專(zhuān)利名稱(chēng)：定子組件和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及定子組件及其制造方法。
背景技術(shù)：
諸如定子固定在電機(jī)或發(fā)電機(jī)的殼體內(nèi)的電機(jī)和發(fā)電機(jī)一類(lèi)的電氣裝置是眾所周知的。安裝在軸上的轉(zhuǎn)子放置在定子內(nèi)，并圍繞著該軸的縱軸線，相對(duì)于定子轉(zhuǎn)動(dòng)。電流通過(guò)定子的傳遞產(chǎn)生磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子和安裝在其上的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，還知道，為了保證電氣裝置的最優(yōu)性能，必需將定子保持在預(yù)先確定的溫度范圍內(nèi)，并使定子沒(méi)有污染物。
發(fā)明概述本發(fā)明的定子組件包括具有多個(gè)定子齒的基本上為環(huán)形的定子錐心。定子電線卷繞在每一個(gè)定子齒圓周，以形成定子線圈。將環(huán)氧樹(shù)脂涂在定子線圈上和每一個(gè)定子齒周?chē)沟迷摱ㄗ与娋€可由環(huán)氧樹(shù)脂涂覆和電氣上絕緣。至少部分地由環(huán)氧樹(shù)脂形成的冷卻劑通道很接近該定子線圈設(shè)置，使得定子組件保持冷卻。
制造本發(fā)明的定子組件的優(yōu)選方法由裝配多個(gè)定子齒部件，形成定子齒開(kāi)始。然后，將定子電線纏繞在該定子齒周?chē)?，形成該定子線圈，從而形成一個(gè)極。將環(huán)氧樹(shù)脂涂在該定子線圈上，使得定子電線被涂覆和電氣上絕緣。將多個(gè)極裝配在一起，形成一個(gè)基本上為環(huán)形的定子組件。最好將第二層環(huán)氧樹(shù)脂涂在多個(gè)極上，保持它們互相連接。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，環(huán)氧樹(shù)脂便于熱從定子線圈，通過(guò)該冷卻劑通道傳遞和傳出該定子組件外。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，環(huán)氧樹(shù)脂可防止將污染物導(dǎo)入所述定子線圈中。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，環(huán)氧樹(shù)脂可增加定子鐵心的強(qiáng)度。
本發(fā)明的上述特點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)和其他特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)從以下結(jié)構(gòu)附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中很容易了解。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的，包括一個(gè)定子組件的電動(dòng)機(jī)的示意性橫截面圖；圖2為圖1的定子組件的截面圖；圖3a為圖1的定子組件的透視圖；和圖3b為圖3a的定子組件的部件的透視圖。
優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明在幾個(gè)圖中，相同的符號(hào)表示相同或相當(dāng)?shù)牟考?。圖1表示電機(jī)10的示意圖。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所示的電機(jī)10是為了說(shuō)明的目的，然而應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明可以用于其他的電機(jī)結(jié)構(gòu)和其他電氣裝置—例如發(fā)電機(jī)。電機(jī)10包括一個(gè)殼體12，一個(gè)定子組件14，一根軸16和一個(gè)轉(zhuǎn)子18。該定子組件14基本上為環(huán)形，并且在電機(jī)10工作過(guò)程中，保持相對(duì)于殼體12靜止不動(dòng)。轉(zhuǎn)子18安裝在軸16上，并且一般被定子14約束。該轉(zhuǎn)子18和軸16可相對(duì)于殼體12和定子14轉(zhuǎn)動(dòng)。
參見(jiàn)圖2可看出，該定子組件14包括具有一個(gè)定子外殼22的定子鐵心20，從該定子鐵心伸出，其間形成槽21的多個(gè)定子齒24；和卷繞或纏繞在每一個(gè)定子齒24周?chē)辽俨糠值爻錆M(mǎn)該槽21和形成定子線圈28的定子電線26。該定子線圈28用環(huán)氧樹(shù)脂30浸漬，使得環(huán)氧樹(shù)脂30涂覆該定子電線26和該定子線圈28的繞組電氣上互相絕緣。最好利用由位于First Streer 1450號(hào)，Wabash，Indiana 46992的Wabash Magnetics LLC公司銷(xiāo)售的66-2251形式的環(huán)氧樹(shù)脂作為環(huán)氧樹(shù)脂30。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，該定子鐵心20由軟磁性復(fù)合材料或SMC構(gòu)成，以降低成本和簡(jiǎn)化制造，并且該定子電線26由銅制成。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，該定子鐵心20可以由層疊鋼構(gòu)成。然而，應(yīng)當(dāng)了解，可以使用另外的環(huán)氧樹(shù)脂，定子鐵心和/或定子電線成分。
再參見(jiàn)圖2可看出，每一個(gè)定子齒24和纏繞在周?chē)亩ㄗ与娋€26以后稱(chēng)為“極”32。最好，單獨(dú)纏繞每一個(gè)極32，以便在給定體積內(nèi)，使繞組數(shù)目最大，從而使電機(jī)10(如圖1所示)的性能最優(yōu)。每一個(gè)定子齒24從外殼22沿徑向向內(nèi)伸出，其終端為有法蘭的末端部分34。定子齒24在外殼22和末端部分34之間形成一個(gè)槽(如圖3b所示)。環(huán)氧樹(shù)脂30放置在外殼22和相應(yīng)的有法蘭的末端部分34之間的每一個(gè)定子齒24的周邊周?chē)?，使得包括定子電線26的每一個(gè)極32的至少一部分被環(huán)氧樹(shù)脂30密封。按上述方法加入環(huán)氧樹(shù)脂30增加定子組件14的強(qiáng)度，還可以提供附加的阻尼。對(duì)于定子鐵心20由軟磁性復(fù)合材料構(gòu)成的優(yōu)選實(shí)施例，這種定子組件14的強(qiáng)度的增加特別有利。環(huán)氧樹(shù)脂30的阻尼特性可以吸收可使人不愉快的由電機(jī)10產(chǎn)生的振動(dòng)，從而使工作更平穩(wěn)。
圖3a表示根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的定子組件14的透視圖。該定子組件14由連接在一起的12個(gè)預(yù)先裝配的極32構(gòu)成。如圖3b所示，最好，每一個(gè)該極32包括4個(gè)部件38a，38b，38c和38d。將該4個(gè)部件38a，38b，38c和38d裝配在一起，形成一個(gè)齒24(如圖2所示)。然后，將定子電線26(如圖2所示)纏繞在該齒24周?chē)?，形成一個(gè)定子線圈28(如圖2所示)。再利用上述的方法，涂布環(huán)氧樹(shù)脂30，以密封該定子線圈28和保持該部件38a，38b，38c和38d。參見(jiàn)3a～3b可看出，該12個(gè)極中的每一個(gè)極的定子線圈28(如圖2所示)由定子電線26(如圖2所示)電氣上互相連接，使得電流可在該極32之間傳遞。根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例，利用一個(gè)通常的固定裝置(沒(méi)有示出)固定該12個(gè)預(yù)先裝配的極32，并且在該定子外殼22(如圖2所示)和每一個(gè)齒24的有法蘭的末端部分34之間的環(huán)氧樹(shù)脂30涂敷第二層環(huán)氧樹(shù)脂40，以保持形成該定子組件14的該12個(gè)極32。
再參見(jiàn)圖2可看出，由環(huán)氧樹(shù)脂30和/或環(huán)氧樹(shù)脂40形成多個(gè)冷卻劑孔或通道42。這些冷卻劑孔或通道的位置最好很接近，該定子線圈28。冷卻流體(沒(méi)有示出)流過(guò)該冷卻劑通道42，以吸收熱和冷卻電機(jī)10(如圖1所示)。最好，本發(fā)明的冷卻劑通道42比在殼體中形成的冷卻通道更靠近該定子線圈28。因?yàn)槎ㄗ泳€圈28為主要的熱源，冷卻劑通道42靠近它可以更有效地冷卻電機(jī)10。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，該冷卻劑通道42為該12個(gè)極32中的每一個(gè)極的由環(huán)氧樹(shù)脂覆蓋的定子線圈28之間的間隙，使得通道34至少部分地由該環(huán)氧樹(shù)脂30和/或任意的第二層環(huán)氧樹(shù)脂40形成。冷卻劑通道34時(shí)可以在環(huán)氧樹(shù)脂30和/或環(huán)氧樹(shù)脂40固化過(guò)程中加入插入物形成；或者可用任何其他已知的方法—例如通常的機(jī)械加工形成。
環(huán)氧樹(shù)脂30具有良好的導(dǎo)熱性質(zhì)，因此可增強(qiáng)該定子線圈28和冷卻流體(沒(méi)有示出)之間的導(dǎo)熱性。因此，環(huán)氧樹(shù)脂30的導(dǎo)熱可促進(jìn)熱從定子線圈28傳遞至該定子組件14外，以冷卻電機(jī)10(如圖1所示)的過(guò)程。環(huán)氧樹(shù)脂30還可作為電氣絕緣體，以防止該定子線圈28的每一個(gè)單獨(dú)的繞組在它們之間和/或與定子鐵心20形成電氣連接，從而可防止電機(jī)10短路。通常需要用清漆涂覆定子電線，以避免短路，然而因?yàn)橛铆h(huán)氧樹(shù)脂30浸漬該定子線圈28的過(guò)程可涂覆定子電線26，使每一個(gè)單獨(dú)的繞組電氣上絕緣，因此不再需要這個(gè)步驟。
一般，在運(yùn)輸和裝配成電機(jī)的過(guò)程中必需小心，防止污染定子線圈。這是必需的，因?yàn)槎ㄗ泳€圈內(nèi)的或由齒輪(沒(méi)有示出)引起的碎片可能使電機(jī)10的性能和壽命惡化。最好，裝配該定子極32，然后以上述的方法，利用環(huán)氧樹(shù)脂30密封該定子線圈28，形成定子組件14。因此，可以不必?fù)?dān)心污染地運(yùn)輸和安裝完成的定子組件14，使得電機(jī)10(如圖1所示)比通常的電機(jī)更耐用。
下面說(shuō)明制造本發(fā)明的定子組件的方法。同心地纏繞每一個(gè)極32(如圖3b所示)，以達(dá)到最大可能地充滿(mǎn)槽。這對(duì)于得到高性能是非常重要的。然后，每一個(gè)極32利用諸如環(huán)氧樹(shù)脂30一類(lèi)的，具有高的導(dǎo)熱性，高的絕緣特性和具有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度的材料密封。在一個(gè)夾具(沒(méi)有示出)中裝配幾個(gè)極32，以形成該定子組件14。利用環(huán)氧樹(shù)脂30密封該定子組件14，形成一個(gè)堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，可以形成進(jìn)一步的絕緣。在生產(chǎn)中，這個(gè)過(guò)程是自動(dòng)化的，使得可在密封前裝配該極32，然后，在一個(gè)步驟中自動(dòng)地加密封，以形成非常快的循環(huán)生產(chǎn)?？谆蛲ǖ?2包括在密封結(jié)構(gòu)中，以形成非常有效的冷卻和非常高功率密度的機(jī)械。對(duì)于混合應(yīng)用，由于對(duì)密封的嚴(yán)格限制，這是希望的。冷卻油(沒(méi)有示出)可以非?？拷鼰嵩赐ㄟ^(guò)，這可進(jìn)行非常有效的冷卻。本發(fā)明可以應(yīng)用于鋼以及SMC部件。對(duì)于SMC部件，這特別重要，因?yàn)檫@可使定子結(jié)構(gòu)具有機(jī)械整體性，不然，該定子結(jié)構(gòu)在重負(fù)荷的定子應(yīng)用場(chǎng)合中容易損壞?？偟膩?lái)說(shuō)，這里所述的本發(fā)明提供了一種有效的和封閉的液體冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)可提供阻力損失小和保護(hù)繞組的干燥機(jī)械。
雖然已詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但業(yè)內(nèi)人士知道，在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，可以有實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種其他的設(shè)計(jì)和實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種電氣裝置的定子組件，包括一個(gè)包括多個(gè)定子齒的大約環(huán)形的定子鐵心；一根纏繞在所述多個(gè)定子齒的每一個(gè)齒周?chē)?，以形成一個(gè)定子線圈的定子電線；和涂敷在所述定子線圈上和所述多個(gè)定子齒的每一個(gè)齒周?chē)沫h(huán)氧樹(shù)脂，使得所述定子電線由該環(huán)氧樹(shù)脂涂覆并從而獲得電絕緣。
2.如權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征為，還包括一條很接近所述定子線圈的至少一部分配置的冷卻劑通道。
3.如權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征為，所述多個(gè)定子齒中的每一個(gè)齒包括一個(gè)有法蘭的末端部分，用于當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂固化時(shí)保持所述定子電線和所述環(huán)氧樹(shù)脂。
4.如權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征為，所述定子鐵心由軟磁性復(fù)合材料構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征為，所述環(huán)氧樹(shù)脂便于將熱量從該定子線圈經(jīng)該冷卻劑通道傳遞，并傳至該定子組件外。
6.如權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征為，所述環(huán)氧樹(shù)脂用來(lái)防止污染物進(jìn)入所述定子線圈中。
7.如權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征為，所述環(huán)氧樹(shù)脂用來(lái)增加該定子鐵心的強(qiáng)度。
8.一種電氣裝置的定子組件，包括一個(gè)包括多個(gè)定子齒的大約環(huán)形的定子鐵心；一根纏繞在所述多個(gè)定子齒中的每一個(gè)齒周?chē)孕纬梢粋€(gè)定子線圈的定子電線；涂敷在所述定子線圈上和所述多個(gè)定子齒的每一個(gè)齒周?chē)沫h(huán)氧樹(shù)脂，使得所述定子電線由該環(huán)氧樹(shù)脂涂敷，從而獲得電絕緣；和一條至少部分地由所述環(huán)氧樹(shù)脂限定的冷卻劑通道，所述冷卻劑通道被配置得很接近所述定子線圈的至少一部分。
9.如權(quán)利要求8所述的定子組件，其特征為，所述多個(gè)定子齒中的每一個(gè)齒包括一個(gè)有法蘭的末端部分，用于在環(huán)氧樹(shù)脂固化時(shí)保持所述定子電線和所述環(huán)氧樹(shù)脂。
10.如權(quán)利要求8所述的定子組件，其特征為，所述定子鐵心由軟磁性復(fù)合材料構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求8所述的定子組件，其特征為，所述環(huán)氧樹(shù)脂便于將熱量從該定子線圈經(jīng)該冷卻劑通道傳遞，并傳遞至該定子組件外。
12.如權(quán)利要求8所述的定子組件，其特征為，所述環(huán)氧樹(shù)脂用來(lái)防止污染物進(jìn)入所述定子線圈中。
13.如權(quán)利要求8所述的定子組件，其特征為，所述環(huán)氧樹(shù)脂用來(lái)增加該定子鐵心的強(qiáng)度。
14.一種制造定子組件的方法，包括形成一個(gè)定子齒；將定子電線纏繞在所述定子齒的周?chē)?，以形成一個(gè)定子線圈，將所述定子線圈配置在形成一個(gè)極的所述定子齒周?chē)?；將環(huán)氧樹(shù)脂涂敷在所述定子線圈上，使得所述定子電線由環(huán)氧樹(shù)脂涂敷并獲得絕緣；和裝配多個(gè)極，以形成一個(gè)大約環(huán)形的定子組件。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征為，所述形成一個(gè)定子齒的步驟包括裝配多個(gè)定子齒部件，以形成所述的定子齒。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征為，還包括形成一條至少部分地由所述環(huán)氧樹(shù)脂限定的冷卻劑通道。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征為，還包括將第二層環(huán)氧樹(shù)脂涂覆在所述多個(gè)極上，以保持其固定。
全文摘要
本發(fā)明的裝置提供了諸如電機(jī)或發(fā)電機(jī)一類(lèi)的電氣裝置的一個(gè)定子組件。該定子組件包括具有多個(gè)定子齒的一個(gè)基本上為環(huán)形的定子鐵心。定子電線纏繞在每一個(gè)定子齒的周?chē)孕纬梢粋€(gè)定子線圈。將環(huán)氧樹(shù)脂涂敷在該定子線圈上和每一個(gè)定子齒周?chē)?，使得該定子電線被環(huán)氧樹(shù)脂涂覆和電氣上絕緣。至少部分地由該環(huán)氧樹(shù)脂形成一個(gè)冷卻劑通道很接近該定子線圈，使得該定子組件保持冷卻。還提供了制造這種定子組件的相應(yīng)的方法。
文檔編號(hào)H02K15/02GK101051768SQ20071008435
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月27日
發(fā)明者A·M·埃爾-安塔布利, T·J·阿費(fèi)爾曼, A·L·小麥格魯, C·B·盧卡斯, M·A·維奇特 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)公司