CN103427526A - 导体垫片夹 - Google Patents

Abstract

本发明是导体垫片夹。一种电机组件，包括：多个导体部段，每个具有端匝部分；以及多个夹具，每个具有通道构件和弯曲构件，所述通道构件附接到所述导体部段中的相应导体部段上并且由此将所述相应弯曲构件保持抵靠相应的端匝部分。所附接的夹具使所述导体部段的相邻部段电绝缘和间隔开。所述弯曲构件防止所述导体部段的相邻部段彼此接触。

Description

导体垫片夹

发明领域

本发明涉及改进的电机热性能，并且更具体地，涉及用于使各导体彼此间隔开的结构和制造方法。

背景技术

电机通常构造用于作为马达和/或发电机进行操作，并且可以具有例如位于转子和/或定子中的电绕组。这种绕组可以由作为实心导体棒或杆的导线形成，这些导体棒或杆定形为被牢固地保持在芯部、绕线筒或其他结构内。导体可以由铜、铝或其他导电材料通过不同的制造操作包括铸造、锻造、焊接、折弯、热处理、涂覆、蒙套或其他合适的工艺形成。

常常需要维持在不同相或电势的导体之间的物理间距。例如，这种间距可以通过在导体形成过程期间实施严格的公差控制、通过使用绝缘护套、或者通过利用插入到相邻导体之间的隔片而实现。常规地，这种隔片可以通过使用介电纸例如Nomex-Kapton-Nomex（“NKN”）、通过环氧树脂覆层、或者通过使用套管材料而形成。但是，常规的隔片可能裂开，变为不对准，被无意中移除，难以安装和/或具有另外的缺点，从而降低质量并且增大制造成本。

为了以高效率操作电机，电机设计为减小能量损耗。这种能量损耗采取不同的形式，包括摩擦损耗、芯部损耗和磁滞损耗，并且导致废热的产生。在一些应用中，热量必须被从电机中主动去除以防止该废热在电机绕组中达到不可容许的水平。

不同的装置和方法已知用于去除热量。一个示例包括向电机设置具有流体通道的水套，冷却液体例如水可以循环穿过所述水套以将热量从电机中去除。另一示例性方法可以包括提供穿过或经过电机的空气流（其可以利用风扇进行辅助）以促进冷却。尽管不同的结构和方法已经被用于冷却电机，但是对电机冷却的改进保持为期望的。

常规的导体间隔材料可以减小或限制能够绕导体流动的冷却剂的量。由此，常规的导体隔片材料减小能够从电机获得的最大功率值。

发明内容

理想的是通过设置能够固定到电机的成型导体上的导体垫片夹以及制造其的方法来避免上述缺点。在某些应用中，对于导体垫片夹可能有利的是具有较小的轮廓，但是仍然强制获得在相邻导体之间的足够间距。由于这种较小轮廓，所述垫片夹占据较小的体积并且由此较小地干扰冷却，从而提高电机的热性能。通过增大导体的暴露的表面区域，可以发生更多的热传递。

在某些应用中，当进行一系列绕组的组装（包括将导体杆等插入到诸如定子本体之类的结构的相应的单独凹槽内）时，存在沿大致轴向方向插入的导体杆将推动抵靠相邻的导体部分且导致在导体杆之间的接触的不对准、磨擦和各种非期望结果的可能性。所公开的实施例包括组装过程，其中导体垫片夹被夹到多个导体杆中的每一个上，所述导体杆随后沿大致轴向方向依序地插入到导体保持结构的凹槽内。所述导体垫片夹可以具有用于与相应导体相接合的结构，使得当所述导体杆被插入到所述保持结构内时所述夹具不会变为脱开或不对准。由此，所述组装过程容许在质量、生产率和成本节约方面的改进，同时所组装的绕组系列维持在导体之间的间距。

根据实施例，电机组件包括：多个导体部段，每个具有端匝部分；以及多个夹具，每个具有通道构件和弯曲构件，所述通道构件附接到所述导体部段的相应导体部段上并且由此将所述相应弯曲构件保持抵靠所述相应端匝部分。所附接的夹具使所述导体部段的相邻部段电绝缘且间隔开，而所述弯曲构件防止所述导体部段的相邻部段彼此接触。

根据另一实施例，构造电机线圈的方法包括：设置多个具有相应端匝部分的导体部段；设置多个夹具，每个夹具具有通道构件和从所述通道构件延伸的弯曲构件；将所述夹具附接到所述导体部段的相应端匝部分上；将所夹持的导体部段安装到线圈容置结构内；以及使用所述夹具的所述弯曲构件防止所述端匝部分的相邻部分接触。

根据另外的实施例，用于使电机的相邻导体电绝缘且间隔开的夹具包括：至少一个通道构件，所述至少一个通道构件形成为至少部分地包封所述导体的单独导体的截面区域；以及从所述通道构件延伸的至少一个弯曲构件，所述通道构件构造为当所述夹具附接到所述导体上时将所述弯曲构件抵靠导体端匝部分保持在位。

根据另外的实施例，电机组件包括：多个导体部段，每个具有端匝部分；以及多个夹具，每个具有在所述相应端匝部分附近附接到所述导体部段的相应导体部段上的一对通道构件，其中所附接的夹具使所述导体部段的相邻部段间隔开，并且其中所述通道构件对防止所述导体部段的相邻部段彼此接触。

前述总结并非限制本发明，本发明由所附权利要求限定。类似地，名称或摘要并非以任意方式用作限制所公开发明的范围。

附图说明

参照下面结合附图对实施例的描述，示例性实施例的上述方面将变为更明显并且将被更好地理解，其中：

图1为电机的示意图；

图2A为电机的定子本体的俯视图，而图2B为其放大部段；

图3A为导体杆的截面图，图3B为导体杆部段，而图3C为定子的轴向端部的一部分的立体图，示出了相邻导体杆的弯曲端部部分；

图4为根据示例性实施例的导体垫片夹的立体图；

图5为根据示例性实施例的、附接到导体杆上的图4的导体垫片夹的立体图；

图6为根据示例性实施例的、附接到导体杆上的图4的导体垫片夹的另一立体图；

图7为根据示例性实施例的、附接到导体杆上的图4的导体垫片夹的又一立体图；

图8为定子的轴向端部的一部分的立体图，示出了相邻导体的弯曲端部部分，每个导体具有安装在其上的根据示例性实施例的、图4的导体垫片夹；

图9为根据示例性实施例的导体垫片夹的立体图；

图10为图9的导体垫片夹的另一立体图；

图11为根据示例性实施例的、附接到导体杆的顶点部分上的图9的导体垫片夹的立体图；

图12为根据示例性实施例的、附接到导体杆的顶点部分上的图9的导体垫片夹的另一立体图；

图13A和图13B为根据示例性实施例的导体垫片夹的立体图；

图14为根据示例性实施例的、附接到导体杆的顶点部分上的图13A、13B的导体垫片夹的立体图；

图15为根据示例性实施例的导体垫片夹的立体图；

图16为根据示例性实施例的、附接到导体杆的顶点部分上的图15的导体垫片夹的立体图；

图17为组装好的定子的局部立体图，示出了根据示例性实施例的、附接到相应内部和外部导体部段上的两个不同的导体垫片夹；以及

图18为根据示例性实施例的制造定子的方法的流程图。

具体实施方式

下文描述的实施例并非旨在排他或将本发明限制为在下面的详细描述中所公开的准确形式。实际上，所述实施例被选定和描述为使得本领域的技术人员可以明白和理解这些教导的原理和实践。

图1为示例性电机1的示意图，电机1具有包括定子绕组3（例如一个或多个线圈）的定子2。环形转子本体4也可以包含绕组和/或永磁体和/或导体杆，例如通过模铸工艺所形成的那些。转子本体4为转子的一部分，包括由前支承组件6和后支承组件7支承的输出轴5。支承组件6、7固定到壳体8上。通常，定子2和转子本体4形状为基本圆筒形的并且与中央纵向轴线9同心。尽管转子本体4示出为位于定子2的径向内部，但是转子本体4在不同实施例中可以可选地在定子2的径向外部形成。电机1可以为感应马达/发电机或其他装置。在示例性实施例中，电机1可以为用于混合动力或电动型车辆的牵引马达。壳体8可以具有在壳体外表面上的多个纵向延伸翅片（未示出），这些翅片形成为彼此间隔开以用于排放在定子绕组3中产生的热量。

图2A为电机1的示例性圆筒形定子本体10的俯视图，而图2B为其放大部分。例如，定子本体10可以为通过堆叠单独的磁性钢板层叠层制成的铁芯，其中钢板层通过压印、冲压、腐蚀和其他工艺形成。多个单独的间隔开的角部分11可以绕定子本体10的中心轴线9周向等距地间隔开。一个或多个导体通道13可以沿着每个角部分11形成以从每个相应凹槽14纵向地延伸。例如，任意合适数量的单独凹槽14可以在给定的角部分11处彼此径向对准。如所示，每个角部分11关于径向向内的方向具有径向最外凹槽位置15、第二径向凹槽位置16、第三径向凹槽位置17、第四径向凹槽部分18、第五径向凹槽部分19和径向最内凹槽位置20。为了其他的图示目的，定子本体10对于每个角位置可以具有任意数量的凹槽。每个凹槽具有套管部分21，套管部分21轴向延伸穿过定子本体10且延伸到定子本体10的底表面（未示出）和顶表面22的外部。例如，套管部分21可以以矩形和其他形状形成并且可以包括诸如内衬和覆层（参见例如图3C）之类的材料。相邻角部分11的周向间隔限定凹槽节距α。定子本体10具有限定中央定子腔体12的径向向外表面38和至少一个径向向内表面39。

图3A为用于形成定子绕组（例如在电动车辆的牵引马达中使用的那些）的示例性导体杆24的截面图。导体杆24可以由铜、铝、或其他导电材料形成。例如，为了提供对于给定马达尺寸的较高输出，实心铜导线可以由于其极好的导电性而被选取并且可以具有基本矩形截面，由此使得定子2的每单位体积的铜含量最大化。但是，当使用这种矩形导线时，存在相邻导体杆24彼此接触的增大的可能性，从而电短路或导致物理破坏。在增大定子2的绕组封装因子的同时减小定子线圈端部的长度（高度）也可以增大导体相互干扰的可能性。为了减小这种可能性，例如在呈同心绕组形式的三相线圈布置中，导体杆24可以选择性地具有弯曲部分并且可以布置为在定子本体10的轴向端部的外侧的位置处彼此紧密邻接而没有接触。导体杆24可以具有大致矩形轮廓，具有两个较宽表面26、27，例如4mm宽，和两个较窄表面28、29，例如3mm宽。

图3B为示例性导体杆部段25的立体图，其具有弯曲形状以用于插入到定子本体10的两个凹槽14内。第一插入部分30和第二插入部分31从导体杆部段25的相应远端端部32、33基本轴向向外延伸。弯曲部分34、35分别形成为限定在插入部分30、31的轴向向外端部处的钝角。第一和第二外部部分36、37分别从弯曲部分34、35延伸并且相交以形成钝角，从而限定导体部段25的中央顶点部分23。在形成为期望的形状之后，导体杆部段25可以涂覆电绝缘覆图层和/或其他防护覆涂层。单独的导体杆部段25可以例如被插入到定子2内，使得端部32在第一角度位置11处的任意给定的径向位置15-20处布置到凹槽14内，而端部33在第二角位置11处的任意给定的径向位置15-20处布置到凹槽14内（参见例如图2A）。取决于具体应用，导体杆部段25可以形成为使得插入部分30、31基本平行并且均匀地间隔开，例如以55mm间隔开。相同定子线圈的两个导体杆部段25可以布置到单个凹槽14内和单个套管21的内部。在一些实施例中，不同定子线圈的导体杆部段25可以布置到相同凹槽14内。

图3C为定子2的轴向端部的示例性部分的局部立体图，示出了相邻导体杆部段25的从定子本体10延伸出来的弯曲端部部分，其中间隔材料和/或套管材料被移除以用于说明的目的。导体杆部段25可以定形为使得第一部段25的外部部分36、37与下一后续部段25的外部部分36、37的至少一部分重叠。可选地，导体杆部段25可以形成为具有依次不同部分（未示出）例如用于堆叠布置。例如，单独的线圈可以形成为具有轴向位于彼此上方的部分。在不同的实施例中，导体杆部段25可以定形为通过插入到位于不同径向位置15、16、17、18、19、20处的选定凹槽14内而被有效地压缩。单独的导体杆部段25被插入到端部套管部分21内，直到弯曲部分34、35靠近定子本体10的轴向端部为止。通常，所安装的导体杆部段25形成绕中央轴线9的基本一致的环形阵列，在中央轴线9处，每个顶点23的相应轴向外表面可以共面。

图4为根据示例性实施例的导体垫片夹40的立体图。导体垫片夹40可以例如由塑料或具有较高拉伸强度的其他合适的材料（包括但不限于Zytel和/或尼龙）制成，并且可以被注塑成型。塑料垫片夹材料可以为电绝缘的。第一U形通道部分41具有内部底表面42，内部底表面42具有与导体杆24的表面26、27的宽度基本相同的宽度，例如4mm。U形通道部分41的相对侧面板43、44远离底表面42延伸以限定“U”形敞开端部。类似地，第二U形通道部分45具有内部底表面46，内部底表面46具有与导体杆24的表面26、27的宽度基本相同的宽度，例如4mm。U形通道部分45的相对侧面板47、48远离于底表面46延伸以限定“U”形敞开端部。U形通道部分41、45通过连接构件50彼此相连，连接构件50示出为如侧面板43和侧面板48的基本平坦的一体延伸部的示例。连接构件50预成型，使得U形通道部分45的外部底表面49与U形通道部分41的内部底表面42面对大致相同的方向。导体垫片夹40可以预成型，使得当导体垫片夹40被夹持到这种导体杆部段25上时其向外面对的连接表面51抵接导体杆部段25的表面28。连接构件50和其顶点部分53的相应形状形成为接近导体杆部段25和其顶点部分23的对应形状，但是连接构件50的这种形状比导体杆部段25的形状相对更平坦且通常更钝，使得当导体垫片夹40被夹到导体杆部段25上时（参见例如图5），其作为可以施加拉伸力和扭转力中的一种活两种的弹簧装置，其中导体垫片夹40迫使其自身与导体杆部段25紧密接合。通常，底表面42、45标称上形成当与导体杆部段25的接合表面27、26的对应角度进行比较时更锐利的整体角度，而表面42、45标称上通过垫片夹40的扭转形状而彼此倾斜，其中当U形通道部分41相对顺时针地（CW）运动而U形通道部分45相对逆时针地（CCW）运动时导致扭转。换言之，当这种标称形状通过将导体垫片夹40附接到导体杆部段25上而改变时，这种改变导致扭转。在图4的示例中，当导体垫片夹40被夹上时，第一U形通道部分41由此顺时针运动而第二U形通道部分45逆时针运动。在被夹上之后，所导致的扭矩逆时针迫压第一U形通道部分逆时针而顺时针迫亚第二U形通道部分45，并且同时通过弹簧力沿大致轴向向外方向迫压顶点部分53。U形通道部分41的侧面板43、44和U形通道部分45的侧面板48、47通常形成为确保抵靠相应表面28、29的卡扣配合。连接构件50可以施加/传递张力和/或扭矩而作为偏置构件。连接构件50具有面对在顶点53处形成的角度的内部的表面52。

图5和图6分别为预插入组件55的前视和后视局部立体图，其包括夹到导体杆部段25上的导体垫片夹40。例如，导体垫片夹40轻微扭转并且将其自身锁定到导体杆部段25上。当组件55被插入到定子本体10的合适凹槽14内时，组件55可以无意中与相邻导体杆部段25、垫片夹40、或其他结构相接触。在这种情况下，对于导体垫片夹40理想的是抵抗沿大致轴向向外方向脱开或运动。因此，连接构件50和侧面板43、48通过它们与导体表面28的分别抵接而被防止轴向向外运动。这种抵接可以在导体垫片夹40的远端端部之间为连续的或者接近连续的。连接构件50的轴向向内表面52和侧面板43、48的外表面提供防止任意轴向向内结构（例如相邻部段）与导体杆部段25的任意暴露金属相接触的间隔。类似地，U形通道部分41的外表面54作为防止与相邻导体杆的导体表面26的侧向电接触的垫片，而U形通道部分45的外表面49作为防止与相邻导体杆的导体表面27的侧向接触的垫片。通过利用在两个相邻导体杆的界面处将间隔材料布置在仅仅一个导体杆上的垫片夹，由间隔材料占据的体积量减小。通过利用相对U形通道部分的结构，自固定垫片夹防止导体杆的不对准和破坏，并且防止垫片夹由于单独导体杆部段的轴向安装而导致的移位和破坏。电短路由此被防止，同时最大限度地减小隔片体积并且同时防止在组装期间导体垫片夹40的移位。通常，可能存在对沿着导体杆部段25的轴向向外表面29布置隔片材料的较小需求。因此，侧面板44、47的相应高度可以被提供来确保U形通道部分41、45与导体杆24的充分接合和对准，但是在不同实施例中其并非需要侧面板44、47进一步延伸横过表面29。由夹上的导体垫片夹40施加的扭转力将其顶点部分53朝向导体杆部段25的顶点23迫压。

图7为预插入组件55的局部俯视立体图。相应侧面板44、47的高度延伸横过导体杆表面29的部分以确保导体垫片夹40被牢固地保持到导体杆部段25上。否则，如上述，在定子制造过程期间，表面29的轴向外部分可能不会与导电材料相接触并且可能不会在组装和涂覆之后导致破坏。在这种情况下，隔片材料的最小化容许更多的空间用于冷却目的和/或用于减小电机1的相对尺寸。在很多应用中，例如，主要感兴趣的垫片夹绝缘和防护部分可以为连接构件50的给定部分，其中U形通道部分41、45操作以将连接构件50适当地保持在位。在很多情况下，例如当多个导体24层状堆叠或者配置以彼此紧密靠近时，顶点部分23必须间隔开、被绝缘和受防护免于沿轴向方向的破坏。只要在相邻导体24的“活跃”部分之间存在至少一层材料或其他合适的垫片夹材料，则由此提供足够的阻挡层。通过具有较小的基座，例如通过覆盖导体杆部段25的一侧28的仅仅一部分，连接构件50由此最大限度地减小导体部段25的热存留。可以在最大限度地提高从导体部段25的顶点部分23离开的热传递的同时而实现物理间距和电绝缘。

图8为导体杆部段25的示例性阵列的局部立体图，每个具有夹到其上的导体垫片夹40，并且每个安装到定子本体10上。给定的电机1可以具有多组单独的导体，例如在用于电动车辆或混合动力车辆的三相牵引马达的定子中的四个导体，在车辆交流发电机的定子中的两个导体等。给定的导体杆部段25可以具有仅仅一个相邻导体或者其可以具有多个相邻导体。在示例性定子制造工艺中，每个预插入组件55（例如图5）被组装和布置到设置在定子本体10附近的托架（未示出）上。单独组件55的导体杆端部32、33随后被插入到凹槽衬里的选定端部套管部分21内，凹槽衬里可以延伸穿过定子本体10。可选地，导体杆部段25的部分可以在组装之前涂覆绝缘层以消除对于凹槽衬里的需求。每个单独的组件55被沿轴向向内方向推动仅仅大约一英寸，并且随后后续的下一组件55被插入且轴向向内推动一英寸，直到所有组件55已经被插入到相应的导体通道13（例如，图2A）内。导体垫片夹40的方向和结构确保所夹持的导体部段25的轴向迫压不会使这种垫片夹40脱开。在定子本体10已经充满所有组件55之后，组件55随后同时轴向向内迫压，直到每个导体杆部段25设置到其最终的靠置位置内为止。例如，压机或其他迫压装置可以具有与位于每个导体杆部段25的表面29和/或侧面板44、47（例如，图7）上的相应部分相接合的橡胶或其他非磨擦表面，以将各部段沿轴向向内的方向推动。导体垫片夹40防止单独的导体25在这种安装过程期间接触相邻导体25。否则这种导体-导体接触能够损害和破坏先前涂覆到导体杆部段25上的绝缘材料。相邻的导体垫片夹40可以配置为在轴向向内插入期间提供对于彼此的支承，使得相邻的垫片夹40彼此保持在位并且防止彼此变为脱开。在正被安装的相邻组件55之间的协作也可以保持和/或防止破坏辅助结构例如相绝缘材料。在插入之后，突出到定子本体10外侧的导体杆部段25的部分（例如，外部部分36、37和顶点23，图3B中所示）可以称为“端匝”。

在不同的实施例中，导体垫片夹40可以在定子组装期间的任意时刻安装到相应的导体杆部段25上。例如，较小的垫片夹40可以与单独导体杆部段25的捡取同时捡取，并且可以在该部段25被插入到合适的端部套管部分21内之前被快速地夹到位置上，从而制造时间将受导体垫片夹40夹到导体杆部段25上的最小限度地影响。在随后的扭转操作期间，从定子本体10的另一轴向端部伸出的相应导体杆端部32、33（例如，参见图3B）可以被扭转到它们的最终位置并且焊接。用于使导体端部彼此相连的不同过程包括但不限于TIG焊接、等离子焊接、电阻焊接、熔接、熔接型焊接、以及电阻型焊接。上漆（例如VPI）操作可以在定子制造过程期间的任意时刻执行。例如，当贯穿整个过程正确布置、间距、弯曲、焊接和其他操作已经被确认并且导体-导体间隔已经被维持时，该上漆可以对于具体制造进行优化而同时确保防止对导体和关联覆层的破坏。在不同的实施例中，多个导体垫片夹40可以在将导体阵列迫压到其最终靠置位置内之前被同时夹到多个导体杆部段25的相应导体部段上。在不同的实施例中，导体部段25可以在其被安装到定子本体10上时穿过垫片夹托架（未示出），由此导体垫片夹40被安装到正被安装的导体部段25上，从而使夹持和插入过程步骤组合。

图9和图10为根据示例性实施例的导体垫片夹60的立体图。导体垫片夹60可以例如由塑料或具有较高拉伸强度的其他合适的材料（包括但不限于Zytel和/或尼龙）制成，并且可以被注塑成型。可选地，导体垫片夹60可以例如由具有较低拉伸强度和较高压缩强度的不同材料形成。U形通道61适于卡扣到导体杆部段25的一部分上，其包括顶点23（例如图3B）。U形通道61具有底部部分59，底部部分59具有内部底表面62，内部底表面62具有与导体杆24的表面26、27的宽度基本相同的宽度，例如4mm。U形通道部分61的相对侧面板63、64远离底表面62延伸以限定“U”形敞开端部。导体垫片夹60可以形成为使得内部底表面62具有与导体杆部段25的表面28相同的形状，使得当导体垫片夹60附接到导体部段25的包括顶点23的部分上时，夹具60由此没有张紧。在这种情况下，导体垫片夹60的线性延伸部分56、57和扭转部分58可以标称地定形为分别沿着内部底表面62的全部或一部分抵接表面28。扭转的顶点70由此限定在扭转部分58中。但是，导体垫片夹60的形状可以被修改以便以与上述对于导体垫片夹40描述的方式相似的方式施加自保持张力和/或扭矩。导体垫片夹60包括从相应的相对侧面板63、64朝向彼此延伸的相对翼片65、66。当沿着每个相应侧面板从内部底表面62到翼片65、66的距离接近导体杆24的表面28、29的宽度（例如3mm）时，导体垫片夹60可以被夹到导体杆部段25上，使得夹具60通过翼片65、66与部段25的向外面对的表面29的接合而牢固地保持在其上，如在图11-13中的示例所示。导体垫片夹60还包括从相应的相对侧面板63、64朝向彼此延伸的相对翼片67、68。通常，沿着每个相应侧面板从内部底表面62到翼片67、68的距离也接近导体杆24的表面28、29的宽度，例如3mm，使得当导体垫片夹60被夹到导体杆部段25上时，夹具60也通过翼片67、68与部段25的向外面对的表面29的接合而牢固地保持在其上。当例如导体垫片夹通过注塑模制成型工艺形成时，第一矩形孔隙71可以沿着底部部分59形成以有利于翼片65、66的形成，而第二矩形孔隙72可以沿着底部部分59形成以有利于翼片67、68的形成。

图11和图12分别为预插入组件69的局部立体图，其包括夹到导体杆部段25上的导体垫片夹60。如以上对于导体垫片夹40所述，对于导体垫片夹60理想的是当组件69被插入到定子本体10的导体通道13内时抵抗沿大致轴向向外方向脱开或运动。因此，导体垫片夹60通过内部底表面62与轴向向内导体表面28的抵接而被防止轴向向外运动。这种抵接可以在导体垫片夹60的远端端部之间为连续的或接近连续的。底部部分59的外表面73提供防止任意轴向向内结构（例如相邻导体杆）与导体杆部段25的任意暴露金属相接触的间隔。类似地，侧面板63、64作为防止与相邻导体杆的导体表面26、27的侧向电接触的垫片。导体垫片夹60在组装期间的电短路和移位由此各自被防止。通常，如上述，存在对沿着导体杆部段25的轴向向外表面29布置垫片材料的较小需求并且因此较小量的垫片材料可以在形成翼片65-68时使用。由此，表面29几乎全部可以被暴露，从而有利于热传递，同时确保正确的导体间距。对于给定的设计，导体垫片夹60的部分可以被去除以提供另外的热传递。

图13A和图13B为根据示例性实施例的导体垫片夹80的立体图。导体垫片夹80可以以以上对于垫片夹40、60所述的大致方式形成，例如由塑料或具有较高拉伸强度的其他合适材料（包括但不限于Zytel和/或尼龙）通过注塑成型形成。导体垫片夹80具有第一U形通道部分74和第二U形通道部分75，其具有经由连接构件78彼此结合的相应底部部分76、77。连接构件78具有通过扭转部分82彼此相联的线性部分79和线性部分81。导体垫片夹80可以形成为使得相应U形通道部分74、75的内部空间84、85为与由图3A中的示例所示的导体24的截面轮廓基本相同的形状，例如3mm*4mm。导体垫片夹80适于卡扣到导体杆部段25的包括顶点23的部分上，正如由图14中的示例所示的。压力或其他迫压力可以接触底部部分76、77的相应外部位置83、84，垫片夹80从而被卡到导体杆部段25上。这防止工具与导体杆部段25相接触，从而防止磨擦或其他破坏。当被夹到导体杆部段25上时，连接构件78的向内表面108和U形通道部分74、75的相应内表面109、110抵接导体部段25的表面29。导体垫片夹80包括从U形通道部分74的相应的相对侧面板115、116朝向彼此延伸的相对翼片111、112。导体垫片夹80还包括从相应的相对侧面板117、118朝向彼此延伸的相对翼片113、114。以与上述方式相似的方式（例如，图9），翼片111-114将导体垫片夹80牢固地保持到导体部段25上。另外，翼片111-114可以具有圆形轮廓和横过“U”形形状的相应敞开端部的较短延伸长度，使得当垫片夹80被迫压到导体部段25上时，这种接合将相应的相对侧面板115、116和117、118远离彼此推动以容许导体部段25更容易地进入到相应的内部空间84、85内。当进入完成时，翼片部分111-114卡扣回导体部段25的标称位置抵接表面28上（例如图3A）。另外，U形通道部分74、75通常具有分别在侧面板对115、116和117、118上形成的相应的相对倾斜边缘119、120和121、122。例如，斜面119-122可以提供用于在注塑成型过程期间形成翼片111-114所需的必要空间。在另一示例中，这种斜面119-122可以提供在U形通道74、75在与连接构件78相邻的选定部分中的空间，同时最大限度地减小用于在不同定子组装过程期间充分将垫片夹80临时保持在位的垫片材料的量。

导体垫片夹80可以标称地定形为匹配导体杆部段25的表面29的对应形状，或者其可以形成为当被夹上时以与以上对于导体垫片夹40所述相似的方式施加自保持张力和/或扭矩。当导体垫片夹80如图14中所示附接到导体杆部段25上时，其防护表面29抵抗沿轴向向内方向施加的撞击并且由此防止对导体杆部段25的破坏。导体垫片夹80可以以较小的尺寸实施，而同时提供远离于相邻导体部段25和其他结构的足够间距。

图15为根据示例性实施例的导体垫片夹90的立体图。导体垫片夹90可以以以上对于垫片夹40、60、80所述的大致方式例如通过注塑模制而由塑料或具有较高拉伸强度的其他合适的材料（包括但不限于Zytel和/或尼龙）制成。导体垫片夹90具有第一U形通道部分85和第二U形通道部分86，相应底部部分87、88经由连接构件89彼此结合。连接构件89具有通过扭转部分92彼此相联的线性部分89、91。U形通道部分85、86通常形成为使得各自包封一空间，该空间具有与由图3A中的示例所示的导体24的截面轮廓基本相同的形状，例如3mm*4mm。导体垫片夹90适于卡扣到导体杆部段25的包括顶点23的部分上，正如由图16中的示例所示的。压力或其他迫压力可以接触相应U形通道部分85、86的外部，由此垫片夹90被卡到导体杆部段25上。相对翼片93、94从U形通道部分85的“U”形的相对侧部朝向彼此延伸并且形成为当被迫压到导体管部段25上时跨过“U”形间隔，并且随后朝向它们的标称位置往回卡扣以由此将垫片夹90固定到导体部段25上。相对翼片95、96从U形通道部分86的“U”形的相对侧部朝向彼此延伸并且形成为当被迫压到导体管部段25上时跨过“U”形间隔，并且随后朝向它们的标称位置往回卡扣以由此将垫片夹90固定到导体部段25上。导体垫片夹90可以标称地定形为使得匹配表面97沿着导体部段25的表面28（参见例如图3A）的全部或一部分接触表面28，从而垫片夹90的顶点部分98与导体部段25的顶点部分23紧密接近。导体垫片夹90可以标称地定形为匹配导体杆部段25的表面28的对应形状，或者其可以形成为当以以上关于导体垫片夹40所述的相似方式卡上时施加自保持张力和/或扭矩。

在不同的实施例中，导体垫片夹40、60、80、90可以通过手单独地安装到导体杆部段25上或者它们可以形成为位于自动工具（未示出）的料盒中的多个夹具，该料盒将单独的夹具40、60、80、90进给到插入头部上。在不同的实施例中，多个导体垫片夹40、60、80、90可以成组安装。例如，导体垫片夹40、60、80、90可以组合到一起，使得它们随后在使相邻夹具40、60、80、90相连的塑料接缝（未示出）处断开。通常，断裂位置和接缝位于导体垫片夹40、60、80、90的对于功能而言不是关键的部分并且其有利于安装和组装。在不同的实施例中，孔隙71、72可以提供适于与夹具安装工具（未示出）相接合的抓握位置，安装工具随后将垫片夹60布置和/或迫压到导体杆部段25上。例如，工具可以沿着孔隙71、72的周缘与垫片夹60相接合，使得一个或多个导体垫片夹60可以在形成预插入组件69的过程中被从部件托架（未示出）上捡取。在另一示例中，夹具安装工具可以通过在孔隙71、72的周缘区域中的这种抓握或接合将单独的垫片夹40、60、80、90远离组合或菊链（daisy-chain）阵列的相应垫片夹40、60、80、90固定。在又一示例中，阵列的成组垫片夹60可以被抓握在孔隙71、72的周缘区域中以用于随后将该阵列布置到导体杆部段25的对应阵列上。在又一示例中，含有大量导体垫片夹的料盒（未示出）可以被设置到进给机构上，该进给机构抓握孔隙71、72的周缘部分以用于将来自料盒的单独的导体垫片夹60进给到分配位置以用于随后布置到导体部段25上。

在另外的实施例中，断裂位置和接缝可以在导体垫片夹40、60、80、90上形成以在组装期间提供对U形通道部分41、45、74、75、85、86的临时保持。具体地，在一些应用中，成对这种U形通道部分41、45、74、75、85、86可以被用于使导体杆部段25在顶点部分23附近彼此间隔开而无需连接部分。在示例性实施例中，断裂接缝可以设置在U形通道部分74、75和连接构件78（例如，图13A）的接头处，使得导体垫片夹80可以以单个轴向运动的方式安装，并且随后连接构件78可以被断开，从而仅仅将U形通道部分74、75准确地设置以用于防止相邻导体杆部段25彼此接触。电机组件由此可以包括多个导体垫片夹，每个具有在相应端匝部分附近附接到导体部段25的相应导体部段上的一对通道构件74、75，其中所附接的通道构件对74、75使导体部段25的相邻部段间隔开，并且其中导体构件对74、75防止导体部段25的相邻部段彼此接触。每个通道构件74、75的厚度可以形成为更大以适于用于具有不同轮廓的导体部段25的更大间距。例如，当相邻导体部段25的弯曲形状由于制造公差而变化、由于插入力和/或更稠密的端匝空间而略微弯曲时，该导体部段25可以通过增大U形通道部分74、75的厚度而被充分地间隔开。当U形通道部分74、75的厚度形成为更小时，导体杆部段轮廓必须被保持在更紧凑的公差内以确保足够的间隔。

本文所述的一般概念可以通过例如向不同导体24的界面尺寸和/或不同定子2的尺寸提供不同的导体垫片夹而实施。

在示例性应用中，电机1可以为电动车辆（例如混合动力车辆）的牵引马达。牵引马达可以适于使冷却剂循环。例如，油可以通过使用冷却套（未示出）而绕定子2的外径循环，并且油可以被直接泼溅到从定子本体10中伸出端匝上，从而端匝被浸没在油中。由此，油从直接位于热源处的导体25吸收热量。被加热的油循环离开马达到达冷却系统或热交换器（未示出），例如从油提取热量而冷却的油回到马达中的散热器型油冷却器。在冷却牵引马达的另一示例中，在水冷却式电机1中利用铸封材料。通常，水套（未示出）包围定子组件2。当这种端匝的选定部分被铸封上具有较高热导率的铸封材料时，在定子绕组3的端匝部分中所产生和损耗的热量被更容易地从端匝传递到水内。例如，环氧树脂材料和/或硅基材料可以用于铸封端匝并且生成具有比空气高的热导率的导管以用于经由导管将热量从导体25穿过铸封介质传递到铝壳体8（例如，图1）和水中。通过使用较小的高效的导体垫片夹40、60、80、90，被用于使相邻导体部段25间隔开的导体表面区域被最小化，从而更多的导体表面区域保持用于端匝部分的有效热传递。取决于具体应用，导体垫片夹40、60、80、90可以被安装到定子组件2的每个导体杆部段25上、每隔一个的导体杆部段25上（交替模式）、或者选定的导体杆部段25上。单个U形通道部分可以设置在导体部段25的任意位置处以用于使该部段远离于任意相邻的导体部段25间隔开。

图17为根据示例性实施例的组装好的定子的局部立体图，其中大多数导体阵列已经为了图示的目的而被移除。堆叠的叠层99包封在导体通道13处从定子本体10的每个轴向端部伸出的套管部分21。外部导体杆部段100定形为且涂覆有一层或多层涂覆材料102以用于绝缘、抗磨擦、密封、润滑和/或其他适当的原因，除了在相应的导体部段端部101处。导体垫片夹90附接到每个外部导体部段100上，外部导体部段100随后各自被插入到导体通道13的选定通道内。内部导体杆部段103定形为且涂覆有一层或多层涂覆材料102以用于绝缘、抗磨擦、密封、润滑和/或其他适当的原因，除了在相应的导体部段端部101处。导体垫片夹80附接到每个内部导体部段103上，内部导体部段103随后被插入到导体通道13的选定通道内。凹槽衬里（未示出）通常被安装到导体通道13中。绝缘的相线圈线104、105、106穿过或围绕定子本体10进给并且使用环形端子107相应地终结。当所有部段100、103已经被插入并且定子本体10完全充满时，并且当导体部段100的顶点部分23和导体垫片夹80的顶点部分107已经被适当布置（例如通过将组件迫压到模具内直到所有结构被正确安置）时，导体部段100、103的端部101通过扭转操作被进一步定形，并且随后焊接、钎焊或加工以用于根据由定子2实施的电路电连接导体部段100、103、相线圈端子线104、105、106和任意其他辅助电子装置。另外的导体垫片夹（未示出）可以设置用于在定子2的轴向端部处与导体端部101相邻的导体杆部段25的部分，根据本文所述的一般原理用于使该导体杆部段25的顶点部分间隔开。铸封材料108可以被灌入到定子本体10内以使结构固化并且优化其热特性。该铸封通常仅仅在定子本体10的内部部分的选定区域中执行，例如以将外部未铸封的端子部分暴露给冷却剂。

在不同的实施例中，不同的工艺可以用于如上述地使导体彼此相连，并且任意数量的上漆或其他涂覆操作可以在定子制造过程的任意时刻执行。例如，导体垫片夹的使用贯穿整个工艺过程提高不同布置、间隔、弯曲、焊接和其他操作的准确性和确认，从而优化生产率，同时确保防止对导体和关联覆层的破坏。示例性定子制造方法在图18中示出。在步骤160，多个导体垫片夹和对应多个导体杆部段设置到定子制造区域中。在步骤170，导体垫片夹的单独垫片夹被夹到单独的导体杆部段上。例如，各自具有垫片夹的导体部段被设置为预插入组件。在步骤180，“夹持的”导体部段被安装到定子本体上，例如通过插入到延伸穿过定子本体的绝缘的导体通道内，直到所有夹持的导体部段被插入并且定子本体完全充满为止。在步骤109，充满的定子本体的暴露导体被涂覆绝缘层，从而垫片导致绝缘覆层使所暴露的导体彼此绝缘。例如，所暴露的端匝可以在所有导体部段被完全安置且由导体垫片夹间隔开之后上漆。由此，绝缘层的量可以被优化以用于提供导体间的绝缘，而同时最大限度地减小绝缘层的量以最大限度地提高在定子的端匝部分中的热传递。每个导体杆部段25由此可以具有不连续的电绝缘外层，使得定子2的端匝未被单个绝缘材料（其包封多个端匝）的单个一体质体绝缘。

尽管很多电机以很高的效率进行操作，但是一些能量必须被损耗。这种能量损耗采取不同的形式，包括摩擦损耗、芯部损耗和磁滞损耗，并且导致废热的产生。在一些应用中，热量必须从电机中主动地去除以防止这种废热在电机的绕组中达到不可接受的水平。泼溅冷却通常涉及将油泼溅到端部绕组上以去除热量。通过减小对于在端部绕组中的导体间隔所需的空间，示例性导体垫片夹的实施例容许从端匝中更有效地去除该热量。在不同的实施例中，本文所述的导体垫片夹中的任意垫片夹的不同示例性特征可以根据给定的导体间隔应用而彼此组合。

尽管已经在上文公开了结合本发明的原理的示例性实施例，但是本发明不限于所公开的实施例。相反，本申请旨在包涵使用本发明的一般原理的对于本发明的任意变型、用途或适应性修改。另外，本申请旨在包涵对本公开的偏离，该偏离落在本发明所涉及领域的已知或定制实践内并且落在所附权利要求的限制内。

Claims (22)

1.一种电机组件，包括：

多个导体部段，每个具有端匝部分；以及

多个夹具，每个具有通道构件和弯曲构件，所述通道构件附接到所述导体部段的相应导体部段上并且由此将相应弯曲构件保持抵靠相应的端匝部分；

其中，所附接的夹具使所述导体部段的相邻部段间隔开，并且其中，所述弯曲构件防止所述导体部段的相邻部段彼此接触。

2.如权利要求1所述的组件，其中，每个导体部段具有矩形轮廓，并且其中，所述弯曲构件覆盖所述导体部段的一侧的仅仅一部分。

3.如权利要求1所述的组件，其中，所述弯曲构件为基本平坦的。

4.如权利要求1所述的组件，其中，所述弯曲构件的形状与所述导体端匝部分的形状基本一致。

5.如权利要求1所述的组件，其中，每个通道构件包括通过所述弯曲构件相连的一对通道构件。

6.如权利要求5所述的组件，其中，所述一对通道构件相对于彼此可旋转地偏置，由此实现夹具保持机构。

7.如权利要求1所述的组件，其中，所述多个夹具配置为组合部件阵列，所述组合部件包括使所述部件的相邻部件彼此相联接的至少一个可断裂组合构件。

8.如权利要求7所述的组件，其中，所述多个夹具形成为料盒，并且其中，所述至少一个可断裂组合构件包括粘合剂或者与所述部件一体形成的接缝。

9.如权利要求1所述的组件，其中，所述多个夹具卡扣装配到所述导体部段上。

10.一种构造电机线圈的方法，包括：

设置多个具有相应端匝部分的导体部段；

设置多个夹具，每个夹具具有通道构件和从所述通道构件延伸的弯曲构件；

将所述夹具附接到所述导体部段的相应的端匝部分上；以及

将所夹持的导体部段安装到线圈容置结构内，并且使用所述夹具的所述弯曲构件防止所述端匝部分的相邻端匝部分接触。

11.如权利要求10所述的方法，还包括使用所述通道构件保持所述弯曲构件抵靠所述导体部段的相应的端匝部分。

12.如权利要求10所述的方法，其中，每个导体部段具有基本矩形轮廓，并且其中，每个相应的弯曲构件覆盖所述导体部段的一侧的仅仅一部分。

13.如权利要求10所述的方法，其中，所述通道构件包括通过所述弯曲构件相连的一对通道构件，并且其中，所述附接步骤包括将所述通道构件附接到所述导体部段上，从而生成将所述弯曲构件保持为紧靠相应的端匝部分的力。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述附接步骤包括沿相反方向转动每对通道构件以生成所述将所述弯曲构件保持为紧靠相应的端匝部分的力。

15.如权利要求13所述的方法，其中，所述附接步骤使每对通道构件相对于所述相应导体部段张紧以生成所述将所述弯曲构件保持为紧靠相应的端匝部分的力。

16.如权利要求10所述的方法，还包括在所述安装步骤之后利用绝缘材料涂覆所安装的导体部段的暴露部分的至少一部分。

17.一种用于使电机的相邻导体电绝缘且间隔开的夹具，包括：

至少一个通道构件，所述至少一个通道构件形成为至少部分地包封所述导体的单独导体的截面区域；以及

至少一个弯曲构件，所述至少一个弯曲构件从所述通道构件延伸，所述通道构件构造为当所述夹具附接到所述导体上时将所述弯曲构件抵靠导体端匝部分保持在位。

18.如权利要求17所述的夹具，其中，所述弯曲构件为基本平坦的。

19.如权利要求17所述的夹具，其中，所述弯曲构件的形状所述导体端匝部分的形状一致。

20.如权利要求17所述的夹具，其中，所述通道构件包括一对通道构件，所述一对通道构件通过所述弯曲构件相连并且相对于彼此可旋转地偏移，所述旋转偏移在所述夹具附接到所述导体上时将所述弯曲构件偏置到与所述导体端匝部分抵接。

21.一种电机组件，包括：

多个导体部段，每个具有端匝部分；以及

多个夹具，每个具有在相应的端匝部分附近附接到所述导体部段的相应的导体部段上的一对通道构件；

其中，所附接的夹具使所述导体部段的相邻部段间隔开，并且其中，所述通道构件对防止所述导体部段的相邻部段彼此接触。

22.如权利要求21所述的组件，其中，对于一系列相邻导体部段而言，所述夹具附接到每隔一个的导体部段上。

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