專利名稱：定子部段及其裝配方法
技術領域：
本發明涉及電馬達，該電馬達有由各定子部段形成的密集繞組。
背景技術：
具有固定在殼體中的定子的電裝置(例如馬達或發電機)為公知。安裝在軸上的轉子同軸地定位在定子中，并可繞軸的縱向軸線相對于定子旋轉。電流流過相對于定子安裝的繞組將產生磁場，該磁場將使得轉子和軸旋轉。密集繞組可以形成于各定子部段上，這些定子部段再相互安裝以便形成大致環形的定子組件。定子部段可以包括定子齒、護鐵和/或定子靴。英國Tyne紐卡斯爾大學的A.G.Jack等已經提出了一種這樣的設計。該設計使用定子部段來形成定子，該定子部段的密集繞組的端匝沿馬達的縱向軸線與定子靴和轉子交疊。因此，馬達為三維特性，其中，通過密集繞組的磁通場沿馬達的縱向軸線分布在定子部段中。定子齒、護鐵和定子靴通常由軟磁性復合材料形成。
發明內容
本發明提供了一種用于具有縱向軸線的電馬達的定子組件。該定子組件包括至少一個定子部段，該至少一個定子部段具有第一端部件，該第一端部件具有定子齒以及定子靴和護鐵中的至少一個。第二端部件相對于第一端部件定位，并具有定子齒以及定子靴和護鐵中的至少一個。繞組大致環繞第一端部件的定子齒和第二端部件的定子齒。第一和第二端部件的分開線大致垂直于馬達的縱向軸線。優選地，第一和第二端部件由壓制粉末或薄片鐵而形成。
中間部件可以布置在第一和第二端部件之間。該中間部件可以由疊片鋼、壓制粉末鐵和壓制薄片鐵中的一種而形成。優選地，繞組由銅線形成。還公開了包括本發明的定子組件的馬達。
還提供了形成本發明的定子組件的方法。該方法包括由電線形成繞組，并將第一端部件的定子齒和第二端部件的定子齒穿過繞組的至少一部分而插入，使得繞組被包含于空腔中。該空腔至少部分地是由第一端部件的定子齒以及第一端部件的護鐵和定子靴中的至少一個來確定。另外，該空腔至少部分地是由第二端部件的定子齒以及第二端部件的護鐵和定子靴中的至少一個來確定。第一和第二端部件的分開線大致垂直于馬達的縱向軸線。
繞組可以通過將電線纏繞在線軸或心軸上而形成。也可選擇，繞組可以通過將電線纏繞在中間部件上而形成，該中間部件具有布置在其相對端部處的第一和第二端部模具。隨后，拆下第一和第二端部模具，且將對應的第一和第二端部件插入到繞組中以代替第一和第二端部模具。
通過下面對實現本發明的最佳實施方式的詳細說明并結合附圖，將很容易清楚本發明的上述特征和優點以及其它特征和優點。
圖1是包括本發明的定子組件的電馬達的示意剖視圖；圖2是圖1中示意表示的定子組件的剖視圖；圖3是定子部段的透視圖，根據本發明，該定子部段形成圖2的定子組件，并有第一和第二端部件；圖4是定子部段的透視圖，該定子部段有圖3中所示的第一端部件和第二端部件，并有布置在它們之間的中間部件；圖5是表示裝配圖3所示定子部段的方法的分解透視圖；以及圖6是表示裝配圖4所示定子部段的方法的透視圖。
具體實施例方式
下面參考附圖，在各個附圖中，相同參考標號表示相同或相似的部件，圖1中表示了電馬達10的示意圖。電馬達10是為了表示優選實施例，不過應當知道，本發明適合于其它電馬達結構和其它電裝置，例如發電機。電馬達10包括殼體12、定子組件14、軸16和轉子18。定子組件14為基本環形，并設置成在馬達10的工作過程中相對于殼體12保持靜止。轉子18固定在軸16上，以便與該軸16成一體旋轉，并大致同軸地布置在定子組件14中。轉子18和軸16相對于殼體12和定子組件14旋轉。以A表示的縱向軸線在圖1中示出，并定義為軸16和(因此)馬達10的中心線。
參考圖2，圖中表示了定子組件14的剖視圖。優選是，定子組件14包括定子芯20，該定子芯20中布置有多個定子部段22。各定子部段22包括從護鐵26大致徑向向內延伸的定子齒24。定子靴28布置在定子齒24的、與護鐵26相反的端部。定子靴28和護鐵26在定子齒24上相互間開，以便確定了空腔30，該空腔30設置成足以接收密集繞組32。密集繞組32包括定子線34，該定子線34纏繞在各定子齒24上以便至少部分地填充空腔30。當電馬達10在中等電壓至高壓下工作時，絕緣材料36涂層或層可以布置在密集繞組32和定子齒24、護鐵26和/或定子靴28之間。本領域技術人員應當知道，絕緣材料36可以為具有所需絕緣質量的任意材料，例如塑料、陶瓷、環氧樹脂等。定子靴28和護鐵26中的一個或兩個可以與定子齒24形成一體，或者分開形成并安裝在該定子齒24上。另外，護鐵26可以分段，如圖2所示，或者可以一體地形成為大致柱形管。
定子部段22裝配在定子芯20中，以便形成定子組件14。如圖2中所示，十二個定子部段22布置在定子芯20中，以便與轉子18配合，該轉子18有八個、十個或十四個磁極(未示出)。本領域技術人員應當知道，在本發明的范圍內可以使用其它數目的定子部段22。例如，可以使用具有十五或三十個定子部段22的定子組件14，這樣，密集繞組32可以分別連接成三組五個或三組十個。使用十五個具有密集繞組32的定子部段22以及具有十四個磁極的轉子18將能夠使用三相電，同時減少使磁通在定子部段22中流通所需的護鐵26的數量。而且，通過使用三十個定子部段22與具有28個磁極的轉子18組合，同樣減少的護鐵26量也可以提供有大致對稱的磁力。
下面參考圖3并繼續參考圖1和2，圖中表示了本發明的定子部段22。該定子部段22由第一端部件38和第二端部件40形成。優選是，第一和第二端部件38和40由粉末狀或薄片狀的鐵沿大致與電馬達10的縱向軸線A相同的方向壓制而成，這樣，第一和第二端部件38和40基本類似。這樣形成第一和第二端部件38和40的方法的優點在于第一和第二端部件38和40可以在相同工具上形成，由此可以降低成本。第一和第二端部件38和40各自包括定子齒24以及定子靴28和護鐵26中的至少一個。該定子靴28和護鐵26中的至少一個沿電馬達18的縱向軸線延伸超過定子齒24預定距離，以便分別確定參考圖2所述的空腔30的第一和第二端部部分42和44，空腔30的第一和第二端部部分42和44設置成足以接收密集繞組32的第一和第二端匝46和48(如圖5所示)。應當知道，在第一和第二端部件38和40之間的接觸線或分開線49以大致垂直于電馬達10的縱向軸線A的方式定位或定向。
參考圖4，圖中表示了圖3所示的定子部段22的可選實施例(總體表示為22A)。定子部段22A具有至少一個大致環形的軸向延伸中間部件50，該中間部件50的一部分如圖4中所示布置在各第一和第二端部件38和40之間。中間部件50有從護鐵部分54大致徑向向內延伸的定子齒部分52。另外，定子靴部分56與護鐵部分54間隔開。應當知道，定子齒部分52的截面基本與第一和第二端部件38和40的定子齒24的截面相同或相似。另外應當知道，護鐵部分54的截面與第一和第二端部件38和40的護鐵的截面相同或相似。優選是，中間部件50的護鐵部分54將連續，而不是分段。也就是，中間部件50將沿大致周向方向延伸超過第一和第二端部件38和40。而且，定子靴部分56的截面與第一和第二端部件38和40的定子靴28的截面相同或相似。優選是，中間部件50由鋼疊層結構58形成，如圖4中所示。不過，本領域技術人員應當知道，中間部件50可以由粉末狀或薄片狀鐵壓制而成。定子部段22A能夠使得通過使用疊片鋼形成中間部件50而獲得的高磁通滲透性與形成第一和第二端部件38和40的粉末或薄片鐵的隔離特性組合，以便在三維方式傳輸磁通量時只有少量的損失。
通過將電線34纏繞在定子部段22的定子齒24上以便基本填充空腔30而形成密集繞組32，從而可以形成定子部段22。也可選擇，密集繞組32可以形成或纏繞于線軸或心軸上。隨后，分別只有定子齒24和定子靴28的第一和第二端部件38A和40A插入所形成的繞組32中。然后，第一和第二端部件38A和40A的定子齒24再局部裝入由護鐵26確定的孔60中，以便完成定子部段22。如圖6所示，定子部段22A可以這樣形成，即通過將第一和第二可拆卸端部模具62和64分別布置在中間部件50的相對端部處，然后環繞該中間部件50以及第一和第二可拆卸端部模具62和64而形成繞組32。隨后，拆下第一和第二可拆卸端部模具62和64，并將第一和第二端部件38A和40A分別插入它們的位置，以便形成完整的定子部段22A。通過這樣形成密集繞組32，密集繞組32可以在定子靴28和護鐵26之間制成，以便減小在線34之間的空間，同時不會在第一和第二端部件38A和40A上產生很高的應力。
盡管已經詳細介紹了實現本發明的最佳方式，但是本領域技術人員應當知道，在附加權利要求的范圍內可以有各種用于實現本發明的可選設計和實施例。
權利要求
1.一種定子組件，用于具有縱向軸線的電馬達，該定子組件包括至少一個定子部段，該定子部段具有第一端部件，該第一端部件具有定子齒以及定子靴和護鐵中的至少一個；第二端部件，該第二端部件相對于所述第一端部件定位，并具有定子齒以及定子靴和護鐵中的至少一個；繞組，該繞組基本上環繞所述第一端部件的所述定子齒和所述第二端部件的所述定子齒；其中，所述第一和第二端部件沿分開線相互抵靠，該分開線基本上垂直于該馬達的縱向軸線。
2.根據權利要求1所述的定子組件，其特征在于，還包括至少一個中間部件，該中間部件布置在所述第一和第二端部件之間。
3.根據權利要求1所述的定子組件，其特征在于，所述第一和第二端部件中的至少一個由壓制粉末鐵和壓制薄片鐵之一形成。
4.根據權利要求2所述的定子組件，其特征在于，所述至少一個中間部件由疊片鋼形成。
5.根據權利要求2所述的定子組件，其特征在于，所述至少一個中間部件由壓制粉末鐵和壓制薄片鐵之一形成。
6.根據權利要求1所述的定子組件，其特征在于，所述第一和第二端部件各自具有所述定子靴和所述護鐵。
7.根據權利要求1所述的定子組件，其特征在于，所述第一端部件和所述第二端部件基本類似。
8.一種電馬達，具有縱向軸線，該電馬達包括殼體；轉子，該轉子布置成可相對于所述殼體旋轉；基本上為環形的定子組件，該定子組件相對于所述殼體安裝，并相對于所述轉子同軸布置；其中，所述定子組件包括至少一個定子部段，該至少一個定子部段具有第一端部件，該第一端部件具有定子齒以及定子靴和護鐵中的至少一個；第二端部件，該第二端部件相對于所述第一端部件定位，并具有定子齒以及定子靴和護鐵中的至少一個；繞組，該繞組基本上環繞所述第一端部件的所述定子齒和所述第二端部件的所述定子齒；其中，所述第一和第二端部件沿分開線相互抵靠，該分開線基本上垂直于該馬達的縱向軸線。
9.根據權利要求8所述的電馬達，其特征在于，還包括至少一個中間部件，該中間部件布置在所述第一和第二端部件之間。
10.根據權利要求8所述的電馬達，其特征在于，所述第一和第二端部件中的至少一個由壓制粉末鐵和壓制薄片鐵之一形成。
11.根據權利要求9所述的電馬達，其特征在于，所述至少一個中間部件由疊片鋼形成。
12.根據權利要求9所述的電馬達，其特征在于，所述中間部件沿基本周向方向延伸超過所述第一和第二端部件。
13.根據權利要求9所述的電馬達，其特征在于，所述至少一個中間部件由壓制粉末鐵和壓制薄片鐵之一形成。
14.根據權利要求8所述的定子組件，其特征在于，所述第一端部件和所述第二端部件基本類似。
15.根據權利要求8所述的定子組件，其特征在于，所述第一和第二端部件各自具有所述定子靴和所述護鐵。
16.一種裝配定子部段的方法，該定子部段用于具有縱向軸線的馬達，該方法包括由電線形成繞組；將第一端部件的定子齒和第二端部件的定子齒穿過所述繞組的至少一部分而插入，使得所述繞組被包含于空腔中；其中，所述空腔至少部分地由所述第一端部件的所述定子齒以及所述第一端部件的護鐵和定子靴中的至少一個來確定；其中，所述空腔至少部分地由所述第二端部件的所述定子齒以及所述第二端部件的護鐵和定子靴中的至少一個來確定；以及其中，所述第一和第二端部件沿分開線相互抵靠，該分開線基本上垂直于該馬達的縱向軸線。
17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，形成所述繞組包括將所述電線纏繞在線軸或心軸上。
18.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，形成所述繞組包括將所述電線纏繞在中間部件上，該中間部件具有布置在所述中間部件的相對端部處的第一和第二端部模具。
19.根據權利要求18所述的方法，其特征在于，還包括拆下所述第一和第二端部模具；以及將對應的所述第一和第二端部件插入到所述繞組中以代替所述第一和第二端部模具。
全文摘要
本發明提供了一種用于具有縱向軸線的電馬達的定子組件。該定子組件包括至少一個定子部段，該部段有第一端部件，該第一端部件有定子齒以及定子靴和護鐵中的至少一個。第二端部件相對于第一端部件定位，并有定子齒以及定子靴和護鐵中的至少一個。繞組基本環繞第一端部件的定子齒和第二端部件的定子齒。第一和第二端部件的分開線基本垂直于馬達的縱向軸線。還公開了包括本發明的定子組件的馬達。另外，還公開了形成本發明的定子組件的方法。
文檔編號H02K15/02GK101087075SQ200710101100
公開日2007年12月12日 申請日期2007年4月26日 優先權日2006年4月26日
發明者A·G·霍爾姆斯, R·A·奧爾多, A·M·埃爾-安塔布利 申請人:通用汽車公司