電機定置組件及其組裝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電機定置組件。該定置組件包括多個堆疊的疊片,每一個疊片包括第一端部和第二端部。定置組件還包括設置在每個疊片的第一端部處的可機械變形的第一緊固件。定置組件還包括設置在每個疊片的第二端部處的第二緊固件,該第二緊固件被構造用于與第一緊固件配合以將第一端部與第二端部聯(lián)接。
【專利說明】電機定置組件及其組裝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及電機,并特別地涉及用在電機中的定置組件(stationaryassembly)及其組裝方法。
【背景技術】
[0002]定置組件——也稱為定子——包括定子鐵芯和圍繞定子鐵芯的數(shù)個部分設置的繞組。已知的一種制造定置組件的方法包括:堆疊多個疊片,并卷動該堆疊體以形成圓形定子。疊片是從一張原材料模壓來,并且堆疊形成定子區(qū)段和連接構件的大致線形的陣列。大致線形的排列包括第一端部和第二端部。繞組可以在疊片處于線性取向中時纏繞在定子區(qū)段上。一旦繞組定位在定子區(qū)段上,堆疊體形成第二形狀。為了使堆疊體形成第二形狀,堆疊體圍繞一中心軸線卷動,并且第一端部聯(lián)接到第二端部。第二形狀是定子的大致圓形的形狀。典型地,第二形狀通過將第一端部焊接到第二端部來保持。但是,焊接需要熱量,該熱量在繞組以及圍繞形成繞組的導線的絕緣附近是不期望的。另外,焊接還對定子鐵芯的電氣特性產(chǎn)生不利影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明在一方面提供一種電機定置組件。該定置組件包括多個堆疊的疊片,每個疊片包括第一端部和第二端部。該定置組件還包括位于每個疊片的第一端部處的可機械變形的第一緊固件。該定置組件還包括位于每個疊片的第二端部處的第二緊固件,該第二緊固件被構造用于與第一緊固件配合來聯(lián)接第一端部和第二端部。
[0004]本發(fā)明在另一方面提供一種從多個疊片中形成電機定置組件的方法。該方法包括提供原材料片材并從該原材料片材模壓多個疊片。每個疊片包括多個以第一相對取向取向并具有第一端部和第二端部的定子區(qū)段。每個疊片包括位于第一端部處的可機械變形的第一緊固件和位于第二端部處的第二緊固件。該方法還包括堆疊疊片來形成疊片的堆疊體,并當該疊片的堆疊體處于第一取向上時圍繞定子區(qū)段的一部分纏繞至少一個繞組。該方法還包括將疊片的堆疊體形成定子區(qū)段的第二相對取向,并將第一緊固件機械變形來聯(lián)接第一端部和第二端部,并將疊片的堆疊體保持在第二相對取向上。
[0005]本發(fā)明在又一方面提供一種電機。該電機包括機殼和至少部分設置在機殼內(nèi)的可旋轉組件。電機還包括至少部分設置在機殼內(nèi)的定置組件??尚D組件被構造成相對于定置組件旋轉。定置組件包括:多個堆疊的疊片,所述疊片包括第一端部和第二端部;位于每個疊片的第一端部處的可機械變形的第一緊固件;以及位于每個疊片的第二端部處的第二緊固件,第二緊固件被構造用于與第一緊固件配合來聯(lián)接第一端部和第二端部。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1是包括定置組件的示例性電機的剖開透視圖。
[0007]圖2是可包含在圖1所示電機內(nèi)的處于第一取向的示例性定子疊片的俯視圖。[0008]圖3是在第二取向上的圖2所示定子疊片的俯視圖。
[0009]圖4是包含在圖2和圖3所示定子疊片中的第一定子區(qū)段的放大俯視圖。
[0010]圖5是包含在圖2和圖3所示定子疊片中的第二定子區(qū)段的放大俯視圖。
[0011]圖6是圖4所示第一定子區(qū)段的透視圖。
[0012]圖7是圖5所示第二定子區(qū)段的透視圖。
[0013]圖8是用于組裝可以包含在圖1所示電機內(nèi)的定置組件的示例性方法的流程圖?!揪唧w實施方式】
[0014]這里所描述的方法、系統(tǒng)和設備有助于高效經(jīng)濟地制造電機,例如電動機或發(fā)電機。如本文所描述地,電機包括由多個疊片制造的定置組件。在示例性實施例中,每個疊片包括至少一個緊固件,用于將定子保持在預定的形狀中。例如,所述至少一個緊固件可包括可機械變形的第一緊固件,其被構造用于與對應的第二緊固件配合以將定子保持在預定的形狀中。
[0015]圖1是包括定置組件12的示例性電機10的剖開透視圖。電機10還包括電機裝配外殼18和可旋轉組件22。電機裝配外殼18限定出電機10的內(nèi)部24和外部26,并構造用于至少部分地圍住并保護定置組件12和可旋轉組件22。定置組件12包括定子鐵芯28,該定子鐵芯包括多個定子齒30和圍繞定子齒30纏繞的多個繞組32。在一個實施例中,定置組件12是三相凸極定子組件,定子鐵芯28通過由高磁滲透性材料制成的疊片堆疊體形成,繞組32采用本領域技術人員已知的方式纏繞在定子鐵芯28上。疊片被堆疊成使得定子鐵芯28達到預定的長度34。在示例性實施例中,形成定子鐵芯28的多個疊片可以是互鎖的疊片或者松散的疊片。在備選實施例中,定子鐵芯28是實心鐵芯。例如,定子鐵芯28可由軟磁合成(SMC)材料、軟磁合金(SMA)材料和/或使用燒結工藝的粉狀鐵氧體材料形成。
[0016]在一個實施例中,可旋轉組件22包括永磁體轉子鐵芯36和軸38,并被構造成圍繞旋轉軸線40旋轉。在示例性實施例中,轉子鐵芯36通過由磁滲透性材料制成的疊片堆疊體形成,并基本上被接納在定子鐵芯28的中心孔內(nèi)。雖然圖1是三相電機,但是本文所描述的方法和設備可以被包含在具有任意相數(shù)的電機(包括單相和多相電機)中。
[0017]在示例性實施例中,電機10與風扇(未圖示)聯(lián)接,以便使空氣運動通過空氣處理系統(tǒng),從而將空氣吹過冷卻線圈和/或驅動空調/制冷系統(tǒng)中的壓縮機。更特別地,電機10可用于在加熱、通風和空調(HVAC)工業(yè)中使用的空氣推動應用場合中,例如,在使用1/3馬力(hp)到Ihp的電動機的住宅應用場合中和/或在商業(yè)和工業(yè)應用場合中,以及用于使用更高馬力的電動機(例如但不限于7.5hp的電動機)的空調應用場合中的密封壓縮機電動機。雖然本文所描述的是在空氣處理系統(tǒng)中的使用,但是電機10可接合任何合適的工作部件,并被構造用于驅動這樣的工作部件?;蛘?,電機10可以與功率轉換部件聯(lián)接,例如與發(fā)動機、風力渦輪機轉子和/或其它被構造用于旋轉旋轉組件22以利用電機10發(fā)電的部件聯(lián)接。
[0018]圖2是可以被包含在電機10(圖1所示)內(nèi)的處于第一取向中的實例性定子疊片50的俯視圖。在該示意性實施例中,定子疊片50包括多個定子區(qū)段58,例如,第一定子區(qū)段60、第二定子區(qū)段62、第三定子區(qū)段64、第四定子區(qū)段66、第五定子區(qū)段68、第六定子區(qū)段70、第七定子區(qū)段72、第八定子區(qū)段74、第九定子區(qū)段76、第十定子區(qū)段78、第十一定子區(qū)段80、第η個定子區(qū)段82。雖然示出為包括十二個定子區(qū)段,但是定子疊片50可包括具有任何合適數(shù)目的區(qū)段以允許電機10如本文所描述地發(fā)揮功能。如所示出地,齒部分60、62、64、66、68、70、72、74、76、78、80和82以大致線形的取向排列。
[0019]在示意性實施例中,定子區(qū)段58各包括定子齒90和本體92。在示意性實施例中,定子齒90從本體92延伸。例如,第一定子區(qū)段60包括從第一本體96延伸的第一定子齒94,第二定子區(qū)段62包括從第二本體100延伸的第二定子齒98。在示意性實施例中,定子疊片50進一步包括將第一本體96與第二本體100聯(lián)接的第一連接構件110。進一步,定子疊片50包括第二連接構件120、第三連接構件122、第四連接構件124、第五連接構件126、第六連接構件128、第七連接構件130、第八連接構件132、第九連接構件134、第十連接構件136和第十一連接構件138,各個連接構件將一定子區(qū)段與相鄰的定子區(qū)段聯(lián)接。
[0020]定子疊片50是由原材料片材沖壓而成,并包括第一端部150和第二端部160。定子疊片50還包括第一邊沿170和第二邊沿180。在示意性實施例中,定子疊片50包括從第一端部150延伸的第一緊固件190。在示意性實施例中,第一緊固件190可以機械地變形,也就是,它可以當在其上施加足夠的作用力時從第一位置移動到第二位置。此外,在示意性實施例中,第一緊固件190為閂鎖。
[0021]在示意性實施例中,定子疊片50還包括被包含在第二端部160處的第二緊固件194。例如,第二緊固件194可以包括被構造用于與第一緊固件190配合以將第一端部150與第二端部160聯(lián)接(見圖3)的開口。該開口還可以被稱為凹口、槽、或任意的能夠與第一緊固件190配合以將定子疊片保持在預定取向中的合適構件。
[0022]圖3是在第二取向中的定子疊片50的俯視圖。具體而言,第二取向基本上是圓形的。在示意性實施例中,定子疊片50被堆疊成使得定子鐵芯28達到預定的長度34(見圖1)。繞組32(見圖1)纏繞在定子鐵芯28上,同時定子疊片50的堆疊體處于如圖2所示的大致線形的取向中。當定子疊片50的堆疊體處于線性取向中時的定子齒之間的距離200(見圖2)比當定子疊片50的堆疊體處于大致圓形的取向中時的定子齒之間的距離大。定子齒之間的更大的距離有利于將繞組32纏繞在齒上。
[0023]在示意性實施例中,定子疊片50的堆疊體形成第二取向,其中每個定子齒的內(nèi)表面208與中心軸線210基本上等距離。當組裝好電機10時,中心軸線210與旋轉組件22 (見圖1)的旋轉軸線40 (見圖1)相對應。在第二取向中,定子疊片50的第一邊沿170限定出定子鐵芯28的具有外部直徑214的外表面212。第二邊沿180限定出具有內(nèi)部直徑218的內(nèi)表面208。此外,在第二取向中,第一端部150與每個定子疊片50的第二端部160聯(lián)接。另外,在所示出的實施例中,第一緊固件190已機械地變形到第二位置(即,鎖定位置)中,使得第一緊固件190的一部分至少部分地延伸進入第二緊固件194中。
[0024]圖4是第一定子區(qū)段60的放大俯視圖。圖5是第η個定子區(qū)段82的放大俯視圖。在示意性實施例中,第一緊固件190和第二緊固件194沿著定子疊片50的第一邊沿170設置。在可選實施例中,第一緊固件190和第二緊固件194可以沿著第二邊沿180設置,或者設置在定子疊片50上的、允許第一緊固件190和第二緊固件194將第一端部150與第二端部160聯(lián)接并將定子鐵芯28保持在圓形取向中的任何其它位置處。
[0025]在示意性實施例中,第一緊固件190包括從定子疊片50延伸的突起220,第二緊固件194包括被限定在定子疊片50和凹入的部分224之間的開口 222。在示意性實施例中,開口 222為圓形。然而,開口 222可以是與突起220的形狀相對應以允許定子鐵芯28如本文所描述地發(fā)揮功能的任何合適形狀。突起220是伸出部或者突出構件,其被構造用于延伸進入開口 222中并將第一端部150緊固至第二端部160。在示意性實施例中,凹入部分224是比起第一邊沿170來更接近中心軸線210的預定距離226。突起220被構造用于至少部分地配合在開口 222內(nèi)。如圖4所示,第一緊固件190位于第一位置(即,打開位置)。在第一位置中,第一緊固件190與沿著第一邊沿170的切線232之間的角度230足夠得小,以使得當定子疊片50形成第二取向(即,圓形取向)時,突起220的第二邊沿180是比起凹入的部分224來離中心軸線210更遠的距離。也就是說,在第一位置中,第一緊固件190被構造成允許定子疊片50形成第二取向(即,不干涉將定子疊片50卷動成第二取向)。當定子疊片50形成第二取向時,突起220經(jīng)過凹入的部分224至突起220與開口 222對準的位置。突起220的長度234和開口 222的對應深度236是預先確定的,使得定子疊片50在第一緊固件190處于第二位置時保持在第二取向中。
[0026]第一緊固件190被構造成機械地變形以將第一端部150緊固至第二端部160。例如,可以沿徑向方向朝中心軸線210施加壓力給第一緊固件190的第一邊沿170。所施加的壓力使得第一緊固件190從第一位置(見圖4)轉換到第二位置(見圖3)。此外,所施加的壓力使得第一緊固件190的至少一部分與第二緊固件194相互作用,以便將第一端部150緊固至第二端部160。
[0027]圖6是第一定子區(qū)段60的透視圖。圖7是第η個定子區(qū)段82的透視圖。為了簡單起見,定子區(qū)段60和82在圖6和圖7中被示出為實心的。圖4和圖5所示和描述的特征件采用圖6和圖7中相同的附圖標記來識別。
[0028]圖8是用于組裝電機的定置組件(例如定置組件12 (見圖1))的示例性方法260的流程圖250。如上所描述地,定置組件12包括定子鐵芯28和繞組32。在示意性實施例中,方法260包括提供270用以制造定子鐵芯28的原材料片材。
[0029]在示意性實施例中,方法260還包括從原材料片材模壓272多個疊片例如定子疊片50 (見圖2)。每個定子疊片50包括多個定子區(qū)段,例如取向成第一相對取向并具有第一端部和第二端部(例如第一端部150和第二端部160(均見圖2))的多個定子區(qū)段58(見圖2)。此外,每個定子疊片50包括設置在第一端部150處的可機械變形的第一緊固件(例如第一緊固件190 (見圖2))、以及設置在第二端部160處的第二緊固件(例如第二緊固件194(見圖 2))。
[0030]在示意性實施例中,方法260還包括堆疊274定子疊片50以形成疊片堆疊體。在第一相對取向中,定子區(qū)段58是處于大致線形的取向中。在示意性實施例中,方法260還包括在疊片堆疊體處于第一取向的同時將至少一個繞組(例如繞組32)圍繞定子區(qū)段58的一部分纏繞276。在備選實施例中,在疊片堆疊體形成定子區(qū)段58的第二相對取向之后或者在第一緊固件190變形以將第一端部150與第二端部160聯(lián)接之后,繞組圍繞定子區(qū)段58的一部分纏繞276。
[0031 ] 方法260進一步包括將疊片堆疊體形成278在定子區(qū)段58的第二相對取向中。例如,將疊片堆疊體形成278成圍繞中心軸線(例如中心軸線210 (見圖3))限定的大致圓形的取向中,其中第一端部150鄰近第二端部160。[0032]在示意性實施例中,方法260還包括使第一緊固件190機械地變形280以將第一端部150與第二端部160聯(lián)接并將疊片堆疊體保持在第二相對取向中。例如,第一緊固件190可以機械地變形280,從而使得第一緊固件190的一部分延伸進入第二緊固件194的一部分中。
[0033]在示意性實施例中,模壓步驟272包括:模壓包括第一緊固件190和第二緊固件194的疊片,所述緊固件沿著疊片50的第一邊沿170 (見圖3)設置。如上所描述地,第一邊沿170限定出外表面,例如為當被形成大致圓形的取向時的定置組件12的外表面212(見圖3)。在示意性實施例中,使第一緊固件190機械變形的步驟280包括在朝向中心軸線210的方向上對第一緊固件190施加作用力。
[0034]在備選實施例中,模壓步驟272包括:模壓包括第一緊固件190和第二緊固件194的疊片,所述緊固件沿著第二邊沿(例如疊片50的第二邊沿180(見圖3))設置。如上所描述地,第二邊沿180限定出內(nèi)表面,例如為當被形成大致圓形的取向時的定置組件12的內(nèi)表面208 (見圖3)。在備選實施例中,使第一緊固件190機械變形的步驟280包括在遠離中心軸線210的方向上對第一緊固件190施加作用力。
[0035]這里所描述的是用于電機的示例性定置組件和安裝該組件的示例性方法。具體而言,這里所描述的方法和裝置有助于當鐵芯從最初具有大致線形的取向的疊片制造而來時將鐵芯保持在第二圓形取向中。在示意性實施例中,每個疊片包括將定子保持在第二圓形取向中的至少一個緊固件。例如,該至少一個緊固件可包括可機械變形的第一緊固件,其被構造用于與對應的第二緊固件配合以將定子保持在預定形狀中。本文所描述的緊固件有助于在不使用焊接的情況下保持圓形取向。通過免除焊接能夠防止熱量對定子疊片和/或繞組造成的損壞。
[0036]本文所描述的方法和設備有助于高效經(jīng)濟地制造和操作電機。本文詳細描述和/或示出了方法和設備的示例性實施例。方法和設備不局限于本文所描述的特定實施例,而是每種設備的部件以及每種方法的步驟可獨立于這里所描述的其它部件和步驟而分離地使用。每個部件和每個方法步驟還可于其它部件和/或方法步驟結合使用。
[0037]當介紹本文所描述和/或示出的方法和設備的元件/部件/等時,冠詞“一(a,an)”、“該(the)”和“所述(said) ”意欲表示有一個或更多個元件/部件/等。術語“包括”、“包含”和“具有”意欲表示為包羅廣泛的,其含義是除了列出的元件/部件/等以外還有另外的兀件/部件/等。
[0038]本書面說明使用實例來披露本發(fā)明,包括最佳模式在內(nèi),并還使得本領域技術人員能夠實施該發(fā)明,包括制造和使用任一裝置或系統(tǒng)和實施任一被并入的方法。本發(fā)明的專利范圍是由權利要求書限定,并可包括被本領域技術人員想到的其它實例。這些其它示例,如果它們包括與權利要求書的文字語言沒有區(qū)別的結構元件或者如果它們包括與權利要求書的文字語言無實質差別的等效結構元件,那么這些其它實例被包含在權利要求書的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種電機的定置組件,所述定置組件包括: 多個堆疊的疊片,所述多個堆疊的疊片包括具有第一端部和第二端部的第一疊片;設置在所述第一疊片的所述第一端部處的可機械變形的第一緊固件;以及設置在所述第一疊片的所述第二端部處的第二緊固件,該第二緊固件被構造用于與所述第一緊固件相配合以將所述第一端部與所述第二端部聯(lián)接。
2.根據(jù)權利要求1所述的定置組件,其中每個所述疊片由原材料片材沖壓而成、堆疊以形成具有大致線形取向的疊片堆疊體、并形成圍繞一中心軸線限定的大致圓形的取向,在該大致圓形的取向中,所述第一端部鄰近所述第二端部,其中每個所述疊片包括閂鎖。
3.根據(jù)權利要求2所述的定置組件,其中所述可機械變形的第一緊固件和所述第二緊固件被構造成將所述多個堆疊的疊片保持在大致圓形的取向中。
4.一種用于從多個疊片形成電機的定置組件的方法,該方法包括: 提供原材料片材; 從所述原材料片材模壓多個疊片,每個所述疊片包括處于第一相對取向中的、具有第一端部和第二端部的多個定子區(qū)段,其中所述多個疊片各包括設置在所述第一端部處的可機械變形的第一緊固件和設置在所述第二端部處的第二緊固件; 堆疊所述多個疊片以形成疊片堆疊體; 使所述疊片堆疊體形成所述多個定子區(qū)段的第二相對取向;和使所述第一緊固件機械變形以將所述第一端部與所述第二端部聯(lián)接,并將所述疊片堆疊體保持在所述第二相對取向中。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法,其中使所述疊片堆疊體形成所述多個定子區(qū)段的第二相對取向的步驟包括將所述疊片堆疊`體形成圍繞一中心軸線限定的大致圓形的取向,在所述大致圓形的取向中,所述第一端部鄰近所述第二端部,并且其中所述多個疊片中的每個疊片包括閂鎖。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法,其中從所述原材料片材模壓多個疊片的步驟包括模壓包括沿著所述多個疊片的第一邊沿設置的所述第一緊固件和所述第二緊固件的多個疊片,所述第一邊沿對應于當形成所述大致圓形取向時的所述疊片堆疊體的外表面,其中將所述第一緊固件機械變形的步驟包括在朝向所述中心軸線的方向上對所述第一緊固件施加作用力。
7.根據(jù)權利要求4所述的方法,進一步包括當所述疊片堆疊體處于所述第一相對取向時圍繞所述定子區(qū)段的一部分纏繞至少一個繞組。
8.—種電機,包括: 電機殼體; 可旋轉組件,所述可旋轉組件至少部分地設置在所述電機殼體內(nèi);和定置組件,該定置組件至少部分地設置在所述電機殼體內(nèi),所述可旋轉組件被構造成相對于所述定置組件旋轉,所述定置組件包括: 多個堆疊的疊片,所述多個堆疊的疊片各包括第一端部和第二端部,其中所述多個堆疊的疊片中的每一個疊片從原材料片材沖壓而成、堆疊以形成具有大致線形取向的疊片堆疊體、并形成圍繞一中心軸線限定的大致圓形的取向,在該大致圓形的取向中,所述第一端部鄰近所述第二端部;可機械變形的第一緊固件,該第一緊固件設置在每個所述疊片的第一端部處;和 第二緊固件,該第二緊固件設置在每個所述疊片的第二端部處,并被構造用于與所述第一緊固件配合以將所述第一端部與所述第二端部聯(lián)接。
9.根據(jù)權利要求8的電機,其中所述第一緊固件和所述第二緊固件沿著以下邊沿中的至少一個定位: 所述多個疊片的第一邊沿,該第一邊沿在所述定置組件形成所述大致圓形取向時對應于所述定置組件的外表面,并且其中,所述第一緊固件被構造成在朝向所述中心軸線的方向上對所述第一緊固件施加的作用力下發(fā)生變形; 所述多個疊片的第二邊沿,該第二邊沿在所述定置組件形成所述大致圓形取向時對應于所述定置組件的內(nèi)表面,并且其中,所述第一緊固件被構造成在遠離所述中心軸線的方向上對所述第一緊固件施加的作用力下發(fā)生變形。
10.根據(jù)權利要求8的電機,其中所述可機械變形的第一緊固件包括閂鎖,并且其中,所述第二緊固件包括被構造 用于接納所述閂鎖的至少一部分的開口。
【文檔編號】H02K15/02GK103427506SQ201310282107
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年4月12日 優(yōu)先權日:2012年4月13日
【發(fā)明者】J·J·克賴德勒, W·J·康韋, W·K·安德森 申請人:雷勃美國股份有限公司