專利名稱：密封分段定子的內徑的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電機，更具體地說，涉及具有分段定子的電機。
背景技術：
諸如電動機和發電機之類的電機包括作為電機旋轉部分的轉子和作為電機固定部分的定子。在某些應用中，轉子被可旋轉地安裝在固定的定子內。在旋轉轉子的徑向外表面和固定定子的徑向內表面之間限定了空氣間隙。當碎片落入該空氣間隙時，可能會發生轉子止轉工況。
制造商有時將電機集成在更大的系統內。在裝配電機和/或在現場使用時，碎片可能會進入空氣間隙。有些制造商在裝配過程中規定了嚴格的清潔標準。此外，制造商還要求使用防止轉子止轉工況的密封的定子和轉子包裝。
有若干傳統方法用于防止在裝配期間和以后現場使用中碎片進入空氣間隙。在裝配過程中，電機制造商嚴格實施清潔規范并在裝配后對電機進行目視檢查。還可以采用定子浸漆和烘烤系統。塑封和樹脂封裝也已經被采用。
所有這些傳統方法通常會增加制造電機所需的時間，這增加了電機的成本。此外，上述最后三種傳統方法通常需要較大數額的投資。當電機包括分段定子時，傳統解決方法將變得不太經濟。在浸漆、塑封或樹脂封裝期間對每個定子段的處理均會增加處理費用。在某些應用中，定子只有一端是開放的，這樣很難或不可能產生足夠的壓力來壓模封裝或樹脂封裝整個定子或者確保足夠的清漆覆蓋電動機的封閉端。
發明內容
根據本發明的電機包括具有多個周向布置的定子段組件的定子。每個定子段組件包括定子段鐵芯、連接到該定子段鐵芯的端帽以及纏繞在該端帽和定子段鐵芯上的繞組線。所述端帽提供第一和第二軸向配合面。轉子相對于所述定子旋轉并限定了轉子外徑與定子內徑之間的空氣間隙。定子段組件的第一軸向配合面與相鄰定子段組件的第二軸向配合面相配合以提供防止碎片進入所述空氣間隙的軸向密封。
在本發明的其他特點中，所述端帽在所述定子段組件的軸向相對端上提供第一和第二圓周端面。第一和第二環形密封件偏壓所述第一和第二圓周端面以在所述定子的軸向相對端提供圓周密封。所述環形密封件、軸向密封以及圓周密封相配合以防止碎片進入所述空氣間隙。
從以下提供的詳細說明，本發明進一步的應用領域將變得顯而易見。應當理解，盡管示出了本發明的優選實施例，所述詳細說明和具體實例僅為示例目的，并非旨在限制本發明的范圍。
從詳細說明和附圖，可以更完整地理解本發明，這些附圖是圖1為根據本發明的移除了轉子并帶有具有密封內徑的定子的電機的軸向橫截面；圖2為根據本發明的電機的局部徑向橫截面；圖3為定子段組件的局部徑向橫截面；圖4為定子段組件的側視圖；以及圖5為處在裝配關系中的多個定子段組件的等角圖。
具體實施例方式
以下對(多個)優選實施例的說明本質上只是示例性的，絕非旨在限定本發明及其應用或使用。
現在參考圖1和圖2，電機10包括外殼12和安裝在外殼12內的分段定子14。支持轉子16以相對于固定的分段定子14旋轉。分段定子14包括多個定子段組件18-1、18-2…以及18-n(有時總的以18標識)。諸定子段組件18單獨裝配，然后與其他定子段組件18組合以提供定子14。
每個定子段組件18包括定子段鐵芯20。端帽21被連接到定子段鐵芯20。繞組線22纏繞在定子段鐵芯20和端帽21上。端帽21沿諸定子段組件軸向地凸出以提供相鄰定子段組件18之間的軸向密封23。環形密封件24-1和24-2與端帽21的諸端部結合以提供圓周密封25。軸向密封23、環形密封件24以及圓周密封25防止了會引起止轉位置的碎片進入定子14和轉子16之間的空氣間隙26。
現在參考圖3，定子段鐵芯20包括實心鐵芯或層疊的單個定子片27。每個定子片27包括弓形外邊緣部分28和齒形極(pole)部分定子30。外邊緣部分28的外邊界表面32通常為弓形。每個外邊緣部分28可選地在邊界表面38上形成舌狀凸出36和在其相對邊界表面42上形成凹槽40。舌和凹槽布置有助于在裝配期間對齊諸定子段組件。定子片27的每個齒形極部分30都具有弓形內邊界表面44和一對周向延伸的凸出46。
定子片27優選地通過模切導磁材料薄片形成，盡管也可以使用其他形成定子片27的方法。在模切操作中，第一對切口(未示出)可以被切成外邊緣部分28，第二對切口(未示出)可以被切成極部分30。該第一對切口可以相對于該第二對切口橫向對齊。將形成定子段鐵芯20的定子片27層疊后，進行沖模沖壓操作使第一和第二對切口之間的中心部分變形。此操作導致定子片27可分離地相互連接以限定定子段鐵芯20。轉子16的外表面54上通常包括多個永磁極部分(未示出)。但是，本領域的技術人員將理解，本發明可應用于諸如開關磁阻電機的其他類型的電機。在轉子16內形成圓孔56(圖2)，其通常包括鍵槽(未示出)。轉子16的圓孔56用于安裝轉子軸58。
返回參考圖3，每個定子段組件18包括連接在定子段鐵芯20周圍和/或在定子段鐵芯20周圍形成的端帽21。端帽21位于繞組線22和齒形極部分定子的相對外壁面64與66之間。端帽21包括周向地凸出并限定配合面74和76的徑向內端70和72。盡管圖3的示例性實施例中通常示出了“Z”形配合面，但是，配合面74和76也可以具有其他形狀和/或外形。
端帽21包括沿齒形極部分30的相對外壁面64和66徑向延伸的中心部分80和82。端帽21的徑向外端84和86以相對周向凸出并與外邊緣部分28的徑向內邊界88和90相鄰。徑向外端84和86的徑向內邊界94和96優選地提供了一個表面，該表面通常與齒形極部分30的相對外壁面64和66垂直以改進纏繞工藝。
現在參考圖4，其中進一步詳細示出了定子段組件18。定子段鐵芯20包括由端帽21密閉的層疊的定子片27-1、27-2、…27-n。繞組線22纏繞在端帽21和層疊的定子片27上。端帽21的徑向外端100和102以相對軸向凸出于諸定子片27之外。諸定子片27的外邊界表面32由端帽21密閉。端帽21的徑向內端110和112以相對軸向凸出并軸向地延伸到諸定子片27之外。諸定子片27的弓形內邊界表面44沿徑向向內方向稍微延伸出端帽21以提供定子段鐵芯20與轉子16之間的磁耦合。軸向端部116和118附近的一個或多個表面結合環形密封件24以提供圓周密封25。
現在參考圖5，其中示出了多個定子段組件18的等角圖。為了簡潔的目的，圖5將沿用圖1-4中的標號來標識類似的部件。如可以理解的那樣，第一定子段組件18-1的第二配合面72-1結合第二定子段組件18-2的第一配合面70-2以提供軸向密封23-1。同樣，第二定子段組件18-2的第二配合面72-2結合第三定子段組件18-3的第一配合面70-3以提供軸向密封23-2。端帽21的徑向外端100的徑向內表面130也可以包括繞組線定位槽132。
返回參考圖1，在裝配期間由外殼12、電路板(未示出)、繞組線22和/或端帽21的內端110和112的軸向端部116和118壓緊環形密封件24-1和24-2以在定子14的相對端提供圓周密封25。由配合面70和72在相鄰諸定子段組件18之間提供軸向密封23。這樣，本發明防止了能夠引起轉子止轉工況的碎片進入空氣間隙26。
通過上述說明，本領域的技術人員現在可以理解，本發明的廣泛教導可以以各種形式實現。因此，雖然結合其特定實例對本發明進行了說明，但本發明的實際范圍應不限于此，因為通過研究附圖、說明書以及以下權利要求書，其他修改對于本領域的技術人員將是顯而易見的。
權利要求
1.一種包括具有密封內徑的定子的電機，所述電機包括包括多個周向布置的定子段組件的定子，每個所述定子段組件包括定子段鐵芯；連接到所述定子段鐵芯的端帽；以及纏繞所述端帽和所述定子段鐵芯的繞組線，其中所述端帽提供第一和第二軸向配合面；以及相對于所述定子旋轉并限定所述轉子外徑與所述定子內徑之間的空氣間隙的轉子，其中一定子段組件的所述第一軸向配合面與相鄰定子段組件的所述第二軸向配合面相配合以在所述定子段組件之間提供軸向密封并防止碎片進入所述空氣間隙。
2.如權利要求1所述的電機，其中所述端帽在其相對軸向端部上提供第一和第二圓周端面。
3.如權利要求2所述的電機，進一步包括與所述端帽的所述第一和第二圓周端面結合以在所述定子的相對軸向端部提供圓周密封的第一和第二環形密封件。
4.如權利要求3所述的電機，其中所述環形密封件、所述軸向密封以及所述圓周密封防止了碎片進入所述空氣間隙。
5.如權利要求3所述的電機，其中所述環形密封件由彈性材料制成。
6.如權利要求1所述的電機，其中所述電機為開關磁阻電機。
7.如權利要求1所述的電機，其中所述端帽由介電材料制成。
8.如權利要求1所述的電機，其中所述電機為永磁電機。
9.如權利要求1所述的電機，其中所述第一和第二軸向配合面通常具有“Z”形橫截面。
10.如權利要求3所述的電機，其中所述定子段組件之間的所述軸向密封在所述相對圓周密封之間延伸。
11.一種包括具有密封內徑的定子的電機，所述電機包括包括多個周向布置的定子段組件的定子，每個所述定子段組件包括定子段鐵芯；連接到所述定子段鐵芯的端帽；以及纏繞所述端帽和所述定子段鐵芯的繞組線，其中所述端帽在其軸向相對端上提供第一和第二圓周端面；相對于所述定子旋轉并限定所述轉子外徑與所述定子內徑之間的空氣間隙的轉子；以及與所述第一和第二圓周端面結合以在所述定子的軸向相對端提供圓周密封的第一和第二環形密封件。
12.如權利要求11所述的電機，其中所述端帽進一步提供第一和第二軸向配合面，其中一定子段組件的所述第一軸向配合面與相鄰定子段組件的所述第二軸向配合面相配合以提供軸向密封。
13.如權利要求12所述的電機，其中所述環形密封件、所述軸向密封以及所述圓周密封防止了碎片進入所述空氣間隙。
14.如權利要求11所述的電機，其中所述環形密封件由彈性材料制成。
15.如權利要求11所述的電機，其中所述電機為開關磁阻電機。
16.如權利要求11所述的電機，其中所述端帽由介電材料制成。
17.如權利要求11所述的電機，其中所述電機為永磁電機。
18.如權利要求12所述的電機，其中所述第一和第二軸向配合面通常具有“Z”形橫截面。
19.如權利要求12所述的電機，其中所述定子段組件之間的所述軸向密封在所述相對圓周密封之間延伸。
20.一種用于防止碎片進入電機轉子和定子之間的空氣間隙的方法，所述方法包括將定子分段成多個定子段組件；在所述定子段組件的定子段鐵芯上形成端帽；限定所述端帽上的第一和第二軸向配合面；以及將一定子段組件的所述第一軸向配合面與相鄰定子段組件的所述第二軸向配合面相配合以在所述定子段組件之間提供軸向密封。
21.如權利要求20所述的方法，進一步包括限定所述端帽的軸向相對端上的第一和第二圓周端面。
22.如權利要求21所述的方法，進一步包括提供與所述第一和第二圓周端面結合以在所述定子的相對軸向端部提供圓周密封的第一和第二環形密封件。
23.如權利要求22所述的方法，其中所述環形密封件、所述軸向密封以及所述圓周密封防止了碎片進入所述空氣間隙。
24.如權利要求22所述的方法，其中所述第一和第二環形密封件由彈性材料制成。
25.如權利要求20所述的方法，其中所述電機為開關磁阻電機。
26.如權利要求20所述的方法，其中所述端帽由介電材料制成。
27.如權利要求20所述的方法，其中所述電機為永磁電機。
28.如權利要求20所述的方法，其中所述第一和第二軸向配合面通常具有“Z”形橫截面。
29.如權利要求20所述的方法，其中所述定子段組件之間的所述軸向密封在所述相對圓周密封之間延伸。
30.一種用于防止碎片進入電機轉子和定子之間的空氣間隙的方法，所述方法包括將定子周向地分段成多個定子段組件；在所述定子段組件的定子段鐵芯周圍形成端帽；在所述端帽的軸向相對端上限定第一和第二圓周端面；以及提供與所述第一和第二圓周端面結合以在所述定子的相對軸向端部提供圓周密封的第一和第二環形密封件。
31.如權利要求30所述的方法，進一步包括限定所述端帽上的第一和第二軸向配合面；以及將一定子段組件的所述第一軸向配合面與相鄰定子段組件的所述第二軸向配合面相配合以在所述定子段組件之間提供軸向密封。
32.如權利要求31所述的方法，其中所述環形密封件、所述軸向密封以及所述圓周密封防止了碎片進入所述空氣間隙。
33.如權利要求30所述的方法，其中所述第一和第二環形密封件由彈性材料制成。
34.如權利要求30所述的方法，其中所述電機為開關磁阻電機。
35.如權利要求30所述的方法，其中所述端帽由介電材料制成。
36.如權利要求30所述的方法，其中所述電機為永磁電機。
37.如權利要求31所述的方法，其中所述第一和第二軸向配合面通常具有“Z”形橫截面。
38.如權利要求31所述的方法，其中所述定子段組件之間的所述軸向密封在所述相對圓周密封之間延伸。
全文摘要
一種電機，包括具有多個周向布置的定子段組件的定子。轉子相對于所述定子旋轉并限定了所述轉子外徑與所述定子內徑之間的空氣間隙。每個定子段組件包括定子段鐵芯、連接到所述定子段鐵芯的端帽以及纏繞在所述端帽和所述定子段鐵芯上的繞組線。所述端帽提供第一和第二軸向配合面。所述端帽在其相對軸向端部上提供第一和第二圓周表面。第一和第二環形密封件結合所述第一和第二圓周表面以在所述定子的相對軸向端部提供圓周密封。所述環形密封件、軸向密封以及圓周密封防止了碎片進入所述空氣間隙。
文檔編號H02K3/52GK1659761SQ03809478
公開日2005年8月24日 申請日期2003年5月20日 優先權日2002年5月20日
發明者K·M·德盧卡, C·P·克特雷爾, J·E·麥克唐納 申請人:美國艾默生電氣公司