CN109599964A - 定子组件、定子芯和形成电机的定子组件的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开定子组件、定子芯和形成电机的定子组件的方法，该定子组件包括：圆柱形定子芯；一组柱，其从定子芯径向向内延伸，该组柱限定相邻柱之间的一组狭槽；以及一组绕组，其由缠绕在少于所有该组狭槽中的导线形成，该组绕组限定第一子组的缠绕狭槽和第二子组的空狭槽。

Description

定子组件、定子芯和形成电机的定子组件的方法

技术领域

本申请的技术领域涉及电机。

背景技术

在能量转换中使用电机，例如电动马达和/或发电机。在飞行器工业中，常见的是具有组合的马达和发电机模式的电动马达，其中在马达模式下，电机被用来启动飞行器发动机，而且根据模式也可以用作发电机来为飞行器系统供应电功率。无论模式如何，电机通常包括定子，定子具有结合转子起作用的绕组，转子也具有绕组，并且被旋转源驱动旋转，所述旋转源对于发电机可以是燃气涡轮发动机，或对于马达可以是定子。

发明内容

在一个方面，本公开涉及一种用于电机的定子组件，该定子组件包括：圆柱形定子芯；一组柱，其从定子芯径向向内延伸，该组柱限定了相邻柱之间的一组狭槽；以及一组绕组，其由缠绕在少于所有该组狭槽中的导线形成，该组绕组限定了第一子组的缠绕狭槽和第二子组的空狭槽。面向相应空狭槽的一子组的柱适于抵抗朝向相应空狭槽的周向弯曲。

在另一方面，本公开涉及一种形成用于电机的定子组件的方法，该方法包括：提供圆柱形定子芯，该定子芯具有从定子芯径向向内延伸的一组柱，该组柱限定相邻柱之间的一组狭槽，该组狭槽包括第一子组的缠绕狭槽和第二子组的空狭槽，其中面向相应空狭槽的一子组的柱适于抵抗朝向相应空狭槽的周向弯曲；以及围绕一子组的柱缠绕导电线路以用该导电线路占据第一子组的缠绕狭槽。

在又一方面，本公开涉及一种定子芯，该定子芯包括圆柱形芯基部和从定子芯径向向内延伸的一组柱，该组柱在相邻柱之间限定了一组狭槽，其中柱的至少一个子组限定了面向第一狭槽的第一侧和面向与第一狭槽相对的第二狭槽的第二侧，第一侧具有多边形形式，第二侧具有抛物线形式。该子组的柱适于抵抗朝向第二狭槽的周向弯曲。

具体地，本申请技术方案1涉及一种用于电机的定子组件，包括：圆柱形定子芯；一组柱，其从所述定子芯径向向内延伸，并且在相邻柱之间限定一组狭槽；和一组绕组，其由缠绕在少于所有所述组的所述狭槽中的导线形成，并且限定第一子组的缠绕狭槽和第二子组的空狭槽；其中，面向相应空狭槽的一子组的柱适于抵抗朝向所述相应空狭槽的周向弯曲。

本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的定子组件，其中，面向所述第一子组的缠绕狭槽的所述子组的柱的一部分限定大体多边形的狭槽。

本申请技术方案3涉及根据技术方案2所述的定子组件，其中，所述多边形狭槽是靠近所述定子芯的方形狭槽的形式。

本申请技术方案4涉及根据技术方案1所述的定子组件，其中，面向所述第二子组的空狭槽的柱的所述子组的一部分限定大体抛物线的狭槽。

本申请技术方案5涉及根据技术方案4所述的定子组件，其中，所述大体抛物线的狭槽是靠近所述定子芯的倒圆狭槽基部的形式。

本申请技术方案6涉及根据技术方案4所述的定子组件，其中，所述大体抛物线的狭槽是U形的形式。

本申请技术方案7涉及根据技术方案4所述的定子组件，其中，所述大体抛物线的狭槽包括将所述相应的柱与所述定子芯连接的弯曲过渡部分。

本申请技术方案8涉及根据技术方案7所述的定子组件，其中，所述弯曲过渡部分抑制所述柱的远端上的悬臂应力，所述悬臂应力在所述空狭槽的方向上。

本申请技术方案9涉及根据技术方案4所述的定子组件，其中，所述大体抛物线的狭槽包括将所述相应的柱与所述定子芯连接的椭圆形的过渡部分。

本申请技术方案10涉及根据技术方案4所述的定子组件，其中，所述大体抛物线的狭槽被配置成抑制所述相应的柱朝向所述空狭槽的弯曲。

本申请技术方案11涉及根据技术方案1所述的定子组件，其中，所述一组绕组缠绕用于永磁发电机定子组件。

本申请技术方案12涉及一种形成电机的定子组件的方法，包括：提供圆柱形定子芯，所述圆柱形定子芯具有从所述定子芯径向向内延伸的一组柱，所述一组柱限定相邻柱之间的一组狭槽，所述一组狭槽包括第一子组的缠绕狭槽和第二子组的空狭槽，其中，面向相应空狭槽的一子组的柱适于抵抗朝向所述相应空狭槽的周向弯曲；和围绕柱的子组缠绕导电线路，以用所述导电线路占据所述第一子组的缠绕狭槽。

本申请技术方案13涉及根据技术方案12所述的方法，还包括将所述定子芯压力配合在定子框架内。

本申请技术方案14涉及根据技术方案12所述的方法，还包括相对于所述定子组件旋转永磁发电机转子，以在所述导电线路中产生电流。

本申请技术方案15涉及一种定子芯，包括：圆柱形芯基部；和从所述定子芯径向向内延伸的一组柱，所述一组柱在相邻柱之间限定一组狭槽，其中，所述柱的至少一个子组限定面向第一狭槽的第一侧和面向与所述第一狭槽相对的第二狭槽的第二侧，所述第一侧具有多边形形式，所述第二侧具有抛物线形式；其中，所述子组的柱适于抵抗朝向所述第二狭槽的周向弯曲。

本申请技术方案16涉及根据技术方案15所述的定子芯，其中，所述多边形形式包括第一侧，所述第一侧限定靠近所述芯基部的方形狭槽的一部分。

本申请技术方案17涉及根据技术方案15所述的定子芯，其中，所述抛物线形式包括第二侧，所述第二侧限定靠近所述芯基部的倒圆狭槽基部的一部分。

本申请技术方案18涉及根据技术方案15所述的定子芯，其中，所述抛物线形式包括第二侧，所述第二侧限定将所述相应的柱与所述芯基部连接的弯曲过渡部分的一部分。

本申请技术方案19涉及根据技术方案18所述的定子芯，其中，所述弯曲过渡部分抑制所述柱的远端上的悬臂应力，所述悬臂应力在朝向所述第二狭槽的方向上。

本申请技术方案20涉及根据技术方案15所述的定子芯，其中，所述抛物线形式包括第二侧，所述第二侧限定U形第二狭槽的一部分。

附图说明

在附图中：

图1是根据本文描述的各个方面的定子组件的等距视图。

图2是根据本文描述的各个方面的图1的定子组件的定子芯的等距视图。

图3是根据本文所述各个方面的沿着图1的线III-III截取的图1的定子组件的示意性剖视图。

图4是根据本文描述的各个方面的另一定子组件的示意性剖视图。

具体实施方式

本公开的方面可以在任何定子组件或电机组件中实现，该定子组件或电机组件具有一组缠绕的定子狭槽和另一组未绕的或空的定子狭槽。出于本描述的目的，定子组件是相对于电机、电机组件、发电机或类似语言来描述的，它意图阐明一个或多个定子/转子组合可以包括在该机器中。电机的非限制性方面可包括发电机、电动马达、起动器/发电机等。

虽然将描述“一组”各种元件，但应了解，“一组”可包括任何数目的相应元件，包括仅一个元件。如本文所用，术语“轴向”或“轴向地”是指沿参考部件的纵向轴线或沿相对于相应的轴线设置的部件的纵向轴线的维度。

如本文所用，术语“径向”或“径向地”是指在相应的部件的中心纵向轴线或相对于相应的部件设置的圆形或环形部件之间延伸的维度。所有方向性参考(例如径向、轴向、上部、下部、向上、向下、左边、右边、横向、前方、后方、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针)仅用于标识的目的以帮助读者理解本发明，且并不产生具体来说关于其位置、定向或使用的限制。除非另外指明，否则连接参考(例如，附接、联接、连接和连结)应在广义上来解释，且可以包括一系列元件之间的中间构件以及元件之间的相对移动。因而，连接参考不一定推断两个元件直接连接且彼此成固定关系。

示例性附图仅仅是出于说明的目的，且本发明的附图中反映的尺寸、位置、次序和相对大小可变化。

图1示出了用于电机的定子组件10。如图所示，在一个非限制性示例配置中，定子组件10可以径向布置的关系包括外定子壳体12、定子框架14、定子支撑件16和定子芯18。如图所示，每个前述部件可以围绕在定子组件10的轴向方向上延伸的公共纵向轴线26径向布置。如图所示，定子芯18可包括径向地接纳在定子支撑件16内的大体圆柱形的形式，定子支撑件16也具有大体圆柱形的形式。定子支撑件16可包括导热组合物，包括但不限于T6-6061铝。在另一个非限制性示例中，定子芯18以大约2.5毫米的间隙压力配合到定子支撑件16中。

定子支撑件16还被径向地接纳在定子框架14内，例如通过压力配合(press-fitting)，定子框架14也具有大体圆柱形的形式。定子框架14还被径向地接纳在外定子壳体12内，例如通过压力配合，外定子壳体12具有大体圆柱形的形式。在一个非限制性示例中，定子框架14以大约1毫米的间隙压力配合到外定子壳体12中。

定子芯18还可包括从芯18径向向内朝向纵向轴线26延伸的一组柱20或齿。该组柱20还可以限定在相邻柱20之间的一组狭槽22，例如开口、间隙、空间等。狭槽22的至少一个子组可以用导线或一组导线缠绕，以形成一组定子绕组24，如图1示意性地所示。在一个非限制性示例中，少于所有的该组狭槽22可包括该组定子绕组24。因此，可以包括本公开的方面，其中包括该组定子绕组24的相邻狭槽22的至少一个子组可以限定第一子组的“缠绕”狭槽30，而不包括该组定子绕组24的相邻狭槽22的另一个子组可以限定第二子组的“未绕”或空狭槽32。

在图1所示的示例中，定子组件10可包括三个不同的子组的缠绕狭槽30，这些缠绕狭槽30被三个不同的子组的空狭槽32彼此周向地分开或间隔开。在一个非限制性示例中，定子组件10可包括用于永磁发电机组件的定子组件10。

图2示出了图1的定子芯18的示例。如图所示，定子芯18可包括周向连续的芯基部34或芯环，这组柱20从该芯基部34或芯环向内延伸。具有第一子组的缠绕狭槽30的芯基部34的成形、联接、成型、成轮廓等可以不同于或有别于具有第二子组的空狭槽32的芯基部34的成形、联接、成型、成轮廓等。例如，第一子组的缠绕狭槽30或限定该子组的缠绕狭槽30的柱20的子组可以以限定多边形狭槽36的大体多边形的形式与芯基部34连接、附接到芯基部34或由芯基部34形成。如本文所用，“大体多边形的形式”可包括限定相应柱20的近似或基本上直角。例如，如图所示，该子组的缠绕狭槽30通常限定靠近芯基部34的方形狭槽或结构。

相比之下，第二子组的空狭槽32或限定该子组的空狭槽32的柱20的子组的非限制性示例可以与限定抛物线狭槽的大体抛物线的形式的芯基部34连接、附接到芯基部34或由芯基部34形成。如本文所用，“大体抛物线的形式”可包括从柱20到芯基部34的任何非直角、曲线、过渡、平滑、径向(相对于狭槽32)、椭圆形、圆形或其它成轮廓过渡，其至少部分由径向曲率限定。例如，如图所示，该子组的空狭槽32通常限定具有倒圆基部(即，靠近芯基部34)的一组狭槽32，或者一组U形狭槽32，其中U形腿部朝向纵向轴线26延伸。

如前所述，第一子组的缠绕狭槽30包括多边形狭槽36并接纳该组定子绕组24，而第二子组的空狭槽32包括不接纳该组定子绕组24的抛物线狭槽38。可以包括本公开的方面，其中，例如，单个柱20可以限定在第一侧上的多边形狭槽36，并且限定在与第一侧相对的第二侧上的抛物线狭槽38。

图3示出了沿图1的线III-III截取的图1的定子组件10的示意性剖视图。如图所示，第一子组的缠绕狭槽30可包括多边形狭槽36，其保持、缠绕有或以其它方式包含限定该组定子绕组24的导线42。多边形狭槽36还可以衬有不导电层40，例如Kapton，以防止导线42和定子芯18之间的电接触。另外，如图所示，第二子组的空狭槽32可包括抛物线狭槽36，其不缠绕线42、绕组24等。

限定第二子组的空狭槽32的柱20的子组的非限制性方面还可包括靠近或邻近芯基部34并且至少部分地限定大体抛物线的形式的柱基部44，以及柱远端46，即朝向纵向轴线26径向向内延伸并且与芯基部34的柱基部44间隔开的柱20的端部。柱基部44的至少一部分(示意性地示出为框48)可以被成型、配置、布置、成轮廓等，以包括大体抛物线的形式。通常，与面向缠绕狭槽30的柱基部44相比，面向空狭槽32的柱基部44在所示部分48附近将具有增加的定子材料量。

柱基部44或其部分48的成型、配置、布置、成轮廓等可以被构造、适配、使能等，以抵抗、禁止、抑制、防止、减少等柱远端46的切向地或周向地远离相邻缠绕狭槽30朝向相对的空狭槽32的弯曲或物理应力。另外，所示部分48附近的增加量的定子材料可以被构造、适配、使能等，以抵抗、禁止、抑制、防止、减少等柱远端46的切向地或周向地远离相邻缠绕狭槽30朝向相对的空狭槽32的弯曲或物理应力。换句话说，柱基部44或其部分48的成型、配置、布置、成轮廓等可以被配置成防止或减少在一侧被导线42或一组定子绕组24界定的柱向空的相对侧弯曲。弯曲方向的示例性视图由箭头50示意性地表示。

在一个非限制性示例中，柱20的弯曲或物理应力可包括柱远端46上的悬臂应力、由于导线42的缠绕而产生的张力、定子芯18或导线42在电流通过该组绕组24传导时的膨胀(例如，在载流操作期间相应的部件的热膨胀)，或者它们的组合。因此，柱基部44或部分48的成型、配置、布置、成轮廓等可以加强、支撑、加固或以其它方式抵靠弯曲方向50，以抵消柱20的弯曲或物理应力，如所述。

在非限制性示例中，第二子组的空狭槽32的每个相应的柱20、柱基部44等可如本文所述被配置成抵消柱20的弯曲或物理应力。在另一非限制性示例中，只有限定相邻狭槽22的柱20的子组可以如本文所述被配置成抵消柱20的弯曲或物理应力，其中第一相邻狭槽是缠绕狭槽30，第二相邻槽是空狭槽32。

图4示出了根据本公开的方面的另一定子组件110。定子组件110类似于定子组件10；因此，相同的部件将用相同的数字增加100来标识，应当理解，除非另外指明，否则定子组件10的相同部件的描述适用于定子组件110。一个不同之处在于定子组件110可以仅包括在第一子组的缠绕狭槽30之间的单个空狭槽132。在这种情况下，限定狭槽122的相应端柱20、柱基部144、柱基部部分148或其组合可包括或限定抛物线狭槽138，以抵消柱20的弯曲或物理应力。

本公开的方面还可包括形成定子芯18、118或定子组件10、110的方法，如本文所述。例如，形成定子芯18、118或定子组件10、110的方法可包括提供圆柱形定子芯18、118，该圆柱形定子芯18、118具有从定子芯18、118径向向内延伸的一组柱20，该组柱20限定了相邻柱20之间的一组狭槽22、122，该组狭槽22、122包括第一子组的缠绕狭槽30和第二子组的空狭槽32、132，其中面对相应的空狭槽32、132的一子组的柱20适于抵抗朝向相应的空狭槽32、132的周向弯曲，如本文所述。该方法还可包括围绕柱20的子组缠绕导电线路42，以用导电线路42占据第一子组的缠绕狭槽30。

所描述的顺序仅用于示例性目的，而并非意图以任何方式限制该方法，应当理解，在不偏离所描述的方法的情况下，方法的各部分可以以不同逻辑顺序继续进行，可以包括额外或中间部分，或方法的所描述的部分可以划分成多个部分，或方法的所描述的部分可以省略。

本发明涵盖除了上图中所示出的方面和配置之外的许多其它可能的方面和配置。另外，可以重新布置各种部件如阀、泵或导管的设计和放置，使得可以实现许多不同的嵌入配置。

在未描述的范围内，各个方面的不同特征和结构可以根据需要彼此组合使用。无法在所有方面说明这一特征并不意味着将其解释为不可能，而是为了简洁描述而完成。因此，不同方面的各种特征可以根据需要混合和匹配以形成新的方面，不管新方面是否被明确描述。本文所述的特征的组合或置换被本公开所覆盖。

本书面描述使用示例来公开本公开的各个方面，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本公开的各个方面，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本公开的可取得专利权的范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于电机的定子组件，包括：

圆柱形定子芯；

一组柱，其从所述定子芯径向向内延伸，并且在相邻柱之间限定一组狭槽；和

一组绕组，其由缠绕在少于所有所述组的所述狭槽中的导线形成，并且限定第一子组的缠绕狭槽和第二子组的空狭槽；

其中，面向相应空狭槽的一子组的柱适于抵抗朝向所述相应空狭槽的周向弯曲。

2.根据权利要求1所述的定子组件，其中，面向所述第一子组的缠绕狭槽的所述子组的柱的一部分限定大体多边形的狭槽。

3.根据权利要求2所述的定子组件，其中，所述多边形狭槽是靠近所述定子芯的方形狭槽的形式。

4.根据权利要求1所述的定子组件，其中，面向所述第二子组的空狭槽的柱的所述子组的一部分限定大体抛物线的狭槽。

5.根据权利要求4所述的定子组件，其中，所述大体抛物线的狭槽是靠近所述定子芯的倒圆狭槽基部的形式。

6.根据权利要求4所述的定子组件，其中，所述大体抛物线的狭槽是U形的形式。

7.根据权利要求4所述的定子组件，其中，所述大体抛物线的狭槽包括将所述相应的柱与所述定子芯连接的弯曲过渡部分。

8.根据权利要求7所述的定子组件，其中，所述弯曲过渡部分抑制所述柱的远端上的悬臂应力，所述悬臂应力在所述空狭槽的方向上。

9.一种形成电机的定子组件的方法，包括：

提供圆柱形定子芯，所述圆柱形定子芯具有从所述定子芯径向向内延伸的一组柱，所述一组柱限定相邻柱之间的一组狭槽，所述一组狭槽包括第一子组的缠绕狭槽和第二子组的空狭槽，其中，面向相应空狭槽的一子组的柱适于抵抗朝向所述相应空狭槽的周向弯曲；和

围绕柱的子组缠绕导电线路，以用所述导电线路占据所述第一子组的缠绕狭槽。

10.一种定子芯，包括：

圆柱形芯基部；和

从所述定子芯径向向内延伸的一组柱，所述一组柱在相邻柱之间限定一组狭槽，其中，所述柱的至少一个子组限定面向第一狭槽的第一侧和面向与所述第一狭槽相对的第二狭槽的第二侧，所述第一侧具有多边形形式，所述第二侧具有抛物线形式；

其中，所述子组的柱适于抵抗朝向所述第二狭槽的周向弯曲。