電動機定子的製作方法

2023-10-10 11:30:09

專利名稱：電動機定子的製作方法
電動機定子
引言
電感應電動機包括定子和轉子來將電能轉換成導致轉子轉動的磁 相互作用。在定子線圏中可以發現生成該磁相互作用的一個方面。每 個定子線圏均包括導線的繞組。在通過定子線圏施加電勢時就會生成 電磁場。除電磁場之外，由於導線的電阻也會生成熱。此種熱越高效 地耗散，電動機就能更高效地運行。


此處出現的附圖提供了對本發明的非限制性示例性實施例的圖 示。這些附圖未必是按比例繪製的。
圖1顯示了用於依照本公開的電動機定子的框架的一個實施例。
圖2顯示了用於依照本公開的電動機定子的一個實施例。 圖3顯示了具有依照本公開的外殼的電動機定子的一個實施例。 圖4顯示了依照本公開的電動機的一個實施例。 圖5顯示了用於包覆成型依照本公開的定子的成型工具的一個實 施例。
圖6顯示了依照本公開的繞組心軸的一個實施例。
圖7顯示了依照本公開的串連纏繞的繞組的一個實施例。
圖8顯示了用於依照本公開的電動機定子的框架的一個實施例。
具體實施例方式
本公開的實施例包括用於改進電動機操作和製造方法的電動機、 電動機的部件(例如，定子)和與之相關的方法。對於本領域的技術 人員而言，顯而易見，該公開的各個實施例的下列說明僅僅提供用於
如此處所述，除其它外，電動機包括外殼、轉子和鄰近轉子布置 並且固定在外殼內的定子。在本公開描述的實施例中，定子可以完全 封裝在熱固材料內。在一些實施例中，形成定子和電源之間電連接的 連接器接線端可以從完全封裝的定子延伸。當在此使用時，熱固材料 包括那些聚合材料，這些聚合材料一旦通過受熱和壓力形成從而形成 交聯聚合物基體就不能通過進一步應用熱和壓力進行重新處理。
如在此論述的那樣，定子通過使用用於定子繞組的框架構成。框 架包括具有轉子接觸面、第一繞組導向件和第二繞組導向件的轂，第 一和第二繞組導向件與轉子接觸面相對並且相對於彼此徑向交錯預定 的角度。間隔構件連接到所述轂上並由此徑向延伸。輪緣連接到間隔 構件上並且相對於轂環形地放置。立柱置於輪緣上，其中立柱、第一 繞組導向件和第二繞組導向件接收導線的定子繞組以形成電動機的線 圏。然後定子可以封裝在熱固材料中。如將要在此討論的那樣，熱固 材料可以向定子提供機械穩定性和高熱傳導性能。
本公開的實施例包括各種電動機配置中的定子。例如，適當的電
動機配置可以包括以交流電(AC)(即，感應或同步AC電動才幾，交 換》茲阻電動;f幾)和/或直流(DC)(例如，通用電動才幾或DC電動才幾) 操作的電動機。可以理解，AC電動機可以設計為單相、分相或多相 例如三相電動機。另外，雖然本公開用於電動機，但是對於本領域的 技術人員而言，很顯然可以將本公開用於其它形式的旋轉式電動機械， 例如發電機或電動機/發電機。
另外，定子的實施例可以用在軸向磁通型電動機。該電動機與其 它電動機的不同之處在於》茲通的路徑不同。例如，在大多數交流電動 機中，磁通徑向流過轉子和定子之間的空隙。然而在軸向磁通型電動 機中，磁通與電動機的軸平行地流動。用於軸向磁通型電動機的轉子 通常被稱為扁平轉子，可以製作得更薄並且更輕，因此這些電動機通 常用於需要快速改變速度的應用中。
在本公開的各個實施例中，定子包括安裝在框架上的線圏，且框 架保持線圏處於適當的關係中。在一個實施例中，可以通過使用框架
使線圏互鎖。如將在此討論的那樣，用於形成線圏的定子繞組的框架 可以由單個熱塑性模型件構成，該模型件提供了線圏安裝和鎖定特徵、 導線導向裝置、傳感器板安裝、線圏絕緣和定子連接器接線端集成。 在一個實施例中，框架可以有助於保證適當的線圏與線圏的關係，有 助於包含導線導向裝置，用於安裝電動機相位對相位傳感器和熱阻設 備安裝板的特徵、以及線圏對線圏絕緣體。在各個實施例中，框架和 形成定子的線圏然後封裝在熱固材料中，這樣僅僅連接器接線端從熱 固材料延伸出來。
在此的附圖遵從編號慣例，其中第一個數字對應於附圖編號並且 剩餘數字標識附圖中的元件。不同圖中相似的元件可以通過使用相似
的數字標識。例如，102可以標記圖1中的元件"02",並且相似的元 件"02"可以在圖2中標記為"202"。可以理解，在此各個實施例中顯示 的元件可以添加、交換和/或消除從而提供大量的附加實施例。
在此描述各個實施例時，可以使用下面的定向術語"環形"、"軸 向"、"圓周"、"徑向"、"縱向"和"橫向"以及其它類似的定向術語。當 在此使用時，這些定向術語和其它定向術語指的是電動機相對於電動 機轉子的中心旋轉軸的那些方向。因此，在用於描述在此所述的實施 例時，這些術語應該相對於電動機的轉子的中心旋轉軸進行解釋。
圖1顯示了用於依照本公開的實施例的定子繞組的框架100的一 個實施例。如圖所示，框架包括轂102。在各個實施例中，轂102均 具有界定轉子接觸面104的徑向內表面。在一個實施例中，轉子接觸 面104提供了容納至少部分轉子的體積。
轂102還包括界定第一繞組導向件106和第二繞組導向件108的 壁。如圖所示，第一和第二繞組導向件106、 108與轂102上的轉子接 觸面104相對。第一和第二繞組導向件106、 108還相對彼此徑向交錯 預定的角度IIO。在一個實施例中，預定角度110可以基於轂102上 繞組導向件106、 108的數目確定。可以理解，繞組導向件106、 108 的數目越大，預定角度就越小，而繞組導向件106、 108的數目越小， 預定角度就會越大。例如，如圖l所示，該圖中具有九(9)個第一繞
組導向件106和九(9)個第二繞組導向件108。在一個實施例中，繞 組導向件106、 108均具有大約相等的尺寸並且在其徑向交錯的位置相 等地間隔，於是形成二十度(20°)的預定角度。
繞組導向件106和108通常提供壁，這些壁具有的形狀可以接收 框架100中設置的線圏繞組並且有助於保持其相對位置。例如，如圖 所示，第一和第二繞組導向件106、 108包括界定了曲面112的壁，且 曲面112具有第一端114和第二端116。曲面112可以相對於轂102 的中心軸118凹入，這樣與更加遠離中心軸118的第一和第二繞組導 向件106、 108的第一端114和第二端116相比，曲面112的底部120 更加接近中心軸118。可以理解，除曲線之外的其它形狀也是可能的。 這些形狀可以包括界定了平面表面、凹表面、凸表面和槽形表面的壁。
在一個實施例中，相鄰第一繞組導向件106的第一和第二端114、 116置於第二繞組導向件108的第一和第二端114、 116之間以界定預 定角度IIO。如圖所示，徑向表面122可以位於相鄰對的第一繞組導 向件106和第二繞組導向件108的第一和第二端114、 116之間。
在各個實施例中，框架IOO還包括凸耳124。如圖所示，凸耳124 從第一繞組導向件106的表面112延伸到相鄰第二繞組導向件108的 第一和第二端114、 116。凸耳124還從第二繞組導向件108的表面112 延伸到相鄰第一繞組導向件106的第一和第二端114、 116。在一個實 施例中，凸耳124可以接收框架100中設置的線圏繞組並且有助於保 持其相對位置。
轂102還可包括定位翼片126以接收框架100中設置的線圏繞組 並且有助於保持其相對位置。如圖所示，定位翼片126提供了由第一 和第二繞組導向件106、 108的表面112伸出的擱板狀凸起。
框架100還可以包括連接到轂102上並由其徑向延伸的間隔構件 132。如圖所示，間隔構件132可以從與相鄰第一繞組導向件104和相 鄰第二繞組導向件106的第一端114和第二端116鄰近的位置徑向延 伸。間隔構件132可以具有矩形橫截面形狀，如圖所示。其它橫截面 形狀也是可能的，這些形狀包括但是並不限於三角形、圓形、橢圓形、正方形和多邊形。另外，間隔構件132可以具有均勻或非均勻的橫截 面尺寸。
在一個實施例中，間隔構件132在轂102和輪緣134之間延伸並 且將轂102連接到輪緣134上。如圖所示，輪緣134相對於轂102環 形地放置。輪緣134可以包括支撐凸耳136以接收框架100中設置的 線圏繞組並且有助於保持其相對位置。如圖所示，支撐凸耳136包括 兩個或多個徑向遠離中心軸118延伸的部分138。部分138可以均包 括平面表面140和界定了環繞轂102的導線導槽142的表面。如圖所 示，當支撐凸耳136圍繞中心軸118徑向延伸時，部分138交替呈現 導線導槽142和平面表面140。
在一個實施例中，導線導槽142可以接收連接定子線圏的導線段， 如將在此討論的那樣。如圖所示，部分138圍繞支撐凸耳136交錯呈 現導線導槽142。 一旦導線的段置於導線導槽142中，這種配置就可 以減少它們的任何潛在運動。在一個實施例中，在相鄰部分138之間 設置間隙144以允許導線段纏繞到導線導槽142中。
在一個實施例中，導線導槽142可以包括一個或多個槽146。如 已論述的那樣，每個槽均可以接收連接定子線圏的導線段。可以理解， 槽146的數目取決於其中使用定子的電動機的相位配置。例如，在圖 l所示的實施例中有三個槽146，其中每個槽均可以接收導線段，這些 導線段在操作上連接三相電動機中公共相位的線圏。在可選實施例中， 可以為導槽142設置單個槽146以用在單相電動機中。
輪緣134還包括置於輪緣134上的立柱150。如圖所示，立柱150 放置得鄰近支撐凸耳136的平面表面138和導槽142的表面並且垂直 地遠離它們延伸。立柱150置於兩個間隔構件132之間支撐凸耳136 的內表面152上，在此處相鄰的部分138徑向遠離立柱150延伸。在 一個實施例中，立柱150和支撐凸耳136可以接收框架100中設置的 線圏繞組並且有助於保持其相對位置。
立柱150可以具有多種不同的形狀。例如，如圖l所示，立柱150 可以設計成具有孔154的細長管。在一個實施例中，孔154是圓形的。
孔也可能具有其它形狀(例如，橢圓形、三角形)。可以理解，管可 以具有多個橫截面形狀，例如在此提供的那些形狀。
框架100的實施例可以使用多種技術並且由多種不同的材料構 成。例如，作為例子而不是限制，框架100可以由熱塑性和熱固性聚 合物構成。這些聚合物實例包括聚烯烴，例如聚乙烯和聚丙烯；聚 酯，例如滌綸、聚對苯二曱酸乙二醇酯和聚對苯二曱酸丁二酯；滷乙 烯聚合物，例如聚氯乙烯(PVC);聚醋酸乙烯，例如乙烯-醋酸乙 烯(EVA)、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、熱塑性聚氨酯(pellethane); 聚醯胺，例如尼龍4、尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍ll、尼龍12 和聚已內醯胺；聚芳醯胺(例如KEVLAR);嵌段的聚(碳酸酯-尿 烷)；人造絲；含氟聚合物，例如聚四氟乙烯(PTFE或TFE)或膨 脹聚四氟乙烯(ePTFE)、乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)、氟化的乙 烯-丙烯(FEP)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚氟乙烯(PVF)或 聚偏二氟乙烯(PVDF)。除了其它已知的熱固樹脂之外，熱固材料 的實例包括在此論述的那些熱固物。
在一個實施例中，框架100可以通過注射成型工藝構成。例如， 單個模具可以配置成提供框架100的形狀，如同在此討論的那樣。熱 塑材料或熱固材料可以注射到模具中以形成框架100。在可選實施例 中，框架100可以在鑄造工藝或沖壓中形成。在可選實施例中，框架 100的段可以單獨地構成然後連接在一起以形成框架100。例如，轂 102、間隔構件132和/或輪緣134中的一個或多個可以單獨地形成。 然後各個段連接在一起以形成框架100。用於連接各個段的適當技術 的實例包括使用化學粘合劑和/或熱能以將各個段焊接在一起。
圖2顯示了定子260的實施例，定子260包括框架200和由絕緣 導線的繞組構成的線圏262。可以理解，形成線圏262的繞組來自於 一或多股絕緣導線圏。在一個實施例中，線圏262可以放置成圍繞至 少一部分相鄰的立柱250並且緊鄰凸耳224、翼片226和第一繞組導 向件206或第二繞組導向件208之一。
另外，兩個或多個線圏262可以在單相或多項配置中串聯電連接。
例如，在本實施例中顯示了位於框架200上的第一串連264、第二串 連266和第三串連268的線圏262，它們形成定子260的三相配置。 如圖所示，每個串連264、 266、 268中的相鄰線圏262均置於框架200 的相對側上。例如，第一串連264的第一線圏270可以鄰近第一繞組 導向件206放置。笫一串連264的第二線圏272然後與第一線圏272 間隔開，其中第二線圏272鄰近第二繞組導向件208放置。第一串連 264中的第三線圏274同樣與第二線圏272間隔開，其中第三線圏274 鄰近第一繞組導向件206放置。然後可以在第一、第二和第三串連264、 266、 268中對於線圏262重複這種總的才莫式。
在各個實施例中，定子260的線圏262相對於彼此i丈置從而允許 對空間的高效使用。例如，第二和第三串連266、 268的相鄰線圏262 的繞組可以;改置成至少部分地位於由線圏262的第一串連264的繞組 限定的體積內。然後可以在第一、第二和第三串連264、 266、 268中 對繞組的其它組合重複這種模式自身。在一個實施例中，這允許空間 的更高效使用，因為線圏262的繞組可以更緊密地填充到定子260內。
如圖所示，線圏262的繞組可以沿著兩個或多個公共的徑向平面 延伸。例如，線圏262可以具有在第一公共徑向平面278或第二公共 徑向平面280中共享的繞組第一部分276。線圏262還具有在共享不 同於第一或第二公共徑向平面278、 280的第三公共徑向平面282的第 二部分278。在一個實施例中，線圏262的第一部分276可以鄰近輪 緣234、凸耳242和第一和第二繞組導向件206、 208設置。如圖所示， 鄰近第一繞組導向件206的線圏262共享第一公共徑向平面278，而 鄰近第二繞組導向件208的線圏262共享第二公共徑向平面278。
線圏262的繞組還界定了一系列角落(corner)。例如，形成線 圏262的繞組包括使繞組圍繞相鄰立柱250的第一角落280和第二角 落282。繞組還包括使繞組圍繞第一繞組導向件206或第二繞組導向 件208之一的第三角落284。另外，繞組還包括允許繞組在第一或第 二/>共徑向平面278、 280和第三7〉共徑向平面282之間過渡的彎部 286。在一個實施例中，彎部286可以通過使用壓床加工形成到線圏 262上，如在此討論的那樣。
定子260的線圏262還包括初始引線段286和至少部分地容納在 輪緣234中的終止引線段288。在一個實施例中，每個第一、第二和 第三串連264、 266、 268的線圏262的初始引線段286和終止引線段 288串連連接。串連線圏的每個初始引線段286和終止引線段288因 此能連接到連接器接線端290上來在單相配置和多項配置之一中操作 定子。
如圖所示，定子260包括十八個(18)在框架200上環形地布置 的線圏262。在一個實施例中，第一、第二和第三串連264、 266、 268 中的每一個均包括六(6)個線圏262，這些線圏262串聯連接並且如 圖所示布置以為多相操作作好準備。可以理解，定子260能夠以其它 組合和數目的線圏262形成。因此，圖2中所示的實施例並非意在限 制本公開而是顯示可以由線圏262形成的許多定子中的一種。例如， 在一些實施例中，定子260包括十二個(12 )在框架200上環形地布 置的線圏262。
線圏262還可以包括置於相鄰線圏和框架200的表面之間的絕緣 體。例如，絕緣體可以包括一層布置在線圏262的繞組上的絕緣材料。 適當絕緣材料的實例可以包括但是並不限於Kapton⑧帶、NOMEX、 MYLAR 、 TufQUIN等。
可以理解，線圏262可以由導線的繞組構成，這些導線具有美國 線規(AWG)的一或多個預定尺寸、磁特性、柔韌性和圏數。另夕卜， 導線可以由已知的多種不同導電金屬(例如，銅)和/或金屬合金構成。 形成繞組的導線也可以相對於彼此電絕緣(例如，每條導線均具有電 絕緣護套)。
圖3顯示了用於如在此所述的電動機的定子360的實施例。如圖 所示，定子360包括外殼392，外殼392封裝轂、輪緣、立柱350和 形成線圏的導線繞組。外殼392還界定了與轂的轉子接觸面相鄰的環 形表面394。在一個實施例中，如在此論述的那樣，定子360的連接 器接線端390從外殼392延伸。
在一個實施例中，立柱350的孔354可以接收安裝軸以將定子360 定位和固定在電動機殼中。外殼392還可包括定位銷356，定位銷356 可用於進一步將定子360定位在電動機殼中。
在一個實施例中，外殼392由熱固材料構成。如在此論述的那樣， 外殼392的熱固材料可以通過包覆成型工藝提供。當在此使用時，熱 固材料包括那些聚合材料，這些聚合材料一旦通過受熱和壓力形成從 而形成交聯聚合物基體就不能通過進一步應用熱和壓力進行重新處 理。如此處提供的那樣，熱固材料可以由熱固前體的聚合和交聯構成。 這種熱固前體可以包括一或多種液體樹脂熱固前體。在一個實施例中， 液體樹脂熱固前體包括那些在固化階段的樹脂。在固化階段中的樹脂 的特徵包括在77下處測量時在1000到500000釐泊的粘度(Handbook of Plastics and Elastomers, Editor Charles A. Harper, 1975 )。
在此處所述的實施例中，液體樹脂熱固前體可以從不飽和聚酯、 聚氨酯、環氧、環氧乙烯酯、酚醛、矽酮、醇酸樹脂、烯丙基類、乙 烯基酯、呋喃、聚醯亞胺、氰酸酯、雙馬來醯亞胺、聚丁二烯和聚醚 醯胺中選取。可以理解，熱固前體可以通過由熱、壓力、催化劑和/ 或紫外線啟動的聚合反應形成熱固材料。
可以理解，本公開的實施例中使用的熱固材料可以包括非導電加 固材料和/或添加劑例如非導電填料、纖維、固化劑、抑制劑、催化劑 和韌化劑(例如，彈性體)，以及其它，從而實現希望的物理、機械 和/或熱性能的組合。
非導電加固材料可以包括紡織和/或無紡織纖維材料、微粒材料和 高強度電介質材料。非導電加固材料的實例可以包括但是並不限於包 括玻璃纖維變體在內的玻璃纖維、合成纖維、天然纖維和陶瓷纖維。
非導電填料包括添加到熱固材料的基體以改變其物理、機械、熱 或電性能的材料。這種填料可以包括但是並不限於非導電有機和無機 材料、粘土、矽酸鹽、雲母、滑石、石棉、橡膠、細粒和紙，以及其 它。
在附加的實施例中，液體樹脂熱固前體可以包括Dayton Ohio的 Kurz-Kasch Company以商標"Luxolene，，出售的聚合材料。
圖4顯示了依照本公開的一個實施例的電動機401的一個實施例。 如圖所示，電動4幾401包括電動機殼403、如在此論述的定子460和 轉子405。為了易於說明，電動機401的其它部件並未顯示在圖4中， 但是本領域的技術人員可以理解在電動機設計中的部件位置和功能。
在一個實施例中，電動機401的電動機殼403具有足以接收和容 納定子460和轉子405的內部空間。定子460可以固定地布置在電動 機殼403的內部空間中，且轉子405鄰近定子460放置並且可旋轉地 連接在電動機殼403的內部空間中。如圖所示，轉子405具有延伸經 過定子460的環形表面的軸407。軸407還支撐位於定子460的任一 側上的轉子盤409。每個盤均由透磁材料製成並且具有導電材料的內 表面或具有可以充當轉子繞組的導電路徑的內表面。
在一個實施例中，軸407可以由非透磁材料構成。這樣，就可以 減小從轉子盤之一到另一個轉子盤的磁鏈路徑並且磁路包含在盤和定 子電極內。通過選擇這種軸材料，可以減少邊緣通量和損耗。在一個 實施例中，軸由奧氏體不鏽鋼製成，不過也可以使用其它非透磁材料。
用於形成在此所述的定子和定子的各個部件的方法和工藝作為本 公開的非限制性實例提供。可以理解，存在多種可以用於形成定子的 包覆成型部件的模塑工藝。這種模塑工藝的實例可以包括樹脂傳遞模 塑、壓縮模塑、傳遞模塑和注射模塑，以及其它。也可以在轉讓給
Delaware Capital Formation並且在_提交的申請序列號為_名
稱為—的公開未審的美國申請中找到有用的模塑工藝，該申請全文包 含在此作為參考。
圖5顯示了用在模塑工藝中以形成本公開的定子實施例的成型工 具的實施例。用於模塑定子的工藝包括向成型工具提供熱固材料，這 樣當熱固材料固化時，它就會封裝定子。
下面的說明提供了用於依照在此描述的示教形成包覆成型定子的 工藝的實例。在下文的說明中， 一些結構特徵得到描述但是並未顯示 在圖5的實施例中。因此，在結構特徵被描述但是未顯示處，說明將
參見圖l和圖2中所示的實施例。
可以理解，定子可以布置在成型工具內部並且熱固材料可以提供 給成型工具以封裝定子。在一個實施例中，熱固材料可以供給到成型 工具以完全封裝定子，其中定子可以在被熱固材料封裝之前放置在定 子外殼內部。
圖5顯示了用於封裝依照本公開的實施例的定子的成型工具的一 個實例。在一個實施例中，成型工具515包括兩個半模517。每個半 模均包括壁，壁具有表面，表面界定了模腔體積519以在包覆成型之 前容納定子。例如，模腔519可以包括圓周壁521，圓周壁521徑向 布置以界定容納定子的體積，如圖2所示。
在一個實施例中，半模的壁還包括槽延伸部523，槽延伸部523 沿著半模517的表面延伸以接收定子的連接器接線端，如上文相對於 圖2和圖3所述。槽延伸部523密封地設計來接收連接器接線端，連 接器接線端經過以到達成型工具515的外部。槽延伸部523形成不透 水和在壓力下不滲透的密封以防止熱固材料在模塑過程中通過槽延伸 部523從成型工具515排出。
成型工具515還包括延伸穿過至少一個半模517的模具埠 525。 模具埠 525提供適當的連接來在模塑過程中將熱固材料供給到成型 工具515的內部。成型工具515還包括定位銷527，定位銷527有助 於將定子置於成型工具515內並且使半模517對準。可以理解，成型 工具具有定位凹座529，定位凹座529在半模517閉合時對準並且容 納定位銷527。在一個實施例中，模腔體積519內的定位銷527可以 由定子框架立柱的一個或多個孔容納。
可以理解，成型工具515還可以設計成包括用於中心柱531的定 位件(register)。中心柱531包括具有外表面533的圓柱形形狀，外 表面533有助於在熱固材料供給到成型工具515時界定定子的環形表 面。在中心柱531已經在成型工具515內對準之後，成型工具515閉 合以形成不透水並且在壓力下不滲透的密封，然後就可以提供熱固材 料。
在一個實施例中，定子的立柱也可以有助於相對於界定了模腔體
積519的壁放置定子的框架和線圏。例如，立柱可以配置成延伸超過 第一和第二平面表面預定的距離。類似地，界定了模腔的表面可以配
置成一旦半模517閉合就會鄰接立柱並且向立柱施加壓力。在一個實 施例中，定位銷527和模腔體積519的表面可以防止包覆成型材料填 充立柱的孔。壓力還有助於將定子穩定在模腔體積519內部。 一旦半 模517已經閉合在定子上，立柱就將線圏和定子的其它結構置於與界 定模腔體積519的表面相距預定距離處。這些預定距離又會界定封裝 定子的外殼的厚度。
在附加的實施例中，界定模腔體積519的表面還包括位於兩個半 模517上的穩定銷535。如圖所示，穩定銷535從與線圏的第三平面 表面相鄰的區域中界定模腔體積519的表面延伸。在一個實施例中， 穩定銷535可以在壓力下鄰接和保持線圏的繞組以確保線圏在模塑過 程中不會移動。
提供熱固材料包括在低壓下將熱固前體(例如，低粘度熱固前體) 和催化劑(可選)注射到模型中以填充模腔體積519,這樣熱固材料 就會封裝除了由此延伸的連接器接線端之外的定子。因為熱固前體可 以包括較低的粘度，所以熱固前體可以基本上填充由定子的各個表面 限定的空間，例如在絕緣導線之間和圍繞絕緣導線的空間、在槽和凹 槽內的空間和在圓周壁的內表面和定子的線圏之間的空間，以及其它 空間。因此能夠施加熱和壓力以固化熱固前體從而形成包覆成型的定 子。也可以使用後固化工藝。在固化後，包覆成型的定子就可以從成 型工具515中移除。
將定子封裝(例如，完全封裝)在熱固材料內可以提供由此的改 進的熱傳遞特徵。例如，封閉絕緣導線的熱固材料用來有效地將熱遠
隙。另外，定子的各個部分可以通過完全封裝而緊密地固定在一起。 例如，包套用來將絕緣導線固定到定子部分上以防止導線的運動。例
如
彼此的運動。這種特徵可以降低定子的成本，因為定子不需要定子環， 即現有技術中用於使環形部分彼此固定的定子的公共部分。
圖6顯示了依照本公開的一個實施例的繞組心軸651的一個實施 例。在一個實施例中，繞組心軸651允許從鄰近長度的導線纏繞多個 線圏。在一個實施例中，來自鄰近長度的導線的繞組線圏允許多個線 圏串連連接而不需要電連接線圏的初始引線段或終止引線段。可以理 解，使用繞組心軸651可以形成兩個或多個串連的線圏。
如圖所示，繞組心軸651包括繞組槽653。在一個實施例中，繞 組槽653可以容納用於線圏繞組的導線655。當繞組心軸651沿657 旋轉時，導線655可以供給到繞組槽653中。當線圏完成時，導線655 可以延伸至相鄰的繞組槽653。因此能夠纏繞串連線圏中的下一個線
在一個實施例中，繞組心軸651包括確定導線在相鄰線圏之間延 伸長度的墊片659。墊片659可以選取成提供導線在串連的相鄰線圏 之間的預定長度。可以理解，導線的預定長度可以是圍繞定子框架的 線圏配置的函數。
繞組心軸651還可包括與繞組槽653相鄰的樞轉立柱671。在一 個實施例中，樞轉立柱671提供了一個由導線655圍繞的位置， 一旦 完成線圏，導線655就可以轉動並且延伸至相鄰的繞組槽653。另外， 樞轉立柱671還可以提供一個位置以在對線圏開始纏繞過程之前使導 線655鄰近繞組槽653固定。樞轉立柱671也可以提供一種導向裝置 從而將導線655的連接段的位置置於線圏之間。
在一個實施例中，繞組心軸651可以提供繞組槽653以生成六(6 ) 個串連的線圏。可以理解，如果需要的話，多於六個線圏的可以串連 纏繞。另外，線圏的導線也可以在繞組心軸651上在原地結合。
圖7提供了依照在此討論的方法串連連接的線圏762的圖示。然 後線圏762可以彎曲以形成線圏的第一和第二部分776、 778，如在此 討論的那樣。在一個實施例中，第一和第二部分776、 778可以通過將 彎部786形成到線圏762中形成。
在一個實施例中，彎部786可以通過使用壓床操作形成。例如， 線圏762在最初形成時可以沒有彎部786。換句話說，線圏762被纏 繞從而具有公共的平面配置。然後線圏762就能放入板中，板具有界 定了將被形成到線圏762中的彎部的位置和配置的表面形狀。板設置 在壓床中。然後將線圏762放置在板中。然後壓床用於將板擠壓在一 起，因此使線圏762變形，從而形成彎部786。可以理解，用於形成 彎部786的其它工藝也是可能的，包括在纏繞過程自身中形成彎部。
儘管上文已經顯示並且詳細描述了本公開，但是本領域的技術人 員應當理解，可以不脫離本公開的精神和範圍而做出各種變化和改進。 同樣地，前面的說明中所述的和附圖僅僅是作為實例而非限制提供的。 本公開的實際範圍預計將由下面的權利要求限定，並且保護與這些權 利要求相等的全部範圍。
例如，圖8顯示了用於依照本公開的實施例的定子繞組的框架800 的實施例。如圖所示，該框架包括轂802、間隔構件832和輪緣834， 如在此討論的那樣。如圖所示，輪緣834的支撐凸耳836可以包括由 從支撐凸耳836延伸的壁限定的凸起875。凸起875有助於接收框架 800中設置的線圏繞組並且有助於保持其相對位置。
在一個實施例中，凸起875的壁可以在支撐凸耳836之上或之下 相對於中心軸818平行延伸。凸起875的方向可以取決於支撐凸耳836 中將要接收線圏的側面。可以理解， 一個或多個支撐凸耳836可以具 有凸起875。圖8還顯示了間隔構件832和輪緣834還可以包括用於 接收定子的各個部件(例如，線圏)的通道877、切口 879和/或脊881。 另外，圖8提供了其中間隔構件832包括相對於間隔構件832的剩餘 段的錐形段883。
另外，本領域的普通技術人員通過閱讀和理解本公開將會理解， 對於此處所述本公開的其它變化也可以包括在本公開的範圍中。
權利要求
1.一種用於定子繞組的框架，包括包括轉子接觸面、第一繞組導向件和第二繞組導向件的轂，所述第一和第二繞組導向件與轉子接觸面相對並且相對於彼此徑向交錯預定的角度；連接到所述轂上並由此徑向延伸的間隔構件；連接到間隔構件上並且相對於轂環形地放置的輪緣；和置於輪緣上的立柱，其中立柱、第一繞組導向件和第二繞組導向件接收導線的定子繞組。
2. 如權利要求l所述的框架，其中第一繞組導向件和第二繞組導 向件包括壁，所述壁界定了具有第一端和第二端的曲線表面。
3. 如權利要求2所述的構架，其中預定的角度使相鄰第一繞組導 向件的第一端和第二端置於第二繞組導向件的第一端和第二端之間。
4. 如權利要求3所述的構架，包括從第一繞組導向件延伸至相鄰 第二繞組導向件的第一端和第二端並且從第二繞組導向件延伸到相鄰 第一繞組導向件的第一端和第二端的凸耳。
5. 如權利要求2所述的構架，其中間隔構件從與相鄰第一繞組導 向件和相鄰第二繞組導向件的第一端和第二端鄰近的位置徑向延伸。
6. 如權利要求2所述的的構架，其中曲線表面是凹入的，具有相 對於第一端和第二端的底部，且第一和第二繞組導向件的第一端和第 二端比曲線表面的底部更加遠離轂的中心軸線。
7. 如權利要求l所述的框架，其中輪緣包括支撐凸耳，所述支撐 凸耳具有兩個或多個部分，每個部分均具有界定了環繞轂的導線導槽 的表面。
8. 如權利要求l所述的框架，其中立柱從輪緣垂直地延伸。
9. 一種定子，包括包括轉子接觸面、第一繞組導向件和第二繞組導向件的轂，所述 第一和第二繞組導向件與轉子接觸面相對並且相對於彼此徑向交錯預定的角度；相對於轂環形地放置的輪緣； 置於輪緣上的立柱；和導線繞組，所述導線繞組圍繞至少一部分立柱並且鄰近轂的第一 繞組導向件和第二繞組導向件以形成交流電動機的線圏。
10. 如權利要求9所述的定子，其中每個立柱的預定部分在輪緣 上方和下方延伸以接收導線繞組。
11. 如權利要求10所述的定子，其中導線繞組圍繞鄰近立柱在輪 緣上方並且在第一繞組導向件旁延伸，並且導線繞組圍繞鄰近立柱在 輪緣下方並且在第二繞組導向件旁延伸以形成交流電動機的線圏。
12. 如權利要求11所述的定子，其中線圏的第一部分共享第一公 共徑向平面和第二公共徑向平面，並且線圏的第二部分共享不同於第 一和第二公共徑向平面的第三公共徑向平面。
13. 如權利要求9所述的定子，其中每個線圏均包括初始引線段 和終止引線段，終止引線段至少部分地包含在輪緣內並且連接到連接 器接線端上來在單相配置和多相配置之一中操作定子。
14. 如權利要求13所述的定子，包括封裝轂、輪緣、立柱和導線 繞組的外殼，其中連接器接線端從外殼延伸。
15. 如權利要求14所述的定子，其中外殼是熱固材料，所述熱固 材料由液體樹脂熱固前體形成，所述液體樹脂熱固前體從不飽和聚酯、 聚氨酯、環氧、環氧乙烯酯、酚醛、矽酮、醇酸樹脂、烯丙基類、乙 烯基酯、呋喃、聚醯亞胺、氰酸酯、雙馬來醯亞胺、聚丁二烯和聚醚 醯胺中選取。
16. 如權利要求9所述的定子，包括從轂連接到輪緣上並由轂徑 向延伸到輪緣上的間隔構件。
17. —種電動機，包括 具有內部空間的電動機殼；固定地布置在電動機殼的內部空間中的定子，該定子包括 包括轉子接觸面、第一繞組導向件和第二繞組導向件的轂，所述第一和第二繞組導向件與轉子接觸面相對並且相對於彼此徑向交錯預定的角度；相對於轂環形地放置的輪緣； 置於輪緣上的立柱；導線繞組，所述導線繞組圍繞至少一部分立柱並且鄰近轂的第一 繞組導向件和第二繞組導向件以形成電動機的線圏；和連接到繞組上用於通過線圏提供電勢來操作電動機的連接器接線 端；和鄰近定子放置並且可旋轉地連接在電動機殼的內部空間中的轉子。
18. 如權利要求17所述的電動機，其中輪緣包括支撐凸耳，支撐 凸耳具有兩個或多個部分，每個部分均具有界定了環繞轂的導線導槽 的表面，並且其中每個線圏均包括初始引線段和至少部分地包含在導 線導槽內的終止引線段。
19. 如權利要求18所述的電動機，其中每個線圏的初始引線段和 終止引線段連接到連接器接線端上以在單相配置和多相配置之一中操 作電動機。
20. 如權利要求17所述的電動機，包括封裝轂、輪緣、立柱和導 線繞組的外殼，其中連接器接線端從外殼延伸。
21. 如權利要求20所述的電動機，其中外殼是熱固材料，所述熱 固材料由液體樹脂熱固前體形成，所述液體樹脂熱固前體從不飽和聚 酯、聚氨酯、環氧、環氧乙烯酯、酚醛、矽酮、醇酸樹脂、烯丙基類、 乙烯基酯、呋喃、聚醯亞胺、氰酸酯、雙馬來醯亞胺、聚丁二烯和聚 醚醯胺中選取。
全文摘要
本發明提供了用於電動機定子的設備和方法。用於定子的一個實施例包括用於定子繞組的框架，框架包括轂、間隔構件、輪緣和用於接收並且放置定子線圈繞組的立柱。向定子提供熱固材料以封裝定子。
文檔編號H02K3/46GK101208850SQ200680022101
公開日2008年6月25日 申請日期2006年6月19日 優先權日2005年6月20日
發明者A·丘貢諾夫, G·F·格拉斯, S·H·珀維內斯 申請人:庫爾茨-卡施公司