整体模制型定子的制作方法

专利名称：整体模制型定子的制作方法
技术领域：
电感应电动机包括定子和转子，用以将电能转换为可产生运动的 磁性相互作用。定子可包括一定数目的定子分段，这些定子分段被设 置成可形成环形的筒体。定子的环形筒体以一定的方式接纳着转子， 以使得两个结构体可发生磁性相互作用，从而产生运动。
背景技术：
形成该磁性相互作用的一个方面在于定子分段。每个定子分段都 包括一些槽缝，这些槽缝接纳着形成定子线圏的导线绕组。当向定子 线圏施加电位势时，就能形成电磁场。由于导线存在电阻，所以，除 了电磁场之外，还会产生热量。将这些热量散发出去的效率越高，电 动机的工作效率越高。


图1A表示了根据本发明的电动机定子及转子的一种实施方式；
图1B是沿图1A中的直线1B-1B对电动机所作的横向剖视图2中为表示了根据本发明一种实施方式的电动机的剖视图3A-3C表示了根据本发明的定子分段的各种实施方式；
图4A-4C表示了根据本发明的定子分段的各种实施方式；
图5表示了根据本发明的奇异之前的引线框线圏端板的一种实施
方式；
图6表示了根据本发明的定子和引线框的一种实施方式；
图7A-7B表示了根据本发明的用于整体模制(over molding)定 子的模制工具的一种实施方式；
图8A表示了用于整体模制型定子的定子壳体的一种实施方式；
以及
图8B表示了被包封在热固性材料中的且被固定在定子壳体中的
定子的一种实施方式。
具体实施例方式
本申请所公开的实施方式包括电动机、电动机部件、以及用于改 善电动机工作性能的相关方法和制造方法。本领域技术人员可清楚地
并不致力于限定本发明的范围，本发明的范围由后附的权利要求和其 等效表达来限定。
如本文将要描述的那样，电动机包括外壳、转子、围绕着转子 进行布置并固定在外壳中的定子以及其它一些部件。在本文所描述的 实施方式中，定子被完全包封在热固性材料中。在某些实施方式中， 在定子与电源之间形成电连接的电连接器从被完全包封起来的定子中 延伸出。在本文的语境中，热固性材料包括这些聚合材料 一旦利用 加热和压力对其进行塑形从而形成交联的聚合物基体之后，就不能再 利用加热和加压的方法来对其重新进行处理。
如本文讨论的那样，定子是由一些环形布置的定子分段构成的。 每个定子分段可具有槽缝和沟槽，绝缘包覆的导线被缠绕到这些槽缝 和沟槽中。在一种实施方式中，定子分段中的沟槽使得导线在定子分 段上的缠绕无需延伸超出定子分段的上表面和/或下表面。换言之，绕 组的线匝被完全容纳在环形布置的定子分段的沟槽内。
在另外一些实施方式中，定子还包括引线框，其沿着定子的表面 在周向上延伸，用于将绝缘导线与引线联接起来。在各种实施方式中， 定子分段、绝缘导线、以及引线框在随后被完全包封在热固性材料中， 从而，只有电连接器从热固性材料中延伸出来。
在另外的实施方式中。定子还可包括定子壳体，其具有面向内侧 的凸起，这些凸起被围绕着定子壳体的内表面沿轴向进行布置。如下 文将要讨论的那样，面向内侧的凸起可作为定子分段的对准部分、作 为模制工具的对准部分、和/或作为电动机外壳的对准部分。定子壳体 的某些实施方式还可包括一定数目的联接构件，其用于将端帽固定到 定子壳体上，由此将定子壳体封闭。本文的附图遵循这样的编号惯例第一个数字或头几个数字对应 着附图的编号，其余的数字指代附图中的元件。可通过使用类似的数 字来指代不同附图中类似的元件。例如，标识102可指代图1A中的 元件"102",图2A中的类似元件可被标为"202"。如可被理解的那样， 各个实施方式中的元件可被增加、互换、和/或取消，从而形成其它一 些实施方式。
在对本文的各个实施方式进行描述时，采用了如下的方向性词语 "环向"、"轴向"、"周向"、"径向"、"纵向"、"横向"以及类似的其它 方向性词语。在本文的语境中，这些方向性词语以及其它的方向性词 语指示电动机相对于其转子中心转动轴线的各个方向。因而，应当针 对电动机转子的中心转动轴线来理解这些用于对本文实施方式进行描 述的词语。
本申请所带的附图表示了本发明的各个非限定性实施例。例如， 图1A和图1B是根据本发明的、用在电动机中的定子100和转子102 一个实施例的不同视图。图1A是定子100和转子102的轴测图，而 图1B则是对电动机定子100和转子102的横向剖视如可领会的那样，本发明定子100和转子102的各个实施方式可 被应用在各种电动机构造中。例如，合适的电动机构造可包括工作电 流为交流电(AC)的电机(即AC感应电机或同步电机、磁阻变换电 动机)、和/或以直流电(DC)为工作电流的电机(例如通用电动机 或DC电机)。如所理解的那样，AC电动机可被设计成单相、分相、 多相或三相电机。此外，本领域4支术人员从本文可清楚地i人识到尽 管本发明与电动机配套使用，但本发明也可被应用到其它的旋转型电 气机械一例如发电机或发电/电动机上。
图1所示的电动机定子100和转子102包括定子壳体104。如图 所示，定子壳体104包封着定子100的至少一个部分。此外，图1A 表示了完全被热固性材料108包封着的定子100。如图所示，定子100 可被热固性材料108完全包封着，但使电连接器IIO从热固性材料中 延伸出。
在本申请的环境中，热固性材料包括这样一些聚合材料 一旦通 过加热和加压对其进行塑形以形成交联的聚合物基体之后，就不能再 利用加热和加压的方法来对其重新进行处理。如本文介绍的那样，可
通过对热固性前体材料进行聚合和交联来形成热固性材料。这些热固 性前体可包括一种或多种液态的树脂热固性前体。在一种实施方式中， 液态的树脂热固性前体包括那些处于A阶段固化处理中的树脂。处于 A阶段固化处理的树脂的特征包括在77。F的温度下测得的粘度在 1000到500000厘泊之间(参见由Charles A.Harper编l寻、1975年出 版的"塑料及弹性体材料手册，，)
在本文的实施方式中，液态树脂热固性前体材料可从如下一组材 料中选择不饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂、环氧乙烯基酯树脂、酚 醛树脂、硅树脂、醇酸树脂、烯丙基树脂、乙烯基酯树脂、呋喃树脂、 聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂、聚丁二烯、以及聚 醚酰胺。如可被领会的那样，可利用由热量、压力、催化剂、和/或紫 外线启动的聚合反应来将热固性前体制成热固性材料。
如可被领会的那样，用在本发明实施方式中的热固性材料可带有 非导电性的增强材料和/或添加剂一例如非导电性的填料、纤维、固化 剂、抑制剂、催化剂、增韧剂(例如弹性体材料)、以及其它的材料， 用于获得所需的物理、机械、和/或热学组合特性。
非导电性的增强材料包括纺织和/或无纺的纤维材料、颗粒材料、 以及高强度的介电材料。非导电性增强材料的实例包括(但不限于此) 玻璃纤维(包括玻璃纤维的变体)、合成纤维、天然纤维、以及陶瓷纤维。
非导电性填料包括一些被添加到热固性材料基体中以改变其物
理、机械、热学、或电学特性的材料。这些填料可包括(但不限于此) 非导电性的有机和无机材料、粘土、硅酸盐、云母、滑石、石棉、橡
胶、碎屑、纸张、以及其它的材料。
在另外一些实施方式中，液态树脂热固性前体可包括一种由俄亥 俄州代顿市的Kurz-Kasch公司出品的、产品名为"Luxolene"的可被
聚合材料。
图1B是图1A所示定子100和转子102的横向剖视图。如图1B 所示，定子100被固定在定子壳体104的圓筒形板体106上，并围绕 着转子102在环周方向上延伸。
转子102被按照一定的方式定位在定子100中，以便于当转子102 转动时，转子102的外表面112靠近定子100的内表面114,但不会 碰触到该内表面。在各个实施方式中，由转子102外表面112与定子 100内表面114所围成的空间即为气隙116。如下文结合图7A和图7B 所讨论的那样，由热固性材料108构成的定子100内表面114可^皮用 来规定所需气隙116的尺寸，其中，所需气隙是指为了符合使用该定 子的电动机的类型而需要的间隙，所包括的考虑因素有电学、机械、 以及电f兹特性(即^兹通量)。
如可领会的那样，转子102至少在部分上被安装到定子100中， 且可绕着转动轴118相对于定子IOO进行转动，其中，转动轴118由 包括轴承(图中未示出)的结构支撑着。定子100包括一定数目的定 子分段120,它们沿环向布置。各个定子分段120都具有沿定子分段 120长度方向纵向延伸的槽缝122。此外，定子分段120还具有在槽缝 122之间延伸的沟槽(图中未示出，但文中介绍了)。槽缝122和沟 槽接纳着一定数目的定子线圏124，线圏124是由缠绕在槽缝122和 沟槽中的绝缘导线形成的。
如图所示，图1B中的定子100包括12个环向布置的定子分段120， 并使得每一定子分段120的外侧部分126与相邻定子分段120在物理 上是接触着的，从而构成了定子100连续的圆柱形结构。如可领会的 那样，按照本发明的技术所形成的定子可包括不同数目的定子分段 120,因而，图1B所示的实施方式并不被用来限定本发明，而仅是用 来表示可由定子分段120构成的许多种定子中的一种。例如，在某些 实施方式中，定子100可包括4个环向布置的定子分段120，这些定 子分段形成了定子100。可以领会到在这样的实施方式中，每个定 子分段120的尺寸较大，从而当它们被环向布置起来时可形成连续的
圆柱形定子。
在另外一些实施方式中，定子分段120可包括至少一个凹陷128, 其位于定子分段120的外表面130上。与定子IOO的内表面114 一样， 在某些实施例中其由垫固性材料108制成，定子100的外表面130也 是由热固性材料108构成的，且可在本文将要讨论的整体模制过程中 用热固性材料108制成定子100的外表面130。
定子IOO还可包括一条或多条在纵向上贯穿整个定子100的通道 132。在一种实施方式中，对定子IOO进行整体模制的热固性材料108 具有形成了一条或多条通道132的表面。通道132为流经定子100的 冷却流体的循环形成了流道，下文将对此进行讨论。如图所示，每条 通道132都被定位成靠近相邻的定子分段120，且位于相邻的定子分 段之间。通道132是热交换系统(表示在下面的图2中)的一部分， 热交换系统使得冷却流体循环流动，以对定子IOO进行冷却。
在图1B所示的实施方式中，通道132被设置在定子分段120之 间，且靠近构成每个定子分段120的定子线圏124的绝缘导线。据认 为将通道132相对于定子线圏124设置在这样的位置上能更好地对 定子100进行冷却。此外，形成通道132的热固性材料108可被调整 成对冷却流体中含有的研磨剂特征具有很高的耐受性。
定子IOO还包括电连接器(如图1A中的标号110所指)。电连 接器110可被联接到采用定子100的电动机的其它电子部件(例如电 源)上。在各个实施方式中，电连接器110可从多个方向、以多种方 式从定子100延伸出。
在某些实施方式中一例如在图1A所示的实施方式中，电连接器 110的延伸方向远离转子102，且垂直于定子100的外表面130。在一 种实施方式中，电连接器110可延伸穿过定子壳体104的圆筒板体 106。在其它一些实施方式中，电连接器110相对于转子102的转动轴 线沿纵向延伸。在这些实施方式中，电连接器110可与采用该定子100 的电机的其它电子部件进行联接，且没有使电连接器110延伸穿过定 子壳体的圆筒板体106，而是使其穿过端帽(图2中的标号240 )。其
它的连接结构也是可行的。
在本文介绍的实施方式中，电连接器110与引线框相联接，引线 框再与构成定子线圏124的绝缘导线的端头部分相联接。如本文讨论 的那样，引线框围绕着定子100在环周方向上延伸，且位于各个定子 分段120的上方。电连接器110与引线框进行联接，从而，电连接器 110、引线框、以及定子线圏124的端头部分构成了用于在定子100 与电源之间传导电动势的电路。如针对图3A-3C所描述的那样，引 线框的设计构造、以及各个定子线圏124的端头部分可形成定子的多 种实施方式，如文中讨论的那样，这些实施方式的特征在于定子的 尺寸减小，并将各个定子的端头部分与引线框有效地连接起来。
图2是电动机236的剖视图，该电动机具有根据本发明一种实施 方式的被热固性材料208包封起来的定子200。如图2所示，电动机 236的电机外壳237包括圆筒板体238和端帽240，端帽240位于圆筒 板体238在轴向上相互面对着的第一、第二端处。图2还表示出了具 有转动轴218的转子202，其中的转动轴至少在部分上穿过电机外壳 237。
图2还表示出了用于对定子200和电才几236进行冷却的热交换系 统的各个部分。总体而言，热交换系统使冷却流体循环地流过如图1A 和图1B所示的通道132,以对定子线圏和定子200的其它部分进行冷 却。例如，在一种实施方式中，冷却流体可一皮经入口 244泵送到入口 腔242中，其中的入口 244至少在部分上是由电机外壳237的端帽240 围成的。入口腔242与各个通道保持流路联通，冷却流体流经入口腔 242而流入到定子200的通道中。然后，冷却流体从通道流入到出口 腔246中。出口腔246与出口 248相连，出口 248至少在部分上是由 电机外壳237的端帽240围成的。可以领会到可按照闭合回路热交 换系统的方式来4吏用出口 248和入口 244，在闭合回路热交换系统中， 冷却流体至少循环流经定子200，以吸收热量，并流经散热器结构， 以将热量从冷却流体中转移出去。
如本文讨论的那样， 一定数目的环向布置定子分段可被结合起来
而形成连续的圆柱形定子。图3A-3C和图4A-4C表示了根据本发 明的定子分段的两种实施方式。对于按照本发明的教导制成的各种定 子，图3A-3C和图4A-4C所示的实施方式并不具有限定的作用，
图3A-3C和图4A-4C所示定子分段的某些细节结构被简化了 (例 如没有表示出堆叠着的金属叠层)，以便于更好地表示本发明的实施 方式。
图3A是定子分段320的俯视图。图3B是定子分段320的侧视图、 图3C是沿着剖面线3C - 3C对定子分段320所作的剖视图。
在图3A-3C所示的实施方式中，定子分段320包括定子芯350， 如下文讨论的那样，其例如是由堆叠的金属叠层构成的。定子芯350 具有外侧部分352、中间部分354、以及内侧部分356。内侧部分356 从中间部分354和外侧部分352沿径向内侧延伸。如文中讨论的那样， 各个定子分段320的内侧部分356作为定子的磁极。定子分段320的 中间部分354还具有有助于形成槽缝322和沟槽358的表面，定子线 圏324缠绕在槽缝和沟槽中。外侧部分352包括凹陷328,其可被用 作定子分段320在定子壳体中的对准部分和/或作为模制工具的对准部 分，并提供了使定子与定子壳体实现可靠接合的表面，下文将参照图 7A-图7B对此内容进行讨论。
如图3A-3C所示，定子芯350可由四块叠置的金属叠堆制成。 定子芯350可包括不同类型的金属叠堆。例如，在某些实施方式中，
形成定子分段的叠层可以是能形成磁场的铁和/或其它的金属或金属 合金(例如钴、镍及它们的合金)。可以理解，定子芯350可由不同 数目的金属叠堆(例如一个叠堆或更多)来形成。
定子芯350还包括第一端360和第二端362,它们具有形成沟槽 358的表面364,沟槽358向定子芯350的中间部分354中延伸了预定 的距离。如图3C所示，各个沟槽358延伸到定子芯350的中间部分 354中的距离是相等的。在某些实施方式中，在同一定子芯350或不 同定子芯上，沟槽358延伸到定子芯350中的预定距离对于另一个沟
槽358是不同的。例如，在某些实施方式中，定子分段320第一端360 上沟槽358的预定距离大于第二端362上沟槽358的距离。
定子分段320还包括沿定子芯350的中间部分354纵向延伸的槽 缝322，其在定子分段320的第一端360与第二端362之间。槽缝322 相对于定子分段320内侧部分356的边缘366具有预定的深度。读者 可领会到槽缝322的深度对应着定子分段320内侧部分356相对于 外侧部分352的宽度。因而，定子分段320各个部分的尺寸被设计成 能容纳构成定子线圏324的绝缘导线368的各种直径和长度尺寸。例 如，在各种实施方式中，至少在部分上由定子芯350中间部分354形 成的沟槽358和槽缝322可容纳一定数目的绝缘导线368,这些导线 缠绕着定子的槽缝322，并位于沟槽358中，从而形成定子线圏324。
定子分段320还可包括位于定子线圏324与定子芯350表面之间 的绝缘体370。例如，绝缘体370可包括一层绝缘材料，其被布置在 形成定子分段320的沟槽358和槽缝322的表面上。合适的绝缘材料 可包括(但不限于此)NOMEX、 MYLAR、 TufQUIN等材料。在某 些实施方式中，可沿着定子分段320的表面来布置绝缘体370，并布 置到定子分段320之间的部分处。例如，绝缘体370可被布置在定子 分段320叠堆的各叠层之间，并沿着叠块的表面进行设置。例如在图 3C所示的实施方式中，绝缘体370衬在沟槽358中，以进一步帮助绝 缘导线368与定子芯350之间的绝缘性。
如本文讨论的那样，定子分段320包括由一定数目的绝缘导线368 (例如铜线)构成的定子线圏324。在各种实施方式中，绝缘导线368 可以是各种横截面形状。例如，在某些实施方式中，绝缘导线368可 以是圆形的截面，在另外一些实施方式中，绝缘导线368可以是平坦 的或者矩形截面形状(即平面)。绝缘导线368也可以为线形绝缘体 372，例如包覆绝缘导线368表面的树脂层。因此，在沟槽358和槽缝 322中，绝缘导线368通过线形绝缘体372和绝缘体370与定子分段 320电绝缘。
可以利用现有技术中公知的方法围绕定子芯350将绝缘导线368
形成在预定的定子绕组构造中以形成定子线圏324。例如，导线可以 被成形为全部多相定子绕组，或者可以被成形为分离的单项定子绕组， 如果预定的用途需要，随后可以将单项定子绕组组合为多相构造。在 不同的实施例中，定子线圏324可以由预定规格的导线制造，所述导 向包括用绝缘体预涂的单股导线。例如，在一些实施例中，可以使用 Phelps Dodge工厂的AWG15 #导线或其等同体。在其它的实施例中， 导线规格通常是AWG-18。其它规格的导线也可以使用。
在不同的实施例中，绝缘导线368在槽缝322中围绕定子分段320 纵向地缠绕以形成完全包含在各沟槽358中的绕组线臣374。即，每 个绝缘导线368包括一预定长度以便在导线368缠绕在定子分段320 以形成定子线圏324时，绕组线匝374容纳在沟槽358中。换句话说， 绕组线匝374没有延伸到定子芯350的第一端360或者第二端362之 上。将绕组线匝374包含在定子分段320的各沟槽358中可以保护绕 组线匝374使其避免棵露于定子分段320的其它部分，和/或避免在制 造过程中移动部件时而受到损坏。另外，将绕组线匝374包含在定子 分段320的沟槽358中，在制造定子分段320的过程中可以使用很少 的绝缘导线368。这就减少了导线产生的热量，也降低了费用和成品 定子的重量。
在不同的实施例中，定子分段320包括绝缘导线368的端头部分 376。在图3A-3C所示的实施例中，各定子分段320使用六根绝缘导 线(如一束六线)，这样各定子分段320会包括两个端头部分376, 其中各端头部分有六根线。所属领域的普通技术人员将理解，各定子 分段所用的绝缘导线368的数量可以改变且依赖于将被使用的定子分 段320的预定用途而变化。
在不同的实施例中，端头部分376可以延伸到定子芯350的第一 端360和/或第二端362的上面。在图3A-3C所示的实施例中，端头 部分376延伸预定的长度到达定子芯350的第一端360。在不同的实 施例中，可以提供引线框，这样端头部分376穿过引线框的开口且导 通地连接到位于端头点的引线框的凸片，下面将参照图5讨论之。图4A-4C显示了本发明的定子分段420的又一个实施例。图4A 显示了定子分段420的俯视图。图4B显示了定子分段420的侧视图， 和图4C显示了定子分段420沿切线4C-4c的剖面图。图4A - 4C所 示的定子分段420包括许多与图3A-3C所示相同的特征。如，定子 分段420包括由金属堆叠层形成的定子芯450。这样，将仅讨论与图 3A-3C所示的定子分段中的特征不同的那些特征。
图4A - 4C所示的定子芯450包括外部452、中部454和内部456, 当沿轴向(在图4A中从上往下看时)看时类似T形。定子芯450的 中部454还包括沿定子芯450的中部454纵向延伸并位于定子芯450 的第一端460和第二端462之间的槽缝422。类似于图3A - 3C所示 的槽缝322,槽缝422包括相对于定子分段420的内部456的边缘466 预定的深度。
定子芯450的第一端460和第二端462还包括平坦的表面(即定 子分段的内部454、中部456和外部458在第一端和第二端具有平面， 此平面没有此处讨论的沟槽)。同样地，定子线圏424包括绕组线臣 474，其从定子芯450的第一端460和第二端462延伸(即延伸到第一 端460上面和第二端462下面)预定的距离以位于第一端460和第二 端462的上面。
定子分段420还包括在第一端460处在定子线圏424的堆叠绕组 线臣474上面延伸一预定距离的端头部分476。在不同的实施例中， 可以提供引线框，这样端头部分476穿过引线框的开口且导通地连接 到位于端头点的引线框凸片，下面将参照图5讨论之。
图5为引线框578的一个实例。在不同的实施例中，可以使用引 线框578以电导通地连接绝缘导线的端头部分，如这里所讨论的。如 图5所示，引线框578包括具有多个延伸到引线框578的表面582之 上的凸片580的圆筒形结构。另外，表面582形成穿透引线框578的 开口 584。如图所示，凸片580邻接开口 584。凸片580也彼此相互偏 离以容纳在特定的定子线圏构造中缠绕的绝缘导线的端头部分。图6 显示了本发明关于此点的实施例。
在不同的实施例中，绝缘导线的端头部分可以延伸穿过开口 584 并且在端头点连接到凸片580以在定子线圏和电源之间形成电连接。 在不同的实施例中，绝缘导线的端头部分可以机械地或者化学地连接 到端头点的凸片。实例包括使用自动焊接工艺、手动焊接工艺、铅焊 工艺、紧固件固定法和/或粘结法。
在各种实施例中，可以这样放置引线框578,使引线框578邻接 各定子分段的第一端和第二端。在这样的实施例中，在引线框578和 各定子分段的第一端或第二端之间存在空隙或间距。正如这里所讨论 的，装入定子的热固性材料填充在引线框578和定子分段的末端之间。
引线框578可以包括用于各种开关、电容器以及类似物的电通道 和连接。引线框578也包括用于各定子分段的绝缘导线的端头部分的 电通道。另外，引线框578可以包括一个或多个从引线框578延伸的 电连接器以连接到电源和电动机的其它部件。可以理解，可以设计引 线框578上的电通道和终端以提供用于特定的电动机相(如单相和多 相电动机)的绝缘导线的端头部分的适合的电连接。
图6提供了相对于引线框678的定子600的视图。如图所示，可 以相对于定子600放置引线框678，其中定子线圏的端头部分676延 伸穿过引线框678的开口 684。除延伸通过引线框678夕卜，定子线圏 的端头部分676也可以在端头点连接到引线框678的凸片680。
如图所示，可以这样构造凸片680和端头部分676，使各导线的 端头部分676的至少一部分在端头点直接连接到引线框678的凸片 680。在一个实施例中，各定子分段620的端头部分676基于它们所连 接的凸片680的接触表面686的相对位置而彼此相区分。例如，如图 6所示，引线框678上的凸片680的各个另外的接触表面686具有相 同的相对位置，而凸片680的相邻接触表面686具有不同的相对位置 (如各相邻的接触表面686彼此垂直且垂直于引线框678)。
如图6所示的定子可以包括图3A-3C和/或图4A - 4C任一个中 所示的定子分段。当使用如图3A-3C所示的定子分段时，可以邻接 各定子分段620的第一表面布置引线框678以位于各定子分段620的
定子线圏624的上面。可替代地，当使用图4A-4C所示的定子分段 时，可以邻接各定子分段620的绕组线匝布置引线框678以位于各定 子分段620的定子线圏624的上面。在一个实施例中，邻接各定子分 段620的第一表面布置引线框678可以有助于减小定子600的总尺寸， 其可以降低材料的重量和由此降低制造定子(如绝缘导线和热固性材 料)相关的重量和费用。
不考虑引线框678所用的定子分段的构造，位于引线框678和定 子分段620之间的间隙688被填充以热固性材料，如这里所讨论的。 下面将参照图7A-7B讨论，在成型过程中用热固性材料充填间隙 688。
作为本发明的非限定性实例提供形成这里所讨论的定子和定子各 组成部分的方法和工艺。可以理解，存在多种能用于形成定子部件的 整体模制方法。这样的模制工艺的例子可以包括树脂传递模制、压制
成型、转移模制和注射成型。使用的成型方法也可以在共同未审结的
美国申请中记栽，其申请号为_,题目为_,由Delaware
Capital Formation转让，于_提交，其全部作为参考被引用。
图7A和7B显示了能被用在成型过程中以形成本发明的定子的模 具的实施例。成型定子的工艺可以包括向模具中提供热固性材料，这 样当热固性材料固化时，它完全包围定子。
下面的描述提供了根据这里所述的教导形成整体模制定子的工艺 的实例。在下面的描述中，描述了一些结构特征(如凹槽)，但并未 显示在图7A和7B的实例中。这样，当描述未被显示的结构特征时， 描述将指示为图1A所示的实施例。
可以理解，定子可被放置在模具中，同时热固性材料可被供应到 模具中以包围定子。在一个实施例中，可以将热固性材料供应到模具 中以完全封装定子。在一些实施例中，首先将定子封装在热固性材料 中，然后接收定子壳体。在其它的实施例中，定子在被封装在热固性 材料中之前被放在定子壳体内。
图7A显示了包括两个半模796的模具7卯，各半模包括外周壁
794和轴向配合外周壁794的圓筒形盖796。各圆筒形盖796包括沿圓 筒形盖796的表面环状地布置且从圆筒形盖796的表面竖直延伸一预 定距离的通道伸长部798。通道伸长部798形成和提供用于在整体模 制定子中循环冷却流体的通路732，其已在上面参照图2讨论。如图 7A所示，通道伸长部798的长度，当加在一起时，等于通路732的长 度。可以理解，在不同的实施例中，通道伸长部798可以包含在仅一 个半模792中。在这样的实施例中，通道伸长部798的长度将等于通 路732的长度。
模具790也包括延伸穿过圆筒形盖796的壁的型腔注入口 701。 型腔注入口 701在造型过程中提供向模具790的内部供应热固性材料 的适当的连接通道。模具790也包括电连接端口 703。如图7A所示， 电连接端口 703延伸通过外周壁794并密封形成以接纳电连接器710， 该电连接器延伸穿过电连接端口 703。
在各种实施例中，电连接端口 703可以定位在模具790的其他位 置(如圓筒形盖796上)。密封形成电连接端口 703以接纳电连接器 710，该电连接器延伸穿过电连接端口 703以延伸到模具790的外部。 电连接端口 703形成不透流体和耐压密封以防止模制过程中热固性材 料通过电连接端口 703流出才莫具790。
图7A也显示了根据这里描述的教导形成的定子700。定子700 封装在热固性材料708中并包含位于定子分段720中的通路732。为 简便的原因，图7A中的定子700仅表示了两个定子分段720。但是， 可以理解，整体模制定子将包括多个环状布置的定子分段，这样形成 毗邻的圆柱形定子。为了整体模制图7A中所示的定子700，定子700 套准在模具790中。在模具7卯中套准定子包括将位于定子700的各 定子分段720上的凹陷728对准模具790的圆筒形壁794的内表面上 的面向内部的模具凸起705并且在凹陷728中固定凸起705。
可以理解，模具790可以-故形成为包括套准用中心柱(参见图7B 中的707)。中心柱707为圆柱形，其外表面709在向才莫具790供应 热固性材料时有助于形成定子700的内表面。中心柱707对准在模具7卯中后，闭合模具790以形成不透流体和耐压的密封，以及随后可 以提供热固性材料。
提供热固性材料可以包括将热固性前体(如低粘度热固性前体) 和催化剂(可选择加入)在低压下注入型腔以填充模具790，这样除 从那里延伸的电连接器710外热固性材料708封装定子700。由于热 固性前体可以为低粘度，热固性前体基本上可以填入定子700的各个 表面形成的间隙中，如绝缘导线之间和围绕它的间隙、槽缝和沟槽内 的间隙和各定子分段720的圆筒形壁794的内表面和外表面730之间 的间隙。然后可以施加热和压力以固化热固性前体形成整体模制定子 700。也可以应用后固化工艺。固化后，可以从整体模制定子700上移 除模具790，然后将整体模制定子700固定在定子壳体中，其将参照
图8#:讨论。
在热固性材料中封装(如完全封装)定子可以从中提供提高的传 热性。例如，嵌入绝缘导线的热固性材料起到有效地从导线中传出热 量的作用，同时也充填从定子分段端部延伸的导线之间的间隙。另外， 通过完全封装定子的各部分能够紧密地固定在一起。例如，封装形成 的包套起到将绝缘导线固定到定子分段的作用以阻止导线的位移。热
此之间的位移。这样的结构能降低定子的费用，因为定子不再需要定 子环，定子的常用部件在现有技术中用于彼此固定环状分段。热固性 材料也可以起到将定子固定到外壳的作用，其在下面将被讨论。
图8A显示了用于整体模制定子的定子壳体804的实施例。如图 8A所示，定子壳体804包括通过两个连接部件815连接的两个壳体部 件813。如图8A所示，定子壳体804包括内表面817,所述内表面具 有多个面向内部的壳体突起819,壳体突起沿内表面817轴向布置并 在定子壳体804的第一和第二面向轴向的端部之间纵向延伸。面向内 部的壳体突起819既可以用作固定到壳体突起819上的定子分段的对 准部分，又用于套准定子壳体804和模具，例如图7A和7B所示的模 具790，其中模制前定子被固定在定子壳体中，如上所述。另外，在
一些实施例中，壳体突起819可以用作将定子壳体804套准在电动机 的外壳中的定子壳体凹陷821，如图2所示的外壳237。
定子壳体804也包括多个连接部件823，其沿各壳体部件813的 第一和第二端圆周布置。连接部件823是可弯曲的，能够被用于将端 帽固定在定子壳体804上以在它被整体模制后将定子密封在定子壳体 内。
图8B显示了封装在热固性材料808中并且固定在定子壳体804 中的定子800的实施例。定子800包括一表面，该表面形成了在定子 800的第一轴端827沿定子800周向延伸的流体输送825。在第二轴端 829的表面形成了第二流体输送(未示出)，它可以是位于第一轴端 827的形成流体输送825的表面的镜像表面。如图8B所示，流体输送 包括在定子的轴向面对的端部827和829之间纵向延伸的通道832。
如上面根据图2所讨论，定子800可以包括换热系统。在这样的 实施例中，可以安置内室以在第一轴端827处封闭流体输送825。同 样，可以安置外室以在第二轴端829处封闭通道(未示出)。内室和 外室与通道832和内外出口流体连通以提供图2所示的闭环热交换系 统。
尽管上面详细地显示和描述了本发明，熟悉所属领域的人员将清 楚，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以作出变化或改动。同 样，前述说明书和附图所阐述的内容仅作为解释目的被提供而不起到
明的实际范围。
另外，熟悉所属领域的普通人员将理解，阅读并理解了本发明后， 本发明所描述的其他的改变能够包括在本发明的范围内。例如，活塞 体和辄可用在活塞型压缩机中。
权利要求
1.一种定子，其包括具有第一表面和第二表面的定子分段，每个表面都具有延伸到定子分段中的沟槽、以及在第一表面和第二表面之间纵向延伸的槽缝；被绝缘化处理的导线，其在槽缝中沿纵向缠绕着定子分段，以形成容纳在各个沟槽中的绕组线匝；引线框，其沿着定子的表面在环周方向上延伸，其中，绝缘导线与该引线框相联接；以及热固性材料，其包封着包括引线框和绝缘导线的定子分段。
2. 根据权利要求1所述的定子，其特征在于绝缘导线与引线框 的联接结构包括一定数目的绝缘导线端头部分，绝缘导线延伸穿过开 口，并与凸片进行联接，从而形成引线框上的端头点。
3. 根据权利要求l所述的定子，其特征在于绝缘导线的绕组线 匝被完全容纳在各个沟槽中，且热固性材料完全包封着包括引线框和 绝缘导线的定子分段。
4. 根据权利要求l所述的定子，其特征在于引线框被布置成靠 近定子分段的第一表面。
5. 根据权利要求1所述的定子，其特征在于引线框被布置成接 近于各个定子分段的第一表面。
6. 根据权利要求l所述的定子，其特征在于热固性材料是由液 态树脂热固性前体材料制成的，前体材料可从如下的材料中选择不 饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、硅树脂、醇酸树脂、烯丙 基树脂、乙烯基酯树脂、呋喃树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、双 马来酰亚胺树脂、聚丁二烯、以及聚醚酰胺。
7. 根据权利要求6所述的定子，其特征在于热固性材料完全地 包封着端头部分。
8. 根据权利要求7所述的定子，其特征在于热固性材料形成了 位于定子分段附近的通道。
9. 根据权利要求7所述的定子，其特征在于热固性材料形成了 靠近绝缘导线的通道。
10. 根据权利要求9所述的定子，其特征在于通道是闭合回路 热交换系统的组成部分。
11. 根据权利要求1所述的定子，其特征在于热固性材料是由 其粘度在1000到500000厘泊之间的液态树脂热固性前体材料制成的。
12. —种定子，其包括 定子壳体，其包括在轴向上面对着的、具有内表面的第一、第二壳体构件； 一定数目的、面向内侧的凸起，这些凸起沿着第一、第二壳体构件的内表面在轴向上布置，并在第一、第二壳体构件的轴向相对的第一、第二端部之间纵向延伸；以及一些连接构件，所述连接构件沿第一、第二壳体构件的轴向相对 的第一、第二端部轴向设置；以及一些沿环向布置的定子分段，各个定子分段的外表面上具有至少 一个凹陷，以《更于与面向内侧的凸起对准。
13. 根据权利要求12所述的定子，其特征在于定子壳体上面向 内侧的凸起可作为用于将定子壳体准配到电动机外壳中的凹陷结构。
14. 根据权利要求12所述的定子，其特征在于还包括圆筒形结 构的引线框，其带有一定数目的开口，这些开口是由从引线框的表面 径向延伸出的凸片形成的。
15. 根据权利要求14所述的定子，其特征在于环向布置的各个 定子分段都具有定子线圏，定子线圏具有至少一个端头部分，其在定 子分段的端部上纵向延伸，并延伸穿过开口，以便于与引线框的凸片 相联接。
16. 根据权利要求15所述的定子，其特征在于包括完全包封着 环向布置的定子分段、定子线圏、以及引线框的热固性材料，其中， 电连接器从热固性材料中延伸出。
17. 根据权利要求16所述的定子，其特征在于热固性材料形成 了 一定数目的通道，通道被定位成靠近各个定子分段的各个定子线圏。
18. 根据权利要求14所述的定子，其特征在于引线框包括一些 与其相联接的电连接器，电连接器的数目由电路的布置形式决定，以 使得布置结构可形成单相定子或多相定子。
19. 根据权利要求12所述的定子，其特征在于各个定子分段包 括沿着定子分段的长度方向纵向延伸的槽缝、以及向定子分段中延伸 了预定距离的沟槽。
20. 根据权利要求19所述的定子，其特征在于包括在槽缝中沿 纵向缠绕各个定子分段、以形成定子线圏的绝缘导线，其中的定子线 圏具有被完全容纳在沟槽中的绕组线匝。
21. 根据权利要求12所述的定子，其特征在于各个定子分段具 有沿其长度方向纵向延伸的槽缝。
22. 根据权利要求21所述的定子，其特征在于包括在槽缝中沿 纵向缠绕着各个定子分段、以形成定子线圏的绝缘导线，其中的定子 线圏具有堆叠的绕组线匝，这些线匝从各个定子分段的表面沿径向延伸。
23. —种定子分段，其包括 第一端和第二端；沿纵向缠绕着第一和第二端、以形成定子线圏的绝缘导线，其中 的定子线圏具有堆叠的绕组线匝，这些线匝从第一、第二端沿径向延伸；一定数目的端头部分，它们从各个定子线圏延伸出，并距离绕组线匝具有预定的距离；与端头部分保持电联接的引线框；一定数目的电连接器，它们与引线框相联；以及整体模制到定子分段上的热固性材料，以使得热固性材料完全包封着定子分段、绝缘导线、端头部分、以及引线框。
24. 根据权利要求23所述的定子分段，其特征在于热固性材料 是由液态树脂热固性前体材料制成的，前体材料可从如下的材料中选择不饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、硅树脂、醇酸树脂、 烯丙基树脂、乙烯基酯树脂、呋喃树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、 双马来酰亚胺树脂、聚丁二烯、以及聚醚酰胺。
25. 根据权利要求24所述的定子分段，其特征在于热固性材料 是由粘度在1000到500000厘泊之间的液态树脂热固性前体材料制成 的。
26. 根据权利要求24所述的定子分段，其特征在于包括由热固 性材料形成的一定数目的冷却流道，它们被定位成靠近定子线圏。
27. 根据权利要求26所述的定子分段，其特征在于各条冷却流 道与不同的冷却流道实现流路连通。
28. —种电动机，其包括 具有内部空间的外壳； 可转动地联接在外壳内部空间中的转子；定子，其被固定地设置在外壳的内部空间中，定子包括 定子外壳；环向布置的一定数目定子分段，它们被固定在定子外壳中；绝缘导线，它们沿纵向缠绕着各个定子分段，每条绝缘导线都具 有至少两个端头部分；引线框，其用于对各个端头部分进行电联接，其中，引线框与电 连接器相联接；以及热固性材料，其完全包封着各个环向布置的定子分段、绝缘导线、 端头部分、以及引线框。
29. 根椐权利要求28所述的电动机，其特征在于包括由热固性 材料形成的一些通道，其中，每个通道都被定位在各个定子分段之间， 且靠近绝缘导线。
30. —种方法，其包括步骤设置具有环周壁和端帽的模制工具，其中，环周壁的内表面上具 有面向内侧的凸起，且端帽具有通路延伸部；将外表面上具有凹陷的定子分段与面向内侧的凸起对准；以及向模制工具中输送热固性材料，以便于除了与定子分段相联的电 连接器之外将定子分段完全包封住。
31. 根据权利要求30所述的方法，其特征在于包括步骤设置通 道，在该通道中，利用热固性材料形成流体的流道。
32. 根据权利要求30所述的方法，其特征在于电连接器从定子 分段延伸出，并延伸穿过流体和耐压的电连接器端口，该端口延伸穿 过环周壁。
全文摘要
用于改善电动机定子的转子和方法，用于定子的一种实施方式包括具有第一表面和第二表面的定子分段，每个表面都具有延伸到定子分段中的沟槽、以及在第一表面和第二表面之间纵向延伸的槽缝。被绝缘化处理的导线在槽缝中沿纵向缠绕着定子分段，以形成完全容纳在各个沟槽中的绕组线匝。引线框沿着定子的表面在环周方向上延伸，绝缘导线与该引线框相联接。向定子分段施加热固性材料，以包封住包括引线框和绝缘导线的定子分段，并形成一体的冷却剂流道。
文档编号H02K1/14GK101171732SQ200680014815
公开日2008年4月30日 申请日期2006年4月11日 优先权日2005年4月15日
发明者G·F·格拉斯, S·H·珀维内斯 申请人:库尔茨-卡施公司