CN102656780A - 电动机或发电机的低噪声转子或定子及其组装方法 - Google Patents

Abstract

电动机或发电机的定子或转子包括由铁磁材料制成的芯，所述芯具有多个绕所述轴周向排列的齿。在本发明的一个方面，至少一个止动件将至少两个齿的齿末端部分相互连接以抑制所述齿末端部分的相对运动。通过抑制所述齿末端部分的相对运动，减少了振动。还可以通过将芯的内表面相互进行焊接来减少振动。通过减少振动，可以减少转子或定子在操作期间发出的噪声。

Description

电动机或发电机的低噪声转子或定子及其组装方法

相关申请的交叉引用

本申请主张2009年12月4日提交的序号为61/286,305的美国临时专利申请的优先权，该临时申请的全部内容在此引用作为参考。

联邦政府赞助研究或开发声明

不适用。

附录

不适用。

技术领域

本发明一般地涉及电动机和发电机，更具地说，本发明涉及减少定子或转子产生的噪声，所述噪声部分地由转子或定子齿经过非恒定磁场时所述转子或定子齿之间的相对运动导致。本发明以抑制相对运动的方式增加齿之间的刚度。

背景技术

电动机和发电机主要由转子和定子组成。定子可以环绕转子，转子也可以环绕定子。替代地，转子和定子可以轴向并排排列。在操作中，这些组件的至少一个通过经由绕组传递波动电流来产生波动磁场。此类组件通常包括大体为圆形的铁磁芯，所述铁磁芯具有多个径向延伸的齿。每个齿由在整个齿上感生磁场的绕组环绕。作用于每个齿的磁力在操作期间波动，结果，每对相邻齿会受力，所述力有时强制该对齿相向移动，有时强制该对齿相背移动。这导致转子或定子内的振动，所述振动转而产生不希望的可闻噪声。

发明内容

本发明旨在减少或抑制定子和转子齿的相对运动和振动。这是通过将齿的自由端以机械方式相互连接和/或通过借助一个或多个焊接点增加芯的主体部分的刚度来实现的。

在本发明的一个方面，电动机或发电机的定子或转子包括芯、多个绕组和至少一个止动（retaining）件。所述芯由铁磁材料制成并具有圆形主体（body）和多个齿。所述圆形主体定义了中心轴。所述轴定义了径向和周向。所述齿绕所述轴周向排列。每个齿沿径向从所述圆形主体延伸到相应齿末端部分。每个绕组围绕相应的一个齿延伸，使得所述绕组径向位于所述相应齿的齿末端部分和所述圆形主体之间。所述止动件将至少两个齿的齿末端部分相互连接以抑制所述齿末端部分之间的相对运动。

在本发明的另一方面，一种组装电动机或发电机的定子或转子的方法包括将至少一个止动件附着到定子或转子芯上的步骤。所述芯由铁磁材料制成并具有圆形主体和多个齿。所述圆形主体定义了中心轴。所述轴定义了径向和周向。所述齿绕所述轴周向排列，并且每个齿沿径向从所述圆形主体延伸到相应齿末端部分。所述定子或转子还包括多个绕组。每个绕组围绕相应的一个齿延伸，使得所述绕组径向位于所述相应齿的齿末端部分和所述圆形主体之间。所述止动件将至少两个齿的齿末端部分相互连接以抑制所述齿末端部分之间的相对运动。

在本发明的又一方面，一种形成电动机或发电机的定子或转子的方法包括形成定子或转子芯。所述芯由铁磁材料制成并具有圆形主体部分和多个齿。所述圆形主体部分定义了中心轴。所述轴定义了径向和周向。所述齿绕所述轴周向排列，并且沿径向从所述圆形主体部分向外延伸。所述圆形主体部分包括多个面向所述轴的内表面。裂缝在一对内表面之间延伸，并且沿径向向外延伸部分地通过所述圆形主体部分。所述裂缝具有一对相对面。所述方法还包括将所述裂缝的相对面的至少部分相互焊接在一起以限制所述一对内表面之间的相对运动并增加所述芯的刚度的步骤。

下面参考附图详细描述本发明的进一步特征和优点、以及本发明的操作。

附图说明

图1是定子或转子芯以及包住所述芯的绝缘罩的分解透视图。

图2是本发明一个实施例的透视图，其中出于描述本发明的目的，去除了一些绕组并且切除了绝缘罩之一的一部分。

图3是图2中示出的圆圈3-3内的本发明实施例的细节图。

图4是示出本发明实施例的多个齿的齿末端部分和一些止动件的细节俯视平面图。

图5是本发明实施例的止动件的透视图。

图6是图5中示出的止动件的另一透视图。

图7是图5和6中示出的止动件的侧视图。

图8是图5-7中示出的止动件的俯视图。

图9是示出本发明另一方面的定子或转子芯的透视图。

图10是图9中示出的芯的细节图。

所撰说明书和附图中的标号指示对应的项。

具体实施方式

图1示出根据本发明的定子或转子芯的示例性实施例以及包住所述芯的绝缘罩。芯10由铁磁材料制成并且优选地采取叠片组（stack oflaminations）或螺旋层压叠片（spirally overlaid laminations）的形式。芯10具有大体圆形的主体12（在本实例中为环状主体）和多个沿径向从所述圆形主体延伸（在本实例中为沿径向向外延伸）的齿14。每个齿14具有与圆形主体12相对的末端部分16和从所述圆形主体延伸到所述末端部分的中间部分18。每个齿14的中间部分18将齿的末端部分16垂直对分（bisect），使得齿具有T形配置。绝缘罩20一起包住芯10并对所述芯进行电屏蔽以便与绕组22隔离。每个绕组22（在图中由大体环形（toroidal）元件表示）缠绕相应齿14的中间部分18。

应该理解，在上面以及在权利要求中使用的大体圆形仅意指所述芯的圆形主体环绕中心轴。圆形主体12不需要完全是圆的，而例如可以是多边形。

减少芯10的齿14之间的相对运动的优选方法使用多个塑料止动件24。每个止动件24优选地在相应一对相邻齿14的末端部分16之间楔入并卡入（snap）到位。下文将对此进行更详细的介绍。

图5-8单独示出止动件24之一。止动件24包括多个具有承载面28的挤压突起26。一楔面30优选地与每个承载面28相交并且定向为相对于相应承载面成一定角度。止动件24还优选地包括多个大体弹性的调整片（tab）32。每个调整片32包括锁定突起34。更进一步地，止动件24包括多个被配置为确保止动件24相对于芯10正确定位的阻挡突起36。

每个止动件24被配置为在芯10的相应一对相邻齿14之间楔入，如图2-4所示。这是通过沿径向强制止动件24靠住相应一对相邻齿14来实现的。楔面30被配置为与齿14的末端部分16的相对侧面接合，从而在将所述止动件推入到位时，对这样的相对侧面施加增大的挤压力。

最后，所述止动件的承载面28与齿14的末端部分16的相对侧面接合并且保持对所述相对侧面的挤压力。当止动件24如上所述被附着在芯10上时，所述调整片也与齿14的末端部分16的相对侧面接合。因此，当止动件24被附着到芯10上时，调整片32弹性地朝该对齿14之间的间隙中心偏转。最终，止动件24的阻挡突起36与齿14的外表面接合，从而阻止任何进一步将所述止动件插入所述齿之间的间隙。当达到此点时，止动件24的调整片32的锁定突起34超出齿14的末端部分16两侧，这样导致所述调整片至少部分地弹性返回到其未偏转配置。这样使得锁定突起34与齿14的末端部分16的面向所述齿的中间部分18的表面接合，从而相对于芯10将所述止动件锁定到位。

当如上所述附着到芯10上时，每个止动件24抑制相应一对齿14的相向运动。当在每对相邻齿14之间放置了止动件24之后，所述齿和所述止动件均锁定在一起，从而形成结构环。这样极大地减少了任何齿14之间的相对运动，从而极大的减少转子或定子在操作期间产生的噪声量。

尽管图3示出的定子或转子去除了一些绕组22并且部分地切除了上部绝缘罩，但是应该理解，止动件24可以并且优选地在所有绕组就位之后附着在定子或转子上。这样，还应该理解，可以在现有定子或转子上应用本发明以减少其产生的噪声。

仍进一步地，尽管本发明的优选实施例使用上述挤压型止动件，但是应该理解，发明人构想了其他方式来抑制齿相对彼此的运动。例如，提供一个或多个张紧（tension）型止动件可以产生大体相同的效果。更具体地说，通过大体不可伸展的胶布或通过硬纤维将定子或转子的齿末端部分系在一起可以抑制每对相邻齿相背移动，从而抑制了所述齿相对彼此的运动。还应该理解，不必抑制所有齿，因为抑制某些齿仍能够减少所产生的噪声，尽管是在较小的程度上减少噪声。

图9和10示出增加转子或定子芯刚度的方法的另一实施例。图9中示出的芯50与上述芯类似并且包括圆形主体部分52和多个齿54。齿54沿径向从圆形主体部分52向外延伸。如图9和10所示，所述芯的形成方式创建了多个沿径向部分地向外延伸部分通过芯50的圆形主体部分52的裂缝56。出现这种状况是因为芯50优选地是通过部分地绕轴弯曲组成所述芯的叠片（原来是直的）形成的。应该理解，以最初直的方式形成叠片导致在叠片形成过程中产生较少的废料。还应该理解，在弯曲叠片之前，所形成的裂缝56是张开的，但随后在弯曲叠片时闭合。如在图10中最能清楚地看出的，为了便于弯曲，裂缝56沿径向延伸，几乎完全通过圆形主体部分52。这最初使圆形主体部分52几乎没有垂直于轴的刚度。

由于裂缝56，芯50包括多个形成环的内表面58。每个裂缝56在相应一对相邻内表面58之间延伸。根据本发明的一个方面，与一个裂缝56相邻的内表面58相互焊接在一起。优选地，形成将每个内表面58与其相邻内表面焊接在一起的环形（annular）珠焊60。所述珠焊优选地相对于轴向在芯50上中心定位。通过将相邻的一对内表面58相互焊接在一起，由于所述内表面无法再相对彼此运动，因此在将此类内表面分隔的裂缝56位置上，芯50的刚度大幅增加。即使所述焊接在轴向上相对较薄，它也能有效地消除裂缝56对芯50的刚度本来会产生的影响。这减少了振动，从而减少了定子或转子产生的噪声。

应该理解，本发明的焊接方面可以独立地使用，也可以与上述止动件方面结合使用。而且，为了进一步增加转子或定子的刚度，发明人已发现将密封水性环氧清漆施加于转子或定子的绕组可以减少芯的齿的振动并从而进一步减少转子或定子产生的噪音。

根据以上所述，应该理解，本发明可实现相对于现有转子和定子设计的多个优点。

由于在不偏离本发明范围的情况下，可以对此处所述和所示的结构和方法做出各种修改，上面描述中包含的或附图中示出的所有内容旨在被解释为示例性的，而非进行限制。因此，本发明的广度和范围不应被上述示例性实施例限制，而是仅由下面所附权利要求及其等效物限定。

还应该理解，当在权利要求或上面对本发明示例性实施例的描述中介绍本发明的元素时，术语“包括”、“包含”和“具有”旨在中开放的，且意指可以存在除了所列元素之外的其他元素。此外，术语“部分”应被理解为意旨它所限定的项或元素的部分或全部。而且，使用诸如第一、第二和第三之类的标识符不应被视为在限定特征之间强加任何相对位置或时间顺序。仍进一步地，以下任何方法权利要求的步骤的出现顺序不应被视为限定此类步骤必须按此顺序执行。应该理解，大体圆形仅表示芯的圆形主体环绕中心轴。圆形主体不需要完全是圆的，而例如可以是多边形。

Claims (15)

1.一种电动机或发电机的定子或转子，所述定子或转子包括：

由铁磁材料制成的芯，所述芯具有圆形主体和多个齿，所述圆形主体定义中心轴，所述轴定义径向和周向，所述齿绕所述轴周向排列，每个齿沿径向从所述圆形主体延伸到相应齿末端部分；

多个绕组，每个绕组围绕相应齿延伸，使得所述绕组径向位于所述相应齿的齿末端部分和所述圆形主体之间；

至少一个止动件，所述止动件将至少两个齿的齿末端部分相互连接以抑制所述齿末端部分的相对运动。

2.如权利要求1中所述的定子或转子，其中所述至少一个止动件由多个在数量上等于齿数量的止动件组成，且每个止动件连接相应相邻一对齿的齿末端部分。

3.如权利要求2中所述的定子或转子，其中每个止动件大体具有刚性并且在所述相应相邻一对齿的齿末端部分之间楔入。

4.如权利要求3中所述的定子或转子，其中每个止动件和所述相应一对齿具有联锁几何结构。

5.如权利要求4中所述的定子或转子，其中每个止动件包括至少一个为作为所述联锁几何结构一部分的弹性可偏转调整片，所述弹性可偏转调整片被配置为弹性偏转以使所述止动件以卡入方式组装在所述相应一对齿上。

6.一种组装电动机或发电机的定子或转子的方法，所述方法包括：

将至少一个止动件附着到定子或转子芯上，所述芯由铁磁材料制成并具有圆形主体和多个齿，所述圆形主体定义中心轴，所述轴定义径向和周向，所述齿绕所述轴周向排列，每个齿沿径向从所述圆形主体延伸到相应齿末端部分，所述定子或转子还包括多个绕组，每个绕组围绕相应一个齿延伸，使得所述绕组径向位于所述相应齿的齿末端部分和所述圆形主体之间，所述止动件将至少两个齿的齿末端部分相互连接以抑制所述齿末端部分的相对运动。

7.如权利要求6中所述的方法，其中所述至少一个止动件由多个在数量上等于齿数量的止动件组成，所述方法包括将一个止动件附着在每对相应相邻齿的齿末端部分之间。

8.如权利要求7中所述的方法，其中每个止动件由刚度低于所述铁磁材料的材料制成并且每个止动件在将止动件附着到芯时被压合到位。

9.如权利要求7中所述的方法，其中每个止动件包括至少一个弹性可偏转调整片，并且所述将止动件附着到芯的步骤包括将每个止动件压到所述相应相邻一对齿的齿末端部分，使得所述调整片最初弹性偏转靠住所述齿末端部分之一，然后至少部分地返回未偏转状态，从而在所述止动件和所述相应相邻一对齿的齿末端部分之间形成联锁几何结构。

10.如权利要求9中所述的方法，其中每个止动件由刚度低于所述铁磁材料的材料制成并且每个止动件在将止动件附着到芯时被压合到位。

11.一种形成电动机或发电机的定子或转子的方法，所述方法包括：

形成定子或转子芯，所述芯由铁磁材料制成并具有圆形主体部分和多个齿，所述圆形主体部分定义中心轴，所述轴定义径向和周向，所述齿绕所述轴周向排列并且沿径向从所述圆形主体部分向外延伸，所述圆形主体部分包括多个面向所述轴的内表面，一裂缝在一对内表面之间延伸并且沿径向向外延伸部分地通过所述圆形主体部分，所述裂缝具有一对相对面；

将所述裂缝的相对面的至少一部分相互焊接在一起以限制所述一对内表面之间的相对运动并增加所述芯的刚度。

12.如权利要求11中所述的方法，其中所述裂缝沿轴向延伸通过所述圆形主体部分。

13.如权利要求11中所述的方法，其中所述芯包括多个裂缝并且每个裂缝在一对内表面之间延伸并且沿径向向外延伸部分地通过所述圆形主体部分，所述每个裂缝具有一对相对面，且所述焊接步骤包括创建绕所述轴周向延伸并且将所述每个裂缝的相对面的至少一部分相互连接在一起的环形珠焊。

14.如权利要求13中所述的方法，其中所述芯具有轴向相对端面并且所述珠焊的形成方式使得所述珠焊以均匀间隔位于所述相对端面之间。

15.如权利要求11中所述的方法，其中所述定子或转子还包括多个绕组，每个绕组围绕相应齿延伸，且其中所述方法进一步包括使用水性环氧清漆为所述绕组涂漆。

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