具有减少的线圈配置的分段电机定子和包括该定子的电动的制造方法
【专利摘要】提供了具有减少的线圈配置的分段电机定子和包括该定子的电动机。该电机包括分段定子，所述分段定子包括磁隔离的芯片段。
【专利说明】具有减少的线圈配置的分段电机定子和包括该定子的电动机
【技术领域】
[0001]本实用新型一般涉及用于在机器中使用的电动机。本实用新型更特别涉及具有包括磁隔离芯片段的分段定子的电动机。
【背景技术】
[0002]本领域的普通技术人员将会理解，电动机经常用在诸如洗碗机和洗衣机的家用电器中。例如在洗衣机中，电动机可用于导致洗衣篮的旋转以搅动包含在其中的衣服。虽然可使用各种电机部件布置，但电动机的一个已知实施例包括至少部分地沿径向位于转子内侧的定子。虽然可使用其它名称，但具有这种配置的电动机通常称为外转子电机或外部转子式电机。在另一个已知实施例中，提供了经常但不完全称为内转子电机的电机，在其中定子至少部分地沿径向位于转子外侧。仍在另一个已知实施例中，提供了如下电机，在该电机中定子至少部分地沿径向位于转子部件之间使得在转子和定子之间形成内部和外部圆周气隙。除了其它方面，这种电机可称为双气隙电机或双转子电机。在具有上述任何类型的电动机的洗衣机的情况下，通常将转子耦接到洗衣篮上，而将定子固定到安装有轮毂的桶上，将该桶耦接到固定的洗衣机外桶上。为避免对用户的潜在电击，将定子以与桶电隔离的这种方式来安装。
[0003]电动机的定子通常包括芯和多个线圈。传统上芯采用通常环形的形式并且由诸如铁或钢的铁磁金属组成。定子的线圈通常由多次围绕芯的导电线的绕组形成。通常在芯和线圈之间提供电绝缘。
【发明内容】
[0004]根据本实用新型的一个方面，提供了用于在电机中使用的分段定子。该定子包括芯和绕线(wiring)。该芯包括多个弧形布置的磁隔离片段。将该绕线围绕每个片段卷绕。每个片段包括一对被隔开的通常为径向的臂以及在臂之间延伸并且互连臂的轭铁。
[0005]根据本实用新型的另一方面，提供了用于在机器中使用的电机。该电机包括转子和分段定子。该转子可围绕轴旋转。该定子包括芯和绕线。该芯包括多个弧形布置的磁隔离片段。将该绕线围绕每个片段卷绕。每个片段包括一对被隔开的通常为径向的臂以及在臂之间延伸并且互连臂的轭铁。
[0006]除了其它方面，提供围绕轭铁的环形绕组使得每个线圈的磁通增加，所述轭铁在每个磁隔离的定子片段的通常径向的臂之间延伸并且连接该臂。
[0007]提供这个概要以简化的形式以引入概念选择。下面在优选实施例的详细说明中进一步描述这些概念。本概要并不旨在识别所要求主题的关键特征或根本特征，也不旨在用于限制所要求主题的保护范围。
[0008]从优选实施例的以下详细说明和附图中，本实用新型的各种其它方面和优点将显而易见。【专利附图】
【附图说明】
[0009]下面参考附图详细描述本实用新型的优选实施例，其中:
[0010]图1是根据本实用新型的第一实施例原理构成的机器和电机部分的局部剖面顶视图；
[0011]图2是图1的机器和电机部分的局部剖面侧视图；
[0012]图3是图1和图2的机器和电机部分的分解的局部剖面顶部透视图，特别说明安装和组装结构；
[0013]图4是图1-3的转子部分的放大的顶部透视图；
[0014]图5是在图4中示出的转子部分的底部透视图；
[0015]图6是在图4和图5中示出的转子部分的局部剖视图；
[0016]图7是包括图1-3的定子和基板组件的放大的底部透视图；
[0017]图8是图7的定子和基板组件的顶部透视图；
[0018]图9是图7和图8的定子和基板组件的分解的底部透视图，特别说明形成定子的定位销和弧形部分；
[0019]图10是图7-9的定子和基板组件的不完全剖面顶视图，特别说明在定子片段、线圈、定位销和转子的永久磁体之间的关系；
[0020]图11是在图9中示出的一个弧形部分的分解的侧面透视图，特别说明在片段、框架和线圈之间的关系；
[0021]图12是图1-3和图7-11的定子片段的放大的内部径向顶部透视图；
[0022]图13是图12的定子片段的外部径向顶部透视图；
[0023]图14是图12和图13的定子片段的顶视图；
[0024]图15是根据适用于在属于本实用新型保护范围内的各种电机实施例中的任何一个使用的替代定子实施例而构成的多个定子片段和互连桥的顶视图；
[0025]图16是根据本实用新型第二实施例构成的转子部分的顶部透视图；
[0026]图17是在图16中示出的转子部分的局部剖视图；
[0027]图18是包括根据本实用新型第二实施例构成的定子和基板组件的放大的底部透视图；
[0028]图19是图18的定子和基板组件的不完全剖面顶视图，特别说明在定子片段、线圈、定位销和转子的永久磁体之间的关系；
[0029]图20是图18和图19的定子的一个弧形部分的分解的侧面透视图，特别说明在片段、框架和线圈之间的关系；
[0030]图21是图18-20的定子片段的放大的内部径向顶部透视图；
[0031]图22是图21的定子片段的顶视图；
[0032]图23是根据本实用新型第三实施例构成的定子的底部透视图；
[0033]图24是共同形成图23的定子的一个弧形部分的放大的侧面透视图；
[0034]图25是图24的一部分弧形部分的圆周正视图，特别说明定位销和突起的相互接合；以及
[0035]图26是图24的一个弧形部分的分解的侧面透视图，特别说明在片段、框架、定位销和突起，以及线圈之间的关系。
[0036]附图不将本实用新型限制为在此公开和描述的特定实施例。附图不必按比例，而是重点放在清楚地说明优选实施例的原理上。
【具体实施方式】
[0037]本实用新型允许有许多不同形式的实施例。虽然附图示出并且说明书描述了本实用新型的某些优选实施例，但应该理解到，这种公开仅是举例的方式。并不旨在将本实用新型的原理限制为特定的公开实施例。此外，虽然在此没有提供可能通过选自下面描述的实施例的特征组合而作出的众多实施例的详尽说明，但这种混合或组合的实施例完全落入本实用新型的保护范围内。
[0038]首先参考图1-3，其示出了用于在具有安装区域12的机器中使用的根据本实用新型第一优选实施例而构成的电机10。该机器可适合为各种类型中的一种，包括但不限于洗衣机、风扇、发电机以及诸如自行车的运动器械。
[0039]如在图1-3中所最优示出的，电机10优选地是大体上包括转子14和定子16的双转子电机。如将要描述的，在本实施例中定子16位于转子14的部分之间以限定一对沿径向被间隔开的沿圆周延伸的气隙。
[0040]继续参考图1-3，该转子14包括在机器连接端20处可连接到机器的可旋转轴18。优选地，该转子14的旋转轴与可旋转轴18的轴同轴，其中共用轴进一步与定子16的几何中心重合。然而可允许对偏移的轴和/中心进行限定。
[0041]如在图4、6和10中所最优示出的，转子14同样包括外部的多个弧形隔开的永久磁体22和内部的多个弧形隔开的永久磁体24。外部的垫圈26从外部磁体22沿径向向外定位，而内部的垫圈28从内部磁体24沿径向向内定位。优选地，每个垫圈26、28包括将围绕合适的圆周缠绕五次的金属片，使得每个垫圈26、28包括五层(为了清楚起见，未示出垫圈26、28的各个层)。优选地，该金属包括铁。然而该垫圈包括不同数量的层或单一的层和/或包括落入本实用新型保护范围内的各种材料中的一种或多种。根据本实用新型的一些方面可以完全移除垫圈。
[0042]垫圈26、28和磁体22、24优选地位于转子屏蔽罩(rotor can)30内并且由转子屏蔽罩30支撑。转子屏蔽罩30连接到中央耦合器32，所述中央耦合器32连接到轴18。如在图4-6中所最优示出的，转子屏蔽罩30优选地包括限定中央开口 36的轴支承柱34，在该中央开口 36中将耦合器32插入并且借助于干预螺销38将耦合器32固定以防止在其间的相对旋转。然而，可允许彼此旋转地固定容器30和耦合器32的各种部件。例如转子屏蔽罩可以具有中央开口，该中央开口具有与在耦合器上的外花键啮合的花键内圆周表面。
[0043]该中央耦合器32同样固定到轴18使得轴18、耦合器32、转子屏蔽罩30、垫圈26、28，以及永久磁体22、24都一起旋转。在所示出的实施例中，虽然诸如干预螺销的其它合适部件可被纳入以彼此旋转地固定轴18和耦合器32，但轴18具有与在耦合器32上的多个内花键42啮合的花键端40。
[0044]优选地，该转子屏蔽罩30包括从支承柱34沿径向突出的中央底壁44以及从底壁44沿轴向向上和向下突出的沿圆周延伸的内支撑壁46。包括内托盘壁50、底托盘壁52以及外托盘壁54的环形托盘48优选位于底壁44下面并且沿径向位于内支撑壁46外侧。内托盘壁50的上表面限定了从内支撑壁46沿径向向外延伸的内圆周架56。同样,夕卜圆周架58由外托盘壁54的上表面限定。外圆周架58从沿圆周延伸的外支撑壁60沿径向向内延伸，该外支撑壁60从外架58沿轴向向外延伸。在第一优选实施例中，内架56支撑内垫圈28和内部的多个磁体24，而外架58支撑外垫圈26和外部的多个磁体22。
[0045]托盘48优选包括在电机10操作期间以及操作之后用于冷却定子16的多个通风孔62。同样，虽然未示出这种配置，但包括当转子运动时多个可操作以扰动邻近空气以便进一步协助冷却的叶片的转子屏蔽罩处于本实用新型的保护范围内。最终，在不背离本实用新型的保护范围情况下，可以使用各种替代转子屏蔽罩配置中的任何一种。
[0046]虽然该转子屏蔽罩30可替代地由本实用新型保护范围内的各种材料中的一种或多种制成，但该转子屏蔽罩30优选由塑料制成。此外，虽然在不背离本实用新型精神的情况下滚珠轴承或完全不同的旋转隔离机构可用于同样的效果，但转子14优选在机器的安装区域12上由一对衬套64、66旋转地支撑。
[0047]定子16优选包括包含多个磁隔离片段70的通常为环形的芯68，以使在片段之间的磁通泄漏最小化。如在此所使用的，术语“磁隔离的”和“磁隔离”应该被解释为如下的意思:(I)将片段隔开(不具有在其间延伸的导磁元件)或(2)当电机运转时，流过互连导磁元件的磁通不大于流过一对片段中的任意一个的最大磁通的约10%，该互连导磁元件在一对相邻的片段之间延伸并且将该相邻的片段连接。在磁隔离的限定情况下，无论何时在相邻片段之间形成间隙，即使该间隙部分被各种结构(其可能导磁或可能不导磁)中的任何一种或多种占据，相邻的定子片段都被隔开。在这种特定的布置中唯一重要的是该结构与片段不直接接触。只要这样的互连结构基本上不导磁(例如塑料、绝缘铁磁材料等)，则即使当结构在相邻的定子片段之间延伸并且连接该相邻的定子片段时，相邻的定子片段同样应认为被隔开(以使其磁隔离)。
[0048]在图7-14中所示出的实施例中，通过弧形隔开的片段70影响磁隔离。如在图12-14中所最优示出的，片段70优选各包括一对隔开的臂72、74以及基本上沿圆周延伸的轭铁76，该轭铁76在臂72、74之间延伸并且互连臂72、74。优选地，每个臂72包括在基本上相反的方向上分别从轭铁76延伸的外臂和内臂部分78、80。同样地，每个臂74优选包括在基本上相反的方向上分别从轭铁76延伸的外臂和内臂部分82、84。每个片段70因此优选具有类似H的形状。
[0049]虽然该轭铁76和该臂72、74优选为直的，但包括逐渐的方向变化(例如曲线)、离散的方向变化(例如锯齿形或阶梯形)或上述组合的轭铁和/或臂同样处于本实用新型保护范围内。
[0050]继续参考图12-14，每个臂部分78、80、82、84优选包括在其端部朝向相邻的臂部分78、80、82、84延伸的相应冠部86、88、90、92。然而，在替代方向上延伸的每个冠部86、88,90,92处于本实用新型的保护范围内。例如每个冠部86、88、90、92可远离相邻的臂部分78、80、82、84垂直延伸。
[0051]每个冠部86、88、90、92优选呈现相应的边缘94、96、98、100。边缘94、98限定在其间的第一间隙102，而边缘96、100限定在其间的第二间隙104。对于每个片段70，臂部分78、82 (包括冠部86、90)和轭铁76共同限定外绕线通路106 ;而臂部分80、84 (包括冠部88、92)和轭铁76共同限定内绕线通路108。[0052]该冠部86、90优选分别包括曲面的最外片段表面110、112，该表面110、112共同呈现定子16的不连续沿径向的最外圆周面114。冠部88、92优选包括最内片段表面116、118，该表面116、118共同呈现定子16的不连续沿径向的最内圆周表面120。
[0053]此外,每个片段70优选呈现上表面122，下表面124以及两个外侧面126。如将在下面更详细讨论的，每个外侧面126优选包括一对槽128、130。
[0054]片段70优选包括诸如钢的铁磁材料并且优选为层叠结构。叠片优选彼此电绝缘以便当电机10运转时减少在其间流动的电涡流的形成。然而，包括替代材料并且是替代结构的片段70处于本实用新型的范围内。例如，每个片段70可包括整体形成的由铁组成的，或以对本领域技术人员已知的这些或其它变化的组合为特征的非绝缘叠片。
[0055]互连的至少一些定子片段70同样处于本实用新型的保护范围内。如在图15中所示出的，例如相邻的定子片段70可以经由互连元件或桥131互相连接。在这个实施例中，桥131导磁(意为该片段在技术上不被隔开)。然而，对桥131和片段70设定尺寸并且配置使得当电机运转时在通过互连桥131的相邻片段70之间穿过的总磁通不大于流过一对相邻片段70中任意一个的最大磁通的约10%。也就是说，虽然相邻的片段70互连，但根据上面的定义将它们磁隔离。
[0056]在示出的实施例中，每个桥131与相邻的片段70整合。这种配置特别很适合于与层叠定子一起使用，例如在该层叠定子中该桥整体形成并且对应于一个或多个定子片段叠片。在这种情况下，提供一个桥或多个桥使得简化的制造方法和提高的易操作性成为可能。更特别地，在优选实施例中，多个互连的片段叠片和相应的桥的一层或多层可同时从给定的层叠片冲压出，其中在由桥的一层或多层冲压之后，可使互连的片段叠片保持在适当的位置。当层叠定子组装时，同样由一个桥或多个桥片段将本身保持在适当位置。
[0057]在优选实施例中，每个桥131在相应的片段70之间从上表面122延伸到下表面124。然而，仅沿着相应片段的部分轴向高度延伸或沿轴向不连续的一个或多个桥处于本实用新型的保护范围内。例如桥层可能在每个其它的叠片中形成使得作为整体的桥包括轴向间隙；或桥可能仅从沿轴向的上半部分定子叠片中形成。
[0058]在单--对相邻片段之间提供的沿径向或沿横向的多部分桥同样处于本实用新
型的范围内。例如第一桥部分可在沿径向的外部区域之间延伸并且第二桥部分可在相应一对片段的沿径向的内部区域之间延伸，而不是单一部分的桥在一对片段的相应中间区域之间延伸，如在图15中所示出的。
[0059]更进一步，从相应片段离散提供的互连元件或桥处于本实用新型的保护范围内。也就是说，导磁互连元件可以替代地与片段分离形成。这种离散的互连元件可包括与相应片段相同的材料或是不同的材料。此外，该离散的互连元件可以由各种部件中的任何一种或多种(包括但不限于压配、燕尾榫、T形接头、粘合剂以及焊接)在片段之间定位。
[0060]如在图7中和其它附图所示出的，在组装的定子16中，布置片段70使得芯68采用通常为环形的形式。虽然具有如所示出的通常为圆形的内表面和外表面的环形芯处于如在此所使用的描述项“通常为环形的”的情况下，但“通常为环形的”不应限于上述的芯形状，而相反被解释为包括具有中央开口的任何合适的形状。根据本实用新型的某些方面，例如内表面和/或外表面可以是多边形的形状，其中因此根据需要对转子调整。
[0061]最优选地，每对相邻的片段70以在其间形成的开放的无障碍空间132间隔开。然而在其它情况下可能存在障碍，同时仍保持相邻片段70的间隔关系。例如在一个替代实施例中，可通过使用诸如塑料插入物、非可伸缩胶带或硬纤维的一个或多个保持构件(未示出)，对定子16提供额外的刚性。如果需要的话，该保持部件可以位于或邻近定子16的最外圆周面114和/或最内圆周表面120。在Horst等人的美国专利公开N0.2011/0140567中详细讨论了这种类型的潜在方法，该专利公开整体合并于此以供参考。应该理解这种结构和技术一般可用于在此所公开的每个优选实施例，并且可用于落入本实用新型保护范围内但没有特别提到的其它实施例。
[0062]在第一实施例中并且如在图7和图11中所最优示出的，上框架134和下框架136分别位于定子片段70的上表面122和下表面124邻近处，以使得至少部分覆盖上表面和下表面122、124。每个框架134、136优选包括位于轭铁76邻近处的相应的沿圆周延伸的横杆138、140。每个框架134、136同样优选包括相应的多个弧形布置的沿径向突出的翼片(tab)142、144，该翼片142、144跨越在相邻的片段70之间的空间132并部分地覆盖相邻于相应空间132的臂72、74。优选地，每个翼片142、144包括从相应的横杆138、140沿径向向外延伸的外片段146、148，以及从相应的横杆138、140沿径向向内延伸的内片段150、152。每个翼片142、144同样优选包括通过相应的外片段146、148形成的相应外孔154、156，以及通过相应的内片段150、152形成的相应内孔158、160。
[0063]优选地，虽然在不背离本实用新型保护范围的情况下可以使用各种材料或其混合物中的任何一种，但框架134、136包括诸如三聚氰胺、聚碳酸酯或另外的合成树脂的电磁绝缘材料。此外，虽然优选两个框架，但使用的单一框架或不使用框架处于本实用新型的保护范围内；并且翼片可不同于上面描述配置或被完全排除。
[0064]如在图9和图11中所最优示出的，每个框架134、136优选地包括相应的多个框架部分162、164。每个框架部分162、164与相应的多个片段70相关联，其中每个框架部分162、164及其关联的定子片段70共同形成弧形部分166的一部分。
[0065]如在图9中所最优示出的，每个框架部分162、164优选包括相应的内接合突起168、172和外接合突起172、174，其中该接合突起168、172和170、174位于沿圆周相反的每个框架部分162、164的端部。如在图11中所示出的，通过每个内接合突起168、170形成相应的内孔176、178 ;而通过每个外接合突起172、174形成相应的外孔180、182。当组装弧形部分166时，每个上框架部分162的内突起168与相邻的上框架部分162的外突起172邻接。同样，如在图7中最清楚示出的，当组装弧形部分166时，每个下框架部分164的内突起170与相邻的下框架部分164的外突起174邻接。
[0066]每个弧形部分166通过附加绕线184来完成以形成在每个轭铁76周围的环形线圈186，其中绕线184依次和线圈186分别穿过外绕线通路和内绕线通路106、108。绕线184优选基本上包括多个导电线。虽然使用诸如铝线的其他类型的导线处于本实用新型的保护范围内，但优选铜线。导线可以具有或可以不具有涂层。在示出的实施例中，该线圈186仅示意性示出。然而在实际中，线圈186将包括绕线184的多个绕组。按照惯例，在根据电机10相位的特定模式中将绕线184卷绕在片段70周围。
[0067]在利用导磁互连元件(诸如桥131)的实施例中，优选互连元件存在于给定的弧形部分166内的每对片段70之间；但在第一弧形部分166的片段70和第二弧形部分166的片段70之间不提供互连元件。然而可允许在不背离本实用新型保护范围的情况下，使互连元件存在于部分166之间，存在于给定的部分166内的仅一些片段70的对之间，或存在于给定的部分内(例如非相邻对的片段70)的其它组片段70之间。
[0068]优选地，电动机10是包括A相、B相和C相绕组的三相电动机。如在图7中所示出的，相位调整从每个线圈186向下一个线圈变化，其中第一线圈186a具有A相绕组，相邻于第一线圈186a的第二线圈186b具有B相绕组，以及相邻于第二线圈186b的第三线圈186c具有C相绕组。该模式然后重复用于下一组三个线圈。
[0069]当将绕线184依次和线圈186通电时，通过每个片段70和相邻的永久磁体22、24限定磁通通路。对于给定的片段70，磁通通路沿着第一外臂部分78，通过一个外部永久磁体22，沿着第二外臂部分82，以及通过轭铁76来延伸。另一个磁通通路沿着第一内臂部分80，通过一个内部永久磁体24，沿着第二内臂部分84，以及通过轭铁76来延伸。假设其它参数保持不变，磁通量因此在每个片段70的轭铁部分76中最大，并且大于使用单一的多个永久磁体可实现的磁通量。
[0070]在理想情况下，对于被隔开的片段70，将磁通完全约束于上述的一个通路中，其中在每个片段70的轭铁部分76中发生最大磁通，并且几乎没有耦合在相邻的片段70之间的磁通。相信可以希望获得“完美的磁隔离”，其中在片段之间完全没有磁通耦合。然而在正常的操作条件下，不会得到这样的理想情况。相反，即使提供足够的空间使得耦合非常低或忽略不计，一定程度的磁通还是在片段之间流过。磁通耦合的程度在很大程度上将取决于空间132的尺寸以及填充空间132的空气或其它气体或流体的磁导率(如以亨利每米，牛顿每平方安培，或这些类似单位测量)。在空间132中的任何障碍物的几何尺寸和磁导率同样将发挥作用。在提供用于导磁互连元件或桥131的片段70的情况下，例如磁通耦合量将在很大程度上取决于空间132的尺寸、空间内空气的磁导率、桥的横截面面积以及桥的磁导率。甚至对于利用一般认为不导磁的插入物的实施例，磁通耦合量同样如此取决，其中该插入物的磁导率是关键因素。
[0071]优选地，配置电机10使得实现十个极对十二个槽或十四个极对十二个槽(或这些极槽组合中的一个的整数倍)的极槽组合。例如在示出的第一实施例中，提供了十八个H形的定子片段70以使得存在三十六个槽，而不是传统上由十八个定子齿表示的十八个槽。还提供了十四个外部磁体22和十四个内部磁体24。磁体22、24以这样的方式取向以共同呈现四十二个磁极。因此相对于三十六个定子槽提供了总计四十二个磁极，因此实现所需的十四个极对十二个槽的比率。在替代实施例中(未示出)，可能提供三十个磁极和三十六个定子槽，与同样适当的十个极对十二个槽的比率一致。最终，在不背离本实用新型保护范围的情况下，可以使用满足优选的极与槽的比率的无限数量的极槽组合中的任何一种。
[0072]虽然线圈186提供了将框架134、136固定到片段70上的一种方式，但框架134、136和片段70可使用诸如胶水的粘合剂或使用额外固定的其它手段来额外固定。
[0073]如以上简要所述的，框架134、136优选包括电磁绝缘材料。对于与线圈186的定子芯体68的绝缘以及对于来自芯68的磁通泄漏的最小化来说，这种材料选择是可取的。然而，虽然上述的框架134、136的使用优选用于提供绝缘，但由包括但不限于粉末涂层、离散的非导电磁的翼片或壳体以及塑料包覆成型的其它手段提供的绝缘处于本实用新型的保护范围内。
[0074]优选通过基板188促进形成环形线圈的片段70的适当定位，该基板188包括:底座190 ;多个沿轴向突出的弧形隔开的内定位销192 ;以及多个沿轴向突出的弧形隔开的外定位销194。优选地，底座190分别包括对应于内定位销和外定位销192、194的多个内开口和外开口 196、198，其中将每个销192、194的一端插入相应的一个开口 196、198。虽然所示的实施例示出了压配合，但拧进底座，粘附到底座上，或以任何其它方式连接到底座的与底座整合的销处于本实用新型的保护范围内。
[0075]当将片段70和框架134、136布置作为组装的定子16的一部分时，通过定位销192、194将它们限制在它们的横向运动中。更特别地，如在图10中所最优示出的，每个外销194优选通过相应对的上部和下部的外孔154、156或180、182延伸，并且由此在每两个相邻片段70的槽128内被部分接收。同样,每个相应的内销192通过相应对的上部和下部内孔158、160或176、178延伸，并且由此在每个相同的两个相邻片段70的槽130内被部分地接收。
[0076]如在图9中所最优示出的，每个销192、194优选分别包括沿圆周扩展的基架200、202，该基架200、202具有大于相应的孔154-160和176-182直径的直径。此外，每个外销194包括端部204，螺母206可用螺纹接合(螺纹未示出)到端部204上。基架200、202确保除了防止弧形部分166沿轴向向上移位之外，还提供在弧形部分166和底座190之间的间隙(例如参见图8)。螺母206防止弧形部分166沿轴向向下的移位。
[0077]在优选实施例中，底座190包括经由底座形成的多个安装孔208。如在图3中所最优示出的，第一多个紧固件210通过安装孔208延伸并进入多个中间连接器214的相应的下部212。除了在安装区域12中形成的多个安装孔222的相应孔中可滑动相互安装的上部220之外，每个中间连接器214还同样优选包括对在安装之后与机器的安装区域12齐平定位的邻接区域218进行限定的中间部分216。当第二多个紧固件224向下通过安装区域12的安装孔222，并且进入中间连接器214的上部220中的开口 226插入时完成安装。
[0078]在定子16组装的优选方法中，首先相对于关联的片段70定位框架部分162、164，并且如果使用粘合剂或其它辅助固定部件，则将框架部分162、164固定到其上。然后根据前面描述的相位调整模式将绕线184卷绕在片段70和框架部分162、164周围以使弧形部分166完整。然后将弧形部分166放置在基板188上，使得内定位销和外定位销192、194通过框架138、140的孔154-160和176-182并且在片段70之间延伸，如前面所述。来自相邻弧形部分166的绕线184然后连接到完成的定子16的组件上。
[0079]在图16-22中示出了第二优选的电机实施例。首先应注意的是，除了下面要详细讨论的某些例外，第二实施例的许多电机元件与关于第一实施例的电机10在上面详述的那些元件相同或非常类似。因此，为了简化和清楚起见，在此一般将避免多余的说明和编号。除非另有规定，否则关于第一实施例的元件的详细说明因此将理解为一般也至少适用于第二实施例。
[0080]现转到图16和图17，提供了转子屏蔽罩310。该转子屏蔽罩310优选支撑外部多个弧形隔开的永久磁体312和外垫圈314。将转子屏蔽罩310配置为与诸如在图18中示出的定子316 —起使用。与第一实施例的H形片段70相反，第二实施例的磁隔离片段318具有在图20-22中所最优示出的类似U的形状。上框架和下框架320、322分别适于与U形片段318 —起使用并且支撑片段318，同时同样使片段318与线圈324绝缘。此外，如同样适用于第一实施例的H形片段70，相邻的片段318可被隔开，如所示出的其中开放的无障碍空间处于其间。片段70可以替代地具有在其间的障碍，该障碍保持相邻片段的间隔关系，或用作导磁互连元件(诸如桥)。
[0081]虽然所示的第二实施例示出了外转子配置，但相反取向的片段318以及从片段318沿径向向内提供的多个磁体312以使实现内转子电机配置处于本实用新型的保护范围内。此外，在不背离本实用新型保护范围的情况下，片段318可以以从示出获得的方式定形，包括提供参考第一实施例的H形片段70如前面描述的曲面或锯齿状轭铁和/或臂。具有在至少一对臂之间延伸的轭铁的其它片段设计同样处于本实用新型的保护范围内。
[0082]在图23-26中示出了第三优选的电机实施例。应该注意的是，除了下面详细讨论的某些例外，许多第三实施例的电机元件与关于第一实施例的电机10和/或第二实施例的电机的上面详述的那些元件相同或非常类似。因此，为了简化和清楚起见，在此一般将避免多余的说明和编号。除非另有规定，否则关于第一和第二实施例的上述元件的详细说明因此应理解为一般至少同样适用于第三实施例。
[0083]首先转到图23，明显相对于对于第一和第二实施例示出的那些部件修改了使多个定子片段410适当定位以形成环形线圈并且将定子412安装到机器上的部件。更特别地，提供了上框架414和下框架416，其中上框架414包括多个弧形布置的上定位销418，而下框架416包括相应的多个下定位突起420。如所示出的，在优选的实施例中，将销418、420沿着相应框架414、416的径向外部来布置。然而，在框架上可使销沿径向位于中心，沿着径向内部定位，或在不背离本实用新型保护范围的情况下以一些其它方式来定位。每个框架同样可包括一个或多个额外的多个销。例如，上框架和下框架两者都可包括相应的沿径向的内部和沿径向的外部的多个定位销。
[0084]优选地，虽然狭窄区域422和凹部424同样可有利地位于底部突起420和顶销418上，但每个顶销418包括经配置以在相应的底部突起420中的凹部424内固定的狭窄区域422。此外，销可从底部框架突出，并且该突起可从顶部框架延伸。甚至进一步地，销和突起可彼此相同。
[0085]如在图25中所最优示出的，优选狭窄区域422的长度和凹部424的深度如此使得狭窄区域422不在凹部424中触底反弹(bottom out)。这种实施例使得实现影响定子片段410的轴向尺度的叠片堆叠高度变化的调节的灵活性。然而，在销418和突起420之间的任何各种连接部件的使用或可替代地完全无连接部件的使用处于本实用新型的保护范围内。
[0086]除了提供销418和突起420，框架414、416同样提供相应的安装结构426、428，该结构426、428被配置为接收并支撑用于将电机410安装到机器上的多个紧固件430。
[0087]虽然销418和突起420以及安装结构426、428可与相应的框架414、416整体形成，但作为通过本领域中已知的任何方式可附接到相应的框架414、416上的离散对象的销410、突起420和/或安装结构426、428处于本实用新型的保护范围内。此外，虽然所示的实施例利用H形的定子片段410，但如前面所述同样可使用U形或其它片段。
[0088]虽然以上说明提出本实用新型的优选实施例的特征，但与本实用新型原理一致，同样可创建其它优选实施例。此外，如前面所述，尽管已经独立地呈现为以上说明中单独实施例的一部分，但在一些情况下可以通过一起使用可兼容特征的组合来实现这些其它优选实施例。
[0089]上述本实用新型的优选形式仅被用作说明，并且不应当在解释本实用新型的保护范围中具有限制意义。在不背离本实用新型精神的情况下，如上文所述的示例性实施例的明显修改可由本领域技术人员轻易作出。
[0090]由此本实用新型人指出他的意图在于依据等同原则来确定并评价本实用新型的合理公正的保护范围，该合理公正的保护范围涉及不显著地背离在如下权利要求书中所陈述的本实用新型的实质内容但在本实用新型字面范围之外的任何设备。
【权利要求】
1.一种分段定子，用于在电机中使用，特征在于: 所述定子包括: 芯，其包括多个弧形布置的磁隔离片段；以及 绕线，其围绕每个片段卷绕， 每个所述片段包括- 一对隔开的径向的臂，以及 轭铁，在臂之间延伸并且互连该臂。
2.根据权利要求1所述的定子，其特征为: 所述绕线围绕每个轭铁卷绕。
3.根据权利要求1所述的定子，其特征为: 每个所述臂包括- 第一臂部分，其一般从轭铁沿径向向外延伸，以及 第二臂部分，其一般从轭铁沿径向向内延伸，每个所述片段具有基本上H形的形状。
4.根据权利要求3所述的定子，其特征为: 每个所述臂部分包括径向端以及从径向端朝向其它同样延伸的臂部分延伸的冠部。
5.根据权利要求3所述的定子，其特征为: 所述臂基本上平行。
6.根据权利要求1所述的定子，其特征为: 所述片段被布置为形成多个弧形部分， 所述弧形部分共同形成环形线圈。
7.根据权利要求1所述的定子，其特征为: 所述定子进一步包括基板，所述基板包括多个沿轴向突出的销， 所述销在所述片段之间延伸以相对于彼此定位片段。
8.根据权利要求1所述的定子，其特征为: 每个所述片段呈现沿径向延伸的第一表面， 所述定子包括沿着第一表面延伸的第一支撑框架， 所述框架在第一表面和绕线之间延伸， 所述框架包括多个沿轴向突出的销， 所述销在所述片段之间延伸以相对于彼此定位片段。
9.根据权利要求8所述的定子，其特征为: 每个所述片段呈现沿径向延伸的第二表面， 所述定子包括沿着第二表面延伸的第二支撑框架， 所述第二支撑框架包括在所述片段之间延伸的多个沿轴向突出的突起，以相对于彼此定位片段， 每个所述销与相应的一个突起相互接合。
10.根据权利要求1所述的定子，其特征为: 所述片段被隔开。
11.根据权利要求10所述的定子，其特征为: 其中在相邻的片段之间形成开放的无障碍空间。
12.根据权利要求1所述的定子，其特征为: 所述定子包括在一对相邻片段之间延伸并且连接该一对相邻片段的互连元件， 其中该一对片段和互连元件被配置为使得当电机运转时，流过互连元件的磁通不大于流过该一对片段中任意一个的最大磁通的约10%。
13.一种电机，用于在机器中使用，特征在于: 所述电机包括: 可围绕轴旋转的转子；以及 分段定子， 所述定子包括- 芯，其包括多个弧形布置的磁隔离片段，以及 绕线，其围绕每个片段卷绕， 每个所述片段包括- 一对间隔开的径向的臂，以及 轭铁，其在臂之间延伸并且互连该臂。
14.根据权利要求13所述的电机，其特征为: 所述绕线围绕每个轭铁卷绕。
15.根据权利要求13所述的电机，其特征为: 所述电机具有14:12、10:12或其整数倍的极槽比。
16.根据权利要求13所述的电机，其特征为: 所述转子包括邻近定子被径向定位的多个弧形布置的永久磁体，以限定在磁体和定子之间的圆周间隙。
17.根据权利要求16所述的电机，其特征为: 所述多个磁体沿径向位于定子的外侧。
18.根据权利要求16所述的电机，其特征为: 所述多个磁体沿径向位于定子的内侧。
19.根据权利要求16所述的电机，其特征为: 所述转子包括两组弧形布置的磁体， 其中第一组磁体沿径向位于定子的外侧，以限定在第一组磁体和定子之间的外部圆周间隙， 其中第二组磁体沿径向位于定子的内侧，以限定在第二组磁体和定子之间的内部圆周间隙。
20.根据权利要求19所述的电机，其特征为: 所述电机包括42个极和36个槽， 所述定子包括18个片 段， 所述转子包括28个永久磁体。
21.根据权利要求13所述的电机，其特征为: 每个所述臂包括- 第一臂部分，其从轭铁沿径向向外延伸，以及 第二臂部分，其从轭铁沿径向向内延伸，每个所述片段具有基本上H形的形状。
22.根据权利要求21所述的电机，其特征为: 每个所述臂部分包括径向端以及从径向端朝向其它同样延伸的臂部分延伸的冠部。
23.根据权利要求21所述的电机，其特征为: 所述臂基本上平行。
24.根据权利要求13所述的电机，其特征为: 所述片段被布置为形成多个弧形部分， 所述弧形部分共同形成环形线圈。
25.根据权利要求13所述的电机，其特征为: 所述定子进一步包括基板，所述基板包括多个沿轴向突出的销， 所述销在所述片段之间延伸以相对于彼此定位片段。
26.根据权利要求13所述的电机，其特征为: 每个所述片段呈现沿径向延伸的第一表面， 所述定子包括沿着第一表面延伸的第一支撑框架， 所述框架在第一表面和绕线之间延伸， 所述框架包括多个沿轴向突出的销， 所述销在所述片段之间延伸以相对于彼此定位片段。
27.根据权利要求26所述的电机，其特征为: 每个所述片段呈现沿径向延伸的第二表面， 所述定子包括沿着第二表面延伸的第二支撑框架， 所述第二支撑框架包括在所述片段之间延伸的多个沿轴向突出的突起，以相对于彼此定位片段， 每个所述销与相应的一个突起相互接合。
28.根据权利要求13所述的电机，其特征为: 其中当电机运转时，所述电机可操作以产生通过每个片段并且在每个片段之间流动的磁通， 其中当电机运转时，在每对片段之间流动的磁通不大于流过相应一对片段中的任意一个的最大磁通的约10%。
29.根据权利要求13所述的电机，其特征为: 所述片段被隔开。
30.根据权利要求29所述的电机，其特征为: 其中在相邻片段之间形成开放的无障碍空间。
31.根据权利要求13所述的电机，其特征为: 所述定子包括在一对相邻片段之间延伸并且连接该一对相邻片段的互连元件， 其中该一对片段和互连元件被配置为使得当电机运转时，流过互连元件的磁通不大于流过该一对片段中的任意一个的最大磁通的约IO %。
【文档编号】H02K1/12GK203707891SQ201320466957
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2012年8月1日
【发明者】G·E·霍斯特 申请人:尼得科电机有限公司