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HINTERGRUND
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Gebiet der Offenbarung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Statorstruktur, und insbesondere eine Statorstruktur eines Fahrzeugmotors.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Wenn in herkömmlichen Fahrzeugmotoren Drähte mit rundem Querschnitt zum Stapeln und Wickeln um die Zähne des Eisenkerns verwendet werden, dauert es oft länger, um den Spulenraumfaktor in dem Wickelnutraum zwischen benachbarten Zähnen so weit wie möglich zu verbessern, und der Spulenraumfaktor der Drähte nach dem mehrfachen-Drehen gestapelter Wicklungen ist immer noch nicht ideal. Aus diesem Grund suchen die Motorenhersteller aktiv nach Lösungen, die den Spulenraumfaktor nach dem Wickeln erhöhen und die Leistung des Motors effektiver verbessern können.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine Fahrzeugmotor-Statorstruktur bereit, die den Anforderungen des Stands der Technik gerecht wird.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen enthält eine Fahrzeugmotor-Statorstruktur eine Statorkernanordnung und eine Vielzahl von Spulenanordnungen, die aus Flachdrähten zusammengesetzt ist. Die Statorkernanordnung enthält einen ringförmigen Abschnitt und eine Vielzahl von Zahnabschnitten. Die Zahnabschnitte erstrecken sich von dem ringförmigen Abschnitt in einer radialen Richtung in Richtung eines Zentrums der Statorkernanordnung. Jede Spulenanordnung ist um einen entsprechenden Zahnabschnitt herum konfiguriert. Jede Spulenanordnung enthält einen ersten Flachdraht und eine Vielzahl von zweiten Flachdrähten, die elektrisch parallel zueinander verbunden sind. Der erste Flachdraht ist radial geschichtet bzw. gestapelt und um den entsprechenden Zahnabschnitt gewickelt. Die zweiten Flachdrähte sind radial benachbart zu dem ersten Flachdraht angeordnet und elektrisch mit dem ersten Flachdraht in Reihe verbunden. Die zweiten Flachdrähte werden abwechselnd gestapelt und radial um den entsprechenden Zahnabschnitt gewickelt.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen enthält eine Fahrzeugmotor-Statorstruktur eine Statorkernanordnung und eine Vielzahl von Spulenanordnungen, die aus Flachdrähten zusammengesetzt sind. Die Statorkernanordnung enthält einen ringförmigen Abschnitt und eine Vielzahl von Zahnabschnitten. Die Zahnabschnitte erstrecken sich von dem ringförmigen Abschnitt in einer radialen Richtung in Richtung eines Zentrum der Statorkernanordnung. Jede Spulenanordnung ist um einen entsprechenden Zahnabschnitt herum konfiguriert. Jede Spulenanordnung enthält einen ersten Flachdraht und eine Vielzahl von zweiten Flachdrähten, die elektrisch parallel zueinander verbunden sind. Der erste Flachdraht ist radial gestapelt und um den entsprechenden Zahnabschnitt gewickelt. Die zweiten Flachdrähte sind radial um den entsprechenden Zahnabschnitt der Zahnabschnitte gewickelt und radial benachbart zu dem ersten Flachdraht angeordnet und elektrisch in Reihe mit dem ersten Flachdraht verbunden. Eine radiale Querschnittsdickensumme jedes Satzes der zweiten Flachdrähte ist größer als eine radiale Querschnittsdicke des ersten Flachdrahtes, und eine radiale Querschnittsdickensumme aller zweiten Flachdrähte, die gestapelt und um den entsprechenden Zahnabschnitt gewickelt sind, ist kleiner als eine radiale Querschnittsdickensumme des ersten Flachdrahtes, der gestapelt und um den entsprechenden Zahnabschnitt gewickelt ist.
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Statorstruktur des hier offenbarten Fahrzeugmotors zwei Arten von Flachdrähten mit unterschiedlichen Querschnittsdicken und -breiten aufweist, die in der radialen Richtung benachbart sind, um ein Stufenprofil zu bilden, wodurch der Spulenraumfaktor verbessert wird. Die beiden Arten von Flachdrähten enthalten einen ersten Flachdraht, der elektrisch in Reihe mit einer Vielzahl von zweiten Flachdrähten verbunden ist, die elektrisch parallel zueinander verbunden sind. Die zweiten Flachdrähte sind radial benachbart zu dem ersten Flachdraht gestapelt und radial abwechselnd gestapelt und um den Zahnabschnitt gewickelt. Die Summe der radialen Querschnittsdicke jedes Paares oder Satzes der zweiten Flachdrähte ist größer als die radiale Querschnittsdicke des ersten Flachdrahtes, und die Summe der radialen Querschnittsdicke aller um den Zahnabschnitt gestapelten zweiten Flachdrähte ist kleiner als die Summe der radialen Querschnittsdicke des ersten Flachdrahts, gestapelt um den Zahnabschnitt. Mit den oben erwähnten zwei Arten von Flachdrähten kann der Spulenraumfaktor der Leiter verbessert werden, der Betriebsverlust des Stators kann reduziert werden, und die Betriebseffizienz der Statorstruktur des Fahrzeugmotors kann verbessert werden.
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Es ist zu verstehen, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung aus Beispielen bestehen und dazu dienen, die beanspruchte Offenbarung weiter zu erläutern.
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Figurenliste
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Die Offenbarung kann durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform besser verstanden werden, wobei auf die begleitenden Zeichnungen wie folgt Bezug genommen wird:
- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugmotor-Statorstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines mit Spulenanordnungen konfigurierten Zahnabschnitts in einer Statorstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Zahnabschnitts, der mit Spulenanordnungen in einer Statorstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist;
- 4 zeigt eine Seitenansicht einer Fahrzeugmotor-Statorstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Statorstruktur in 1, die mit einer isolierenden ringförmigen Abdeckung bereitgestellt ist; und
- 6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Statorstruktur in 5, die mit ringförmigen Verbindungsstrukturen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nun im Detail auf die vorliegenden Ausführungsformen der Offenbarung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Wo immer es möglich ist, werden in den Zeichnungen und in der Beschreibung dieselben Bezugszeichen verwendet, um sich auf gleiche oder ähnliche Teile zu beziehen.
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In 1 ist eine Statorstruktur 100 dargestellt, die eine Statorkernanordnung 110 enthält. Die Statorkernanordnung 110 enthält einen ringförmigen Abschnitt 112 und eine Vielzahl von Zahnabschnitten 114, und die Zahnabschnitte 114 erstrecken sich von dem ringförmigen Abschnitt 112 in Richtung eines Zentrums 110c der Statorkernanordnung 110 in einer radialen Richtung. Ein isolierender Wickelrahmen 116 ist um jeden Zahnabschnitt 114 herumgewickelt, so dass ein Spulendraht nach dem Wickeln passend von der Statorkernanordnung 110 isoliert werden kann. Die Statorstruktur 100 enthält eine Vielzahl von Spulenanordnung 120, die aus Flachdrähten zusammengesetzt sind, und jede Spulenanordnung 120 ist auf einem entsprechenden Zahnabschnitt 114 angeordnet. In dem Herstellungsverfahren werden die aus Flachdrähten zusammengesetzten Spulenanordnungen 120 um den Zahnabschnitt 114 gewickelt, um die Drähte auf jedem Zahnabschnitt 114 in radialer Richtung schnell zu stapeln und die Arbeitsstunden für das Wickeln zu reduzieren. Die Spulenanordnungen 120, die aus Flachdrähten zusammengesetzt sind, tragen auch zur Erhöhung der Betriebsleistung des Fahrzeugmotor-Stators bei.
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Bezug nehmend auf 2 enthält jede Spulenanordnung einen ersten Flachdraht 122 und eine Vielzahl von zweiten Flachdrähten 124, die elektrisch parallel zueinander verbunden sind. Der erste Flachdraht 122 ist radial gestapelt und um den Zahnabschnitt 114 von dem Wurzelabschnitt 114c des Zahnabschnitts 114 gewickelt. Die zweiten Flachdrähte 124 radial benachbart zu dem ersten Flachdraht 122 und sind elektrisch mit dem ersten Flachdraht 122 in Reihe verbunden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält jede Spulenanordnung 120 einen ersten Flachdraht 122 und zwei elektrisch verbundene zweite Flachdrähte 124, und die beiden elektrisch verbundenen zweiten Flachdrähte (1241, 1242) sind radial abwechselnd um den Zahnabschnitt 114 herum gestapelt (siehe auch 3, die beiden zweiten Flachdrähte 1241 und 1242 sind durch unterschiedliche graue Muster dargestellt). In anderen Beispielen der vorliegenden Erfindung kann jede Spulenanordnung 120 drei oder mehr zweite Flachdrähte 124 enthalten, die elektrisch parallel zueinander verbunden sind. Die gestapelte Wicklung der zweiten Flachdrähte 124 ist weiter von dem ringförmigen Abschnitt 112 entfernt als die gestapelte Wicklung des ersten Flachdrahtes 122. Die oben erwähnte elektrische Konfiguration des ersten Flachdrahts 122 und der zweiten Flachdrähte 124 trägt dazu bei, den Leistungsverlust während des Betriebs der Statorstruktur 100 zu verringern. Da der erste Flachdraht 122 und die zweiten Flachdrähte 124 die gleiche Leiterquerschnittsfläche aufweisen, kann die Verwendung unterschiedlicher Leiterquerschnittsgrößen den Spulenraumfaktor des Leiters weiter verbessern und den DC bzw. Gleichstrom-Kupferdrahtverlust effektiv reduzieren. Darüber hinaus sind die ersten Flachdrähte 122 mit den zweiten Flachdrähten 124 in Reihe verbunden, und die zweiten Flachdrähte 124 sind in Drähte 1241, 1242 unterteilt, um die Querschnittsfläche jedes einzelnen Leiters des Kupferdrahtes in der Nähe des Kopfes 114b des Zahnabschnitts zu reduzieren, so dass die Querschnittsfläche eines einzelnen Leiters reduziert werden kann, um den AC- bzw. Wechselstrom-Kupferverlust in einem Bereich mit hoher Magnetfelddichte effektiv zu reduzieren.
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Der erste Flachdraht 122 enthält ein erstes Ende 122a und ein zweites Ende 122b, und jeder der zweiten Flachdrähte 124 enthält ein erstes Ende 124a und ein zweites Ende 124b, die elektrisch parallel verbunden sind. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind das erste Ende 122a des ersten Flachdrahtes 122 und die ersten Enden 124a der zweiten Flachdrähte 124, die aus der Statorkernanordnung 110 vorstehen, benachbart zu dem ringförmigen Abschnitt 112, was vorteilhaft ist, um mehr Platz zum Konfigurieren ringförmiger Verbindungsstrukturen (wie die ringförmigen Verbindungsstrukturen 150 in 6) freizugeben. Darüber hinaus steht der Flachdraht aus der Statorkernanordnung 110 an einer Position vor, die an den ringförmigen Abschnitt 112 benachbart ist und von der Mitte 110c des Eisenkerns entfernt ist, wo ein Motorrotor angeordnet ist, was die Unannehmlichkeiten im Herstellungsverfahren und die Behinderung bei der Drehung des Motors verringern kann. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält jeder der zweiten Flachdrähte 124 einen Verlängerungsabschnitt 124c, der sich von dem Kopf 114b des Zahnabschnitts 114 zu dem ersten Ende 124a der zweiten Flachdrähte 124 erstreckt, um die zweiten Flachdrähte 124 so zu führen, dass sie nahe an dem ringförmigen Abschnitt 112 vorstehen. Der Verlängerungsabschnitt 124c ist axial benachbart zu den gestapelten Drähten angeordnet, wodurch vermieden werden kann, dass der Nutraum zwischen den Zahnabschnitten belegt wird. Der Verlängerungsabschnitt 124c in 2 ist zu einem bogenförmigen gekrümmten Abschnitt 130 benachbart an die gestapelten Drähte angeordnet, was vorteilhaft ist, um eine axiale Länge zu reduzieren oder zu vermeiden, die der Verlängerungsabschnitt 124c zu der Statuskernanordnung 110 hinzufügen muss, wenn der Verlängerungsabschnitt 124c konfiguriert ist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung steht das erste Ende 122a des ersten Flachdrahtes 122 aus der ersten Seite 115a des Zahnabschnitts 114 hervor, und jedes der ersten Enden 124a der zweiten Flachdrähte 124 steht aus der zweiten Seite 115b des Zahnabschnitts 114 hervor, wobei die zweite Seite 115b und die erste Seite 115a des Zahnabschnitts 114 einander gegenüberliegen. Diese Konfiguration erleichtert den Abstand zwischen dem ersten Ende 122a des ersten Flachdrahtes 122 und den ersten Enden 124a der zweiten Flachdrähte 124, um eine Phasenklemme bzw. eine neutrale Klemme anzuschließen und gegenseitige Störungen zu vermeiden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind das zweite Ende 122b des ersten Flachdrahtes 122 und die zweiten Enden 124b der zweiten Flachdrähte 124 miteinander verbunden, um eine Verbindung zu bilden (z.B. durch Schweißen, um eine Verbindung zu bilden), so dass der erste Flachdraht 122 und die parallel verbundenen zweiten Flachdrähte 124 in Reihe verbunden sind.
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Bezug nehmend auf 3 enthält in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung jede Spulenanordnung einen ersten Flachdraht 122 und zwei zweite Flachdrähte (1241, 1242), die parallel verbunden sind. Der erste Flachdraht 122 und die zweiten Flachdrähte 124 weisen unterschiedliche Querschnittsdicken, -breiten und -durchmesser auf, um ein Stufenprofil in einer radialen Richtung R zu bilden, wodurch der Spulenraumfaktor verbessert und die Betriebsleistung der Statorstruktur 100 erhöht wird. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Querschnittsflächensumme von zwei parallel verbundenen zweiten Flachdrähten 124 (d.h. zwei Flachdrähte (1241, 1242) mit unterschiedlichen grauen Mustern in der Figur) gleich oder im Wesentlichen gleich der ersten Querschnittsfläche eines einzelnen Flachdrahtes 122, was den Wechselstromverbrauch reduzieren kann. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Querschnittsbreite W1 eines einzelnen ersten Flachdrahtes 122 größer als eine Querschnittsbreite W2 jedes zweiten Flachdrahtes 124, um ein Stufenprofil zu bilden. Die vorgenannte Querschnittsbreite W1/W2 ist die Breite in einer Richtung senkrecht zu der radialen Richtung R.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine radiale Querschnittsdickensumme der zweiten Flachdrähte 124 jedes Paares oder Satzes (d.h. eine radiale Querschnittsdicke T2a des Drahtes 1241 + eine radiale Querschnittsdicke T2b des Drahtes 1242) größer als eine radiale Querschnittsdicke (T1) eines einzelnen ersten Flachdrahtes 122, und eine radiale Querschnittsdickenstapelsumme aller zweiten Flachdrähte 124, die gestapelt und um den Zahnabschnitt 114 gewickelt sind (d.h., T2 Summe in der radialen Richtung R) kleiner ist als eine radiale Querschnittsdicken-Stapelsumme des ersten Flachdrahtes 122, der um den Zahnabschnitt 114 gestapelt und gewickelt ist (d.h. T1 Summe in der radialen Richtung R), wodurch der Spulenraumfaktor verbessert wird.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Querschnittsbreite W3 (eine Breite in einer Richtung senkrecht zu der radialen Richtung R) eines Zahnabschnitts 114 einheitlich und gleich von der Wurzel 114c zu dem Kopf 114b. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Zahnabschnitt 114 eine Seitenfläche 114a, die senkrecht mit einer Innenfläche 112a des ringförmigen Abschnitts 112 an dem Wurzelabschnitt 114c jedes Zahnabschnitts 114 verbunden ist oder nahezu senkrecht damit verbunden ist, um mit dem ersten Flachdraht 122 und den zweiten Flachdrähten 124 mit annähernd rechteckigen Querschnitten gepaart zu werden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die zweiten Flachdrähte 124 Querschnittsflächen auf, die gleich oder im Wesentlichen gleich sind (z.B. sind die jeweiligen Querschnittsflächen der zweiten Flachdrähte 1241 und 1242 gleich oder im Wesentlichen gleich), um eine annähernd gleiche Stromdichte in jedem zweiten Flachdraht 124 zu erhalten. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Querschnittsflächen der zweiten Flachdrähte 124 unterschiedlich voneinander, z.B. zwei zweite Flachdrähte 1241 und 1242 weisen ihre jeweiligen Querschnittsflächen in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander oder in nahezu einem ganzzahligen Verhältnis zueinander auf.
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Bezugnehmend auf 4 weist die Statorkernanordnung 110 eine erste Seite 110a und eine zweite Seite 110b auf, die einander gegenüberliegen. Das erste Ende 122a des ersten Flachdrahtes 122 und die ersten Enden 124a der zweiten Flachdrähte 124 stehen jeweils aus der ersten Seite 110a der Statorkernanordnung 110 hervor. Das zweite Ende 122b des ersten Flachdrahtes 122 und die zweiten Enden 124b der zweiten Flachdrähte 124 sind so miteinander verbunden, dass sie eine Verbindung bilden, die sich auf der zweiten Seite 110b der Statorkernanordnung 110 befindet und die dazu geeignet ist, das zweite Ende 122b des ersten Flachdrahtes 122 und die zweiten Enden 124b der zweiten Flachdrähte 124 durch Schweißen zu verbinden. Das erste Ende (122a, 124a) und das zweite Ende (122b, 124b) der Flachdrähte sind jeweils auf zwei gegenüberliegenden Seiten 110a, 110b der Statorkernanordnung 110 angeordnet, was für die Anordnung der Wicklungselektroden der Statorstruktur 100 vorteilhaft ist, um gegenseitige Störungen zu reduzieren. Zum Beispiel ist das erste Ende 122a des ersten Flachdrahtes 122 mit einem Phasenanschluss verbunden, und die ersten Enden 124a der zweiten Flachdrähte 124 sind mit dem neutralen Anschluss verbunden; oder das erste Ende 122a des ersten Flachdrahtes 122 ist mit dem neutralen Anschluss verbunden, und die ersten Enden 124a der zweiten Flachdrähte 124 sind mit dem Phasenanschluss verbunden.
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Bezugnehmend auf 5 und 6 enthält die Statorstruktur 100 auch eine isolierende ringförmige Abdeckung 140 und eine Vielzahl von ringförmigen Verbindungsstrukturen 150. Die isolierende ringförmige Abdeckung 140 schirmt den an die Statorkernanordnung 110 und die Spulenanordnungen 120 benachbarten ringförmigen Abschnitt 112 ab, um die ringförmigen Verbindungsstrukturen 150 und die Spulenanordnungen 120 zu isolieren und voneinander zu trennen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist die isolierende ringförmige Abdeckung 140 eine Vielzahl von Durchgangslöchern 140a auf, und jedes Durchgangsloch 140a ermöglicht es dem ersten Ende 122a des ersten Flachdrahtes 122 und den ersten Enden 124a der zweiten Flachdrähte 124, hindurchzugehen und hervorzustehen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist die isolierende ringförmige Abdeckung 140 einen Nutbereich 140b auf, so dass die ringförmigen Verbindungsstrukturen 150 koaxial in dem Nutbereich 140b angeordnet sind. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weisen die ringförmigen Verbindungsstrukturen 150 eine Vielzahl von Stiften 150a auf, um jeweils mit den ersten Enden (122a, 124a) der Flachdrähte verbunden zu werden. Die Stifte 150a wirken mit den ringförmigen Verbindungsstrukturen 150 zusammen und sind über Verbindungsplatten 150b mit den neutralen Anschlüssen oder den Phasenanschlüssen verbunden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die isolierende ringförmige Abdeckung 140 eine Vielzahl von Kerben 140c auf, so dass die Vielzahl von Verbindungsplatten 150b der ringförmigen Verbindungsstrukturen 150 jeweils innerhalb der neutralen Anschlüssen oder der Phasenanschlüssen untergebracht und dann mit diesen verbunden werden.
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Statorstruktur des hier offenbarten Fahrzeugmotors zwei Typen von Flachdrähten mit unterschiedlichen Querschnittsdicken und -breiten aufweist, die in der radialen Richtung aneinander benachbart sind, um ein Stufenprofil zu bilden, wodurch der Spulenraumfaktor verbessert wird. Die beiden Arten von Flachdrähten enthalten einen ersten Flachdraht, der elektrisch in Reihe mit einer Vielzahl von zweiten Flachdrähten verbunden ist, die elektrisch parallel zueinander verbunden sind. Die zweiten Flachdrähte sind radial benachbart zu dem ersten Flachdraht gestapelt und radial abwechselnd gestapelt und um den Zahnabschnitt gewickelt. Die Summe der radialen Querschnittsdicke jedes der zweiten Flachdrähte ist größer als die radiale Querschnittsdicke des ersten Flachdrahtes, und die Summe der radialen Querschnittsdicke aller um den Zahnabschnitt gestapelten zweiten Flachdrähte ist kleiner als die Summe der radialen Querschnittsdicke des um den Zahnabschnitt gestapelten ersten Flachdrahtes. Mit den oben erwähnten zwei Typen von Flachdrähten kann der Spulenraumfaktor der Leiter erhöht, der Betriebsverlust des Stators verringert und die Betriebseffizienz der Statorstruktur des Fahrzeugmotors verbessert werden.