混合动力车辆的皮带传动交流发电机起动器马达发电机

摘要

本发明涉及混合动力车辆的皮带传动交流发电机起动器马达发电机。一种定子组件包括限定了S个槽的定子。第一和第二绕组布置在S个槽的每个槽内。两个绕组具有在径向方向上的宽度和在垂直于所述的径向方向的方向上的厚度。宽度与厚度的比值在3.0∶1和4.5∶1之间。

说明书

与相关申请的交叉参考

本申请要求了2007年7月27日提交的美国临时申请No 60/952,432的优先权。以上申请的披露在此通过参考完整合并。

技术领域

本披露涉及电机，且更特定地涉及用于混合动力车辆的皮带传动交流发电机起动器(BAS)马达发电机。

背景技术

在此部分中的陈述仅提供了涉及本披露的背景信息且不组成现有技术。

混合动力总成典型地包括第一转矩生成器，例如内燃机(ICE)，和第二转矩生成器，例如电机(EM)。二者可以为传动系提供转矩以驱动车辆。

在完全混合动力总成中，EM可以直接驱动传动系而不将转矩通过ICE的部件传递。在中度混合动力总成中，EM与ICE通过附件驱动联接。由EM生成的转矩通过ICE传递到传动系。典型的中度混合动力总成包括皮带传动交流发电机起动器(BAS)系统。在BAS系统中，EM通过传统的皮带和滑轮构造联接到ICE，ICE驱动了其他附属部件，包括但不限制于泵和压缩机。

因为EM对车辆添加了重量和成本，所以需要优化EM的效率。

发明内容

定子组件包括限定了S个槽的定子。第一和第二绕组布置在S个槽的每个槽内。第一和第二绕组具有在径向方向上的宽度和在垂直于径向方向的方向上的厚度。宽度与厚度的比值在3.0∶1和4.5∶1之间。

在其他特征中，比值在3.5∶1和4.0∶1之间。比值在3.8∶1和4.0∶1之间。比值大致为3.9∶1。

在其他特征中，电机包括定子组件。电机是三相电机。第一绕组和第二绕组都连接到三相的一相。

在其他特征中，永磁电机包括定子组件且进一步包括转子组件，转子组件包括限定了极的转子叠片，每个极包括布置在第二“V”形槽的径向外侧的第一“V”形槽。永磁材料布置在第一和第二“V”槽内。

在其他特征中，感应电机包括定子组件且进一步包括转子组件，转子组件包括限定了极的转子叠片。

在其他特征中，第一和第二绕组包括带有大体上矩形导体的波状绕组。第一绕组加上第二绕组的宽度大致等于槽的宽度。第一绕组的厚度大致等于槽的宽度。S等于72。

适用性的进一步的范围将从在此提供的描述中显见。应理解的是描述和特定的例子仅意图于图示的目的，且不意图于限制本披露的范围。

附图说明

在此描述的附图仅用于图示目的，且不意图于以任何方式限制本披露的范围。

图1是车辆的功能方框图，车辆包括发动机和带有根据本披露的皮带传动交流发电机起动器(BAS)电机(EM)的传动系统；

图2是BAS EM的侧视图；

图3是BAS EM的定子组件和壳体的俯视图；

图4A是用于永磁EM的转子和定子组件的截面视图；

图4B是用于感应EM的转子和定子组件的截面视图；

图5是定子叠片的俯视图；和

图6是图示了在定子槽内的绕组的放大视图。

具体实施方式

如下的描述在本质上仅是典型的，且不意图于限制本披露、申请或使用。应理解的是在所有附图中，相应的参考数字指示了类似的或相应的零件和特征。

如在此所使用，术语“模块”指特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、执行了一个或多个软件或固件程序的处理器(共享处理器、专用处理器或处理器组)和存储器，组合逻辑电路或提供了所述的功能性的其他合适的部件。

本披露提供了用于永磁电机和感应电机(EM)的改进的定子组件设计。另外，用于永磁电机和感应电机的转子组件在此描述。为图示目的，EM可以用于带有皮带传动交流发电机起动器(BAS)系统的混合动力车辆内。然而，在此描述的EM可以使用在其他应用中。

现在参考图1，将详细描述典型的混合动力总成10。虽然典型的动力总成10图示为后轮驱动(RWD)的动力总成，但本披露应用于任何其他动力总成构造。典型的动力总成10包括推进系统12和传动系系统14。推进系统12包括发动机16和电机(EM)18。

推进系统12也可以包括附件，包括但不限制于A/C压缩机20和转向泵22。EM 18和附件使用皮带和滑轮系统24驱动地联接到发动机。皮带和滑轮系统24包括多个滑轮，滑轮被固定以与EM 18，附件和发动机16的曲轴26一起旋转，以及包括使得转矩能从EM 18和/或附件传递到曲轴26/从曲轴26传递到EM 18和/或附件的皮带。此构造称为皮带传动交流发电机起动器(BAS)系统。

发动机16的曲轴26驱动了传动系系统14。传动系系统14包括弹性盘或飞轮(未示出)，转矩转换器或其他联接设备30，变速器32，推进轴34，差速器36，车轴38，制动器40和从动轮42。在发动机16的曲轴26处输出的推进转矩通过传动系系统部件传递，以在车轴38处提供车轴转矩来驱动车轮42。更特定地，推进转矩通过联机设备30、变速器32和差速器36提供的数个传动比而增加，以在车轴38处提供车轴转矩。

动力总成10也包括控制模块50，该模块调节了动力总成10的运行。驾驶员输入62传递到控制模块50。驾驶员输入62可以包括但不限制于加速器踏板和/或巡航控制系统。驾驶员接口64也将输入提供到控制模块50。驾驶员接口64包括但不限制于变速器范围选择器(例如PRNDL杆)。

现在参考图2至图6，图中示出了EM 18的典型的实施例。图中示出了感应电机和永磁电机。永磁电机包括定子芯100(图2和图3)，定子组件104(图3、图4A、图5和图6)，和永磁转子组件108-1(图4A)。感应电机包括定子芯100(图2和图3)，定子组件104(图3、图4B、图5和6)和感应转子组件108-2(图4B)。

在图3、图4A、图5和图6中，定子组件104可以包括限定了槽114的定子112和布置在槽114内的绕组118。定子112可以包括多个堆叠的定子叠片126。电机18可以是三相BAS马达发电机。

在图5中示出了定子叠片126的一个。仅作为例子，定子芯100可以包括72个槽。定子叠片126可以由磁性材料制成。磁性材料可以包括M19钢或另外的合适的磁性材料。定子叠片126可以包括叠片涂层128以降低层间损失。涂层可以包括C5或C6涂层。

在图6中，定子112可以是条缠绕的。仅作为例子，绕组118A和118B可以包括两层带有矩形导体的波状绕组。矩形导体可以包括倒圆的角部。如可认识到，绕组118A和118B大体上填充了槽以提供了高的槽填充百分比。

每个槽114可以接收具有相同的相的两个绕组118A和118B。定子可以包括8极和3相。因此，相的每个可以绕定子在3个相邻的槽的组内缠绕8次。换言之，相A可以占据槽1至3，随后是在槽4至6内的相B和在槽7至9内的相C。相A至相C以此模式重复另外7次。

绕组118A和118B可以具有宽度为A且厚度为B的一般地矩形的截面形状。宽度A与厚度B的比值可以在3.0∶1和4.5∶1之间。更特定地，宽度A与厚度B的比值可以在3.5∶1和4.0∶1之间。更特定地，宽度A与厚度B的比值可以在3.8∶1和4.0∶1之间。更特定地，宽度A与厚度B的比值可以大致为3.9∶1。如在此所使用，“大致为3.9∶1”包括在3.85∶1和3.95∶1之间的比值。绕组118可以涂敷以涂层129。绕组涂层129可以包括逆变器级的涂层。仅作为例子，绕组涂层129可以包括清漆、聚酰胺酰亚胺或其他合适的涂层。

绝缘体130可以布置在槽和绕组118A与118B之间。绝缘体130可以形成为“S”形状。绝缘体130可以包括多层。仅作为例子，层可以包括Nomex-Mylar-Nomex。

参考回图4A，转子组件108-1可以包括转子叠片140-1和槽142-1A和142-1B(共同地槽142-1)。转子组件108-1可以包括(8×5＝40)个槽封闭槽构造。永磁转子108-1对于8极转子可以每极包括5个槽。两个“V”形转子槽142-1A和142-1B可以包括永磁材料。例如，永磁材料可以类似于Hitachi磁体级38EH的材料。

在径向内部的“V”形槽142-1B之间的小槽143可以提供空气通风孔和减重效果，且可以不包括永磁材料。每个极的极性在N极和S极之间交替。图4A中的槽的极性可以是N极或S极。“V”形磁体布置的两侧可以具有相同的极性。换言之，整个极可以是N极或S极。

现在参考图4B，电机可以包括感应电机，感应电机包括定子104和转子108-2。转子组件108可以包括转子叠片140-2和槽142-2。仅作为例子，转子组件108-2可以包括54个开放槽构造。在其他实施中，转子槽数量可以为56、58或68。转子组件108-2可以包括槽142-2内的铝条和端环(未示出)。铝可以包括相对地纯的铝。铝可以具有大于99％的铝含量。铝含量可以大于99.7％。

转子叠片140-2可以具有一个或多个位于转子组件108-2的磁性直径的径向内侧的减质量孔145。转子叠片140-2可以由磁性材料制成。磁性材料可以包括钢。钢可以包括退火后的M19钢。钢可以涂敷以涂层148以降低层间损失。涂层可以是C5或C6涂层。转子组件108-2可以支持直至1个槽和交替的端环和条材料(包括铜)的偏斜。

本领域一般技术人员现在可从前述描述认识到披露的广泛的教示可以实施为多种形式。因此，虽然此披露包括特定的例子，但披露的实际范围不应被如此限制，因为在研读附图、说明书和如下的权利要求书时，其他修改将对于本领域一般技术人员变得显见。