用於電機的分段定子的製作方法

2023-08-08 15:42:36

專利名稱：用於電機的分段定子的製作方法
技術領域：
本實用新型一般涉及具有分段(segmented)定子的電機，所述分段定 子包括具有連續絕緣和/或對準(alignment)特徵的定子段(stator segment)。
背景技術：
用於電機的各種分段定子設計已經被熟知，根據定義，這些分段定子 包括多個裝配在一起的單獨的定子段.每個定子段通常包括由疊片 (laminated)鋼形成的並限定了軛和齒部分的金屬心。絕*#料通常被設 置在每個金屬芯的一個或多個部分以阻止該金屬芯和纏繞在定子齒上的磁 導線之間的直楱接觸(或形成電弧)。在裝配的分段定子中，每個定子段的絕緣材料通常沿著它們的側邊鄰 接相鄰定子段的絕緣材料。然而，這些相鄰絕 1#料之間的任何空咪將帶 來潛在的、在定子齒上的磁導線和定子段的金屬芯之間的電5 徑，這種 電M徑將導致電短路.為此，絕緣紙有時被設置在相鄰定子段之間的金 屬#處。或者可選地，纏繞在定子齒上的線的總量有時被限制為確^Mt 導線和金屬芯之間足夠的間隙，此外，在裝配分段定子以將各個定子段的 端面彼此對準時，普遍使用固定工具(fixturingtool)和設備。如本實用新型人所認識到的，分段定子和定子段的現有設計在幾個方面是不利的。例如，沿著相鄰定子段之間接合處使用絕緣紙增加了製造復 雜度和分段定子的成本，類似地，使用固定工具來對準相鄰定子段的端面 增加了製造複雜度和分段定子的成本.此外，限制纏繞在定子齒上的磁導 線的總量可能會不利地影響分段定子的性能或效率，
實用新型內容本實用新型在設計用於具有連續絕緣和/或對準特徵的分段定子的定 子段方面是成功的。根據本實用新型的一個方面，用於分段定子的定子段包括軛部分、齒 部分和絕緣材料。該絕緣材料沿著該軛部分的至少一個側邊延伸並4皮構造 為在分段定子中被裝配在一起時與相鄰定子段的絕緣材料重疊，以此來提 供沿著相鄰定子段之間的接合處的連續絕緣。根據本實用新型的另一方面，用於分段定子的定子段包括軛部分、齒 部分和至少 一個第 一 突起，該突起從輒部分延伸並被構造為在分段定子中 裝配在一起時與相鄰定子段的表面銜接以此來防止相鄰定子段之間的相對 軸向移動。根據本實用新型的另 一方面，用於電機的分段定子包括多個環狀排列 的定子段。每個定子段包括輒部分、齒部分和絕緣材料。該軛部分限定了 齒部分從其延伸的壁。該至少一個定子段的絕緣材料沿著壁的一部分與相 鄰定子段的絕緣材料重疊，以此來提供在壁的所述部分上的連續的絕緣。根據本實用新型的另 一方面，用於電機的分段定子包括多個環狀排列 的定子段。每個定子段包括扼部分、齒部分和一對從軛部分的相對側邊和 相對端面延伸的突起。每個定子段的 一對突起都與相鄰定子段的上表面和 下表面銜接以防止多個定子段之間的相對軸向移動。根據本實用新型的另 一個實施例，用於電機的分段定子包括多個環狀排列的定子段。每個定子段包括軛部分、齒部分、金屬心、設置在金屬芯 上的絕緣材料、和一對從輒部分的相對側邊延伸的突起。每個定子段的一此外，每個定子段的絕緣材料限定了在定子段的軛部分的相對側邊的舌榫 和榫槽。每個定子段的舌榫和榫槽分別與相鄰定子段的榫槽和舌榫相銜接 以提供沿著相鄰定子段的金屬芯之間的接合處的連續絕緣。本實用新型的其他方面部分是顯然的，部分在下面指出。應當理解的
是本實用新型的各個方面可以被單獨實施或互相組合實施。還應理解雖然 詳細的描述和附圖指出了本實用新型的特定示例性實施例，但是僅僅意在 例示並不應被解釋為對本實用新型範圍的限定。


圖1A是根據本實用新型的一個示例性實施例的定子段的透視圖；圖1B是圖1A中定子段的側視圖；圖2是被裝配在一起的兩個根據圖1的定子段的透視圖；圖3是圖2中相鄰定子段之間的接合處的部分透視圖；圖4是根據本實用新型的另一個優選實施例的分段定子組件的透視圖。在所有附圖中相同的標號代表相同的元件或特徵。
具體實施方式
下面描述本實用新型的示意性實施例。為了簡潔，在本說明書中不是 描述實際實施的所有特徵。應當理解在任何實際實施例的開發中，必須做 出許多特定於實施的決定來達到特定目標，比如性能目標或遵循系統相關、 經濟相關、和/或環境的限制。此外，應當理解這種開發努力會是複雜和 耗時的，但對於閱讀了本公開的本領域普通技術人員來說仍將是例行任務。根據本實用新型的第一個示例性實施例的用於電機的分段定子的定子 段被圖示在圖1A和1B (有時合在一起叫做"圖1")中並使用標號100 指示。如圖1所示，該定子段100包括輒部分102、齒部分104和電絕緣 材料106。該絕緣材料106覆蓋定子段100的一些部分，並在定子段100 被結合到纏繞的分段定子組件中時將這些部分與纏繞在齒部分104上的線 以及其他部件電絕緣，如在下面進一步解釋的。在圖1的實施例中，絕緣材料106沿著軛部分的相對側邊108、 110 延伸，並且被構造為與相鄰定子段的絕緣材料重疊。特別地，絕緣材料106 在一個側邊106上限定一個舌榫112並且在另一個側邊110上限定一個榫
槽114。舌榫112被構造為銜接與側邊108相鄰設置的類似定子段的榫槽。 榫槽114被構造為銜接位於與側邊110相鄰設置的類似定子段的舌榫。如 圖IB所示，舌榫112和榫槽114分別沿著側邊108、 110的整個長度延伸。圖2示出了兩個連接在一起並且與圖1的定子段100相同的的定子段 100A、 100B。如圖2所示，定子段100B的舌榫112B被接納在定子段100A 的榫槽114A內。通過這種方式，定子段100A的絕緣材料106A沿著在相 鄰定子段100A、 100B之間的M處202與定子段100B的絕緣材料重疊。 由於這種重疊絕緣，沿著接合處202在絕緣材料106A、 106B之間沒有直 接電弧路徑(到下層金屬芯)。通過這種方式，在相鄰的定子段IOOA、 100B 之間沿著接合處202提供了連續的絕緣屏障。如圖2進一步所示，絕緣材料106A， 106B優選地覆蓋由相鄰軛部分 102A、 102B限定的壁204，以及從壁204延伸的齒部分104A、 104B。通 過這種方式，以及與沿著接合處202提供的重疊絕緣相結合，絕緣材料 106A、 106B在限定軛部分102A、 102B和齒部分104A, 104B的典型疊片 金屬(例如鋼)心以及當定子段IOOA、 100B結合到纏繞的分段定子組件 中時纏繞在齒部分104A、 104B周圍的線之間形成連續絕緣屏障。如圖3最佳示出的，舌榫112B和榫槽114A都具有三角形狀，如從定 子段的端面124所看到的。然而應當理解的是，可將各種其他形狀應用於 舌棒和榫槽，並且可使用各種其他重疊絕緣構造來消除直接電弧路徑，而 不脫離本實用新型的範圍。圖3進一步示出了在這種特定實施例中，絕緣 材料106A、 106B怎樣沿著相鄰定子段100A、 100B的金屬芯1WA、 ll州 之間的接合處208彼此重疊。再次參照圖1，因為定子段100設置有沿著一個側邊108的舌榫ll2 和沿著相對側邊110的榫槽114，定子段100具有模塊化構造。換句話說, 定子段100可被環狀排列並且與其他相同定子段100連接來形成分段定子。 或者可選擇地，定子段100可例如在兩個側邊108、 IIO上設置有舌榫，用 於與具有互補的榫槽的相鄰定子段配合。然而在這種情況下，必需使用至 少兩個不同的定子段構造來形成分段定子組件。定子段100還可設置有多
個舌榫和/或多個榫槽，或者以其他方式設置有這樣的絕緣材料，該絕緣材 料被構造為與相鄰定子段的絕緣材料重疊，而不脫離本實用新型範圍。在圖1的實施例中，絕緣材料106通過重疊注塑(overmolding)形成 在軛部分和齒部分102、 104上。換句話說，絕緣材料106 (例如熱塑性材 料/熱固性材料)在限定軛部分和齒部分102、 104的鋼心119A的部分上成 型。除其他優點外，重疊注塑可用於確保每個定子段100具有大體統一的 尺寸，不管在下層鋼心上的任何尺寸變化。在圖l的實施例中，絕緣材料 106的最小厚度是大約0.94英寸。或者可替換的，絕緣材料106可使用任 何合適材料和材料厚度單獨形成(例如作為絕緣蓋或端蓋)，並且然後裝 配在定子段100上。圖4示出了才艮據本實用新型另一個實施例的片斷定子組件400。定子 組件400由多個定子段100A-100L構造，其中每個定子段與圖1的定子段 IOO相同。在圖4的實施例中，使用十二個定子段100A-100L來形成十極、 十二個槽的定子組件400。然而應當理解的是，可使用其他數量的定子段 以及其他^L/槽組合，而不脫離本實用新型的範圍。此夕卜，圖4示出了纏繞在定子段的每個齒部分周圍的線團材料402(例 如銅線、鋁線等)。如從以上描述中可清楚看到的，線圏材料402通過形 成在壁204上的連續絕緣屏障(包括重疊絕緣材料)與每個定子段的鋼心 電絕緣。進一步參照圖1B，定子段100還設置有兩個從輒部分102延伸的對準 突起120、 122，所述突起被構造為銜接相鄰定子段的表面。這些突起防止 在相鄰定子段之間在軸向方向(即平行於分段定子和電機的中心軸方向) 上的相對移動，如以下所進一步解釋的。在圖1B的實施例中，突起120、 122設置在軛部分102的相對側邊108、 110和相對端面124、 126上。然 而應當理解的是，更多或更少的突起可設置在定子段100上，並且在與突 起120、 122的不同位置，而不脫離本實用新型的範圍。如圖2和3示出的，定子100B的突起120B銜接相鄰定子段100A的
頂端面124。因此，突起120B防止在相鄰定子段100A, IOOB之間在第一 軸向方向上的相對移動。類似地，定子段100B的突起122B被構造為銜接 相鄰定子段100C (在圖2中未示出)的底端面126。因此，突起122B防 止在相鄰定子段IOOB、 100C之間在與第一軸向方向相反的第二軸向方向 上的相對移動。因此，當多個定子段100被結合到圖4的分段定子組件400 中時，多個定子段的突起120、 122將共同防止每對相鄰的定子段之間在兩 個方向上的相對軸向移動。因此，當由定子段100A-100L生產分段定子組 件400時不需要使用固定設備來對準定子100的端面124、 126。每個定子段100的突起120、 122優選形成這樣的尺寸，使得相鄰定子 段可被互相扣合(即通過幹涉配合)來可釋放地將每個定子段固定於相鄰 定子段。通過這種構造，每個輒部分102的金屬芯夾在其每個側邊108、 IIO上的兩個突起之間。此外，每個突起120、 122優選地沿著相鄰定子段 之間的接合處延伸。這在圖3中最佳地示出，其中示出突起120B在相鄰 定子段IOOA、 100B的鋼心119A、 119B之間的接合處208上延伸。或者 可選擇地，可使用其他構造來用於這種對準突起。此外，對準突起可被構 造為銜接相鄰定子段的任何期望的表面從而防止相鄰定子段的相對軸向移 動。在圖1的實施例中，突起120、122由絕緣材料106通過重疊注塑形成。 因此，突起120、 122與舌榫112和榫槽114以及絕緣材料106的其他部分 一體形成。或者可選擇地，突起、舌榫和榫槽中的每個都可通過獨立重疊 注塑過程和/或通過單獨地製造一個或多個這些部件並且手工或機械地將 這些部件裝配到定子段100上來單獨形成。此外，在圖l的實施例中，突 起120被構造為銜接相鄰軛部分的頂端面上的絕緣材料，以及突起122被 構造為銜接另一個相鄰軛部分底端面上的鋼心。儘管對準突起以及重疊絕緣特徵都被結合在圖1的定子段100、以及 圖4的分段定子組件400中，應當理解的是這些特徵可彼此獨立地實施。 例如，定子段100可設置有重疊絕緣特徵而沒有一個或多個對準突起，反 之亦然。
本領域4支術人員將i人識到本實用新型的指教可應用到4吏用分段定子的 各種電機(包括電動機和發電機)，包括那些使用外部轉子設計的電機。優選的應用包括但是不限於氣候控制系統(climate control system )(包括 用於空氣處理機(airhandler)的鼓風機電動機)以及液壓泵。本領域的技術人員將認識到可對以上描述的示例性實施例和實施方式 作出各種修改，而不脫離本實用新型的範圍。因此，包含在以上描述中或 者在附圖中示出的所有內容應當被解釋為示意性而不是限制的含義。
權利要求1.一種用於電機的分段定子，其特徵在於，該定子包括多個環狀排列的定子段，每個定子段包括軛部分、齒部分和絕緣材料，軛部分限定了齒部分從其延伸的壁，至少一個定子段的絕緣材料沿著壁的一部分與相鄰定於段的絕緣材料重疊，由此提供了壁的所述部分上的連續絕緣。
2. 如權利要求1所述的分段定子，其特徵在於，相鄰定子段 的絕緣材料沿著相鄰定子段之間的接合處相互重疊。
3. 如權利要求2所述的分段定子，其特徵在於，每個定子段 包括金屬芯，並且相鄰定子段的絕緣材料沿著相鄰定子段的金屬 芯之間的接合處相互重疊。
4. 如權利要求1所述的分段定子，其特徵在於，相鄰定子段 的絕緣材料限定舌榫和榫槽，舌榫沿著壁的所述部分被接納在榫 槽中。
5. 如權利要求4所述的分段定子，其特徵在於，所述舌榫和 榫槽每個都具有三角形狀。
6. 如權利要求1所述的分段定子，其特徵在於，每個定子段 包括金屬芯，其具有在金屬芯上成型的絕緣材料。
7. 如權利要求1所述的分段定子，其特徵在於，每個定子段 的絕緣材料形成舌榫和榫槽。
8. 如權利要求7所述的分段定子，其特徵在於，每個定子段 的舌榫和榫槽位於軛部分的相對側邊。
9. 如權利要求8所述的分段定子，其特徵在於，每個定子段 的舌榫和榫槽延伸所述相對側邊的整個長度。
10. 如權利要求1所述的分段定子，其特徵在於，每個定子 段的絕緣材料沿著所述壁的一部分與相鄰定子段的絕緣材料重 疊。
11. 如權利要求1所述的分段定子，其特徵在於，每個定子 段包括至少一個突起，該突起從該定子段的軛部分延伸並且銜接 相鄰定子段的頂表面來防止相鄰定子段之間的相對軸向移動。
12. 如權利要求11所述的分段定子，其特徵在於，每個定子 段包括第二突起，該第二突起從該定子段的軛部分延伸並且銜接 相鄰定子段的底表面。
13. —種用於分段定子的定子段，其特徵在於，該定子段包 括軛部分、齒部分和絕緣材料，絕緣材料沿著軛部分的至少一個 側邊延伸並且被構造為當一起裝配到分段定子中時與相鄰定子段 的絕緣材料重疊，從而沿著相鄰定子段之間的接合處提供連續絕 緣。
14. 如權利要求13所述的定子段，其特徵在於，所述絕緣材 料限定舌榫和榫槽之一，用於分別與相鄰定子段的榫槽或舌榫重 疊。
15. 如權利要求14所述的定子段，其特徵在於，所述絕緣材 料沿著軛部分的一個側邊限定舌榫並且沿著軛部分的相對側邊限 定榫槽。
16. 如權利要求13所述的定子段，其特徵在於，所述絕緣材 料在軛部分上成型。
17. —種用於電機的分段定子，其特徵在於，該定子包括多 個環狀排列的定子段，每個定子段包括軛部分、齒部分、金屬芯、 位於金屬芯上的絕緣材料、和一對從軛部分的相對側邊延伸的突 起，每個定子段的該對突起銜接相鄰定子段的表面來防止多個定 子段之間的相對軸向移動，每個定子段的絕緣材料在定子端的軛 部分的相對側邊上限定舌榫和榫槽，每個定子段的舌榫和榫槽分 別銜接相鄰定子端的榫槽和舌榫，來沿著相鄰定子段的金屬芯之 間的接合處提供連續絕緣。
專利摘要一種用於電機的分段定子的定子段包括絕緣材料，該絕緣材料被構造為與相鄰定子段的絕緣材料重疊來沿著相鄰定子段之間的接合處提供連續絕緣。作為附加或作為替換，定子段可包括一個或多個對準突起，所述對準突起被構造為銜接相鄰定子段的表面來防止相鄰定子段之間的相對軸向移動。
文檔編號H02K3/32GK201048312SQ20062014975
公開日2008年4月16日 申請日期2006年11月22日 優先權日2005年11月22日
發明者D·M·萊爾, P·G·麥可斯, W·P·斯圖爾特 申請人:艾默生電氣公司