具有打印的端部线匝的定子及其制造方法技术

本文公开了用于制造具有3D打印的端部线匝的定子的方法和布置。定子包括具有半封闭槽的定子叠层堆垛。平直的I

【技术实现步骤摘要】
具有打印的端部线匝的定子及其制造方法


[0001]本专利技术涉及电机领域，更具体地涉及用于绕组布置的端部线匝连接部。

技术介绍

[0002]绕组布置通常通过定子芯体内径处的开口被插入到定子的槽中。然而，通过内径插入导体限制了绕组布置的构造。提供一种构造不局限于可通过内径插入的构造的绕组布置将是有利的。与此相关，提供一种制造这样的绕组布置的方法也将是有利的。

技术实现思路

[0003]在至少一个实施方式中，一种用于电机的定子包括具有多个槽的芯体以及位于芯体上的绕组布置。该绕组布置包括(i)位于定子芯体的槽中的多个轴向导体以及(ii)具有位于芯体的端部上的多个打印的端部线匝的打印的绕组头部。每个打印的端部线匝都在一对轴向导体之间延伸。
[0004]在至少一个实施方式中，一种用于电机的定子包括限定了多个槽的定子芯体以及具有位于定子芯体周围的多个线圈的绕组布置。每个线圈都包括槽内节段和头部节段，该头部节段限定了端部线匝节段和线圈引线。每个线圈都位于绕组布置中的对应的相邻线圈的旁边。每个线圈的头部节段和对应的相邻线圈的头部节段被互锁，使得每个线圈的一个头部节段在径向上位于对应的相邻线圈的线圈引线的内侧并且在径向上位于对应的相邻线圈的头部节段的外侧。
[0005]本文还公开了一种形成用于电机的绕组布置的方法，该方法包括将多个轴向导体插入到定子芯体的槽中。该方法还包括打印位于定子芯体的端部上的端部线匝，其中每个打印的端部线匝都在定子芯体的槽中的一对轴向导体之间延伸。
附图说明
[0006]图1是包括具有位于定子芯体的端部处的打印的绕组头部的绕组布置的定子的立体图。
[0007]图2是图1的定子芯体与绕组布置分离的立体图，该定子芯体包括半封闭槽开口。
[0008]图3是图1的绕组布置的菱形线圈的立体图，该线圈包括槽内节段、端部线匝和线圈引线。
[0009]图4是图1的定子芯体在导体位于定子芯体的槽中时的剖视图，其中明暗不同的导体表示绕组布置的不同相位。
[0010]图5是示例性I
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pin的立体图，其提供了图1的绕组布置中的每个菱形线圈的一个槽内节段。
[0011]图6是图1的定子芯体的相对的端部处的3D打印的第二绕组头部的立体图，其中该绕组头部被打印为使得打印的铜从图5的I
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pin的一个端部伸出。
[0012]图7是图1的定子的立体图，其中仅示出了绕组头部的导体的一部分，以说明每个
线圈与相邻线圈之间的互锁关系。
[0013]图8是图7的定子的一个端部处的绕组头部中的两个相邻线圈的放大图，以进一步说明两个相邻线圈之间的互锁关系。
[0014]图9是制造具有打印的绕组头部的绕组布置20的方法的框图。
具体实施方式
[0015]本文公开了一种用于电机的定子。如图1所示，定子10包括定子芯体12，其中绕组布置20位于定子芯体12上。绕组布置20包括多个槽内导体32和打印的绕组头部34。打印的绕组头部34包括在槽内导体32之间延伸的端部线匝40。槽内导体32和端部线匝40一起形成被互锁并保持在定子芯体12上的多个导电线圈30。
[0016]定子芯体
[0017]图2示出了与绕组布置20分离的定子芯体12的视图。定子芯体12包括铁磁材料并且通常由冲压且堆叠在一起形成叠层堆垛(lamination stack)的多个钢片形成。定子芯体12通常是由中心轴线18限定的圆柱形，并且包括内周表面和外周表面。内周表面限定了定子的内径(ID)。外周表面限定了定子的外径(OD)。
[0018]多个齿14形成在定子芯体12的内部上并且向内指向中心轴线18。每个齿14都在径向上向内延伸并终止于内周表面处。轴向槽16在齿14之间形成在定子芯体12中。每个槽16都被限定在两个相邻的齿之间，使得两个相邻的齿形成一个槽的两个相对的径向壁。齿14和槽16全都从芯体的第一端部26延伸至第二端部28。
[0019]槽16可沿着定子芯体12的内周表面是打开的、封闭的或半封闭的。当槽16是半封闭的时，每个槽16都在内周表面处具有比径向上更朝外的位置(即，更靠近外周表面的槽位置)更小的宽度。除了穿过内周表面的用于槽16的开口(即，对于打开的和半封闭的槽)之外，还在定子芯体12的相对的端部26、28设置用于槽的开口。
[0020]如图1所示，定子芯体12被构造为在定子芯体12的槽16内保持绕组布置20。在至少一个实施方式中，绕组布置20由被保持在槽16内的多个互连的线圈形成。这些线圈包括形成环的多个铜或其他的导电材料的节段。这些环通常延伸穿过槽并缠绕在芯体的齿上。
[0021]绕组布置的线圈
[0022]现在参照图3，与绕组布置分离地示出了绕组布置20的其中一个线圈30。如图3所示，每个线圈都是菱形线圈，其包括多个平直的槽内导体32、多个3D打印的端部线匝40以及多个3D打印的线圈引线50。将从图3认识到的是，具有这些部分32、40和50的线圈可大体上被认为具有菱形形状。平直的槽内导体32(其在本文中也可被称为“槽内节段”)穿过槽16从芯体12的一个端部延伸至芯体的相对的端部。槽内节段32的两个组合32a和32b与每个线圈30相关联。槽内节段32的每个组合32a、32b延伸穿过芯体的不同的槽。每个组合32a、32b中包括多个槽内节段。在图3的实施方式中，每个组合32a、32b包括四个槽内节段32。这四个槽内节段在槽16内设置为单个纵列。每个槽都被构造为在该槽的多个层中保持一定数量的槽内节段。在至少一个实施方式中，槽16被构造为保持数量为每个组合32a、32b的导体数量的两倍的槽内节段32(例如，每个组合32a、32b包括四个槽内导体32，并且每个槽都被构造为保持八个槽内导体)。
[0023]图4示出了定子10的剖视图，其中槽内节段32分层设置在定子芯体12的槽16中。如
图4所示，八个槽内节段32位于定子芯体12的每个槽16中。示例性线圈的槽内节段的第一组合32a以第一圆圈指出，并且同一个线圈的槽内节段的第二组合32b以第二圆圈指出。虽然图4示出了导体被设置在槽中的八个层中并且每个相位都在槽内设置为4
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4形式，但是将认识到的是也可设想不同的绕组构造。
[0024]图5示出了从线圈中分离出来的一个平直的槽内节段32的例子。如图4所示，槽内节段32由平直的I
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pin导体来提供。I
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pin包括一定实体长度的导电材料，例如铜。I
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pin的端部38是露出的，但是I
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pin的中心部分被隔离部39覆盖、包裹或封住。隔离部39由导电材料提供，例如环氧树脂或隔离纸。将在本文中更详细地讨论的是，I
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pin导体可在装配绕组布置的过程中被轻易地插入到定子槽16中。
[0025]再次参照图3，除了槽内节段32之外，每个线圈30还包括端部线匝40和线圈引线50。端部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电机的定子，其包括：包括多个槽的芯体；以及位于所述芯体上的绕组布置，所述绕组布置包括(i)位于所述芯体的槽中的多个轴向导体以及(ii)具有位于所述芯体的端部上的多个打印的端部线匝的打印的绕组头部，每个打印的端部线匝都在一对轴向导体之间延伸。2.根据权利要求1所述的定子，其中，所述轴向导体和打印的所述端部线匝在所述芯体上形成多个互锁的线圈。3.根据权利要求2所述的定子，其中，多个所述线圈中的每一个都是菱形线圈。4.根据权利要求2所述的定子，其中，每个打印的端部线匝都包括在顶部处会聚的第一节段和第二节段，其中所述第一节段沿着相对于轴向方向倾斜的第一端部线匝方向延伸，并且所述第二节段沿着相对于所述轴向方向倾斜的第二端部线匝方向延伸。5.根据权利要求4所述的定子，其中，打印的所述绕组头部还包括从多个所述线圈伸出的多个线圈引线。6.根据权利要求5所述的定子，其中，每个线圈引线都与多个所述线圈中的一个相关联，并且都在不与所述第一端部线匝方向或所述第二端部线匝方向平行的方向上延伸。7.根据权利要求6所述的定子，其中，每个线圈的至少一个线圈引线在轴向方向上延伸。8.根据权利要求6所述的定子，其中，每个线圈都位于所述绕组布置中的对应的相邻线圈的旁边，并且每个线圈都与对应的相邻线圈互锁，使得每个线圈都不能在不移除对应的相邻线圈的情况下在径向方向上从所述绕组布置中移除。9.根据权利要求8所述的定子，其中，每个线圈的所述端部线匝的所述第一节段在径向上设置在对应的相邻线圈的所述线圈引线的内侧，并且每个线圈的所述端部线匝的所述第二节段在径向上设置在对应的相邻线圈的所述端部线匝的所述第一节段的外侧。10.根据权利要求5所述的定子，其中，打印的所述绕组头部还包括在多个所述线圈引线之间延伸的多个圆周线圈连接部，其中所述圆周线圈连接部在径向上设置在多个所述端部线匝的外侧。11.一种用于电机的定子，其包括：限定了多个槽的定子芯体；以及包括位于所述定子芯体周围的多个线圈的绕组布置，每个线圈都包括槽内节段和头部节段，所述头部节段包括端部线匝节段和线圈引线，其中每个线圈都位于所述绕组布置中的对应的相邻线圈的旁边，并且其中每个线圈的所述头部节段和对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：加布里埃尔，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：