專利名稱：用于支撐電機中的導(dǎo)體的墊片的制作方法
用于支撐電機中的導(dǎo)體的墊片技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明整體涉及一種電機，更具體地，涉及一種墊片，所述墊片用于電絕緣形成在電機的定子組件中的繞組布置的各種導(dǎo)體。
背景技術(shù)：
電機可以包括與汽車動力傳動系統(tǒng)有關(guān)的多種用途。例如，傳統(tǒng)汽車可以使用電機作為用于內(nèi)燃機的起動電動機或用作交流發(fā)電機，以發(fā)電并且將電力傳送到車輛配件和/或為車輛電池充電。
示例地電機包括轉(zhuǎn)子和定子。定子由定子疊片或定子芯和多個導(dǎo)電體，或者繞組構(gòu)成，所述繞組插入在定子疊片中。繞組在焊接的端部匝處互連(例如焊接在一起)或者接合，以形成電機運轉(zhuǎn)所需的電路。特別地，當(dāng)定子通過磁場與轉(zhuǎn)子相互作用時，電機運轉(zhuǎn)，以將電能轉(zhuǎn)化成機械能，或者將機械能轉(zhuǎn)化為電能。
導(dǎo)體可以形成多相電機。每相均與其它相互連，以完成完整的電路。使導(dǎo)體彼此電絕緣，以確保電動機不會發(fā)生短路。制造電動機的常見問題是在制造過程期間可能會損壞導(dǎo)體。這可以由形成在導(dǎo)體中以便優(yōu)化定子內(nèi)的布線的彎曲或扭轉(zhuǎn)所造成。取決于定子的尺寸和構(gòu)造，彎曲和扭轉(zhuǎn)或許只是一個極端情況。更加特別地，在被支承在導(dǎo)體外表面上的絕緣體中可以發(fā)生損壞。發(fā)明內(nèi)容
本公開涉及一種墊片，所述墊片用于支撐電機的定子組件中的導(dǎo)體，所述墊片包括由非導(dǎo)電材料形成的絕緣體。第一表面由絕緣體支撐并且軸向向內(nèi)，以接觸內(nèi)繞組組的多個短導(dǎo)電體。第二表面由絕緣體支撐并且定位成軸向向內(nèi)并且從第一表面徑向向內(nèi)，以接觸外繞組組的多個短導(dǎo)電體。交叉袋由絕緣體支撐并且在第一表面和第二表面之間徑向延伸，并且軸向向內(nèi)，以接收限定了交叉導(dǎo)體的導(dǎo)電體，以電連接內(nèi)繞組組和外繞組組。相位超前袋被絕緣體支撐并且軸向面向外，以接收終端相位超前導(dǎo)體。
根據(jù)本公開的其它示例性實施例，電機包括定子芯，所述定子芯包括側(cè)壁，所述側(cè)壁繞軸向軸線延伸。內(nèi)繞組組被定子芯支撐并且包括多個普通導(dǎo)電體和多個短導(dǎo)電體。第一繞組組是設(shè)置在第一導(dǎo)體層和第二導(dǎo)體層中的多相繞組，從第一導(dǎo)體層徑向向外定位所述第二導(dǎo)體層。外繞組組由定子芯支撐并且定位成從內(nèi)繞組組徑向向外并且包括多個普通導(dǎo)電體和多個短導(dǎo)電體。第二繞組組是設(shè)置在第三導(dǎo)體層和第四導(dǎo)體層中的多相繞組，從第三導(dǎo)體層徑向向外定位所述第四導(dǎo)體層。多個交叉導(dǎo)電體由定子芯支撐，以電連接內(nèi)繞組組和外繞組組。多個終端相位超前導(dǎo)體由定子芯支撐，每個終端相位超前導(dǎo)體均電聯(lián)接至IJ內(nèi)繞組組和外繞組組的相位中的一個。墊片包括絕緣體，所述絕緣體由非導(dǎo)電材料形成，所述墊片定位成從定子芯軸向向外并且包括多個定位元件，所述多個定位元件與內(nèi)繞組組和外繞組組的短導(dǎo)電體、內(nèi)繞組組和外繞組組的普通導(dǎo)電體、多個交叉導(dǎo)體和終端相位超前導(dǎo)體相配合。
根據(jù)本公開的另一個示例性實施例，形成電機的定子組件的方法包括以下步驟:設(shè)置具有插入端和相對端的定子芯；將多個普通導(dǎo)電體放置在定子芯的狹槽內(nèi)；將多個短導(dǎo)電體放置在定子芯的狹槽內(nèi)；將多個交叉導(dǎo)體放置在定子芯的狹槽內(nèi)；以及將墊片定位在定子芯的插入端的附近。所述方法還包括以下步驟:使得墊片的第一表面與短導(dǎo)電體對準(zhǔn)；使得交叉袋與交叉導(dǎo)體對準(zhǔn)；并且使得墊片朝向定子芯的插入端運動，使得短導(dǎo)電體接合第一表面并且將短導(dǎo)電體推入到定子芯的狹槽內(nèi)，并且交叉導(dǎo)體被接收在墊片的交叉袋中。當(dāng)考慮舉例說明作為目前認(rèn)為實施本發(fā)明的最優(yōu)模式的示例性實施例的以下詳細(xì)描述時，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢將對本領(lǐng)域中的那些技術(shù)人員而言是清楚的。


圖示的詳細(xì)描述具體涉及附圖，其中圖1是從插入側(cè)觀察的示例性定子組件的透視圖；圖2是圖1的定子芯的簡圖，其示出了位于所述定子芯中的狹槽；圖3是本公開的示例性墊片的外透視圖；圖4是圖3的墊片的內(nèi)透視圖；圖5是在圖1的示例性定子組件的插入端處形成的特殊連接的示意性表示；圖6是圖3的墊片的外透視圖，其示出了與墊片相配合的導(dǎo)體，其中，為了清晰起見，移除了普通導(dǎo)體和短導(dǎo)體；圖7是與圖6類似的內(nèi)透視圖；圖8是示出了與圖3的墊片相配合的普通導(dǎo)體的內(nèi)透視圖；圖9是與圖8類似的外透視圖；圖10是示出了與圖3的墊片相配合的短導(dǎo)體的內(nèi)透視圖；圖11是與圖10類似的外透視圖；圖12是與圖3的墊片相配合的交叉導(dǎo)體的透視圖；圖13是與圖3的墊片相配合的中性導(dǎo)體的透視圖；圖14是示出了與圖3的墊片相配合的終端相位導(dǎo)線的外透視圖；圖15是與圖14類似的內(nèi)透視圖；圖16是與圖15類似的另一個內(nèi)透視圖；圖17是從插入側(cè)觀察的示例性定子組件的透視圖；圖18是本公開的示例性墊片的外透視圖；圖19是圖18的墊片的內(nèi)透視圖；圖20是在圖17的示例性定子組件的插入端處形成的特殊連接的示意性表示；圖21是示出了與墊片相配合的導(dǎo)體的外透視圖，其中為了清晰起見，移除了普通導(dǎo)體和短導(dǎo)體；圖22是與圖21類似的內(nèi)透視圖；圖23是與圖18的墊片相配合的普通導(dǎo)體的內(nèi)透視圖；圖24是與圖23類似的外透視圖；圖25是示出了與圖18的墊片相配合的短導(dǎo)體的內(nèi)透視圖26是與圖25類似的外透視圖27是與圖18的墊片相配合的交叉導(dǎo)體的透視圖28是與圖18的墊片相配合的中性導(dǎo)體和跨接導(dǎo)體的透視圖29是示出了與圖18的墊片相配合的終端相位導(dǎo)線的外透視圖；和
圖30是與圖29類似的內(nèi)透視圖。
具體實施方式
在此描述的本發(fā)明的實施例并非意為窮舉或者將本發(fā)明限制為公開的精確形式。相反，已經(jīng)選擇了選為描述的實施例，以使得本領(lǐng)域中的技術(shù)人員實踐本發(fā)明。
開始參照圖1，示出了用于在電機12中使用的示例性并聯(lián)定子組件10的透視圖。如在此更加詳細(xì)描述的那樣，定子組件10被認(rèn)為是并聯(lián)，原因在于其相位繞組并行互連。定子組件10包括插入端14和相對的端或連接端16。當(dāng)電機12用作電動機(諸如起動電動機或牽引電動機)時，其包括定子組件10，所述定子組件10通過磁場可操作地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子(未示出)，以將電能轉(zhuǎn)換成機械能。以類似的方式，電機12還可以用作交流發(fā)電機或發(fā)電機，以經(jīng)由磁場將機械能轉(zhuǎn)變成電能來發(fā)電并且將電力例如傳送到車輛配件和/或為車輛電池充電。
定子組件10示例性地包括定子芯或疊片20和多個導(dǎo)電體或繞組30。定子芯20包括圓筒形側(cè)壁22，所述圓筒形側(cè)壁22繞縱向軸線23延伸并且限定了敞開的中心部分24。軸向方向A延伸通過定子組件10的插入端14和相對的端或連接端16之間的敞開的中心部分24，并且徑向方向R垂直于軸向方向A遠(yuǎn)離縱向軸線23朝向側(cè)壁22延伸。在特定的示例性實施例中，圓筒形壁22可以包括一個或多個層壓疊片或?qū)?未示出)。在特定的示例性(側(cè)/側(cè)部)實施例中，圓筒形壁22可以由硅鋼構(gòu)成，這減少了在電機12運轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的磁滯和渦流損耗?？商娲?，圓筒形壁22可以由固體粉狀金屬體構(gòu)成。而且，定子芯20可以包括金屬(例如，鋼)框架(未示出)。
定子芯20的圓筒形壁22在圓周內(nèi)表面32和圓周外表面34之間延伸，并且示例性地包括多個沿著圓周間隔開并且沿著軸向延伸的狹槽36 (圖2)，通過所述狹槽36接收導(dǎo)體30。圖1和2的示例性的定子芯20包括60條狹槽36。開口到定子狹槽36的開口示例性地設(shè)置成貫通定子芯20的內(nèi)表面32以及定子芯20的插入端14和連接端16。
示例性地，狹槽36各個均支撐導(dǎo)體30的至少一部分，所述導(dǎo)體30布置在電樞繞組組中，所述電樞繞組組分別包括第一(或內(nèi))和第二(或外)繞組組38和40。更加具體地，每條狹槽36均示例性地包括兩個繞組組的部分，所述繞組組包括第一繞組組38和第二繞組組40。在每條狹槽36中的第一繞組組38包括一個相位的兩個導(dǎo)體30，并且在每條狹槽36中的第二繞組組40包括另一個相位的兩個導(dǎo)體30。類似地，在示例性實施例中的其它狹槽36的每一個均還包括一個相位的兩個導(dǎo)體30和另一個相位的兩個導(dǎo)體30。在其它示例性實施例中，狹槽36中的每一個還能夠包括同一相位的所有四個導(dǎo)體30。在此公開的示例性的繞組布置是三相位繞組布置，所述三相位繞組布置包括相位A、B和C。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是本公開可以應(yīng)用于其它多相繞組布置。
導(dǎo)體30示例性地由諸如銅的導(dǎo)電材料形成，所述導(dǎo)電材料具有矩形橫截面，所述導(dǎo)體30用于形成電樞繞組組38和40。參照圖2和5，導(dǎo)體30示例性地布置在四個同心環(huán)或?qū)又?，其中第一?2定位成最靠近定子芯20的內(nèi)表面32，隨后的第二層44定位成位于第一層42的徑向外部，第三層46定位成位于第二層44的徑向外部，以及第四層48定位成位于第三層46的徑向外部并且定位成最靠近定子芯20的外表面34。第一和第二層42和44限定了第一繞組組38，而第三和第四層46和48限定了第二繞組組40。盡管可以使用矩形橫截面導(dǎo)體30，以享有具有高槽填充率(SFR)的半閉合或全閉合電樞狹槽的優(yōu)勢，但是其它導(dǎo)體(例如，圓形橫截面)也可以作為其的替代方案。用于在定子組件10內(nèi)使用的導(dǎo)電體30示例性地包括普通導(dǎo)體52 (圖8和9)、短導(dǎo)體54 (圖10和11)、交叉導(dǎo)體56 (圖12)、中性導(dǎo)體58 (圖13)和終端相位超前導(dǎo)體(terminal phase-lead conductor) 60 (圖 14-16)。導(dǎo)體 52、54、56、58、60 中的每一個均可以是多種U形夾布置。在Remy International, Inc.擁有的授予Cai的美國專利N0.7，622，843中提供了關(guān)于示例性的U形夾導(dǎo)體的其它細(xì)節(jié)，其公開的內(nèi)容均以援引的方式明確并入本發(fā)明。定子組件10示例性地包括普通區(qū)域59和特殊區(qū)域61，所述普通區(qū)域59和所述特殊區(qū)域61由導(dǎo)體30構(gòu)成。如在此更加詳細(xì)描述的那樣，特殊區(qū)域61中的電連接確定了定子組件10的類型和構(gòu)造。如本領(lǐng)域中已知的那樣，特殊區(qū)域61可以包括例如短導(dǎo)體54、交叉導(dǎo)體56、中性導(dǎo)體58和終端相位超前導(dǎo)體60，用于與外部電氣部件(未示出)相聯(lián)接。示例性的墊片100定位在特殊區(qū)域61中，以定位并且電絕緣多個導(dǎo)體30。參照圖8和9，在第一和第二繞組組38和40中使用普通導(dǎo)體52。在定子組件10內(nèi)使用的導(dǎo)體30 (即，普通)數(shù)量最多并且所述導(dǎo)體30具有大體U形發(fā)夾的布置，所述布置包括由彎折部分64分開的第一和第二支腿62a和62b。每個支腿62a和62b均包括相關(guān)的支腿端部68a和68b (圖8)。導(dǎo)體52的方向在彎折部分64處改變了大體180度。每個普通導(dǎo)體52均在其相應(yīng)的繞組組38和40內(nèi)跨越狹槽36的預(yù)定構(gòu)件(即，節(jié)距)。在特定的示例性實施例中，每個普通導(dǎo)體52均構(gòu)造成跨越其繞組組38、40的12個狹槽。在示例性實施例中，對于總數(shù)48個普通導(dǎo)體52 (16/相位X 3相位=48)而言，每相位需要十六個普通導(dǎo)體52。參照圖10和11，短導(dǎo)體54與普通導(dǎo)體52類似，但是具有更短的節(jié)距(S卩，跨越更少的狹槽36)。短導(dǎo)體54還具有大體U形發(fā)夾的布置,所述短導(dǎo)體54包括第一和第二支腿72a和72b，具有端部78a和78b，彎折部分74分開端部78a和78b。在示例性地的實施例中,對于總數(shù)為12個的短導(dǎo)體54 (4/相位X 3相位=12)而言，每個相位需要4個短導(dǎo)體54。示例性地,每個繞組組38、40設(shè)置了 6個短導(dǎo)體54。現(xiàn)在參照圖12，交叉導(dǎo)體56與普通導(dǎo)體52的發(fā)夾形布置相類似，但是尺寸略微較大，原因在于交叉導(dǎo)體56用于在繞組組38和40之間延伸(即，跨越狹槽36之間的更大距離)，并且在每個相位中在繞組之間設(shè)置了組對組的連接。交叉導(dǎo)體56具有第一和第二支腿53a和53b，具有端部55a和55b，彎折部分57將端部55a和55b分開。在示例性實施例中，對于總數(shù)為6個的交叉導(dǎo)體56 (2/相位X3相位=6)而言，每個相位需要兩個交叉導(dǎo)體56。參照圖13，中性導(dǎo)體58各個均示例性地具有W形并且包括設(shè)置成與繞組布置的第四層48電連通的第一支腿82、第二支腿84和第三支腿86。每個中性導(dǎo)體58均可以由U形發(fā)夾導(dǎo)體88和單個支腿導(dǎo)體90形成。中性導(dǎo)體58用作用于繞組布置的中性連接。而且，示例性的并聯(lián)繞組布置需要內(nèi)和外中性導(dǎo)體58a和58b (圖5)。
現(xiàn)在參照圖14-16，在示例性的繞組布置中，在定子組件10的插入側(cè)上，終端相位超前導(dǎo)體60設(shè)置了用于每個繞組相位(A、B、C)的終端。示例性地，終端相位超前導(dǎo)體60包括三個導(dǎo)體92、94、96，每個繞組相位包括一個導(dǎo)體。每個導(dǎo)體92、94、96均分別包括內(nèi)支腿92a、94a、96a和外支腿92b、94b、96b。連接器孔眼98定位在每個終端相位超前導(dǎo)體支腿92、94、96的端部處。
圖5還詳細(xì)圖解了特殊連接，所述特殊連接包括(I)連接繞組組38和40所需的連接(即，第二層44和第三層46之間的連接)；(2)不同相位繞組之間的中性連接；和(3)用于每個相位繞組的終端連接。這些連接中的每一個均由以上詳細(xì)描述的導(dǎo)體中的一個來完成，例如:分別為(I)交叉導(dǎo)體56 ;(2)中性導(dǎo)體58 ;和(3)終端相位超前導(dǎo)體60。
第一類型的特殊連接是連接兩個繞組組38和40的連接(即，第二層和第一層之間的連接)。這些特殊連接示例性地由交叉導(dǎo)體56形成。第二類型的特殊連接是不同相位繞組之間的中性連接。這個特殊連接示例性地由中性導(dǎo)體58制成?？梢栽O(shè)置中性連接，使得對于多相位機器(電機)而言以星形連接或三角形連接的方式連接襯層。對于每個相位繞組而言，第三類型的特殊連接均是終端連接。這種特殊連接利用終端相位超前導(dǎo)體60制成。
再此參照圖3和4，用于支撐不同導(dǎo)體52、54、56、58、60的示例性墊片100包括電絕緣體102。在一個示例性實施例中，電絕緣體102由諸如聚合物的非導(dǎo)電材料形成。這種聚合物可以是通常稱為Tefl(in 的聚四氟乙烯。墊片100定位成從定子芯24軸向向外并且靠近所述定子芯24的插入側(cè)26。在定子組件10的特殊區(qū)域61內(nèi)墊片100沿著圓周間隔開，并且所述墊片100構(gòu)造成定位多個導(dǎo)體30并且將多個導(dǎo)體30相互隔遠(yuǎn)離，以防止所述多個導(dǎo)體30之間的無意電接觸和在其間發(fā)生短路。墊片100還可以用作推動器或組裝工具，以促進(jìn)將特定導(dǎo)體30插入在定子芯24內(nèi)。盡管在模制過程期間示例性的電絕緣體102形成一個整體，但是在其它實施例中，電絕緣體102可以由多個部件所限定，所述多個部件互鎖以捕獲多個導(dǎo)體30。
墊片100包括多個定位元件，所述多個定位元件在定子組件10的特殊區(qū)域中與多個導(dǎo)電體30相配合，所述導(dǎo)電體30包括普通導(dǎo)體52、短導(dǎo)體54、交叉導(dǎo)體56、中性導(dǎo)體58和終端相位超前導(dǎo)體60。墊片100的電絕緣體102包括軸向向內(nèi)的表面或內(nèi)表面104和軸向面向外的表面或外表面106。弧形內(nèi)側(cè)部和外側(cè)部108和110在電絕緣體102的相對的端部112和114之間延伸。內(nèi)側(cè)部108徑向向內(nèi)(朝向定子芯20的中央軸線23)，而外側(cè)部110徑向向外(遠(yuǎn)離定子芯20的中央軸線23)。
參照圖4、10和11，墊片100包括第一定位元件，所述第一定位元件由被絕緣體102支撐的第一表面115所限定，并且所述第一表面115軸向向內(nèi)，以選擇性接觸內(nèi)繞組組38的短導(dǎo)電體54。示例性地，多個沿著圓周間隔開的第一釘或襯墊116共同限定的第一表面115，所述第一釘或襯墊116從墊片100的內(nèi)表面104軸向向內(nèi)延伸。每個襯墊116接觸內(nèi)繞組組38的相應(yīng)短導(dǎo)體54的彎折部分74。第二定位元件由被絕緣體102支撐的第二表面118所限定。第二表面118定位成從第一表面114徑向向內(nèi)并且軸向向內(nèi)，以接觸外繞組組40的多個短導(dǎo)電體54。而且，第二表面118由多個沿著圓周間隔開的第二釘或襯墊120共同限定，所述第二釘或襯墊120從內(nèi)表面104軸向向內(nèi)延伸，第一襯墊116定位成從第二襯墊120徑向向內(nèi)。每個第二襯墊120均接觸外繞組組40的相應(yīng)的短導(dǎo)體54的彎折部分74。參照圖4、8和9，內(nèi)表面104限定了由絕緣體102支撐的第三定位元件或表面。內(nèi)表面104軸向向內(nèi)，以在外繞組組38和內(nèi)繞組組40的特殊區(qū)域61內(nèi)接觸多個普通導(dǎo)體52。更加具體地，表面104接觸內(nèi)繞組組和外繞組組38和40的選擇性的普通導(dǎo)體52的彎折部分64。參照圖4和12，多個交叉袋124限定了第四定位元件，所述多個交叉袋124在墊片100的內(nèi)表面104內(nèi)向內(nèi)延伸，并且所述第四定位兀件在第一表面116和第二表面120之間徑向延伸。交叉袋124軸向向內(nèi)，以接收交叉導(dǎo)體56。更加具體地，交叉袋124沿著圓周延伸并且徑向位于相對的表面108和110之間，以容納交叉導(dǎo)體56的彎折部分57。交叉袋124示例性地徑向定位在第一襯墊和第二襯墊116和120之間。參照圖4和13，墊片100的第五定位元件由形成在墊片100內(nèi)的中性袋128所限定，以接收中性導(dǎo)體58b。中性袋128形成在由內(nèi)表面104和外側(cè)部110所限定的絕緣體102的軸向向內(nèi)的徑向內(nèi)邊緣內(nèi)。在圖13中，單個中性袋128示出在絕緣體102內(nèi)，以接收中性導(dǎo)體58b。然而，在其它示例性實施例中，第二中性袋(未示出)可以形成在絕緣體102的內(nèi)側(cè)部108內(nèi)，以接收外中性導(dǎo)體58a。示例性地，在由對位芳綸合成纖維(眾所周知Kevlarii)形成的套管132上，中性導(dǎo)體58的至少一部分覆蓋有能夠熔化的含氟聚合物，示例性地為氟化乙丙稀(FEP)熱收縮包覆130，以為了防止導(dǎo)體58發(fā)生磨損并且提供電絕緣。參照圖3和14-16，墊片100的第六定位元件可以包括由絕緣體102支撐的多個相位超前的袋136、138、140，以接收相位超前導(dǎo)體60的導(dǎo)體92、94、96。相位超前袋136、138、140各包括第一、第二、第三、和第四部分142、144、146和148。第一部分142形成在絕緣體102的外表面106內(nèi)并且軸向向外。第二部分144是形成在內(nèi)側(cè)部108內(nèi)的軸向延伸的狹槽并且徑向向內(nèi)。第三部分146是形成在外側(cè)部110中并且徑向向外的軸向延伸的狹槽。第四部分148是形成在絕緣體102的內(nèi)側(cè)部108中的沿著圓周延伸的狹槽。第一部分142、第二部分144和第四部分148接收終端相位超前導(dǎo)體60的內(nèi)支腿92a、94a、96a。類似地，第一部分142和第三部分146接收終端相位超前導(dǎo)體60的外支腿92b、94b、96b。相位超前袋136、138、140協(xié)助將孔眼98定位成與外部終端塊體(未示出)適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)。另外，當(dāng)將相位超前支腿92、94、96聯(lián)接到終端塊體時，墊片100限制了相位超前支腿92、94、96的運動。在特定的示例性實施例中，墊片100的電絕緣體102可以形成有散熱元件。例如，通道(未示出)可以形成在電絕緣體102內(nèi)并且供應(yīng)有流體(例如，空氣或油)，以幫助墊片100附近的導(dǎo)體30散熱。圖17示出了示例性實施例串聯(lián)定子組件210。定子組件210與定子組件10類似，但是卻包括與并聯(lián)截然相反串聯(lián)的導(dǎo)體30。像這樣，就以上詳細(xì)描述的那樣相同的附圖標(biāo)記將指示類似的元件。連同普通導(dǎo)體52、短導(dǎo)體54、交叉導(dǎo)體56、中性導(dǎo)體58和終端相位超前導(dǎo)體60 —起，串聯(lián)定子組件210包括跨接導(dǎo)體211 (圖20和28)?？缃訉?dǎo)體211可以具有與以上詳細(xì)描述相同的U形夾布置相同并且用于串聯(lián)相位繞組中的每一個。如圖28所示，每個跨接導(dǎo)體211均包括被彎折部分215所連接的一對支腿213a和213b。示例性地，在此詳細(xì)描述的繞組布置中共使用了三個跨接導(dǎo)體211a、211b、211c，每相位一個跨接導(dǎo)體(I/相位X3相位=3)。
圖20是示出了并聯(lián)定子組件210的示例性特殊連接的繞組簡圖。具體地，特殊區(qū)域中的不同導(dǎo)體提供:(I)連接繞組組38和40所需的連接(即，第二層44和第三層46之間的連接)；(2)不同相位繞組之間的中性連接；(3)用于每個相位繞組的終端連接；和(4)串聯(lián)相位繞組中的每一個所需的連接(即，相位路徑之間的連接)。這些連接中的每一個均可以由以上詳細(xì)描述的導(dǎo)體中的一個來完成，例如:分別為(I)交叉導(dǎo)體56 ; (2)中性導(dǎo)體58 ; (3)終端相位超前導(dǎo)體60 ;和(4)跨接導(dǎo)體211。
第一種類型的特殊連接件是連接兩個繞組組38和40所需的連接(即，第二層和第一層之間的連接)。這些特殊連接示例性地由交叉導(dǎo)體56形成。第二類型的特殊連接是不同相位繞組之間的中性連接。這這個特殊連接由中心導(dǎo)體58形成。可以設(shè)置中性連接，使得針對多相位機器而言以星形連接或三角形連接來連接繞組。第三類型的特殊連接是對每個相位繞組的終端連接。這個特殊連接件由終端相位超前導(dǎo)體60形成。第四類型的特殊連接是以串聯(lián)的方式連接同一相位的繞組分支所需的連接。該特殊連接由跨接導(dǎo)體211形成。
參照圖18-19和21-22，示出了其它示例性墊片300，所述墊片300用于與串聯(lián)定子組件210 —起使用。在一個示例性實施例中，墊片300包括由非導(dǎo)電材料(諸如聚合物)形成的絕緣體302。聚合物可以是聚四氟乙烯，通常被稱為TeflonH。墊片300定位成從定子芯24軸向向外并且靠近所述定子芯24的插入側(cè)14。墊片300在定子組件210的特殊區(qū)域61內(nèi)沿著圓周間隔開，并且構(gòu)造成定位多個導(dǎo)體30并且使得多個導(dǎo)體30相互隔遠(yuǎn)離，以防止在多個導(dǎo)體30無意間電接觸和在多個導(dǎo)體30之間發(fā)生短路。墊片300還可以用作推動件或組裝工具，以促進(jìn)將特定的導(dǎo)體30插入在定子芯20內(nèi)。
墊片300包括多個定位元件，所述多個定位元件與定子組件10的特殊區(qū)域61中的不同導(dǎo)體30相配合，所述導(dǎo)體30包括普通導(dǎo)體52、短導(dǎo)體54、交叉導(dǎo)體56、中性導(dǎo)體58、終端相位超前導(dǎo)體60、和跨接導(dǎo)體211。墊片300的絕緣體302包括軸向向內(nèi)的表面或內(nèi)表面304和相對的軸向向外的表面或外表面306。弧形內(nèi)側(cè)部和外側(cè)部308和310在絕緣體302的相對的端部312和314之間延伸。內(nèi)側(cè)部308徑向向內(nèi)(朝向定子芯20的中心軸線23)，而外側(cè)部310徑向向外(遠(yuǎn)離定子芯20的中心軸線23)。
參照圖19、25和26，墊片300包括定位元件，所述定位元件由絕緣體302支撐的第一表面315所限定，所述第一表面315軸向向內(nèi)，以連接內(nèi)繞組組38的選擇性的短導(dǎo)體54。示例性地，第一表面315由多個沿著圓周間隔開的第一釘或襯墊316所限定，所述第一釘或襯墊316從墊片300的內(nèi)表面304軸向向內(nèi)延伸。第二定位元件由絕緣體102支撐的第二表面318所限定。第二表面318定位成從第一表面314徑向向內(nèi)并且軸向向內(nèi)，以接觸外繞組組40的多個短導(dǎo)體54。而且，第二表面318由多個沿著圓周間隔開的第二釘或襯墊320所共同限定，所述第二釘或襯墊320從內(nèi)表面304軸向向內(nèi)延伸，第一襯墊316定位成從第二襯墊320徑向向內(nèi)。
參照圖19、23和24，內(nèi)表面304限定了由絕緣體302支撐的表面的第三定位元件。內(nèi)表面304軸向向內(nèi)，以在外繞組組38和內(nèi)繞組組40的特殊區(qū)域61內(nèi)接觸多個普通導(dǎo)體52。
參照圖19和27，第四定位元件由多個交叉袋324所限定，所述多個交叉袋324在墊片300的內(nèi)表面304內(nèi)向內(nèi)延伸并且在第一表面316和第二表面320之間徑向延伸。交叉袋324軸向向內(nèi)，以接收交叉導(dǎo)體56。更具體地，交叉袋324沿著圓周延伸并且徑向位于相對的表面308和310之間，以容納交叉導(dǎo)體56的彎折部分57。交叉袋324示例性地定位成徑向位于第一襯墊和第二襯墊316和320之間。參照圖19和28，墊片300的第五定位元件是形成在墊片300內(nèi)的中性袋328，以接收中性導(dǎo)體58。中性袋328形成在由內(nèi)表面304和外側(cè)部310所限定的絕緣體302的軸向向內(nèi)的徑向內(nèi)邊緣內(nèi)。參照圖18和29-30，墊片300的第六定位元件包括多個相位超前袋336、338、340，所述多個相位超前袋336、338、340由絕緣體302支撐。相位超前袋336、338、340各包括第一部分342、和第二部分344。第一部分342形成在絕緣體302的外側(cè)表面306內(nèi)并且軸向向外。第二部分344是形成在外側(cè)部310內(nèi)并且徑向向外的軸向延伸的狹槽。第一部分342和第二部分344接收終端相位超前導(dǎo)體60的支腿92、94、96。參照圖19和28，跨接導(dǎo)體211被接收在跨接袋350內(nèi)，所述跨接袋350形成在由內(nèi)表面304和內(nèi)側(cè)部308限定的絕緣體302的軸向向內(nèi)的徑向內(nèi)邊緣內(nèi)?？缃哟?50沿著圓周延伸并且接收跨接導(dǎo)體211的彎折部分215。在此將詳細(xì)描述形成定子組件10的示例性方法。除非另有說明，形成定子組件210的方法將基本相同。示例性方法包括設(shè)置定子芯20并且將多個普通導(dǎo)體52和短導(dǎo)體54插入在定子芯20內(nèi)的步驟。更加具體地，通過定子芯20的插入端14將普通導(dǎo)體52和短導(dǎo)體54插入到選擇性狹狹槽36中。多個交叉導(dǎo)體56在定子芯20的插入端14處還插入在選擇性狹槽36內(nèi)。中性導(dǎo)體58還接收在定子芯20的選擇性狹槽36的插入端14內(nèi)。在串聯(lián)定子組件210中，跨接導(dǎo)體211被插入到定子芯20中并且取代中性導(dǎo)體58中的一個。接下來，墊片100被定位在定子芯20的插入端14的附近，其中，墊片100的第一表面和第二表面115和118與短導(dǎo)體54對準(zhǔn)，交叉袋124與交叉導(dǎo)體56對準(zhǔn)，并且內(nèi)表面104與普通導(dǎo)體52對準(zhǔn)。然后，使得墊片100朝向定子芯20的插入端14運動，使得短導(dǎo)體54接合第一表面和第二表面115和118并且被推入到定子芯20的相應(yīng)狹槽36中，并且交叉導(dǎo)體56被接收在墊片100的交叉袋124內(nèi)。在特定的示例性實施例中，墊片100的內(nèi)表面104可以靠置在普通導(dǎo)體52的彎折部分64上。中性導(dǎo)體58還定位在墊片100的中性袋128內(nèi)。在串聯(lián)定子組件210中，選擇性的跨接導(dǎo)體211定位在墊片300的跨接袋350內(nèi)。終端相位超前導(dǎo)體60可以定位在墊片100的相位超前袋136、138、140內(nèi)。在此詳細(xì)解釋的墊片100和300提供了相應(yīng)定子組件10和210的特殊區(qū)域61內(nèi)的不同導(dǎo)體30之間的固定間隔。墊片100、300還協(xié)助相位超前孔眼98的固定定位，以適當(dāng)?shù)嘏c終端塊體對準(zhǔn)。每個墊片100、300的絕緣體102、302用于使得特殊區(qū)域61內(nèi)的相應(yīng)導(dǎo)體30之間電絕緣?？紤]到墊片100、300的空間定向和電絕緣功能，在許多實例中可以消除通常施加到單個導(dǎo)體30的絕緣材料。另外，墊片100和300可以用作組裝工具，所述組裝工具允許在保持插入的導(dǎo)體30之間的相對間隔的同時，同步將導(dǎo)體30插入在特殊區(qū)域61內(nèi)。盡管已經(jīng)特定的優(yōu)選的實施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是在本發(fā)明的如在以下權(quán)利要求中描述和限定的精神和范圍內(nèi)還存在變型方案和修改方案。
權(quán)利要求
1.一種用于支撐電機的定子組件中的導(dǎo)體的墊片，所述墊片包括: 絕緣體，所述絕緣體由非導(dǎo)電材料形成； 第一表面，所述第一表面由所述絕緣體支撐，所述第一表面軸向向內(nèi)，以接觸內(nèi)繞組組的多個短導(dǎo)電體； 第二表面，所述第二表面由所述絕緣體支撐，所述第二表面定位成軸向向內(nèi)并且從所述第一表面徑向向內(nèi)，以接觸外繞組組的多個短導(dǎo)電體； 交叉袋，所述交叉袋由所述絕緣體支撐，所述交叉袋在所述第一表面和所述第二表面之間徑向延伸，并且軸向向內(nèi)，用于接收限定交叉導(dǎo)體的導(dǎo)電體，以電連接所述內(nèi)繞組組和所述外繞組組；和 相位超前袋，所述相位超前袋由所述絕緣體支撐，所述相位超前袋軸向向外，以接收終端相位超前導(dǎo)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊片，所述墊片還包括第三表面，所述第三表面由所述絕緣體支撐，所述第三表面軸向向內(nèi)，以接觸所述外繞組組和所述內(nèi)繞組組的多個普通導(dǎo)電體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述墊片，所述墊片還包括中性袋，所述中性袋由所述絕緣體支撐，所述中性袋軸向向外，用于接收限定中性導(dǎo)體的導(dǎo)電體，所述中性導(dǎo)體提供所述外繞組組和所述內(nèi)繞組組的不同繞組相位之間的中性連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的墊片，其中，所述第一表面由多個沿著圓周間隔開的第一襯墊所限定，所述第一襯墊從所述第三表面軸向向內(nèi)延伸，并且所述第二表面由多個沿著圓周間隔開的第二襯墊所限定，所述第二襯墊從所述第三表面軸向向內(nèi)延伸，所述第一襯墊被定位成從所述第二襯墊徑向向內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的墊片，其中，多個所述交叉袋沿著圓周延伸并且定位成徑向位于所述第一襯墊和所 述第二襯墊中間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的墊片，其中，所述中性袋形成在所述絕緣體的軸向向內(nèi)的徑向內(nèi)邊緣內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊片，其中，所述多個相位超前袋在所述絕緣體的徑向內(nèi)邊緣至所述絕緣體的徑向外邊緣之間徑向延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊片，其中，所述絕緣體由聚合物形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的墊片，其中，所述絕緣體由聚四氟乙烯形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的墊片，所述墊片在所述中性連接件的至少一部分上的Kevlar套管上還包括FEP熱收縮包覆。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的墊片，所述墊片還包括定位在所述相位超前袋的徑向內(nèi)邊緣處的連接件孔眼。
12.—種電機,所述電機包括: 定子芯，所述定子芯包括繞縱向軸線延伸的側(cè)壁； 內(nèi)繞組組，所述內(nèi)繞組組由所述定子芯支撐并且包括多個普通導(dǎo)電體和多個短導(dǎo)電體，第一繞組組是設(shè)置在第一導(dǎo)體層和第二導(dǎo)體層中的多相繞組，所述第二導(dǎo)體層被定位成從所述第一導(dǎo)體層徑向向外； 外繞組組，所述外繞組組由定子芯支撐并且定位成從所述內(nèi)繞組組徑向向外并且包括多個普通導(dǎo)電體和多個短導(dǎo)電體，第二繞組組是設(shè)置在第三導(dǎo)體層和第四導(dǎo)體層中的多相繞組，所述第四導(dǎo)體層被定位成從所述第三導(dǎo)體層徑向向外； 多個交叉導(dǎo)體，所述多個交叉導(dǎo)體被所述定子芯支撐，以電連接所述內(nèi)繞組組和所述外繞組組； 多個終端相位超前導(dǎo)體，所述多個終端相位超前導(dǎo)體由所述定子芯支撐，每個所述終端相位超前導(dǎo)體均電聯(lián)接到所述內(nèi)繞組組和所述外繞組組的相位中的一個；和 墊片，所述墊片包括絕緣體，所述絕緣體由非導(dǎo)電材料形成，所述墊片被定位成從所述定子芯軸向向外并且包括多個定位元件，所述多個定位元件與所述內(nèi)繞組組和所述外繞組組的短導(dǎo)電體、所述內(nèi)繞組組和所述外繞組組的所述普通導(dǎo)電體、所述多個交叉導(dǎo)體和所述終端相位超前導(dǎo)體相配合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電機，其中，所述墊片的所述定位元件包括: 第一表面，所述第一表面由所述絕緣體支撐，所述第一表面軸向向內(nèi)，以接觸所述內(nèi)繞組組的多個所述短導(dǎo)電體；和 第二表面，所述第二表面由所述絕緣體支撐，所述第二表面定位成軸向向內(nèi)并且從所述第一表面徑向向內(nèi)，以接觸所述外繞組組的所述多個短導(dǎo)電體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電機，其中，所述墊片的所述定位元件包括第三表面，所述第三表面軸向向內(nèi)，以接觸所述外繞組組和所述內(nèi)繞組組的多個普通導(dǎo)電體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電機，其中，所述墊片的所述定位元件還包括由所述絕緣體支撐的多個交叉袋，所述交叉袋在所述第一表面和所述第二表面中間徑向延伸，并且軸向向內(nèi)，以接收所述交叉導(dǎo)體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電機，其中，所述墊片的所述定位元件還包括由所述絕緣體支撐的多個相位超前袋，所述相位超前袋軸向向外，以接收終端相位超前導(dǎo)體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電機，所述電機還包括: 中性導(dǎo)體，所述中性導(dǎo)體提供了所述內(nèi)繞組組和所述外繞組組的不同繞組相位之間的中性連接；并且 其中，所述墊片的所述定位元件還包括中性袋，以接收所述中性導(dǎo)體。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電機，其中，所述第一表面由沿著圓周間隔開的多個第一襯墊限定，所述第一襯墊從所述第三表面軸向向內(nèi)延伸，并且所述第二表面由沿著圓周間隔開的多個第二襯墊所限定，所述第二襯墊從所述第三表面軸向向內(nèi)延伸，所述第一襯墊定位成從所述第二襯墊徑向向內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電機，其中，所述墊片的所述定位元件包括多個所述交叉袋，所述交叉袋在所述第一表面和所述第二表面中間徑向延伸，并且軸向向內(nèi)，以接收所述交叉導(dǎo)體。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電機，其中，所述中性袋形成在所述絕緣體的軸向向內(nèi)的徑向內(nèi)邊緣內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電機，其中，所述墊片的所述定位元件包括接收所述終端相位超前導(dǎo)體的多個所述相位超前袋，所述相位超前袋在所述絕緣體的徑向內(nèi)邊緣至所述絕緣體的徑向外邊緣之間徑向延伸。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電機，其中，所述絕緣體由聚合物形成。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電機，其中，所述絕緣體由聚四氟乙烯形成。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電機，所述電機在所述中性連接件的至少一部分上的Kevlar套管上還包括FEP熱收縮包覆。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電機，所述電機還包括定位在所述相位超前袋的徑向內(nèi)邊緣處的連接件孔眼。
26.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電機，其中，所述導(dǎo)體包括U形發(fā)夾式導(dǎo)體，所述U形發(fā)夾式導(dǎo)體包括第一支腿部和第二支腿部和連接所述第一支腿部和所述第二支腿部的U形彎折部分。
27.一種形成電機的定子組件的方法，所述方法包括以下步驟: 提供定子芯，所述定子芯具有插入端和相對的端； 將多個普通導(dǎo)電體放置在所述定子芯的狹槽內(nèi)； 將多個短導(dǎo)電體放置在所述定子芯的狹槽內(nèi)； 將多個交叉導(dǎo)電體放置在所述定子芯的狹槽內(nèi)； 將墊片定位在所述定子芯的所述插入端的附近； 使得所述墊片的第一表面與所述短導(dǎo)電體對準(zhǔn)； 使得交叉袋與所述交叉導(dǎo)體對準(zhǔn)；和 使得所述墊片向所述定子芯的所述插入端運動，以使得所述短導(dǎo)電體接合所述第一表面并且被推入到所述定子芯的所述狹槽中，并且所述交叉導(dǎo)體被接收在所述墊片的所述交叉袋內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，所述方法還包括使得所述墊片運動成與所述普通導(dǎo)電體相接觸的步驟。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，所述方法還包括將多個終端相位超前導(dǎo)體放置在所述墊片的相位超前袋內(nèi)的步驟。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，所述方法還包括將中性導(dǎo)體放置在所述墊片的中性袋內(nèi)的步驟。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，所述方法還包括將熱收縮包覆放置在所述中性導(dǎo)體上的Kevlar套管上的步驟。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述墊片由非導(dǎo)電材料形成。
全文摘要
用于支撐電機中的導(dǎo)體的墊片。一種用于支撐電機的定子組件中的導(dǎo)體的墊片包括多個定位元件，所述多個定位元件與繞組布置中的特殊區(qū)域中的多種導(dǎo)體相配合。闡釋的墊片包括絕緣體，所述絕緣體由非導(dǎo)電材料形成并且包括軸向向內(nèi)的表面，以接觸短導(dǎo)體和用于接收交叉導(dǎo)體的交叉袋，所述交叉導(dǎo)體電連接內(nèi)繞組組和外繞組組。墊片還示例性地包括相位超前袋，所述相位超前袋軸向向內(nèi)，以接收終端相位超前導(dǎo)體。
文檔編號H02K1/16GK103151867SQ201210524709
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者R·E·特拉梅爾, A·P·蘇特, S·伯頓 申請人:瑞美技術(shù)有限責(zé)任公司