專利名稱：具有改進的處理和纏繞特征的分段定子及相應方法
技術領域：
本公開涉及電磁電機的定子組件，更具體地說，涉及分段定子組件，其中所述定子由許多分離的定子疊片組或段來形成，且每個定子段包括磁軛部分、齒部分以及纏繞所述齒的線圈繞組。
背景技術：
盡管使用獨立且單獨纏繞的定子段提供了某些好處，但是這潛在地增加了制造過程的復雜性和成本。例如，在許多分段定子中，定子段被單獨纏繞并需要一個或多個制造步驟來正確地互連所有單個定子線圈以便形成相繞組。在此類傳統的定子組件中，由于獨立且單獨纏繞的定子段并沒有在纏繞操作中連接在一起，所以當定子段形成環形定子時，需要某些固定結構將它們保持在一起。對線圈互連步驟的需要、互連步驟所需的材料和設備以及需要二次固定機構，通常需要對制造設備的大量投資以制造此類電機，并且需要顯著增加按照此過程制造的電機的組件成本的材料成本。
為了克服某些與具有上述單獨纏繞定子段的定子組件相關的限制，已開發出一些方法，其中磁互連的定子段在纏繞操作之前被相互物理地連接，以便以互連的方式形成線圈。在公知的傳統方法中，通過使用鉸接裝置(有時稱為扣鎖連接)或通過使用由磁導材料制成的細互連橋來互連定子段。這種互連結構通常要求相對復雜的定子疊片構造，這會增加利用此類設計的電機的總體制造成本。此外，通過鉸接裝置或扣鎖結構將獨立的定子段連接在一起所需的制造步驟增加了制造過程的成本和復雜性。
使用互連扣片或橋的定子組件的一個限制是定子組件通常相當不易彎曲且在纏繞操作受到某種限制期間進入定子齒。這些限制會限定磁導線被置入定子以形成定子繞組(或者換言之，“槽填充”)的范圍。
一種用于形成不需要使用鉸接裝置或扣鎖的“類分段定子”電機的替代傳統方法依賴于使用這樣的定子組件所述定子組件通過對借助細互連橋被磁連接到一起的定子段進行分組來形成。例如在日本專利B-30107085中公開了這種設計。通過使用這樣的橋，可以具有這樣一組三個定子齒，所述三個定子齒借助橋接元件被磁連接在一起，但所述三個定子齒打開到某一程度以允許更多地進入定子齒，并且因此形成更大的槽填充。這種方法的一個限制是定子組件通常將需要三個以上的定子齒，使得完整定子組件的構造將需要使用多組三個定子段，這需要從所述定子組將繞組線圈連接在一起的多個制造步驟，以及需要用于連接多個定子組以形成環形定子的結構。這些附加的制造步驟和結構會顯著增加與此類定子相關的成本和制造復雜性。
本公開描述了定子組件的若干實施例，所述定子組件被設計成解決傳統分段定子組件的上述和其他限制特征。

發明內容
根據按照本公開的某些教導而構造的一個示例性實施例，提供了一種可以被環繞成環形形狀的定子組件，其中所述定子組件包括多個定子段，每個定子段限定了磁軛部分和定子齒，以及封隔結構，所述封隔結構被構造成將所述定子段彼此相對布置，以使所述定子段不會物理地相互接觸并且使相鄰定子段之間不會形成磁路。
根據可以按照本公開的某些教導而執行的一個示例性過程，公開了一種用于形成分段定子的方法，其中所述方法包括以下步驟將多個定子段布置在封隔結構中，以使相鄰定子段之間不會形成磁路；圍繞所述定子段中的至少某些定子段來形成繞組線圈；以及使所述封隔結構變形以形成環形定子并在相鄰定子段之間建立磁路。
從本公開的綜述、附圖以及權利要求，本公開的其他方面將是顯而易見的。


參考附圖進行了說明，這些附圖是圖1A-1D示出了在將定子組件環繞成環形形狀之前，根據本公開的某些教導構造的示例性定子組件的各部分；圖2一般地示出了已被環繞成環形形狀后的根據本公開的某些教導構造的示例性定子組件；圖3A和3B一般地示出了可以與圖1A-1C和圖2的示例性實施例結合使用的鉸接組件的某些方面；圖4一般地示出了根據本公開的某些教導形成的定子組件的各方面以及用于纏繞此類定子組件的過程；圖5A-5C一般地示出了可以與結合圖4描述的示例性纏繞過程一起使用的定子組件的一個替代實施例；圖6一般地示出了可以與本文所述的定子組件結合使用的鉸接結構的一個替代實施例；圖7A和7B一般地示出了可以與根據本文的某些教導構造以便將定子組件保持為環形形狀的定子一起使用的替代接合/鎖緊結構。
具體實施例方式
現在參考附圖，具體地說，參考圖1A-1D，其中示出了根據本公開的某些教導構造的改進的分段定子組件10的一個示例性實施例。
參考圖1A-1C，定子組件10包括多個夾在兩個封隔結構30和40之間的獨立非互連的定子段20。通常，定子段20由基本相同的疊片的疊片組形成。定子段20并沒有直接彼此互連或磁連接。通過被設計和成形為容納定子段的封隔結構30和40中的腔室，定子段被放置腔室中并保持就位。封隔結構限定了將包含定子段20的腔室相互連接的柔性鉸接裝置。封隔結構不具有導磁性。在構造過程中，獨立的定子段20被夾在封隔結構30和40之間。然后，當定子段被封隔結構30和40相互分離時，導線被纏繞在定子段的齒的周圍以形成定子線圈和相繞組。在纏繞之后，定子組件10被環繞成環形形狀，使各定子段彼此物理地接觸并形成閉合磁路，以便形成完整的定子。本示例性實施例的具體描述將在下面提供。
定子組件10包括十二個定子段20，盡管可以構想和實現具有不同數量定子段20的替代實施例。每個定子段20的構造都類似于傳統分段定子組件中使用的定子段的構造。每個定子段20都由基本相同的疊片(通常由鋼板沖壓而成)的疊片組形成。最佳地反映在圖1B和1C中，每個疊片組都限定了終止于“T”形部分23的主磁軛部分21和延伸齒部分22。
每個定子疊片組的磁軛部分21在磁軛21的一側限定了接合凸起24，并在磁軛21的相對側限定了接合凹口25。接合凸起24和接合凹口25都具有一定大小，以便當相鄰定子段20被置于一起時，接合凸起24將被容納在接合凹口25內。這至少阻止了相鄰定子段20在一個方向上的相對運動。特別地，與使用互鎖扣片將相鄰定子片物理地連接在一起的現有技術構造不同，示例性實施例的接合凹口和接合凸起不完成此功能。沒有某些其他固定結構，接合凹口與接合凸起不會將相鄰定子段物理地互連或保持在一起。
除了如上所述限定接合凹口與接合凸起之外，每個定子段的磁軛部分21還限定了后溝槽26。后溝槽26具有一定的大小，用于以壓入配合關系容納封隔結構30和40的一部分，以便幫助將各定子段連接到封隔結構。這在以下進行更詳細的描述。
每個定子疊片組20的“T”形部分23限定了在完成組裝后將會暴露的外部部分27，并限定了轉子孔和內部部分28。內部部分28被構造成幫助將電機繞組線圈相對于定子齒定位并保持在所需的位置，以下將進行更詳細的描述。
如上所述，定子段20并沒有通過鉸接裝置、互鎖扣片或其他本身是定子段的一部分的特征被物理地連接在一起。相反，各定子段12之間不存在直接的定子段至定子段連接。兩個封隔結構20和30“夾著”定子段以形成相對柔性的定子組件，其相對易于構建和纏繞。定子組件以類似于“肋狀框架”的形式被保持在一起。其中在圖1A所示的開放布置中，實心定子段組件20并沒有接觸和連接在一起，而是通過柔性部件相互連接。該柔性部件是封隔結構30和40的鉸接裝置。
參考圖1C，其中示出了封隔結構30和40的細節。通常，每個封隔結構30和40都包括一個柔性的塑料結構，該結構限定了各種凹槽或“腔室”，定子段20可以被放置和保持在其中。所述腔室通過整體的柔性鉸接裝置被保持在一起。提供了切口和定位部件(未在圖1A-1D中示出)以確保繞組線圈的正確定位。在最終組裝時，這些定位部件被放置在定子極周圍。
定子組件被構造成容納三個相繞組，每個相繞組包括纏繞在四個定子段20的齒周圍的繞組線圈。為了容納三個相繞組的末端，上部的封隔結構30包括六個端部固定部件31a、31b、31c和32a、32b、32c，這些部件可以用來定位并保持三個相繞組A、B和C(未在圖中示出)的末端。每個端部固定部件包括在封隔結構中形成的切口以及凸起柱，相繞組的末端的一部分可以被纏繞在此凸起柱上，以便將繞組的末端定位在固定位置。
除了包括端部固定裝置以外，形成封隔結構30的腔室還限定了切口33。這些切口允許形成相繞組的導線從封隔結構30面向轉子孔內部的部分通向封隔結構30面向定子組件外部的部分。如以下的詳細描述，切口33被定位，以確保形成繞組線圈的導線被以限定關系定位到定子組件以及任何外殼構件(定子組件10可以被定位到其中)。
形成封隔構件30和40的腔室的其他細節在圖1B和1C中示出，其示出了用于支持單個定子段20的上部封隔結構30和下部封隔結構40的相應部分。將封隔結構30和40的所示部分連接到相鄰部分的鉸接裝置以及該相鄰部分本身都沒有在圖1B和1C中示出。
參考圖1B和1C，可以注意到封隔結構30限定了頂端部分33，當其被置于定子段20之上時，通常將放置在定子段20的頂部。封隔結構30進一步限定了從頂端部分33向下延伸的向下延伸部分34。向下延伸部分34被成形為滑過定子段的延伸部分22。對于上部封隔結構(其將滑過并覆蓋定子段的延伸部分22的相對側)的每個腔室，存在兩個向下延伸部分34。如圖1B1所示，向下延伸部分34的端部限定了具有高度H和厚度T的凹口區域35，其中部分24從第一厚度變為第二厚度。
如圖1B和1C進一步所示，下部封隔結構40限定了將放置在定子段底部的底端部分。下部封隔結構40的腔室進一步限定了向上延伸部分37，向上延伸部分37沿著定子段20的延伸位置向上延伸。如圖1B2所示，向上延伸部分37限定了凹口區域38，凹口區域38具有一定的大小以便被容納在由上部封隔結構40的向下延伸部分限定的凹口35中。
上部和下部封隔結構的凹口結構以通常反映在圖1D中的方式相互接合，以便沒有通過任何開口從絕緣表面外部到形成定子齒的金屬的直接路徑。具體地說，如圖1B所示，從絕緣體外部到形成定子齒的金屬的唯一路徑將是通過小開口200，向上通過凹口表面35與38之間的界面并穿過小開口。凹口表面的這種接合確保了繞組線圈與定子齒充分絕緣。
上部和下部封隔結構30和40進一步限定了結構端部處的延伸凸緣，其安裝在定子組件的T形端部附近。封隔結構30和40進一步限定了上部和下部凸起39a和39b，它們被構造成以壓入配合關系裝配到在定子段中形成的溝槽26中，以幫助將封隔結構30和40連接到定子段20上并防止定子段20與上部和下部封隔結構30和40之間的相對運動。
如圖1A-1C所示，當封隔結構30和40被放置在一組定子段20上以使多個定子段被夾在封隔結構30和40之間時，封隔結構30和40的各部分將包圍并裝入定子段20的延伸部分22。另外，封隔結構30和40將在定子段20的T形部分的內部區域與定子段的T形端部之間，以及在定子段的T形端部的內部區域與定子段的部分磁軛(向內面向定子孔)之間提供絕緣屏障。當放置在定子周圍時，封隔結構30和40因此將任何纏繞定子段20的定子齒的繞組線圈與形成定子段的金屬進行絕緣。最佳地如圖1A所示，每個定子齒的部分27并沒有被封隔結構的任何部分所覆蓋，并且當定子組件被環繞成環形形狀時，這些暴露的部分將延伸到內部轉子孔中。
上部和下部封隔結構30和40的其他細節在圖3A和3B中示出，其中出了示例性上部封隔結構30的一部分的頂部俯視圖。如圖所示，對于每個腔室，封隔結構30限定了安裝在定子組件20的T形端部之上的末端部分300。雖然在圖3A和3B中沒有示出，但是類似形狀的部分在下部封隔結構40上也存在。末端部分300被傾斜以限定一個表面，該表面趨于使任何纏繞在定子齒周圍的繞組線圈被壓入或固定在槽(將在相鄰定子齒之間出口)內。
圖3A和3B進一步示出了連接上部封隔結構30的相鄰腔室的鉸接裝置42的示例性實施例的細節。類似的鉸接裝置也可以在下部封隔構件40上找到。如圖所示，鉸接裝置42包括將封隔結構的相鄰腔室連接在一起的薄塑料小區域。鉸接元件42是一個“活動鉸鏈”，因為它可以雙向相對自由彎曲。此外，當定子組件被環繞成環形形狀時，在該處發生彎曲的鉸接點基本上在定子組件的外圍。圖3A示出了閉合構造中的鉸接裝置42，而圖3B示出了通常開放構造中的示例性鉸接裝置42。圖3B的腔室并不是與相繞組的末端相關的腔室，同樣，圖中沒有示出末端固定部件。圖3A和3B中示出了允許形成繞組線圈的導線從定子組件內部通向定子組件外部的切口33。
在定子鐵芯段10被放置在封隔結構30和40內以形成如圖1A所示的柔性帶狀組件后，繞組線圈被纏繞在定子齒周圍以便形成多個相繞組。在圖1A-1D的實例中，繞組線圈可以被定位以提供三個相繞組，每個相繞組包括四個繞組線圈。相繞組包括更少或更多數量的繞組線圈的其他結構也是可能的。
相繞組通過以下過程來形成。首先，一個相繞組的開頭部分被插入末端固定部件。然后，圍繞適當的定子齒來形成繞組線圈。導線通過槽33被引向封隔結構30的背面，穿過與下兩個相鄰定子齒相關的封隔結構部分的背面，通過封隔結構的相關部分中的切口33將導線引向第三個相鄰定子齒的齒。此過程不斷被重復，直到相繞組的所有繞組線圈都被形成為止。
上述纏繞過程可以用各種方式來完成。根據一個示例性纏繞過程，可以使用針纏繞過程，其中形成相繞組的線圈被單獨纏繞。在一個替代過程中，形成相繞組的線圈由提供給每個相繞組的某個針來同時纏繞。
以上所示的“活動”鉸接裝置的好處之一在于在被環繞成環形形狀之前，定子組件10可以被完全打開以允許更多地進入用于纏繞的槽區域，從而允許更大的槽填充并考慮到了增強的精確纏繞技術。上述實施例的可以如上所述被完全打開的能力允許定子組件以比傳統定子纏繞技術的現有速度更快的速度進行飛叉纏繞(fly wound)，并潛在地使槽填充大于先前可以達到的槽填充。
圖3A和3B還示出了本公開的另一個優選實施例，其中，添加了連接片43和保護片44以便當環繞成環形形狀時，在線圈與定子疊片組之間產生空隙。連接片43和保護片44的長度與每個段的整個長度相同，并且優選地由塑料制成。如圖3A和3B所示，連接片43被以這樣的方式設計提供柔性以便執行上述纏繞過程。在每個封隔結構的相對側上提供了兩個保護片44，以確保繞組線圈與每個定子齒充分絕緣。
圖4一般地示出了如以上結合圖1A-1D所述而形成的定子組件10。在所示的定子組件中，將有三個相繞組A、B和C。在圖4中，使用標簽標識了定子的每個齒，所述標簽標識了其對應的相繞組以及將圍繞所述定子齒放置的繞組的極性。本領域的一般技術人員將理解，通過在第一方向上繞定子齒纏繞繞組線圈，當該繞組以第一方向被激勵時，可以獲得第一極性的電磁體。通過以相反方向纏繞線圈，當以相同方向激勵該繞組線圈時，可以形成相反極性的電磁體。因此，圖4將每個定子齒標識為與相繞組A、B或C以及特定極性+或-相關聯。圖4的纏繞模式僅是示例性的，可以使用其他纏繞模式而不偏離本公開的教導。
參考圖4，可以注意到纏繞操作是通過使用工具元件(tooling element)400來完成的，該工具元件在纏繞操作過程中接合定子組件10上的部件以便移動定子組件10。工具元件400在操作過程中移動定子組件，以便在不同時刻，定子組件被定位以暴露不同的定子齒，使得能夠進行簡單而快速精確的飛叉纏繞。例如，在圖4中，定子組件被定位，以使一組定子齒A-、B-和C-被暴露。針纏繞或飛叉纏繞技術可以用來纏繞一個或多個暴露的定子齒。以這種方式，定子組件可以被快速地纏繞。
不論是否采用了飛叉纏繞或針纏繞技術，也不論定子組件是否以圖1A所示的構造或圖4的開放構造來被纏繞，此處公開的示例性定子組件被這樣構造相繞組可以被放置到定子組件中，同時不超過三個起點和終點。例如，在每個定子齒被單獨纏繞的纏繞操作中，纏繞操作可以開始于定子組件被這樣定位繞組線圈被放置在第一定子齒(在圖4中標記為A+402)周圍。纏繞設備然后可以繼續纏繞對應于相A繞組(在圖4中標記為A-402)的下一個齒，而無需停止纏繞過程或切斷形成相繞組的導線。該過程可以一直繼續，直到與相繞組對應的所有齒都已被纏繞為止。在相A繞組完成之后，下一個相繞組可以被纏繞在電機上。
上述纏繞方法和過程使得如圖4所示的定子組件10的“開放式”纏繞能夠被有利地應用到具有替代結構的定子組件，諸如通過例如互鎖扣片將定子段彼此直接互連的定子組件。
圖5A-5C一般地示出了由定子段501形成的定子組件500，其中定子段501通過互鎖扣片被直接連接在一起。定子段501和與此類定子段一起使用的絕緣體501的結構是這樣的定子組件可以被完全打開以允許完全進入繞組。圖5B1和5B2一般地示出了在圖5A的實施例中使用的類型的定子段501。定子段限定了磁軛502以及延伸齒部分503。磁軛502進一步限定了凸起部件504和容納部件505，其中凸起部件504具有一定的大小，可以被裝配到相鄰定子段的容納部件505中以形成鏈狀定子組件。凸起部件504限定了上部和下部凹進部分，而容納部件限定了上部和下部延伸部分。上部和下部凹進部分具有一定的大小，以便容納相鄰定子段的上部和下部延伸部分。這種過盈凹進和凸起的布置使得定子組件可以被打開以便進行如上所述的完全而快速的纏繞。
圖5C1和5C2一般地示出了可以被圍繞圖5B1和5B2的定子段放置以產生圖5A的定子組件的絕緣部件的形狀。通常，絕緣部件包括裝配在各單獨定子段上的塑料部件，以便將圍繞定子齒放置的繞組線圈與形成定子齒的金屬進行絕緣。每個絕緣部件都具有上部組件510和下部組件512，其中每個上部和下部組件都限定了頂部(或底部)部分以及向下(或向上)延伸部分514、516，所述頂部(或底部)部分在定子齒的頂部和底部以及繞組線圈之間形成絕緣屏障，所述延伸部分514、516用來將繞組線圈與面向定子內孔的磁軛部分進行絕緣。可以使用其他絕緣材料(未示出)來提供定子齒的側面與繞組線圈之間的絕緣。參考圖5C1和5C2，可以注意到絕緣部件進一步限定了凸起邊緣518、519。當定子段被連接在一起時，凸起邊緣518、519可以幫助阻止互鎖扣片軸向移動，從而趨于維持相鄰定子段的接合。由于圖5A-5C的定子組件500可以被完全打開，可以按照如上結合圖4所述的“開放式”纏繞過程對其進行纏繞。
應該注意到，封隔結構30和40或圖5A-5C的特殊互鎖扣件的使用允許這樣的定子組件結構其中可以形成柔性鏈或帶，所述柔性鏈或帶包含所有將用于形成定子的定子齒。此外，由于結合圖1A-1D所述的實施例的鉸接裝置42和如圖5A-5D所示的鏈狀連接可以被重復地打開和閉合，可以使用各種方式和各種過程來纏繞所述定子組件，其中在纏繞操作中使用的起點的數目和終點的數目都不大于相繞組的數目。例如，在以上結合圖4所述的纏繞操作中，有三個起點操作和三個終點操作。
盡管圖3A和3B的活動鉸接裝置42允許這樣的纏繞操作，其中將被纏繞的齒被完全暴露，但是在特定情況下，希望具有這樣的定子組件在纏繞之前，該定子組件不象先前所述的定子組件那樣易于彎曲。還可能希望鉸接部件比較堅硬，使得在纏繞操作過程中定子組件相對較有柔性。這樣的定子組件可以通過多種方法獲得。例如，鉸接元件可以由相對較厚的塑料材料來構造，以便抑制纏繞過程中鉸接裝置的柔性。可替代地，封隔結構30和40并且因此鉸接元件可以由相對較硬的材料形成以避免彎曲。可替代地，將定子組件環繞成環形形狀可以包括封隔結構在鉸接元件處斷裂。還構想了其他實施例，其中的鉸接裝置基本上如以上結合圖3A和3B所述，但是其中提供了某些額外的加強支撐，以便在纏繞操作過程中阻止定子組件的彎曲。這樣的實施例被一般地在圖6中示出。
參考圖6，其中示出了來自封隔結構的兩個相鄰腔室。除了包含兩個固定部件600和601(可以采取向上延伸的銷的形式)以及兩個容納部件602和603(可以采取腔室中的小孔或開口的形式)之外，所述腔室具有與以上結合圖3A-3B所述的結構相同的總體結構。在示出的實施例中，提供了加強部件604(可以采取彎曲導線、成形彈性塑料片或其他柔性但仍然較硬的形式)，其接合固定部件與容納部件并為鉸接元件42提供某些加強。當定子組件處于打開的非環形結構時，所述加強部件趨向于阻止定子組件的移動或彎曲，因為將選擇加強部件的強度，以便克服在纏繞操作過程中通常將施加在鉸接元件42上的彎曲力。但是將選擇所述加強部件具有這樣的強度所述強度不足以克服定子組件被環繞成環形形狀時的操作過程中將施加到定子組件的力。在該操作過程中，加強部件將斷裂，或優選地彎曲以避免產生任何潛在的污染粒子，以便允許定子組件被環繞成環形形狀。在此實施例中，在其纏繞操作過程中，定子組件將相對較硬，以使纏繞操作將通常如以上所述進行(例如，這樣的纏繞操作其中每個相繞組都被纏繞在電機上，并且起點和終點的數目等于和/或不大于相繞組的數目)。
一旦上述定子組件10被完全纏繞，不管是通過如結合圖4所述的開放纏繞操作、使用加強定子組件的纏繞操作或其他纏繞方法，定子組件都將被環繞成環形形狀以便用作定子部件。當定子組件被這樣纏繞時，相鄰定子段的邊緣將彼此物理地接觸，從而產生閉合的磁路。
可以使用若干種方法使被環繞的定子組件保持其環形形狀。在一個實施例中，環繞的組件被簡單地以壓入配合關系插入電機殼體或外殼，以使殼體或外殼起將定子組件保持為其環狀形狀的作用。在一個替代實施例中，可以使用某種形式的箍或其他外部固定結構來圍繞或以其他方式接合已成環形的定子組件，以便將定子組件保持為需要的結構。還構想了進一步的實施例，其中提供了一個或多個帶有接合或鎖緊部件的封隔結構，以便定子組件的相對端可以接合，從而將定子組件保持為環狀形狀。
圖7A和7B一般地示出了可以在封隔結構上提供以保持定子組件為環形形狀的兩種替代接合/鎖緊結構。在圖7A的實施例中，在定子組件一端的一個腔室處提供有凸起700，凸起700具有通常傾斜的前表面和相對平坦的背面。相對端部上的腔室限定了具有閂鎖銷的容納部件702。當定子組件被環繞并且凸起部件被移動與容納部件相接合時，閉鎖針將在延伸部分700的平坦背面上向下鎖緊并且趨于將定子保持成環形形狀。圖7B示出了一種替代結構，其中提供了球窩形式的接合。
應該注意到，圖7A和7B中的示例性互鎖/接合部件無需具有這樣的強度該強度足以將定子組件保持為環形形狀以便用于所有目的。此類接合部件可用于將組件保持在一起，以便用于中間制造或測試操作，而將電機殼體、外殼或其他形式的固定用作最終產品中的補充或替代固定結構。
一個可以與此處所述的定子組件結合實現的特征是以這樣的方式布置用于形成繞組線圈的導線它們不從上方通過甚至靠近封隔結構30和40的鉸接部分42(其當定子組件10被環繞以形成環形定子時彎曲)。在此類實施例中，可以提供封隔結構上的部件以有效預防和阻止形成繞組線圈的導線從上方通過鉸接裝置42或處于鉸接裝置42附近。此類部件可以幫助確保任何根據本公開的某些教導構造的電機符合任何應用要求(導電體至少從定子組件的外徑向內1英寸)。這些部件進一步傾向于確保形成相繞組的導線不會妨礙將定子組件壓入用于將定子組件保持在一起的二次固定裝置(例如，定子外殼)所需的壓入工具。
在上述實施例中，封隔結構上的部件通常將確保形成相繞組的導線向內(即，在轉子孔側)通過鉸接元件42的一部分(在此處發生彎曲)。由于繞組線的路線在鉸接裝置42以內，當進行彎曲操作時，繞組將存在不可避免的輕微彎曲。封隔結構的部件可以被這樣形成導線的任何彎曲將被導向向上、向下或向內，但是不會向外朝向鉸接裝置42。
雖然根據各優選實施例對本發明的裝置和方法進行了描述，但對本領域的技術人員顯而易見的是，可以對此處說明的裝置和過程加以變化而不偏離本發明的概念和范圍。例如，在圖1B和1C示出的實施例中，封隔結構的一部分34和37用來將定子齒的側邊緣與纏繞該齒的線圈進行絕緣。雖然該實施例適合于許多應用，但在電機的疊片組高度不一致的應用中，由于將需要不同的封隔結構以便為不同的疊片組高度提供適合的絕緣，所以該實施例可能并不是理想的。因此，一個替代實施例將是消除封隔結構的這些部分并使用不同的絕緣材料(如，絕緣帶)，以便同一封隔結構可以用于具有不同疊片組高度的電機。更進一步，構想了替代實施例，其中封隔結構由高導熱材料制成或填充有導熱樹脂或其他導熱材料，以便在電機運行期間幫助除去來自定子組件的熱量。此類修改以及其他替代和修改被認為在本發明的范圍和概念之內。
權利要求
1.一種定子組件，所述定子組件包括多個定子段，每個定子段限定了磁軛部分和定子齒；多個封隔結構，所述封隔結構被構造成容納所述多個定子段并將所述定子段彼此相對定位，以使相鄰定子段彼此不會物理地接觸。
2.如權利要求1所述的定子組件，其中所述封隔結構被構造成使得相鄰定子段之間不會形成磁路。
3.如權利要求1所述的定子組件，其中所述定子組件可以被環繞成環形形狀。
4.如權利要求3所述的定子組件，其中當所述定子組件處于環形形狀時，相鄰的定子段物理接觸。
5.如權利要求1所述的定子組件，其中每個定子段被夾在上部封隔結構和下部封隔結構之間。
6.如權利要求5所述的定子組件，其中每個封隔結構包括凹口表面，所述凹口表面被設計成接合其他封隔結構的凹口表面，其中接合的凹口表面確保了繞組線圈與所述定子齒充分絕緣。
7.如權利要求1所述的定子組件，其中每個定子段的所述磁軛部分包括后溝槽，所述后溝槽用于將所述多個定子段連接到所述多個封隔結構。
8.如權利要求1所述的定子組件，其中相鄰的封隔結構限定了用于將所述定子段彼此相對定位的柔性鉸接裝置。
9.如權利要求8所述的定子組件，其中所述柔性鉸接裝置至少可以在兩個方向上部分地彎曲。
10.如權利要求1所述的定子組件，其中所述多個封隔結構包括用于實現繞組線圈的期望定位的定位部件。
11.如權利要求10所述的定子組件，其中所述定位部件包括切口和凸起柱。
12.如權利要求1所述的定子組件，其中相鄰的封隔結構限定了用于在所述繞組線圈與每個定子段之間提供空隙的柔性連接片。
13.如權利要求1所述的定子組件，其中每個封隔結構進一步包括至少一個用于在所述繞組線圈與每個定子段之間提供空隙的保護片。
14.如權利要求1所述的定子組件，其中每個定子段包括至少一個接合凹口和至少一個接合凸起，所述凹口和凸起被設計成阻止相鄰定子段的相對運動。
15.如權利要求14所述的定子組件，其中所述至少一個接合凹口和至少一個接合凸起并不物理地互連相鄰的定子段。
16.一種可以被環繞成環形形狀的定子組件，所述定子組件包括多個定子段，每個定子段限定了磁軛部分和定子齒；這樣的裝置，所述裝置用于將所述定子段彼此相對定位，以使相鄰的定子段不會彼此物理地接觸并且使相鄰的定子段之間不會形成磁路。
17.一種用于形成環形定子組件的方法，所述方法包括以下步驟定位多個定子段，以使相鄰的定子段之間不會形成磁路；圍繞所述定子段中的至少一些定子段形成至少一個繞組線圈；以及使所述多個定子段變形以形成環形定子組件并在相鄰的定子段之間建立磁路。
18.如權利要求17所述的方法，其中所述形成步驟包括三個相繞組。
19.如權利要求17所述的方法，其中所述定位步驟中使用了多個封隔結構，以容納所述多個定子段并將所述定子段彼此相對定位，以使相鄰的定子段不會彼此物理地接觸。
20.如權利要求19所述的方法，其中相鄰的封隔結構限定了用于將所述定子段彼此相對定位的柔性鉸接裝置。
21.如權利要求20所述的方法，其中所述柔性鉸接裝置至少可以在兩個方向上部分地彎曲。
22.如權利要求20所述的方法，其中所述形成步驟使用定位成至少部分開放的結構的所述多個定子段中的至少一部分來執行，其中所述至少部分開放的結構使得可以更多地進入由相鄰定子段的所述齒形成的槽。
23.如權利要求17所述的方法，其中所述形成步驟使用定位成基本上為直線結構的所述多個定于段來執行。
24.如權利要求23所述的方法，其中利用了加強裝置以便維持所述基本上為直線的結構。
25.如權利要求24所述的方法，其中所述變形步驟在沒有去除所述加強裝置的情況下執行。
26.如權利要求17所述的方法，其中至少一個繞組線圈通過針纏繞過程來形成。
27.如權利要求17所述的方法，其中至少一個繞組線圈通過飛叉纏繞過程來形成。
28.如權利要求17所述的方法，其中多個繞組線圈被同時形成。
29.如權利要求17所述的方法，其中用于每個繞組線圈的起點和終點的數目與繞組線圈的數目相等。
30.如權利要求17所述的方法，進一步包括用于固定所述環形定子組件的閂鎖裝置。
31.一種用于形成環形定子組件的方法，所述方法包括以下步驟連接多個定子段，每個定子段限定了磁軛部分和定子齒；打開定位成至少部分開放的結構的所述多個定子段的至少一部分，其中所述至少部分開放的結構使得可以更多地進入由相鄰定子段的所述齒形成的槽；圍繞所述定子段中的至少一些定子段形成至少一個繞組線圈；以及使所述多個定子段變形以形成環形定子組件。
32.如權利要求31所述的方法，其中每個定子段包括磁軛部分和定子齒，所述磁軛部分具有凸起部件和容納部件，所述凸起部件具有一定的大小以裝配到相鄰定子段的所述容納部件中以便產生柔性連接。
33.如權利要求31所述的方法，其中至少一個繞組線圈通過針纏繞過程來形成。
34.如權利要求31所述的方法，其中至少一個繞組線圈通過飛叉纏繞過程來形成。
35.如權利要求31所述的方法，其中多于一個繞組線圈被同時形成。
36.如權利要求31所述的方法，其中用于每個繞組線圈的起點和終點的數目與繞組線圈的數目相等。
37.如權利要求31所述的方法，進一步包括用于固定所述環形定子組件的閂鎖裝置。
全文摘要
本發明公開了一種可以被環繞成環形形狀的定子組件，所述定子組件包括多個定子段，其中每個定子段限定了磁軛部分和定子齒；以及封隔結構，所述封隔結構被構造成將所述定子段彼此相對定位，以使所述定子段彼此不會物理地接觸。本發明還公開了一種用于形成分段定子的方法，所述方法包括以下步驟將多個定子段定位到封隔結構中，以使相鄰的定子段之間不會形成磁路；圍繞所述定子段中的至少一些定子段形成繞組線圈；以及使所述封隔結構變形以形成環形定子并在相鄰的定子段之間建立磁路。
文檔編號H02K15/095GK1745508SQ200380105703
公開日2006年3月8日 申請日期2003年10月16日 優先權日2002年10月31日
發明者K·A·希蘭, P·拉索爾卡尼, P·G·邁克爾斯 申請人:美國艾默生電氣公司