包括具有矩形横截面的线圈元件的分数槽电动马达的制作方法

包括具有矩形横截面的线圈元件的分数槽电动马达
1.相关申请的交叉引用
2.本技术根据35usc
§
119(e)要求2019年9月23日提交的题为“electric vehicle motors”的美国临时专利申请第62/904,502号的权益，出于所有目的，该申请通过引用整体并入本文。


背景技术：

3.电动马达是将电能转换成机械能的装置。典型的电动马达通过马达的磁场与导线绕组中的电流之间的相互作用产生旋转力来工作。电动马达可以由直流(dc)源(例如，电池、整流器)或交流(ac)源(例如，电网、逆变器或发电机)供电。一般来说，电动马达可以根据电源类型、内部构造、应用和马达输出进行分类。例如，马达可以是有刷的或无刷的。此外，马达可以是各种相的，例如单相马达、两相马达或三相马达。
4.典型的电动马达包括转子组件，该转子组件在定子组件内旋转。两个组件产生各自的磁场，这些磁场彼此相互作用，导致转子组件相对于定子组件旋转，从而将电能转换成机械能。定子组件包括具有多个槽的定子铁芯，其中线圈元件穿过这些槽伸出并缠绕在定子铁芯上。这些元件可以统称为定子绕组。具体地说，每个定子槽可以容纳多个线圈元件，这些线圈元件沿径向方向并远离定子铁芯的中心轴线布置。最后，分数槽(fractional slot)马达中线圈元件的路线、互连和组装通常比整数槽(integer slot)马达更具挑战性


技术实现要素：

5.本文描述的是具有紧凑冠部的分数槽电动马达。马达包括穿过定子铁芯伸出并且彼此形成电连接和/或与引线组件形成电连接的多个线圈元件。引线组件包括相母线，该相母线与选定的线圈元件连接并包括用于与外部电源连接的端子。引线组件还包括中性母线，该中性母线没有外部连接并在内部与其他线圈元件连接。每个线圈元件都具有矩形横截面轮廓以使马达的槽填充率最大化。每个线圈元件与其他两个部件电耦合。例如，每个环形线圈元件在与引线组件相对的定子侧与两个其他线圈元件耦合。每个延伸线圈元件在该相同侧与另一个线圈元件耦合并且在引线组件侧与另一个线圈元件或母线耦合。
附图说明
6.参照以下附图更充分地理解该描述，这些附图作为本发明的示例性例子呈现并且不应被解释为对本发明范围的全部叙述，在附图中：
7.图1a是根据一些例子的穿过相同的定子槽伸出的常规线圈元件的示意图，每个线圈元件具有圆形横截面。
8.图1b是根据一些例子的穿过相同的定子槽伸出的四个线圈元件的示意图，每个线圈元件具有矩形横截面。
9.图1c示出了电动马达的不同设计的齿槽转矩曲线，这些电动马达包括48槽整数槽马达以及两种不同设计的60槽分数槽马达。
10.图2a是根据一些例子的分数槽电动马达的立体图，其在不带转子的情况下被示出。
11.图2b是根据一些例子的图2a中分数槽电动马达的定子铁芯的俯视图。
12.图2c是根据一些例子的定子槽的放大图，示出了线圈元件在定子槽中的不同位置。
13.图2d是根据一些例子的图2a中的分数槽电动马达的另一个立体图，示出了线圈元件在定子铁芯的第一侧部的电连接，该第一侧部与引线组件相对。
14.图2e是根据一些例子在定子铁芯的第一侧部连接的两个线圈元件的放大图。
15.图2f是根据一些例子的线圈元件的横截面轮廓。
16.图3a是根据一些例子的在第一侧部从定子铁芯延伸的两对线圈元件的立体图，示出了每对中的电连接。
17.图3b是根据一些例子的图3a中的两对线圈元件的俯视图，其中没有示出其他线圈元件。
18.图3c是根据一些例子的图3a和图3b中的两对线圈元件的俯视图，其中示出了所有其他线圈元件。
19.图4a是根据一些例子的引线组件的立体图，该引线组件用于在定子铁芯的第二侧部与线圈元件连接并且形成与分数槽电动马达的外部电连接。
20.图4b是根据一些例子的没有母线绝缘体的图4a中的引线组件的立体图。
21.图4c是根据一些例子的图4a和图4b中的引线组件的两个中性母线的立体图。
22.图4d是根据一些例子的图4a和图4b中的引线组件的堆叠的三个相母线的立体图。
23.图4e、图4f和图4g是根据一些例子的图4d中的三个相母线中的每一个的单独的立体图。
24.图4h是根据一些例子的图4d中的任一个相母线的示意性侧视图，示出了主连接端子与箍之间的柔性连接。
25.图5a是根据一些例子的没有母线绝缘体的分数槽电动马达的立体图，示出了线圈元件、相母线和中性母线之间的电连接。
26.图5b是根据一些例子的图5a中的分数槽电动马达的一部分的放大立体图，示出了一个组中的电连接。
27.图6a是根据一些例子的没有引线组件的分数槽电动马达的立体图，示出了线圈元件在定子铁芯的第二侧部的取向。
28.图6b、图6c、图6d和图6e是根据一些例子的图6b中的选定的单独线圈元件的立体图。
29.图7a是根据一些例子的定子铁芯的立体图，其中一个线圈元件被插入铁芯中。
30.图7b是根据一些例子的图7a中的定子铁芯的一部分的俯视图，示出了线圈元件的形状。
31.图7c是根据一些例子的定子铁芯的一部分的立体图，示出了彼此相邻的两个线圈元件的形状。
32.图7d是根据一些例子的定子铁芯的立体图，其中另一个线圈元件被插入铁芯中。
33.图7e是根据一些例子的图7d中的定子铁芯的一部分的俯视图，示出了线圈元件的
形状。
34.图7f是根据一些例子的定子铁芯的立体图，其中又一个线圈元件被插入铁芯中。
35.图7g是根据一些例子的图7f中的定子铁芯的一部分的俯视图，示出了线圈元件的形状。
36.图7h是根据一些例子的定子铁芯的立体图，其中另一个线圈元件被插入铁芯中。
37.图7i是根据一些例子的图7h中的定子铁芯的一部分的俯视图，示出了线圈元件的形状。
38.图8a示出了根据一些例子的定子接线的示意图。
39.图8b、图8c、图8d、图8e和图8f示出了根据一些例子的图8a中的定子接线示意图的不同部分。
40.图9图示了根据一些例子的定子接线表。
41.图10是根据一些例子的包括分数槽马达的电动车辆的示意图。
具体实施方式
42.在以下描述中，概述了许多具体细节以提供对所提出的概念的透彻理解。在一些例子中，所提出的概念是在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践的。在其他情况下，没有详细描述众所周知的过程操作，以免不必要地模糊所描述的概念。尽管将结合特定例子描述一些概念，但应理解这些例子并非旨在是限制性的。
43.介绍
44.电动马达是各种动力系统(例如，电动车辆的驱动系统)的核心部件。可用于电动马达的空间通常是有限的，而电力需求可能很大。总体而言，高效率和小尺寸是电动马达的许多应用的重要考虑因素。一种减小尺寸和提高电动马达的效率的方法是增加穿过马达的定子铁芯的线圈的体积。该体积通常由槽填充比(sfr)表示，其定义为穿过定子铁芯的所有线圈的总横截面积与可用于这些线圈的所有槽的总横截面积之比。增加sfr值有助于降低绕组的电阻，从而降低功率损耗并提高效率。
45.常规电动马达通常使用具有圆形横截面的导线来形成线圈绕组。圆导线易于布线和弯折，从而广泛用于不同类型的电动马达。然而，即使用圆导线紧密填充定子槽时，圆导线也会在定子槽中的导线之间留下未填充的空间(例如，未填充的角部)，例如如图1a所示。具体来说，图1a是穿过定子铁芯110的相同槽114伸出的传统线圈元件141的示意图，每个线圈元件141具有圆形横截面。可以容易地看到槽114中的许多未填充的空间。为了清楚起见，没有示出线圈元件141的绝缘材料。结果，圆导线的sfr值通常小于50％。矩形导体产生高得多的sfr值(例如，大于50％、大于60％或甚至大于70％)，例如，如图1b所示。具体来说，图1b是穿过定子铁芯110的相同槽114伸出的线圈元件140的示意图，每个线圈元件140具有矩形横截面。虽然矩形线圈元件提供高得多的sfr，但是这些线圈元件因其至少在一些方向上的有限的弯折性而更难布线。
46.布线困难通常导致定子的每个侧部的绕组延伸较大，从而增加了马达的整体尺寸。例如，线圈可以由插入到定子槽中的单独的线圈元件形成。这些线圈元件在定子铁芯的每个侧部上弯折，以彼此互连和/或与母线互连。这两部分定子绕组(在定子铁芯的每个侧部各有一个)可以被称为线圈冠部。线圈元件的所有弯折和线圈元件之间的连接都具有这
些线圈冠部。由于矩形导体的有限的弯折性，矩形导体的这些冠部的高度以及在一些例子中这些冠部的外径通常比圆导线的更大。此外，与连续导线相反，使用单独的线圈元件在线圈元件之间需要大量连接，从而增加了冠部侧的复杂性。
47.应当注意，线圈元件之间的布线和连接取决于马达类型。分数槽电动马达的布线和连接通常例如比整数槽电动马达复杂得多。然而，分数槽电动马达提供了优于整数槽电动马达的各种优点，例如减小的齿槽转矩。
48.齿槽转矩是转子的磁极与定子上的磁性特征对齐的现象。在运行期间，磁极和磁性特征的对齐会导致振荡转矩，也称为齿槽转矩。在一些情况下，齿槽转矩足够大，以至于它可以通过支撑马达的结构传递并且可以被最终用户(例如，电动汽车的驾驶员和乘客)感受到。使用每极分数槽绕组减小了齿槽转矩，例如，如图1c示意性所示。具体来说，图1c示出了三种不同电动马达的齿槽转矩曲线，这些电动马达包括48槽整数槽马达(线200)和两种不同设计的60槽分数槽马达(线210和线220)。具体地说，线220对应于下文描述的分数槽马达的例子。转矩值是使用有限元分析获得的，并且为了简单起见已经被标准化。48槽整数槽马达的齿槽转矩在两个60槽分数槽马达中被降低了大约1/2或更多。此外，60槽分数槽马达的不同绕组配置导致不同的齿槽转矩性能。齿槽转矩的降低会导致噪音、振动和声振粗糙度(harshness)(nvh)的降低。然而，如上所述，分数槽电动马达的线圈布线相当复杂。绕组的复杂性在保持导线连接的紧凑机械封装方面提出了各种挑战，尤其是对于矩形线圈元件。
49.本文描述的是使用具有矩形横截面轮廓的线圈元件的分数槽电动马达。这些线圈元件包括环形线圈元件和延伸线圈元件。每个环形线圈元件具有从定子铁芯伸出并在铁芯的第一端部从铁芯延伸的两个延伸部。每个环形线圈元件还具有在铁芯的与第一端部相对的第二端部处将两个延伸部互连的环形端部。每个延伸线圈元件具有在第一端部从定子铁芯伸出的一个端部和在与第一端部相对的第二端部伸出的另一个端部。线圈元件在定子铁芯的第一端部处彼此直接互连。例如，线圈元件形成两排互连的对。每对由沿顺时针方向弯折的一个线圈元件和沿逆时针方向弯折的另一个线圈元件形成。相邻对相对于彼此径向偏移。更具体地说，每个环形线圈元件在第一端部处与两个其他线圈元件连接。每个延伸线圈元件在第一端部处与一个其他线圈元件连接。
50.此外，每个延伸线圈元件在定子铁芯的第二端部处与引线组件或另一个线圈元件连接。引线组件包括三个相母线和两个中性母线的组合。环形线圈元件在第二端部处不与任何部件连接。相反，环形线圈元件的端部环定位在第二端部与引线组件之间。线圈元件和引线组件的这种配置允许实现分数槽马达所需的线圈元件之间的复杂连接，同时在定子铁芯的每个侧部上保持紧凑的封装。例如，第一端部的冠部高度可小于50mm或甚至小于45mm，例如为约40mm。第二端部的冠部高度(不考虑引线组件)可小于45mm或甚至小于40mm，例如为约36mm。考虑到引线组件，第二端部的冠部高度可小于80mm或甚至小于70mm，例如为约61mm。
51.分数槽电动马达的例子
52.图2a示出了根据一些例子的分数槽电动马达100的立体示意图。所示的分数槽电动马达100没有转子，以更好地图示马达的其他部件。如图2a所示，分数槽电动马达100包括定子铁芯110、线圈130和引线组件150。线圈130由线圈元件140形成，这些线圈元件140各自
穿过定子铁芯110伸出并且通过清漆涂层(例如，聚酯清漆、环氧清漆)来使彼此绝缘。该绝缘材料的厚度可小于300μm，或更具体地说小于250μm，例如为约200μm。即使使用绝缘清漆，线圈130也在线圈元件140之间提供了一些空间，例如用于冷却或更具体地说用于在线圈元件140之间循环冷却流体。在一些例子中，相邻线圈元件之间的平均间距在0.5mm到2mm之间，或更具体地说在0.75mm到1.25mm之间，例如为约1mm。在一些例子中，定子铁芯110由布置成堆叠体的多个铁磁环形板形成。
53.线圈元件140主要在定子铁芯110的第一侧部111彼此直接互连(例如，通过焊接)。然而，选定的少数线圈也在定子铁芯110的第二侧部112彼此直接互连(例如，通过焊接)。此外，一些线圈元件140还与引线组件150连接(例如，也通过焊接)。
54.在一些例子中，线圈130具有3相-2并联绕组配置。为了在被称为并联1和并联2的并联支路上平衡电压，使用线圈元件140的各种例子来形成具有平衡阻抗的两个并联绕组。在一些例子中，这种平衡阻抗是通过特定的线圈配置来实现的，其中每个并联支路在两层绕组中都包含线圈。更具体地说，每个绕组在对于其各自的相组可能的每个槽中具有线圈，如下面参照图8a至图8f和图9所示和进一步所述。如果没有这种平衡绕组，并联支路之间的电流分布可能会不均匀，因而导致不同的并联绕组的加热速率不同。通过以上参照图1c提出的电磁有限元分析观察到齿槽转矩的降低。
55.参照图2b，定子铁芯110包括在第一侧部111与第二侧部112之间延伸的定子槽114。在一些例子中，定子铁芯110包括60个定子槽。定子槽114用于使线圈元件140穿过定子铁芯110伸出。在一些例子中，每个定子槽被配置为接收四个线圈元件140。定子槽中的每个线圈元件的位置可以用距定子铁芯110的中心轴线113的距离来标识。例如，图2b示出了具有直径d1、d2、d3和d4的四个同心圆，每个圆对应于每个槽中的不同的线圈位置。图2c是一个定子槽114的放大图，标识了每个位置。最外面的(从中心轴线113开始)位置被标识为第一位置115a并且可被称为“a”位置。该位置对应于最大的圆(d1)。第二位置115b可被称为“b”位置，对应于稍小的圆(d2)。第三位置115c可被称为“c”位置，对应于更小的圆(d3)。最后，最里面的位置或第四位置115d也可被称为“d”位置，对应于最小的圆(d4)。这样，240个不同位置(60个定子槽
×
每个槽中的4个位置)中的每个位置都可以通过槽号和每个槽中的特定位置来标识。例如，在下面描述的图9中使用了这种标识。总体而言，每个线圈元件都可以穿过240个位置中的一个位置伸出。一些类型的线圈元件(例如，环形线圈元件)穿过240个位置中的两个位置伸出，这将在下面进一步描述。
56.返回参照图2a，每个线圈元件140穿过定子铁芯110的第一侧部111和第二侧部112之间的一个或两个定子槽114伸出。在一些例子中，线圈元件140由铜或铜合金制成。流过这些线圈元件140的电流产生电磁通量，可以对这些电磁通量进行调制以控制分数槽电动马达100的速度。
57.如上所述，每个线圈元件在定子槽114中占据一个或两个位置。对于240个不同的位置，线圈元件140的数量至少为120。在一些例子中，该数量为144。换言之，线圈130由144个单独的线圈元件140形成，这些线圈元件140根据下面参照图8a至图8f和图9描述的分数槽电动马达100的特定设计互连。
58.参照图2d，线圈元件140在定子铁芯110的第一侧部111互连。更具体地说，每个线圈元件140在邻近定子铁芯110的第一侧部111处与至少一个其他线圈元件140电耦合，例
如，如图2e所示。线圈元件140的一些例子(例如，环形线圈元件)各自与两个其他线圈元件耦合，这在下面参照图6a至图6c进一步描述。这些连接例如通过焊接或更具体地说通过激光焊接形成。
59.参照图2f，每个线圈元件140具有矩形横截面轮廓。矩形横截面轮廓允许增加sfr，如上面参照图1a和图1b所述。在一些例子中，每个线圈元件140的厚度(ce
t
)在3.0mm到4.0mm之间，例如为约3.4mm，宽度(cew)在2.5mm到3.5mm之间，例如为约3.0mm。然而，其他例子也在范围内。
60.在分数槽电动马达100的组装期间，将线圈元件140从定子铁芯110的第二侧部112插入到定子槽114中。在这个阶段，线圈元件140的穿过定子槽114伸出并从定子铁芯110的第一侧部111延伸的部分是直的。之后，通过弯折这些端部而在线圈元件140的这些端部(从第一侧部111延伸)之间形成连接，现在将参照图3a、图3b和图3c来对此进行描述。具体来说，图3a示出了在定子铁芯110的第一侧部111从两个定子槽114延伸并形成电连接的四个线圈元件140。为清楚起见，在图3a中没有示出其他线圈元件。这些定子槽114被六个其他定子槽隔开，有效地表示了第一定子槽和八个定子槽114。每个线圈元件140被弯折以与对应的线圈元件形成电连接。
61.图3b是对应于图3a的俯视图，示出了每个线圈元件的周向和径向弯折程度。图3b还示出了与每个槽中的不同位置对应的四个弧(d1、d2、d3和d4)，这在上面参照图2b和图2c进行了描述。在定子圆周周围，每个线圈元件弯折的距离与3.5个槽间距对应，其中1个槽间距与两个相邻槽的中心之间的弧长对应。应说明的是，与d4对应的弧长大于与d1对应的弧长。然而，对于两个互连的线圈元件，弯折方向不同，或者更具体地说相反。例如，第一线圈元件140a顺时针弯折，而第二线圈元件140b逆时针弯折。第一线圈元件140a和第二线圈元件140b在定子铁芯110的位于第三定子槽和第四定子槽之间的部分上方互连。类似地，第三线圈元件140c顺时针弯折，而第四线圈元件140d逆时针弯折。第三线圈元件140c和第四线圈元件140d也在定子铁芯110的相同部分上方互连。
62.然而，第一线圈元件140a和第二线圈元件140b还远离定子铁芯的中心轴线径向弯折以提供与第三线圈元件140c的一些空间。例如，第二线圈元件140b在第二位置115b(“b”位置，对应于d2)处从定子槽114延伸。然而，与第一线圈元件140a形成电连接的第二线圈元件140b的端部定位在与第一位置(“a”位置)对应并具有直径d1的弧上方。类似地，第一线圈元件140a在第一位置115a(“a”位置，对应于d1)处从定子槽114延伸。与第二线圈元件140b形成电连接的第一线圈元件140a的端部径向延伸到指定位置之外。另一方面，第三线圈元件140c在第三位置115c(“c”位置，对应于d3)处从定子槽114延伸并且在该位置与第四线圈元件140d形成电连接。类似地，第四线圈元件140d在第四位置115d(“d”位置，对应于d4)从定子槽114延伸并且在该位置与第三线圈元件140c形成电连接。换言之，第一线圈元件140a和第二线圈元件140b均远离定子轴线径向弯折一个位置。相比之下，第三线圈元件140c和第四线圈元件140d没有径向弯折。
63.图3c示出了围绕第一线圈元件140a、第二线圈元件140b、第三线圈元件140c和第四线圈元件140d的所有剩余线圈元件。应当注意，以上参照第一线圈元件140a、第二线圈元件140b、第三线圈元件140c和第四线圈元件140d描述的连接和弯折特征在定子铁芯110的圆周周围重复60次。这种配置一致性允许大大减小在定子铁芯110的第一侧部111处由互连
的线圈元件140形成的冠部高度。简单地参照图2d，线圈元件140在定子铁芯110的第一侧部111的延伸(l1)小于50mm或甚至小于45mm。在一些例子中，这种线圈延伸/冠部高度(l1)在38mm到42mm之间，例如为约40mm。
64.参照图4a，引线组件150包括分别对应于分数槽电动马达100的不同相位的三个相母线152。三个相母线152提供与分数槽电动马达100的外部连接并且还与一些线圈元件140连接。在一些例子中，引线组件150包括用于将其他线圈元件140互连的两个中性母线160。与相母线152不同，两个中性母线160不形成外部连接。
65.相母线152和中性母线160彼此绝缘并且还由母线绝缘体158相对于彼此支撑。在一些例子中，母线绝缘体158模制在相母线152和中性母线160上。换言之，相母线152和中性母线160被集成到母线绝缘体158中。然而，各种连接端子从母线绝缘体158延伸以与相母线152和中性母线160形成连接。
66.图4a还示出了母线热电偶159，它是引线组件150的可选部件。当存在时，母线热电偶159与从母线绝缘体158延伸的一个母线152连接，并且被配置为测量该母线152的温度。该温度测量结果被传送到马达控制器，例如以在温度超过某个阈值时，减小流过分数槽电动马达100的电流。
67.图4b示出了没有母线绝缘体158的引线组件150，以便显示相母线152和中性母线160在引线组件150中的布置。相母线152形成引线组件150的顶层。这些层更加远离定子铁芯110。中性母线160形成最靠近定子铁芯110的底层。
68.图4c示出了中性母线160，为了清楚起见没有示出引线组件150的其他部件。在该例子中，每个中性母线160包括三个中性端子163和将中性端子163互连的中性箍165。中性端子163用于连接通过中性母线160互连的三个不同的线圈元件140。如图4c所示，中性端子163从中性环165径向偏移以避免与引线组件150的其他部件和线圈元件140的干涉。此外，参照图4a，中性端子163穿过并远离母线绝缘体158延伸，从而允许与线圈元件140形成电连接。中性箍165保持封闭在母线绝缘体158内并通过母线绝缘体158绝缘。
69.图4d示出了相母线152，而没有示出引线组件150的其他部件。图4e至图4g提供了这三个相母线152中的每个相母线的单独图示。每个母线152包括两个相端子153以与两个线圈元件140形成连接。每个相母线152的两个相端子153通过箍155接合或连接，箍155可以具有平面的半圆形形状。此外，与中性母线160不同，每个相母线152包括用于将分数槽电动马达100连接至外部电源(例如，逆变器)的外部端子154。外部端子154通过颈部156与箍155连接。在一些例子中，颈部156在外部端子154与箍155之间提供柔性连接，使得主连接端子154能够至少在垂直于箍155的平面的方向上移动，例如，如图4h示意性所示。例如，颈部156以及在一些例子中的外部端子154由薄金属条的堆叠体形成。这种柔性保留了内部连接(例如，相端子153与线圈元件140之间)和/或外部连接(例如，外部端子154与外部电源之间)。
70.现在将参照图5a和图5b来描述引线组件150与线圈元件140之间的各种连接。具体来说，图5a示出了没有母线绝缘体158的分数槽电动马达100，示出了在定子铁芯110的第二侧部112的各种连接。这些连接在概念上可以分为六组，在图5a中被标识为组1-组6。每组中存在相同类型的连接，组3的这些连接在图5b中进一步示出。具体地说，图5b示出了在引线组件150与线圈元件140之间或仅在线圈元件140之间的五个不同的连接件501-502。连接件501是相母线152与线圈元件140之间的，而连接件502是中性母线160与另一个线圈元件140
之间的。连接件503、连接件504和连接件505中的每一个是一对不同的线圈元件140之间的。
71.应当注意，在该例子中，在定子铁芯110的第二侧部112通过线圈元件140仅形成30个连接件。30个连接件中的18个是线圈元件140之间的，6个连接件是线圈元件140与相母线152之间的(与每个相母线152存在2个连接件)，并且6个连接件是线圈元件140与中性母线160之间的(与每个中性母线160存在3个连接件)。这些连接件是特定类型的线圈元件140，它们被称为延伸线圈元件。总体而言，这些连接件使用了48个延伸线圈元件：18个元件-元件连接件(或总共36个线圈元件)中的每一个使用两个线圈元件，元件-中性母线连接件使用6个线圈元件，元件-相母线连接件使用6个线圈元件。剩余的线圈元件140在定子铁芯110的第二侧部112处不形成任何连接件。相反，这些线圈元件140从一个定子槽114伸出并朝向另一个定子槽114延伸并延伸到该另一个定子槽114中。这些线圈元件140被称为环形线圈元件。在该例子中，有96个环形线圈元件。现在将参照图6a至图6e说明两种类型的线圈元件。
72.图6a示出了没有引线组件150的分数槽电动马达100，示出了在定子铁芯110的第二侧部112处的线圈元件140的布置。图6b至图6e示出了单独的线圈元件140。更具体地说，图6b至图6d示出了环形线圈元件141的三个例子。图6e示出了延伸线圈元件142的例子。
73.参照图6b至图6d，每个环形线圈元件141包括两个环延伸部143，每个环延伸部143终止于环延伸端部145。环延伸部143通过端部环144互连。环延伸部143通过不同的定子槽114穿过第一侧部111与第二侧部112之间的定子铁芯110伸出。环延伸端部145在第一侧部111从定子铁芯110延伸并与其他线圈元件140的端部连接，如上面参照图2d所述。端部环144在第二侧部112从定子铁芯110延伸并在不同的定子槽114之间延伸。如上所述，环形线圈元件141在第二侧部112不与任何其他元件连接。
74.参照图6e，每个延伸线圈元件142包括一个延伸部146，其终止于第一延伸端部147和第二延伸端部148。延伸部146穿过定子铁芯110伸出。第一延伸端部147在第一侧部111从定子铁芯110延伸，并与另一个延伸线圈元件142的第一延伸端部147或环形线圈元件141的环延伸部143连接。第二延伸端部148在第二侧部112从定子铁芯110延伸，并与另一个延伸线圈元件142的第二延伸端部148、母线152或中性母线160连接。
75.图7a是第一类线圈元件171的示意图，它是环形线圈元件141的例子。图7b是对应于图7a的俯视图。具体来说，图7b示出了伸入第一定子槽114a(在对应于d4的“d”位置)和第二定子槽114b(也在对应于d4的“d”位置)中的第一种线圈元件171。第二定子槽114b与第一定子槽114a被五个其他槽隔开。此外，第一类线圈元件171在“d”位置上延伸，从而至少在定子铁芯110的第二侧部112没有明显的径向偏移。最后，第一类线圈元件171周向延伸到超过第二定子槽114b的端点149，然后形成到第二定子槽114b的返回环。该特征用于避免来自例如从第一定子槽114a和第二定子槽114b之间的其他槽延伸的其他线圈元件的干扰。第一类线圈元件171可以被称为“槽d-大跨度”线圈元件。在一些例子中，线圈元件140包括第一类线圈元件171的六个不同实例。
76.图7c是第一类线圈元件171和第二类线圈元件172的示意图。第二类线圈元件172是延伸线圈元件142的例子。第二类线圈元件172从邻近第一定子槽114a的第三定子槽114c延伸，并遵循第一类线圈元件171的形状，然后远离定子铁芯110的第二侧部112延伸。该延伸用于与第二类线圈元件172形成电连接。
77.图7d是第三类线圈元件173的示意图，它是环形线圈元件141的另一个例子。图7e是对应于图7d的俯视图。具体来说，图7e示出了伸入第一定子槽114a(在对应于d4的“d”位置)和第二定子槽114b(也在对应于d3的“c”位置)中的第三类线圈元件173。应当注意，图7e中的第一定子槽114a和第二定子槽114b不同于在其他图中(例如，图7b和图7c)中标识的那些，并且用于描述特定的线圈元件的例子。在图7e中，第二定子槽114b与第一定子槽114a被七个其他槽隔开。此外，第三类线圈元件173在返回到“c”位置之前径向延伸跨越所有线圈位置(从“d”位置到“a”位置)。此特征用于避免来自其他线圈元件的干扰。第三类线圈元件173可被称为“槽c-d-冠部的跨8个槽”线圈元件。在一些例子中，线圈元件140包括第三类线圈元件173的30个不同实例。
78.图7f是第四类线圈元件174的示意图，其是环形线圈元件141的另一个例子。图7g是对应于图7f的俯视图。具体来说，图7g示出了伸入第一定子槽114a(在对应于d2的“b”位置)和第二定子槽114b(也在对应于d3的“c”位置)中的第四类线圈元件174。如前所述，图7f中的第一定子槽114a和第二定子槽114b可能与其他图中标识的那些不同。在图7g中，第二定子槽114b与第一定子槽114a被六个其他槽隔开。此外，第四类线圈元件174在返回到“c”位置之前径向延伸跨越所有线圈位置(从“b”位置到“a”位置)。此特征用于避免来自其他线圈元件的干扰。第四类线圈元件174可被称为“槽b-c-冠部的跨7个槽”线圈元件。在一些例子中，线圈元件140包括第四类线圈元件174的30个不同实例。
79.图7h是第五类线圈元件175的示意图，其是延伸线圈元件142的例子。图7i是对应于图7h的俯视图。具体来说，图7i示出了第五类线圈元件175，包括伸入第一定子槽114a(在对应于d1的“a”位置)中的延伸部146。第五类线圈元件175的第一端部147从定子铁芯110延伸以连接另一个线圈元件或引线组件150。更具体地说，第一端部147在第二定子槽114b上延伸，与第一定子槽114a被三个其他槽隔开。此外，第一端部147延伸到第二定子槽114b中的“c”位置上。在一些例子中，第一端部147延伸到第二定子槽114b中的“d”位置上。此特征用于避免来自其他线圈元件的干扰。第五类线圈元件175可被称为“i pin槽d-a”和“i pin槽d-a”。在一些例子中，线圈元件140包括第五类线圈元件174的18个不同实例。
80.总体而言，在一些例子中，分数槽电动马达100包括144个单独的线圈元件140。这些线圈元件140可以由7种不同的类型或配置表示，其中5种在上文参照图7a至图7i进行了描述。在一些例子中，线圈元件140包括96个环形线圈元件141和48个延伸线圈元件142。
81.图8a示出了根据一些例子的定子接线示意图。图8b、图8c、图8d、图8e和图8f示出了根据一些例子的图8a中的定子接线示意图的不同部分。图8a的示意图示出了4层绕组中的每一层。可以看到线圈之间的连接以及与母线和中性母线的连接。
82.图9图示了根据一些例子的定子接线表。更具体地说，图9示出了每个定子槽的内容，指示了每个线圈的相位、每个线圈属于哪个并联电路以及连接的顺序。
83.电动车辆的例子
84.分数槽电动马达100的一种应用是电动车辆，或者更具体地说是混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆和全电动车辆。例如，图10是电动车辆1000的示意图，其包括电池组1010、逆变器1020和分数槽电动马达100。为简单起见，没有示出电动车辆1000的其他部件。电池组1010被配置为接收从逆变器1020接收的能量(例如，从外部源，例如充电器，或电动车辆1000的再生制动)并存储该电能以供将来使用。此外，电池组1010被配置为将储
存的电能释放到逆变器1020，例如，以驱动分数槽电动马达100和操作电动车辆1000的其他系统(例如，加热-通风、照明等)。
85.另外的例子
86.此外，上述描述包括根据以下条款的例子：
87.条款1.一种分数槽电动马达，其包括：
88.定子铁芯，其包括第一侧部和第二侧部和在所述第一侧部与所述第二侧部之间延伸的定子槽；
89.线圈，其由线圈元件形成，其中：
90.每个所述线圈元件穿过所述定子铁芯的所述第一侧部与所述第二侧部之间的一个或两个所述定子槽，
91.每个所述线圈元件在所述定子铁芯的所述第一侧部处与所述线圈元件中的至少一个其他线圈元件电耦合，并且
92.每个所述线圈元件具有矩形横截面；以及
93.引线组件，其包括三个相母线，其中：
94.每个所述相母线在所述定子铁芯的所述第二侧部处与至少一个所述线圈元件电耦合，并且
95.每个所述相母线包括用于将所述分数槽电动马达连接至外部电源的外部端子(154)。
96.条款2.根据条款1所述的分数槽电动马达，其中，所述引线组件还包括两个中性母线，每个中性母线在所述定子铁芯的所述第二侧部处与至少一个所述线圈元件电耦合。
97.条款3.根据条款2所述的分数槽电动马达，其中，所述中性母线和所述相母线堆叠在所述引线组件内并且彼此电隔离。
98.条款4.根据条款3所述的分数槽电动马达，其中，所述引线组件包括母线绝缘体，所述母线绝缘体模制在所述中性母线和所述相母线中的每一个上并且将所述中性母线和所述相母线相对于彼此机械地支撑。
99.条款5.根据条款4所述的分数槽电动马达，其中，每个所述相母线包括一个或多个相端子，所述相端子从所述母线绝缘体伸出并与一个或多个所述线圈元件电耦合。
100.条款6.根据条款4所述的分数槽电动马达，其中，每个所述中性母线包括一个或多个中性端子，所述中性端子从所述母线绝缘体伸出并与一个或多个所述线圈元件电耦合。
101.条款7.根据条款4所述的分数槽电动马达，其中，所述引线组件还包括母线热电偶，所述母线热电偶被支撑在所述母线绝缘体上并与所述相母线中的部分穿过所述母线绝缘体伸出的一个相母线热耦合。
102.条款8.根据条款1至7中任一项所述的分数槽电动马达，其中，所述三个相母线中的每个相母线还包括箍，使得所述外部端子柔性地连接至所述箍。
103.条款9.根据条款8所述的分数槽电动马达，其中：
104.所述三个相母线中的每个相母线还包括颈部，所述颈部将所述箍柔性地连接至所述外部端子，并且
105.所述颈部由多个金属条形成。
106.条款10.根据条款8所述的分数槽电动马达，其中，所述三个相母线堆叠在所述引
线组件中。
107.条款11.根据条款1至10中任一项所述的分数槽电动马达，其中，所述线圈元件包括环形线圈元件和延伸线圈元件，使得所述环形线圈元件仅在所述定子铁芯的所述第一侧部连接，而所述延伸线圈元件在所述定子铁芯的所述第一侧部和所述第二侧部都连接。
108.条款12.根据条款11所述的分数槽电动马达，其中：
109.每个所述环形线圈元件都包括端部环和两个环延伸部，所述两个环延伸部通过所述端部环互连并且各自终止于环延伸端部，
110.所述两个环延伸部中的每个环延伸部的环延伸端部都在所述第一侧部从所述定子铁芯延伸并连接至一个所述线圈元件，并且
111.所述端部环在所述第二侧部从所述定子铁芯延伸成在两个不同的所述定子槽之间。
112.条款13.根据条款12所述的分数槽电动马达，其中，每个所述环形线圈元件的所述端部环定位在所述定子铁芯的所述第二侧部与所述引线组件之间。
113.条款14.根据条款12所述的分数槽电动马达，其中，一个所述环形线圈元件的所述两个环延伸部在相同位置延伸穿过两个不同的定子槽。
114.条款15.根据条款12所述的分数槽电动马达，其中，一个所述环形线圈元件的所述两个环延伸部在不同位置延伸穿过两个不同的定子槽。
115.条款16.根据条款11所述的分数槽电动马达，其中：
116.每个延伸线圈元件包括第一端部、延伸部和第二端部，
117.所述延伸部穿过所述第一侧部与所述第二侧部之间的所述定子铁芯伸出并且将所述第一端部和所述第二端部互连，
118.所述第一端部在所述第一侧部从所述定子铁芯延伸并连接至一个所述线圈元件，并且
119.所述第二端部在所述第二侧部从所述定子铁芯延伸并连接至一个所述线圈元件或所述引线组件。
120.条款17.根据条款16所述的分数槽电动马达，其中，每个所述延伸线圈元件的所述第二端部至少部分地伸出超过所述引线组件。
121.条款18.根据条款16所述的分数槽电动马达，其中，所述第二端部相对于所述延伸部径向偏移。
122.条款19.根据条款1至18中任一项所述的分数槽电动马达，其中，所述线圈元件被布置成三相两并联的配置。
123.条款20.根据条款1至19中任一项所述的分数槽电动马达，其中，每个所述线圈元件的矩形横截面具有3.0mm到4.0mm之间的高度和2.5mm到3.5mm之间的宽度。
124.结论
125.尽管出于理解清楚的目的已经对前述概念进行了一些详细的描述，但是显然可以在所附权利要求的范围内实施某些改变和修改。应注意的是，存在实现过程、系统和设备的许多替代方式。因此，当前的例子被认为是说明性的而不是限制性的。