最小化电磁干扰的电马达结构制造技术

本发明专利技术涉及最小化电磁干扰的电马达结构。一种电马达(128)构造成带有定子芯部组件，其包括具有多个绕组缝的定子芯部。多个定子绕组经过多个绕组缝，其包括构造成提供围绕多个定子绕组的静电屏蔽的缝衬垫。静电屏蔽称为电气位置(124)以降低与电马达(128)相关联的共模电流。

【技术实现步骤摘要】
最小化电磁干扰的电马达结构本申请是于2011年12月23日提交的专利申请(申请号为201110461806.7，专利技术名称“最小化电磁干扰的电马达结构”)的分案申请。
本专利技术涉及电马达，并且更具体地涉及用于电马达的结构，其使得电马达更难于产生电磁干扰(EMI)。
技术介绍
电马达12的定子通过诸如图1中所示的切换逆变器10供能。快速的dv/dt施加到定子绕组时，切换逆变器10具有非常快速的转变。电马达12具有多重电容性路径。主要关心这些电容性路径中的两个。它们包括：在定子绕组与马达框架之间的路径，Cwf，(接地)电容；和定子绕组与转子之间的路径，Cwr，电容。非常迅速的dv/dt施加穿过这些电容，Cwf、Cwr中的每一个，从而导致当逆变器10切换时，电流流过这些电容性路径。在这些电容性路径中流动的电流导致两个主要问题。这些问题与EMI以及过度轴承电流相关联。如果例如，逆变器10连接到250VDC链(link)，并且半导体开关以50nsec打开和关闭，那么dv/dt将是5×109V/sec。典型的定子绕组到地的电容是大约一(1)nF到大约十(10)nF。从而，假定2nF的电容，10A的峰值电流将流过该路径。这是相当数量的共模电流；并且它要求非常大的、昂贵的重的共模滤波器削弱该电流。流过Cwr路径的电流将通过转子轴承流入地。该电流可导致轴承的退化。鉴于前述，提供马达结构将是有利且有益的，该马达结构降低EMI问题以及共模电流，其流进转子轴承和通常与传统电马达结构相关联的电气接地结构。
技术实现思路
本专利技术涉及电马达结构。根据一个实施例，电马达包括：包括多个绕组缝的定子芯部；和多个缝衬垫，各缝衬垫至少部分布置在相应绕组缝内，其中各缝衬垫包括与定子芯部电气绝缘的导电层，并且进一步，其中多个导电层并行地电气连接在一起以提供共用连接点。根据另一实施例，电马达包括：包括多个绕组缝的定子芯部；经过多个绕组缝的多个定子绕组；和多个缝衬垫，各缝衬垫包括布置在相应定子绕组与定子芯部之间的导电层，各导电层与它的相应定子绕组及定子芯部电气绝缘，其中多个导电层并行电气连接在一起以提供共用连接点。根据又一实施例，电马达包括：包括多个绕组缝的定子芯部；经过多个绕组缝的多个定子绕组；和多个定子缝衬垫，各缝衬垫构造成提供至少部分围绕相应定子缝绕组的静电屏蔽，其中多个静电屏蔽并行连接在一起以提供共用连接点。又一实施例包括构造成带有多个定子缝衬垫的电马达，各缝衬垫构造成提供至少部分围绕相应定子绕组的静电屏蔽，其中多个静电屏蔽并行连接在一起并且称为(bereferencedto)电气位置(electricallocation)以降低与电马达相关联的共模电流。附图说明通过参考以下当认为与附图相关的详细描述，由于本专利技术的其它方面和特征及本专利技术的伴随优点中的许多将更好地明白，故它们将更容易理解，在附图中贯穿其中的图，相同附图标记指定相同部件，并且其中：图1示出传统切换逆变器构造；图2示出典型电马达定子迭片(lamination)结构；图3示出带有缝衬垫的典型电马达定子迭片层叠(stackup)结构；图4示出带有放置在定子缝中的定子绕组的图3中所示的定子迭片层叠结构；图5示出根据本专利技术的一个实施例的定子缝衬垫的顶部视图；图6示出图5中所示的定子缝衬垫的侧视图；图7示出在根据一个实施例的图5和图6中所示的缝衬垫内的马达定子绕组的侧剖面视图；图8示出用于覆盖图4中所示的端部绕组的导电端盖；图9示出用于覆盖图4中所示的端部绕组的另一导电端盖；图10示出根据一个实施例带有诸如图5和图6中所示的缝衬垫的电马达定子迭片层叠结构；图11示出根据一个实施例的图10中所示的定子迭片层叠结构，其中定子绕组放置在定子缝中并且缝衬垫电气连接在一起；图12示出根据一个实施例的切换逆变器系统的等价电路描述，切换逆变器系统构造成带有利用定子缝屏蔽的用于共模电流的线返回路径；图13是根据一个实施例采用带有缝衬垫的马达的马达控制系统的方框图；图14是根据一个实施例采用带有缝衬垫的马达的马达控制系统的更详细的方框图；图15示出根据一个实施例带有EMI缝盖的定子缝的剖面视图；图16示出根据一个实施例没有EMI缝盖的定子缝的剖面视图；虽然以上确定的附图陈述了可选实施例，但是本专利技术的其它实施例也被预期，如在讨论中说明的。在所有情形中，该公开通过代表而非限制的方式给出本专利技术的所示实施例。本领域技术人员可设计属于本专利技术的原理的范围和精神内的大量其它修改和实施例。部件列表10切换逆变器12电马达20电马达定子迭片结构22定子绕组缝30电马达定子迭片层叠结构32定子缝衬垫40定子组件42定子绕组50定子缝衬垫52定子缝衬垫屏蔽54绝缘层56绝缘层80导电端盖82转子轴孔90导电端盖92转子轴孔100电马达定子迭片层叠结构102定子绕组104缝衬垫连接线120切换逆变器系统122共模感应器124逆变器共模电流返回路径126逆变器128电马达129缝衬垫串行电阻器130马达控制系统132电马达134功率逆变器级136门驱动电子器件140电源142电源控制器144逆变器级输入滤波器146逆变器级输出滤波器150马达控制系统152电马达154翼型156航空器命令交界面160定子缝162定子缝绕组164带有屏蔽层的定子缝端盖170定子缝172没有屏蔽层的定子缝端盖具体实施方式图2示出典型电马达定子迭片结构20。迭片结构20包括多个绕组缝22。图3示出典型电马达定子迭片层叠结构30，其包括多个迭片20。迭片层叠结构30还包括多个缝衬垫32。图4示出典型定子组件40。定子组件40包括图3中所示的定子迭片层叠结构30。定子组件40还包括放置在定子缝22中的定子绕组42。图5示出根据一个实施例的定子缝衬垫50的顶部展开视图。利用具有诸如图5中所示的结构的定子缝衬垫提供围绕相应电马达的定子绕组42的至少一部分的一个或多个静电屏蔽。定子缝衬垫/屏蔽52提供用于否则将流进电马达定子和转子组件的电容性电流的导电路径。更尤其地，经由定子缝衬垫50提供的静电屏蔽52允许成问题的共模电流改为流到更佳电气路径，从而大大降低关联EMI问题。该方法还降低共模电流，其可流进马达的轴承并且导致轴承失效。由各缝衬垫50提供的静电屏蔽有利地防止电容性电流流入接地结构及产生共模EMI电流，并且静电屏蔽还防止电容性电流流进轴承组件及导致轴承沟蚀和点蚀问题，从而引起增加的马达轴承寿命。根据一个方面，电容性共模电流重新引导以直接流回逆变器10而不是地。以这种方式，任何所要求的共模滤波器更小，并且系统更不易于产生非故意的电磁辐射。图6示出图5所示的定子缝衬垫50的侧视图。根据另一实施例，定子缝衬垫50包括静电屏蔽52和仅仅一层绝缘材料。单一层绝缘材料可由层54或层56组成。在该实施例中，缺乏任何绝缘材料的静电屏蔽52的表面依靠绕组绝缘自身来提供在静电屏蔽与任何相应绕组之间的必要绝缘。根据一个实施例，绝缘层54、56可各具有在大约0.001英寸与大约0.05英寸之间的厚度。图7示出根据一个实施例在图5和图6中所示的缝衬垫50内的马达定子绕组42的侧剖面视图。再看图5和图6，缝衬垫50包括由铜或其它适当电导体，例如铜或铝制成的薄层52，其可包括在大约0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电马达，包括：一个或多个马达绕组电源引线；定子芯，包括多个绕组缝；多个衬垫缝，各衬垫缝至少部分放置在相应各个所述绕组缝内，其中，各衬垫缝包括导电层和单一层绝缘材料，所述导电层的内表面缺乏任何绝缘材料，所述导电层通过所述单一层绝缘材料与所述定子芯部电气绝缘，还包括其中多个导电层经由互连线或导电环并行地连接在一起，以提供一共用连接点，其中，多个导电层的每一个中的一端与其他端重叠，还包括其中互连线或导电环通过共模电流返回路径直接连接电气逆变器的返回节点，所述返回节点不是接地位置；以及一共模感应器，其围绕一个或多个马达绕线电源引入线和共模电流返回路径连接到互连线或导电环。

【技术特征摘要】
2010.12.23 US 12/9778001.一种电马达，包括：一个或多个马达绕组电源引线；定子芯，包括多个绕组缝；多个衬垫缝，各衬垫缝至少部分放置在相应各个所述绕组缝内，其中，各衬垫缝包括导电层和单一层绝缘材料，所述导电层的内表面缺乏任何绝缘材料，所述导电层通过所述单一层绝缘材料与所述定子芯部电气绝缘，还包括其中多个导电层经由互连线或导电环并行地连接在一起，以提供一共用连接点，其中，多个导电层的每一个中的一端与其他端重叠，还包括其中互连线或导电环通过共模电流返回路径直接连接电气逆变器的返回节点，所述返回节点不是接地位置；以及一共模感应器，其围绕一个或多个马达绕线电源引入线和共模电流返回路径连接到互连线或导电环。2.根据权利要求1所述的电马达，其中，所述导电层包括0.0001英寸与0.005英寸之间的厚度。3.根据权利要求1所述的电马达，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ舒滕，MR沙，S普拉巴卡兰，RJ托马斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US