专利名称：定子及其制造方法
技术领域：
本发明涉及电动机。更具体地，本发明涉及用于电动机的定子。
背景技术：
定子通常由一系列的薄的、平的冲片或叠片堆叠所形成的立体的堆叠片或铁心形成。线圈或绕组定位在沖片上预成型的槽中，通过堆叠片延伸，线圈的端环绕堆叠片的各端以形成连续闭合回路电路的端线圈。
制造商已经开发出具有不同导体绕组片的定子，其与上述环绕堆
叠片各端的线圈类似。例如，制造具有由多个u形导体片形成的定子
绕组的定子的方法在JP-B2-3196738中描述。在此示例中，U形导体片具有一对插入定子铁心中形成的槽中的导体。U形导体片的一个导体插入一个槽中，另 一个导体插入与此槽远离 一个极距的另 一个槽中。在多个导体片全部插入槽中之后，导体的轴向端相互连接以形成定子绕组。
L形导体片还在JP-A-2001-37131中描述，其描述具有由多个L形导体片形成的定子绕组的定子。L形导体片从两个轴向端插入定子铁心的槽中。然后，L形导体片的轴向端相互电连接以形成定子绕组。
最近，制造商已经开始使用杆形片作为导体片。例如，美国专利6,548,933描述将定子齿部夹入邻近的槽中间。在线圈的U形侧的两端之间使用薄片杆形片，线圈是连接的并形成具有一个绕组闭合回路。在反U形侧的两端之间插入的多个线圈是连接的，并获得形成预定的绕组线圈数的定子线圈。
然而，上面提及的描述没有 一 个充分减少必需的导电材料的量或充分减少产品的成本。此外，上面的描述没有一个具有充分的灵活性以构造电动机绕组至多种电气设计结构中。
因此，至今，没有用于充分减少在定子铁心产品中使用的导电材料的量的合适的端帽组件或方法。
发明内容
本公开描述用于电动机定子的端帽组件和制造定子的方法。
在本发明的一个实施例中，端帽组件包括介电材料和多个各被介电材料支撑的并各介于定子绕组各线圈之间的连接通路，其中，连接通路构造成与定子导体的各末端连通。
在本发明的另 一个实施例中，本发明提供制造电动机定子的方法，其包括提供具有多个导体绕组槽的定子铁心，将多个导体绕组定位在定子铁心中，各导体绕组具有至少一个末端，提供至少一个端帽组件并连接至少一个端帽组件至定子铁心的第一和第二侧，其中，连接通路构造成与定子导体的各末端连通从而形成连续的导体绕组。端帽组件包括介电材料和多个各被介电材料支撑的并各介于定子绕组的各线圏之间的连接通路。
参考下面的结合附图的描述，本公开的其它特征和优点将是显而易见的。
现在参考附图，其中
图1是根据本发明的一个方面的包括定子叠片的定子铁心的透视图。
图2是本发明的实施例涉及的定子的正视图。图3是本发明的实施例涉及的设置在村底中的端帽组件的一部分的透视图。
图4是本发明的实施例涉及的端帽组件的侧视图。帽组件的顶视图。 图6是固定在定子上的端帽组件的透视图。
图7是根据本发明的另一个实施例描述的逐步的方法的流程图。 图8是定子和端帽组件的分解视图。
在若干视图中，同样的符号标明同样的或相关的部件和单元，视 图不按比例除非另外说明。
具体实施例方式
本发明的一个实施例包括端帽组件，端帽组件包括衬底和多个各 介于定子绕组各线圈之间的连接通路，因此，其允许连接通路和定子 导体的末端之间的电连通。本发明提供的两个特别的优点是能够在定 子端部线圈中使用少得多的导电材料(例如磁线)来制造定子铁心和允 许单独的端帽组件用于多种不同的定子导体结构，此各结构可应用于 许多不同的定子设计需求。
下面参考附图论述的要求保护的本发明的具体结构和设置仅用 于说明目的。本领域技术人员理解范围内的其它结构和设置可不背离 权利要求的主旨和范围内地制造、使用和销售。例如，尽管本发明的 一些实施例在本文中是参考电动机描述的，本领域技术人员应该意识 到，本发明的实施例可在任何需要突出的电气线圈的装置中实施。
如本文所使用的，用单数并以词"一"或"一个"进行叙 述的元
件或功能应该理解为不排除复数的所述元件或功能，除非这样的排除 明确地^皮叙述。此外，要求保护的本发明指的"一个实施例"不应该 解释成排除另外的也包含所述特征的实施例的存在。
现在参考图1，根据本发明的方面，定子叠片铁心总体地显示为
100。叠片铁心100可包括多个定子叠片102，并可有选择地包括定子 内部通风叠片(ventlamination)104和定子外部通风叠片106。应该意识 到叠片铁心100可与叠片铁心10在例如电动机中一起使用。还应该 理解，可选地，叠片铁心10和100的任何一个可在例如电动机结构中分开地使用。
定子叠片铁心可包括设置在导体布线齿110之间的导体布线槽
108。定子叠片铁心可构造成容纳至少一个以导体绕组的形式嵌入的 导体(未示出)。
现在参考图2， 一个完整的定子总体地显示为200。完整的定子 200包括定子铁心202、定子导体204和206，以及端帽组件208和 210。
定子铁心202可由例如钢、铁等制造。定子铁心的尺寸可设计为 与多个电动才几尺寸相对应，并可构造成减少石兹滞和涡流损诔毛。
定子导体204可由任何导电材料，例如铜或铝制造。导体还可通 过例如绝缘纸与铁心电绝缘。当联接在定子端帽组件上时，定子导体 允许闭合回路电路，因此，当电流通过时磁场产生。在本发明的一个 实施例中，导体可形成为在定子槽中的预定的设置，允许相同的、堆 叠的、分层的形式。然而，在可选的实施例中，导体可定位在任意的 方向上任意地设置在定子槽中。在本发明的又一个可选的实施例中， 形成的或任意地设置的导体可预联接在定子一侧的至少一个端帽上 并经由例如注入机构插入至定子铁心中。端帽组件208和210可固定 在定子导体的末端上。
端帽组件208和210，将参考图3和4更详细地描述，可固定在 定子200的第一和第二端上，其尺寸可设计为与定子200的第一和第 二端相对应。在本发明的实施例中，端帽组件可构造成与定子导体204 的末端电连通，从而形成闭合电^各。
现在参考图3，示例性的端帽组件总体地显示为300并包括多个 连接通路302、衬底304、多个定子导体306和连接接合点308。
在本发明的示例性实施例中，连接通路302可由导电材料诸如铜 或铝制造。多个连接通路302可各介于定子绕组的各线圏之间，连接 通路包括在310的多个导体。因此，各连接通路可构造成与定子导体 306的各末端连通。也就是说，连接通路可与定子导体的末端对准以完成闭合回路。
进一步参考图3，介电材料304可为由例如FR4、N5000BT或33N 制造的或涂有例如聚对二甲苯的衬底以提供在连接通路和它们的环 境之间的绝缘通道。介电材料304可有效地作为内部连接通路302和 可位于此的定子导体的末端的壳。介电材料还可提供多种电气设计结 构中必需的硬度。在可选的实施例中，密封(encapsulate)可提供作为介 电材料。密封可为在电气应用中合适的环氧树脂。在本发明的又一个 可选的实施例中，介电材料可包括构造成保护定子最外侧的各端帽组 件的外周面。
在连接点312，连接通路可位于与各定子导体306的纵向轴线近 似垂直的平面中，还沿圓周位于介电材料304的内表面上。在本发明 的可选的实施例中，连接通路可构造成电动机性能设计所需要的分层 的形式，其将参考图4更详细地描述。连接点312还可包括结合部分 (未示出)，在此建立连接通路和定子导体之间的电连接。结合部分可 包括任何有利的连接组件，例如，铜焊接合点、焊接接合点、弹簧夹、 压销、螺栓连接、触头、摩擦搅拌焊接(frictionstirwelds)等。
现在参考图4，端帽组件的侧视图总体地显示为400。端帽组件 可构造成分层的形式。"分层的"指的是连接通路可位于沿端帽圆周 的分开的平面上。还可有既绝缘各连接通路又提供连接通路的支撑的 介电绝缘材料中间层。示例性的端帽的实施例允许单独的端帽用于多 种不同的定子导体结构，各结构可应用于许多不同的定子设计需求。 例如，在第一可选的实施例402中，定子导体410可连接在第一层连 接通路412。在其它的可选的实施例404、 406和408中，定子导体可 经由结合部分422分别地连接在连接通路414、 416和418上。介电 材料中间层420,例如村底或环氧树脂密封，可在各分层的连接通路 之间层叠以电绝缘各连接通路。
在本发明的另 一个实施例中，端帽组件可包括重铜印刷电路板。 图5显示了包括可蚀刻或镀在衬底502上的例如重铜的迹线504的端帽组件的顶视图。重铜可包括任何带有铜的重量超过4oz./f^的电路。
迹线可为轻铜并与重铜迹线互连。衬底尺寸可设计为圓柱形的并包括
尺寸和形状可预定以与定子设计需求相对应的中间孔520。
在本发明的示例性实施例中，电路板可为分层的，因而其可包括
经由线508连接的外部迹线504和由线514连接的内部迹线510。尽 管，如显示的，示例性的电路是两层电路板，应该意识到可构想出多 个层以匹配多个定子导体和电机结构。例如，端帽可包括经由圓周地 设置在端帽周围的线518连接的内部迹线516，内部迹线516在内部 迹线510下面的平面中。此外，端帽可包括用于层和层电连接的共同 迹线(未示出)。示例性的布置还可允许单独的端帽组件用于多种不同 的定子导体结构，各结构可应用于许多不同的定子设计需求。
应该意识到各定子铁心和端帽组件的实施例还可包括用于插入 外部电源(未示出)以提供电能给定子的连接器。
现在参考图6,固定在定子上的端帽组件的透视图总体地显示为 600以更清楚的说明本发明。在本发明的这个实施例中，定子组件包 括连接通路602、介电材料604、定子导体606、定子架608。连接通 路602和结合部分(未示出)一起可允许在各定子导体606之间的近似 90度的电气连接，从而在各定子绕组中充分减少为形成闭合电路而形 成完整的定子绕组所必需的定子导体材料的量。此外，本发明的此实 施例罩住定子的端部线圈从而充分减少对端部线圈的损害。在本发明 的可选的实施例中，连接通路602可定向在与其它连接通路成角的或 成弓形的平面上，从而防止分开的电气通路相互接触。
现在参考图7，制造电动机定子的方法总体地提供在700。显示 的流程图更好的帮助说明此示例性的方法。尽管流程图显示示例'11的 逐步的方法，应该意识到，本领域技术人员可重新设置或重新排序步 骤而维持同样的结果。
提供具有多个导体绕组槽的定子叠片铁心的步骤702可包括定子 叠片的结合，诸如图l所显示的。定子叠片铁心可由堆叠多个定子叠
9片形成，从而形成铁心，其各是经由夹板、钉、焊接等固定在一起的。 在铁心的内周面上可有多个安装在铁心上的定子齿。定子齿可包括尺 寸设计为与定子导体线相对应的绕组槽。
将多个导体绕组定位在定子铁心中，各导体绕组具有至少一个末
端的步骤704，可包括提供形成为分开的尺寸设计为与定子铁心中的 绕组槽相对应的矩形的线，允许统一的、堆叠的、分层的形式。然而， 在可选的实施例中，导体可任意地定位，其中导体任意地设置在定子 槽中。在本发明的又一个可选的实施例中，形成的或任意地设置的导 体可预联接在至少一个端帽上，然后经由自动注入插入至生产后的定 子铁心中。
各导体绕组可具有至少一个末端。"末端"指的是各导体绕组包 括端部，其中，绕组是不完整的直至加入端帽组件，然后端帽组件完
成导体绕组并形成闭合回路。形成末端可包括切除或剥除完整的绕组 的最外围，或将线插入或注入到已经预先形成的包括末端的铁心中。 各导体绕组的末端可延伸至架的外面，如图8中在800显示的。在此 示例性实施例中，绕组包括两个末端804和806,其各构造成能够与 固定在其上的端帽组件电连通。因此，末端可定位以与端帽组件的多 个连接通路相对应，从而其可与多个绕组和定子设置相对应。为了提 供更简单的端帽连接，绕组的末端可涂上颜色以与在端帽上的连接的 合适的点相对应，其取决于绕组设置和定子设计。用于匹配特别的连 接点的其它合适的方法可包括在线的末端的折边的形状，例如三角
形、菱形等。
提供至少一个端帽组件，端帽组件包括衬底和多个各纟皮村底支撑 的并各介于定子绕组的各线圈之间的连接通路，其中，连接通路构造 成与定子导体的各末端连通的步骤706，可包括，例如在图8中显示 的，定子的各端的连接，如通过箭头812和814指示的。
在定子铁心的至少一侧连接至少一个端帽组件，其中，连接通路 构造成与定子导体的各末端连通从而形成连续的定子绕组的步骤708,可包括通过铜焊接合点、焊接接合点、弹簧夹、压销、螺栓连 接、触头、摩擦搅拌焊接等连接。
当端帽组件^皮安装时，定子导体的末端和端帽组件连接通路连接
以形成闭合回路，并完成定子绕组，如在图3中显示的。因此，制造 是有利的。
尽管本发明的不同的实施例的具体特征可能在一些附图中显示 而没有在其它附图中显示，这仅为了方便。根据本发明的原理， 一个 附图的特征可与任何其它附图中的任何或全部特征结合。在本文中使 用的词"包括，，、"具有"和"带有"应广泛地和全面地解释，并不 限于任何实质的相互联系。而且，任何本文7>开的实施例不应解释为 仅有的可能的实施例。而是，修改和其它的实施例被包括在权利要求 范围内。
ii
权利要求
1.一种用于包括定子绕组的电动机的定子(200)的端帽组件(208，210)，所述端帽组件包括介电材料(304)；和多个各被所述介电材料(304)支撑的并各介于所述定子绕组的各线圈之间的连接通路(302)，其中，所述连接通路(302)构造成与定子导体(306)的各末端(804，806)连通。
2. 权利要求1所述的端帽组件，其特征在于，所述定子绕组包括多个导体(306)，并且其中，各连接通路(302)位于与各导体(306)的纵向轴线近似垂直的平面上。
3. 权利要求1所述的端帽组件，其特征在于，所述介电材料(304) 是衬底或环氧树脂，并且其中，所述介电材料介于连接通路(302)的多个层之间。
4. 权利要求1所述的端帽组件，其特征在于，所述端帽组件(208,210)包括两个端帽组件(208, 210)，各尺寸设计为对应定子(200)的第一和第二端。
5. 权利要求1所述的端帽组件，其特征在于，所述连接通路包括多个沿圆周位于所述介电材料(304)的内表面和外表面上且还位于分开的平面上的连接通路(302)。
6. 权利要求1所述的端帽组件，其特征在于，还包括具有结合部分的连接接合点(308)，所述结合部分构造成电连接所述连接通路(302)至所述定子导体的各所述末端(804, 806)。
7. —种制造电动机的定子(200)的方法，包括提供具有多个导体绕组槽(108)的定子铁心(100);将多个导体绕组定位在所述定子铁心中，各导体绕组具有至少一个末端(804, 806);提供至少一个端帽组件(208, 210),所述端帽组件包括介电材料(304);和多个各^^皮所述介电材料(304)支撑的且各介于所述定子绕组的各线圈之间的连接通路(302);连接至少一个端帽组件(208, 210)在所述定子铁心(100)的第一和第二侧，其中，所述连接通路(302)构造成与定子导体的各末端(804,806)连通从而形成连续的定子绕组。
8. 权利要求7所述的方法，其特征在于，所述定子绕组包括多个导体(706)，并且其中，各连接通路(302)位于与各导体(706)的纵向轴线近似垂直的平面中。
9. 权利要求7所述的方法，其特征在于，所述介电材料(304)是村底或环氧树脂，并且其中，所述介电材料介于连接通路(302)的多个层之间。
10. 权利要求7所述的方法，其特征在于，所述连接通路(302)包括多个沿圓周位于所述介电材料(304)的表面的连接通路。
全文摘要
本发明涉及定子及其制造方法。具体而言，本公开描述了一种用于具有定子绕组的电动机的定子(200)的端帽组件(208，210)。端帽组件(208，210)具有介电材料(304)，和多个各被介电材料(304)支撑的并各介于定子绕组的各线圈之间的连接通路(302)，其中连接通路(302)构造成与定子导体(306)的各末端(804，806)连通。还提供一种制造定子的方法。
文档编号H02K3/46GK101651378SQ20091016649
公开日2010年2月17日 申请日期2009年8月12日 优先权日2008年8月12日
发明者B·J·凡萨尔卡, G·拉米, M·R·拉伊, M·布勒因, S·古普塔, T·珀杜 申请人:通用电气公司