(即，6+1)，并且上部内层端部线匝54a在外层#1和#3中的节距是五(即，6-1)。
45.如图5中导线a 50的右侧所示，上部的一组内层端部线匝52b由n-1节距端部回路限定，下部的一组内层线匝54b由n+1节距端部回路限定(其中n等于如上定义的标准绕组节距)。例如，如图5所示，导线a 50的上部内层端部线匝52b在内层#5和#7中的节距是五(即，6-1)，而下部内层端部线匝54b在内层#5和#7中的节距是七(即，6+1)。因此，将认识到，沿着每个平行路径连接连续槽段的端部线匝的节距在第一轴向端部上的第一节距(例如，上部端部线匝)与第二轴向端部上的第二节距(例如，下部端部线匝)之间交替，第二节距不同于第一节距。
46.如图5中导线a的中间所示，上部中间端部线匝52c是相移端部线匝，其也具有节距＝n+1。(即6+1＝7节距)。该上部中间端部线匝52c从层#3延伸到层#5，并且用作导线a上的上部端部线匝52和下部端部线匝54切换它们的节距的点。本文所述的中间端部线匝将被认为产生了类似于美国公开第2018/0034335号(美国序列号15/652507)和美国专利第7,034,428号中描述的中间端部线匝的特殊相移，这些美国公开和美国专利的内容通过引用整体并入本文。例如，这些参考文献公开了一种定子，其具有位于绕组中间以引起相移的n+1(或n-1)节距端部回路，这可能导致一个相具有4-8-4(或者，2-4-2)槽图案(例如下面结合图10进一步详细描述的图案，其中，对于一个极，四个槽段设置在左侧槽中，八个槽段设置在中间槽中，四个槽段设置在右侧槽中)。
47.继续参照图4和图5，对导线a 50和导线b的仔细检查表明，这两根导线是相同的，但是导线b 60在端部线匝的节距方面与导线a 50相反。换句话说，导线a和导线b在形式上是相同的，但是导线b相对于导线a围绕上部中间端部线匝52c的顶点旋转了180
°
。结果，导线a的左侧与导线b的右侧相同，导线a的右侧与导线b的左侧相同。因此，如图4和图5所示，导线a的上部外层端部线匝52a与导线b的上部内层端部线匝62b的节距相同，导线a的上部内层端部线匝52b与导线b的上部外层端部线匝62a的节距相同。类似地，导线a的下部外层端部线匝54a与导线b的下部内层端部线匝64b的节距相同，并且导线a的下部内层端部线匝54b与导线b的下部外层端部线匝64a的节距相同。由于导线a和导线b相同，只需将导线b相对于导线a旋转180
°
即可互换，并且绕组的制造大大简化，因为不需要制造两种不同的构造以形成导线a和导线b。
48.除了导线a 50和导线b 60之外，将认识到，还提供了两条额外的导线，导线c和导线d(未在图4至图9中示出；参见图10)，以完成图4至图10的绕组布置的一个相。这些导线与导线a 50和导线b 60相同，并用于提供与导线a和导线b的相同的相(例如，u相)相关联的两个其余平行路径。导线c和d被构造为用于设置在与该相相关联的定子芯体的槽的偶数层(即，层#2、#4、#6和#8)中。因此，导线a-d为绕组布置40的电机的一个相提供一组导线。在安装在定子芯体22上时，导线a-d设置在与该相相关联的槽30中。
49.此外，由于图4至图10的绕组布置40的实施方式是三相绕组布置，因此还将认识到，为另外的每个相(例如，y相和z相)提供了另外两组导线(未被示出)，以完成绕组布置的所有相。另外每组导线与和第一相(例如，u相)相关联的导线a-d相同。然后将这些另外的导线组安装到定子芯体22上并设置到与它们各自的相相关联的槽30中。
50.现在参照图6和图7，提供了二维图示，其示出了导线都被安装在定子芯体22上之后导线a 50相对于导线b 60的布置的线性表示。如图6所示，导线a 50的槽内部分总是在与导线b 60的槽内部分相邻的一个槽中。换句话说，导线a在导线b左侧的一个槽或右侧的一个槽中，这取决于被观察的槽。此外，导线a的所有端部线匝都与导线b的端部线匝嵌套(即，端部线匝设置在彼此的上方/下方或外侧/内侧)，但相互交叉的上部中间端部线匝52c和62c除外。换言之，导线a的端部线匝嵌套在导线b的端部线匝之上或之下，反之亦然，这具体取决于端部线匝所在的层，因此除在沿着导线a和导线b的长度的一个位置外，导线a的端部线匝和导线b的端部线匝不相互交叉。具体地，上部中间端部线匝52c和62c在层#3和#5之间的交叉处相互交叉。
51.图7示出了图6的中心部分的放大图。如图7的左侧所示，在外层#1和#3中，导线a的上部外层端部线匝52a(其节距是7)完全在导线b的上部外层端部线匝62a(其节距是5)上方延伸，并且在这些端部线匝位置，导线a和b之间没有接触或交叉。换言之，端部线匝52a嵌套在端部线匝62a外侧，因此端部线匝62a可以被认为嵌套在端部线匝52a内。同时，导线b的下部外层端部线匝64a(其节距是7)完全在导线a的下部外层端部线匝54a(其节距是5)下方延伸，并且在外层#1和#3中的这些端部线匝位置，导线a和b之间没有交叉。换句话说，端部线匝54a嵌套在端部线匝64a内侧，因此端部线匝64a嵌套在端部线匝54a外侧。
52.如图7的右侧所示，在内层#5和#7中，导线a的上部内层端部线匝52b(其节距是5)完全在导线b的上部内层端部线匝62b(其节距是7)下方延伸，并且在这些端部线匝位置，导线a和b之间没有接触或交叉。换言之，端部线匝52b嵌套在端部线匝62b内，因此端部线匝62b可以被认为嵌套在端部线匝52b外侧。同时，导线b的下部内层端部线匝64b(其节距是5)在导线a的下部内层端部线匝54b(其节距是7)的内侧延伸，并且在内层#5和#7中的这些端部线匝位置，导线a和b之间没有交叉。换句话说，端部线匝54b嵌套在端部线匝64b外侧，因此端部线匝64b嵌套在端部线匝54b内。
53.继续参照图7，导线a的中间端部线匝52c和导线b的中间端部线匝62c具有相同的节距(即，为7的节距)。因此，导线a和b在该位置交叉，并产生相移。这种相移的指示可以在图7中容易地识别出，因为在中间端部线匝52c和62c的左侧，导线a的上部端部线匝52a在导线b的上部端部线匝62a外侧，但在中间端部线匝的右侧，导线a的上部端部线匝52b在导线b的上部端部线匝62b内侧。类似地，在中间端部线匝52c和62c的左侧，导线a的下部端部线匝54a在导线b的下部端部线匝64a内侧，但在中间端部线匝的右侧，导线a的下部端部线匝54b
在导线b的下部端部线匝64b外侧。
54.图8类似于图7，但示出了绕组布置的所有三个相(即u相、v相和w相)的导线a和b的中间端部线匝。在该图中，u相导线a被表示为u(a)，u相导线b被表示为u(b)，v相导线a被表示为v(a)，v相导线b被表示为v(b)，w相导线a被表示w(a)，w相导线b被表示w(b)。如图8的左侧所示，在上部外端部线匝72a处，用于每个相的导线a嵌套在用于相同相的导线b外侧。此外，在下部外端部线匝74a处，用于每个相的导线a嵌套在用于相同相的导线b内。在中间端部线匝74c处，用于每个相的导线a与导线b交叉。此后，在上部内端部线匝72b处，用于每个相的导线a嵌套在用于相同相的导线b内。此外，在下部内端部线匝74b处，用于每个相的导线a嵌套在用于相同相的导线b外侧。
55.图9a和图9b示出了包括结合图4至图8描述的绕组布置的定子的剖视图。在图9a中，带有水平线的中间块代表定子芯体的叠层(例如，沿其中一个齿截取的切口)；竖直线是示出不同层的端部线匝。图9b示出了图9a的上部端部线匝的放大图以及定子槽中的从外层到内层的层1-8的布置。
56.现在参照图10，示出了定子组件20的一部分的剖视图。图10示出了定子芯体22的槽30，其中用于绕组的一个相(例如，u相)的导体42位于该槽中。如本文前面所讨论的，每个相包括四个平行路径(例如，上面讨论的导线a-d)。因此，图10中的每个导体42都包括标签“a”、“b”、“c”或“d”中之一，以便示出与所述相的四个平行路径之一的关联。导线a和b位于每个槽的奇数层中，导线c和d位于每个槽的偶数层中。导线c和d的相引线从导线a和b的相引线偏移了一个极。将认识到，v相和w相与针对u相所示的相似，但v相从u相顺时针移动了两个槽，w相从u相顺时针移动了四个槽。
57.如图10所示，来自绕组布置的每个相的相邻槽的导体都以某种方式嵌套(例如，上方/外侧或下方/内侧)并且彼此不交叉(除了上部中间端部线匝52c和62c外)。例如，路径a的上部端部线匝52a嵌套在路径b的上部端部线匝62a外侧，路径a的下部端部线匝54a嵌套在路径b的下部端部线匝64a内侧。相同相的相邻槽中的其余导体以及其他相的相邻槽中的导体发生类似的嵌套。
58.图10还示出了在三个连续槽组上的用于绕组的一个相的4-8-4导体布置。采用这种4-8-4导体布置，四个相导体位于更靠近od的第一/左侧槽中位置，八个相导体位于第二/中心槽中，四个相导体位于更靠近id的第三/右侧槽中位置。图10示出了保持用于绕组的一个相的导体的三个不同槽组，包括第一槽组30a、第二槽组30b和第三槽组30c。第一槽组30a中的导体通过下部端部线匝(即，定子芯体22一侧的端部线匝)与第二槽组30b中的导体连接，并且第二槽组30b中的导体进一步通过上部端部线匝(即，定子芯体另一侧的端部线匝)与第三槽组30c中的导体连接。在第一槽组30a和第三槽组30c中，左侧槽的层1到层4中的导体分别设置为b-d-b-d，中间槽的层1到层8中的导体分别设置为a-c-a-c-b-d-b-d，右侧槽的层5到层8中的导体分别设置为a-c-a-c。在第二槽组30b中，左侧槽的层1到层4中的导体分别设置为a-c-a-c，中间槽的层1到层8中的导体分别设置为b-d-b-d-a-c-a-c，右侧槽的层5到层8中的导体分别设置为b-d-b-d。
59.图4至图10所示的绕组布置包括许多优点。首先，尽管导线a和c在安装过程中看起来与导线b和d的形状不同，但实际上所有导线a-d的形状都是相同的。导线a-d的相同形状是可以理解的，因为导线a-d中的每一个都关于中间端部回路对称，因此允许通过制作相同
的锯齿形状来形成导线a-d中的每一个，然后将一半的导线翻转/旋转以产生导线a和导线c以及导线b和导线d(例如，使导线b和d在成形后简单地围绕中间端部回路旋转，以产生与导线a和c的区别)。换句话说，通过形成相同的导线部分(即，看起来像“导线a”的两根相同的导线)，然后将两根导线中的一根导线围绕中点旋转180
°
以形成“导线b”，可以同时产生图4和图5中所示的导线a和导线b。由于导线c与导线a相同，导线d与导线b相同，因此所有四根导线可以同时形成相同形状，然后在安装到定子芯体之前旋转其中两根线。因此，公开了一种用于在定子上形成绕组的方法，其中同时产生两根或更多根导线(例如导线a和导线b)，然后将一根导线旋转180
°
并将其与另一根导线嵌套(例如，如图3所示)，然后将这些导线插入定子的槽中。
60.图11是流程图1100，示出了上述用于在定子上形成绕组的方法。如图11所示，该方法开始于框1110，其中使多根导线弯折以形成类似于图4和图5所示的导线a的具有槽内段和端部线匝的一段细长导线。弯折后，使至少一些导线围绕中间端部线匝旋转180
°
，如框1120中所述。导线围绕中间端部线匝的这种旋转产生两组不同的导线，其类似于图4和图5所示的导线a和导线b。此后，如框1130中所述，将来自每组导线的各导线移动到彼此接近并嵌套在一起。例如，图4和图5的导线a与导线b嵌套，产生类似于图6所示的布置。随后，如框1140中所述，通过从嵌套的导线的一个端部开始并将槽段一个接一个地依次插入定子芯体的槽中直到到达嵌套的导线的另一端，将嵌套的导线插入定子芯体的槽中。此后或与此同时，将形成绕组中的其他平行路径的附加导线逐层插入定子芯体的槽中，直到形成完整的绕组。有利地，图11的方法允许通过将多段导线弯折成单一形状、旋转一些导线、嵌套导线、然后将嵌套的导线插入定子芯体的槽中来方便地形成绕组。
61.除了制造方便外，图4至图10中公开的绕组布置还提供改进的电机性能，包括更低的电阻。此外，由于在定子芯体上插入绕组后，端部线匝被嵌套在一起并且比其他绕组布置更紧密，因此电机占用的空间略有减少。
62.绕组布置的替代实施方式
63.现在参照图12，在至少一个第一替代实施方式中，绕组布置40的构造类似于上面参照图4至图10所述的构造，但端部回路的节距略有不同。特别地，绕组布置包括至少一个导线a 50，该导线a具有在第一轴向端部上的n+1节距端部回路52(例如，上部端部回路)、在第二轴向端部上的n-1节距端部回路54(例如，下部端部回路)以及节距是n+2的中间端部回路52c。例如，上部端部回路52的节距可以是7，下部端部回路54的节距可以是5，并且中间端部回路52c的节距可以是8。绕组布置还包括与导线a相反的至少一根导线b 60，使得导线b相对于导线a翻转180
°
(即，上部端部线匝变为下部端部线匝)。因此，导线b具有在第一轴向端部上的n-1节距端部回路62(例如，上部端部回路)、在第二轴向端部上的n+1节距端部回路64(例如，下部端部回路)以及节距是n的中间端部回路62c。例如，上部端部回路62的节距可以是5，下部端部回路64的节距可以是7，并且中端部回路62c的节距可以是6。
64.图13示出了在三个连续槽组30a、30b和30c上的用于绕组的一个相的4-8-4导体布置。在第一槽组30a和第三槽组30c中，左侧槽的层1到层4中的导体分别设置为b-d-b-d，中间槽的层1到层8中的导体分别设置为a-c-a-c-a-c-a-c，右侧槽的层5到层8中的导体分别设置为b-d-b-d。在第二槽组30b中，左侧槽的层1到层4中的导体分别设置为a-c-a-c，中间槽的层1到层8中的导体分别设置为b-d-b-d-b-d-b-d，右侧槽的层5到层8中的导体分别设
置为a-c-a-c。
65.现在参照图14至图15，在至少一个第二替代实施方式中，绕组布置40的构造类似于上面参照图12和图13所述的构造，但中间端部线匝的节距与图12和图13的中间端部线匝的节距略有不同。特别地，绕组布置包括至少一个导线a 50，该导线a具有在第一轴向端部上的n+1节距端部回路52(例如，上部端部回路)、在第二轴向端部上的n-1节距端部回路54(例如，下部端部回路)以及节距是n的中间端部回路52c。例如，上部端部回路52的节距可以是7，下部端部回路54的节距可以是5，中间端部回路52c的节距可以是6。绕组布置还包括与导线a相反的至少一根导线b 60，使得导线b相对于导线a翻转180
°
(即，上部端部线匝变为下部端部线匝)。因此，导线b具有在第一轴向端部上的n-1节距端部回路62(例如，上部端部回路)、在第二轴向端部上的n+1节距端部回路64(例如，下部端部回路)以及节距是n-2的中间端部回路62c。例如，上部端部回路62的节距可以是5，下部端部回路64的节距可以是7，并且中端部回路62c的节距可以是4。
66.图15示出了在三个连续槽组30a、30b和30c上的用于绕组相的一个相的4-8-4导体布置。在第一槽组30a和第三槽组30c中，左侧槽的层5到层8中的导体分别设置为a-c-a-c，中间槽的层1到层8中的导体分别设置为a-c-a-c-b-d-b-d，右侧槽的层1到层4中的导体分别设置为b-d-b-d。在第二槽组30b中，左侧槽的层5到层8中的导体分别设置为b-d-b-d，中间槽的层1到层8中的导体分别设置为b-d-b-d-a-c-a-c，右侧槽的层1到层4中的导体分别设置为a-c-a-c。
67.现在参照图16至图17，在至少一个第二替代实施方式中，绕组布置40的构造类似于上面参照图4至图10所述的构造，但中间端部线匝的节距与图4至图10的实施方式的中间端部线匝的节距略有不同。因此，对于外层，导线a具有在第一轴向端部上的n+1节距端部回路52a(例如，七节距)，以及在第二轴向端部上的n-1节距端部回路54a(例如，五节距)。对于内层，导线a具有在第一轴向端部上的n-1节距端部回路52b(例如，五节距)，以及在第二轴向端部上的n+1端部环路54b(例如，七节距)。导线a还具有相移为n-1(例如，五节距)的上部中间端部回路52c。在本实施方式中，导线b与导线a相反，导线b相对于导线a围绕上部中间端部回路52c旋转180
°
。
68.图17示出了在三个连续槽组30a、30b和30c上的用于绕组相的一个相的4-8-4导体布置。在第一槽组30a和第三槽组30c中，左侧槽的层5到层8中导体分别设置为b-d-b-d，中间槽的层1到层8中的导体分别设置为a-c-a-c-a-c-a-c，右侧槽的层1到层4中的导体分别设置为b-d-b-d。在第二槽组30b中，左侧槽的层5到层8中的导体分别设置为a-c-a-c，中间槽的层1到层8中的导体分别设置为b-d-b-d-b-d-b-d，右侧槽的层1到层4中的导体分别设置为a-c-a-c。
69.将认识到，可以从前述不同实施方式的每一个中认识到不同的优点。例如，图4至图10和图16至图17的两个实施方式产生围绕中间端部回路对称的导线，允许所有导线形成相同的锯齿形状，然后将一半的导线翻转以产生导线a和b，如上所述。另一方面，在图12和图13以及图14和图15的实施方式中，中间端回路不会相互交叉，从而减少了电气短路的机会。
70.车辆应用
71.在至少一个实施方式中，包括具有交替的绕组节距的绕组布置的电机10被提供在
其用作混合动力电驱动系统的一部分的应用中，例如混合动力电动车辆的驱动系统。如图18所示，混合动力电驱动系统99包括电机10，电机10可操作地连接至内燃发动机70的驱动轴。电机10还通过变矩器或离合器75可操作地连接至变速箱80。变速箱可操作以驱动混合动力电动车辆的车轮85。另外，电机10通过电力电子逆变器/整流器95可操作地连接至电池组90。电力电子逆变器/整流器95可操作以将电力输送到电机或从电池吸收电力。
72.在混合动力电动车辆的运行期间，电机既用作电动机又用作发电机。机动操作包括起动马达操作和车辆驱动操作。首先，电机10作为启动内燃发动机70的电启动马达运行。在发动机启动的这段时间内，离合器75使齿轮箱80与电机脱离。在低速车辆驱动操作期间，离合器75连接电机10和变速箱80，允许电机充当推进驱动器，使车辆的车轮85转动。电机10还可在车辆加速期间用作车辆的推进辅助装置。在高速车辆行驶期间，电机10由内燃发动机70驱动并作为交流发电机运行，为车载电力负载提供电力并对电池组充电。最后，在车辆制动和减速期间，电机10充当再发电器，其将来自车辆的动能转换为用于为电池组90充电的电能。
73.上述定子绕组连接布置的一个或多个实施方式的详细描述在本文中仅通过例子而非限制性的方式呈现。将认识到，在不结合本文所述的其他特征和功能的情况下可以获得的本文所述的某些单独的特征和功能存在优点。此外，将认识到，上述公开的实施方式和其他特征和功能的各种替代、修改、变化或改进或其替代可以合意地组合成许多其他不同的实施方式、系统或应用。本领域技术人员随后可以做出目前未预见的或未预料到的其中的替代、修改、变化或改进，它们也旨在包含在所附权利要求中。因此，任何所附权利要求的精神和范围不应限于本文所包含的实施方式的描述。
74.在附图和所附描述中呈现了各种实施方式。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以设计本发明的替代实施方式及其等效物。应当注意，本文中关于“一个实施方式”、“实施方式”、“示例性实施方式”等的任何讨论表明所描述的实施方式可以包括特定特征、结构或特性，并且这样的特定特征、结构或特性不一定包含在每个实施方式中。另外，对前述内容的引用不一定包括对同一实施方式的引用。最后，无论是否明确描述，本领域普通技术人员将容易理解，给定实施方式的每个特定特征、结构或特性可以与本文讨论的任何其他实施方式的那些结合或组合使用。