转子端环和定子端匝的几何形状制造技术

提供了转子端环和定子端匝的几何形状。一种制造AC感应电机的方法包括：提供用于AC感应电机的转子和定子；针对该转子的端环的不同几何形状，确定该端环中电流密度的第一质心的位置；针对该定子的端匝，确定该端匝中电流密度的第二质心的位置；至少为该转子的端环选择几何形状，从而使得该电流密度的第一质心与该电流密度的第二质心之间的轴向距离最小化；以及组装该交流感应电机，其中该端匝和该端环具有选择的几何形状。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
电机用于多种不同的领域中。一般地，电机包括位于壳体内部的转子和定子。转子和定子两者都可包括铜或其它导电材料。例如，定子可具有铜端匝，以及转子可具有铜端环。当电机工作时，这些铜部件都会产生激励。来自这些铜部件的磁通量的一部分会泄漏，意味着磁力线不在电机的有源部件内闭合。在电机的非有源部件中闭合的磁力线不会对电机的扭矩作出贡献。特别地，当电机高速(即高频)运转时，该泄漏会降低电机的功率。从电磁干扰的角度来看，不必认为该磁通量泄漏是损耗，但是其使得电机的有效功率变小，这是不希望的。
技术实现思路
在第一个方面，一种制造AC感应电机的方法包括：提供用于AC感应电机的转子和定子；针对转子端环的不同几何形状，确定该端环中电流密度的第一质心的位置；针对该定子的端匝，确定该端匝中电流密度的第二质心的位置；至少为该转子的端环选择几何形状，从而使得该电流密度的第一质心与该电流密度的第二质心之间的轴向距离最小；以及组装该AC感应电机，其中该端匝和该端环具有选择的几何形状。多个实施方式可包括下面结构的任一或全部。选择几何形状包括指定该端环多边形横截面轮廓。指定该多边形横截面轮廓包括指定实质上矩形的横截面轮廓。选择几何形状包括指定该端环一横截面轮廓，该横截面轮廓部分地由在径向方向上共面的第一和第二表面限定。指定该横截面轮廓包括在该径向方向上使该第二表面比第一表面更宽。指定该横截面轮廓包括邻近该转子设置该第二表面以及设置与该转子的第二表面相对的第一表面。该横截面轮廓还部分地由连接该第一和第二表面的第三表面限定，该第三表面在轴向方向上延伸并垂直于该第一和第二表面。该横截面轮廓还部分地由连接该第一和第二表面的第三表面限定，该第三表面具有相对于轴向方向倾斜的一部分。该横截面轮廓还部分地由位于该第三表面的任一侧上的弯曲表面限定，每个弯曲表面将该第三表面连接到该第一和第二表面中相应的一个。该端匝的横截面轮廓也被选择，该横截面轮廓的选择成为最小化电流密度的第一质心与电流密度的第二质心之间的轴向距离的一部分。在第二个方面，一种AC感应电机包括：转子；定子；由该定子的绕组形成的端匝；以及至少一个用于该转子的端环，其中该端环具有以下几何形状，从而使得该端环中电流密度的第一质心与该端匝中电流密度的第二质心之间的轴向距离最小化。多个实施方式可包括下面特征的中任一或全部。该端环具有多边形横截面轮廓。该多边形横截面轮廓实质上是矩形。该端环具有部分地由在一径向方向上共面的第一和第二表面限定的横截面轮廓。该第二表面在该径向方向上比该第一表面更宽一些。该第二表面紧邻该转子，以及该第一表面与该转子的第二表面相对。该横截面轮廓还部分地由连接该第一和第二表面的第三表面限定，该第三表面在轴向方向上延伸并垂直于该第一和第二表面。该横截面轮廓还部分地由连接该第一和第二表面的第三表面限定，该第三表面具有相对于轴向方向倾斜的一部分。该横截面轮廓还部分地由位于该第三表面任一侧上的弯曲表面限定，每个弯曲表面将该第三表面连接到该第一和第二表面中的相应一个。附图说明图1示出了具有矩形转子端环的电机的示例横截面。图2示出了具有其它转子端环的图1中的电机的示例横截面。图3示出了制造电机方法的一个例子。具体实施方式本文描述了可用于设计和制造电机部件的系统和技术。特别地，针对转子端环和定子端匝的几何形状可通过这样方式进行选择，其能够改善该电机的性能或其它特性。图1示出了具有矩形转子端环的电机100的示例横截面。这里，该横截面是沿着电机轴101的轴线而得到的，其可连接到齿轮箱或其它驱动部件，为了简明起见，这里并未示出。该电机被容纳在壳体102内，该壳体可由铝制成。定子104和转子106被保持在该壳体内。这里，该定子包括部件104A、芯部部件104B以及端匝104C。这里，该转子包括部件106A、芯部部件106B、端环106C以及密封环106D。芯部部件104B和106B由高导磁率材料制成，如铁。部件104A和106A可由稀疏的铁制成，如通过在铁齿之间形成的狭槽内设置铜条。例如，转子106可由铁片叠层制成。该定子端匝104C和转子端环106C可由例如铜或其它导电材料制成。在一个实施方式中，密封环106D由硬质材料制成，能够用于防止或减小在转动过程中由于离心力而引起的转子端环106C变形。转子104被安装到该轴上，其由轴承插入件108悬置，在这个例子中，该轴承插入件由该壳体102的一部分保持。在这个实施方式中，转子端环106C具有实质上矩形的横截面。也就是说，该端环在一径向方向上由实质上彼此平行的平面110A和110C所限定。此外，在一个轴向方向，该端环由实质上彼此平行的平面110B和110D限定。在这个例子中，该端环通过平面110B的方式连接到该转子。此外，在这个例子中，定子端匝104C具有实质上矩形的横截面。然而，在其他的实施方式中，该端匝可具有其它形状。当使用该电机时，如公知的那样，磁场将会在包括该转子端环在内的转子中感应出电流。然而，该电流在该端环的横截面轮廓上的分布并不是均一的。相反地，该电流以如此的方式分布，从而使得对于该横截面的每个区域部分来说，其能够被限定在那个区域部分中电流的密度是如何的。转子端环106C的几何形状能够至少部分地限定这种分布。作为一个例子，对于任意给定的端环，能够确定出在该横截面轮廓上的每处是什么样的电流密度。例如，这种确定在考虑了可应用的电力定律后，可通过计算机模型仿真电流的流动而得到。该电流密度可在某些区域内比其它区域内更大一些。例如，该电流分布可在该横截面轮廓的某些地方具有最大值，表示这里的电流密度是最大的。这种最大值有时被称作为电流密度的质心。这里，已经在转子端环106C上标出了电流密度的质心112。该质心的精确位置仅是一种示例，在一些实施方式中，该最大电流密度可设置于该横截面轮廓的其它位置处。不管如何，该质心表示的是在这个特定端环形状的例子中，该电流密度是最大的。该电流密度质心与在该横截面轮廓区域上确定的质量的中心不必相一致。此外，在定子端匝104C中，电流密度的质心114可通过该横截面区域内全部安匝的分布而确定。对于特定时间的瞬态图来说，对于每个机械角度，全部安匝值(整个端匝横截面上电流密度的积分)在圆周空间上是正弦分布的。该电流密度的质心可类似于该转子端环的例子来限定。在这个例子中，质心112与转子106的轴向距离类似于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造AC感应电机的方法，所述方法包括：提供用于AC感应电机的转子和定子；针对所述转子的端环的不同几何形状，确定所述端环中电流密度的第一质心的位置；针对所述定子的端匝，确定所述端匝中电流密度的第二质心的位置；至少为所述转子的端环选择几何形状，从而使得电流密度的所述第一质心与电流密度的所述第二质心之间的轴向距离最小化；以及组装所述AC感应电机，其中所述端匝和所述端环具有所选择的几何形状。

【技术特征摘要】
2014.12.01 US 62/086,1701.一种制造AC感应电机的方法，所述方法包括：
提供用于AC感应电机的转子和定子；
针对所述转子的端环的不同几何形状，确定所述端环中电流密度的第一质
心的位置；
针对所述定子的端匝，确定所述端匝中电流密度的第二质心的位置；
至少为所述转子的端环选择几何形状，从而使得电流密度的所述第一质心
与电流密度的所述第二质心之间的轴向距离最小化；以及
组装所述AC感应电机，其中所述端匝和所述端环具有所选择的几何形状。
2.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述几何形状包括对所述端环指定
多边形横截面轮廓。
3.根据权利要求2所述的方法，其中指定所述多边形横截面轮廓包括指定实
质上矩形的横截面轮廓。
4.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述几何形状包括对所述端环指定
横截面轮廓，所述横截面轮廓部分地由在径向方向上共面的第一表面和第二表
面限定。
5.根据权利要求4所述的方法，其中指定所述横截面轮廓包括使得所述第二
表面在所述径向方向上比所述第一表面更宽。
6.根据权利要求5所述的方法，其中指定所述横截面轮廓包括将邻近所述转
子布置所述第二表面，以及从所述转子与所述第二表面相对地布置所述第一表
面。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述横截面轮廓还部分地由连接所述第
一表面和所述第二表面的第三表面限定，所述第三表面在轴向方向上延伸并垂
直于所述第一表面和所述第二表面。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述横截面轮廓还部分地由连接所述第
一表面和所述第二表面的第三表面限定，所述第三表面具有相对于轴向方向倾
斜的部分。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述横截面轮廓还部分地由位于所述第
三表面任一侧上的弯曲表面限定，所述弯曲表面的每个弯曲表面将所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·拉斯卡里斯，A·D·巴格里诺，
申请(专利权)人：特斯拉汽车公司，
类型：发明
国别省市：美国;US