旋轉電機的線圈和定子組件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明整體涉及一種旋轉電機，尤其涉及一種旋轉電機的線圈和定子組件和一種制造線圈和定子組件的方法。
【背景技術】
[0002]作業(yè)機器可由電力推進系統(tǒng)供電。電力推進系統(tǒng)有時包括將驅動力提供給作業(yè)機器的牽引裝置的電力驅動牽引系統(tǒng)。在一些電力驅動牽引系統(tǒng)中，使用開關磁阻電機來提供驅動力。
[0003]開關磁阻電機可具有各種電機拓撲結構(例如，定子極的數量、線圈的數量和轉子極的數量)。另外，開關磁阻電機可配置有多個相(例如，2相、3相、4相或更多)。開關磁阻電機可具有多個定子極，每個定子極具有一繞組的導電導線或線圈定位在其周圍。導線的數量和線圈的配置是影響開關磁阻電機的操作效率的一個因素。
[0004]許多開關磁阻電機被設計成在某些操作條件下優(yōu)化操作。然而，可取的是開關磁阻電機用于給某些作業(yè)機器供電，以具有高電流的低速度和以具有較低電流的較高速度有效地操作。一些電機的線圈在電力上執(zhí)行良好，但在無過多線圈加熱的情況下缺乏承載顯著量的電流的能力。隨著操作頻率增加，其他線圈已增加了電流承載能力，但不有效地執(zhí)行，這也限制了給作業(yè)機器供電的能力。
[0005]美國專利N0.7，201，244公開了由開關磁阻電機供電的作業(yè)機器。開關磁阻電機中使用的線圈用具有正方形橫截面的導線形成，以增加導體的密度或者填充每個定子極之間的定子槽。然而，隨著電機的操作頻率增加，線圈的電特性將限制電機的操作效率。
[0006]前述背景討論僅意在輔助讀者。不意在限制本文所述的創(chuàng)新，也不意在限制或擴展所討論的現有技術。因此，前述討論不應該被視為指示現有系統(tǒng)的任何特定元件不適合用于本文所述的創(chuàng)新，也不意在指示任何元件在實施本文所述的創(chuàng)新中是必不可少的。本文所述的創(chuàng)新的實施方式和應用由隨附權利要求限定。

【發(fā)明內容】

[0007]在一方面，旋轉電機包括具有敞開式槽配置的定子和定位在所述定子內的轉子。定子具有多個定子極和多個定子槽。每個定子槽定位在一對定子極之間。轉子具有多個轉子極。線圈定位在每個定子極周圍。每個線圈具有限定一組導線的多條導電導線，并且所述一組導線大體纏繞在其各自的定子極周圍來限定所述一組導線的多個匝。所述一組導線的至少一部分被扭絞，并且所述一組導線的這部分具有每匝約1-5個扭絞。
[0008]在另一方面，旋轉電機包括具有多個定子極和多個定子槽的定子。每個定子極具有相對面向的第一側表面和第二側表面，并且每個定子極定位在第一定子槽和第二定子槽之間。每個定子槽具有外表面、內邊界和大體沿著相鄰定子極的相對側表面之間的中點延伸的中心線。轉子定位在定子內并具有多個轉子極。線圈定位在每個定子極周圍。每個線圈具有限定一組導線的多條導電導線，所述一組導線大體纏繞在其各自的定子極周圍來限定所述一組導線圍繞該定子極的多個匝數。所述一組導線的至少一部分被扭絞，并且所述一組導線的這部分具有每匝約1-5個扭絞。每個線圈具有第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分定位在由各自的定子極分離的相鄰定子槽內。每個第一部分大體沿著一般從第一定子槽的外表面朝向該定子槽的內邊界的路徑在各自的定子極的第一側表面和第一定子槽的中心線之間延伸，并且每個第二部分大體沿著一般從第二定子槽的外表面朝向該定子槽的內邊界的路徑在各自的定子極的第二側表面和第二定子槽的中心線之間延伸。
[0009]在又一個方面，一種制造旋轉電機的定子組件的方法包括提供具有多個定子極的定子。多個線圈通過以下步驟形成:供給多條導電導線來限定一組導線、以預定的速率扭絞所述一組導線，以及將所述一組導線纏繞預定數量的匝數來形成線圈。扭絞所述一組導線的步驟包括以所述線圈的每匝約1-5個扭絞來扭絞所述一組導線。所述一組導線被配置成使得每匝的每條導電導線能夠沿著其至少一部分相對于所述匝的其他導電導線橫向移動。在形成之后，將每個線圈安裝在定子極上。
【附圖說明】
[0010]圖1是結合本文公開內容的某些方面的作業(yè)機器的圖解視圖；
[0011]圖2是結合本文公開內容的某些方面的開關磁阻電機的一部分的圖解俯視圖；
[0012]圖3是包括圖2的開關磁阻電機的線圈的電路的一部分的簡化示意圖；
[0013]圖4是從為了清楚起見而移除某些部件的定子內的轉子角度截取的定子組件的一部分的端視圖；
[0014]圖5是圖4中的線圈中的一個線圈的圓圈部分5-5的放大圖；
[0015]圖6是大體沿著圖5的線6-6截取的截面；以及
[0016]圖7是圖6中的線圈的一部分的圓圈部分7-7的放大圖。
【具體實施方式】
[0017]參照圖1，示意性地示出了機器10，所述機器10包括具有前軸13和后軸14的底盤12。牽引裝置15(例如，車輪、履帶等)可安裝在每個軸的每一端上，并且可由開關磁阻牽引系統(tǒng)16驅動。電源17向開關磁阻牽引系統(tǒng)16提供電力。電源17可使用原動機(未示出)，如與發(fā)電機(未示出)聯(lián)接的內燃機，以將電力供給至開關磁阻牽引系統(tǒng)16。在另一個實施例中，電源17可以是燃料電池發(fā)電機(未示出)，所述燃料電池發(fā)電機被配置成將電力直接供給至開關磁阻牽引系統(tǒng)16。更進一步地，電源17可包括混合系統(tǒng)，所述混合系統(tǒng)包括用于將能量供應轉換成電能或者用于直接供給電能的兩種或更多種不同類型的裝置。
[0018]控制器21可用于控制開關磁阻牽引系統(tǒng)16以及電源17和機器10的其他部件和系統(tǒng)的操作?？刂破?1可以是大體在圖1中的20處示出的控制系統(tǒng)的部件，以指示與機器10的關聯(lián)。控制系統(tǒng)20可包括一個或多個傳感器，以提供表示機器10的各種操作參數的數據和其他輸入信號。
[0019]控制器21可以是電子控制器，所述電子控制器以邏輯方式運行來執(zhí)行操作、執(zhí)行控制算法、存儲和檢索數據和其他所需的操作?？刂破?1可包括或訪問存儲器、輔助存儲裝置、處理器和用于運行應用程序的任何其他部件。存儲器和輔助存儲裝置可以是只讀存儲器(ROM)或隨機存取存儲器(RAM)或可由控制器訪問的集成電路的形式。各種其他電路可以與控制器(如電源電路、信號調節(jié)電路、驅動電路和其他類型的電路)相關聯(lián)。
[0020]控制器21可以是單個控制器或者可包括設置成控制機器10的各種功能和/或特征的一個以上的控制器。術語“控制器”是指在其最廣泛意義上使用，包括一個或多個控制器和/或微處理器，所述一個或多個控制器和/或微處理器可與機器10相關聯(lián)并且可在控制該機器的各種功能和操作中協(xié)作?？刂破?1的功能性可在硬件和/或軟件中實現，而不考慮功能性。控制器21可控制機器10的開關磁阻牽引系統(tǒng)16和其他功能。
[0021]圖2示出旋轉電機的示意圖，如可與每個開關磁阻牽引系統(tǒng)16相關聯(lián)的開關磁阻電機25。如圖2中所示，8/4極兩相開關磁阻電機25(即八個定子極28、四個轉子極29和2相導電)可包括定子26和能夠相對于該定子旋轉的轉子27。相的數