CN1745508A - 具有改进的处理和缠绕特征的分段定子及相应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可以被环绕成环形形状的定子组件，所述定子组件包括：多个定子段，其中每个定子段限定了磁轭部分和定子齿；以及封隔结构，所述封隔结构被构造成将所述定子段彼此相对定位，以使所述定子段彼此不会物理地接触。本发明还公开了一种用于形成分段定子的方法，所述方法包括以下步骤：将多个定子段定位到封隔结构中，以使相邻的定子段之间不会形成磁路；围绕所述定子段中的至少一些定子段形成绕组线圈；以及使所述封隔结构变形以形成环形定子并在相邻的定子段之间建立磁路。

Description

具有改进的处理和缠绕特征的分段定子及相应方法

优先权要求

本申请要求2002年10月31日提交的美国临时专利申请No.60/422,676的利益，其全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本公开涉及电磁电机的定子组件，更具体地说，涉及分段定子组件，其中所述定子由许多分离的定子叠片组或段来形成，且每个定子段包括磁轭部分、齿部分以及缠绕所述齿的线圈绕组。

背景技术

尽管使用独立且单独缠绕的定子段提供了某些好处，但是这潜在地增加了制造过程的复杂性和成本。例如，在许多分段定子中，定子段被单独缠绕并需要一个或多个制造步骤来正确地互连所有单个定子线圈以便形成相绕组。在此类传统的定子组件中，由于独立且单独缠绕的定子段并没有在缠绕操作中连接在一起，所以当定子段形成环形定子时，需要某些固定结构将它们保持在一起。对线圈互连步骤的需要、互连步骤所需的材料和设备以及需要二次固定机构，通常需要对制造设备的大量投资以制造此类电机，并且需要显著增加按照此过程制造的电机的组件成本的材料成本。

为了克服某些与具有上述单独缠绕定子段的定子组件相关的限制，已开发出一些方法，其中磁互连的定子段在缠绕操作之前被相互物理地连接，以便以互连的方式形成线圈。在公知的传统方法中，通过使用铰接装置(有时称为扣锁连接)或通过使用由磁导材料制成的细互连桥来互连定子段。这种互连结构通常要求相对复杂的定子叠片构造，这会增加利用此类设计的电机的总体制造成本。此外，通过铰接装置或扣锁结构将独立的定子段连接在一起所需的制造步骤增加了制造过程的成本和复杂性。

使用互连扣片或桥的定子组件的一个限制是定子组件通常相当不易弯曲且在缠绕操作受到某种限制期间进入定子齿。这些限制会限定磁导线被置入定子以形成定子绕组(或者换言之，“槽填充”)的范围。

一种用于形成不需要使用铰接装置或扣锁的“类分段定子”电机的替代传统方法依赖于使用这样的定子组件：所述定子组件通过对借助细互连桥被磁连接到一起的定子段进行分组来形成。例如在日本专利B-30107085中公开了这种设计。通过使用这样的桥，可以具有这样一组三个定子齿，所述三个定子齿借助桥接元件被磁连接在一起，但所述三个定子齿打开到某一程度以允许更多地进入定子齿，并且因此形成更大的槽填充。这种方法的一个限制是定子组件通常将需要三个以上的定子齿，使得完整定子组件的构造将需要使用多组三个定子段，这需要从所述定子组将绕组线圈连接在一起的多个制造步骤，以及需要用于连接多个定子组以形成环形定子的结构。这些附加的制造步骤和结构会显著增加与此类定子相关的成本和制造复杂性。

本公开描述了定子组件的若干实施例，所述定子组件被设计成解决传统分段定子组件的上述和其他限制特征。

发明内容

根据按照本公开的某些教导而构造的一个示例性实施例，提供了一种可以被环绕成环形形状的定子组件，其中所述定子组件包括：多个定子段，每个定子段限定了磁轭部分和定子齿，以及封隔结构，所述封隔结构被构造成将所述定子段彼此相对布置，以使所述定子段不会物理地相互接触并且使相邻定子段之间不会形成磁路。

根据可以按照本公开的某些教导而执行的一个示例性过程，公开了一种用于形成分段定子的方法，其中所述方法包括以下步骤：将多个定子段布置在封隔结构中，以使相邻定子段之间不会形成磁路；围绕所述定子段中的至少某些定子段来形成绕组线圈；以及使所述封隔结构变形以形成环形定子并在相邻定子段之间建立磁路。

从本公开的综述、附图以及权利要求，本公开的其他方面将是显而易见的。

附图说明

参考附图进行了说明，这些附图是：

图1A-1D示出了在将定子组件环绕成环形形状之前，根据本公开的某些教导构造的示例性定子组件的各部分；

图2一般地示出了已被环绕成环形形状后的根据本公开的某些教导构造的示例性定子组件；

图3A和3B一般地示出了可以与图1A-1C和图2的示例性实施例结合使用的铰接组件的某些方面；

图4一般地示出了根据本公开的某些教导形成的定子组件的各方面以及用于缠绕此类定子组件的过程；

图5A-5C一般地示出了可以与结合图4描述的示例性缠绕过程一起使用的定子组件的一个替代实施例；

图6一般地示出了可以与本文所述的定子组件结合使用的铰接结构的一个替代实施例；

图7A和7B一般地示出了可以与根据本文的某些教导构造以便将定子组件保持为环形形状的定子一起使用的替代接合/锁紧结构。

具体实施方式

现在参考附图，具体地说，参考图1A-1D，其中示出了根据本公开的某些教导构造的改进的分段定子组件10的一个示例性实施例。

参考图1A-1C，定子组件10包括多个夹在两个封隔结构30和40之间的独立非互连的定子段20。通常，定子段20由基本相同的叠片的叠片组形成。定子段20并没有直接彼此互连或磁连接。通过被设计和成形为容纳定子段的封隔结构30和40中的腔室，定子段被放置腔室中并保持就位。封隔结构限定了将包含定子段20的腔室相互连接的柔性铰接装置。封隔结构不具有导磁性。在构造过程中，独立的定子段20被夹在封隔结构30和40之间。然后，当定子段被封隔结构30和40相互分离时，导线被缠绕在定子段的齿的周围以形成定子线圈和相绕组。在缠绕之后，定子组件10被环绕成环形形状，使各定子段彼此物理地接触并形成闭合磁路，以便形成完整的定子。本示例性实施例的具体描述将在下面提供。

定子组件10包括十二个定子段20，尽管可以构想和实现具有不同数量定子段20的替代实施例。每个定子段20的构造都类似于传统分段定子组件中使用的定子段的构造。每个定子段20都由基本相同的叠片(通常由钢板冲压而成)的叠片组形成。最佳地反映在图1B和1C中，每个叠片组都限定了终止于“T”形部分23的主磁轭部分21和延伸齿部分22。

每个定子叠片组的磁轭部分21在磁轭21的一侧限定了接合凸起24，并在磁轭21的相对侧限定了接合凹口25。接合凸起24和接合凹口25都具有一定大小，以便当相邻定子段20被置于一起时，接合凸起24将被容纳在接合凹口25内。这至少阻止了相邻定子段20在一个方向上的相对运动。特别地，与使用互锁扣片将相邻定子片物理地连接在一起的现有技术构造不同，示例性实施例的接合凹口和接合凸起不完成此功能。没有某些其他固定结构，接合凹口与接合凸起不会将相邻定子段物理地互连或保持在一起。

除了如上所述限定接合凹口与接合凸起之外，每个定子段的磁轭部分21还限定了后沟槽26。后沟槽26具有一定的大小，用于以压入配合关系容纳封隔结构30和40的一部分，以便帮助将各定子段连接到封隔结构。这在以下进行更详细的描述。

每个定子叠片组20的“T”形部分23限定了在完成组装后将会暴露的外部部分27，并限定了转子孔和内部部分28。内部部分28被构造成帮助将电机绕组线圈相对于定子齿定位并保持在所需的位置，以下将进行更详细的描述。

如上所述，定子段20并没有通过铰接装置、互锁扣片或其他本身是定子段的一部分的特征被物理地连接在一起。相反，各定子段12之间不存在直接的定子段至定子段连接。两个封隔结构20和30“夹着”定子段以形成相对柔性的定子组件，其相对易于构建和缠绕。定子组件以类似于“肋状框架”的形式被保持在一起。其中在图1A所示的开放布置中，实心定子段组件20并没有接触和连接在一起，而是通过柔性部件相互连接。该柔性部件是封隔结构30和40的铰接装置。

参考图1C，其中示出了封隔结构30和40的细节。通常，每个封隔结构30和40都包括一个柔性的塑料结构，该结构限定了各种凹槽或“腔室”，定子段20可以被放置和保持在其中。所述腔室通过整体的柔性铰接装置被保持在一起。提供了切口和定位部件(未在图1A-1D中示出)以确保绕组线圈的正确定位。在最终组装时，这些定位部件被放置在定子极周围。

定子组件被构造成容纳三个相绕组，每个相绕组包括缠绕在四个定子段20的齿周围的绕组线圈。为了容纳三个相绕组的末端，上部的封隔结构30包括六个端部固定部件31a、31b、31c和32a、32b、32c，这些部件可以用来定位并保持三个相绕组A、B和C(未在图中示出)的末端。每个端部固定部件包括在封隔结构中形成的切口以及凸起柱，相绕组的末端的一部分可以被缠绕在此凸起柱上，以便将绕组的末端定位在固定位置。

除了包括端部固定装置以外，形成封隔结构30的腔室还限定了切口33。这些切口允许形成相绕组的导线从封隔结构30面向转子孔内部的部分通向封隔结构30面向定子组件外部的部分。如以下的详细描述，切口33被定位，以确保形成绕组线圈的导线被以限定关系定位到定子组件以及任何外壳构件(定子组件10可以被定位到其中)。

形成封隔构件30和40的腔室的其他细节在图1B和1C中示出，其示出了用于支持单个定子段20的上部封隔结构30和下部封隔结构40的相应部分。将封隔结构30和40的所示部分连接到相邻部分的铰接装置以及该相邻部分本身都没有在图1B和1C中示出。

参考图1B和1C，可以注意到封隔结构30限定了顶端部分33，当其被置于定子段20之上时，通常将放置在定子段20的顶部。封隔结构30进一步限定了从顶端部分33向下延伸的向下延伸部分34。向下延伸部分34被成形为滑过定子段的延伸部分22。对于上部封隔结构(其将滑过并覆盖定子段的延伸部分22的相对侧)的每个腔室，存在两个向下延伸部分34。如图1B1所示，向下延伸部分34的端部限定了具有高度H和厚度T的凹口区域35，其中部分24从第一厚度变为第二厚度。

如图1B和1C进一步所示，下部封隔结构40限定了将放置在定子段底部的底端部分。下部封隔结构40的腔室进一步限定了向上延伸部分37，向上延伸部分37沿着定子段20的延伸位置向上延伸。如图1B2所示，向上延伸部分37限定了凹口区域38，凹口区域38具有一定的大小以便被容纳在由上部封隔结构40的向下延伸部分限定的凹口35中。

上部和下部封隔结构的凹口结构以通常反映在图1D中的方式相互接合，以便没有通过任何开口从绝缘表面外部到形成定子齿的金属的直接路径。具体地说，如图1B所示，从绝缘体外部到形成定子齿的金属的唯一路径将是通过小开口200，向上通过凹口表面35与38之间的界面并穿过小开口。凹口表面的这种接合确保了绕组线圈与定子齿充分绝缘。

上部和下部封隔结构30和40进一步限定了结构端部处的延伸凸缘，其安装在定子组件的T形端部附近。封隔结构30和40进一步限定了上部和下部凸起39a和39b，它们被构造成以压入配合关系装配到在定子段中形成的沟槽26中，以帮助将封隔结构30和40连接到定子段20上并防止定子段20与上部和下部封隔结构30和40之间的相对运动。

如图1A-1C所示，当封隔结构30和40被放置在一组定子段20上以使多个定子段被夹在封隔结构30和40之间时，封隔结构30和40的各部分将包围并装入定子段20的延伸部分22。另外，封隔结构30和40将在定子段20的T形部分的内部区域与定子段的T形端部之间，以及在定子段的T形端部的内部区域与定子段的部分磁轭(向内面向定子孔)之间提供绝缘屏障。当放置在定子周围时，封隔结构30和40因此将任何缠绕定子段20的定子齿的绕组线圈与形成定子段的金属进行绝缘。最佳地如图1A所示，每个定子齿的部分27并没有被封隔结构的任何部分所覆盖，并且当定子组件被环绕成环形形状时，这些暴露的部分将延伸到内部转子孔中。

上部和下部封隔结构30和40的其他细节在图3A和3B中示出，其中出了示例性上部封隔结构30的一部分的顶部俯视图。如图所示，对于每个腔室，封隔结构30限定了安装在定子组件20的T形端部之上的末端部分300。虽然在图3A和3B中没有示出，但是类似形状的部分在下部封隔结构40上也存在。末端部分300被倾斜以限定一个表面，该表面趋于使任何缠绕在定子齿周围的绕组线圈被压入或固定在槽(将在相邻定子齿之间出口)内。

图3A和3B进一步示出了连接上部封隔结构30的相邻腔室的铰接装置42的示例性实施例的细节。类似的铰接装置也可以在下部封隔构件40上找到。如图所示，铰接装置42包括将封隔结构的相邻腔室连接在一起的薄塑料小区域。铰接元件42是一个“活动铰链”，因为它可以双向相对自由弯曲。此外，当定子组件被环绕成环形形状时，在该处发生弯曲的铰接点基本上在定子组件的外围。图3A示出了闭合构造中的铰接装置42，而图3B示出了通常开放构造中的示例性铰接装置42。图3B的腔室并不是与相绕组的末端相关的腔室，同样，图中没有示出末端固定部件。图3A和3B中示出了允许形成绕组线圈的导线从定子组件内部通向定子组件外部的切口33。

在定子铁芯段10被放置在封隔结构30和40内以形成如图1A所示的柔性带状组件后，绕组线圈被缠绕在定子齿周围以便形成多个相绕组。在图1A-1D的实例中，绕组线圈可以被定位以提供三个相绕组，每个相绕组包括四个绕组线圈。相绕组包括更少或更多数量的绕组线圈的其他结构也是可能的。

相绕组通过以下过程来形成。首先，一个相绕组的开头部分被插入末端固定部件。然后，围绕适当的定子齿来形成绕组线圈。导线通过槽33被引向封隔结构30的背面，穿过与下两个相邻定子齿相关的封隔结构部分的背面，通过封隔结构的相关部分中的切口33将导线引向第三个相邻定子齿的齿。此过程不断被重复，直到相绕组的所有绕组线圈都被形成为止。

上述缠绕过程可以用各种方式来完成。根据一个示例性缠绕过程，可以使用针缠绕过程，其中形成相绕组的线圈被单独缠绕。在一个替代过程中，形成相绕组的线圈由提供给每个相绕组的某个针来同时缠绕。

以上所示的“活动”铰接装置的好处之一在于：在被环绕成环形形状之前，定子组件10可以被完全打开以允许更多地进入用于缠绕的槽区域，从而允许更大的槽填充并考虑到了增强的精确缠绕技术。上述实施例的可以如上所述被完全打开的能力允许定子组件以比传统定子缠绕技术的现有速度更快的速度进行飞叉缠绕(fly wound)，并潜在地使槽填充大于先前可以达到的槽填充。

图3A和3B还示出了本公开的另一个优选实施例，其中，添加了连接片43和保护片44以便当环绕成环形形状时，在线圈与定子叠片组之间产生空隙。连接片43和保护片44的长度与每个段的整个长度相同，并且优选地由塑料制成。如图3A和3B所示，连接片43被以这样的方式设计：提供柔性以便执行上述缠绕过程。在每个封隔结构的相对侧上提供了两个保护片44，以确保绕组线圈与每个定子齿充分绝缘。

图4一般地示出了如以上结合图1A-1D所述而形成的定子组件10。在所示的定子组件中，将有三个相绕组A、B和C。在图4中，使用标签标识了定子的每个齿，所述标签标识了其对应的相绕组以及将围绕所述定子齿放置的绕组的极性。本领域的一般技术人员将理解，通过在第一方向上绕定子齿缠绕绕组线圈，当该绕组以第一方向被激励时，可以获得第一极性的电磁体。通过以相反方向缠绕线圈，当以相同方向激励该绕组线圈时，可以形成相反极性的电磁体。因此，图4将每个定子齿标识为与相绕组A、B或C以及特定极性+或-相关联。图4的缠绕模式仅是示例性的，可以使用其他缠绕模式而不偏离本公开的教导。

参考图4，可以注意到缠绕操作是通过使用工具元件(tooling element)400来完成的，该工具元件在缠绕操作过程中接合定子组件10上的部件以便移动定子组件10。工具元件400在操作过程中移动定子组件，以便在不同时刻，定子组件被定位以暴露不同的定子齿，使得能够进行简单而快速精确的飞叉缠绕。例如，在图4中，定子组件被定位，以使一组定子齿A-、B-和C-被暴露。针缠绕或飞叉缠绕技术可以用来缠绕一个或多个暴露的定子齿。以这种方式，定子组件可以被快速地缠绕。

不论是否采用了飞叉缠绕或针缠绕技术，也不论定子组件是否以图1A所示的构造或图4的开放构造来被缠绕，此处公开的示例性定子组件被这样构造：相绕组可以被放置到定子组件中，同时不超过三个起点和终点。例如，在每个定子齿被单独缠绕的缠绕操作中，缠绕操作可以开始于定子组件被这样定位：绕组线圈被放置在第一定子齿(在图4中标记为A+402)周围。缠绕设备然后可以继续缠绕对应于相A绕组(在图4中标记为A-402)的下一个齿，而无需停止缠绕过程或切断形成相绕组的导线。该过程可以一直继续，直到与相绕组对应的所有齿都已被缠绕为止。在相A绕组完成之后，下一个相绕组可以被缠绕在电机上。

上述缠绕方法和过程使得如图4所示的定子组件10的“开放式”缠绕能够被有利地应用到具有替代结构的定子组件，诸如通过例如互锁扣片将定子段彼此直接互连的定子组件。

图5A-5C一般地示出了由定子段501形成的定子组件500，其中定子段501通过互锁扣片被直接连接在一起。定子段501和与此类定子段一起使用的绝缘体501的结构是这样的：定子组件可以被完全打开以允许完全进入绕组。图5B1和5B2一般地示出了在图5A的实施例中使用的类型的定子段501。定子段限定了磁轭502以及延伸齿部分503。磁轭502进一步限定了凸起部件504和容纳部件505，其中凸起部件504具有一定的大小，可以被装配到相邻定子段的容纳部件505中以形成链状定子组件。凸起部件504限定了上部和下部凹进部分，而容纳部件限定了上部和下部延伸部分。上部和下部凹进部分具有一定的大小，以便容纳相邻定子段的上部和下部延伸部分。这种过盈凹进和凸起的布置使得定子组件可以被打开以便进行如上所述的完全而快速的缠绕。

图5C1和5C2一般地示出了可以被围绕图5B1和5B2的定子段放置以产生图5A的定子组件的绝缘部件的形状。通常，绝缘部件包括装配在各单独定子段上的塑料部件，以便将围绕定子齿放置的绕组线圈与形成定子齿的金属进行绝缘。每个绝缘部件都具有上部组件510和下部组件512，其中每个上部和下部组件都限定了顶部(或底部)部分以及向下(或向上)延伸部分514、516，所述顶部(或底部)部分在定子齿的顶部和底部以及绕组线圈之间形成绝缘屏障，所述延伸部分514、516用来将绕组线圈与面向定子内孔的磁轭部分进行绝缘。可以使用其他绝缘材料(未示出)来提供定子齿的侧面与绕组线圈之间的绝缘。参考图5C1和5C2，可以注意到绝缘部件进一步限定了凸起边缘518、519。当定子段被连接在一起时，凸起边缘518、519可以帮助阻止互锁扣片轴向移动，从而趋于维持相邻定子段的接合。由于图5A-5C的定子组件500可以被完全打开，可以按照如上结合图4所述的“开放式”缠绕过程对其进行缠绕。

应该注意到，封隔结构30和40或图5A-5C的特殊互锁扣件的使用允许这样的定子组件结构：其中可以形成柔性链或带，所述柔性链或带包含所有将用于形成定子的定子齿。此外，由于结合图1A-1D所述的实施例的铰接装置42和如图5A-5D所示的链状连接可以被重复地打开和闭合，可以使用各种方式和各种过程来缠绕所述定子组件，其中在缠绕操作中使用的起点的数目和终点的数目都不大于相绕组的数目。例如，在以上结合图4所述的缠绕操作中，有三个起点操作和三个终点操作。

尽管图3A和3B的活动铰接装置42允许这样的缠绕操作，其中将被缠绕的齿被完全暴露，但是在特定情况下，希望具有这样的定子组件：在缠绕之前，该定子组件不象先前所述的定子组件那样易于弯曲。还可能希望铰接部件比较坚硬，使得在缠绕操作过程中定子组件相对较有柔性。这样的定子组件可以通过多种方法获得。例如，铰接元件可以由相对较厚的塑料材料来构造，以便抑制缠绕过程中铰接装置的柔性。可替代地，封隔结构30和40并且因此铰接元件可以由相对较硬的材料形成以避免弯曲。可替代地，将定子组件环绕成环形形状可以包括封隔结构在铰接元件处断裂。还构想了其他实施例，其中的铰接装置基本上如以上结合图3A和3B所述，但是其中提供了某些额外的加强支撑，以便在缠绕操作过程中阻止定子组件的弯曲。这样的实施例被一般地在图6中示出。

参考图6，其中示出了来自封隔结构的两个相邻腔室。除了包含两个固定部件600和601(可以采取向上延伸的销的形式)以及两个容纳部件602和603(可以采取腔室中的小孔或开口的形式)之外，所述腔室具有与以上结合图3A-3B所述的结构相同的总体结构。在示出的实施例中，提供了加强部件604(可以采取弯曲导线、成形弹性塑料片或其他柔性但仍然较硬的形式)，其接合固定部件与容纳部件并为铰接元件42提供某些加强。当定子组件处于打开的非环形结构时，所述加强部件趋向于阻止定子组件的移动或弯曲，因为将选择加强部件的强度，以便克服在缠绕操作过程中通常将施加在铰接元件42上的弯曲力。但是将选择所述加强部件具有这样的强度：所述强度不足以克服定子组件被环绕成环形形状时的操作过程中将施加到定子组件的力。在该操作过程中，加强部件将断裂，或优选地弯曲以避免产生任何潜在的污染粒子，以便允许定子组件被环绕成环形形状。在此实施例中，在其缠绕操作过程中，定子组件将相对较硬，以使缠绕操作将通常如以上所述进行(例如，这样的缠绕操作：其中每个相绕组都被缠绕在电机上，并且起点和终点的数目等于和/或不大于相绕组的数目)。

一旦上述定子组件10被完全缠绕，不管是通过如结合图4所述的开放缠绕操作、使用加强定子组件的缠绕操作或其他缠绕方法，定子组件都将被环绕成环形形状以便用作定子部件。当定子组件被这样缠绕时，相邻定子段的边缘将彼此物理地接触，从而产生闭合的磁路。

可以使用若干种方法使被环绕的定子组件保持其环形形状。在一个实施例中，环绕的组件被简单地以压入配合关系插入电机壳体或外壳，以使壳体或外壳起将定子组件保持为其环状形状的作用。在一个替代实施例中，可以使用某种形式的箍或其他外部固定结构来围绕或以其他方式接合已成环形的定子组件，以便将定子组件保持为需要的结构。还构想了进一步的实施例，其中提供了一个或多个带有接合或锁紧部件的封隔结构，以便定子组件的相对端可以接合，从而将定子组件保持为环状形状。

图7A和7B一般地示出了可以在封隔结构上提供以保持定子组件为环形形状的两种替代接合/锁紧结构。在图7A的实施例中，在定子组件一端的一个腔室处提供有凸起700，凸起700具有通常倾斜的前表面和相对平坦的背面。相对端部上的腔室限定了具有闩锁销的容纳部件702。当定子组件被环绕并且凸起部件被移动与容纳部件相接合时，闭锁针将在延伸部分700的平坦背面上向下锁紧并且趋于将定子保持成环形形状。图7B示出了一种替代结构，其中提供了球窝形式的接合。

应该注意到，图7A和7B中的示例性互锁/接合部件无需具有这样的强度：该强度足以将定子组件保持为环形形状以便用于所有目的。此类接合部件可用于将组件保持在一起，以便用于中间制造或测试操作，而将电机壳体、外壳或其他形式的固定用作最终产品中的补充或替代固定结构。

一个可以与此处所述的定子组件结合实现的特征是以这样的方式布置用于形成绕组线圈的导线：它们不从上方通过甚至靠近封隔结构30和40的铰接部分42(其当定子组件10被环绕以形成环形定子时弯曲)。在此类实施例中，可以提供封隔结构上的部件以有效预防和阻止形成绕组线圈的导线从上方通过铰接装置42或处于铰接装置42附近。此类部件可以帮助确保任何根据本公开的某些教导构造的电机符合任何应用要求(导电体至少从定子组件的外径向内1英寸)。这些部件进一步倾向于确保形成相绕组的导线不会妨碍将定子组件压入用于将定子组件保持在一起的二次固定装置(例如，定子外壳)所需的压入工具。

在上述实施例中，封隔结构上的部件通常将确保形成相绕组的导线向内(即，在转子孔侧)通过铰接元件42的一部分(在此处发生弯曲)。由于绕组线的路线在铰接装置42以内，当进行弯曲操作时，绕组将存在不可避免的轻微弯曲。封隔结构的部件可以被这样形成：导线的任何弯曲将被导向向上、向下或向内，但是不会向外朝向铰接装置42。

虽然根据各优选实施例对本发明的装置和方法进行了描述，但对本领域的技术人员显而易见的是，可以对此处说明的装置和过程加以变化而不偏离本发明的概念和范围。例如，在图1B和1C示出的实施例中，封隔结构的一部分34和37用来将定子齿的侧边缘与缠绕该齿的线圈进行绝缘。虽然该实施例适合于许多应用，但在电机的叠片组高度不一致的应用中，由于将需要不同的封隔结构以便为不同的叠片组高度提供适合的绝缘，所以该实施例可能并不是理想的。因此，一个替代实施例将是消除封隔结构的这些部分并使用不同的绝缘材料(如，绝缘带)，以便同一封隔结构可以用于具有不同叠片组高度的电机。更进一步，构想了替代实施例，其中封隔结构由高导热材料制成或填充有导热树脂或其他导热材料，以便在电机运行期间帮助除去来自定子组件的热量。此类修改以及其他替代和修改被认为在本发明的范围和概念之内。

Claims (37)

1.一种定子组件，所述定子组件包括：

多个定子段，每个定子段限定了磁轭部分和定子齿；

多个封隔结构，所述封隔结构被构造成容纳所述多个定子段并将所述定子段彼此相对定位，以使相邻定子段彼此不会物理地接触。

2.如权利要求1所述的定子组件，其中所述封隔结构被构造成使得相邻定子段之间不会形成磁路。

3.如权利要求1所述的定子组件，其中所述定子组件可以被环绕成环形形状。

4.如权利要求3所述的定子组件，其中当所述定子组件处于环形形状时，相邻的定子段物理接触。

5.如权利要求1所述的定子组件，其中每个定子段被夹在上部封隔结构和下部封隔结构之间。

6.如权利要求5所述的定子组件，其中每个封隔结构包括凹口表面，所述凹口表面被设计成接合其他封隔结构的凹口表面，其中接合的凹口表面确保了绕组线圈与所述定子齿充分绝缘。

7.如权利要求1所述的定子组件，其中每个定子段的所述磁轭部分包括后沟槽，所述后沟槽用于将所述多个定子段连接到所述多个封隔结构。

8.如权利要求1所述的定子组件，其中相邻的封隔结构限定了用于将所述定子段彼此相对定位的柔性铰接装置。

9.如权利要求8所述的定子组件，其中所述柔性铰接装置至少可以在两个方向上部分地弯曲。

10.如权利要求1所述的定子组件，其中所述多个封隔结构包括用于实现绕组线圈的期望定位的定位部件。

11.如权利要求10所述的定子组件，其中所述定位部件包括切口和凸起柱。

12.如权利要求1所述的定子组件，其中相邻的封隔结构限定了用于在所述绕组线圈与每个定子段之间提供空隙的柔性连接片。

13.如权利要求1所述的定子组件，其中每个封隔结构进一步包括至少一个用于在所述绕组线圈与每个定子段之间提供空隙的保护片。

14.如权利要求1所述的定子组件，其中每个定子段包括至少一个接合凹口和至少一个接合凸起，所述凹口和凸起被设计成阻止相邻定子段的相对运动。

15.如权利要求14所述的定子组件，其中所述至少一个接合凹口和至少一个接合凸起并不物理地互连相邻的定子段。

16.一种可以被环绕成环形形状的定子组件，所述定子组件包括：

多个定子段，每个定子段限定了磁轭部分和定子齿；

这样的装置，所述装置用于将所述定子段彼此相对定位，以使相邻的定子段不会彼此物理地接触并且使相邻的定子段之间不会形成磁路。

17.一种用于形成环形定子组件的方法，所述方法包括以下步骤：

定位多个定子段，以使相邻的定子段之间不会形成磁路；

围绕所述定子段中的至少一些定子段形成至少一个绕组线圈；以及

使所述多个定子段变形以形成环形定子组件并在相邻的定子段之间建立磁路。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述形成步骤包括三个相绕组。

19.如权利要求17所述的方法，其中所述定位步骤中使用了多个封隔结构，以容纳所述多个定子段并将所述定子段彼此相对定位，以使相邻的定子段不会彼此物理地接触。

20.如权利要求19所述的方法，其中相邻的封隔结构限定了用于将所述定子段彼此相对定位的柔性铰接装置。

21.如权利要求20所述的方法，其中所述柔性铰接装置至少可以在两个方向上部分地弯曲。

22.如权利要求20所述的方法，其中所述形成步骤使用定位成至少部分开放的结构的所述多个定子段中的至少一部分来执行，其中所述至少部分开放的结构使得可以更多地进入由相邻定子段的所述齿形成的槽。

23.如权利要求17所述的方法，其中所述形成步骤使用定位成基本上为直线结构的所述多个定于段来执行。

24.如权利要求23所述的方法，其中利用了加强装置以便维持所述基本上为直线的结构。

25.如权利要求24所述的方法，其中所述变形步骤在没有去除所述加强装置的情况下执行。

26.如权利要求17所述的方法，其中至少一个绕组线圈通过针缠绕过程来形成。

27.如权利要求17所述的方法，其中至少一个绕组线圈通过飞叉缠绕过程来形成。

28.如权利要求17所述的方法，其中多个绕组线圈被同时形成。

29.如权利要求17所述的方法，其中用于每个绕组线圈的起点和终点的数目与绕组线圈的数目相等。

30.如权利要求17所述的方法，进一步包括用于固定所述环形定子组件的闩锁装置。

31.一种用于形成环形定子组件的方法，所述方法包括以下步骤：

连接多个定子段，每个定子段限定了磁轭部分和定子齿；

打开定位成至少部分开放的结构的所述多个定子段的至少一部分，其中所述至少部分开放的结构使得可以更多地进入由相邻定子段的所述齿形成的槽；

围绕所述定子段中的至少一些定子段形成至少一个绕组线圈；以及

使所述多个定子段变形以形成环形定子组件。

32.如权利要求31所述的方法，其中每个定子段包括磁轭部分和定子齿，所述磁轭部分具有凸起部件和容纳部件，所述凸起部件具有一定的大小以装配到相邻定子段的所述容纳部件中以便产生柔性连接。

33.如权利要求31所述的方法，其中至少一个绕组线圈通过针缠绕过程来形成。

34.如权利要求31所述的方法，其中至少一个绕组线圈通过飞叉缠绕过程来形成。

35.如权利要求31所述的方法，其中多于一个绕组线圈被同时形成。

36.如权利要求31所述的方法，其中用于每个绕组线圈的起点和终点的数目与绕组线圈的数目相等。

37.如权利要求31所述的方法，进一步包括用于固定所述环形定子组件的闩锁装置。

Images