[发明专利]用于在电机中容纳多种导体几何形状的公共层叠部件

说明书

通常在需要高槽填充的交流发电机应用中使用矩形导体导线(38)以使输出和效率最大化。然而，对于较低输出和效率的应用，圆形导体(40)导线可提高这些交流发电机的成本竞争力。一种用于芯(110)的公共层叠，其可选地容纳矩形导线(38)和圆形导线(40)以用于不同应用，而无需任何其它部件改变。该叠片具有槽(112)，该槽(112)与在槽内呈单列的圆形导线(40)对齐并且提供与槽开口(126)的预定间隙。当用圆形导线(40)缠绕时，由这些叠片形成的定子芯(110)具有相对高的槽填充因子。相同的定子芯(110)能够可选地用方形导线(38)缠绕，以甚至更高地增加槽填充因子。这种公共层叠导致两种定子构型：高槽填充型式(圆形导线)和极高槽填充型式(方形导线)。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年4月15日提交的美国临时专利申请第62/323，313号的权益，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及电机领域，尤其涉及在旋转电机中容纳多种导体几何形状。

背景技术

旋转电机通过利用彼此相对旋转的转子和定子的磁场的相互作用来运行。在常见应用中，转子设置在定子内并且能够相对于定子旋转。转子通常被固定到轴，该轴被安装用于通过设置在围绕定子的罩壳中的轴承来中心地旋转。这些电机包括在定子中的绝缘导线线圈或绕组的构型，这些绝缘导线线圈或绕组绕着定子中心轴线分布。这些绕组通常以渐进顺序布置，以限定不同的电相。定子绕组通常缠绕在定子芯的铁磁极周围，以增强定子磁场的强度。定子极通常为通常矩形或梯形的齿状横截面，并且经常由定子芯中的槽限定。

在多相电动机中，使不同相的电流流经定子中渐进顺序的导线绕组在定子中产生旋转磁场，该旋转磁场施加机电转矩到转子及其轴。相反，在多相发电机或交流发电机中，轴和转子的外部强制旋转施加旋转到磁场，该磁场在定子绕组中感生电流。

定子芯可由互锁铁叠片的堆叠形成，这些铁叠片通常由电工钢板形成。每个叠片具有中心孔，所有叠片的孔在叠片堆叠中对准，以形成具有中心轴线的定子芯中心孔。因此，定子芯可以是整体环形构件，其中心孔限定大体圆筒形并且绕着中心轴线居中的径向内孔面。该径向内孔面设置有大体轴向延伸的细长槽，其由限定定子极的叠片孔的对准的槽口部分形成。由于定子槽在叠片堆叠的整个轴向长度上延伸，并且在内侧和相反的两个轴向端上径向地开口，因此定子槽轴向地穿过邻近中心孔的叠片堆叠。

由叠片堆叠形成的槽通常位于沿着定子中心轴线交叉并且包含定子中心轴线的平面中，但这些槽也可以相对于中心轴线倾斜。定子槽通常以均匀的间距绕着定子中心轴线分布。相对于定子，在此提及的径向方向和轴向方向是相对于定子中心轴线的，并且定子槽通常从中心孔面径向地延伸到定子芯中，并且沿着孔长度轴向地延伸。因此，每个定子芯槽具有沿着定子芯孔的长度延伸的大体轴向的长度尺寸、在相邻的一对定子芯齿之间绕着中心轴线周向地延伸的宽度尺寸、以及在接近定子芯中心孔的槽开口和槽底部之间延伸的径向深度尺寸。

限定定子线圈绕组的细长电导体设置在定子槽内并沿着定子槽延伸。由于导体通过定子槽布线，它们绕着定子极缠绕。通常，定子槽绝缘体插设件位于导体和定子槽的壁之间，以确保定子绕组与定子芯电绝缘。通常，绝缘体插设件由柔性、电绝缘的片材形成，诸如纸或塑料，绝缘体插设件在导体被安装在槽中之前插设在该槽内。该片材在导体及它们相应的定子槽之间形成电绝缘层。

在多相旋转电机中，定子线圈绕组包括多个(通常为三个、五个、六个或七个)不同的相绕组，各自由诸如铜磁导线或棒的细长电导体材料形成。导体横截面通常为圆形或矩形(包括方形)，或者椭圆形。常规尺寸的圆形导线可用于这些导体。可选地，厚棒导体可用于制造线圈，该线圈具有这样的设计载流能力：与更小尺寸的圆形导线可能的匝数相比，该线圈需要更少的匝数。