專利名稱：用于連續(xù)纏繞的層狀轉(zhuǎn)子通量路徑的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及例如電動馬達之類的磁裝置，并且更具體地涉及用于保持繞組且 為這種裝置內(nèi)的轉(zhuǎn)子提供通量路徑的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
電動馬達通常包括轉(zhuǎn)子芯(例如層狀或?qū)嵭巨D(zhuǎn)子)，該轉(zhuǎn)子芯包括多個繞組并且 具有附連于組件外周邊以便保持繞組且提供轉(zhuǎn)子通量路徑的某種形式的結(jié)構(gòu)。一種這樣的 結(jié)構(gòu)被稱為“齒頂”，該齒頂是被開槽以容納在轉(zhuǎn)子芯的外部上形成的齒結(jié)構(gòu)的部件。當這樣的齒頂能夠提供適當?shù)霓D(zhuǎn)子通量路徑時，其在很多方面是不令人滿意的。 例如，它們的保持能力有限，因為對于大部分而言它們僅被固定于齒頂，并且因而不能提供 強的徑向壓縮力。此外，因為齒頂不互連，所以總得來說它們不能相對于繞組和定子芯提供 “周向強度”(即，對內(nèi)部徑向壓力的抵抗力)。此外，這樣的轉(zhuǎn)子通量路徑設(shè)計通常被制造 為單獨機加工的部件，而這可能導(dǎo)致顯著的材料浪費。因此，需要提供減少浪費、更加有效并且高度地易于制造的保持結(jié)構(gòu)/通量路徑 結(jié)構(gòu)。結(jié)合附圖和上述技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)，從后續(xù)的詳細說明和所附權(quán)利要求中，可以顯 而易見到本發(fā)明的其他理想特征和特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案。方案1 一種制造轉(zhuǎn)子組件的方法，包括提供具有周邊的轉(zhuǎn)子芯；將多個繞組設(shè) 置于所述轉(zhuǎn)子芯的所述周邊內(nèi)；提供材料的細長矩形條，其具有限定寬度的第一邊緣和第 二邊緣；切割所述細長矩形條來形成具有對應(yīng)所述第一邊緣的第一側(cè)的第一圖樣條；繞所 述轉(zhuǎn)子芯的所述周邊纏繞所述第一圖樣條部分，使得所述第一邊緣鄰近所述周邊并且所述 圖樣條部分形成連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)。方案2 根據(jù)方案1所述的方法，還包括切割所述細長矩形條以形成具有對應(yīng)所述 第二邊緣的第一側(cè)的第二圖樣條。方案3 根據(jù)方案1所述的方法，其中所述第一圖樣條包括由相應(yīng)鉸接區(qū)域隔開的 多個弓形區(qū)域，并且纏繞步驟包括使得所述弓形區(qū)域在所述鉸接區(qū)域處樞轉(zhuǎn)以便所述圖樣 條的所述第一側(cè)形成多邊形螺旋。方案4 根據(jù)方案3所述的方法，其中所述外周邊包括多個齒結(jié)構(gòu)，并且每個所述 弓形區(qū)域均包括被構(gòu)造成接收一個所述齒結(jié)構(gòu)的槽。方案5 根據(jù)方案1所述的方法，其中所述細長矩形條包含鋼材料。方案6 根據(jù)方案2所述的方法，其中所述第一圖樣條和所述第二圖樣條的體積的 和大于所述細長矩形條的總體積的近似50%。方案7 根據(jù)方案3所述的方法，其中所述連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成約束繞組。方案8 根據(jù)方案3所述的方法，其中所述連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)形成轉(zhuǎn)子通量路徑。
方案9 根據(jù)方案5所述的方法，其中所述細長矩形條包含電工級鋼。方案10 —種轉(zhuǎn)子組件，包括具有周邊的轉(zhuǎn)子芯；在所述轉(zhuǎn)子芯的所述周邊內(nèi)的 多個繞組；繞組保持結(jié)構(gòu)，其包括具有實質(zhì)上線性邊緣的材料圖樣條，所述材料圖樣條以螺 旋樣式繞所述轉(zhuǎn)子芯的所述周邊纏繞，使得所述實質(zhì)上線性邊緣鄰近所述周邊，并且所述 圖樣條部分形成連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)。方案11 根據(jù)方案10所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述圖樣條包括由相應(yīng)鉸接區(qū)域隔開 的多個弓形區(qū)域。方案12 根據(jù)方案11所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述周邊包括多個齒結(jié)構(gòu)，并且每個 所述弓形區(qū)域均包括被構(gòu)造成接收一個所述齒結(jié)構(gòu)的槽。方案14 根據(jù)方案10所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述圖樣條包含鋼。方案15 根據(jù)方案10所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成約束所 述繞組。方案16 根據(jù)方案10所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)形成轉(zhuǎn)子通量路徑。方案17 根據(jù)方案14所述的轉(zhuǎn)子組件，其中矩形圖樣條包含電工級鋼。方案18 —種轉(zhuǎn)子繞組保持結(jié)構(gòu)，包括材料圖樣條，其具有實質(zhì)上線性邊緣、多 個弓形區(qū)域以及鄰近所述弓形區(qū)域的多個鉸接區(qū)域；其中所述材料圖樣條以多邊形螺旋樣 式纏繞，使得所述弓形區(qū)域在所述鉸接區(qū)域處樞轉(zhuǎn)以形成連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)，該連續(xù)層狀環(huán) 結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成包圍轉(zhuǎn)子芯，該轉(zhuǎn)子芯具有被包括在其內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞組。方案19 根據(jù)方案18所述的轉(zhuǎn)子繞組保持結(jié)構(gòu)，其中所述材料圖樣條包含電工級 鋼。方案20 根據(jù)方案所述的轉(zhuǎn)子繞組保持結(jié)構(gòu)，其中所述弓形區(qū)域包括切口區(qū)域， 該切口區(qū)域被構(gòu)造成接收被設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子芯上的齒。


當結(jié)合附圖考慮時參考詳細說明和權(quán)利要求可以更加全面地理解本發(fā)明，其中在 所有附圖中同樣的附圖標記代表相同的元件。圖1是根據(jù)一個實施例的轉(zhuǎn)子設(shè)計的橫截面總覽圖；圖2是根據(jù)一個實施例的示例性材料圖樣條；圖3在概念上示出了由多邊螺旋形成的層狀(疊片)結(jié)構(gòu)；以及圖4是根據(jù)一個實施例的圖樣條的等軸剖切圖。
具體實施例方式大體而言，本發(fā)明涉及由如下方式形成的轉(zhuǎn)子通量路徑結(jié)構(gòu)，即材料的圖樣條 (patterned strip)以多邊螺旋樣式纏繞從而形成連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)。有鑒于此，下述詳細說 明實際上僅是描述性的，并且不試圖限制本發(fā)明或本申請以及本發(fā)明的使用。此外，不意圖 受限于前述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或隨后的詳細說明中出現(xiàn)的任意明確或暗示的 理論。這里以功能和/或邏輯塊部件和各種處理步驟的方式來描述本發(fā)明。應(yīng)該意識到， 可以由被構(gòu)造成執(zhí)行特定功能的任意數(shù)量的硬件、軟件和/或固件部件來實現(xiàn)這樣的塊部件。為了清楚，在此不詳細描述涉及電動馬達、磁力學(xué)等的常規(guī)技術(shù)和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，連續(xù)層狀環(huán)被用于保持繞組并且在纏繞的電動馬達轉(zhuǎn)子中提供通量 路徑。層狀環(huán)可以由單個的薄材料條形成，從而減少浪費并且形成堅固的層狀結(jié)構(gòu)。參見圖1所示的橫截面總覽圖，示例性轉(zhuǎn)子組件100通常包括具有外周邊的轉(zhuǎn)子 芯106 (例如本領(lǐng)域公知的層狀或?qū)嵭窘Y(jié)構(gòu))、在轉(zhuǎn)子芯的周邊之內(nèi)的多個繞組102、以及連 續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)120，該連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)120用于在保持繞組102的同時為轉(zhuǎn)子芯106提供 通量路徑。層狀環(huán)結(jié)構(gòu)可以由任意數(shù)量的通常用于通量路徑的材料構(gòu)成，包括例如M15或 M19鋼的電工級鋼。如本領(lǐng)域公知的，在繞組102和層狀環(huán)結(jié)構(gòu)120之間可以包括適當?shù)慕^緣層104。 此外，轉(zhuǎn)子芯106的外部可以包括徑向向外突出的一系列齒108。這樣的齒108通常繞轉(zhuǎn)子 芯106的外部等距分布，并且用于輔助固定層狀環(huán)結(jié)構(gòu)120(例如，借助于在結(jié)構(gòu)的內(nèi)邊緣 內(nèi)的匹配凹口或槽124)。環(huán)結(jié)構(gòu)120具有外周邊126，該外周邊126的特征在于具有相對 寬的弓形區(qū)域以及其間的鉸接區(qū)域122從而有助于繞芯106纏繞圖樣條來形成所示的連續(xù) 層狀物。為了方便，部件120將被稱為“圖樣條”或“層狀環(huán)結(jié)構(gòu)”，這取決于其是否已經(jīng)繞 轉(zhuǎn)子芯106蜿蜒狀地纏繞。在所示實施例中，其中轉(zhuǎn)子芯106是大體八邊形的，層狀環(huán)120的外表面126具有 近似180-160度的外鉸接角(由鉸鏈122處的切線限定)?；诶鐨庀锻棵芏?、連接橋 強度和/或在“橋”處形成彎曲的能力，來形成層狀環(huán)的外表面的形狀。也應(yīng)注意到，環(huán)120 不必須是八邊形的(例如所示的8-柱型構(gòu)造)，可以使用任意適當形狀。通常通過機器內(nèi) 柱的數(shù)量來確定邊的數(shù)量。因此，已經(jīng)公開的是，使用具有實質(zhì)上線性邊緣的材料圖樣條、多個弓形(例如弦 狀)區(qū)域和鄰近弓形區(qū)域的多個鉸接區(qū)域122來產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)，其中以多邊形螺旋樣式來纏 繞材料圖樣條，使得弓形區(qū)域在鉸接區(qū)域122處樞轉(zhuǎn)從而形成連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)120，該連續(xù) 層狀環(huán)結(jié)構(gòu)120被構(gòu)造成圍繞包括在其內(nèi)的轉(zhuǎn)子芯106和轉(zhuǎn)子繞組102。應(yīng)該意識到最終 層狀環(huán)結(jié)構(gòu)120用于在旋轉(zhuǎn)期間約束繞組102不發(fā)生徑向運動，并且在操作期間也用作相 對于轉(zhuǎn)子芯106和繞組102的通量路徑。現(xiàn)在將描述制造轉(zhuǎn)子組件100的示例性方法。參考圖2，首先提供材料的細長矩形條200。如所示，條200具有限定寬度w的兩 條相對的邊緣220和222。根據(jù)圖樣條的具體設(shè)計目標和形狀可以改變該寬度?？梢詧?zhí)行適當?shù)那懈睢_壓或其他材料去除操作來切割細長矩形條200從而形成 具有對應(yīng)邊緣220的線性側(cè)的第一圖樣條120。同時，可以圖樣成形具有對應(yīng)邊緣220的線 性側(cè)的第二圖樣條120。因此，產(chǎn)生了相對較少量的廢料202。之后，圖樣條120以圓形螺旋方式繞轉(zhuǎn)子芯106的周邊纏繞，以便第一邊緣220鄰 近轉(zhuǎn)子芯106(和/或絕緣件104)的周邊，并且圖樣條形成連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)120?？梢允褂?粘結(jié)、焊接、樁固、鉚接或任意其他適當方法來固定各個層狀層。如圖2所示，每個圖樣條120均包括由相應(yīng)鉸接區(qū)域122隔開的多個弓形區(qū)域 204。這樣，纏繞步驟將包括使得弓形區(qū)域204在鉸接區(qū)域122處樞轉(zhuǎn)以便圖樣條120的第 一邊緣220形成多邊形螺旋。這在圖3中被示出，其示出了形成八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的纏繞樣 式的概略性等軸視圖。應(yīng)該注意到，本發(fā)明不限于具體形狀和鉸接尺寸。可以使用能夠纏 繞成層狀結(jié)構(gòu)的任意的條形狀。
如圖4所示，形成的條120具有厚度t和鉸接寬度d。這兩個參數(shù)均可以被選擇成 實現(xiàn)所需機械性能和磁性能。雖然上述詳細描述已經(jīng)描述了至少一個示例性實施例，但是應(yīng)該意識到存在大量 變型。例如，除了所述單個層之外還可以包括附加的阻擋層。也應(yīng)該意識到，這里描述的一 個或更多個示例性實施例不試圖以任意方式來限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用或構(gòu)造。相反，上述 詳細描述向本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供了實現(xiàn)一個或更多個所述實施例的便利的啟示性途徑。 應(yīng)該理解的是，可以在不背離本發(fā)明的范圍和其合理等價物的情況下對元件的功能和設(shè)置 做出各種改變。
權(quán)利要求
一種制造轉(zhuǎn)子組件的方法，包括提供具有周邊的轉(zhuǎn)子芯；將多個繞組設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子芯的所述周邊內(nèi)；提供材料的細長矩形條，其具有限定寬度的第一邊緣和第二邊緣；切割所述細長矩形條來形成具有對應(yīng)所述第一邊緣的第一側(cè)的第一圖樣條；繞所述轉(zhuǎn)子芯的所述周邊纏繞所述第一圖樣條部分，使得所述第一邊緣鄰近所述周邊并且所述圖樣條部分形成連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括切割所述細長矩形條以形成具有對應(yīng)所述第二 邊緣的第一側(cè)的第二圖樣條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一圖樣條包括由相應(yīng)鉸接區(qū)域隔開的多個 弓形區(qū)域，并且纏繞步驟包括使得所述弓形區(qū)域在所述鉸接區(qū)域處樞轉(zhuǎn)以便所述圖樣條的 所述第一側(cè)形成多邊形螺旋。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述外周邊包括多個齒結(jié)構(gòu)，并且每個所述弓形 區(qū)域均包括被構(gòu)造成接收一個所述齒結(jié)構(gòu)的槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述細長矩形條包含鋼材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一圖樣條和所述第二圖樣條的體積的和大 于所述細長矩形條的總體積的近似50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成約束繞組。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)形成轉(zhuǎn)子通量路徑。
9.一種轉(zhuǎn)子組件，包括具有周邊的轉(zhuǎn)子芯；在所述轉(zhuǎn)子芯的所述周邊內(nèi)的多個繞組；繞組保持結(jié)構(gòu)，其包括具有實質(zhì)上線性邊緣的材料圖樣條，所述材料圖樣條以螺旋樣 式繞所述轉(zhuǎn)子芯的所述周邊纏繞，使得所述實質(zhì)上線性邊緣鄰近所述周邊，并且所述圖樣 條部分形成連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)。
10.一種轉(zhuǎn)子繞組保持結(jié)構(gòu)，包括材料圖樣條，其具有實質(zhì)上線性邊緣、多個弓形區(qū)域以及鄰近所述弓形區(qū)域的多個鉸 接區(qū)域；其中所述材料圖樣條以多邊形螺旋樣式纏繞，使得所述弓形區(qū)域在所述鉸接區(qū)域處樞 轉(zhuǎn)以形成連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)，該連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成包圍轉(zhuǎn)子芯，該轉(zhuǎn)子芯具有被包括 在其內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞組。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于連續(xù)纏繞的層狀轉(zhuǎn)子通量路徑的方法和設(shè)備。通過提供材料的細長矩形條，其具有限定寬度的第一邊緣和第二邊緣；切割所述細長矩形條來形成具有對應(yīng)所述第一邊緣的第一側(cè)的第一圖樣條；繞轉(zhuǎn)子芯的周邊纏繞第一圖樣條部分，使得所述第一邊緣鄰近所述周邊并且所述圖樣條部分形成連續(xù)層狀環(huán)結(jié)構(gòu)，從而來組裝轉(zhuǎn)子組件。兩個層狀環(huán)結(jié)構(gòu)可以由單個條切割而成，從而減少廢料并且形成堅固結(jié)構(gòu)。
文檔編號H02K15/02GK101895174SQ20101018193
公開日2010年11月24日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者C·C·斯坦庫, E·黑奇, P·J·薩瓦吉安 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司