[發明專利]用于在電機中容納多種導體幾何形狀的公共層疊部件

有效

• 申請號: 201780023697.6
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN109075624B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: J·鐘;K·尼特
• 申請（專利權）人: 博格華納公司
• 主分類號: H02K1/16
• 分類號: H02K1/16;H02K3/12
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡洪貴

通常在需要高槽填充的交流發電機應用中使用矩形導體導線(38)以使輸出和效率最大化。然而，對于較低輸出和效率的應用，圓形導體(40)導線可提高這些交流發電機的成本競爭力。一種用于芯(110)的公共層疊，其可選地容納矩形導線(38)和圓形導線(40)以用于不同應用，而無需任何其它部件改變。該疊片具有槽(112)，該槽(112)與在槽內呈單列的圓形導線(40)對齊并且提供與槽開口(126)的預定間隙。當用圓形導線(40)纏繞時，由這些疊片形成的定子芯(110)具有相對高的槽填充因子。相同的定子芯(110)能夠可選地用方形導線(38)纏繞，以甚至更高地增加槽填充因子。這種公共層疊導致兩種定子構型：高槽填充型式(圓形導線)和極高槽填充型式(方形導線)。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年4月15日提交的美國臨時專利申請第62/323，313號的權益，其內容通過引用并入本文。

技術領域

本申請涉及電機領域，尤其涉及在旋轉電機中容納多種導體幾何形狀。

背景技術

旋轉電機通過利用彼此相對旋轉的轉子和定子的磁場的相互作用來運行。在常見應用中，轉子設置在定子內并且能夠相對于定子旋轉。轉子通常被固定到軸，該軸被安裝用于通過設置在圍繞定子的罩殼中的軸承來中心地旋轉。這些電機包括在定子中的絕緣導線線圈或繞組的構型，這些絕緣導線線圈或繞組繞著定子中心軸線分布。這些繞組通常以漸進順序布置，以限定不同的電相。定子繞組通常纏繞在定子芯的鐵磁極周圍，以增強定子磁場的強度。定子極通常為通常矩形或梯形的齒狀橫截面，并且經常由定子芯中的槽限定。

在多相電動機中，使不同相的電流流經定子中漸進順序的導線繞組在定子中產生旋轉磁場，該旋轉磁場施加機電轉矩到轉子及其軸。相反，在多相發電機或交流發電機中，軸和轉子的外部強制旋轉施加旋轉到磁場，該磁場在定子繞組中感生電流。

定子芯可由互鎖鐵疊片的堆疊形成，這些鐵疊片通常由電工鋼板形成。每個疊片具有中心孔，所有疊片的孔在疊片堆疊中對準，以形成具有中心軸線的定子芯中心孔。因此，定子芯可以是整體環形構件，其中心孔限定大體圓筒形并且繞著中心軸線居中的徑向內孔面。該徑向內孔面設置有大體軸向延伸的細長槽，其由限定定子極的疊片孔的對準的槽口部分形成。由于定子槽在疊片堆疊的整個軸向長度上延伸，并且在內側和相反的兩個軸向端上徑向地開口，因此定子槽軸向地穿過鄰近中心孔的疊片堆疊。

由疊片堆疊形成的槽通常位于沿著定子中心軸線交叉并且包含定子中心軸線的平面中，但這些槽也可以相對于中心軸線傾斜。定子槽通常以均勻的間距繞著定子中心軸線分布。相對于定子，在此提及的徑向方向和軸向方向是相對于定子中心軸線的，并且定子槽通常從中心孔面徑向地延伸到定子芯中，并且沿著孔長度軸向地延伸。因此，每個定子芯槽具有沿著定子芯孔的長度延伸的大體軸向的長度尺寸、在相鄰的一對定子芯齒之間繞著中心軸線周向地延伸的寬度尺寸、以及在接近定子芯中心孔的槽開口和槽底部之間延伸的徑向深度尺寸。

限定定子線圈繞組的細長電導體設置在定子槽內并沿著定子槽延伸。由于導體通過定子槽布線，它們繞著定子極纏繞。通常，定子槽絕緣體插設件位于導體和定子槽的壁之間，以確保定子繞組與定子芯電絕緣。通常，絕緣體插設件由柔性、電絕緣的片材形成，諸如紙或塑料，絕緣體插設件在導體被安裝在槽中之前插設在該槽內。該片材在導體及它們相應的定子槽之間形成電絕緣層。

在多相旋轉電機中，定子線圈繞組包括多個(通常為三個、五個、六個或七個)不同的相繞組，各自由諸如銅磁導線或棒的細長電導體材料形成。導體橫截面通常為圓形或矩形(包括方形)，或者橢圓形。常規尺寸的圓形導線可用于這些導體。可選地，厚棒導體可用于制造線圈，該線圈具有這樣的設計載流能力：與更小尺寸的圓形導線可能的匝數相比，該線圈需要更少的匝數。