CN104380571A - 分段定子总成 - Google Patents

Abstract

一种定子，具有用连接器连接来限定用于定子的定子芯的多个节段，每个节段包括并排布置形成具有轴向相对侧的叠片堆的多个叠片，所述叠片堆具有与所述叠片堆的轴向侧相邻的端帽，所述端帽具有从端帽轴向地向外延伸的第一桩部和第二桩部，其中至少一个桩部限定了用于导电线围绕所述叠片堆缠绕的导电线路径，所述连接器中的每个连接器包括桥接部分，所述桥接部分具有开口，其尺寸成形为以如下方式容纳所述桩部：连接器能够可拆卸地连接到定子的一个节段的端帽的桩部以及与所述一个节段相邻的一个节段的端帽的桩部，所述连接器具有从桥接部分伸出的绝缘部，当连接器可拆卸地固定到相邻的节段时，所述绝缘部在相邻的节段之间延伸。

Description

分段定子总成

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年5月25日提交的临时申请61/651,650的权益，该临时申请的公开内容通过被结合进本申请中。

背景技术

诸如马达或发电机的电气装置具有固定在壳体内的定子。安装在轴上的转子同轴安装在定子内并可相对于定子绕轴的纵轴线旋转。通过相对于定子安装的绕组的电流通路形成磁场，以用于旋转定子和轴。集中的绕组在单独的定子节段上形成，然后，所述定子节段相对彼此安装以形成总体上环形的定子总成。

附图说明

图1显示了由多个节段形成的定子的透视图；

图2显示了在以并排结构组装形成本文所述的示例节段中的一个节段(如用于图1的定子的节段)之前的两个相同叠片的分解视图；

图3显示了用于形成本文所述的示例节段中的一个节段的叠片的平面图；

图4显示了图3的叠片的侧视图；

图5显示了用于形成图1的定子的节段的透视图；

图6显示了图1的定子节段的另一视角透视图；

图7显示了图1的定子节段的另一视角透视图；

图8显示了图1的定子节段的轴端视图；

图9显示了图1的定子节段的侧视图；

图10显示了用于图1的定子总成的连接器的透视图；

图11显示了图10的连接器另一视角的透视图；

图12显示了图10的连接器的轴端试图；

图13显示了图10的连接器的侧视图；

图14显示了具有用图10所示类型的连接器连接在一起的三个相邻节段的定子总成的一部分的局部放大透视图；

图15显示了具有用图10所示类型的连接器连接在一起的三个相邻节段的定子总成的一部分的局部放大透视图；

图16显示了在连接器就位的情况下，缠绕有导电线的两个相邻的定子节段的放大顶部侧视图，以显示相邻节段之间的导电线的缠绕形式；

图17显示了在连接器于两个相邻的节段之间就位的情况下，缠绕有导电线的定子的透视图，以显示相邻节段之间导电线的缠绕形式；

图18显示了可以用于形成定子的定子节段的可替代的实施例的透视图；

图19显示了图18的定子节段的另一视角的透视图；

图20显示了图18的定子节段的另一视角的透视图；

图21显示了可以(例如)用于连接如图18所示的实施例的类似节段的连接器的可替代实施例的透视图；

图22显示了图21的连接器的另一视角的透视图；

图23显示了图21的连接器的轴端视图；

图24显示了图21的连接器的侧视图；

图26显示了具有用图21所示类型的连接器连接在一起的图18所示的实施例的三个相邻节段的定子总成的一部分的放大的轴端视图；

图25显示了具有用图21所示类型的连接器连接在一起的如图18所示的实施例的三个相邻节段的定子总成的一部分的放大透视图；

图27显示了具有用图21所示类型的连接器连接在一起的如图18所示的实施例的三个相邻节段的定子总成的一部分的局部放大俯视图；

图28显示了定子节段的可替代的实施例的透视图；

图29显示了图28的定子节段的另一视角的透视图；

图30显示了图28的定子节段的另一视角的透视图；

图31显示了可以用于(例如)连接如图28所示的实施例的类似节段的连接器的可替代的实施例的透视图；

图32显示了图31的连接器的另一角度透视图；

图33显示了具有用图31的连接器连接在一起的如图28的实施例的三个相邻节段的定子总成的一部分的局部放大轴端视图；

图34显示了与图33所示内容相对的局部放大轴端视图；和

图35显示了在连接器被移除的情况下，由导电线缠绕的相邻定子节段的可替代的实施例透视图，以显示相邻节段之间的导电线缠绕形式。

具体实施方式

分段的定子总成50典型地容纳在电机壳(图中未示出)内，并且转子(图中未示出)和轴(图中未示出)安装在定子孔内用于旋转。分段的定子总成包括例如图5至9、18至20和28至30所示的多个分离的定子节段。该定子节段包括如图2至4中所示的多个类似叠片。所述叠片并排堆叠以形成所述节段。通过使用如图10至13、21至24和31至32所示的连接器，相邻节段可以(例如)如图1、14至17、25至27和33至34所示地连接在一起以形成分段定子总成。相邻节段可如图1、16、17和35所示方式缠绕。

每个节段包括并排布置的多个叠片60以形成具有轴向相对两侧的叠片堆。叠片堆可以由多个基本相同的叠片形成。参考图2至4，叠片堆中的每个叠片具有带有相对端64、66的轭状部分62和大体上横向于所述轭状部分延伸的齿状部分68。齿状部分68总体上布置在轭状部分的相对端64、66之间。齿状部分68具有总体上为“T”形的磁极端。叠片由冲压钢制成并堆叠在一起以形成节段。在形成叠片堆时，每个叠片具有限定在轭状部分62和齿状部分68内的多个配合的凸起70和卡合部72。当叠片堆叠时，相邻叠片的凸起70和卡合部72相互配合以防止相邻叠片的相对运动。所述凸起和卡合部可以在形成叠片的冲压操作时同时形成，使得轭状部分和/或齿状部分被冲穿并且从所述叠片的背面延伸出的部分包括凸起70，而位于所述叠片的前面的凹陷部分包括卡合部72。虽然附图显示了互相扣锁的叠片，但所述叠片可使用焊接或粘合剂堆叠并固定在一起，或用下面所述的绝缘材料而保持为叠片堆。

当叠片堆叠在一起时，叠片堆可以在注模操作中处理。在注模操作中，节段可敷设双色成型的(overmolded)绝缘材料。双色成型的绝缘材料可以应用于叠片堆的至少一个轴向侧。假定形成叠片堆所用叠片具有类似的几何形状，可以考虑使所述节段具有轭状部分和齿状部分。所述至少一个轴向侧的双色成型的绝缘材料可覆盖叠片堆的轴向最远处叠片的轭状部分和齿状部分二者的至少一部分。实际上，所述双色成型的绝缘材料可以形成用于每个节段的端帽。

双色成型的绝缘材料优选以有助于缠绕操作的方式围绕叠片堆形成。例如，形成磁极端的外侧面(如，面对轭状部分的所述磁极端的表面)的双色成型的绝缘材料至少部分地有助于将绕组定位并保持在齿状部分上的所需位置。作为参考，齿状部分的磁极端的内侧面(即，磁极端的背离所述轭状部分的那个表面)形成已组装的定子的孔，在该孔中安装转子以进行旋转。下文将描述所述节段的其他细节。应该理解的是，下文的内容是示例性的而无任何局限性。因此，节段可具有下文所述的一个或多个特征。另外，在描述不同实施例中的相同特征时，将使用相同附图标记。

图5至9显示了用于形成定子总成的节段80的一个示例实施例。该节段具有第一轴向端82和与第一轴向端相对的第二轴向端84。双色成型的绝缘材料可以横跨叠片堆的轭状部分86和齿状部分88布置，从而覆盖叠片堆的轴向最外端处的叠片的轭状部分和齿状部分(图2至4中的附图标记“62”、“68”所指示)。双色成型的绝缘材料可以围绕叠片堆的齿状部分以及轭状部分的下侧延伸，但不需要围绕叠片的轭状部分的外径表面和相对端延伸。双色成型的绝缘部可以绕极面90轴向地和周向地向外延伸，以有助于缠绕。

所述节段的第一轴向端可以形成为具有第一桩部92和第二桩部94，所述第一桩部和第二桩部大体上位于所述叠片堆的第一轴向端的中央部分处，在该中央部分处，覆盖叠片堆的轭状部分的绝缘材料与覆盖叠片堆的齿状部分的绝缘材料相毗连。第一桩部92、第二桩部94可以相对于所述节段的径向中心线对中。每个桩部轴向地向外延伸，并且具有的直径尺寸可以与叠片堆的齿状部分的外表面以及与叠片堆的轭状部分的下侧相对应，从而使围绕桩部环绕的导电线可沿叠片堆的齿状部分的横向侧无缝延伸。形成所述桩部并覆盖齿状部分的横向侧的双色成型的绝缘材料可以受控制，并且可以成形成一定尺寸以形成从桩部到齿状部分横向侧的无缝过渡。在第二轴向端84上，双色成型的绝缘材料可形成用于所述节段的端帽。

图18至20显示了节段100的一个可替代的示例实施例。在该可替代的实施例中，所示节段的第一轴向端102具有形成桩部112、114的二次成型的绝缘材料，桩部112、114偏离节段的径向中心线。在图18至21的实施例中，第一桩部112布置在叠片堆的第一轴向端的中央部分处的齿状部分的拐角和轭状部分的下侧，在该区域，覆盖叠片堆的轭状部分的绝缘材料与覆盖叠片堆的齿状部分的绝缘材料相毗连。第二桩部114与叠片堆的轭状部分的相对端相邻布置。在图18至20的实施例中，第二轴向端104具有形成类似于图5至9所述实施例的用于节段的端帽的双色成型的绝缘材料。

图28至30显示了节段160的另一可替代的示例实施例。在图28至30的实施例中，叠片堆的轴向侧162的双色成型的绝缘材料也在轴向端上形成桩部172、174，用于导电线围绕叠片堆的齿状部分缠绕。第一桩部172和第二桩部174总体上位于叠片堆的轴向端的中央部分处，在该中央部分处，叠片堆的轭状部分86与叠片堆的齿状部分88。每个桩部172、174轴向地向外延伸，并且可以与轭状部分相邻布置，使得导电线可以围绕桩部装配，并且沿叠片堆的齿状部分的横向侧延伸。通道176可以形成在轭状部分的相对端中的一个相对端处，以引导绕组盘绕进入所述节段和盘绕出所述节段。可替代地，所述通道可以设置在每个节段的轭状部分的两个相对端的每一端处。根据上述构造(即，一个通道或两个通道)，所述桩部和通道可限定用于导电线围绕叠片堆缠绕的导电线进入路径和出口路径。导电线的出口路径将导电线引导至需要缠绕的下一个叠片堆。导电线的进入路径可与导电线的出口路径分开。通道176可以具有限定所述通道的内凸起178和外凸起180。内凸起178(最靠近内径)和外凸起180(最靠近外径)具有能够改变以有助于缠绕的轴向高度。例如，内凸起具有的轴向高度可以比外凸起的轴向高度大。这些凸起也可以等高。在相对的轴向侧164上，可以提供类似布置的桩部。下面将描述节段的缠绕。

在节段各自进行缠绕后，各自缠绕的节段装配成总体上环形结构以形成定子。使用将各自缠绕的定子节段相互连接或基本保持在一起的连接器90将所述节段连接在一起。可用手或通过自动操作将连接器应用至节段以将节段连接在一起。

图10至13显示了连接器200的一个示例实施例。连接器200包括可拆卸地固定至节段的桩部和相邻节段的桩部的桥接部分202。桥接部分202可以设置成具有狭槽204和孔206，以使连接器能够可拆卸地固定在相邻的节段的桩部上，以使节段形成一个环形定子芯。所述桩部具有与连接器狭槽204和连接器孔206配合的几何形状，以将相邻的节段保持成所需的构造且保持为相对于其他定子节段对齐的状态，以形成具有用于转子的圆形中心孔的圆形定子芯。所述连接器具有绝缘部208，当连接器安装在相邻节段的桩部上时，所述绝缘部从布置在相邻节段的绕组之间的桥接部分202伸出。当连接器可拆卸地固定到相邻节段上时，绝缘部208在相邻节段之间延伸，以隔离相邻节段的线圈。

在图10至13所示的实施例中，设置有引导线定位凸起210。连接定子的各相的引导线可以布置在引导线定位凸起210下方，以有助于最终封装操作和定子组装。另外，在图10至13的连接器的实施例中，在桥接部分内设置了导电线通道212，以有助于缠绕完成之后的引导线的连接。如下文参考图16至17将解释的是，缠绕操作完成并且引导线已连接后，连接器的桥接部分的导电线通道可以用作针对右侧相邻节段的导电线进入点。

图21至24显示连接器300的可替代的示例实施例，在该实施例中，绝缘部308从桥接部分302以相对于连接器的径向中心线偏移的方式延伸，类似于图18至20的节段的实施例中的桩部112、114布置的方式。为对比实施例，图5至9的节段的实施例中的叠片堆的齿状部分的尺寸与图18至20的节段的实施例中的齿状部分的尺寸相比相对较宽。因此，在图5至9的节段的实施例中，桩部92、94可以布置在叠片堆的齿状部分的拐角处和叠片堆的轭状部分的下侧，而连接到第一桩部92的连接器200可以与连接到第二桩部94的连接器相互不干涉。在图18至20的节段的实施例中，因为叠片堆的齿状部分宽度较小，因此将桩部布置在叠片堆的齿状部分的拐角和叠片堆的轭状部分的下侧会导致桩部112、114彼此非常靠近，从而使连接到第一桩部的连接器300与连接到第二桩部的连接器存在潜在的相互干涉。因此，第二桩部114横向移位到叠片堆的轭状部分的一端，从而允许连接到第一桩部的连接器与连接到第二桩部的连接器相互不干涉。因此，在图21至24的连接器的实施例中，绝缘部308以偏置的方式从桥接部分延伸出。此外，在图21至24的连接器的实施例中，桥接部分设置成具有连接孔304、306，而不是与图10至13的连接器的实施例一样的孔204和狭槽206。也可以设置狭槽。连接器300也可以设置成具有引导线定位凸起310和导电线通道312。

图31至32显示了连接器40的可替代的实施例。连接器具有带有连接孔404和连接狭槽406的桥接部分402，以及从连接器的径向中心线延伸出的绝缘部408。然而，在图31至32的连接器的实施例中，不存在图10至13和21至24的连接器中所示类型的导电线引导部。由于图31至32的连接器的实施例用于借助在轭状部分轴向端上形成的通道和导电线引导部而将节段连接，图31至32的连接器不需要使用例如图10至13或21至24的连接器的实施例中所示的导电线引导部或引导线定位部。

图31至32的连接器400的实施例可以布置在节段的两个轴向端。在该结构中，每个连接器的绝缘部408可以沿节段的轴向长度局部地延伸，从而使绝缘部的远端非常靠近、重叠或抵接，以分离相邻节段的绕组。可替代地，连接器400可用在节段的一个轴向侧上，并且可以具有定形成在所述节段整个轴向长度上延伸的绝缘部，从而使应用在所述节段的相对轴侧上的连接器不需要具有绝缘部。

在每个实施例中，减少了用于装配和隔绝定子的多个类似的连接器的数量。这减少了在隔绝操作和装配造作中的复杂度，从而进一步省去在安装框架期间用环将定子固定或保持在一起的需要。通过在桥接部分上设置绝缘部，以减少了复杂度的可重复的方法在合适的位置进行了绝缘设置。所述绝缘部可以在定子形成环之前布置在在磁极端之间。定子还可以被缠绕成扁平的结构，和/或每个定子节段可分别缠绕。在缠绕所述节段之后，定子总成可以按需要滚制成形。在定子的外径成形之前将绝缘设置布置到位。

图16和17提供了用于图5至8所示节段和图10至13所示的连接器的布线方式的例子。如上所述，节段可无需安装连接器来进行缠绕。参考图16至17，引导线进入双节段组件，然后紧贴右侧节段的右桩部(图16)，并随后跨过右侧叠片堆的轭状部分。缠绕完成后，连接器可安装在桩部上，并且导电线可向上弯曲并向右延伸，以便通过在连接器的桥接部分上形成的导电线引导通道。在缠绕过程中，轴向引导所述导电线使其与右侧节段的右桩部相邻，然后轴向引导电线从第一轴向端到与齿状部分的侧面和轭状部分的下侧相邻的第二轴向端。导电线以顺时针方式(相对于图16)绕齿状部分缠绕，直到右侧节段缠绕完成，在完成缠绕处，沿右侧节段第一桩部和第二桩部之间的方向引导导电线围绕右侧节段的左桩部，然后沿周向引导导电线至左侧节段。

随后引导导电线到左侧节段的左桩部，在那里，轴向地引导导电线从第一轴向端到第二轴向端，同时导电线与齿状部分的横向侧和轭状部分的下侧相邻。缠绕以逆时针方式(相对于图16)持续到左侧节段的缠绕完成，此时，导电线在连接器的径向内直径表面处离开左侧节段。

然后，通过使用连接器，可以将节段形成如图1和17所示的环形构造。然后根据机器的磁极的相位和数量，可以将引导线连接到每个节段组。然后可以将封装材料布置在每个轴向端，以使得绕组和引导线绝缘。图18至20和25至27所示的节段可以类似方式缠绕。

图35提供了形成图28至30所示节段的集中绕组的另一个例子。包括集中绕组的导电线开始于通过左侧节段的左侧处的通道的导电线进入路径。然后引导导电线从内凸起和桩部之间的通道沿双色成型的左侧节段的齿状部分的横向侧缠绕。导电线连续地绕左侧节段缠绕，直到在左侧节段上形成集中绕组。导电线出口路径包括左侧节段的右侧上的桩部和通道。导电线在桩部和内凸起之间延伸，然后进入右侧通道。用于相邻的右侧节段的导电线进入路径包括相邻的右侧节段的左侧通道。导电线延伸跨过右侧节段的轭状部分并在右侧通道的内凸起和相邻的右侧节段的桩部之间受引导。随后导电线沿相邻的右侧节段的齿状部分的横向侧前进并缠绕该节段。当缠绕该节段时，用于右侧节段的导电线出口路径包括靠近右侧节段的左通道的轭状部分的下侧表面。导电线从靠近右侧节段的左通道的轭状部分的下侧表面轴向地向外延伸。然后可以将导电线套上绝缘件并通过连接至导出的导电线的连接器将导电线与设置在相同相位的另一个节段连接。根据节段的尺寸和理想集中导电线绕组所需的绕组数量，左侧通道和右侧通道以及桩部的***为导电线缠绕提供了不同的可替代方案。

鉴于以上内容，可以看到本发明实现并具有多种优势。为了最好地解释实际应用，选择了实施例并对实施例进行了描述，从而使本领域的技术人员能最好地使用本文各种实施例中的原理和实现适合可预想的特定用途的各种变型。由于能够根据本文描述和显示的结构和方法，在没有脱离本发明的范围的情况下，实现各种变型，因此，包含在上述说明书内或显示在附图中的内容应该被看作示例性的而非限定性的解释。因此，本发明的保护范围不应局限于任何上述示例实施例，而仅根据下面所附权利要求和其等效内容限定。

Claims (25)

1.一种用于电动机的定子，所述定子具有用连接器连接的多个节段，以限定用于所述定子的芯，所述多个节段中的每个节段包括多个叠片，所述多个叠片并排布置而形成了具有轴向相对侧的叠片堆，所述叠片堆具有抵接所述叠片堆的轴向侧的端帽，所述端帽具有从所述端帽轴向地向外延伸的第一桩部和第二桩部，所述第一桩部和第二桩部中的至少一个桩部限定了用于导电线围绕所述叠片堆进行缠绕的导电线路径，所述连接器中的每个连接器包括桥接部分，所述桥接部分具有开口，该开口的尺寸形成为以以下方式容纳所述第一桩部和第二桩部：所述连接器能够可拆卸地连接到定子组件的一个节段的端帽的桩部以及与所述一个节段相邻的一个节段的端帽的桩部，所述连接器具有从桥接部分伸出的绝缘部，当所述连接器可拆卸地固定到相邻的节段时，所述绝缘部在所述相邻的节段之间延伸。

2.根据权利要求1所述的定子，其中，所述端帽包括围绕所述叠片堆的双色成型的绝缘材料。

3.根据权利要求1所述的定子，其中所述绝缘材料覆盖了所述叠片堆的大部分。

4.根据权利要求1所述的定子，所述定子还包括布置在所述叠片堆的轴向相对侧的第二端帽。

5.根据权利要求4所述的定子，其中，所述第一端帽和第二端帽包括围绕叠片堆双色成型的绝缘材料。

6.根据权利要求5所述的定子，其中，所述第二端帽具有如所述轴向相对侧的端帽一样布置的第一桩部和第二桩部。

7.根据权利要求6所述的定子，所述定子还包括带有桥接部分的第二连接器，第二连接器的该桥接部分包括尺寸成形为以如下方式容纳第二端帽的桩部的开口：第二连接器能够可拆卸地固定到所述多个节段的一个节段的第二端帽的桩部，以及与所述一个节段相邻的节段的第二端帽的桩部。

8.根据权利要求1所述的定子，其中，所述连接器的桥接绝缘部分沿相邻的节段的轴向长度延伸。

9.根据权利要求1所述的定子，其中，所述连接器的所述开口中一个开口包括狭槽。

10.根据权利要求1所述的定子，其中，所述桩部和所述连接器的开口具有相配合的几何结构，所述几何结构使所述节段相对于定子定向，使得所述叠片堆的叠片的齿状部分与所述定子的中心轴线径向对准。

11.根据权利要求1所述的定子，其中，所述连接器的桥接部分包括通道，该通道与至少一个桩部一起限定用于导电线围绕所述叠片堆进行缠绕的导电线路径。

12.一种电动式机械，具有用连接器连接来限定用于定子的定子芯的多个节段，所述多个节段中的每个节段包括多个叠片，所述多个叠片并排布置形成了具有轴向相对侧的叠片堆，所述叠片堆中的每个叠片具有带有相对端的轭状部分以及大体上横向于所述轭状部分延伸的齿状部分，所述齿状部分大体设置在轭状部分的相对端之间，所述叠片堆具有在轴向侧上的绝缘材料，所述绝缘材料覆盖所述叠片堆的轴向最外侧的叠片的至少一部分轭状部分和齿状部分，在所述绝缘材料与所述叠片堆的轴向最外侧叠片的轭状部分和齿状部分相邻的位置处，所述叠片堆的轴向侧的绝缘材料形成叠片堆轴向端上的第一桩部和第二桩部，所述第一桩部和第二桩部中的每个桩部轴向地向外延伸，所述连接器包括桥接部分，所述桥接部分包括尺寸成形为以以下方式容纳桩部的开口：所述连接器可拆卸地固定到一个节段的桩部和与所述一个节段相邻的节段的桩部，所述连接器具有从桥接部分伸出的绝缘部，当所述连接器可拆卸地固定至相邻的节段时，所述绝缘部在相邻的节段之间延伸。

13.根据权利要求12所述的定子，其中，所述连接器的桥接部分包括用于引导导电线围绕所述节段缠绕的通道。

14.根据权利要求13所述的定子，其中，所述连接器的桥接部分的通道形成在所述连接器的桥接部分的中央。

15.根据权利要求13所述的定子，其中，所述连接器的桥接部分的通道包括在所述连接器的桥接部分内形成的凹槽。

16.根据权利要求12所述的定子，其中，所述第一桩部和第二桩部中的一个桩部与所述叠片堆的轭状部分的端部相邻布置。

17.根据权利要求12所述的定子，其中，所述绝缘材料围绕所述叠片堆双色成型。

18.根据权利要求12所述的定子，其中，所述连接器的开口中的一个开口包括狭槽。

19.根据权利要求12所述的定子，其中，所述绝缘材料覆盖所述叠片堆的大部分。

20.根据权利要求12所述的定子，其中，所述第一桩部和第二桩部以及所述连接器的开口具有相配合的几何结构，该几何结构使所述节段相对于所述定子定向，使得所述叠片堆的所述多个叠片的齿状部分与所述定子的中心线径向对准。

21.根据权利要求12所述的定子，其中，所述连接器的绝缘部从所述连接器的桥接部分的中央伸出。

22.根据权利要求12所述的定子，其中，所述连接器的桥接部分具有从其径向延伸的导电线定位凸起。

23.根据权利要求12所述的定子，其中，所述连接器的桥接部分的绝缘部沿相邻的所述多个节段的轴向长度延伸。

24.用于根据权利要求1所述的定子的节段。

25.用于根据权利要求12所述的定子的节段。