专利名称：密封分段定子的内径的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机，更具体地说，涉及具有分段定子的电机。
背景技术：
诸如电动机和发电机之类的电机包括作为电机旋转部分的转子和作为电机固定部分的定子。在某些应用中，转子被可旋转地安装在固定的定子内。在旋转转子的径向外表面和固定定子的径向内表面之间限定了空气间隙。当碎片落入该空气间隙时，可能会发生转子止转工况。
制造商有时将电机集成在更大的系统内。在装配电机和/或在现场使用时，碎片可能会进入空气间隙。有些制造商在装配过程中规定了严格的清洁标准。此外，制造商还要求使用防止转子止转工况的密封的定子和转子包装。
有若干传统方法用于防止在装配期间和以后现场使用中碎片进入空气间隙。在装配过程中，电机制造商严格实施清洁规范并在装配后对电机进行目视检查。还可以采用定子浸漆和烘烤系统。塑封和树脂封装也已经被采用。
所有这些传统方法通常会增加制造电机所需的时间，这增加了电机的成本。此外，上述最后三种传统方法通常需要较大数额的投资。当电机包括分段定子时，传统解决方法将变得不太经济。在浸漆、塑封或树脂封装期间对每个定子段的处理均会增加处理费用。在某些应用中，定子只有一端是开放的，这样很难或不可能产生足够的压力来压模封装或树脂封装整个定子或者确保足够的清漆覆盖电动机的封闭端。
发明内容
根据本发明的电机包括具有多个周向布置的定子段组件的定子。每个定子段组件包括定子段铁芯、连接到该定子段铁芯的端帽以及缠绕在该端帽和定子段铁芯上的绕组线。所述端帽提供第一和第二轴向配合面。转子相对于所述定子旋转并限定了转子外径与定子内径之间的空气间隙。定子段组件的第一轴向配合面与相邻定子段组件的第二轴向配合面相配合以提供防止碎片进入所述空气间隙的轴向密封。
在本发明的其他特点中，所述端帽在所述定子段组件的轴向相对端上提供第一和第二圆周端面。第一和第二环形密封件偏压所述第一和第二圆周端面以在所述定子的轴向相对端提供圆周密封。所述环形密封件、轴向密封以及圆周密封相配合以防止碎片进入所述空气间隙。
从以下提供的详细说明，本发明进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解，尽管示出了本发明的优选实施例，所述详细说明和具体实例仅为示例目的，并非旨在限制本发明的范围。
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1为根据本发明的移除了转子并带有具有密封内径的定子的电机的轴向横截面；图2为根据本发明的电机的局部径向横截面；图3为定子段组件的局部径向横截面；图4为定子段组件的侧视图；以及图5为处在装配关系中的多个定子段组件的等角图。
具体实施例方式
以下对(多个)优选实施例的说明本质上只是示例性的，绝非旨在限定本发明及其应用或使用。
现在参考图1和图2，电机10包括外壳12和安装在外壳12内的分段定子14。支持转子16以相对于固定的分段定子14旋转。分段定子14包括多个定子段组件18-1、18-2…以及18-n(有时总的以18标识)。诸定子段组件18单独装配，然后与其他定子段组件18组合以提供定子14。
每个定子段组件18包括定子段铁芯20。端帽21被连接到定子段铁芯20。绕组线22缠绕在定子段铁芯20和端帽21上。端帽21沿诸定子段组件轴向地凸出以提供相邻定子段组件18之间的轴向密封23。环形密封件24-1和24-2与端帽21的诸端部结合以提供圆周密封25。轴向密封23、环形密封件24以及圆周密封25防止了会引起止转位置的碎片进入定子14和转子16之间的空气间隙26。
现在参考图3，定子段铁芯20包括实心铁芯或层叠的单个定子片27。每个定子片27包括弓形外边缘部分28和齿形极(pole)部分定子30。外边缘部分28的外边界表面32通常为弓形。每个外边缘部分28可选地在边界表面38上形成舌状凸出36和在其相对边界表面42上形成凹槽40。舌和凹槽布置有助于在装配期间对齐诸定子段组件。定子片27的每个齿形极部分30都具有弓形内边界表面44和一对周向延伸的凸出46。
定子片27优选地通过模切导磁材料薄片形成，尽管也可以使用其他形成定子片27的方法。在模切操作中，第一对切口(未示出)可以被切成外边缘部分28，第二对切口(未示出)可以被切成极部分30。该第一对切口可以相对于该第二对切口横向对齐。将形成定子段铁芯20的定子片27层叠后，进行冲模冲压操作使第一和第二对切口之间的中心部分变形。此操作导致定子片27可分离地相互连接以限定定子段铁芯20。转子16的外表面54上通常包括多个永磁极部分(未示出)。但是，本领域的技术人员将理解，本发明可应用于诸如开关磁阻电机的其他类型的电机。在转子16内形成圆孔56(图2)，其通常包括键槽(未示出)。转子16的圆孔56用于安装转子轴58。
返回参考图3，每个定子段组件18包括连接在定子段铁芯20周围和/或在定子段铁芯20周围形成的端帽21。端帽21位于绕组线22和齿形极部分定子的相对外壁面64与66之间。端帽21包括周向地凸出并限定配合面74和76的径向内端70和72。尽管图3的示例性实施例中通常示出了“Z”形配合面，但是，配合面74和76也可以具有其他形状和/或外形。
端帽21包括沿齿形极部分30的相对外壁面64和66径向延伸的中心部分80和82。端帽21的径向外端84和86以相对周向凸出并与外边缘部分28的径向内边界88和90相邻。径向外端84和86的径向内边界94和96优选地提供了一个表面，该表面通常与齿形极部分30的相对外壁面64和66垂直以改进缠绕工艺。
现在参考图4，其中进一步详细示出了定子段组件18。定子段铁芯20包括由端帽21密闭的层叠的定子片27-1、27-2、…27-n。绕组线22缠绕在端帽21和层叠的定子片27上。端帽21的径向外端100和102以相对轴向凸出于诸定子片27之外。诸定子片27的外边界表面32由端帽21密闭。端帽21的径向内端110和112以相对轴向凸出并轴向地延伸到诸定子片27之外。诸定子片27的弓形内边界表面44沿径向向内方向稍微延伸出端帽21以提供定子段铁芯20与转子16之间的磁耦合。轴向端部116和118附近的一个或多个表面结合环形密封件24以提供圆周密封25。
现在参考图5，其中示出了多个定子段组件18的等角图。为了简洁的目的，图5将沿用图1-4中的标号来标识类似的部件。如可以理解的那样，第一定子段组件18-1的第二配合面72-1结合第二定子段组件18-2的第一配合面70-2以提供轴向密封23-1。同样，第二定子段组件18-2的第二配合面72-2结合第三定子段组件18-3的第一配合面70-3以提供轴向密封23-2。端帽21的径向外端100的径向内表面130也可以包括绕组线定位槽132。
返回参考图1，在装配期间由外壳12、电路板(未示出)、绕组线22和/或端帽21的内端110和112的轴向端部116和118压紧环形密封件24-1和24-2以在定子14的相对端提供圆周密封25。由配合面70和72在相邻诸定子段组件18之间提供轴向密封23。这样，本发明防止了能够引起转子止转工况的碎片进入空气间隙26。
通过上述说明，本领域的技术人员现在可以理解，本发明的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然结合其特定实例对本发明进行了说明，但本发明的实际范围应不限于此，因为通过研究附图、说明书以及以下权利要求书，其他修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。
权利要求
1.一种包括具有密封内径的定子的电机，所述电机包括包括多个周向布置的定子段组件的定子，每个所述定子段组件包括定子段铁芯；连接到所述定子段铁芯的端帽；以及缠绕所述端帽和所述定子段铁芯的绕组线，其中所述端帽提供第一和第二轴向配合面；以及相对于所述定子旋转并限定所述转子外径与所述定子内径之间的空气间隙的转子，其中一定子段组件的所述第一轴向配合面与相邻定子段组件的所述第二轴向配合面相配合以在所述定子段组件之间提供轴向密封并防止碎片进入所述空气间隙。
2.如权利要求1所述的电机，其中所述端帽在其相对轴向端部上提供第一和第二圆周端面。
3.如权利要求2所述的电机，进一步包括与所述端帽的所述第一和第二圆周端面结合以在所述定子的相对轴向端部提供圆周密封的第一和第二环形密封件。
4.如权利要求3所述的电机，其中所述环形密封件、所述轴向密封以及所述圆周密封防止了碎片进入所述空气间隙。
5.如权利要求3所述的电机，其中所述环形密封件由弹性材料制成。
6.如权利要求1所述的电机，其中所述电机为开关磁阻电机。
7.如权利要求1所述的电机，其中所述端帽由介电材料制成。
8.如权利要求1所述的电机，其中所述电机为永磁电机。
9.如权利要求1所述的电机，其中所述第一和第二轴向配合面通常具有“Z”形横截面。
10.如权利要求3所述的电机，其中所述定子段组件之间的所述轴向密封在所述相对圆周密封之间延伸。
11.一种包括具有密封内径的定子的电机，所述电机包括包括多个周向布置的定子段组件的定子，每个所述定子段组件包括定子段铁芯；连接到所述定子段铁芯的端帽；以及缠绕所述端帽和所述定子段铁芯的绕组线，其中所述端帽在其轴向相对端上提供第一和第二圆周端面；相对于所述定子旋转并限定所述转子外径与所述定子内径之间的空气间隙的转子；以及与所述第一和第二圆周端面结合以在所述定子的轴向相对端提供圆周密封的第一和第二环形密封件。
12.如权利要求11所述的电机，其中所述端帽进一步提供第一和第二轴向配合面，其中一定子段组件的所述第一轴向配合面与相邻定子段组件的所述第二轴向配合面相配合以提供轴向密封。
13.如权利要求12所述的电机，其中所述环形密封件、所述轴向密封以及所述圆周密封防止了碎片进入所述空气间隙。
14.如权利要求11所述的电机，其中所述环形密封件由弹性材料制成。
15.如权利要求11所述的电机，其中所述电机为开关磁阻电机。
16.如权利要求11所述的电机，其中所述端帽由介电材料制成。
17.如权利要求11所述的电机，其中所述电机为永磁电机。
18.如权利要求12所述的电机，其中所述第一和第二轴向配合面通常具有“Z”形横截面。
19.如权利要求12所述的电机，其中所述定子段组件之间的所述轴向密封在所述相对圆周密封之间延伸。
20.一种用于防止碎片进入电机转子和定子之间的空气间隙的方法，所述方法包括将定子分段成多个定子段组件；在所述定子段组件的定子段铁芯上形成端帽；限定所述端帽上的第一和第二轴向配合面；以及将一定子段组件的所述第一轴向配合面与相邻定子段组件的所述第二轴向配合面相配合以在所述定子段组件之间提供轴向密封。
21.如权利要求20所述的方法，进一步包括限定所述端帽的轴向相对端上的第一和第二圆周端面。
22.如权利要求21所述的方法，进一步包括提供与所述第一和第二圆周端面结合以在所述定子的相对轴向端部提供圆周密封的第一和第二环形密封件。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述环形密封件、所述轴向密封以及所述圆周密封防止了碎片进入所述空气间隙。
24.如权利要求22所述的方法，其中所述第一和第二环形密封件由弹性材料制成。
25.如权利要求20所述的方法，其中所述电机为开关磁阻电机。
26.如权利要求20所述的方法，其中所述端帽由介电材料制成。
27.如权利要求20所述的方法，其中所述电机为永磁电机。
28.如权利要求20所述的方法，其中所述第一和第二轴向配合面通常具有“Z”形横截面。
29.如权利要求20所述的方法，其中所述定子段组件之间的所述轴向密封在所述相对圆周密封之间延伸。
30.一种用于防止碎片进入电机转子和定子之间的空气间隙的方法，所述方法包括将定子周向地分段成多个定子段组件；在所述定子段组件的定子段铁芯周围形成端帽；在所述端帽的轴向相对端上限定第一和第二圆周端面；以及提供与所述第一和第二圆周端面结合以在所述定子的相对轴向端部提供圆周密封的第一和第二环形密封件。
31.如权利要求30所述的方法，进一步包括限定所述端帽上的第一和第二轴向配合面；以及将一定子段组件的所述第一轴向配合面与相邻定子段组件的所述第二轴向配合面相配合以在所述定子段组件之间提供轴向密封。
32.如权利要求31所述的方法，其中所述环形密封件、所述轴向密封以及所述圆周密封防止了碎片进入所述空气间隙。
33.如权利要求30所述的方法，其中所述第一和第二环形密封件由弹性材料制成。
34.如权利要求30所述的方法，其中所述电机为开关磁阻电机。
35.如权利要求30所述的方法，其中所述端帽由介电材料制成。
36.如权利要求30所述的方法，其中所述电机为永磁电机。
37.如权利要求31所述的方法，其中所述第一和第二轴向配合面通常具有“Z”形横截面。
38.如权利要求31所述的方法，其中所述定子段组件之间的所述轴向密封在所述相对圆周密封之间延伸。
全文摘要
一种电机，包括具有多个周向布置的定子段组件的定子。转子相对于所述定子旋转并限定了所述转子外径与所述定子内径之间的空气间隙。每个定子段组件包括定子段铁芯、连接到所述定子段铁芯的端帽以及缠绕在所述端帽和所述定子段铁芯上的绕组线。所述端帽提供第一和第二轴向配合面。所述端帽在其相对轴向端部上提供第一和第二圆周表面。第一和第二环形密封件结合所述第一和第二圆周表面以在所述定子的相对轴向端部提供圆周密封。所述环形密封件、轴向密封以及圆周密封防止了碎片进入所述空气间隙。
文档编号H02K3/52GK1659761SQ03809478
公开日2005年8月24日 申请日期2003年5月20日 优先权日2002年5月20日
发明者K·M·德卢卡, C·P·克特雷尔, J·E·麦克唐纳 申请人:美国艾默生电气公司