CN1669202A - 用于电机定子的互连环和线导向件 - Google Patents

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Abstract

一种用于电机的互连环和线导向件,包括具有径向内边沿和径向外边沿的环形径向环。轴向环从所述环形径向环的径向内边沿轴向地凸出。导向件定位器相对于所述电机来定位所述环形径向环和所述轴向环。分线器位于所述径向环的径向外表面上。所述分线器包括多个在所述径向环的所述径向外表面上形成的周向凸出。多个线导向件位于所述环形径向环的径向外边沿附近。所述环形径向环的外表面上的标记标识出了所述互连环和线导向件的至少一个安装位置以及用于所述电机的相接线的接线示意图。

Description

用于电机定子的互连环和线导向件
技术领域
本发明涉及电机,更具体地说,涉及用于电机的互连环和线导向件。
背景技术
诸如发动机和发电机之类的电机通常包括安装在外壳内的定子和受支持以便相对于定子旋转的转子。某些无刷永磁电机包括具有多个定子段组件的分段定子。定子段组件通常包括定子铁芯、端帽组件以及绕组线。某些开关磁阻电机也包括分段定子。
定子段组件的绕组线缠绕在定子铁芯和端帽组件上。绕组线的相对端连接到绝缘压穿连接器(insulation displacement connectors,IDC)或缠绕在与端帽组件一体的端子上。其他线连接IDC或接线端子以形成电机的各相。
一种相接线方法包括使用绝缘绕组线手工地互连定子段组件。这种方法具有相对较高的成本。此外,随意放置在电机线圈顶部的松散的相线可能导致电机的电气特性下降。没有对跳线和引线进行充分的应变消除可能会导致可靠性问题。解决方法包括以树脂封装相接线和/或使用单股或多股绝缘相线。其他解决方法包括使用印刷电路板来代替相线,这具有相对较高的成本。
发明内容
根据本发明的用于电机的互连环和线导向件包括具有径向内边沿和径向外边沿的环形径向环。轴向环从所述环形径向环的所述径向内边沿轴向地凸出。
在本发明的其他特征中,导向件定位器相对于所述电机来定位所述环形径向环和所述轴向环。分线器位于所述径向环的径向外表面上。所述分线器包括多个在所述径向环的所述径向外表面上形成的周向凸出。所述分线器物理地分隔与所述电机的第一、第二以及第三相关联的线。
在其他特征中,多个线导向件位于所述环形径向环的径向外边沿附近。所述线导向件是相对于径向方向成角度布置的“L”形凸出。所述环形径向环的外表面上的标记标识出了所述互连环和线导向件的至少一个安装位置以及用于连接所述电机的各相的接线示意图。
仍在其他特征中,所述电机是分段定子电机。所述导向件定位器包括从所述轴向环轴向地延伸的支脚。所述支脚包括用于接合所述电机的相邻定子段的配合面。所述配合面包括与相邻定子段组件的定子铁芯的转角毗邻的凸出。
从以下提供的详细说明,本发明的其他应用领域将变得显而易见。应当理解,在指出本发明的优选实施例的同时,详细说明和特定实例只是出于示例目的并且并非旨在限制本发明的范围。
附图说明
从详细说明和附图,可以更完整地理解本发明,这些附图是:
图1A是示出了典型电机的分段定子、转子和外壳的部分截面视图;
图1B是省略了转子的组装后的分段定子电机的透视图;
图1C示出了定子段组件的端子;
图1D示出了定子段组件的绝缘压穿连接器(IDC);
图2是根据本发明的互连环和线导向件的顶部透视图;
图3是互连环和线导向件的底部透视图;
图4是互连环和线导向件的顶部局部透视图;
图5是在分段定子电机上安装之后的互连环和线导向件的透视图;
图6是电机的典型接线示意图;
图7是示出了与环形径向环一体成型的接线示意图的局部透视图;
图8是典型的6极/9槽电机的典型接线示意图;
图9是替代的互连环和线导向件的俯视图;以及
图10是替代互连环和线导向件的局部截面图。
具体实施方式
以下对(多个)优选实施例的说明本质上只是示范性的并且绝非旨在限定本发明及其应用或使用。为清晰起见,在附图中使用相同的标号来标识相似的元件。
根据本发明的互连环和线导向件改进了电机中分段定子组件之间的相线连接。所述互连环和线导向件还保持单独连接相线、分隔相线并相对于定子维持相线的轴向和径向定位。
互连环和线导向件包括分隔相线的分线器。分线器防止相线进入定子孔。互连环和线导向件包括定位标记,以便相对于电机来定位互连环和线导向件。位置标记还可包括接线示意图或接线信息,以便在相接线期间帮助装配工人。
现在参考图1A,其中示出了典型的无刷永磁电机10。电机10包括外壳12和安装在外壳12中的分段定子14。转子16受支持以便相对于分段定子14旋转。虽然将结合无刷永磁电机对本发明进行描述,但是,本发明也可以用于诸如开关磁阻电机之类的其他类型的电机。有关分段定子开关磁阻电机的其他详细信息,请参见申请日为2001年3月12日的美国专利No.09/803,876“Segmented Stator Switched Reluctance Machine”(分段定子开关磁阻电机)以及申请日为2001年1月4日的美国专利No.09/754,537“End Cap Assembly for a Switched Reluctance ElectricMachine”(开关磁阻电机的端帽组件),在此引入作为参考。可以理解,所述互连环和线导向件还可用于其他分段和非分段定子电机。
现在参考图1B,分段定子14包括多个装配在外壳12中的定子段组件18-1、18-2...以及18-n(总称为18)。定子段组件18-1、18-2...以及18-n包括定子段铁芯20-1、20-2...以及20-n和端帽组件22-1、22-2...以及22-n。绕组线24-1、24-2...以及24-n缠绕在定子段铁芯20-1、20-2...以及20-n和端帽组件22-1、22-2...以及22-n周围。
定子段铁芯20包括实心铁芯或层叠的单个定子片。尽管定子片优选地具有在图1A的30处标识的形状,但是可以使用其他形状。每个定子片30包括弓形外边缘部分32和齿形极部分34。外边缘部分32的外边沿表面36在形状上与外壳12的内壁面38相配合。外边缘部分32的内边沿表面通常为弓形,且大致与外边沿表面36同心。外边缘部分32可选地包括在一个边沿表面上形成的舌状凸出40和在其相对边沿表面上形成的凹口42。定子片的极部分34具有弓形内边沿表面44和一对周向延伸的凸出46。
转子16包括圆形边缘部分54和多个沿边缘部分54连接的永磁体56。在转子16内形成圆孔58。转子轴(未示出)被容纳在转子16的圆孔58中。在示出的特定实施例中,转子16具有八个等距的永磁体56,并且分段定子14具有十二个等距的极部分。还构想了其他转子极和定子极组合。此外,永磁体56具有弓形外边沿表面62,该表面相对于定子片的极部分34上的弓形内边沿表面44限定了气隙63。端帽组件22可以采用如图1C中所示的端子70、如图1D中所示的IDC连接器72或者任何其他适合的方法,以便将绕组线24的相对端连接到相线。
现在参考图2,其中示出了根据本发明的互连环和线导向件100。互连环和线导向件100包括环形径向环104和轴向环108。环形径向环104包括径向外边沿110和径向内边沿112。多个线导向件116位于径向外边沿110附近。诸如定位标志(箭头120)和/或接线标志(例如电源引线编号122)之类的标记在环形径向环104内形成、被应用到环形径向环104和/或通过其他方式被标记在环形径向环104上。
轴向环108与环形径向环104邻接。优选地,轴向环108被连接到环形径向环104的径向内边沿112和/或在环形径向环104的径向内边沿112上形成。轴向环108从环形径向环104向第一和第二轴向方向凸出。第一轴向方向是远离电机10的方向。第二轴向方向是朝向电机10的方向。轴向环108包括径向内表面124和径向外表面128。
互连环和线导向件100包括相对于电机10来定位导向件100的导向件定位器129。导向件定位器129优选地包括一个或多个支脚130-1、130-2、....以及130-x,它们从环形径向环104和轴向环108中的至少一个环向所述第二轴向方向凸出。在一个优选实施例中,支脚130从轴向环108凸出。支脚130的径向内表面132优选地与径向内表面124共面。支脚130限定了凸出140。轴向环108还包括多个轴向和/或周向地隔开的分线器144,它们在径向外表面128上形成。分线器144分隔连接的相线。
现在参考图3,轴向环108优选地沿第二轴向方向延伸到环形径向环104之外,以便为支脚130提供额外的加强。支脚130的径向外表面150限定了键形凸出152。键形凸出152可以是图3中所示的“T”形凸出。键形凸出152也可以具有其他形状。凸出140与键形凸出152由端帽组件22和相邻定子段组件18的定子段铁芯来接合。优选地,当装配时,定子段组件18在径向向内方向上偏置支脚130。
现在参考图4,其中更详细地示出了支脚130、线导向件116以及分线器144。线导向件116优选地为“L”形并通常相对于径向方向旋转。例如,线导向件116-1和116-2相对于径向方向旋转。线导向件116位于关联端子或IDC的径向线附近,并位于径向线与关联端子或IDC的相线起始的方向之间。
分线器144包括在轴向环108的径向外表面128上形成的周向凸出160。例如,来自三相的线由两个周向凸出160-1和160-2来分隔。第一相位于环形径向环104(与径向内边沿112相邻)与凸出160-1之间。第二相位于凸出160-1与凸出160-2之间。第三相位于凸出160-2与轴向环108的轴向外边沿164之间。轴向外边沿164优选地包括凸缘166以提高线保持力。
现在参考图5,其中示出了安装在分段定子14上的互连环和线导向件100。凸出140的边沿由相邻定子段组件(例如18-1和18-2)来接合。更具体地说,凸出140位于定子段铁芯的转角之间。轴向环108的轴向内边沿部分优选地与端帽组件的周向边沿部分邻接。
现在参考图6,其中示出了电机10的典型的接线示意图。互连环和线导向件有助于自动接线机器的使用。现在参考图7,互连环和线导向件100包括相线的接线示意图。接线示意图与环形径向环104一体成型或者通过其他方式标记在环形径向环104上,以便在相线的接线期间起到帮助作用。例如,接线示意图示出了两个线导向件116之间的连接202以及从分线器144到线导向件116的连接204。
现在参考图8,其中示出了6极/9槽电机的典型的接线示意图。相线220-1、220-2、...以及220-6与绕组线24互连以形成电机的各相。现在参考图9和10,替代的互连环和线导向件230具有大致环形的形状,并且包括径向外表面232、径向内表面234、轴向外表面236以及轴向内表面238。径向内表面234优选地与定子孔同心。在图10中,通过虚线239示出了定子孔的径向内边沿。
在一个典型的实现中,互连环和线导向件230包括沿径向内表面238(与定子段组件18的端帽组件22的径向内边沿配合)形成的有凹口的表面240。使用互连环和线导向件230与端帽组件22之间的压配合、相线220提供的保持力、粘合剂、机械连接器、支脚和/或任何其他适合的方法,可以将互连环和线导向件230连接到定子14。
互连环和线导向件230优选地包括一个或多个在互连环和线导向件230的径向外表面232内形成的凹槽244。互连环和线导向件230还可以包括在轴向内表面238与径向外表面232之间的斜表面250。斜表面250为定子段组件18上的绕组线24提供了间隙。相线220被容纳在凹槽244内并由凹槽244来定位。如可以理解的那样,定子14可以是分段或非分段的。可以借助IDC、端子、钩形端子或者通过任何其他适合的方式进行到定子14的连接,或者将定子14直接连接到绕组线。
本领域的技术人员从上述说明现在可以理解,可以以各种形式实现本发明的广泛教导。因此,虽然结合特定实例描述了本发明,但是本发明的真实范围不应被限定于此,因为在研究附图、说明书以及下面的权利要求书后,其他修改对于本领域的技术人员是显而易见的。

Claims (39)

1.一种用于电机的互连环和线导向件,所述互连环和线导向件包括:
具有径向内边沿和径向外边沿的环形径向环;以及
从所述环形径向环的所述径向内边沿轴向地凸出的轴向环。
2根据权利要求1的互连环和线导向件,进一步包括
相对于所述电机来定位所述环形径向环和所述轴向环的导向件定位器。
3.根据权利要求1的互连环和线导向件,进一步包括
位于所述径向环的径向外表面上的分线器。
4.根据权利要求3的互连环和线导向件,其中所述分线器包括多个在所述径向环的所述径向外表面上形成的周向凸出。
5.根据权利要求4的互连环和线导向件,其中所述周向凸出在轴向和周向中的至少一个方向上隔开。
6.根据权利要求5的互连环和线导向件,其中所述分线器物理地分隔与所述电机的第一、第二以及第三相关联的线。
7.根据权利要求1的互连环和线导向件,进一步包括
多个位于所述环形径向环的径向外边沿附近的线导向件。
8.根据权利要求7的互连环和线导向件,其中所述线导向件是相对于径向方向成角度布置的“L”形凸出。
9.根据权利要求1的互连环和线导向件,进一步包括
位于所述环形径向环的外表面上的标记,所述标记标识出了所述互连环和线导向件的至少一个安装位置以及用于连接所述电机的各相的接线示意图。
10.根据权利要求9的互连环和线导向件,其中所述标记包括电源引线编号。
11.根据权利要求9的互连环和线导向件,其中所述标记包括位置指示符。
12.根据权利要求2的互连环和线导向件,其中所述电机是分段定子电机。
13.根据权利要求12的互连环和线导向件,其中所述导向件定位器包括从所述轴向环轴向地延伸的支脚,并且其中所述支脚包括用于接合所述电机的相邻定子段的配合面。
14.根据权利要求1的互连环和线导向件,其中所述配合面包括位于相邻定子段组件的定子铁芯的转角之间的凸出。
15.一种用于分段定子电机的互连环和线导向件,所述互连环和线导向件包括:
具有径向内边沿和径向外边沿的环形径向环;
从所述环形径向环的所述径向内边沿轴向地凸出的轴向环,所述轴向环包括径向内表面和外表面;以及
位于所述轴向环的所述径向外表面上的分线器。
16.根据权利要求15的互连环和线导向件,其中所述分线器包括多个在所述径向外表面上形成的周向凸出。
17.根据权利要求16的互连环和线导向件,其中所述周向凸出在轴向和周向中的至少一个方向上隔开。
18.根据权利要求15的互连环和线导向件,其中所述分线器物理地分隔与所述电机的第一、第二以及第三相关联的线。
19.一种用于分段定子电机的互连环和线导向件,所述互连环和线导向件包括:
具有径向内边沿和径向外边沿的环形径向环;
从所述环形径向环的所述径向内边沿轴向地凸出的轴向环,所述轴向环包括径向内表面和外表面;以及
位于所述环形径向环的外表面上的标记,所述标记标识出了所述互连环和线导向件的至少一个安装位置以及所述电机的相接线的接线示意图。
20.根据权利要求19的互连环和线导向件,其中所述标记包括电源引线编号。
21.根据权利要求19的互连环和线导向件,其中所述标记包括位置指示符。
22.一种用于电机的互连环和线导向件,所述互连环和线导向件包括:
具有径向内边沿和径向外边沿的环形径向环;以及
多个位于所述环形径向环的径向外边沿附近的线导向件,以便定位和引导所述电机的相线。
23.根据权利要求22的互连环和线导向件,进一步包括:
从所述环形径向环的所述径向内边沿轴向地凸出的轴向环。
24.根据权利要求23的互连环和线导向件,进一步包括:
相对于所述电机来定位所述环形径向环和所述轴向环的导向件定位器。
25.根据权利要求24的互连环和线导向件,进一步包括位于所述径向环的径向外表面上的分线器。
26.根据权利要求25的互连环和线导向件,其中所述分线器包括多个在所述径向环的所述径向外表面上形成的周向凸出。
27.根据权利要求26的互连环和线导向件,其中所述周向凸出在轴向和周向中的至少一个方向上隔开。
28.根据权利要求27的互连环和线导向件,其中所述分线器物理地分隔与所述电机的第一、第二以及第三相关联的线。
29.根据权利要求22的互连环和线导向件,其中所述线导向件是相对于径向方向成角度布置的“L”形凸出。
30.一种用于支承和引导具有定子的电机的相线的互连环和线导向件,所述互连环和线导向件包括:
具有径向内表面和外表面以及轴向内表面和外表面的环形环;以及
由所述轴向内表面和所述径向外表面中的至少一个表面形成的配合面,所述配合面用于接合所述定子。
31.根据权利要求30的互连环和线导向件,进一步包括在所述环形环的所述径向外表面内形成的相线凹槽,所述相线凹槽用于引导所述相线。
32.根据权利要求30的互连环和线导向件,其中所述定子是包括定子段组件的分段定子,所述定子段组件具有端帽组件、定子铁芯以及缠绕在所述端帽组件和所述定子铁芯上的绕组线。
33.根据权利要求32的互连环和线导向件,其中所述配合面包括容纳所述定子段组件的所述端帽组件的径向内边沿的有凹口表面。
34.一种用于支承和引导具有定子的电机的相线的互连环和线导向件,所述互连环和线导向件包括:
具有径向内表面和外表面以及轴向内表面和外表面的环形环;以及
在所述环形环的所述径向外表面内形成的相线凹槽,所述相线凹槽用于引导所述相线。
35.根据权利要求34的互连环和线导向件,进一步包括由所述轴向内表面和所述径向外表面中的至少一个表面形成的配合面,所述配合面用于接合所述定子。
36.根据权利要求34的互连环和线导向件,其中所述定子是包括定子段组件的分段定子,所述定子段组件具有端帽组件、定子铁芯以及缠绕在所述端帽组件和所述定子铁芯上的绕组线。
37.根据权利要求36的互连环和线导向件,其中所述配合面包括容纳所述定子段组件的所述端帽组件的径向内边沿的有凹口表面。
38.一种用于支承和引导具有分段定子的电机的相线的互连环和线导向件,所述分段定子包括定子段组件,所述定子段组件具有端帽组件、定子铁芯以及绕组线,所述互连环和线导向件包括:
具有径向内表面和外表面以及轴向内表面和外表面的环形环;以及
容纳所述定子段组件的所述端帽组件的径向内边沿的有凹口表面。
39.根据权利要求38的互连环和线导向件,进一步包括在所述环形环的所述径向外表面内形成的相线凹槽,所述相线凹槽用于引导所述相线。
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