專利名稱：用于開關(guān)磁阻電機(jī)的端帽組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)，而更具體地說，涉及一種用于電機(jī)的繞組端帽組件。
背景技術(shù)：
磁阻電機(jī)，如電動機(jī)和發(fā)電機(jī)，通常都包括一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子，所述定子被安裝在電機(jī)外殼內(nèi)部，而所述轉(zhuǎn)子被支承用于相對于定子旋轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)子往往會旋轉(zhuǎn)到一個(gè)使磁路的磁阻最小的位置(并使定子繞組電感最大)，磁阻電機(jī)產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)一對徑向相反的轉(zhuǎn)子極與一對已激勵且徑向相反的定子極對準(zhǔn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的磁阻最小。在同步式磁阻電機(jī)中，繞組以一受控的頻率被激勵。在開關(guān)磁阻電機(jī)中，檢測轉(zhuǎn)子的角位置。驅(qū)動電路根據(jù)檢測的轉(zhuǎn)子而激勵定子繞組。
有兩種明顯不同的用于檢測轉(zhuǎn)子角位置的方法。在一種“檢測式”方法中，一個(gè)外部物理傳感器檢測轉(zhuǎn)子的角位置。例如，一種具有霍爾效應(yīng)傳感器或光學(xué)傳感器的轉(zhuǎn)子位置傳感器(RPT)實(shí)際上檢測轉(zhuǎn)子的角位置。在一種“無傳感器”方法中，與驅(qū)動電路關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備在沒有物理傳感器的情況下得到轉(zhuǎn)子角位置。例如，在無傳感器方法中，轉(zhuǎn)子位置通過測量未激勵繞組中的反電動勢(EMF)，通過將診斷脈沖加入激勵的和/或未激勵的繞組中并檢測最終的電氣響應(yīng)，或通過檢測其它電參數(shù)并得到轉(zhuǎn)子角位置來得到。
常規(guī)的開關(guān)磁阻電機(jī)一般包括一個(gè)定子，上述定子具有一個(gè)實(shí)心定子鐵芯和/或一個(gè)具有多個(gè)圓形定子板的疊層式定子，上述圓形定子板用一種導(dǎo)磁材料制造并疊加在一起。定子板限定凸出的定子極和極間槽，上述定子極徑向上向內(nèi)伸出，而上述極間槽位于相鄰的定子極之間。繞組線繞在定子極上。正如可以理解的，增加繞組匝數(shù)和槽內(nèi)填充物會增加電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。開關(guān)磁阻電機(jī)的定子極通常都具有平行的側(cè)面，所述平行的側(cè)面不是固有地保持繞組線。在定子極的徑向內(nèi)端上設(shè)置柄腳來幫助將繞組線保持在定子極上獲得了有限的成功。
有幾種常規(guī)方法用于將繞組線安放在磁阻電機(jī)的定子上。繞組線可以先纏繞并轉(zhuǎn)移到定子極上?？晒┻x擇地，可以采用針形繞組(needlewinding)將繞組線繞在定子極上。上述兩種方法往往會圍繞定子極的軸向端留下過量的繞組線或環(huán)。盡管在定子極上纏繞大匝數(shù)繞組繞有利于電機(jī)性能，但在繞組包裝和形成期間難以使繞組線保持在位。此外，繞組線在定子極上的位置隨定子極和電機(jī)的不同而不同。換句話說，各繞組匝數(shù)定位不同，并且定子極繞組的剖面圖形不同。結(jié)果是，即使采用相同的繞組匝數(shù)，各定子極和電機(jī)的電感和電阻在隨定子極的不同而不同。在定子極之間還采用軸向上插入的楔形件或頂部條來幫助將繞組定位，這取得了一些成功。
如上所述，開關(guān)磁阻電機(jī)的驅(qū)動電路需要轉(zhuǎn)子的角位置作為輸入。有許多與應(yīng)用檢測法的開關(guān)磁阻電機(jī)有關(guān)的問題。在檢測法中，RPT檢測轉(zhuǎn)子相對于定子的角位置。RPT通常包括一個(gè)傳感器板和一個(gè)光閘，上述傳感器板具有一個(gè)或多個(gè)傳感器，而上述光閘耦合到轉(zhuǎn)子軸上并與所述轉(zhuǎn)子軸一起旋轉(zhuǎn)。光閘包括多個(gè)光閘齒，所述光閘齒隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而穿過光學(xué)傳感器。
由于轉(zhuǎn)子角位置是開關(guān)磁阻電機(jī)合適運(yùn)行的關(guān)鍵，所以采用精密的對準(zhǔn)技術(shù)以保證RPT傳感器板相對于外殼和定子合適定位。人們已知對不準(zhǔn)傳感器板會使電機(jī)性能變差。遺憾的是，利用這些復(fù)雜的對準(zhǔn)技術(shù)增加了裝備RPT的開關(guān)磁阻電機(jī)的制造成本。
RPT還增加開關(guān)磁阻電機(jī)的總尺寸，總尺寸的增加會對機(jī)器和產(chǎn)品包裝要求產(chǎn)生不利影響。在一些應(yīng)用中，RPT的成本常常把開關(guān)磁阻電機(jī)放在一種競爭不利的地位，上述一些應(yīng)用適合于不要求RPT的開環(huán)式感應(yīng)電機(jī)。
用RPT的另一些缺點(diǎn)包括開關(guān)磁阻電機(jī)的現(xiàn)場檢修。具體地說，位于封閉的轉(zhuǎn)子外殼內(nèi)的一些磨損的元件，如軸承可能必須進(jìn)行修理或更換。為了接近磨損的元件，必須取下外殼的端罩。由于傳感器板的對準(zhǔn)很關(guān)鍵，所以放回端罩常常要求用復(fù)雜的對準(zhǔn)技術(shù)。當(dāng)對準(zhǔn)技術(shù)不適合由維修技術(shù)人員實(shí)施時(shí)，傳感器板對不準(zhǔn)并且電動機(jī)的性能受到嚴(yán)重影響。
在努力消除RPT以及降低制造成本和對不準(zhǔn)問題的過程中，希望用無傳感器技術(shù)來檢測轉(zhuǎn)子位置。應(yīng)用無傳感器方法的開關(guān)磁阻電機(jī)也有一些問題。無傳感器法檢測開關(guān)或磁阻電機(jī)中定子未激勵的繞組反電動勢(EMF)的幅度，或者應(yīng)用向已激勵和/或未激勵的繞組輸出的診斷脈沖。當(dāng)測得的EMF幅度達(dá)到一預(yù)定水平時(shí)，各繞組換向。如果采用診斷脈沖，則當(dāng)檢測到合適的電響應(yīng)時(shí)各繞組換向。有一些專利公開了用于檢測開關(guān)磁阻電機(jī)中轉(zhuǎn)子位置的無傳感器技術(shù)，其中包括Tang申請的美國專利5,929,590和Maes等申請的美國專利5,877,568，它們被引入本申請作為參考。
盡管有一些與消除RPT有關(guān)的顯而易見的優(yōu)點(diǎn)，但由于定子繞組可變的電特征，無傳感器法也達(dá)到了有限的成功。例如，可變電特性的來源之一是由裝配期間在定子極上單個(gè)繞組匝放置不一致所引起的。當(dāng)單個(gè)繞組匝相對于定子極的位置在不同定子極之間發(fā)生變化時(shí)，定子極的電特性同樣發(fā)生變化。在使用期間，各繞組如果不固定在適當(dāng)位置，它們往往會發(fā)生蠕變或移動。定子繞組的電特性使它難以一致地從比較低的反EMF中識別轉(zhuǎn)子角位置。同樣，定子繞組對診斷脈沖的電響應(yīng)也受可變電特性的不利和不一致的影響。
盡管開關(guān)磁阻電機(jī)的設(shè)計(jì)比較成熟，但也有幾個(gè)需要改進(jìn)的地方。具體地說，希望改進(jìn)開關(guān)磁阻電機(jī)定子極的電特性的一致性。人們希望通過增加槽充填來改進(jìn)開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。通過增加轉(zhuǎn)矩密度，對于給定的轉(zhuǎn)矩輸出，可以減少開關(guān)磁阻電機(jī)的尺寸，或者可以用增加轉(zhuǎn)矩輸出保持尺寸不變。電機(jī)達(dá)到較高的轉(zhuǎn)矩密度將使裝有開關(guān)磁阻電機(jī)的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上有更大的靈活性，這樣可以通過產(chǎn)品的變化增加銷售額和/或提高利潤率。
另外，人們還希望消除對開關(guān)磁阻電機(jī)中對RPT的需要。另外，可以以高度均勻和可重復(fù)的方式裝配開關(guān)磁阻電機(jī)的定子繞組，以便通過減少定子電感和電阻的變化而改善無傳感器開關(guān)磁阻電機(jī)的性能。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的用于一種具有一個(gè)定子和若干定子極的繞組端帽組件包括第一和第二端帽，所述第一和第二端帽連接到各定子極的相對軸向端表面上。第一內(nèi)部繞組保持器部分在軸向上延伸，以便將第一端帽的內(nèi)端連接到第二端帽的內(nèi)端上。
在本發(fā)明的另一些特點(diǎn)中，第二內(nèi)部繞組保持器部分在軸向上延伸，以便將第一端帽的內(nèi)端連接到第二端帽的內(nèi)端上。第一和第二端帽及第一和第二內(nèi)部繞組保持器部分限定一個(gè)環(huán)形溝道，用于接收和保持繞組線，上述繞組線繞在第一和第二端帽，定子極及第一和第二內(nèi)部繞組保持器部分上。繞組端帽組件還包括第一和第二外部保持器部分，上述第一和第二外部保持器部分將上述第一和第二端帽的襯套部分或外面部分連接在一起。
在本發(fā)明的另一方面，開關(guān)磁阻電機(jī)包括一個(gè)定子。定子包括多個(gè)定子段組件，每個(gè)定子段組件都具有一個(gè)定子段鐵芯。一個(gè)端帽組件包括第一和第二端帽，鄰近定子段鐵芯的相對軸向端表面設(shè)置。一個(gè)第一內(nèi)部繞組保持器部分在軸向上延伸，以便將第一端帽的內(nèi)端連接到第二端帽的內(nèi)端上。
在本發(fā)明還有另一方面，一種用于開關(guān)磁阻電機(jī)定子的定子段組件包括一個(gè)定子段鐵芯。定子段鐵芯包括一個(gè)徑向外凸緣部分和一個(gè)齒形部分，所述齒形部分從經(jīng)向外凸緣的中心部分經(jīng)向向內(nèi)延伸。一個(gè)端帽組件限定一個(gè)連續(xù)的環(huán)形溝道。端帽組件包括第一和第二端帽，鄰近定子段鐵芯相對的軸向端表面設(shè)置。第一和第二內(nèi)部繞組保持器部分在軸向上延伸，以便將第一和第二端帽的內(nèi)端連接在一起。第一和第二內(nèi)部繞組保持器部分嚙合齒形部分內(nèi)端。
本發(fā)明的另外一些方面、目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)通過閱讀說明書、附圖及后面的權(quán)利要求將是顯而易見的。


圖1示出了一種用于開關(guān)磁阻電機(jī)的分段式定子和轉(zhuǎn)子；圖2示出了一個(gè)定子板；圖3是根據(jù)本發(fā)明的端帽組件的透視圖；圖4是一種與定子相關(guān)的定子段組件透視圖；圖5示出了一種開關(guān)磁阻驅(qū)動電路及用于將驅(qū)動電路連接到各定子段終端上的電路板；圖6A示出了定子段組件，其中去掉了其線繞組和絕緣部分，以便更清楚示出定子板疊層和端帽組件；圖6B是圖6A所示端帽組件的平面圖；圖6C是圖6B所示端帽組件的端視圖；圖7A與圖6A相似，只是示出了一種可供選擇的端帽組件；圖7B示出了圖7A的可供選擇的端帽組件的平面圖；圖7C示出了圖7B中所示可供選擇的端帽組件的端視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明下面的詳細(xì)說明僅提供一些優(yōu)選的示例性實(shí)施例，并不打算限制本發(fā)明的范圍、適用性或構(gòu)造。更確切地說，優(yōu)選示例性實(shí)施例的詳細(xì)說明將為本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供用于實(shí)施本發(fā)明示例性優(yōu)選實(shí)施例的說明。應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明所附權(quán)利要求所述的精神和范圍的情況下，在各元件的功能和安排上可以進(jìn)行各種改變。
本發(fā)明通過將定子分成多個(gè)定子段組件，并通過提供定位和保持繞組線的繞組端帽組件，顯著地改善了開關(guān)磁阻電機(jī)定子的電特性的一致性。每個(gè)定子段組件包括一個(gè)定子鐵芯，一個(gè)繞組端帽組件，繞組線和絕緣部分。定子段組件可以用計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)繞線機(jī)單獨(dú)繞線，上述計(jì)算機(jī)數(shù)控繞線機(jī)在安放每一匝繞組線時(shí)具有很高的精度。繞組端帽組件提供一種用于容納繞組線的連續(xù)環(huán)形溝道。連續(xù)環(huán)形溝道有助于始終如一地定位繞組線并防止繞組蠕變。
現(xiàn)在參見各附圖，其中示出了一種開關(guān)磁阻電機(jī)10，它包括一個(gè)外殼12，一個(gè)安裝在外殼12中的分段式定子14，和一個(gè)相對于分段式定子14旋轉(zhuǎn)支承的轉(zhuǎn)子16。盡管當(dāng)和開關(guān)磁阻電機(jī)一起使用時(shí)具有特別的優(yōu)點(diǎn)，但端帽組件也可以用于其它類型的電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明，分段式定子14包括多個(gè)定子段組件18，這些定子段組件18可以單獨(dú)裝配并在隨后與其它段組件結(jié)合，以便限定分段式定子14。正如下面將要詳細(xì)說明的，每個(gè)定子段組件18都包括一個(gè)定子段鐵芯20，一個(gè)端帽組件22，和繞組線24，上述端帽組件22靠近上述定子段鐵芯20設(shè)置和/或固定到定子段鐵芯20上，而上述繞組線24繞在定子段鐵芯20和端帽組件22上。
主要參見圖1和圖2，定子段鐵芯20包括一個(gè)實(shí)心鐵芯或一單個(gè)定子板26的疊層。每個(gè)定子板26都包括一個(gè)拱形外凸緣部分28和一個(gè)齒形極部分30。外凸緣28部分的外邊緣表面32被加工成一定形狀，用于與外殼12的內(nèi)壁表面34配合。外凸緣部分28的內(nèi)邊緣表面130通常是拱形，并且通常與外邊緣表面32同心。每個(gè)外凸緣部分28都具有一個(gè)舌形伸出部分36和一個(gè)凹槽40，上述舌形伸出部分36在一個(gè)邊緣表面38上形成，而上述凹槽40在邊緣表面38相對的邊緣表面42上。定子板26的每個(gè)極部分30都具有一個(gè)拱形內(nèi)邊緣表面44和一對朝圓周方向延伸的伸出部分46。
如上所述，定子段鐵芯20優(yōu)選的是由多個(gè)層疊在一起的定子板26限定。各定子極26用薄的導(dǎo)磁材料板沖切而成。在沖切操作期間，一第一對切縫50被切在外凸緣部分28，一第二對切縫切在極部分30，并且使切縫50和52之間的中間部分變形。切縫50橫向上相對于切縫52對準(zhǔn)。形成定子段鐵芯20的各定子板26層疊并壓配合在一起。這種操作造成各定子板26可松脫式相互連接，以便限定定子段鐵芯20。
轉(zhuǎn)子16包括一個(gè)圓形凸緣部分54和多個(gè)齒形極部分56，所述齒形極部分56從凸緣部分54徑向伸出。一個(gè)圓孔58在轉(zhuǎn)子16中形成并包括鍵槽60。轉(zhuǎn)子軸(未示出)安放于轉(zhuǎn)子16的圓孔58中。在所示的特定實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子16具有8個(gè)等間距的轉(zhuǎn)子極部分56，而分段式定子14具有12個(gè)等間距的極部分30。也可考慮其它的轉(zhuǎn)子極和定子極的組合。此外，每個(gè)轉(zhuǎn)子極部分56都具有一個(gè)拱形外邊緣表面62，它相對于各定子板26的極部分30上拱形內(nèi)邊緣表面44限定一個(gè)氣隙63。
參見圖3和4，定子段組件18包括定子段鐵芯20，端帽組件22和繞組線24。端帽組件22用非導(dǎo)磁材料制成，并包括一個(gè)第一端帽64A，一個(gè)第二端帽64B和一對細(xì)長的繞組保持器部分66。第一端帽64A位于定子段鐵芯20的一端處，而第二端帽64B位于定子段鐵芯20的相對端處。繞組保持器部分66使第一和第二端帽64A和64B相互連接，并靠近伸出部分46，位于各定子板26的極部分30徑向內(nèi)端附近。帽64A和64B最好在構(gòu)形上相同。同樣，各保持器部分66最好在構(gòu)形上相同。考慮用快速壓緊連接將將保持器部分66相對的兩端連接到端帽64A和64B上。此外，考慮用黏合劑將端帽64A和64B接合到定子段鐵芯20的相對兩端上。端帽64A與64B和/或保持器部分66也可以圍繞定子段鐵芯20模制或粘附到定子段鐵芯20上，作為整體的端帽組件22或作為若干單件。因?yàn)榈谝欢嗣?4A與第二端帽64B相同，所以下面對元件的說明對第一端帽64A將用標(biāo)號帶后綴“A”，而對第二端帽64B，同樣元件的標(biāo)號將帶后綴“B”。
不像無電刷的永磁電機(jī)那樣，開關(guān)磁阻電機(jī)不包括永久磁鐵或其它在轉(zhuǎn)子外表面上的直流(DC)激勵。開關(guān)磁阻電機(jī)通過激勵徑向相反的凸出的定子極形成一個(gè)穿過轉(zhuǎn)子的磁通路徑。在徑向相反的轉(zhuǎn)子極上施加力，以使磁路的磁阻減至最小并使轉(zhuǎn)子極與激勵的凸出定子極對準(zhǔn)。由于這些操作的不同，所以開關(guān)磁阻電機(jī)往往會在相鄰的定子極之間具有更多的空間，而無電刷永磁電機(jī)通常具有盡可能靠近在一起定位的凸出的定子極。無電刷永磁電機(jī)各凸出的定子極的接近降低了相鄰定子極之間的磁阻。相反，在開關(guān)磁阻電機(jī)中各凸出的定子極的間距增加了相鄰的凸出定子極之間的磁阻。各凸出的定子極上的導(dǎo)磁柄腳在開關(guān)磁阻電機(jī)上不能充分增加，來保持繞組同時(shí)也不降低相鄰定子極之間的磁阻。然而，根據(jù)本發(fā)明的端帽組件通過應(yīng)用絕緣保持器部分66保持繞組而不降低極間磁阻。絕緣繞組保持器部分比無電刷永磁電機(jī)中用柄腳可能延伸的更遠(yuǎn)。結(jié)果，絕緣保持器部分提供繞組的軸向保持。
終端70和72在圖4和6A中示出，上述終端70和72待分別安裝在槽74和76(圖6C)中，上述槽74和76在第一端帽64A的端表面78A中形成。繞組線24的一端連接到第一終端70上，而相對端連接到第二終端72上。絕緣材料77定位到在定子鐵芯20的兩個(gè)橫向側(cè)上，蓋住繞組線24。絕緣材料77還設(shè)置在(但未示出)定子段鐵芯的極部分30兩側(cè)和繞組線24之間。
參見圖5，圖5示出了一種開關(guān)磁阻驅(qū)動電路80，它通過連接線82，84和86連接到印刷電路板88上。印刷電路板88是圓形的并具有多個(gè)徑向向外伸出的終端焊盤90。每個(gè)終端焊盤90都具有導(dǎo)電終端槽92和94，用于接收安裝每個(gè)定子段組件18的終端72和74。驅(qū)動電路80工作以控制各定子段組件18繞組線24的激勵作用。
為了更清楚地示出端帽組件22的結(jié)構(gòu)，圖6A示出了在絕緣部分77被安放在槽中及繞組線繞于其上之前的定子段組件18。第一端帽64A包括一個(gè)外面部分98A和里面部分100A，所述外面部分98A和里面部分100A通過一個(gè)襯套部分102A相互連接，它們都限定一個(gè)共用表面104A。表面104A鄰接并接合到定子段鐵芯20的軸向端表面106上。同樣，第二端帽64B的表面104B鄰接并接合到定子段鐵芯20的端表面108上。當(dāng)?shù)谝欢嗣?4A被固定到定子段鐵芯20上時(shí)，它的外面部分98A相對于外面凸緣部分28稍微徑向上向內(nèi)延伸并平行于外面凸緣部分28。襯套部分102A與極部分30對準(zhǔn)，而里面部分100A與伸出部分46對準(zhǔn)，并在內(nèi)邊緣表面44處側(cè)向上延伸到伸出部分46外面。當(dāng)?shù)诙嗣北还潭ǖ蕉ㄗ佣舞F芯20相對的端表面108上時(shí)，提供同樣的對準(zhǔn)。另外，襯套部分102A和102B的寬度小于或等于定子段鐵芯20的極部分30的寬度。保持器部分66的兩相對端分別連接到端帽64A和64B的表面104A和104B上，鄰近它們的里面部分100A和100B。這樣，端帽組件22限定一個(gè)連續(xù)的環(huán)形溝道109，繞線組24可以被精確地安裝和保持在循環(huán)形溝道109內(nèi)。
圖6B示出了第一端帽64A的里面部分100A和第二端帽64B的里面部分100B成矩形形狀。然而，應(yīng)該預(yù)料到，也可以用其它的構(gòu)形(亦即半圈形，方形，錐形等)。作為另一種選擇方案，保持器部分66可以作為一種懸臂部分，與端帽66A和/或64B整體形成，并適合于連接到對面端帽的里面部分上。為了減輕端帽組件22的重量，在端帽64A和64B的外面部分上可以形成若干側(cè)軸向槽110和一個(gè)中央軸向凹槽112。同樣，也可以形成一個(gè)空腔114以便提供均勻的壁厚，避免塑料“凹陷”和變形，及減少材料和重量。
現(xiàn)在參見圖7A，7B和7C，圖中示出了一種可供選擇的用于連接到定子段鐵芯20上并支承繞組線24的帽組件122。在適合于表示同樣元件的地方，將使用圖6A，6B和6C中的標(biāo)號。具體地說，第一端帽124A一般與第一端帽64A相同?？晒┻x擇的端帽件122包括一對附加的保持器部分。外面保持器部分126A從共用表面104A軸向延伸，鄰近外面部分98A，用于連接到第二端帽124B的外面部分98B上。外面保持器部分126B同樣從它的共用表面104B軸向延伸，用于連接到第一端帽124A的共用表面104A上。外面保持器部分126A和126B提供附加的支承，用于精確纏繞繞組線24。外面保持器部分126A和126B具有一拱形上邊緣127A和127B，以便與外凸緣部分28的內(nèi)壁表面130(圖2)的外形配合。此外，外面保持器部分126A和126B具有一下邊緣132A和132B，被制成垂直于襯套部分102A和102B。
正如從上面的描述可以理解的，根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)的分段式定子通過精確纏繞的各定子段組件改善了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。由于增加了槽充填，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出可以增加。可供選擇地，對于給定的轉(zhuǎn)矩輸出，電機(jī)的外部尺寸可以減少。開關(guān)磁阻電機(jī)的定子段組件可以單獨(dú)纏繞。由繞組端帽組件所提供的連續(xù)環(huán)形溝道有助于始終如一地安放繞組匝并防止繞組蠕變。可以以較大的電均勻性及電感和電阻方面較小的變化產(chǎn)生定子及其定子極。由于改善了電氣容差，可以成功地應(yīng)用無傳感器法，這顯著地降低了開關(guān)磁阻電機(jī)的制造成本并改善了在該領(lǐng)域中的可靠性。由于改善了定子段的電氣容差，所以可以用較低成本的驅(qū)動電路和/或達(dá)到更準(zhǔn)確的控制。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員從上面的說明可以理解，本發(fā)明的廣泛教導(dǎo)可以用各種形式實(shí)現(xiàn)。因此，盡管用一些特定的實(shí)施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明的實(shí)施范圍不應(yīng)受到這些實(shí)施例的限制，因?yàn)閷Ρ绢I(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在研究附圖，說明和后面權(quán)利要求后，顯然可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種用于電機(jī)的繞組端帽組件，上述電機(jī)包括一個(gè)定子，所述定子具有若干定子極，上述繞組端帽組件包括第一和第二端帽，連接到上述定子極之一的相對軸向端表面上；及一個(gè)第一內(nèi)部繞組保持器部分，在軸向上延伸，以便將上述第一端帽的內(nèi)端連接到上述第二端帽的內(nèi)端上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的繞組端帽組件，還包括一個(gè)第二內(nèi)部繞組保持器部分，其在軸向上延伸，以便將上述第一端帽的上述內(nèi)端連接到上述第二端帽的上述內(nèi)端上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的繞組端帽組件，其中上述第一和第二端帽包括一個(gè)外面部分，一個(gè)里面部分和一個(gè)襯套部分，所述襯套部分將上述外面部分連接到里面部分上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的繞組端帽組件，其中上述繞組端帽組件由磁絕緣材料制成，并且上述電機(jī)是一種開關(guān)磁阻電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的端帽組件，其中上述開關(guān)磁阻電機(jī)的定子分段并且包括多個(gè)定子段組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的繞組端帽組件，其中上述定子段組件包括一個(gè)定子段鐵芯，所述定子段鐵芯包括一定子板疊層，上述定子板具有一個(gè)徑向外凸緣部分和一個(gè)齒形部分，所述齒形部分從上述經(jīng)向外凸緣部分的中央部分徑向向內(nèi)延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的繞組端帽組件，其中上述第一和第二端帽的上述外面部分與上述定子板的外凸緣部分對準(zhǔn)，上述第一端帽和第二端帽的上述里面部分與上述定子板齒形部分徑向內(nèi)端對準(zhǔn)，及上述第一和第二端帽部分的襯套部分與上述定子板的齒形部分對準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的繞組端帽組件，其中上述第一和第二內(nèi)部繞組保持器部分在上述定子段鐵芯齒形部分的徑向內(nèi)端上沿著圓周伸出部分在軸向上延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的繞組端帽組件，其中上述第二端帽的外面部分接收第一和第二終端，用于連接到繞組線的相對端上。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的繞組端帽組件，其中上述第一和第二端帽及上述第一和第二內(nèi)部繞組保持部分整體式模制。
11.根據(jù)權(quán)利要求3的繞組端帽組件，其中上述第一和第二端及上述第一和第二內(nèi)部繞組保持器部分限定一個(gè)接收繞組線的環(huán)形溝道。
12.根據(jù)權(quán)利要求3的繞組端帽組件，還包括第一和第二外部保持器部分，連接鄰近上述第一和第二端帽的外面部分的上述第一和第二端帽。
13.根據(jù)權(quán)利要求3的繞組端帽部分，其中上述外面部分包括一個(gè)空腔。
14.根據(jù)權(quán)利要求3的繞組端帽部分，其中上述外面部分包括一個(gè)在其徑向上外表面上的凹槽。
15.一種開關(guān)磁阻電機(jī)包括一個(gè)定子包括多個(gè)定子段組件，每個(gè)定子段組件都具有一個(gè)定子段鐵芯；及一個(gè)端帽組件包括第一和第二端帽，上述第一和第二端帽附著到上述定子段鐵芯和一個(gè)第一內(nèi)部繞組保持器部分的相對端表面上，上述第一內(nèi)部繞組保持器部分在軸向上延伸，以便將上述第一端帽的內(nèi)端連接到上述第二端帽的內(nèi)端上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的開關(guān)磁阻電機(jī)，其中上述第一和第二端帽包括一個(gè)外面部分，一個(gè)里面部分和一個(gè)襯套部分，所述襯套部分將上述外面部分連接到里面部分上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的開關(guān)磁阻電機(jī)，還包括第一和第二外面保持器部分，連接鄰近上述第一和第二端帽的外面部分的上述第一和第二端帽。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的開關(guān)磁阻電機(jī)，其中上述第一端帽的外面部分接收第一和第二終端，所述第一和第二終端連接繞組線的相對兩端。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的開關(guān)磁阻電機(jī)，還包括繞在上述定子段鐵芯和上述端組件上的繞組線；及位于上述繞組線和上述定子段鐵芯之間的絕緣部分。
20.一種用于開關(guān)磁阻電機(jī)定子的定子段組件，包括一個(gè)定子段鐵芯包括一個(gè)徑向外凸緣部分和一個(gè)齒形部分，所述齒形部分從上述徑向外凸緣部分的中央部分徑向向內(nèi)延伸；及一個(gè)端帽組件限定一個(gè)連續(xù)的環(huán)形溝道，并且包括第一和第二端帽，所述第一和第二端鄰近上述定子段鐵芯的相對軸向端表面及第一和第二內(nèi)部繞組保持器部分設(shè)置，上述第一和第二內(nèi)部繞組保持器部分在軸向上延伸，以便將上述第一和第二內(nèi)部繞組保持器部分接合上述齒形部分的內(nèi)端。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的定子段組件，其中上述第一和第二端帽包括一個(gè)外面部分，一個(gè)里面部分和一個(gè)襯套部分，所述襯套部分把上述外面部分連接到里面部分上。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的定子段組件，還包括第一和第二外部保持器部分，連接鄰近上述第一和第二端帽的外面部分的上述第一和第二端帽。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的定子段組件，其中上述第一端帽的外面部分接收用于連接繞組線相對端的第一和第二終端。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的定子段組件，還包括繞在上述連續(xù)環(huán)形溝槽中的繞組線；及位于上述繞組線和上述定子段鐵芯之間的絕緣部分。
25.用于開關(guān)磁阻電機(jī)的定子，包括多個(gè)定子段組件，每個(gè)都包括一個(gè)定子段鐵芯，一個(gè)包括第一和第二端帽的繞組端帽組件，上述第一和第二端帽鄰近上述定子段鐵芯的相對軸向端表面設(shè)置，并且繞組繞在上述第一和第二端帽及定子段鐵芯上。
26.權(quán)利要求25的定子，其中上述第一和第二端帽包括一個(gè)外面部分，一個(gè)里面部分及一個(gè)襯套部分，所述襯套部分把上述外面部分連接到上述里面部分上。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的定子，其中上述繞組端帽組件包括第一和第二內(nèi)部保持器部分，將上述第一和第二端帽的上述里面部分連接在一起。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的定子，其中上述繞組端帽組件包括第一和第二外部保持器部分，將上述外面部分之一與上述第一和第二端帽的上述襯套部分連接在一起。
29.一種用于電機(jī)的定子段組件，包括一個(gè)定子段鐵芯包括第一和第二軸向側(cè)表面；一個(gè)第一繞組保持器部分，它沿著上述第一軸向側(cè)表面設(shè)置；及繞組線繞在上述定子段鐵芯上，并由上述第一繞組保持器部分保持。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的定子段組件，還包括一個(gè)第二繞組保持器部分，它沿著上述第二軸向側(cè)表面連接。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的定子段組件，還包括一個(gè)第三繞組保持器部分，沿著上述第一軸向側(cè)表面連接在一個(gè)位置中，所述位置徑向上在上述第一繞組保持器部分外部。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的定子段組件，還包括一個(gè)第四繞組保持器部分，所述第四繞組保持器部分沿著上述第二軸向側(cè)表面連接在一個(gè)位置中，所述位置徑向上在上述第二繞組保持器部分外部。
33.根據(jù)權(quán)利要求29的定子段組件，還包括一個(gè)第一端帽連接到上述定子段鐵芯中的一個(gè)端表面上，并連接到上述第一繞組保持器部分的一端上；一個(gè)第二端帽連接到上述定子段鐵芯的相對端表面上，并連接到上述第一繞組保持器部分的相對端上。
34.一種用于電機(jī)的定子段組件，包括一個(gè)定子段鐵芯；一個(gè)繞組保持器附著到上述定子段鐵芯上，其中上述繞組保持器圍繞上述定子段鐵芯限定一個(gè)基本上是連接的環(huán)形溝道；及繞組線，繞在上述連續(xù)的環(huán)形溝道中。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的定子段組件，其中上述繞組保持器由絕緣材料制造。
全文摘要
一種用于具有一個(gè)定子和若干定子極的電機(jī)的繞組端帽組件(22)，包括第一和第二端帽，連接到上述定子極之一的相對軸向端表面上。第一和第二內(nèi)部繞組保持器部分(66)在軸向上延伸，以便把第一端帽(64A)的一個(gè)內(nèi)端連接到第二端帽(64B)的一個(gè)內(nèi)端上。第一和第二端帽包括一個(gè)外面部分，一個(gè)里面部分和一個(gè)襯套部分，所述襯套部分把外面部分連接到里面部分上。第一和第二端帽及第一和第二內(nèi)部繞組保持器部分限定一個(gè)接收和保持繞組線的連續(xù)環(huán)形溝道。第一和第二外部保持器部分鄰近上述第一和第二端帽的外面部分或襯套部分連接第一和第二端帽。
文檔編號H02K1/18GK1502160SQ02804459
公開日2004年6月2日 申請日期2002年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月4日
發(fā)明者B·G·哈特, J·A·韋弗, D·J·威廉斯, B G 哈特, 威廉斯, 韋弗 申請人:美國艾默生電氣公司