CN117200489A - 具有预制导体和端环的电机及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电机装置包括通过气隙进行磁耦合的转子或定子、沿所述定子或转子的一个周边分布的多个槽、多个金属条，每个金属条放置在所述多个槽中的一个中，以及具有多个开口的端环.每个开口被配置为接收其中一个金属条的一端，并且一个锁定装置被配置为改善所述端环和所述金属条之间的机械连接。

Description

具有预制导体和端环的电机及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2022年6月7日提交的题为“具有预制导体和端环的电机及其制造方法”的美国临时申请号63/349,653的优先权，该申请通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及电动机和/或发电机，并且在特定实施例中涉及改进先进电动机/发电机和驱动系统的设计、构造和制造的创新技术。

背景技术

电机(电动机或发电机)是一种在电能和机械运动之间转换能量的装置。电机有不同类型，包括感应电机、电励磁同步电动机、永磁电机、开关磁阻电机、同步磁阻电机和混合电机。本公开中的各种实施例适用于上述这些不同类型的电机，其可配置为电动机或发电机。感应电机作为示例用于说明本公开的创新方面。感应电机包括定子和转子。定子是静止部分，转子是旋转部分。转子可以在定子内部、定子外部或在定子旁边，如在轴向磁场电机或线性电机中那样。将以转子在定子内部的感应电机为例来说明本公开的创新方面。转子和定子之间存在一个小的气隙，用于产生机械间隙和机械转矩。

鼠笼式感应电机是最常见的感应电机。鼠笼式感应电机的定子包括多个绕组，由通常嵌入多个槽中的导体组成，这些槽是沿定子周边分布的开口。槽是可选的，定子可以是无槽和/或无芯的。鼠笼式感应电机的转子包括轴和由金属条制成的鼠笼，金属条包含在诸如叠层硅钢堆的磁性结构中。轴被金属条包围。金属条的第一端由第一互连环连接。金属条的第二端通过第二互连环连接。

在运行中，电力通常施加到定子上。结果，在定子和气隙中产生第一磁场。第一磁场以与施加到定子绕组的交流电源同步的速度旋转。第一磁场在转子的金属条中感应出电流。感应电流在转子中产生第二个磁场。转子的第二磁场反作用于定子的第一磁场。根据楞次定律，转子跟随旋转的第一磁场并产生拉动转子旋转的机械转矩。在电动机模式下，转子将落后于第一磁场。第一磁场与转子之间的速度差不断在转子内部感应出电流。如果向转子施加负载并且转子落在第一磁场后面更远，则由于转子和第一磁场之间的滞后将产生更多转矩。换句话说，电机的转矩与转子速度和第一磁场速度之间的转差率大致成正比。

随着能源效率成为一个越来越重要的问题，越来越多的电机和发电机在变速应用中与电力电子设备耦合，例如工业驱动、电动汽车、柴油发电机组、伺服系统和风力发电。其中许多应用要求电动机和发电机在较宽的速度和功率范围内运行，而传统技术无法满足此类应用的性能和成本要求。特别地，需要具有低材料成本和制造成本并且能够在宽速度和功率范围内高效运行的电机和/或发电机，这对电机的系统设计提出了挑战。

人们希望有一种高性能电机以低成本在各种速度和功率范围条件下表现出良好的性能，例如高效率。

发明内容

通过一种具有金属条或片状导体和端环的电机，并且导体和金属条以低成本的方式制造成可靠的绕组系统或鼠笼，这些和其他问题通常被解决或规避，并且通常实现了技术优点。特别地，槽内导体的材料可以不同于端环的材料。例如，导体可以是铜条或铜片，端环可以是铝。在导体和端环中使用不同的材料可能在重量、冷却和成本方面具有优势。

根据本公开的一个优先实施例，一种装置包括一个通过气隙进行磁耦合的转子或定子、沿所述定子或转子的周边分布的多个槽、多个金属条，每个金属条放置在多个槽中的一个中，以及具有多个开口的端环.每个开口被配置为接收其中一个金属杆的端部，并且锁定特征被配置为固定端环和金属杆之间的机械连接。

根据本公开的另一优先实施例，一种方法包括配置一个通过气隙进行磁耦合的一个转子或定子，在所述转子或定子的周边分散布置多个槽，将多个金属条插入所述多个槽，并配置有多个开口的的端环，每个开口配置成接受所述金属棒之一，其中一个锁定装置被配置为确保所述端环与所述金属条之间的机械连接。

前面已经相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，以便可以更好地理解下面对本公开的详细描述。本公开的附加特征和优点将在下文中描述，其形成本公开的权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，所公开的构思和具体实施例可以很容易地用作修改或设计其他结构或过程的基础，以实现与本公开相同的目的。本领域的技术人员还应该认识到，这样的等同构造不脱离如所附权利要求中阐述的本公开的精神和范围。

附图的简要说明

为了更完整地理解本公开及其优点，现在参考以下结合附图的描述，其中：

图1示出了根据本公开的各种实施例的电机的透视图；

图2示出了图1所示电机的简化横截面图，显示了根据本公开的各种实施例的定子的细节；

图3示出了根据本公开的各种实施例的图2中所示的电机的连接环和多个绕组的视图；

图4示出了根据本公开的各种实施例的图2中所示的电机的剖视图，其示出了转子的细节；

图5示出了根据本公开的各种实施例的沿图1中的线A-A'截取的槽周围区域的剖视图；

图6示出了根据本公开的各种实施例的导体的详细视图；

图7示出了根据本公开的各种实施例的连接环的侧视图；

图8示出了根据本公开的各种实施例的沿图7中的线A-A'截取的连接环的剖视图；

图9示出根据本公开的各种实施例的连接有导体的连接环的侧视图；

图10示出了根据本公开的各种实施例的连接到一个端环的导体的截面图；

图11示出根据本公开的各种实施例的具有导体和锁定装置的连接环的视图；

图12示出了根据本公开的各种实施例的具有用于锁定装置的开口的连接器环的视图；

图13示出了根据本公开的各种实施例的多个连接环；

图14示出了根据本公开的各种实施例的将导体焊接到连接条的简化制造过程；

图15示出了根据本公开的各种实施例的围绕多个导体铸造连接环的简化制造过程；和

图16示出了根据本公开的各种实施例的轴向磁场定子或转子的简化视图；

除非另有说明，不同附图中的相应数字和符号通常指代相应的部分。绘制附图以清楚地说明各种实施例的相关方面，并且不一定按比例绘制。

具体实施方式

下面详细讨论当前优选实施例的制造和使用。然而，应当理解，本公开提供了许多可应用的发明构思，这些构思可以体现在各种各样的特定环境中。所讨论的具体实施例仅说明制作和使用本公开的具体方式，并不限制本公开的范围。

将在特定上下文，即感应电机中，针对优选实施例描述本公开。存在不同类型的电机，并且本公开中的各种实施例可适用于其他电机。例如，动态配置电机(DR Motor)通过各种电力电子控制机制动态改变极数和/或相数来改进传统电机技术，可以使用本公开的发明来改进其定子或转子绕组的设计及制造。在下文中，将参考附图详细解释各种实施例。

本公开提出了对电动机/发电机设计和制造过程的进一步改进。尽管讨论以电动机为例，但相同的原理也适用于发电机。

图1示出了根据本公开的各种实施例的电机的透视图。电机200包括转子102和定子104。转子102位于定子104的内部并被定子104包围。定子104包括定子铁芯、多个定子绕组和连接环202。连接环也可称为端环，在电机中可能有多个端环。绕组包括多个导体(例如，导体115)，这些导体嵌入沿着定子铁芯中的周边分布的一个或多个槽中，并且一个槽可以包含一个或多个导体。部分或全部定子绕组通过一个或多个端环连接在一起，例如图1中所示的连接环202。电机可以在其一端或两端具有多个连接环。定子铁芯由合适的磁性材料制成。定子铁芯能够传导磁通并为定子绕组提供机械支撑。在本公开中，术语定子绕组、相绕组和导体通常是可互换的并且通常具有相同的含义。根据电机的构造，绕组或导体也可以位于转子中，尽管以下讨论将通常使用定子中的此类绕组作为示例。

图2示出了根据本公开的各种实施例的通过图1中所示的线A-A'剖开的电机的简化截面图。电机200包括转子102、定子104和放置在定子104中的多个导体。如图2所示，转子102和定子104之间形成有气隙103。多个槽，例如S1-S10，形成在定子104中。每个槽(例如，槽S1)用于容纳一个或多个导体，形成导体组，在图中标记为111-120。在本公开的描述中，一个槽中显示了一个导体，如图1中的115所示。需要注意的是，根据不同的设计，一个槽中可能嵌入更多的导体，在不同槽中的多个导体也可以串联和/或并联连接，形成一个绕组的一匝或多匝。

应当认识到，虽然图2示出了具有很少槽和定子绕组的电机200，但是电机200可以容纳任何数量的槽和定子绕组。槽通常沿电机的一个周长均匀分布，并连续标记。

如图1所示，连接环(或端环)202可用于将导体和绕组连接在一起。它显示为圆形。还应注意，环202的形状仅为示例。本领域的普通技术人员会认识到许多变化、替代和修改。例如，环202可以包括其他形状，例如但不限于椭圆形、正方形或矩形，都在本公开的范围和精神内。环可以不是闭合的形状。在整个描述中，环可替代地称为连接环或连接杆。

图3示出了根据本公开的各种实施例的连接环和图2中所示的电机的多个导体/绕组连接在一起的的透视图。连接环202为圆形。每个定子绕组(例如，定子绕组115)的一端连接到连接环202。一些或所有定子绕组的另一端可以类似地连接到另一个环。由于连接环202由导电材料形成，因此多个定子绕组彼此电连接。在制造过程中，导体可以作为部件插入电机的槽中。备选地，导体可以单独地或与其他导体一起使用导电材料通过合适的工艺例如模制、铸造、电镀或印刷工艺制造到槽中。端环可以与导体一起制造，或者单独制造然后连接到绕组。

图4是类似于图2的剖视图，但显示了转子的更多细节。转子的导体和绕组布置与定子类似，槽内的导体/绕组可以通过转子一端或两端的连接环连接在一起。例如，在鼠笼式转子中，通常将一根导体嵌入一个槽中，所有转子导体都连接到两端的端环上。连接环和导体与图1和图3中所示的相似。

如图2和4所示，电机的转子或定子或两者可具有机械耦合到多个连接环的多个导体。导体和连接环的设计和制造对于实现高性能和具有成本效益的电机非常重要。鼠笼式转子，在每个槽中具有金属条转子导体，并且转子导体的每一端分别被端环短接，将在以下讨论中用于说明本公开的发明方面。这种技术也可用于定子，或槽中具有更多导体和/或具有更多连接器环的转子和定子。

图5是根据本公开的各种实施例的一个嵌入槽中的转子导体115的截面图。502和504为铁芯相邻的两个齿，502为铁芯的磁轭区域。槽是铁芯的开口(或空的空间)，并且形成在齿504和506以及磁轭502之间。在导体115周围，界面材料520可以可选地涂覆在导体上或槽壁，或放置在槽壁和导体表面之间。图5所示的结构可用于定子和转子。在定子中，绕组之间存在很大的电压，可选的界面材料520可以是介电材料，例如绝缘纸、胶带或能够承受足够电压的涂层。在相邻导体短路的转子中，界面材料可以是导电和导热材料，它们可以很容易地填充导体和槽壁之间的间隙，例如由锡、锌或其他合适的材料或化合物组成的焊料，可以围绕导体115浇铸的材料或铝。界面材料520可以为导体提供机械支撑和冷却。请注意，槽可具有面向气隙的开口508。该开口可以填充有合适的界面材料，该界面材料可以与界面材料520相同或不同。可选地，可以没有开口，即槽可以是封闭的。在图5的图(a)中，显示了一个方形导体。然而，任何形状都可以用于导体，以及容纳导体的槽。例如，图5的图(b)显示了一个梯形导体。如果希望在导体和铁芯之间具有更好的机械附接，在槽壁上的一些区域中可以包括一个或多个附接特征521，如图5的图(c)中所示。连接特征是沿着芯壁的一个小开口，这样界面材料可以更好地填充在它周围，和/或导体的形状可以有一个小齿伸入其中，这样就可以增强导体和电机铁芯之间的连接力，这对于高速电机可能很重要。

磁轭区域502和齿区域504和506可以作为一个部件制造。或者它们可以作为单独的部件分别制造，然后组装在一起。如果齿504、506，或齿504和506的上部，制造为与磁轭502分开的部件，则可在齿504、506或齿504和506的上部组装之前，将导体115附接到磁轭502上。导体(绕组)可以通过诸如铸造、突出、成型、焊接、焊接等过程预制造为组件。

在一些实施例中，铁芯可以由硅钢片制成，并冲压或切割出正确的图案以形成齿504、506和磁轭502。传统上，转子铁芯成型后导体/绕组可以通过与端环一起铸造或模制来制造。在可选的实施例中，导体可以被预先制造成合适的形状，例如条形或片形，然后插入到槽中。之后，可以通过焊接等合适的工艺将导体与端环连接起来。导体可以由高导电金属制成，例如铝或铜。越来越多地，为了追求高效率和更高的功率密度，铜导体越来越多地用于感应电机的转子。由于铜的铸造温度在1000C以上，会降低磁芯的磁性材料和绝缘表面的性能，预制导体有时更受欢迎。图6以这种导体为例。导体115具有基体导体602和可选地在基体导体602的部分或全部表面上的涂层604。涂层604可以是薄的覆层、纸带或出于不同原因，例如电气绝缘、导热、防腐及其组合，使用的合适材料的其他构造。

连接到连接环202的导体可以插入到连接环202的开口中。可选地，连接到连接环202的导体的端部可以连接到连接环202的顶面或突出区域。多个定子绕组可以通过焊接、锡焊等各种工艺连接到连接环202。图9将描述连接的细节。

定子绕组115包括金属条602，可选地，绝缘层604可以形成在嵌入槽中的金属条602的中间部分上。金属条602可由任何合适的导电材料形成，例如铝、银、铜、它们的任何组合等。可以有多种工艺来使用合适的绝缘材料形成绝缘层604。在一些实施例中，可以对金属条施加氧化工艺并形成氧化层。氧化层可以是绝缘层。在氧化过程中，可以保护用于电连接的区域不被氧化。

绝缘层还可以提供良好的热传导路径，使得热量可以在定子绕组和与定子绕组相邻的磁性材料之间传递。

图7示出了根据本公开的各种实施例的连接环的侧视图。图7包括图(A)和图(B)。图(A)显示了连接环702，其类似于图1中所示的连接环202。图(B)显示了形成在连接环702中的多个开口。在整个描述中，图7的图(A)和图7的图(B)可统称为图7。

连接环702由铝或铜等导电材料形成。连接环702的材料可以与导体115的材料相同或不同。例如，导体115可以用铜作，而连接环702可以用铝作，或连接环702用铜，导体115用铝。这样的优点是，在需要的时候用铜来增加导电能力或减少需要的尺寸，但用铝来减少重量或减少制造工艺的难度与成本。连接环702可以包括多个用于容纳导体115的开口，每个开口作为连接端口以容纳导体115的一端。如图7的图(B)所示，连接环702包括许多开口，例如开口712和714。开口712和714的形状可以是圆形的，或者适合于机械耦合到导体115的任何其他形状。开口可以均匀地分布在连接环702中，如图7的图(B)所示。应当注意，所示开口的形状仅仅是示例。本领域的普通技术人员会认识到许多变化、替代和修改。例如，在本公开的范围和精神内，开口可包括其他形状，例如但不限于椭圆形、正方形或矩形。此外，根据不同的应用和设计需要，开口可能不是均匀分布的。

接环702和导体之间的详细连接将在下面参考图8进行描述。图8示出了根据本公开的各种实施例的连接环沿图7中的线A-A'截取的截面图。图8包括图(A)-(E),其在整个描述中可以统称为图8。图8示出了连接环的开口的各种实施例。

连接环702具有开口712。开口712用于容纳导体115。具体地，导体115的一端可以插入开口中。诸如焊接或锡焊的合适工艺可用于将导体固定到连接环上。

如图8的图(A)所示，开口712可部分延伸进连接环702。此时，开口712为盲孔开口。如图8的图(B)所示，开口712可延伸到穿过连接环702。换句话说，开口712为通孔开口。

在图8的图(C)中，连接环702的一侧具有突出区域824。通孔开口712延伸穿过突出区域824以及连接环702。在图8的图(D)中，连接环702的一侧连接环702具有突出区域824。开口712部分延伸穿过连接环702。在图8的图(E)中，连接环702主体中的开口小于突出区域824中的开口。开口图8的图(E)所示的布置有助于固定要插入开口中的导体的位置。图8的图(E)中所示的开口布置还可以改进用于连接导体和连接环的焊接工艺，因为扩大的突出特征可以通过回流焊或波峰焊工艺实现高质量的焊点。

图8中所示的突出区域和开口都可以作为连接端口来接收导体的一端，并且可以以多种方式组合。例如，可以在连接环702的顶面和底面同时设置凸出区域。图8所示的凸出区域的使用可以改进制造工艺，从而提高焊接质量、机械性能，连接的强度和载流能力。应当注意，图8中所示的开口深度仅仅是示例。根据不同的应用和设计需要，开口的深度可以相应地变化。

在一些实施例中，在将导体插入开口(例如，开口712)之前或之后，可将焊料或焊接材料层放置在开口的底部或顶部，或沿着开口的壁。在将导体插入开口后，可以使用诸如回流焊接、手工焊接、激光焊接、波峰焊接、钎焊焊接等合适的工艺来确保导体与连接环之间的连接。可以使用多种焊接材料，例如锡或锌，和/或包含此类材料的化合物。焊接材料应能承受电机的工作温度。然而，由于如果对接头施加机械力或振动可能会影响焊点的可靠性，因此希望使用机械锁定装置来承受机械力并减少沿界面材料的振动，以便焊点能可靠运行。

图9示出了根据本公开的各种实施例的在导体115连接到连接环702之后的截面图，其中引入了锁定装置915以减小焊点上的机械力。图9包括图(A)-(C)。图(A)-(C)示出了导体115和连接环702之间的连接的各种实施例。在整个描述中，图9的图(A)-(C)可以统称为图9。导体115和连接环702通常由较软的金属制成，例如铜、银和铝，锁紧装置915可以由较硬的材料制成，例如能承受较高机械力的钢或铁。根据设计，锁定装置可能具有合适的涂层，例如锡、镍、银、锌或化合物，例如各种焊接材料。涂层材料和/或锁定装置915的材料不应引起任何不希望的相互作用，例如对导体115和连接环702的腐蚀。

在如图9所示的各种实施方式中，导体115可以借助锁定装置915连接到连接环702。在图9的图(A)示例的第一实施方式中，导体115可以通过多个锁紧装置915机械耦合到连接环702，部分锁紧装置915位于连接环702内，部分伸出连接环702。在第二种实施方式中，如图9的图(B)所示，所有锁紧装置915均伸出连接环702。在连接环702外。在如图9的图(C)所示的第三实施方式中，所有锁定装置都在连接环702内。锁定装置的数量、形状、尺寸和位置仅作为示例示出，应根据系统需要来确定。如果连接环702的材料(例如铝)与导体115的材料(例如铜)不同，则可能需要将导体115与连接环702的壁隔开适当的距离，以避免不希望的金属相互作用。锁定装置115可被配置为充当间隔件以确保满足这样的距离。界面材料520，在连接环内部显示为白色，在导体115上制造的合适的涂层，或者可以是在导体115插入后,以合适的材料，例如焊料、锡或锌,通过适当的工艺，例如波峰焊、回流焊、手工焊、激光冷却器、浸入浴槽等,填充在连接环702内部的间隙而形成。

图10示出了根据本公开的各种实施例在导体115连接到连接环702并且置入锁定装置915以减少焊点上的机械力之后的各种侧视图。图10包括图(A)-(F)。图(A)-(F)示出了导体115和连接环702之间的连接的各种实施例。在整个描述中，图10的图(A)-(F)可以统称为图10。导体115可以如图10的图(A)至10的图(C)所示设置为十字形或T形头，该头部可以增加导体115与阴影所示的连接环702之间的附着区域。如图10的图(A)、图(B)和图(C)分别所示，导体115的头部可以完全位于连接环702内部、部分位于外部或完全位于连接环702外部。根据设计，导体115的头部可能没有任何特殊的头部特征，如图10的图(D)至(F)所示。连接环702可具有如虚线区域所示的突出区域824，以增加与导体115的附接并获得其他优点。界面材料520，如连接环702内部的白色区域所示，可以是导体115表面的涂层，或者是通过各种焊接或铸造等工艺填充在导体115与连接环702之间间隙的合适材料。可选地，取决于所使用的材料和制造工艺，锁定装置915可用于帮助固定导体115和连接环702之间的机械连接，形成合适的间隙，或减少导体115和连接环702之间的接头的机械力和振动。

图11示出了连接环702、导体115和锁定装置915的横截面的简化视图。导体115和/或连接环702具有开口920以容纳锁定装置915。锁定装置915可以制造为导体115或连接环702的一部分，或者制造为单独的部件然后插入或拧入连接环702和导体115中。锁定装置915可以具有特殊特征，例如螺纹、键和花键以增强互连。锁定装置915可具有合适的涂层以避免不希望的金属反应并增强互连。如前所述，连接环702、导体115和锁定装置915的形状可以与图中所示的不同。尽管图中仅显示了一个导体和一个锁定装置，但是任何数量的导体和锁定装置都可以耦合到连接环，

图12示出根据本公开的各种实施例的连接环和图2中所示的电机的多个导体连接在一起的的视图。图12中的配置类似于图3中所示的配置，除了图12中有锁定装置915之外。如前所述，导体115、连接环202和锁定装置915可具有与图中所示不同的形状，导体和锁定装置的数量可以是任何合适的值。导体115可以有在不同位置耦合到它的任何数量的锁定装置915。

图13示出了根据本公开的各种实施例耦合在一起的两个连接环的视图，作为多连接环配置的示例。连接环1302和1305由导电材料制成为单独的组件，但它们也可以通过诸如冷却特征1301的散热机构耦合在一起。系统中连接环的数量、形状和耦合可以根据设计要求而改变.

图14示出了根据本公开的各种实施例的一个制造过程。首先，导体棒(或导体片)是通过合适的工艺制造出来，例如机械加工、拉伸、铸造、切割或模制。通过沉积、电镀、印刷、编带、氧化等各种工艺，可以在导体的所需区域或整个表面涂上合适的涂层。然后在步骤1404中将预制的导体插入电机的铁芯(或定子或转子)。此后，一个或多个预制连接环(端环)与导体条组装。连接环可以用合适的工艺制造，例如机械加工、拉伸、铸造、切割或模制。可以通过沉积、电镀、印刷、编带、氧化等各种工艺在连接环的所需区域或整个表面上施加合适的涂层。如果使用多个连接环，它们可以一个接一个地安装，或在步骤1406中一起组装。在该步骤之后，如果在设计中使用单独的锁定装置，则应当如步骤1408那样将锁定装置插入连接环和导体之间。在该步骤之后，可使用焊接步骤来附接连接器到连接环。在该焊接步骤1410中可以包括各种子步骤，例如清洗和预热，并且可以使用各种焊接工艺，包括回流焊、浴焊、浸焊、手焊、激光焊等。在该焊接步骤之前，之中或之后，如果需要的话导体也可以焊接到槽，以增强导体与槽之间的连接。

图15示出了根据本公开的各种实施例的另一个制造过程。图15中的方法与图14中的方法类似，不同的是，图15中的连接环是在步骤1506中通过铸造或模压工艺形成的，此时连接环与导体条之间的互连是同时形成。导体棒的涂层应能承受浇注(成型)过程中的热量。同时，需要的话在铸造国产中融化的金属可以进入导体与槽之间的空间以增加导体与槽之间的连接。例如，导体和槽之间的空间可以有意设计成方便融化的金属进入。

如果锁定装置被设计成能够穿透或切穿导体材料和连接环材料，则插入锁定装置的步骤可以移动到焊接步骤或铸造(模制)步骤之后.连接杆和连接环可具有预成型的开口以允许更容易地插入(连接)锁定装置。制造过程中可能存在其他变化，不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员会认识到许多变化、替代和修改。例如，铸造端环的过程也可用于将合适的材料例如铝铸造到导体和芯中的槽壁之间的空间中。

另外，如果端环由铜预制成，则导体用铝可以通过铸造工艺来形成，并同时连接到端环上。锁定装置仍然可以用来增加导条和端环之间的机械连接(附接)，且端环的表面可以被覆以合适的中介材料以避免或减弱铜材和铝材之间的金属反应。

到目前为止，所有讨论一直集中在径向磁通电机上。本公开的创新方面也适用于轴向磁通或混合电机。图16示出了根据本公开的各种实施例的轴向磁通感应电机(AFIM)的转子的侧视图。AFIM还包括轴1601、导体115、内端环和外端环，两个端环都标记为202。导体和端环的设计、制造和连接都与上面针对径向电机的讨论类似。当然，相同的技术可用于其他类型的转子以及轴向磁通电机中的定子。

尽管上面的讨论通常基于电动机，但这些技术可以应用于发电机和其他电机，在任何电电机，导体和端环(连接杆)的可靠且低成本的互连都很重要。

上面的讨论一般是基于有铁心有槽的电机。然而，本公开的各种实施例亦可以应用于无铁芯电机(空心电机)和/或无槽电机(无槽电机)。在无槽电机中，导体或导体组件沿电机的周边均匀分布，就好像有均匀分布的槽一样，因此仍然可以使用本公开中讨论的绕组布置。

尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但是应当理解，在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变、替换和变更。

此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。如本领域的普通技术人员将从本发明的公开内容中容易理解的是，根据本发明可以使用目前存在或以后将要开发的，执行与本文描述的相应实施例基本相同功能或达到基本相同的效果的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在在其范围内包括此类过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。

Claims (11)

1.一种电机装置，其特征在于，包括：

一个通过气隙进行磁耦合的转子或定子；

沿所述定子或转子的周边分布的多个槽；

多个金属条，每个金属条放置在所述多个槽中的一个中；和

一个有多个开口的端环，每个开口构造成接收所述金属条之一的一端，其中一个锁定装置被配置为改善所述端环和所述金属条之间的机械连接。

2.权利要求1的电机装置，其特征在于，其中：

其中一根金属条由与端环不同的材料制成。

3.根据权利要求2所述的电机装置，其特征在于，其中：

所述锁定特征还被配置为在所述金属条和所述端环之间保持合适的距离。

4.根据权利要求2所述的电机装置，其特征在于，其中：

所述金属条和所述端环之一由铜制成，另一个由铝制成，一种界面材料置于所述金属条和容纳所述金属条的开口的壁之间以防止所述金属条与所述端环之间发生金属反应。

5.根据权利要求1所述的电机装置，其特征在于，其中：

所述金属条与其所在的槽被配置为有一个增加金属条与所述槽壁之间的附着力的附着装置。

6.根据权利要求1所述的电机装置，其特征在于，其中：

所述端环用铜制成，且所述金属条用铝在一步铸造工艺制成并在该步铸造工艺中形成与所述端环的机械连接。

7.一种电机的制造方法，其特征在于，包括：

配置一个通过气隙进行磁耦合的转子或定子；

配置多个沿所述定子或转子的周边分布的槽；

将多个金属条插入所述多个槽中；和

配置一个具有多个开口的端环，每个开口配置为接收所述金属条之一的一端，并配置一个锁定装置来改善所述端环和所述金属条之间的机械连接。

8.如权利要求7所述的电机的制造方法，其特征在于，其中：

其中一根金属条由与端环不同的材料制成。

9.如权利要求8所述的电机的制造方法，其特征在于，其中：

所述金属条和所述端环之一由铜制成，另一个由铝制成，并且还配置了所述锁定装置以保持金属条与所述端环之间的适当距离。

10.如权利要求8所述的电机的制造方法，其特征在于，还包括：

在所述金属条和所述端环之间放置一种界面材料以防止所述金属条和所述端环之间产生金属反应。

11.如权利要求8所述的电机的制造方法，其特征在于，其中：

所述端环由一种金属围绕所述多个金属条铸造而成。