电机器和制造方法
【专利摘要】本发明涉及电机器和制造方法。具体地，公开了一种电转子机器及其制造方法。根据本公开的至少一个方面，所述方法包括由两个或更多个子芯形成定子芯并在绕组通过并围绕子芯缠绕以形成定子之前将分立的子芯插入到壳体中。在这样的实施例中，壳体包括构造为定位和支撑子芯的定位特征部，使得在子芯之间形成流动通路。定位特征部能够实现定子芯的径向和轴向冷却，同时降低冷却流动路径中的压力损失。
【专利说明】电机器和制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年12月31日提交的第62/099064号美国临时申请的权益，其全部内容通过参考的方式结合于此。
技术领域
[0003]本公开总体地涉及电机器，以及更具体地涉及电转子机器及其制造。
【背景技术】
[0004]包括例如电动机和发电机的电机器产生通常与机器内的电和机械损失相关联的热。在旋转电机器中，在启动或动态制动过程中，损失尤其高。具体电机器产生的热量可取决于多种不同的因素，包括例如电机器上负载的大小以及电机器的启动和制动的频率等。电机器的冷却通常是必要的以将热从机器连续地转移，以减轻由热引起的各种问题，该问题会妨碍电机器的操作和/或缩短电机器的生命周期，包括短路和绕组烧毁及故障，以及与热相关的其他问题。
[0005]电机器的冷却通常涉及将机器产生的热转移到冷却介质，例如空气。传统地，通常通过安装在机器的轴上的一个或多个风扇，从包围机器的操作部件的壳体的外表面来外部冷却电机器。为了允许机器在任一旋转方向的运行，风扇通常是双向型的并且由坚固的塑料、铝或钢材料制成。然而，这些冷却方法要求热从绕组穿过芯轭、芯/壳体热压配合件、以及壳体的壁来传导。在一些机器中，该热流动路径不足以防止过热，因为在机器内产生的热通量太大而无法通过可用的热流动路径的横截面的传导来消除。替代地，冷却介质可流过机器。然而，这种冷却方案需要能量来产生足够的冷却流，这会降低电机器的效率。此外，这种冷却方案要求冷却流动路径形成通过机器，这不可避免地产生压力损失并增加制造电机器的复杂性和成本。因此，在这样的技术领域需要进一步的改进。
【发明内容】
[0006]公开了一种电转子机器及其制造方法。根据本发明的至少一个方面，方法包括由两个或更多子芯形成定子芯，以及在绕组通过并围绕子芯缠绕以形成定子之前将分立的子芯插入到壳体中。在这样的实施例中，壳体包括被构造为定位和支撑子芯使得在子芯之间形成冷却通路的定位特征部。定位特征部能够实现定子芯的径向和轴向冷却，同时减小冷却流动路径中的压力损失。本
【发明内容】
提供成构思的选择，其将在示例实施例中进行进一步的描述。本
【发明内容】
不意于确定要求保护的主题的关键或本质特征，也不意于用于帮助限制要求保护的主题的范围。进一步的实施例、形式、目的、特征、优点、方面及益处将从下面的描述和附图变得明显。
【附图说明】
[0007]这里的描述参考附图，其中，在若干附图中，类似的参考标记代表类似的部件，并且其中:
[0008]图1是根据本公开的电转子机器的一部分的横截面视图；
[0009]图2是根据本公开的电转子机器的叠片的前视图；
[0010]图3是根据本公开的电转子机器的平面视图；以及
[0011 ]图4是制造根据本公开的电转子机器的方法的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0012]为了促进对本发明原理的理解，现在参考附图中示出的实施例并将采用具体的语言来描述这些实施例。然而，将理解的是，不意于由此限制本发明的范围，并且在示出的实施例中的任何改变和进一步修改、以及在这里示出的本发明涉及的对于本领域技术人员来说通常会发生的本发明原理的任意进一步应用在此是可以预期的。
[0013]本申请公开了电转子机器以及其使用和构造的方法的多个实施例。根据本发明的一个方面，所述方法包括由两个或更多子芯形成定子芯，以及在绕组通过并围绕子芯缠绕以形成定子之前将分立的子芯插入到壳体中。在这些实施例中，壳体包括被构造为定位和支撑子芯从而在子芯之间形成冷却通路的定位特征部。定位特征部能够实现定子的径向和轴向冷却，同时减小冷却流动路径中的压力损失，从而提高电转子机器的操作范围和效率。
[0014]根据本发明的至少一个实施例，包括冷却系统40的电转子机器100在图1中示出。图1的图示描述了机器100的一部分、特别是围绕机器100的中央纵向轴线16的中央部分的横截面视图。在至少一个实施例中，机器100关于轴线16对称大体对称。如图1所示，机器100可包括具有壳体壁11的壳体10，壳体壁11在其中总体限定腔12。壳体10构造成容纳机器100的部件。在某些实施例中，壳体10可以是机器100的轭，提供机械支撑以及携载机器100在操作中产生的磁通量。腔12可具有任意合适的形状和构造，作为一个非限制性的例子，包括由壳体10的壁11限定的大致圆筒形状，其可大体上是圆筒形的。机器100可进一步包括沿着轴线16至少部分地设置于腔12内的转子/轴组件14。转子/轴组件14可包括可操作地安装到转子的可旋转轴，使得转子/轴组件14围绕轴线16旋转。转子/轴组件14可以是用于电转子马达的转子和轴的常规组件，其构造成与机器100的其它部件和方面一起操作。机器100可进一步包括设置在腔12内并包围如这里进一步描述的转子/轴组件14的定子20。
[0015]电转子机器100可以是多种不同类型的电动机和发电机中的一种，包括但不限于感应电机。进一步地，机器100可具有多个操作参数和特性。例如，根据某些实施例，机器100可以是高速感应电机，其可操作在多个不同的速度，包括例如超过7200转每分钟(rpm)、15000rpm或30000rpm的速度。进一步地，例如，根据某些实施例，机器100可以是相对低电压感应电机，如可被缠绕成用于尤其地从大约400伏到大约700伏的感应电机。在替代实施例中，机器100可以在所提供的示例范围之外的速度和电压下运行。
[0016]如图1所示，定子20可包括两个或更多子芯22，它们可被支撑或以其他方式固定在壳体10的腔12内。尽管定子20可包括两个以上的分立子芯22，但是描绘了两个子芯22a、22b。每个子芯22可由多个叠片24形成，它们叠置并结合在一起从而形成子芯22。图2示出了包括子芯22的叠片24的正视图。叠片24以及组合子芯22可以是任意合适的形状。在壳体10的腔12具有基本上圆筒形的实施例中，叠片24可以如图2所示在正视图中是大体圆形，组合子芯22也可以是这样。叠片24和子芯22可由任意合适的电磁材料如钢板制成。在替代实施例中，替代分立叠片24的组件，每个子芯22可被制造为具有在这里进一步描述的如图2所示特征的一体实心部件。进一步地，在某些实施例中，子芯22可以可操作地连接到至少一个磁体。
[0017]单个子芯22可由壳体10的至少一个定位特征部18定位并支撑于腔12内。定位特征部18可以是突出部、凸起、肋、突块、或来自壳体10的壁11的内表面的能够定位和支撑每个子芯22并保持每个子芯22彼此的相对位置的任意合适突出部。定位特征部18的具体形式可在本公开的实施例之间不同。不管具体形式，定位特征部18延伸到腔12中并使得每个子芯22能够坐落于壳体10内，使得子芯22彼此之间分开固定的距离。在某些实施例中，定位特征部18可形成为壳体10的整体部件。在这样的实施例中，定位特征部18可通过任意合适的方法而机加工到壳体10中。替代地，定位特征部可与壳体10分立地制造并附接到壳体10。在这样的实施例中，定位特征部18可以通过任意合适的手段热压配合、紧配合、焊接、紧固、或附接。
[0018]定子20可进一步包括如图1中所示在每个子芯22之间并围绕其轴向地延伸的多个定子绕组30 ο定子绕组30可设置在穿过每个子芯22形成的绕组通路32内。如图2所示，每个叠片24包括穿过其形成并围绕穿过叠片24的中央开口 36而圆周地分布的多个绕组沟槽34，使得每个绕组沟槽34与开口36连通。开口36可大体围绕叠片24的质心形成。在组装中，每个叠片24的绕组沟槽34对准并组合以形成多个绕组通路32，绕组30穿过绕组通路而缠绕。因此，相邻子芯22的绕组通路32可进一步如图1所示地对准，使得绕组30可在子芯22的对应绕组通路32之间在一直线上轴向地延伸。
[0019]绕组30可由拉制成线的多根导电材料的股线形成。作为非限制性的例子，绕组30可以是铜、碳、银、铝、或者它们的合金。尽管在图1和3中示出为实心块，但是绕组30可通过将线的多根股线穿过相邻子芯22的绕组通路32并围绕子芯22的相反端部环绕以及通过围绕开口 36的周界继续环绕过程来形成。形成绕组30的每个股线环一般地被称作为匝。在组装过程中，预定数量的股线可穿过绕组通路32环绕以形成绕组30。在操作中，绕组30承载电流以产生电磁场。由于电流的流动，操作过程中，在绕组30中会形成大量的热，并且该热可传导至子芯22、壳体10、转子/轴组件14、以及机器100的其它部件中。绕组30中产生的以及由机器100中的电和机械损失所产生的热必须被消散以防止过高的温度和过热，过高的温度和过热会损坏机器100。
[0020]参考图1，机器100可进一步包括具有径向和轴向特点的冷却系统40。在根据本公开的至少一个实施例中，冷却系统40可包括用于将冷却剂的流路由穿过机器100的径向冷却剂路径50、内部轴向冷却剂路径52、以及外部轴向冷却剂路径54。在某些实施例中，冷却系统40可包括多个轴向冷却剂路径。冷却剂可以是空气，例如环境空气或冷却空气。替代地，冷却剂可以是与机器100的电气部件和操作匹配的任意合适气体，如纯氮。
[0021]图3示出了机器100的平面视图，其中为了清楚起见，转子/轴组件14并未示出。冷却系统40可包括围绕转子/轴组件14分布的多个周向间隔开的径向通路42。图1示出了一个这样的径向通路42 ο径向通路42至少部分地由子芯22 (如图1中的子芯22a、22b)之间的空间限定。径向通路42进一步地由穿过壳体12的壁11形成的周向间隔开的壳体入口 41限定。壳体入口 41和径向通路42使得冷却剂能够从壳体10的外部流动、穿过壳体入口 41、进入腔12中并位于子芯22之间，从而吸取来自子芯22和绕组30的热。壳体入口41可周向地间隔开，使得至少一个定位特征部18可定位在每个壳体入口 41之间。替代地，壳体10可包括位于每个壳体入口 41之间的少于一个的定位特征部18。无论如何，定位特征部18不妨碍或阻碍冷却剂穿过径向通路42的流动。图1的横截面示出了一个壳体入口 41和定位特征部18。为了清楚起见，壳体入口 41被示出在穿过壁11的虚线中，以表示入口 41与由实线示出的定位特征部18不在同一平面上。
[0022]径向通路42可基本上垂直于机器100的纵向轴线16定向。然而，径向通路42可包括其它的构造和定向。根据某些实施例，径向通路42可沿着定子20的轴向长度设置在大约中央或中心位置处，轴向长度基本上是在与纵向轴线16平行的方向上。更具体地，参考图1和3，径向通路42可设置成使得位于径向通路42的相对侧上的子芯22a、22b基本上对称和/或具有大约相等的轴向长度。
[0023]如图1-3所示，穿过子芯22的绕组通路32环绕的绕组30被捆扎，使得绕组间隙38可形成于每个绕组捆之间。绕组间隙38使得冷却剂流能够围绕并流过每个绕组捆并继续到子芯2 2的孔36内的转子/轴组件14。因此，在图1中，径向冷却剂路径50被示出为从壳体1的外部延伸，越过绕组30，并到转子/轴组件14。从而，径向通路42能够实现径向冷却剂路径50，其吸取来自子芯22和绕组30的热，该热是在机器100的操作过程中产生的。进一步地，径向冷却剂路径50与内部轴向冷却剂路径52以及外部轴向冷却剂路径54流体连通，从而为内部轴向冷却剂路径52和外部轴向冷却剂路径54提供冷却剂。
[0024]参考图1，冷却系统40可包括内部轴向冷却剂路径52。内部轴向冷却剂路径52可从径向通路42延伸，其中径向冷却剂路径50冲击转子/轴组件14，并穿过定子20(即子芯22)与转子/轴组件14之间的转子间隙44。转子间隙44，为清楚起见，其在图1中被夸大尺寸，提供静止的定子20和转动的转子/轴组件14之间的余隙，以赋予转子/轴组件14相对于定子20的转动。此外，转子间隙44使得内部轴向冷却剂路径52能够从径向通路42延伸到定子20的每个轴向端部，从而使得冷却剂能够吸取来自转子/轴组件14以及定子20的最里面部分的热。
[0025]冷却系统40可进一步包括外部轴向冷却剂路径54。在某些实施例中，冷却系统40可包括多个外部轴向冷却剂路径54。如图2所示，每个叠片24可包括穿过其形成的多个孔28。尽管在图2中描绘为圆形的，但是孔28可具有多种合适的形状、构造、布置和定向。在各叠片24被叠置并结合在一起以形成子芯22的实施例中，孔28组合以形成在每个子芯22的相对端部之间延伸的多个定子通道46。两个这样的定子通道46在图1中被示出，每个子芯22中有一个。在孔28是圆形的实施例中，合成的定子通道46可以是平行于纵向轴线16轴向延伸的基本圆筒形通道。进一步地，定子通道46的轴向长度可大体相同。在这样的实施例中，定子通道46从径向通路42延伸到子芯22的相对轴向端部。因此，每个定子通道46可包括邻近径向通路42的通道入口 47和位于通道46末端处的相反的通道出口 48。
[0026]在至少一个实施例中，多个孔28可被设置在距每个叠片24的质心具有不同半径的同心环中。如图2所示，多个孔28可设置为第一组28a和第二组28b，其中第一组28a相对于第二组28b偏移或错开，使得第一组28a的孔28与第二组28b的孔28在径向上不在一条直线上。相应地，由具有孔28的叠片24的组装形成的多个定子通道46(图2中未示出)可类似地设置在错开的同心组中。替代地，孔28和合成的定子通道46可以任意合适的构造布置使得赋予期望的热传递同时保持子芯22中足够的结构强度以承受在操作中机器100的机械和热应力。进一步地，根据某些实施例，孔28和合成的定子通道46可构造成、尺寸设计成和/或成形为赋予期望的热传递。
[0027]多个定子通道46能够使外部轴向冷却路径54从径向通路42延伸到每个子芯22的相对端部。因此，外部轴向冷却路径54可包括多个路径，每个穿过一个定子通道46。每个定子通道46的通道入口 47和通道出口 48可在尺寸和形状上构造成控制冷却剂流通过给定定子通道46的速率。在某些实施例中，通道入口47和通道出口48可构造成在冷却剂流动中产生湍流，这会增大到它们的热传递的速率。根据某些实施例，每个子芯22可由一对端板(未示出)盖住，端板包括通道入口 47和通道出口 48。端板可具有基本上类似于或对应于叠片24的形状并且可由非磁性材料构造以最小化铁损失。端板赋予每个子芯22的通道入口 47和通道出口48的尺寸、形状和结构与孔28不同，从而赋予通道入口47和通道出口48的构造的灵活性。
[0028]冷却系统40可构造成控制从径向通路42提供用于穿过定子通道46(即外部轴向冷却剂路径54)冷却定子20的冷却剂的相对量，并从而流入到定子20和转子/轴组件16(即内部轴向冷却剂路径52)之间的转子间隙44的冷却剂的量。冷却剂的这种分配可基于机器100的操作特性，包括例如定子20和转子/轴组件16之间的预期压力损失、以及可归因于流摩擦的损失。例如，根据某些实施例，期望流动通过内部轴向冷却剂路径52的冷却剂的量可通过子芯22中的定子通道46的尺寸和/或数量的减小而增大，这会限制通过外部轴向冷却剂路径54的流。
[0029]冷却系统40赋予机器100的对流冷却。具体地，径向冷却剂路径50能将冷却剂引入到在子芯22之间以及在绕组30的至少一部分之上的机器100中。冷却剂沿着径向冷却剂路径50的流动便于从相对的子芯22和绕组30到相对冷的冷却剂的对流热传递。因为径向冷却剂路径50与内部和外部轴向冷却剂路径52、54流体连通，所以冷却剂沿着径向冷却剂路径50的流会通过内部和外部轴向冷却剂路径52、54继续，从而从相对热的子芯22和绕组30吸取额外的热。进一步地，由于来自内部和外部轴向冷却剂路径52、54的冷却剂流通过通道出口 48离开定子20，所以冷却剂会在延伸超过子芯22的绕组30的环上流动，进一步便于直接从绕组30的热传递。一旦离开定子20，冷却剂就会从腔12通过出口、缝、间隙和/或其它流动路径(未示出)而离开壳体10的腔12至外部环境。
[0030]在至少一个实施例中，冷却系统40可包括风扇56以推动和/或牵拉冷却剂通过径向冷却剂路径50、内部轴向冷却剂路径52、以及外部轴向冷却剂路径54，从而实现强制对流。强制对流增大了冷却剂和机器100之间的热传递速率，以及热传递的速率与冷却剂通过冷却系统40的流动速率成正比。风扇56可以是任意合适的流产生设备，例如鼓风机、风箱、或者压力贮存器，其能够产生冷却剂的流动。在某些实施例中，风扇56可远离机器100定位并通过如图1所示的导管58以流体连通方式连接至壳体入口41。在某些实施例中，风扇56可重复循环冷却剂。在这种实施例中，冷却系统40可包括导管以接受来自腔12的冷却剂流并将其路由返回通过风扇56。这种实施例可进一步包括额外的部件以主动地冷却从腔12返回的冷却剂。这种部件可包括制冷系统。
[0031]冷却系统40内的压力损失会趋于降低机器100的功率效率。压力损失增大了需要产生通过冷却系统40的足够的冷却剂流的压力差，在这样的实施例中，这进一步要求增大至风扇56的功率输入，或者降低机器100的输出以限制温度升高。压力损失由冷却剂流与径向冷却剂路径50、外部轴向冷却剂路径54、以及内部轴向冷却剂路径52行进通过的各种通路、通道、以及间隙之间的摩擦形成。进一步的压力损失由沿着冷却剂路径50、52、54中每个的流动面积的变化而产生。此外，压力损失可由至少局部地降低有效流动面积的冷却剂路径50、52、54中的阻塞而产生。相应地，充分冷却机器100所需的功率取决于冷却系统40中的压力损失。因此，这种压力损失的减小增大了机器100的整体功率效率。
[0032]具有径向冷却通路的传统电动机采用在子芯之间的支撑件来定位并将子芯组装到一起。这些支撑件是冷却通路中的障碍，它们增大了压力损失并降低了传统电动机的效率。作为对比，机器100不包括在径向通路42中的组装支撑件。机器100采用壳体10中的定位特征部18来将各个子芯22定位和支撑在腔12内。如这里描述的那样，定位特征部18可圆周地间隔开并定位在壳体入口41之间，使得定位特征部18不妨碍或阻碍冷却剂通过径向通路42的流动。相应地，机器100比传统的电动机具有更低的压力损失和更高的整体功率效率。
[0033]定位特征部18延伸到腔12中的程度是受限的，以进一步最小化压力损失。具体地，定位特征部18延伸不超过最外部定子通道46的外部边缘，并且从而不破坏冷却剂通过任意定子通道46的流动。因为定位特征部18定位在壳体入口 41之间并且不延伸跨过定子通道46，所以定位特征部18对冷却系统40中的压力损失具有最小的贡献。此外，定位特征部18的受限的尺寸增大了径向冷却剂路径50的有效流动面积。一旦冷却剂流过壳体入口 41并经过定位特征部18，之前分立的径向通道42合并为子芯22之间的共享容量，该共享容量具有由子芯22之间的无阻碍区域限定的有效流动面积。因此，定位特征部18定位成并且尺寸设计成赋予无阻碍的径向冷却剂路径50，相对于传统的电动机，这降低了压力损失。
[0034]为了在不使用传统支撑件的情况下将各个子芯22充分地定位和保持在壳体10内，机器100采用了新颖的制造方法。下面的示意性流程描述提供了制造机器100的方法的示意性实施例。示出的操作应当被理解为仅是示意性的，这些操作可组合或分离，以及增加或删除，以及可整体上或部分上重新排列顺序，除非这里有明确相反的指示。示出的某些操作可通过执行非瞬态计算机可读存储介质上的计算机程序产品的计算机而实现，其中计算机程序产品包括指令，其使计算机执行一个或多个操作，或者发布命令到其它设备以执行一个或多个操作。
[0035]如图4所示，制造机器100的方法200可包括制造叠片24的操作210。叠片24可由钢板或其它合适的材料切割或冲压。替代地，叠片24可以是铸造的。操作210可包括如修边或后制造机加工的一些工艺。方法200可包括将叠片24组装到至少两个子芯22中的操作220。叠片24可通过本领域中已知的传统方法来组装。方法200可进一步包括制造壳体10使得壳体10包括定位特征部18并构造成接收子芯22的操作230。壳体10可通过铸造或其它合适工艺制造。在某些实施例中，定位特征部18可机加工到壳体中。替代地，定位特征部18可分立地铸造或机加工并然后通过热压配合、紧配合、焊接、紧固、或其它合适工艺组装至壳体10。
[0036]在已经至少部分地制造好壳体10和子芯22后，方法200可包括将子芯22插入到壳体10的腔12中使得每个子芯22座靠至少一个定位特征部18的操作240。子芯22可插入到壳体10中并通过在子芯22和壳体10之间的热压配合、通过紧配合、通过机械紧固件、通过粘结剂、和/或通过其它合适的手段而被保持于其中。在子芯22被插入到壳体10中的情况下，方法200可包括安装通过并围绕子芯22的绕组通路32的绕组以形成定子20的操作250。操作250可包括其它的过程，如从分立的线股缠绕绕组30，捆扎并将一个绕组通路32的绕组30与另一绕组通路32的绕组30绝缘，为子芯22的每个绕组通路32加衬绝缘，以及其它合适的过程以防止绕组30和子芯22之间的电短路。方法200可进一步包括在定子20内将转子/轴组件14插入到壳体10中以形成机器100的操作260。操作260可包括其它的过程，如在转子/轴组件14的轴的相对端部上放置轴承，以及在壳体10的相对端部上组装盖以盖住壳体10，使得转子/轴组件14的轴延伸穿过盖。在包括风扇56和/或导管58的实施例中，方法200可包括将风扇56和/或导管58连接到机器100的操作。
[0037]在根据本发明的至少一个实施例中，制造机器100的方法可包括制作子芯22的替代操作。在这样的实施例中，子芯22可单独地制造为整体，代替叠片24的组件。子芯22可铸造、机加工、模制、或者通过任何合适的工艺制造。合适的机加工工艺可包括放电机加工(“EDM”)。在至少一个实施例中，子芯22可采用另外的制造工艺来制造。另外的制造是通过材料块的选择性熔接、烧结、或聚合来形成物件的工艺。另外的制造包括使用期望部件的离散化计算机辅助设计(“CAD”)数据模型来限定层，该层可接下来顺序地被加工以形成最终的整体部件。另外的制造包括粉末床熔接(“PBF”)以及粉末喷溅熔接(“PSF”)制造工艺，包括选择性激光熔化、直接金属激光烧结、选择性激光烧结、以及电子束熔化。PBF和PSF工艺共有基本组的工艺步骤，包括一个或多个热源以产生熔化以及在材料块的粉末颗粒之间熔融，用于控制离散化CAD模型中每层的预定区域中粉末颗粒熔融的手段，以及在形成加工部件的之前熔融层上沉积粉末颗粒的手段。每层的预定区域由给定层中的部件CAD模型的横截面限定。因为粉末颗粒被熔化并熔融到之前的层，因此产生的部件会是实心的，大体完全致密的，大体无孔穴的，并具有与由传统的模制、铸造、或机加工方法制造的部件大体相当的或更优的热和机械性能。替代地，产生的部件通过制造工艺的合适控制可包括期望的孔隙度。
[0038]从附图以及上面给出的文本明显的是，根据本公开的电转子机器的多个实施例以及其使用和构造方法是可预期的。尽管已经在附图和之前的描述中对本发明进行了详细的示出和描述，其应被视为是示意性的，性质上不是限制性的，应当理解，仅示出和描述了某些示例性实施例。了解本发明益处的本领域技术人员将会理解，在本质上不脱离本发明范围的前提下，多个改变，包括等效替代在示例实施例中是可以的。因此，所有这些改变意于被包括在由下面的权利要求限定的本公开的范围内。
[0039]在一个方面，本公开包括制造电机器的方法，所述方法包括:制作两个或更多子芯，子芯包括沿着每个子芯轴向长度的多个绕组通路，绕组通路被构造为接收定子绕组;制作具有限定容积的壁的壳体，壳体被构造为将子芯支撑在容积内，壳体进一步包括穿过壁的孔和构造为定位子芯的定位特征部;将每个子芯插入到壳体的容积内，其中子芯座靠定位特征部的相对侧，从而在子芯之间形成流动通路，流动通路与壳体的至少一个孔对准并连通；以及在子芯的绕组通路内安装定子绕组以在壳体内形成定子，从而定子绕组延伸穿过相邻子芯的绕组通路。
[0040]在改进的方面，本公开包括方法，该方法还包括将转子和轴组件插入定子中的壳体中；其中孔和流动通路形成穿过定子的冷却路径，所述冷却路径构造成使得冷却剂能够在子芯之间以及在定子绕组上流动，其中定位特征部被定位在冷却路径的外部;其中冷却路径大体垂直于机器的纵向轴线;其中子芯被热压配合到壳体;其中子芯通过机械紧固件或粘结剂被固定到壳体;其中定子包括由位于它们之间的定位特征部定位的两个子芯;其中壳体包括围绕壁圆周地间隔开的多个孔并包括定位在孔之间的多个定位特征部;其中定位特征部与壳体分立地制作并附接到壳体。
[0041 ]在其它的方面，本公开包括制造电转子机器的方法，所述方法包括:制作多个定子叠片，每个叠片包括多个槽;通过组装多个叠片的预定部分以形成每个子芯而制造至少两个子芯，其中叠片的多个槽对准以形成沿着纵向轴线穿过每个子芯的多个绕组通路，绕组通路被构造为接收定子绕组;制造限定腔的壳体，壳体被构造为在腔内支撑子芯并包括形成穿过其的多个孔，以使得冷却剂能够流动到腔内，其中壳体进一步包括被构造为将子芯定位于腔内的特征部，其中特征部在孔之间设置在腔内；将每个子芯插入壳体内，使得子芯由壳体的特征部分开以形成在每个子芯之间的流动通路，流动通路与壳体的至少一个孔流体连通;将定子绕组安装到子芯的绕组通路内从而在壳体内形成定子，由此定子绕组延伸穿过相邻子芯的绕组通路；以及将转子和轴组件插入到定子中的壳体内。
[0042]在改进的方面，本公开包括方法，其中孔和流动通路形成穿过定子的冷却路径，冷却路径构造成使得冷却剂能够在子芯之间以及在定子绕组上流动，其中壳体的特征部定位在冷却路径之外。
[0043 ]在其它的方面，本公开包括电转子机器，其包括:包括限定出容积的壁以及包括在腔内的壁上的定位特征部的壳体，该壳体包括穿过紧邻定位特征部的壁的孔;定子，包括:设置在腔内并座靠定位特征部的相对边缘的两个子芯，其中径向通路形成在子芯之间，径向通路与壳体的孔流体连通，以及其中子芯进一步包括沿着每个子芯的轴向长度的多个绕组通路，多个绕组通路被构造为接收定子绕组，以及定子绕组设置在子芯的多个绕组通路内，其中定子绕组在子芯之间延伸并跨过子径向通路；以及可操作地附接到轴并布置于定子内的转子，轴被构造为围绕机器的纵向轴线旋转。
[0044]在改进的方面，本公开包括机器，其中壳体包括围绕壁圆周地分开的多个孔并包括定位在孔之间的多个定位特征部;其中径向通路大体垂直于纵向轴线；其中转子相对于定子定位以在它们之间形成间隙，间隙轴向地延伸并且大体平行于纵向轴线，间隙还与径向通路流体连通;其中每个子芯包括从绕组通路径向地分开并大体平行于纵向轴线的多个通道，所述通道与径向通路流体连通并且从径向通路延伸到每个子芯的相对侧。
[0045]进一步地，在描述代表性实施例中，本公开会展示作为特定操作顺序的方法和/或过程。然而，在方法或过程并不依赖于这里给出的具体操作顺序的程度上，方法或过程不应被限制到所描述的特定操作顺序。其它的操作顺序是可以的。因此，这里公开的特定操作次序或者顺序不应被解释为对本发明的限制。这些顺序可变化并且仍在本公开的范围内。
【主权项】
1.一种制造电机器的方法，所述方法包括: 制作两个或更多个子芯，所述子芯包括沿着每个子芯的轴向长度的多个绕组通路，所述绕组通路被构造为接收定子绕组； 制作具有限定出容积的壁的壳体，所述壳体被构造为将所述子芯支撑在所述容积内，所述壳体还包括穿过所述壁的孔和构造为定位所述子芯的定位特征部； 将每个子芯插入到所述壳体的容积中，其中所述子芯座靠所述定位特征部的相对侧，由此流动通路形成在所述子芯之间，所述流动通路与所述壳体的孔中的至少一个对准并连通；以及 将所述定子绕组安装在所述子芯的绕组通路中以在所述壳体内形成定子，由此所述定子绕组延伸穿过相邻子芯的绕组通路。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将转子和轴组件插入到所述定子中的壳体内。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔和流动通路形成穿过所述定子的冷却路径，所述冷却路径构造成使得冷却剂能够在所述子芯之间以及在所述定子绕组上流动，其中所述定位特征部定位在冷却路径之外。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷却路径大体垂直于所述机器的纵向轴线。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子芯热压配合到所述壳体。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子芯通过机械紧固件或粘结剂固定到所述壳体。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定子包括由位于它们之间的定位特征部而定位的两个子芯。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述壳体包括围绕所述壁圆周地分开的多个孔并包括定位在所述孔之间的多个定位特征部。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位特征部与所述壳体分立地制作并附接到所述壳体。10.—种制造电转子机器的方法，所述方法包括: 制作多个定子叠片，每个叠片包括多个槽； 通过组装多个叠片的预定部分形成每个子芯而制造至少两个子芯，其中叠片的多个槽对准以形成沿着纵向轴线穿过每个子芯的多个绕组通路，所述绕组通路被构造为接收定子绕组； 制造限定出腔的壳体，所述壳体被构造为将所述子芯支撑在腔内并包括形成穿过其的多个孔，以使得冷却剂能够流动到所述腔中，其中所述壳体还包括被构造为将所述子芯定位在所述腔内的特征部，其中所述特征部在所述孔之间设置于所述腔内； 将每个子芯插入所述壳体内，使得所述子芯由壳体的特征部分开以形成在每个子芯之间的流动通路，所述流动通路与所述壳体的孔中的至少一个流体连通； 将所述定子绕组安装在所述子芯的绕组通路中以在所述壳体内形成定子，由此所述定子绕组延伸穿过相邻子芯的绕组通路；以及 将转子和轴组件插入到所述定子中的壳体内。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述孔和流动通路形成穿过定子的冷却路径，所述冷却路径构造成使得冷却剂能够在子芯之间以及在定子绕组上流动，其中所述壳体的特征部定位在冷却路径之外。12.—种电转子机器，包括: 包括限定出容积的壁和包括在所述腔内位于所述壁上的定位特征部的壳体，所述壳体包括穿过邻近定位特征部的壁的孔； 定子，包括: 设置在腔内并座靠所述定位特征部的相对边缘的两个子芯，其中径向通路形成在所述子芯之间，所述径向通路与壳体的孔流体连通，以及其中所述子芯还包括沿着每个子芯的轴向长度的多个绕组通路，所述多个绕组通路被构造为接收定子绕组，以及 设置在子芯的多个绕组通路内的定子绕组，其中所述定子绕组在子芯之间延伸并跨过所述径向通路；以及 能够操作地附接到轴并设置于所述定子内的转子，所述轴被构造为围绕机器的纵向轴线旋转。13.如权利要求12所述的机器，其特征在于，所述壳体包括围绕壁圆周地分开的多个孔并包括定位在所述孔之间的多个定位特征部。14.如权利要求12所述的机器，其特征在于，所述径向通路大体垂直于纵向轴线。15.如权利要求12所述的机器，其特征在于，所述转子相对于定子布置以在它们之间形成间隙，所述间隙轴向地延伸并大体平行于所述纵向轴线，所述间隙还与所述径向通路流体连通。16.如权利要求12所述的机器，其特征在于，每个子芯包括与绕组通路径向地分开并大体上平行于所述纵向轴线的多个通道，所述通道与所述径向通路流体连通并从所述径向通路延伸到每个子芯的相对侧。
【文档编号】H02K15/02GK105978188SQ201511036119
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】J·T·萨里, P·J·马基-安托
【申请人】英格索尔-兰德公司