專利名稱：用于生產定子組件的方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及一種生產定子組件的方法。
背景技術：
電氣設備，例如具有定子緊固在電動機/發(fā)電機的殼體內的電動機 和發(fā)電機，是眾所周知的。裝配在軸上的轉子同軸地定位在定子內， 并圍繞該軸的縱軸線可相對于定子轉動。通過定子的電流通路產生磁 場，該磁場趨于使轉子和軸轉動。另外，還知道，為了保證電動機/發(fā) 電機的最優(yōu)性能和可靠性，有必要將定子維持在預定的溫度范圍內， 并使定子沒有污染物。
可以對定子進行兩個主要的改造，以增加電動機/發(fā)電機的轉矩密 度或轉矩每單位重量。 一個主要的改造是增加定子繞組的數(shù)量。槽填 充因子或由繞組占據(jù)的電動機/發(fā)電機體積百分比越大，電動機的轉矩 將越大。增加電動機/發(fā)電機的槽填充因子也將增加設備的效率。然而， 該改善轉矩的方法物理上受定子的形狀和尺寸限制。用于增加電動機 轉矩密度的其它主要的改造包括增加流動通過定子繞組的電流量。由 于電阻或歐姆加熱，流動通過定子繞組的電流的增加使得定子加熱增 加。
上述電動機/發(fā)電機的一個應用為混合電動車輛?；旌想妱榆囕v在 燃料經濟性和降低尾管排放物方面具有潛在的改善?；旌想妱榆囕v包 括同電機混合傳動裝置相結合的傳統(tǒng)內燃機，所述電機混合傳動裝置 具有一個或更多的串連或并聯(lián)設置的電動機/發(fā)電機、和諸如行星齒輪 組的齒輪裝置。取決于操作模式，電動機/發(fā)電機有助于推進或能量吸
收(存儲)。如同任何能量轉換設備，電動機/發(fā)電機效率小于100%，
且將一些能量廢棄為熱。需要該廢熱的有效去除，以實現(xiàn)混合電動車 輛的高度有效的操作模式。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種生產定子組件的方法。該方法包括最初，提供組裝心軸，組裝心軸具有大體上圓柱形的轂和約束該轂的末端部分的 大體上環(huán)形的基體。將第一端環(huán)和定子外殼圍繞心軸轂裝配到心軸基 體上。其后，將多個極設置在第一端環(huán)之上且以大體上圓柱形的形式 設置在定子外殼和心軸轂之間。將第二端環(huán)圍繞心軸轂設置在多個極 之上。然后將多個定子外殼凸片以徑向向內的方向彎曲以軸向地保持 第一和第二端環(huán)。
本發(fā)明也包括在裝配定子外殼之前，將墊圏圍繞心軸轂設置在 第一端環(huán)之上，其中所述墊圏配置為密封第一端環(huán)和多個極之間的界 面。
本發(fā)明也包括在裝配第二端環(huán)之前，將多個保持器設置在多個 極之間，其中所述多個保持器配置為密封在相鄰極之間徑向限定的間隙。
多個極可以預組裝，通過將多個極部件附接或組裝在一起并用電 線巻繞組裝的極以形成線圏。
預組裝的極的線圈可以用環(huán)氧樹脂或清漆涂覆，
當結合附圖時，從實施本發(fā)明的最佳模式的以下詳細說明會很容 易了解本發(fā)明的上述特征、優(yōu)勢和其他特征與優(yōu)勢。


圖l是包括根據(jù)本發(fā)明的定子組件的電動機的示意性截面圖； 圖2是圖1的定子組件的截面圖3是圖示根據(jù)生產圖2的定子組件的方法的第一序列步驟的分 解圖4是圖示根據(jù)生產圖2的定子組件的方法的第二序列步驟的分 解圖；和
圖5是圖示根據(jù)生產圖2的定子組件的可替換方法的第二序列步 驟的分解圖。
具體實施例方式
參考附圖，其中在幾個附圖中相同的附圖標記表示相同或類似的 部件，圖1中顯示了電動機10的示意圖。電動機10顯示為根振優(yōu)選 實施例的圖示性目的，然而，應當理解的是，本發(fā)明的方法適于生產替代的電動機結構和諸如發(fā)電機的其它電氣設備。電動機IO包括殼體 12、定子組件14、軸16和轉子18。定子組件14大致為環(huán)形且配置為 在電動機10的操作期間相對于殼體12保持靜止。轉子18固定到軸16 上以與其統(tǒng)一地轉動，且大體上由定子14約束(circumscribe)。轉 子18和軸16相對于殼體12和定子14是可轉動的。
參考圖2，定子組件14優(yōu)選為包括包含在定子套筒或外殼22內的 定子鐵心20。多個定子齒24從該定子鐵心20徑向向內延伸，在其之 間形成槽21。定子電線26圍繞每個定子齒24纏繞或巻繞，至少部分 地填充該槽21并形成定子線圏28。該定子線圏28用環(huán)氧樹脂30浸漬， 使得形成定子線圏28繞組的定子電線26互相電絕緣。從位于First Street 1450， Wabash, Indiana 46992的Wabash Magnetics LLC.公司 可商購的662251型環(huán)氧樹脂優(yōu)選用作環(huán)氧樹脂30。
根據(jù)優(yōu)選實施例，該定子鐵心20由軟磁性復合材料(SMC )構成， 以降低成本和筒化制造，并且該定子電線26由銅制成。根據(jù)可替換實 施例，該定子鐵心20可以由層疊鋼構成。以上文所述方式加入環(huán)氧樹 脂30增加定子組件14的強度，并提供附加的阻尼。對于定子鐵心20 由軟磁性復合材料構成的優(yōu)選實施例，這種定子組件14的強度的增加 特別有利。環(huán)氧樹脂30的阻尼特性可以吸收可使人不愉快的由電動機 IO產生的振動，從而使操作更平穩(wěn)。然而，應當理解的是，可以使用 替代的環(huán)氧樹脂、定子鐵心和/或定子電線成分。此外，清漆可以代替 環(huán)氧樹脂30使用而保持在要求保護的范圍內。
繼續(xù)參考圖2可看出，每個定子齒24和定子線圈28在其后將稱為 "極"32。優(yōu)選地，每個極32單獨纏繞，以便在給定槽體積內使繞組 數(shù)目最大，有時稱為槽填充，從而優(yōu)化電動機10 (如圖1所示)的性 能。如圖所示，定子14包括12個極32，然而，本領域技術人員應當 認識到，可以提供更多或更少的極32而保持在要求保護的范圍內。12 個極32通過脊部60和凹槽64的接合(如圖4所示)相對于彼此由外 殼22保持，且相應的定子線圏28電氣上互連使得電流可在極32之間 傳輸。定子齒24分別終止于有凸緣的端部分34。相鄰極32的有凸緣 的端部分34 —起保持軸向延伸的保持器36,保持器36延伸定子14的 大致整個軸向長度。優(yōu)選地，保持器36由非金屬材料制成。保持器36、 定子線圈28和定子鐵心20的內壁29 —起限定多個軸向延伸的通路或冷卻通道38，冷卻流體通過通路或冷卻通道38循環(huán)。在優(yōu)選實施例中， 油(未示出)通過冷卻通道38循環(huán)，以吸收由定子14產生的熱且從 而冷卻電動機IO (如圖1所示)。由于定子線圏28是主要的熱源，冷 卻通道38的附近(proximity )用以有效地冷卻電動機10。本領域4支術 人員應當認識到，冷卻通道38可以由大體上環(huán)形、軸向延伸的套筒或 環(huán)氧樹脂代替保持器36而徑向界定。
環(huán)氧樹脂30具有良好的導熱屬性，因此可提高該定子線團28和 油(未示出)之間的導熱性。因此，環(huán)氧樹脂30的導熱利于熱從定子 線圈28傳遞以冷卻電動機10 (如圖1所示)的過程。環(huán)氧樹脂30還 用作電絕緣體，以防止該定子線圏28的每個單獨的繞組在它們之間和 /或與定子鐵心20形成電連接，從而防止電動機10短路。
如圖2最佳地顯示，外殼22優(yōu)選為由上半部22a和下半部22b構 成。上和下半部22a、 22b會合在一起，限定以徑向向外的方向凸出的 凸緣部分23。該凸緣部分23適于接合殼體12 (如圖1所示)的互補零 件(未示出)，從而防止定子組件14相對于殼體12的轉動。多個諸 如螺釘25的緊固件優(yōu)選地設置通過凸緣部分23且由相應的多個螺母 27保持，使得緊固件保持外殼22的上和下半部22a、 22b。此外，通 過擰緊螺釘25，外殼22的直徑減少，以便施加壓縮力以保持定子組件 14的部件。
參考圖3-4，現(xiàn)在描述生產定子組件的優(yōu)選方法。為了示范的目的， 本發(fā)明的方法將在其后描述為生產定子組件14，然而，應當理解的是， 該方法也可以用于生產替代的定子組件結構。
參考圖3，分解示了在生產定子組件14 (如圖2所示)期間 進行的第一序列步驟。提供組裝心軸50,心軸50限定大體上圓柱形的 轂52和約束轂52的末端部分的大體環(huán)形基體54，以利于制造定子組 件14的過程。
起初，第一端環(huán)56圍繞轂52安放在組裝心軸50的基體54上。其 后，墊圏58和外殼22安放到組裝心軸50上，使得墊圈58在第一端環(huán) 56和外殼22之間軸向設置。墊團58是可選的，但優(yōu)選使用墊圏58以 更好地密封第一端環(huán)56和定子鐵心20 (如圖2所示)之間的界面。外 殼22包括多個軸向限定的脊部60,脊部60配置為定位且保持定子鐵 心20，這在其后將詳細描述。外殼22也優(yōu)選地包括多個凸片62，在定子組件14(如圖2所示)完成之后，凸片62以徑向向內的方向彎曲， 以保持定子組件的部件。在外殼22安放在組裝心軸50上之后，12個 預組裝的極32 (如圖4所示)設置在墊圏58上，且以大體上圓柱形的 形式設置在外殼22和轂52之間。
參考圖4，更詳細地顯示一個極32。所述極32優(yōu)選地各包括4個 部件39a、 39b、 39c和39d。該4個部件39a、 39b、 39c和39d組裝在 一起，形成單個齒24;然后將定子電線26圍繞該齒24巻繞，形成定 子線團28;并且涂覆環(huán)氧樹脂30 (如圖2所示)，以封裝該定子線團 28和保持該部件39a、 39b、 39c和39d。可替換地，在該階段，清漆(未 示出)可以取代環(huán)氧樹脂30涂覆于定子線團28。應當理解的是，四個 部件39a、 39b、 39c和39d包括兩個大體上相同的端部分39a和39d 和兩個大體上相同的中間部分39b和39c。每個極32優(yōu)選地限定凹口 或凹槽64。當極32插入到外殼22和轂52之間時，凹口64與相應的 外殼脊部60對準。因此，極32以徑向方向由外殼保持，使得定子鐵 心20 (如圖2所示)不獨立于定子外殼22轉動。
仍參考圖4,在所有12個預組裝的極32定位在外殼22和轂52之 間后，保持器36插入到極32之間，使得每個保持器36緊固在兩個相 鄰極32的有凸緣的端部分34之間。保持器36配置為密封形成在相鄰 極32之間的部分間隙，從而防止油(未示出)泄漏到冷卻通道38 (如 圖2所示)之外?？商鎿Q地，保持器36可以用在極32和轂52之間徑 向設置的單個或多部件套筒(未示出)替代。然后，將第二端環(huán)66在 外殼22上圍繞轂52安放，使得極32在第一和第二端環(huán)56、 66之間軸 向設置。外殼凸片62徑向向內彎曲，以保持定子組件的部件。根據(jù)優(yōu) 選實施例，第二端環(huán)66限定進口噴嘴68,進口噴嘴68配置為接合電 動機殼體12 (如圖1所示)中的互補零件(未示出)，以利于將油傳 輸?shù)蕉ㄗ咏M件(如圖2所示)內。在彎曲外殼凸片62之后，定子組件 14 (如圖2所示)完成，且從組裝心軸50 (如圖4所示)移出以裝配 到車輛中。
參考圖5,現(xiàn)在將描述生產定子組件的替代方法。根據(jù)圖5的替代 實施例，第一端環(huán)56、墊圈58 (如圖3所示)、預組裝極32和外殼 22如前文所述在組裝心軸50 (如圖3所示)上組裝在一起，且其后裝 配套筒70。套筒70包括大體上圓柱形本體72和約束本體72的末端部分的大體環(huán)形凸緣74。套筒本體72配置為密封相鄰極32之間的間隙， 從而取代保持器36(如圖4所示)。套筒凸緣74配置為軸向保持極32， 從而取代第二端環(huán)66 (如圖4所示).套筒70裝配為使得本體72在 極32和轂52之間徑向設置，且凸緣74覆蓋極32的頂部。在套筒70 裝配期間，本體72的端部分76穿過第一端環(huán)56的內徑。端部分76 配置為接合電動機12 (如圖1所示)的互補凹陷或零件(未示出)， 從而密封本體72和殼體12之間的界面。在套筒70裝配之后，外殼凸 片62徑向向內彎曲，以進一步保持定子組件的部件。
雖然已詳細描述了實施本發(fā)明的最佳模式，但本發(fā)明所屬領域技 術人員應當認識到，在所附權利要求書的范圍內，可以有實現(xiàn)本發(fā)明 的各種可替換的設計和實施例。
權利要求
1.一種生產定子組件的方法，包括提供組裝心軸，組裝心軸具有大體上圓柱形的心軸轂和約束該心軸轂的末端部分的大體上環(huán)形的心軸基體；將第一端環(huán)圍繞心軸轂裝配到心軸基體上；將定子外殼圍繞心軸轂裝配到心軸基體上；將多個極設置在第一端環(huán)之上且以大體上圓柱形的形式設置在定子外殼和心軸轂之間；以及將第二端環(huán)圍繞心軸轂裝配在多個極之上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括在裝配定子外殼之前， 將墊圏圍繞心軸轂設置在第一端環(huán)之上，所述墊圏配置為密封第一端 環(huán)和多個極之間的界面。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括在裝配第二端環(huán)之前， 將多個保持器設置在所述多個極之間，所述多個保持器配置為密封徑 向限定在相鄰的極之間的間隙。
4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括在裝配第二端環(huán)之后， 將多個定子外殼凸片以徑向向內的方向彎曲，使得第一和第二端環(huán)由 彎曲的定子外殼凸片軸向地保持。
5. 根據(jù)權利要求l所述的方法，還包括在將多個極設置在墊團 上之前，預組裝多個極。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，所述預組裝多個極包括將 多個極部件組裝并用電線巻繞多個極部件以形成線圏。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，所述預組裝多個極包括將 環(huán)氧樹脂涂覆于線圈。
8. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，所述預組裝多個極包括將 清漆涂覆于線圏。
9. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中，所述裝配定子外殼包括組 裝定子外殼的第一半部和第二半部，以使外殼凸緣限定在第一和第二 半部之間的界面處，所述外殼凸緣配置為防止定子組件相對于殼體的轉動。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，還包括將緊固件裝配通過外殼 凸緣，以保持定子外殼的第一半部和第二半部。
11. 一種生產定子組件的方法，包括 提供第一端環(huán)；組裝多個極，并且以大體上圓柱形的形式將多個極設置在第一端 環(huán)之上；將大體上圓柱形的定子外殼圍繞多個極裝配，所述定子外殼包括 多個緊固件，所述緊固件適于調節(jié)該大體上圓柱形定子外殼的直徑；擰緊多個緊固件的一個或更多個，以減少定子外殼的直徑且從而 施加壓縮力以保持多個極；和將第二端環(huán)裝配在多個極之上。
12. 根據(jù)權利要求11所述的方法，還包括在裝配第二端環(huán)之后， 將多個定子外殼凸片以徑向向內的方向彎曲，使得第一和第二端環(huán)由 彎曲的定子外殼凸片軸向地保持。
13. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，所述組裝多個極包括將 多個極部件組裝并用電線巻繞多個極部件以形成線圈。
14. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述組裝多個極包括將 環(huán)氧樹脂涂覆于線圏。
15. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述組裝多個極包括將 清漆涂覆于線圏。
16. 根據(jù)權利要求ll所述的方法，還包括將多個保持器設置在所 述多個極之間，所述多個保持器配置為密封徑向限定在相鄰的極之間 的間隙。
17. 根據(jù)權利要求11所述的方法，還包括將墊圏設置在第一端環(huán) 和多個極之間。
18. —種生產定子組件的方法，包括提供組裝心軸，組裝心軸具有大體上圓柱形的心軸轂和約束該心 軸轂的末端部分的大體上環(huán)形的心軸基體；將第一端環(huán)圍繞心軸轂裝配到心軸基體上； 將定子外殼圍繞心軸轂裝配到心軸基體上；將多個極設置在第一端環(huán)之上且以大體上圓柱形的形式設置在定 子外殼和心軸轂之間；以及裝配套筒，所述套筒具有大體上圓柱形的套筒本體和大體上環(huán)形 的套筒凸緣，使得套筒本體在多個極和心軸轂之間徑向設置，且套筒凸緣設置在多個極之上。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，還包括在裝配定子外殼之前， 將墊團圍繞心軸轂設置在第一端環(huán)之上，所述墊圏配置為密封第一端 環(huán)和多個極之間的界面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生產定子組件的方法。該方法包括最初，提供組裝心軸，組裝心軸具有大體上圓柱形的轂和約束該轂的末端部分的大體上環(huán)形的基體。將第一端環(huán)和定子外殼圍繞心軸轂裝配到心軸基體上。其后，將多個極設置在第一端環(huán)之上且以大體上圓柱形的形式設置在定子外殼和心軸轂之間。將第二端環(huán)圍繞心軸轂設置在多個極之上。然后將多個定子外殼凸片以徑向向內的方向彎曲以軸向地保持第一和第二端環(huán)。
文檔編號H02K15/095GK101291092SQ20081009295
公開日2008年10月22日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權日2007年4月19日
發(fā)明者A·G·霍爾姆斯, A·L·小麥格魯, A·M·埃爾-安塔布利, C·B·盧卡斯, T·J·阿爾費爾曼 申請人:通用汽車公司