多相电机的制作方法

多相电机
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2017年12月18日提交的美国临时专利申请第 62/599,929号的权益和优先权，其标题为“具有两层预绕线圈的定子结构 (stator structure with two layers of pre
‑
woundcoils)”。前述专利申请的内容通过引用明确地结合到本文的详细说明中。
技术领域
3.本公开涉及用于电机的定子结构。更具体地，本公开涉及设置有两层或更多层预绕线圈的定子结构。


背景技术：

4.使用由矩形导线制成的预绕线圈的定子结构在本领域中是已知的。已经发现的是，当定子的直径相对较小时，预绕线圈的插入更加困难，并且不可能在形成在预绕线圈的矩形导线上的绝缘漆涂层保持完整的同时来插入。此外，特别是在较小的定子的情况下，具有单根导线的单个预绕线圈的使用者可能导致在定子的端部处有较大的线圈悬伸，这不具有成本效益并且会不必要地增加定子的重量。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于，提供一种多相电机，其包括重量轻、成本低、且便于装配的定子结构。
6.根据一个示例方面是一种多相电机，包括转子和定子结构，该定子结构包括大体上圆柱形的主体，该主体包括限定线圈接收槽的齿；交错的导电线圈的内层和外层插入到槽中，并且内层和外层由绝缘层分隔开。每个相包括设置在交错线圈的内层上的线圈和设置在交错线圈的外层上的线圈。
7.根据另一示例是一种将预绕线圈插入到由在多相电机定子表面上的径向延伸的齿限定的线圈接收槽中的方法，该方法包括：将交错的导电线圈插入到槽中以形成交错线圈的内层；将交错的导电线圈插入到槽中以形成交错线圈的外层；以及形成多个绕组相，每个绕组相包括设置在交错线圈的内层和外层中的每层上的线圈。
8.总体而言，根据本实用新型的具有两层预绕导电线圈的定子结构可包括由涂覆有漆包线绝缘漆(enamel insulation varnish)的矩形导线制成的交错的预绕线圈的内层和外层。本实用新型的主要优点如下：更便于预绕线圈的插入，且不会在插入时使预绕线圈的矩形导线上的绝缘漆涂层受到破坏；此外，缩短的绕组长度和减小的端部跨度还可以有利地导致整个设备减小的重量、更短的悬伸部分以及降低的材料成本。
附图说明
9.图1是根据本公开的一个示例实施例的具有定子结构的电机的前视示意图；
10.图2是图1的定子结构的示意性剖视图；
11.图3是示出用于定子结构的内层和外层的预绕线圈之间的差异的示意性剖视图。
具体实施方式
12.当在权利要求和/或说明书中与术语“包括”结合使用时，使用词语“一”或“一个”可以表示“一个”，但它也与“一个或多个”、“至少一个”“一个或多于一个”的含义一致。类似地，单词“另一个”可表示至少第二个或更多个。
13.如在本说明书和权利要求中所使用的，以下词汇：“正包括 (comprising)”(以及“正包括”的诸如“包括(一般语态)”和“包括(第三人称单数)”之类的任何形态)、“正具有”(以及“正具有”的诸如诸如“具有 (一般语态)”和“具有(第三人称单数)”之类的任何形态)、“正包括 (including)”(以及“正包括”的诸如“包括(一般语态)”和“包括(第三人称单数)”之类的任何形态)或“正包含”(以及“正包含”的诸如“包含(一般语态)”和“包含(第三人称单数)”之类的任何形态)是包容性的或开放式的，并且不排除其他未列举的元件或流程步骤。
14.在本说明书和所附权利要求中，使用了天然的诸如“纵向”、“水平”、“前”、“后”、“向上”、“向下”等定向的、几何的和/或空间的各种术语。应当理解，这些术语仅用于说明和相对意义，并且不以任何方式用作对本公开范围的限制。
15.此外，在本说明书中，术语“轴向方向”、“轴向地”、“轴向的”等是指转子的旋转轴线的方向、圆柱形定子的中心轴线的方向以及与它们对应的方向，术语“径向方向”、“径向地”、“径向的”等是指垂直于这些轴向方向的方向，并且术语“周向方向”、“周向地”、“周向的”等是指在垂直于旋转轴线的平面上围绕旋转轴线的给定点所绘制的圆形的周缘的各个方向。
16.表述“连接”应当在本文和所附权利要求中广义地解释，从而包括机械部分或部件之间的任何协作或被动关联。例如，这些部分可以通过直接联接组装在一起，或者使用其他部分间接联接。联接也可以是远程的，例如使用磁场或其他。
17.通过阅读以下仅通过示例参考附图给出的说明性实施例的非限制性描述，具有两层预绕线圈的定子结构的其他目的、优点以及特征将变得更加明显。
18.总体而言，根据说明性实施例的具有两层预绕导电线圈的定子结构可包括由涂覆有漆包线绝缘漆的矩形导线制成的交错的预绕线圈的内层和外层。这两个层允许使用尺寸略有不同(因此具有不同的电阻)的、具有较少的匝数的预绕线圈，这更好地有助于将它们插入到定子槽中。在一些示例实施例中，可以使用多于两层的交错的预绕线圈。
19.现在转到附图的图1，将描述包括内部转子12和外部定子14的电机10。在此以示意性形式示出电机10。
20.内部转子12包括纵向轴16。用于内部转子12的技术与本文所述的定子结构无关，因此将不对其进行更详细地描述。
21.如可以从图1看出，外部定子14包括成叠的叠片18，叠片18 限定大体上圆柱形的定子主体，叠片18具有限定内部线圈接收槽22的内部齿20。
22.在图1的外部定子中使用的预绕线圈是交错的矩形导线预绕线圈。这些线圈分为两层线圈，内部线圈24和外部线圈26。该内部线圈和外部线圈由电绝缘纸层28分隔开。
23.图1中所示的电机是三相电机，其中每相的线圈在每六个槽中占据两个连续的槽。
24.由于分隔开转子12和内部线圈24的距离小于分隔开转子12和外部线圈26的距离，所以存在于内部线圈24中的电压将不同于存在于外部线圈26中的电压。因此，在本公开的一个示例实施例中，为了确保适当的平均电压，用于每相的一半线圈可以存在于线圈的内层上，并且另一半线圈可以位于线圈的外层上。
25.现在转到附图的图2，将描述用于一半定子14的相a的线圈的定位。实际上，出于简洁和清楚的原因，仅相a在图2中示出并且在下文中描述。要注意的是，在图2中，线圈的头部(head)被示出为圆弧以便简化附图。类似地，示意性地示出了互连线圈的引线(lead)。
26.下文中描述的每个线圈可以由两匝矩形导线制成，并且大体上跨越纵向臂之间的五(5)个槽。
27.如上文所述，相a在每六个槽中占用两个连续的槽。因此，制作了两个绕组。
28.第一外部绕组开始于具有第一引线的第一线圈40，该第一引线限定标记为“ext a1”的第一入口点。第一线圈40从槽46到槽4。第一线圈 40的第二引线42从槽4跨接到槽10，在该处第二引线42与第二线圈44 的第一引线互连。
29.第二线圈44从槽10到槽16。第二线圈44的第二引线46从槽 16跨接到槽23，在该处第二引线46与第三线圈48的第一引线互连。
30.由于已经到达定子14的半程点，所以第三线圈48开始相a的第一绕组的返回。因此，第三线圈从槽23返回槽17。第三线圈48的第二引线50从槽17跨接到槽11，在此处第二引线50与第四线圈52的第一引线互连。
31.第四线圈52从槽11到槽5。第四线圈52的第二引线53限定第一外部绕组的端部，并且在图2中被标记为“ext x1”。
32.第二外部绕组开始于具有第一引线的第五线圈54，该第一引线限定标记为“ext a2”的第一入口点。第五线圈54从槽47到槽5。第五线圈54的第二引线56从槽5跨接到槽11，在此处第二引线56与第六线圈58 的第一引线互连。
33.第六线圈58从槽11到槽17。第六线圈58的第二引线60从槽 17跨接到槽22，在此处第二引线60与第七线圈62的第一引线互连。
34.由于已达经到定子14的半程点，所以第七线圈62开始相a的第二绕组的返回。因此，第三线圈从槽22返回槽16。第七线圈62的第二引线64从槽16跨接到槽10，在该处第二引线64与第八线圈66的第一引线互连。
35.第八线圈66从槽10到槽4。第八线圈66的第二引线67限定第二外部绕组的端部，并且在图2中被标记为“ext x2”。因此，利用八个预绕线圈，完成绕组的外部部分。
36.本领域技术人员可以注意到的是，引线46跨越槽16和槽23之间的七(7)个槽，而引线60跨越槽17和22之间的五(5)个槽。其原因是本领域技术人员已知的。不用详细描述，这些引线在以下方面与其他引线不同，即，在通过针对绕组的返回部分使用不同的槽来补偿电压差。
37.当将导线53带入槽47(参见虚线)时，标记为“ext x1”的第一外部绕组的端部就成为第一内部绕组的起点。类似地，当将导线67带入槽 46(参见虚线)时，标记为“ext x2”的第二外部绕组的端部就成为第二内部绕组的起点。在一些实施例中，外部绕组和内部绕组的引线之间的互连通过点焊形成。
38.为了清楚起见，在图2中未示出第一内部绕组和第二内部绕组。形成第一内部绕组
的线圈跟随(遵循)形成第二外部绕组的线圈，而形成第二内部绕组的线圈跟随(遵循)形成第一外部绕组的线圈。
39.因此，第一绕组使其一半的线圈位于外部，且一半的线圈位于内部，第一绕组是第一外部绕组和第一内部绕组的组合。第二绕组也是如此，第二绕组是第二外部绕组和第二内部绕组的组合。
40.在附图中未示出第二绕组。本领域技术人员可以理解的是，第二绕组是第一绕组的镜像。
41.由于更靠近转子12，内部绕组24比外部绕组26周向长度更小并且端部跨度更紧凑。在一半绕组位于内部绕组上的情况下，可以缩短整个绕组长度。附图中的图3说明外部线圈70和内部线圈72之间的尺寸差异。如上所述，这种尺寸上的差异允许将线圈更容易地插入到槽中，同时使设在形成预绕线圈的电线上的绝缘漆的涂层保持完整。此外，缩短的绕组长度和减小的端部跨度还可以有利地导致整个设备减小的重量、更短的悬伸部分以及降低的材料成本。
42.要注意的是，在图3中示意性地示出了线圈70和72。实际上，线圈的头部形状设计成与该图中所示的形状不同，以允许各个相位的各个线圈不彼此干扰。尽管线圈头部的形状不同，但线圈臂在槽中的位置如图3 中所示。
43.本领域技术人员可以理解的是，尽管在附图中示出并在上文中描述了每六个线圈槽交错插入预绕线圈的三相定子，但这仅出于说明目的。每个预绕线圈跨越的相数和线圈槽数可以变化。
44.本领域的技术人员将理解，尽管在此示出了具有两匝矩形导线的预绕线圈，但是线的匝数可以不同。
45.本领域的技术人员还可以理解的是，本公开还可以扩展到多于两个的绕组层，包括具有交错的预绕线圈的内部、外部和一个或多个中间层的定子。
46.尽管上文已经将定子主体描述为由成叠的叠片构成，但是也可以使用其他技术，例如烧结粉末材料。
47.虽然在本文中和附图中描述了具有内部转子和外部定子的电机，但是本领域技术人员可以理解，具有两层交错的预绕线圈的定子结构也可有益于定子在内部且转子在外部的电机。
48.可以理解的是，具有两层预绕线圈的定子结构在其应用中不限于附图所示和上文所述的结构和部件的细节。具有两层预绕线圈的定子结构能够用于其他实施例并且能够以各种方式来实践。还应理解，本文使用的措辞或术语是出于说明而非限制的目的。因此，尽管上文已经通过其说明性实施例描述了具有两层预绕线圈的定子结构，但是在不脱离其精神、范围和本质的情况下，可以对其进行修改。