專利名稱：密封分段定子的內(nèi)徑的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)，更具體地說(shuō)，涉及具有分段定子的電機(jī)。
背景技術(shù)：
諸如電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)之類的電機(jī)包括作為電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)子和作為電機(jī)固定部分的定子。在某些應(yīng)用中，轉(zhuǎn)子被可旋轉(zhuǎn)地安裝在固定的定子內(nèi)。在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的徑向外表面和固定定子的徑向內(nèi)表面之間限定了空氣間隙。當(dāng)碎片落入該空氣間隙時(shí)，可能會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)子止轉(zhuǎn)工況。
制造商有時(shí)將電機(jī)集成在更大的系統(tǒng)內(nèi)。在裝配電機(jī)和/或在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，碎片可能會(huì)進(jìn)入空氣間隙。有些制造商在裝配過(guò)程中規(guī)定了嚴(yán)格的清潔標(biāo)準(zhǔn)。此外，制造商還要求使用防止轉(zhuǎn)子止轉(zhuǎn)工況的密封的定子和轉(zhuǎn)子包裝。
有若干傳統(tǒng)方法用于防止在裝配期間和以后現(xiàn)場(chǎng)使用中碎片進(jìn)入空氣間隙。在裝配過(guò)程中，電機(jī)制造商嚴(yán)格實(shí)施清潔規(guī)范并在裝配后對(duì)電機(jī)進(jìn)行目視檢查。還可以采用定子浸漆和烘烤系統(tǒng)。塑封和樹脂封裝也已經(jīng)被采用。
所有這些傳統(tǒng)方法通常會(huì)增加制造電機(jī)所需的時(shí)間，這增加了電機(jī)的成本。此外，上述最后三種傳統(tǒng)方法通常需要較大數(shù)額的投資。當(dāng)電機(jī)包括分段定子時(shí)，傳統(tǒng)解決方法將變得不太經(jīng)濟(jì)。在浸漆、塑封或樹脂封裝期間對(duì)每個(gè)定子段的處理均會(huì)增加處理費(fèi)用。在某些應(yīng)用中，定子只有一端是開放的，這樣很難或不可能產(chǎn)生足夠的壓力來(lái)壓模封裝或樹脂封裝整個(gè)定子或者確保足夠的清漆覆蓋電動(dòng)機(jī)的封閉端。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)包括具有多個(gè)周向布置的定子段組件的定子。每個(gè)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(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn)并限定了轉(zhuǎn)子外徑與定子內(nèi)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(jìn)入所述空氣間隙的軸向密封。
在本發(fā)明的其他特點(diǎn)中，所述端帽在所述定子段組件的軸向相對(duì)端上提供第一和第二圓周端面。第一和第二環(huán)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(duì)端提供圓周密封。所述環(huán)形密封件、軸向密封以及圓周密封相配合以防止碎片進(jìn)入所述空氣間隙。
從以下提供的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。應(yīng)當(dāng)理解，盡管示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述詳細(xì)說(shuō)明和具體實(shí)例僅為示例目的，并非旨在限制本發(fā)明的范圍。


從詳細(xì)說(shuō)明和附圖，可以更完整地理解本發(fā)明，這些附圖是圖1為根據(jù)本發(fā)明的移除了轉(zhuǎn)子并帶有具有密封內(nèi)徑的定子的電機(jī)的軸向橫截面；圖2為根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)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(cè)視圖；以及圖5為處在裝配關(guān)系中的多個(gè)定子段組件的等角圖。
具體實(shí)施例方式
以下對(duì)(多個(gè))優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明本質(zhì)上只是示例性的，絕非旨在限定本發(fā)明及其應(yīng)用或使用。
現(xiàn)在參考圖1和圖2，電機(jī)10包括外殼12和安裝在外殼12內(nèi)的分段定子14。支持轉(zhuǎn)子16以相對(duì)于固定的分段定子14旋轉(zhuǎn)。分段定子14包括多個(gè)定子段組件18-1、18-2…以及18-n(有時(shí)總的以18標(biāo)識(shí))。諸定子段組件18單獨(dú)裝配，然后與其他定子段組件18組合以提供定子14。
每個(gè)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(huán)形密封件24-1和24-2與端帽21的諸端部結(jié)合以提供圓周密封25。軸向密封23、環(huán)形密封件24以及圓周密封25防止了會(huì)引起止轉(zhuǎn)位置的碎片進(jìn)入定子14和轉(zhuǎn)子16之間的空氣間隙26。
現(xiàn)在參考圖3，定子段鐵芯20包括實(shí)心鐵芯或?qū)盈B的單個(gè)定子片27。每個(gè)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(gè)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(duì)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(duì)齊諸定子段組件。定子片27的每個(gè)齒形極部分30都具有弓形內(nèi)邊界表面44和一對(duì)周向延伸的凸出46。
定子片27優(yōu)選地通過(guò)模切導(dǎo)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(duì)切口(未示出)可以被切成外邊緣部分28，第二對(duì)切口(未示出)可以被切成極部分30。該第一對(duì)切口可以相對(duì)于該第二對(duì)切口橫向?qū)R。將形成定子段鐵芯20的定子片27層疊后，進(jìn)行沖模沖壓操作使第一和第二對(duì)切口之間的中心部分變形。此操作導(dǎo)致定子片27可分離地相互連接以限定定子段鐵芯20。轉(zhuǎn)子16的外表面54上通常包括多個(gè)永磁極部分(未示出)。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明可應(yīng)用于諸如開關(guān)磁阻電機(jī)的其他類型的電機(jī)。在轉(zhuǎn)子16內(nèi)形成圓孔56(圖2)，其通常包括鍵槽(未示出)。轉(zhuǎn)子16的圓孔56用于安裝轉(zhuǎn)子軸58。
返回參考圖3，每個(gè)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(duì)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(nèi)端70和72。盡管圖3的示例性實(shí)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(duì)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(duì)周向凸出并與外邊緣部分28的徑向內(nèi)邊界88和90相鄰。徑向外端84和86的徑向內(nèi)邊界94和96優(yōu)選地提供了一個(gè)表面，該表面通常與齒形極部分30的相對(duì)外壁面64和66垂直以改進(jìn)纏繞工藝。
現(xiàn)在參考圖4，其中進(jìn)一步詳細(xì)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(duì)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(nèi)端110和112以相對(duì)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(nèi)邊界表面44沿徑向向內(nèi)方向稍微延伸出端帽21以提供定子段鐵芯20與轉(zhuǎn)子16之間的磁耦合。軸向端部116和118附近的一個(gè)或多個(gè)表面結(jié)合環(huán)形密封件24以提供圓周密封25。
現(xiàn)在參考圖5，其中示出了多個(gè)定子段組件18的等角圖。為了簡(jiǎn)潔的目的，圖5將沿用圖1-4中的標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)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(jié)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(jié)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(nèi)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(nèi)端110和112的軸向端部116和118壓緊環(huán)形密封件24-1和24-2以在定子14的相對(duì)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(fā)明防止了能夠引起轉(zhuǎn)子止轉(zhuǎn)工況的碎片進(jìn)入空氣間隙26。
通過(guò)上述說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員現(xiàn)在可以理解，本發(fā)明的廣泛教導(dǎo)可以以各種形式實(shí)現(xiàn)。因此，雖然結(jié)合其特定實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)際范圍應(yīng)不限于此，因?yàn)橥ㄟ^(guò)研究附圖、說(shuō)明書以及以下權(quán)利要求書，其他修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種包括具有密封內(nèi)徑的定子的電機(jī)，所述電機(jī)包括包括多個(gè)周向布置的定子段組件的定子，每個(gè)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(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn)并限定所述轉(zhuǎn)子外徑與所述定子內(nèi)徑之間的空氣間隙的轉(zhuǎn)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(jìn)入所述空氣間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所述端帽在其相對(duì)軸向端部上提供第一和第二圓周端面。
3.如權(quán)利要求2所述的電機(jī)，進(jìn)一步包括與所述端帽的所述第一和第二圓周端面結(jié)合以在所述定子的相對(duì)軸向端部提供圓周密封的第一和第二環(huán)形密封件。
4.如權(quán)利要求3所述的電機(jī)，其中所述環(huán)形密封件、所述軸向密封以及所述圓周密封防止了碎片進(jìn)入所述空氣間隙。
5.如權(quán)利要求3所述的電機(jī)，其中所述環(huán)形密封件由彈性材料制成。
6.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所述電機(jī)為開關(guān)磁阻電機(jī)。
7.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所述端帽由介電材料制成。
8.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所述電機(jī)為永磁電機(jī)。
9.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)，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(quán)利要求3所述的電機(jī)，其中所述定子段組件之間的所述軸向密封在所述相對(duì)圓周密封之間延伸。
11.一種包括具有密封內(nèi)徑的定子的電機(jī)，所述電機(jī)包括包括多個(gè)周向布置的定子段組件的定子，每個(gè)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(duì)端上提供第一和第二圓周端面；相對(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn)并限定所述轉(zhuǎn)子外徑與所述定子內(nèi)徑之間的空氣間隙的轉(zhuǎn)子；以及與所述第一和第二圓周端面結(jié)合以在所述定子的軸向相對(duì)端提供圓周密封的第一和第二環(huán)形密封件。
12.如權(quán)利要求11所述的電機(jī)，其中所述端帽進(jìn)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(quán)利要求12所述的電機(jī)，其中所述環(huán)形密封件、所述軸向密封以及所述圓周密封防止了碎片進(jìn)入所述空氣間隙。
14.如權(quán)利要求11所述的電機(jī)，其中所述環(huán)形密封件由彈性材料制成。
15.如權(quán)利要求11所述的電機(jī)，其中所述電機(jī)為開關(guān)磁阻電機(jī)。
16.如權(quán)利要求11所述的電機(jī)，其中所述端帽由介電材料制成。
17.如權(quán)利要求11所述的電機(jī)，其中所述電機(jī)為永磁電機(jī)。
18.如權(quán)利要求12所述的電機(jī)，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(quán)利要求12所述的電機(jī)，其中所述定子段組件之間的所述軸向密封在所述相對(duì)圓周密封之間延伸。
20.一種用于防止碎片進(jìn)入電機(jī)轉(zhuǎn)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(gè)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(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括限定所述端帽的軸向相對(duì)端上的第一和第二圓周端面。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包括提供與所述第一和第二圓周端面結(jié)合以在所述定子的相對(duì)軸向端部提供圓周密封的第一和第二環(huán)形密封件。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述環(huán)形密封件、所述軸向密封以及所述圓周密封防止了碎片進(jìn)入所述空氣間隙。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第一和第二環(huán)形密封件由彈性材料制成。
25.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述電機(jī)為開關(guān)磁阻電機(jī)。
26.如權(quán)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(quán)利要求20所述的方法，其中所述電機(jī)為永磁電機(jī)。
28.如權(quán)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(quán)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(duì)圓周密封之間延伸。
30.一種用于防止碎片進(jìn)入電機(jī)轉(zhuǎn)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(gè)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(duì)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(jié)合以在所述定子的相對(duì)軸向端部提供圓周密封的第一和第二環(huán)形密封件。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，進(jìn)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(quán)利要求31所述的方法，其中所述環(huán)形密封件、所述軸向密封以及所述圓周密封防止了碎片進(jìn)入所述空氣間隙。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述第一和第二環(huán)形密封件由彈性材料制成。
34.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述電機(jī)為開關(guān)磁阻電機(jī)。
35.如權(quán)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(quán)利要求30所述的方法，其中所述電機(jī)為永磁電機(jī)。
37.如權(quán)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(quán)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(duì)圓周密封之間延伸。
全文摘要
一種電機(jī)，包括具有多個(gè)周向布置的定子段組件的定子。轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn)并限定了所述轉(zhuǎn)子外徑與所述定子內(nèi)徑之間的空氣間隙。每個(gè)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(duì)軸向端部上提供第一和第二圓周表面。第一和第二環(huán)形密封件結(jié)合所述第一和第二圓周表面以在所述定子的相對(duì)軸向端部提供圓周密封。所述環(huán)形密封件、軸向密封以及圓周密封防止了碎片進(jìn)入所述空氣間隙。
文檔編號(hào)H02K3/52GK1659761SQ03809478
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月20日
發(fā)明者K·M·德盧卡, C·P·克特雷爾, J·E·麥克唐納 申請(qǐng)人:美國(guó)艾默生電氣公司