专利名称：分段定子铁心缠绕装置及缠绕分段定子铁心的方法
技术领域：
本文公开的主题涉及具有分段定子铁心的电机领域，更具体的，涉及分段定子铁 心缠绕装置和缠绕电机的分段定子铁心的方法。
背景技术：
当前，定子铁心用圆电线缠绕。定子铁心被保持固定，且圆电线通过围绕定子齿转 动的缠绕针进给。一旦完成该定子齿的缠绕，电线就前进到下一个定子齿。在每一个齿处， 缠绕针不仅沿圆形路径移动，而且还移入和移出以层叠电线。在离开缠绕针时，由于在包绕 定子齿时所产生的旋转，导线会扭绞。为避免扭绞，使用了分段定子铁心。分段定子铁心包括多个单独的定子齿，它们结 合在一起以形成定子铁心。每个齿被单独缠绕，并在夹具中以特定的顺序放置。此时每个 齿都连接到共同的母线。在24极定子的情况下，则需要96个这么多的连接。
发明内容
根据示例性实施方式的一个方面，一种用于具有多个定子齿的分段铁心的缠绕装 置，包括安装夹具，该安装夹具构造为支撑该多个定子齿中选定的定子齿。该安装夹具构造 为绕由该多个定子齿中的每个所限定的轴线转动。该缠绕装置还包括以可操作的方式连接 到该安装夹具的多个定子齿保持元件。多个定子齿保持元件中的每个构造为相对于该安装 夹具保持该多个定子齿中选定的一个。该安装夹具选择性地绕多个齿中至少一个的中心轴 线转动以将多圈电线施加于该多个定子齿中的该一个，同时转动该多个定子齿中已经用电 线包绕的其它定子齿。根据示例性实施方式的另一方面，一种缠绕分段定子铁心的多个定子齿的方法， 所述方法包括将多个定子齿安装到安装夹具；相对于缠绕构件定位所述多个定子齿中的 一个；绕所述多个定子齿中一个的中心轴线旋转所述安装夹具；及将多圈电线施加于所述 多个定子齿中的一个。所述多圈电线包括少于圈数的扭绞。根据示例性实施方式的另一方面，一种包括多个定子齿的分段定子铁心。所述多 个定子齿中选定的定子齿相互连接以限定电极。所述多个定子齿中选定的所述定子齿中的 至少两个限定具有多圈电线的电极，所述多圈电线包括少于圈数的扭绞。
从以下参考附图的详细说明，本发明的上述及其它优点对于本领域一般技术人员 来说将变得显而易见，其中图1是用于没有扭绞地将矩形电线施加于多个定子齿段之一的缠绕装置的平面 视图；图2是图1所示缠绕装置的平面视图，示出了将矩形电线施加于多个定子齿段中 的另一个；
图3是图1所示缠绕装置顺时针旋转90°的平面视图，示出了将矩形电线施加于 多个定子齿段中的另一个；图4是连接以形成分段定子铁心的多个缠绕的定子齿段的正视图；图5是多个定子齿之一的前视图，图示了矩形电线穿过包覆构件的通道的矩形电 线。详细说明通过参照附图的示例阐释了本发明的实施方式及其优势和特点。
具体实施例方式参见图1-3，根据示例性实施方式用于将不中断的、连续的和无扭绞长度的电线施 加于多个定子齿的缠绕装置，总体由数字2指代。缠绕装置2包括安装夹具4，该安装夹具 4具有主体6。如图所示，主体6包括基本平坦的表面8，该表面8具有中心轴线10。此外， 缠绕装置2包括多个定子齿保持元件14-17。虽然只示出了四个定子齿保持元件，但是应该 认识到，设置在缠绕装置2上的定子齿缠绕元件的数量可以变化。缠绕装置2还示出为包 括布置在相邻的定子齿保持元件14-17之间的多个柱构件24-27。进一步根据示例性实施方式，缠绕装置2构造为接收多个定子齿37-40，定子齿 37-40分别由定子齿保持元件14-17保持。定子齿37-40表示分段定子铁心的一个极，标示 为A1-A4。缠绕装置2选择性地将多个定子齿中的每一个定位成靠近装载有一定量电线50 的缠绕构件45。在所示的一个示例性实施方式中，电线52包括多个表面，该多个表面共同 限定矩形截面。电线50首先附连于定子齿37。此时，安装夹具4绕定子齿37的中心轴线 (未单独标记)转动。通过这种方式，电线50被施加于定子齿37，并且如果有扭绞也非常 少。即，定子齿37包绕有多圈电线，电线具有少于总圈数的扭绞。根据本发明的一方面，扭 绞数将比总圈数少一个。根据本发明另一方面，扭绞数将介于比总圈数少一个与为总圈数 的一半之间。根据本发明另一方面，扭绞数将少于总圈数的一半。根据本发明另一方面，电 线将保持无扭绞。除转动外，定子齿37还沿由中心轴线限定的线性路径振动，以使电线50适当分 层。振荡通过移动主体6、定子齿保持元件14和缠绕构件45中至少一个来完成。一旦施加 于定子齿37，电线50就经过柱24，主体6转动约90°以将定子齿38 (图2)定位成靠近缠 绕构件45。通过操纵安装夹具4和/或缠绕构件45，使电线50从定子齿37绕柱24而到 达定子齿38。电线50 —旦被定位在定子齿38，安装夹具4开始绕定子齿38的中心轴线(不单 独标记)转动。通过此布置，定子齿37与定子齿38同时转动。通过与上文所述类似的方 式，电线50被施加于定子齿38并且如果存在扭绞也具有最少的扭绞。除转动外，定子齿38 沿着由中心轴线限定的线性路径振动，以使电线50适当分层。振动是通过移动主体6、定子 齿保持元件15和缠绕构件45中的至少一个完成。一旦施加于定子齿38，安装夹具4顺时 针旋转约90°以将定子齿39定位成靠近缠绕构件45 (图3)。除转动外，操纵安装夹具4和/或缠绕构件45以将电线50绕过柱25。此时，安 装夹具4使所有被包绕的定子齿，例如定子齿37和38，绕定子齿39的中心轴线(不单独 标记)转动。通过这种方式，电线50施加于定子齿39，并且如果存在扭绞也具有最少的扭 绞。除转动外，定子齿39沿着由中心轴线限定的线性路径振动，以使电线50适当分层。振动通过移动主体6、定子齿保持元件14和缠绕构件45中的至少一个完成。一旦被施加，安 装夹具4转动以将定子齿40定位成靠近缠绕构件45。缠绕和定位将继续下去，直到对于特 定的相的所有齿，或者，即极A1-A4以及其它极，即对于任何额外相B和C的齿C1-C4和对 于极B的齿B1-B4，都缠绕上连续的、不中断的长度的无扭绞的电线。此时，该多个定子齿37-40或对于相A的极以及对于相B和C的定子齿或极以特定 的顺序布置，并结合到环形构件65以形成如图4所示的分段定子铁心68。包覆构件70 (图 5)安置在环形构件65上以形成最终的分段铁心构件。由于每个相是由连续的、不中断长度 的无扭绞电线缠绕，因此对于每个相只需要两个连接，即相连接和中性(neutral)连接。用 于每个极的导线沿相应的通道73-75在齿间通过，所述通道73-75提供极之间的任何必要 的电绝缘。根据另一方面，在缠绕多个定子齿37-40前，包覆构件70围绕相应的定子齿37_40 安装，以提供电线50和定子齿之间的电绝缘。除提供电线50与每个定子齿37-40之间的电 绝缘之外，包覆构件70构造成用以提供各相之间的电绝缘。电绝缘通过远离定子齿的表面 突出的通道73-75提供。在缠绕工艺过程中，电线50放置在通道73-75中恰当的一个中。 即，相缠绕A放置在通道75中，相缠绕B放在通道74中，而相缠绕C放置在通道73中。当 所有期望相段的缠绕完成后，A1-A4、B1-B4和C1-C4的相段以期望的模式堆置在一起。通过这样的布置，每个相的定子齿都用连续长度的无扭绞的电线缠绕。通过为每 个相使用连续长度的电线，最终连接数大大减少。即，利用单独包绕的定子齿的分段定子可 能在组装完成之前需要超过九十六个的连接。此外，通过消除扭绞，能使用具有矩形截面的 电线。具有圆截面的电线在施加过程中会扭绞，使每个定子齿都产生很大的体积。具有矩 形截面的电线使每个定子齿的总形状因子最小，允许构造小的电机。尽管在上面描述了本发明的实施方式，但是将理解，无论是现在还是在将来，本领 域一般技术人员可以做出落在后面权利要求范围内的各种改进和提高。这些权利要求应解 释为要求对首次描述的本发明的适当的保护。
权利要求
一种用于具有多个定子齿的分段铁心的缠绕装置，所述缠绕装置包括安装夹具，所述安装夹具构造为支撑所述多个定子齿中选定的定子齿，所述安装夹具构造为绕由所述多个定子齿中的每个所限定的轴线转动；和多个定子齿保持元件，所述多个定子齿保持元件以可操作的方式连接到所述安装夹具，所述多个定子齿保持元件中的每个构造为相对于所述安装夹具保持所述多个定子齿中选定的一个，其中，所述安装夹具选择性地绕多个齿中至少一个的中心轴线转动以将多圈电线施加于所述多个定子齿中的所述一个，同时转动所述多个定子齿中已经用电线包绕的其它定子齿。
2.根据权利要求1所述的缠绕装置，还包括缠绕构件，所述缠绕构件定位为将矩形电 线引导到所述多个定子齿中的每一个上而不在所述矩形电线中产生扭绞。
3.根据权利要求1所述的缠绕装置，还包括由所述安装夹具支撑的多个柱构件，所述 多个柱构件中的每一个布置在所述多个定子齿保持元件的相邻定子齿保持元件之间。
4.一种缠绕分段定子铁心的多个定子齿的方法，所述方法包括 将多个定子齿安装到安装夹具；相对于缠绕构件定位所述多个定子齿中的一个； 绕所述多个定子齿中一个的中心轴线旋转所述安装夹具；及将多圈电线施加于所述多个定子齿中的一个，所述多圈电线包括少于圈数的多个扭绞。
5.如权利要求4所述的方法，其中，扭绞数比所述圈数少一个。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述扭绞数介于比所述圈数少一个与所述圈数的一半之间。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述扭绞数少于所述圈数的一半。
8.如权利要求7所述的方法，其中，在所述电线中没有扭绞。
9.如权利要求4所述的方法，还包括将所述多个定子齿中的另一个定位成靠近所述缠绕构件； 绕所述多个定子齿中的所述另一个的中心轴线旋转所述安装夹具；并且 将多圈电线施加于所述多个定子齿中的所述另一个，同时还转动所述多个定子齿中的 所述一个，所述多圈电线包括少于所述圈数的多个扭绞。
10.如权利要求9所述的方法，还包括使所述电线绕过柱，同时将所述多个定子齿中 的所述另一个转动成靠近所述缠绕构件。
11.如权利要求4所述的方法，还包括沿着基本线性的路径移动安装台、安装元件和 缠绕构件中的至少一个，同时将所述电线施加于所述多个定子齿中的所述一个上。
12.如权利要求4所述的方法，其中，将多圈电线施加于所述多个定子齿中的一个包括 围绕所述多个定子齿中的所述一个施加具有限定矩形截面的多个侧面的电线。
13.如权利要求12所述的方法，其中，施加多圈电线包括将所述电线定位在所述多个 齿中的所述一个上，使得所述多个侧面中只有一个侧面面对所述多个定子齿中的所述一 个。
14.如权利要求4所述的方法，还包括将多圈电线施加于所述多个齿中的每一个，而 不在所述电线中产生中断或扭绞。
15.一种分段定子铁心，包括多个定子齿，所述多个定子齿中选定的定子齿相互连接以限定电极，所述多个定子齿 中选定的所述定子齿中的至少两个限定具有多圈电线的电极，所述多圈电线包括少于圈数 的多个扭绞。
16.如权利要求15所述的分段定子铁心，其中，所述定子齿中限定所述电极的全部所 述选定的定子齿用单个连续的电线缠绕。
全文摘要
本发明公开了一种用于具有多个定子齿的分段铁心的缠绕装置，包括安装夹具，该安装夹具构造为支撑该多个定子齿中选定的定子齿。该安装夹具构造为绕由该多个定子齿中的每个所限定的轴线转动。该缠绕装置还包括以可操作的方式连接到该安装夹具的多个定子齿保持元件。多个定子齿保持元件中的每个构造为相对于该安装夹具保持该多个定子齿中选定的一个。该安装夹具选择性地绕多个齿中至少一个的中心轴线转动以将多圈电线施加于该多个定子齿中的该一个，同时转动该多个定子齿中已经用电线包绕的其它定子齿。本发明还公开了缠绕分段定子铁心的多个定子齿的方法和分段定子铁心。
文档编号H02K15/02GK101908795SQ201010198328
公开日2010年12月8日 申请日期2010年6月7日 优先权日2009年6月5日
发明者布雷德利·D·钱伯林, 拉里·A·库贝斯, 马克·A·斯蒂芬森 申请人:雷米技术有限公司