專利名稱：定子組件和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本發(fā)明涉及定子組件及其制造方法。
背景技術(shù)：
諸如定子固定在電機(jī)或發(fā)電機(jī)的殼體內(nèi)的電機(jī)和發(fā)電機(jī)一類的電氣裝置是眾所周知的。安裝在軸上的轉(zhuǎn)子放置在定子內(nèi)，并圍繞著該軸的縱軸線，相對于定子轉(zhuǎn)動。電流通過定子的傳遞產(chǎn)生磁場，使轉(zhuǎn)子和安裝在其上的軸轉(zhuǎn)動。另外，還知道，為了保證電氣裝置的最優(yōu)性能，必需將定子保持在預(yù)先確定的溫度范圍內(nèi)，并使定子沒有污染物。
發(fā)明概述本發(fā)明的定子組件包括具有多個定子齒的基本上為環(huán)形的定子錐心。定子電線卷繞在每一個定子齒圓周，以形成定子線圈。將環(huán)氧樹脂涂在定子線圈上和每一個定子齒周圍，使得該定子電線可由環(huán)氧樹脂涂覆和電氣上絕緣。至少部分地由環(huán)氧樹脂形成的冷卻劑通道很接近該定子線圈設(shè)置，使得定子組件保持冷卻。
制造本發(fā)明的定子組件的優(yōu)選方法由裝配多個定子齒部件，形成定子齒開始。然后，將定子電線纏繞在該定子齒周圍，形成該定子線圈，從而形成一個極。將環(huán)氧樹脂涂在該定子線圈上，使得定子電線被涂覆和電氣上絕緣。將多個極裝配在一起，形成一個基本上為環(huán)形的定子組件。最好將第二層環(huán)氧樹脂涂在多個極上，保持它們互相連接。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，環(huán)氧樹脂便于熱從定子線圈，通過該冷卻劑通道傳遞和傳出該定子組件外。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，環(huán)氧樹脂可防止將污染物導(dǎo)入所述定子線圈中。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，環(huán)氧樹脂可增加定子鐵心的強度。
本發(fā)明的上述特點，優(yōu)點和其他特點與優(yōu)點從以下結(jié)構(gòu)附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明中很容易了解。
附圖簡要說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的，包括一個定子組件的電動機(jī)的示意性橫截面圖；圖2為圖1的定子組件的截面圖；圖3a為圖1的定子組件的透視圖；和圖3b為圖3a的定子組件的部件的透視圖。
優(yōu)選實施例說明在幾個圖中，相同的符號表示相同或相當(dāng)?shù)牟考?。圖1表示電機(jī)10的示意圖。根據(jù)優(yōu)選實施例，所示的電機(jī)10是為了說明的目的，然而應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明可以用于其他的電機(jī)結(jié)構(gòu)和其他電氣裝置—例如發(fā)電機(jī)。電機(jī)10包括一個殼體12，一個定子組件14，一根軸16和一個轉(zhuǎn)子18。該定子組件14基本上為環(huán)形，并且在電機(jī)10工作過程中，保持相對于殼體12靜止不動。轉(zhuǎn)子18安裝在軸16上，并且一般被定子14約束。該轉(zhuǎn)子18和軸16可相對于殼體12和定子14轉(zhuǎn)動。
參見圖2可看出，該定子組件14包括具有一個定子外殼22的定子鐵心20，從該定子鐵心伸出，其間形成槽21的多個定子齒24；和卷繞或纏繞在每一個定子齒24周圍，至少部分地充滿該槽21和形成定子線圈28的定子電線26。該定子線圈28用環(huán)氧樹脂30浸漬，使得環(huán)氧樹脂30涂覆該定子電線26和該定子線圈28的繞組電氣上互相絕緣。最好利用由位于First Streer 1450號，Wabash，Indiana 46992的Wabash Magnetics LLC公司銷售的66-2251形式的環(huán)氧樹脂作為環(huán)氧樹脂30。根據(jù)優(yōu)選實施例，該定子鐵心20由軟磁性復(fù)合材料或SMC構(gòu)成，以降低成本和簡化制造，并且該定子電線26由銅制成。根據(jù)另一個實施例，該定子鐵心20可以由層疊鋼構(gòu)成。然而，應(yīng)當(dāng)了解，可以使用另外的環(huán)氧樹脂，定子鐵心和/或定子電線成分。
再參見圖2可看出，每一個定子齒24和纏繞在周圍的定子電線26以后稱為“極”32。最好，單獨纏繞每一個極32，以便在給定體積內(nèi)，使繞組數(shù)目最大，從而使電機(jī)10(如圖1所示)的性能最優(yōu)。每一個定子齒24從外殼22沿徑向向內(nèi)伸出，其終端為有法蘭的末端部分34。定子齒24在外殼22和末端部分34之間形成一個槽(如圖3b所示)。環(huán)氧樹脂30放置在外殼22和相應(yīng)的有法蘭的末端部分34之間的每一個定子齒24的周邊周圍，使得包括定子電線26的每一個極32的至少一部分被環(huán)氧樹脂30密封。按上述方法加入環(huán)氧樹脂30增加定子組件14的強度，還可以提供附加的阻尼。對于定子鐵心20由軟磁性復(fù)合材料構(gòu)成的優(yōu)選實施例，這種定子組件14的強度的增加特別有利。環(huán)氧樹脂30的阻尼特性可以吸收可使人不愉快的由電機(jī)10產(chǎn)生的振動，從而使工作更平穩(wěn)。
圖3a表示根據(jù)優(yōu)選實施例的定子組件14的透視圖。該定子組件14由連接在一起的12個預(yù)先裝配的極32構(gòu)成。如圖3b所示，最好，每一個該極32包括4個部件38a，38b，38c和38d。將該4個部件38a，38b，38c和38d裝配在一起，形成一個齒24(如圖2所示)。然后，將定子電線26(如圖2所示)纏繞在該齒24周圍，形成一個定子線圈28(如圖2所示)。再利用上述的方法，涂布環(huán)氧樹脂30，以密封該定子線圈28和保持該部件38a，38b，38c和38d。參見3a～3b可看出，該12個極中的每一個極的定子線圈28(如圖2所示)由定子電線26(如圖2所示)電氣上互相連接，使得電流可在該極32之間傳遞。根據(jù)該優(yōu)選實施例，利用一個通常的固定裝置(沒有示出)固定該12個預(yù)先裝配的極32，并且在該定子外殼22(如圖2所示)和每一個齒24的有法蘭的末端部分34之間的環(huán)氧樹脂30涂敷第二層環(huán)氧樹脂40，以保持形成該定子組件14的該12個極32。
再參見圖2可看出，由環(huán)氧樹脂30和/或環(huán)氧樹脂40形成多個冷卻劑孔或通道42。這些冷卻劑孔或通道的位置最好很接近，該定子線圈28。冷卻流體(沒有示出)流過該冷卻劑通道42，以吸收熱和冷卻電機(jī)10(如圖1所示)。最好，本發(fā)明的冷卻劑通道42比在殼體中形成的冷卻通道更靠近該定子線圈28。因為定子線圈28為主要的熱源，冷卻劑通道42靠近它可以更有效地冷卻電機(jī)10。根據(jù)優(yōu)選實施例，該冷卻劑通道42為該12個極32中的每一個極的由環(huán)氧樹脂覆蓋的定子線圈28之間的間隙，使得通道34至少部分地由該環(huán)氧樹脂30和/或任意的第二層環(huán)氧樹脂40形成。冷卻劑通道34時可以在環(huán)氧樹脂30和/或環(huán)氧樹脂40固化過程中加入插入物形成；或者可用任何其他已知的方法—例如通常的機(jī)械加工形成。
環(huán)氧樹脂30具有良好的導(dǎo)熱性質(zhì)，因此可增強該定子線圈28和冷卻流體(沒有示出)之間的導(dǎo)熱性。因此，環(huán)氧樹脂30的導(dǎo)熱可促進(jìn)熱從定子線圈28傳遞至該定子組件14外，以冷卻電機(jī)10(如圖1所示)的過程。環(huán)氧樹脂30還可作為電氣絕緣體，以防止該定子線圈28的每一個單獨的繞組在它們之間和/或與定子鐵心20形成電氣連接，從而可防止電機(jī)10短路。通常需要用清漆涂覆定子電線，以避免短路，然而因為用環(huán)氧樹脂30浸漬該定子線圈28的過程可涂覆定子電線26，使每一個單獨的繞組電氣上絕緣，因此不再需要這個步驟。
一般，在運輸和裝配成電機(jī)的過程中必需小心，防止污染定子線圈。這是必需的，因為定子線圈內(nèi)的或由齒輪(沒有示出)引起的碎片可能使電機(jī)10的性能和壽命惡化。最好，裝配該定子極32，然后以上述的方法，利用環(huán)氧樹脂30密封該定子線圈28，形成定子組件14。因此，可以不必?fù)?dān)心污染地運輸和安裝完成的定子組件14，使得電機(jī)10(如圖1所示)比通常的電機(jī)更耐用。
下面說明制造本發(fā)明的定子組件的方法。同心地纏繞每一個極32(如圖3b所示)，以達(dá)到最大可能地充滿槽。這對于得到高性能是非常重要的。然后，每一個極32利用諸如環(huán)氧樹脂30一類的，具有高的導(dǎo)熱性，高的絕緣特性和具有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強度的材料密封。在一個夾具(沒有示出)中裝配幾個極32，以形成該定子組件14。利用環(huán)氧樹脂30密封該定子組件14，形成一個堅固的結(jié)構(gòu)，可以形成進(jìn)一步的絕緣。在生產(chǎn)中，這個過程是自動化的，使得可在密封前裝配該極32，然后，在一個步驟中自動地加密封，以形成非?？斓难h(huán)生產(chǎn)?？谆蛲ǖ?2包括在密封結(jié)構(gòu)中，以形成非常有效的冷卻和非常高功率密度的機(jī)械。對于混合應(yīng)用，由于對密封的嚴(yán)格限制，這是希望的。冷卻油(沒有示出)可以非常靠近熱源通過，這可進(jìn)行非常有效的冷卻。本發(fā)明可以應(yīng)用于鋼以及SMC部件。對于SMC部件，這特別重要，因為這可使定子結(jié)構(gòu)具有機(jī)械整體性，不然，該定子結(jié)構(gòu)在重負(fù)荷的定子應(yīng)用場合中容易損壞?？偟膩碚f，這里所述的本發(fā)明提供了一種有效的和封閉的液體冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)可提供阻力損失小和保護(hù)繞組的干燥機(jī)械。
雖然已詳細(xì)說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但業(yè)內(nèi)人士知道，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可以有實現(xiàn)本發(fā)明的各種其他的設(shè)計和實施方式。
權(quán)利要求
1.一種電氣裝置的定子組件，包括一個包括多個定子齒的大約環(huán)形的定子鐵心；一根纏繞在所述多個定子齒的每一個齒周圍，以形成一個定子線圈的定子電線；和涂敷在所述定子線圈上和所述多個定子齒的每一個齒周圍的環(huán)氧樹脂，使得所述定子電線由該環(huán)氧樹脂涂覆并從而獲得電絕緣。
2.如權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征為，還包括一條很接近所述定子線圈的至少一部分配置的冷卻劑通道。
3.如權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征為，所述多個定子齒中的每一個齒包括一個有法蘭的末端部分，用于當(dāng)環(huán)氧樹脂固化時保持所述定子電線和所述環(huán)氧樹脂。
4.如權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征為，所述定子鐵心由軟磁性復(fù)合材料構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征為，所述環(huán)氧樹脂便于將熱量從該定子線圈經(jīng)該冷卻劑通道傳遞，并傳至該定子組件外。
6.如權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征為，所述環(huán)氧樹脂用來防止污染物進(jìn)入所述定子線圈中。
7.如權(quán)利要求1所述的定子組件，其特征為，所述環(huán)氧樹脂用來增加該定子鐵心的強度。
8.一種電氣裝置的定子組件，包括一個包括多個定子齒的大約環(huán)形的定子鐵心；一根纏繞在所述多個定子齒中的每一個齒周圍以形成一個定子線圈的定子電線；涂敷在所述定子線圈上和所述多個定子齒的每一個齒周圍的環(huán)氧樹脂，使得所述定子電線由該環(huán)氧樹脂涂敷，從而獲得電絕緣；和一條至少部分地由所述環(huán)氧樹脂限定的冷卻劑通道，所述冷卻劑通道被配置得很接近所述定子線圈的至少一部分。
9.如權(quán)利要求8所述的定子組件，其特征為，所述多個定子齒中的每一個齒包括一個有法蘭的末端部分，用于在環(huán)氧樹脂固化時保持所述定子電線和所述環(huán)氧樹脂。
10.如權(quán)利要求8所述的定子組件，其特征為，所述定子鐵心由軟磁性復(fù)合材料構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求8所述的定子組件，其特征為，所述環(huán)氧樹脂便于將熱量從該定子線圈經(jīng)該冷卻劑通道傳遞，并傳遞至該定子組件外。
12.如權(quán)利要求8所述的定子組件，其特征為，所述環(huán)氧樹脂用來防止污染物進(jìn)入所述定子線圈中。
13.如權(quán)利要求8所述的定子組件，其特征為，所述環(huán)氧樹脂用來增加該定子鐵心的強度。
14.一種制造定子組件的方法，包括形成一個定子齒；將定子電線纏繞在所述定子齒的周圍，以形成一個定子線圈，將所述定子線圈配置在形成一個極的所述定子齒周圍；將環(huán)氧樹脂涂敷在所述定子線圈上，使得所述定子電線由環(huán)氧樹脂涂敷并獲得絕緣；和裝配多個極，以形成一個大約環(huán)形的定子組件。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征為，所述形成一個定子齒的步驟包括裝配多個定子齒部件，以形成所述的定子齒。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征為，還包括形成一條至少部分地由所述環(huán)氧樹脂限定的冷卻劑通道。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征為，還包括將第二層環(huán)氧樹脂涂覆在所述多個極上，以保持其固定。
全文摘要
本發(fā)明的裝置提供了諸如電機(jī)或發(fā)電機(jī)一類的電氣裝置的一個定子組件。該定子組件包括具有多個定子齒的一個基本上為環(huán)形的定子鐵心。定子電線纏繞在每一個定子齒的周圍，以形成一個定子線圈。將環(huán)氧樹脂涂敷在該定子線圈上和每一個定子齒周圍，使得該定子電線被環(huán)氧樹脂涂覆和電氣上絕緣。至少部分地由該環(huán)氧樹脂形成一個冷卻劑通道很接近該定子線圈，使得該定子組件保持冷卻。還提供了制造這種定子組件的相應(yīng)的方法。
文檔編號H02K15/02GK101051768SQ20071008435
公開日2007年10月10日 申請日期2007年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月27日
發(fā)明者A·M·埃爾-安塔布利, T·J·阿費爾曼, A·L·小麥格魯, C·B·盧卡斯, M·A·維奇特 申請人:通用汽車公司