電機及相關(guān)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電機及相關(guān)方法。提供了一種用于與電機的定子配合并且用于將電連接器安裝到定子上的構(gòu)件。該構(gòu)件包括主體、安裝特征部和插座。該安裝特征部可操作地與該主體相連，并適于將該主體安裝到定子上。該插座可操作地與該主體相連，并適于接收電連接器之一的至少一部分。
【專利說明】電機及相關(guān)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文描述的實施例總體涉及一種電機，更具體地，涉及將電力連接到與電機相關(guān)的定子線圈。

【背景技術(shù)】
[0002]電機的形式通常是發(fā)電機或電動機。電機通常具有位于中心的軸，其相對于電機轉(zhuǎn)動。施加到電動機內(nèi)的線圈的電能啟動這一相對運動，將電力傳送到該軸；或者，來自發(fā)電機的相對運動的機械能激發(fā)電能至線圈中。為了方便起見，下文中將把電機描述為電動機。應(yīng)該理解的是，電動機可以作為發(fā)電機運行，反之亦然。
[0003]也稱為定子的靜止組件(固定組件)包括定子鐵芯和位于定子鐵芯部分周圍的線圈或繞組。被施加能量的這些線圈啟動了這一相對運動，其將電力傳送到軸上。這些線圈是通過將線材——通常是銅、鋁或其結(jié)合制的線材——繞在中心鐵芯上以形成繞組或線圈而形成的。
[0004]在裝配好的構(gòu)型中，線圈以繞靜止組件相互間隔開的關(guān)系放置，靜止組件通常具有大致中空的圓柱形結(jié)構(gòu)，線圈位于其內(nèi)部。電動機的功率取決于可施加到線圈的能量，該能量與可設(shè)置在靜止組件周圍的線材的數(shù)量成正比。設(shè)置在靜止組件周圍的線材數(shù)量通常被稱為槽填充(slot fill)。因此希望的是在線圈中盡可能多地放置線材，也已知為使槽填充最大化。
[0005]在許多制造定子以及繞制線材以形成線圈的方法中，特別是以下三種方法是典型的。第一種方法是形成剛性的中空圓柱形鐵芯，其具有內(nèi)部突起的齒，線圈繞在這些齒周圍。鐵芯的制造通常是通過層疊多個剛性中空疊片并將它們結(jié)合以形成剛性中空圓柱形鐵芯。該方法需要用稱為針的裝置將線材送到齒的周圍。需要針在齒周圍移動，這限制了可被用于形成線圈的線材的數(shù)量。
[0006]第二種方法是類似地形成剛性的中空圓柱形鐵芯，其具有內(nèi)部突起的齒，并且提供可拆卸地固定到鐵芯齒上的線軸或線筒。線圈是通過在與定子分離的狀態(tài)下將線材繞在線筒上然后將繞制的線筒裝配到定子的齒上而形成的。分離的線圈使得更容易接近線圈周圍，以便更完全地形成線圈。
[0007]第三種制造靜止組件的已知方法包括層疊多個疊片，并卷曲該疊層以形成圓形的定子。疊片是從一片原材料壓制而成，并被層疊以形成基本上線性陣列的定子區(qū)段和連接構(gòu)件?；旧暇€性的陣列包括第一端和第二端。齒沿著線性陣列的一側(cè)形成。繞組被繞在齒周圍的定子區(qū)段上，而疊片處于線性方向，在該構(gòu)型中，疊片的線性陣列是弧形的，齒是向外布置的。一旦繞組設(shè)置在定子區(qū)段上，該疊層被成形為第二形狀。為了將疊層形成為第二形狀，疊層圍繞中心軸線卷曲，并且第一端被連接到第二端，齒是向內(nèi)布置的。第二形狀是基本圓形的定子形狀。典型地，第二形狀通過將第一端固定到第二端而保持。線性陣列使得更容易接近齒周圍，以便更完全地形成線圈。
[0008]如上所述，能量被施加到這些定子線圈，將定子線圈變換為吸引轉(zhuǎn)子部分的電磁體，以啟動轉(zhuǎn)子和定子之間的相對運動，將電力傳送到軸上。為了使轉(zhuǎn)子能沿特定方向旋轉(zhuǎn)，將電力施加到各個定子線圈以將它們變換為電磁體，這需要以適當(dāng)?shù)捻樞蜻M(jìn)行，所以通電的線圈與其相應(yīng)的被稱為轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)子部分配合，以促使轉(zhuǎn)子沿著該特定方向。
[0009]可以改變通電線圈的選擇，使得物理上相同的電動機可與包括例如12伏至575伏的電壓的各種電源配合，特別是110伏電源、220伏電源、或440伏電源。同樣地，物理上相同的電動機可利用單相電源或三相電源工作。通電線圈的這種選擇可通過將電力連接到各個定子線圈的電線確定。這些電線通常用電絕緣材料包覆或屏蔽，一般稱為弓I線。
[0010]因此，僅通過改變將電力連接到各個定子線圈的引線和磁線的排列，物理上相同的電動機(具有相同定子和相同轉(zhuǎn)子的電動機)可用42伏電源、220伏電源、或440伏電源或者單相電源或三相電源工作。對于低電壓操作(110伏)，磁線可以是與用作用于形成定子線圈的磁線相同的被覆線，但是對于較高電壓操作(440伏)，引線比定子線圈中使用的被覆線具有更多的絕緣。將電力連接到各個定子線圈的引線和磁線的排列變化能實現(xiàn)幾種廣泛使用的電動機布線結(jié)構(gòu)中的一種，其有助于使物理上相同的電機用單相電源或三相電源工作或者用于低電壓操作或用于較高電壓操作。廣泛使用的電機布線結(jié)構(gòu)中的三種通常被稱為串聯(lián)、串并聯(lián)和并聯(lián)。
[0011]為了最小化不希望的電場和不希望的引線和定子線圈的相互磁性作用以及最小化功率損耗和引線成本，優(yōu)選地將引線精確定位在定子線圈的一端上。這些引線的定位需要熟練的手工裝配或極復(fù)雜的自動化。此外，電動機內(nèi)部，特別是在高負(fù)載和極端環(huán)境下，線圈可具有高溫和特別高的溫度。由于轉(zhuǎn)子在運行期間是高速旋轉(zhuǎn)的，并且由于電機和/或環(huán)境可以具有產(chǎn)生振動的不平衡力，使這些引線適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ谒鼈兊木_位置可能是非常重要的。
[0012]對于低電壓操作(110伏)，引線可以是用于形成定子線圈的相同的被覆線，但是對于較高電壓操作(440伏)，引線比定子線圈中使用的被覆線或磁線具有更多的絕緣。這些引線與線圈線的連接必須是可靠的，以適應(yīng)如上所述的電機環(huán)境，并且連接應(yīng)該優(yōu)選為容易執(zhí)行的，以便最小化勞動并減少不正確裝配的可能性。本發(fā)明涉及緩解這些現(xiàn)有技術(shù)中的至少一些問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]在一個方面，提供了一種用于與電機的定子配合并且用于將電連接器安裝到定子上的構(gòu)件。該構(gòu)件包括主體、安裝特征部和插座。該安裝特征部可操作地與主體相連，并適于將該主體安裝到定子上。插座可操作地與主體相連，并適于接收電連接器之一的至少一部分。
[0014]在另一個方面，提供了一種用于與電機的定子配合并且提供與定子的電連接的組件。該組件包括保持件和電連接器。該保持件具有安裝特征部和插座，該安裝特征部可操作地與保持件相連，并適于將該保持件安裝到定子上，該插座可操作地與保持件相連。電連接器在插座處連接到保持件上。插座適于接收電連接器。
[0015]在另一個方面，提供了一種用于電機中的定子。該定子包括基座、多個繞組、保持件和電連接器。多個繞組中的每一個固定在基座上。該保持件具有安裝特征部和插座，該安裝特征部可操作地與保持件相連，并適于將該保持件安裝到定子上，該插座可操作地與保持件相連。電連接器在插座處連接到保持件上。插座適于接收電連接器。
[0016]在另一個方面，提供了一種電機。該電機包括殼體、轉(zhuǎn)子以及定子。該轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安裝在該殼體中。該定子具有基座、多個繞組、保持件、以及電連接器。多個繞組中的每一個固定在基座上。該保持件具有安裝特征部，該安裝特征部可操作地與保持件相連，并適于將該保持件安裝到定子上。保持件還具有插座，該插座可操作地與保持件相連。電連接器在插座處連接到保持件上。插座適于接收電連接器。
[0017]在另一個方面，提供了一種用于組裝電機的方法。該方法包括提供定子、提供保持件、提供電連接器、將保持件安裝在定子上、以及將連接器固定至保持件。
[0018]在另一個方面，提供了一種有助于將電力連接至電機的成套工具(kit)。電機具有殼體、包括多個繞組的定子、以及轉(zhuǎn)子。每個繞組包括磁線。該成套工具具有保持件、電連接器、以及引線。保持件包括安裝特征部和插座，該安裝特征部可操作地與保持件相連，并適于將該保持件安裝到定子上，該插座可操作地與保持件相連。電連接器適于在插座處連接到保持件上。插座適于接收電連接器，電連接器適于連接至磁線。引線適于可操作地連接到電連接器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是電動機的透視圖，其體現(xiàn)了本發(fā)明的示例性定子電連接管理裝置；
[0020]圖2是卷制的定子的一部分的透視圖，其中一部分繞組被去除，該定子用于與具有示例性定子電連接管理裝置的圖1的電動機一起使用；
[0021]圖3是圖2的卷制的定子的圓柱形或卷制結(jié)構(gòu)的平面圖；
[0022]圖4是圖1的電動機地定子的透視圖，其體現(xiàn)了本發(fā)明的示例性定子電連接管理裝置；
[0023]圖5是電動機的定子繞組的端蓋的透視圖，該電動機包括可與圖1的示例性定子電連接管理裝置接合的端蓋；
[0024]圖5A是本發(fā)明的另一示例性定子電連接管理裝置的俯視圖，其具有可連接的裝置區(qū)段；
[0025]圖6是圖1的電動機地定子中使用的示例性定子電連接管理裝置組件的分解透視圖；
[0026]圖6A是線材管理特征的實施例的透視圖，用于與本發(fā)明的定子電連接管理裝置一起使用；
[0027]圖6B是線材管理特征的另一實施例的透視圖，用于與本發(fā)明的定子電連接管理裝置一起使用；
[0028]圖6C是線材管理特征的另一實施例的透視圖，用于與本發(fā)明的定子電連接管理裝置一起使用；
[0029]圖6D是線材管理特征的另一實施例的透視圖，用于與本發(fā)明的定子電連接管理裝置一起使用；
[0030]圖6E是線材管理特征的另一實施例的透視圖，用于與本發(fā)明的定子電連接管理裝置一起使用；
[0031]圖6F是線材管理特征的另一實施例的透視圖，用于與本發(fā)明的定子電連接管理裝置一起使用；
[0032]圖7是圖6的示例性定子電連接管理裝置組件的電連接器的分解透視圖；
[0033]圖8是示例性線材組件的平面圖，用于與圖6的示例性定子電連接管理裝置組件一起使用；
[0034]圖8A是另一個示例性定子電連接管理裝置組件的平面圖，其使用圖8的引線束；
[0035]圖9是成套工具的平面圖，該成套工具包括圖6的示例性定子電連接管理裝置組件，用于將電機變換為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的替換構(gòu)型；
[0036]圖10是本發(fā)明的另一個示例性定子電連接器管理裝置的俯視圖，其在裝置區(qū)段之間具有鉸鏈；以及
[0037]圖11是用于裝配圖1中所示的電動機的示例性方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0038]本文所描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備有助于將電力連接到電機中的線圈。引線被用于將電源連接至線圈。
[0039]通電線圈的選擇可以改變，使得物理上相同的電機可用42伏電源、220伏電源、或440伏電源、或者單相電源或三相電源。因此，通過僅改變將電力連接到單個定子線圈的引線的排列，這些各種電源可以適配。因此，電機可以具有許多引線電氣配置中的一種。
[0040]為了最小化不希望的電場和不希望的引線和定子線圈的相互磁性作用以及最小化功率損耗和引線成本，優(yōu)選地將引線精確定位在定子線圈的一端上。這些引線的定位需要熟練的手工裝配或極復(fù)雜的自動化。此外，電機內(nèi)部，特別是在高負(fù)載和極端環(huán)境下，線圈可具有高溫和特別高的溫度。由于轉(zhuǎn)子在運行期間是高速旋轉(zhuǎn)的，并且由于電機和/或環(huán)境可具有產(chǎn)生振動的不平衡力，使這些引線適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ谒鼈兊木_位置可能是非常重要的。
[0041]對于低電壓操作(110伏)，引線可以是用于形成定子線圈的相同的被覆線，但是對于較高電壓操作(440伏)，引線比定子線圈中使用的被覆線或磁線具有更多的絕緣。這些引線與線圈線的連接必須是可靠的，以適應(yīng)如上所述的電機環(huán)境，并且連接應(yīng)該優(yōu)選為容易執(zhí)行的，以便最小化勞動并減少不正確裝配的可能性。本發(fā)明涉及緩解現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題中的至少一部分。
[0042]本文所描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備有助于引線的適當(dāng)定位以及它們在電機定子線圈的端部連接到磁線。本文所描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備也有利于裝配速度和精度。此外，本文所描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備提供了電機的改進(jìn)的外觀及其對用戶的吸引力。
[0043]本文所描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備的技術(shù)效果包括性能和質(zhì)量的改進(jìn)以及勞動力成本的降低中的至少一者。
[0044]圖1是示例性電機10的透視剖切圖，其包括靜止組件12。電機10還包括電機組件殼體18和可旋轉(zhuǎn)組件22。電機組件殼體18限定了電機10的內(nèi)部24和外部26，并且配置成至少部分地包圍和保護(hù)靜止組件12和可旋轉(zhuǎn)組件22。靜止組件12包括定子鐵芯28，其包括多個定子齒或突起30。端蓋31設(shè)置在多個定子齒30的相對端齒上。線33繞在定子齒30和端蓋上，以形成多個繞組或定子電磁線圈32中的每一個。在示例性實施例中，靜止組件12是三相凸極定子組件。定子鐵芯28由高導(dǎo)磁材料的疊片的層疊體形成，并且繞組32以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式繞在定子鐵芯28上。疊片被層疊成使得定子鐵芯28達(dá)到預(yù)定的長度34。在示例性實施例中，形成定子鐵芯28的多個疊片可以是互鎖的或松散的疊片。在另一實施例中，定子鐵芯28是密實鐵芯。例如，定子鐵芯28可以由軟磁復(fù)合(SMC)材料、軟磁合金(SMA)材料、和/或粉末狀鐵氧體材料采用燒結(jié)方法制成。在另一個實施例中，繞組32被繞在多個線軸(未示出)上，每個繞組可拆卸地裝配到定子齒30中的一個上。
[0045]在一個實施例中，可旋轉(zhuǎn)組件22包括永磁轉(zhuǎn)子鐵芯36和軸38，并被配置成圍繞旋轉(zhuǎn)軸線40旋轉(zhuǎn)。在示例性實施例中，轉(zhuǎn)子鐵芯36由導(dǎo)磁材料的疊片的層疊體形成，并且基本被容納在定子鐵芯28的中心孔中。盡管圖1示出了三相電動機，本文描述的方法和設(shè)備可以包括在具有任何相數(shù)的電機中，包括單相和多相電機。
[0046]在示例性實施例中，電機10連接到風(fēng)扇(未示出)，用于通過空氣處理系統(tǒng)使空氣流動、用于將空氣吹過冷卻線圈、和/或用于驅(qū)動空調(diào)/制冷系統(tǒng)中的壓縮機。更具體地，電機10可以用在用于加熱、通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)工業(yè)中的空氣移動應(yīng)用中，例如，在住宅應(yīng)用中使用1/3馬力(hp)至Ihp的電動機或更大的電動機，和/或在商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用中和空調(diào)應(yīng)用中使用的封閉式壓縮機電動機使用較高馬力的電動機，例如但不局限于，使用l/3hp至7.5hp的電動機或更大的電動機。雖然本文中結(jié)合空氣處理系統(tǒng)進(jìn)行說明，但電機10可與任何合適的工作部件接合，并被配置成驅(qū)動這樣的工作部件。或者，電機10可連接到功率轉(zhuǎn)換部件，例如，發(fā)動機、風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子，和/或任何配置成使可旋轉(zhuǎn)組件22旋轉(zhuǎn)以使用電機10發(fā)電的其他部件。
[0047]圖2是示例性定子組件12的局部透視圖，為清楚起見，去除了一部分和部件。在示例性實施例中，定子組件12被配置成，例如用于無刷直流電動機、永磁交流(PMAC)電動機、和/或任何其它合適的電機。在示例性實施例中，定子組件12包括定子鐵芯42、多個構(gòu)件或端蓋31、和多個絕緣構(gòu)件44。端蓋31可包括多個第一端蓋46和多個第二端蓋48。定子組件12包括多個定子區(qū)段50。雖然圖示為包括十二個定子區(qū)段，但是定子組件12可以包括任何數(shù)目的定子區(qū)段，其允許定子組件12如本文所述地運行。雖然如圖所示，端蓋和絕緣構(gòu)件是單獨的部件，但是應(yīng)當(dāng)理解，端蓋可以與絕緣構(gòu)件成一體。此外，應(yīng)該理解的是，絕緣構(gòu)件和/或端蓋可以是設(shè)置在定子齒上的覆蓋體的形式。
[0048]在示例性實施例中，每個定子區(qū)段包括第一端蓋46和第二端蓋48。此外，在示例性實施例中，多個絕緣構(gòu)件44中的一個被定位在狹槽52內(nèi)，狹槽52被限定在相鄰的定子區(qū)段50之間。
[0049]另外，在示例性實施例中，多個定子區(qū)段50中的每一個包括軛組件54、腳組件56、以及延伸在軛組件和腳組件之間的齒組件58。例如，第三定子區(qū)段60包括軛組件54、腳組件56和在它們之間延伸的齒組件58。
[0050]鐵芯42可形成為扁平疊片(未示出)的層疊體，其由高導(dǎo)磁材料制成。形成鐵芯42的多個疊片可以是互鎖的或松散的疊片。在另一個實施例中，鐵芯42是密實鐵芯。鐵芯42包括多個齒或突起62、多個軛64和多個柔性部分66，柔性部分66構(gòu)造成允許定子組件12能夠被環(huán)狀地設(shè)置。每個齒62自各個軛64延伸，并且每個柔性部分66連接相鄰的軛64。
[0051]在示例性實施例中，每個定子區(qū)段包括齒組件和繞在齒組件上的線。例如，定子區(qū)段50包括齒組件58。線33被繞在相鄰狹槽68之間的齒組件58上。這樣，絕緣構(gòu)件44的一部分被定位在齒組件58的齒62和繞組70之間。每個端蓋31具有基本類似的構(gòu)造，下面將對此進(jìn)行更詳細(xì)的描述。在另一實施例中，定子區(qū)段50可不包括端蓋31，下面將更詳細(xì)地描述。在示例性實施例中，每個端蓋31被定位在鐵芯42的端面72和繞組70之間。盡管定子組件12是如圖所示的線性排列，線33容易地繞在定子區(qū)段50的齒58上，以形成繞組32。如圖所示，定子組件12從第一端74延伸到第二端76。
[0052]現(xiàn)在參照圖3，定子組件可以通過如下方式被裝配:在相鄰區(qū)段50之間的柔性部分66處彎曲定子鐵芯42，然后連接圖2的定子組件12的第一端74與第二端76，以形成圖3中所示的圓柱形的定子組件12?？梢允褂面i合件(latch) 78連接端部74和76。
[0053]現(xiàn)在參考圖4，根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件100被示出。構(gòu)件100與電機10的定子組件12配合，并且用于將電連接器102支撐、保持、固定或安裝于電機10。電連接器102將繞組或定子電磁線圈32的引線端104連接到其它線圈32的其它引線端104和/或連接到引線106。
[0054]盡管如圖1-10所示的構(gòu)件100被用于徑向磁通電動機，應(yīng)該理解的是，根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件可用于具有電連接器、引線端或引線、引線束的任何電動機中。例如，構(gòu)件可以用在徑向磁通PMAC和BLDC、軸向磁通BLDC和PMAC、BLDC和PMAC電動機上，其中定子被包含在轉(zhuǎn)子的ID中。此外，構(gòu)件可以用在徑向、軸向、和內(nèi)外設(shè)計的同步磁阻電動機上。
[0055]構(gòu)件100可以設(shè)置在線圈32附近的任意位置，從而可支撐或保持連接器。由于連接器連接線圈32的引線端104，構(gòu)件100優(yōu)選地接近或鄰接線圈，以便最小化引線端104的長度，使電流泄漏減至最低。為了簡單起見，構(gòu)件100可連接至線圈32，并可以使用線圈32的一部分——例如線圈的內(nèi)周、線圈面或外周108——來支撐構(gòu)件。可替換地或附加地，構(gòu)件100可連接或支撐到定子組件12的另一部分，例如定子鐵芯28或者端蓋31。如圖所示，構(gòu)件100與端蓋31配合，從而準(zhǔn)確定位在電機10中，其將在下文中更詳細(xì)地描述。
[0056]盡管構(gòu)件100可保持電連接器102的一部分而其他連接器(未示出)被用來補充電機10的正確操作所需的電連接，為了簡單起見，構(gòu)件100支撐電機所需的所有電連接器，以便與電機10的所有線圈32相互作用。例如，如圖所不，典型地，自每一個線圈32延伸出一個引線端104。電機米用各種數(shù)量的電磁定子線圈，包括4、6、8、12、24和其他組合。如圖所示，電機具有十二個線圈32，其中自十二個線圈中的每一個延伸出一個引線端104。為了連接12個引線端，為了簡單起見，電機10使用12個連接器。如圖所示，構(gòu)件100支撐這12個連接器，但是應(yīng)當(dāng)理解，該構(gòu)件可支持更少或更多的連接器。
[0057]現(xiàn)在參考圖5，更詳細(xì)地示出了線圈32。弓丨線端104沿著平行于電機10的旋轉(zhuǎn)軸線40的方向自線圈32的端部110延伸。因此，為了最簡單地將電連接器102安裝到電機10，電連接器102沿著平行于電機10的旋轉(zhuǎn)軸線40的方向朝著線圈32的引線端104被推進(jìn)到相鄰于引線端104的位置。
[0058]再參看圖4，12個電連接器102中的每一個被定位成與引線端104之一對齊，以便推進(jìn)該構(gòu)件以及安裝在該構(gòu)件中的電連接器，同時使所有12個連接器102鄰近線圈32的引線端104。應(yīng)當(dāng)理解的是，可替代地，電連接器102可以單獨地安裝在引線端104上，然后構(gòu)件100將與連接器102對齊，以便將連接器102裝配到構(gòu)件100中。
[0059]現(xiàn)在參考圖6，示出了四個引線端104，它們與構(gòu)件以及與連接器軸向?qū)R，展示了構(gòu)件100如何可用于將連接器對齊于和安裝在線圈32的引線端104上。
[0060]如圖所示，構(gòu)件100被設(shè)計為與絕緣置換型連接器(通常稱為IDC連接器)一起使用。絕緣置換型連接器在被覆線被插入到連接器中的同時將絕緣體從該線的端部移除。這種連接器可從總部設(shè)在美國賓西法尼亞州伯溫市的泰科(Tyco)電子公司獲得。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的構(gòu)件可以與任何的連接器一起使用，不管是否是絕緣置換型連接器。此外，應(yīng)該理解的是，不管連接器是否能夠被軸向插到構(gòu)件上，以及不管線圈32的引線端104是否能夠通過構(gòu)件的軸線移動而被插入到連接器102中，都可以使用本發(fā)明的構(gòu)件。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，將構(gòu)件一次性地軸向安裝到所有連接器以及在安裝的同時將絕緣體從線圈或磁線剝離的能力是有利的。
[0061]再參考圖6,更詳細(xì)地示出了構(gòu)件100。如圖所示,構(gòu)件100優(yōu)選地具有大致中空的圓柱形形狀，對應(yīng)于定子組件的大致中空的圓柱形形狀。構(gòu)件100是由主體112限定的，主體112具有內(nèi)周114、外周116以及相對的分別向內(nèi)側(cè)和向外側(cè)的端面118和120。如圖所示，構(gòu)件100包括安裝特征部122，其可操作地與所述主體相連，并且適于將主體112安裝至IJ定子12上。如上所述，特征部122可以僅是內(nèi)周114、外周116、或者端面118和120中的一個。
[0062]如圖4所示，線圈32將線圈限定為大致圓形的外周C0D，構(gòu)件100的內(nèi)周114限定了大致圓形的內(nèi)周MID。如圖所示，線圈32裝配在構(gòu)件100的內(nèi)周114中，線圈用于為構(gòu)件100提供安裝特征部。
[0063]雖然圓形外周COD和圓形內(nèi)周MID足以保持構(gòu)件100，如圖所示，構(gòu)件100可以進(jìn)一步包括構(gòu)件定位特征部124。該構(gòu)件定位特征部124與位于端蓋31上的端蓋定位特征部126配合。
[0064]雖然圓形外周COD和圓形內(nèi)周MID足以將構(gòu)件100在電動機中居中定位,構(gòu)件定位特征部124和端蓋定位特征部126用于以適當(dāng)?shù)慕嵌葹闃?gòu)件100定向，使得連接器102與引線端104對齊。應(yīng)該理解的是，構(gòu)件也可以通過手動對齊連接器102與引線端104來使用，而不需要角度定向特征部。構(gòu)件100與線圈32以及電機10的其余部分的角度和徑向?qū)R可以提供電機自動組裝所需的精度水平，尤其是將引線106自動放置在電機中。構(gòu)件100可以包括定位特征部(未示出)，尤其設(shè)計成便于自動化并連接和/或注冊到機器人或常規(guī)的自動化設(shè)備。
[0065]參考圖6，構(gòu)件定位特征部124是形成在構(gòu)件100內(nèi)并且從構(gòu)件100的內(nèi)側(cè)端面118軸向向內(nèi)延伸的狹槽的形式。狹槽124具有相對的軸向延伸的側(cè)面128。
[0066]參考圖4，端蓋定位特征部126是從端蓋31的端面130延伸的突起的形式。突起126具有相對的軸向延伸的側(cè)面132。
[0067]如圖4所示，突起126的相對的軸向延伸的側(cè)面132與狹槽124的相對的軸向延伸的側(cè)面128接合，以便有角度地將構(gòu)件固定到電機10的定子組件12。鎖定凸片134在狹槽124上居中定位地從構(gòu)件100向外延伸，并且與突起126接合，以將構(gòu)件100鎖定在端蓋31上。突起126的側(cè)面132與狹槽124的側(cè)面128的充分配合和/或圓形外周COD與圓形內(nèi)周MID的充分配合可以減小對鎖定凸片134的需要。
[0068]為了相對于定子組件12軸向地定位構(gòu)件100，構(gòu)件100的內(nèi)側(cè)端面118抵靠在端蓋31的端面130上。應(yīng)該理解的是，可以使用構(gòu)件100的其它特征部和定子組件12的其它特征部來正確地將構(gòu)件100定位在電機10中。
[0069]再次參考圖6，構(gòu)件100用于接納電連接器102。雖然如上所述，但是電連接器102可以具有能夠?qū)⒍ㄗ泳€圈32的引線端104連接到另一引線端104或引線106的任何形狀或形式。
[0070]現(xiàn)在參考圖6和圖7，如圖所示，電連接器102是IDC連接器，其具有U形端138和分裂?產(chǎn)形端(split spade shaped end) 142, U形端138具有中心開口 140,分裂伊形端142具有扁平的連接端144，其尺寸設(shè)置為裝配到U形端138的開口 140中。如圖所示，構(gòu)件100包括插座136，其用于接納連接器102的U形端138的一部分。插座136具有大致矩形的凹穴146，連接器102的U形端138匹配地裝配到其中。盡管部件的尺寸提供了連接器102的端部138在凹穴146中的充分配合，這可以充分地將連接器102固定在凹穴146中，如圖所示，連接器102的U形端138可包括相對的倒鉤148，其接合到凹穴146的相對的內(nèi)壁150中。
[0071]為了幫助將線圈32的引線端104連接到連接器102，當(dāng)引線端104從線圈32延伸到連接器102時，構(gòu)件100可有助于定位引線端104。例如，插座136可包括用于將線33的引線端104定位為連接到電連接器102的特征部。
[0072]為了在線33被插入到連接器中的同時從線圈32的引線端104的被覆線33的端部去除絕緣覆層，引線端104的線33被置于凹穴146的相配的中心槽152內(nèi)。U形端138隨后被插入到凹穴146中，形成在U形端138中的中心縫156的平行側(cè)154與線33接合并且去除覆層。當(dāng)U形端138被完全布置在凹穴146中時，U形端138與凹穴146的砧座158接合，并剪掉線33的任何過剩長度。凹穴146的中心槽152是用于將線33的引線端104定位為連接到電連接器102的特征部。
[0073]用于容納附加的引線106和磁線33的特征部可以結(jié)合到構(gòu)件中。例如，如圖6所示，位于凹穴146和槽124之間的橋160能提供用于引線106和磁線33的通道162。
[0074]可替換地，通道162A (見圖6A)、隧道162B (見圖6B)、閉合的凸片162C (見圖6C)、開口的凸片162D (見圖6D)、鉤162E (見圖6E)和銷162F (見圖6F)可添加到構(gòu)件中，以幫助固定和管理引線106和磁線33。這些特征部，尤其是閉合的凸片162、打開的凸片162D、鉤162E和銷162F，可以朝著線圈32(見圖6)向下突出，并且超過構(gòu)件100的主體112的內(nèi)側(cè)面118。這些特征部可用于保持和引導(dǎo)可定位成超過構(gòu)件100的主體112的內(nèi)側(cè)面118的線材(未示出)。
[0075]再參考圖7，電連接器102的分裂鏟形端142具有開口 164，用于接納引線106或磁線33的剝離端166。
[0076]現(xiàn)在參考圖8，示出了其中一個引線106，其中電連接器102的分裂鏟形端142連接到引線106的剝離端或剝除部分166，以形成引線束168。引線束168還包括附加的分裂鏟形端142，其連接到引線106的剝離端166，并且如圖所示，具有三個剝離部分166，其中三個分裂鏟形端142之一附接在每個剝離部分166上。因此，引線束被配置成用于將線束168連接到連接器102的三個U形端138，連接器102安裝在構(gòu)件100的插座136中。一個U形端138被連接到每個分裂鏟形端142。
[0077]現(xiàn)在參考圖8和圖8A，引線束168具有相鄰的分裂鏟形端142之間的第一長度A和相鄰的分裂鏟形端142之間的第二長度B。引線束168和其長度A和B被設(shè)計為匹配地對應(yīng)于電連接器102的三個U形端138的位置或長度A'和B'，連接器102安裝在構(gòu)件100的插座136中，從而引線長度被最小化，并使得組裝被簡化，且引線束不正確連接或纏入電機10的旋轉(zhuǎn)部件中的可能性減小。
[0078]現(xiàn)在參考圖9，示出了體現(xiàn)本主題發(fā)明的一個方面的成套工具201。成套工具201用于提供第一組部件X，用于將電機10轉(zhuǎn)變?yōu)?，例如從串?lián)連接轉(zhuǎn)變到串并聯(lián)連接。這樣的轉(zhuǎn)變可以僅僅通過改變連接到各種線圈和電源的引線連接和引線端連接而進(jìn)行。例如，如圖9所示，成套工具201包括第一組部件X，其具有第一環(huán)形件200X和第一組引線束268X。成套工具201還包括第二組部件Y，其具有第二環(huán)形件200Y和第二組引線束268Y。當(dāng)電源和線圈32的引線端104被利用第一組部件X連接時，例如，電機10可以具有串聯(lián)連接。相反地，當(dāng)電源和線圈32的引線端104被利用第二組部件Y連接時，例如，電機10可以具有串并聯(lián)連接。
[0079]在用于將電機10從串聯(lián)連接變換到串并聯(lián)連接的這種成套工具中，第一組引線束268X和第二組引線束268Y可以是不同的。然而，環(huán)形件200X和環(huán)形件200Y可以是物理上相同的。優(yōu)選地，環(huán)形件200X和環(huán)形件200Y上可以具有不同的標(biāo)記，以便引導(dǎo)正確的引線束布置。
[0080]然而，在用于將電機10從串聯(lián)連接或串并聯(lián)連接變換的這種成套工具中，第一組弓丨線束268X和第二組引線束268Y仍然可以是不同的。然而，環(huán)形件200X和環(huán)形件200Y可以是物理上不同的。優(yōu)選地，環(huán)形件200X和環(huán)形件200Y上也可以具有不同的標(biāo)記，以便引導(dǎo)正確的引線束布置。
[0081]再參考圖6，構(gòu)件100可包括以任何形式設(shè)置的標(biāo)記170，例如模制成型沖壓或膠粘在構(gòu)件100的任何部分上。例如，標(biāo)記170可以被放置在構(gòu)件100的主體112的外側(cè)面120上。該標(biāo)記用來提供信息給電機組裝工人，以將正確的電連接器102連接到正確的引線端104和正確的引線106，并且將正確的構(gòu)件100裝配在正確的角度方位，以便向電機提供正確的配置，例如三相440伏電動機。
[0082]再次參考圖6和8，構(gòu)件100上的標(biāo)記170可以與引線束168和/或引線106上的標(biāo)記171相協(xié)調(diào)或匹配，從而得到引線束168和引線106在構(gòu)件上的正確安裝位置。例如，線束168的端部142A可具有數(shù)字142A形式的標(biāo)記168，并且一個凹穴146可具有數(shù)字142A形式的標(biāo)記170，從而端部142A將被插入到該特定凹穴142中。
[0083]盡管構(gòu)件100可以是如圖1-8所示的環(huán)的形式，但是本發(fā)明的構(gòu)件可以具有與定子組件相配合的任何形式，以便有助于正確地固定電機的引線和引線端。例如，如圖10所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以采用構(gòu)件300。構(gòu)件300包括多個構(gòu)件區(qū)段350，每個構(gòu)件區(qū)段對應(yīng)于定子鐵芯28的一個定子區(qū)段50(見圖2)。構(gòu)件區(qū)段350可以固定到相應(yīng)的定子區(qū)段50。構(gòu)件區(qū)段350可以連接到彼此，例如，通過鉸鏈351、例如一體的機械鉸鏈或者單獨的部件。例如，如圖10所示，構(gòu)件300可以由聚合物或復(fù)合材料制成，并且鉸鏈351可以是活動鉸鏈，并且可以與構(gòu)件300 —體成型。該構(gòu)件300可很好地適用于與圖2中所示的定子鐵芯28 —起使用，并且當(dāng)鐵芯如圖2所示線性地布置時，構(gòu)件300可以連接到鐵芯28。
[0084]盡管構(gòu)件100可以是環(huán)的形式或可被形成為環(huán)，該構(gòu)件可由一系列單獨的部件組裝而成。例如，如圖5A所示，構(gòu)件可以是構(gòu)件400的形式，該構(gòu)件與其它構(gòu)件400相結(jié)合，以形成構(gòu)件組件400A。如圖所示，每個單獨的構(gòu)件或構(gòu)件區(qū)段400可以對應(yīng)于定子鐵芯28的一個定子區(qū)段50 (見圖5)，并且可以通過連接機構(gòu)(未示出)連接到該定子區(qū)段上。構(gòu)件區(qū)段400可以包括在構(gòu)件區(qū)段400的相對端405和407上的連接特征部401和403，其用于連接構(gòu)件區(qū)段400以形成構(gòu)件組件400A。
[0085]圖1-7的構(gòu)件100可由任何耐用的材料制成，且優(yōu)選地由非導(dǎo)電材料制成，所以它不應(yīng)該使它引導(dǎo)的線材與其附近的電活性部件例如線圈32導(dǎo)電。該構(gòu)件可由聚合物或復(fù)合材料或任何其他非導(dǎo)電材料制成。該構(gòu)件可以由任何可能的工藝制成，例如通過成型、通過鑄造、通過機械加工或通過沖壓。
[0086]現(xiàn)在參考圖11，示出了用于裝配電機10 (見圖1)的示例性方法500的流程圖。方法500包括在步驟502提供定子12 (見圖4)和在步驟504提供保持件或插座136 (見圖4)。方法500還包括在步驟506提供電連接器102 (見圖4)。方法500還包括在步驟508將保持件安裝到定子上。方法500還包括在步驟510將連接器固定到保持件上。
[0087]方法500還可以提供用于在將保持件安裝到定子上之前將連接器固定到保持件上。
[0088]方法500還可提供用于自動化地——通過機器或自動地——將連接器固定到保持件上或?qū)⒈３旨惭b到定子上。
[0089]本文中所描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備有利于電動機的有效和經(jīng)濟(jì)的裝配。方法、系統(tǒng)和設(shè)備的示例性實施例在本文中被詳細(xì)描述和/或說明。方法、系統(tǒng)和設(shè)備并不限于本文中所描述的具體實施例，相反，每個設(shè)備和系統(tǒng)的部件以及每個方法的步驟可以與本文所述的其它部件和步驟獨立和分離地使用。每個部件和每個方法步驟也可用于與其它部件和/或方法步驟結(jié)合使用。
[0090]在介紹本文所描述和/或說明的方法和設(shè)備的元件/部件等時，“一”、“該”和“所述”是指存在一個或多個元件/部件等。術(shù)語“包括”、“包含”、和“具有”是包含性的，并表示可能還有不同于所列元件/部件等的另外的元件/部件等。
[0091]此書面說明書使用示例來公開了本發(fā)明，包括最佳方式，并且還使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包括的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他例子。這樣的其他例子被認(rèn)為是在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，如果它們具有不與權(quán)利要求字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語言無實質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)元件。
【權(quán)利要求】
1.一種用于與電機的定子配合并且用于將電連接器安裝到定子上的構(gòu)件，所述構(gòu)件包括: 主體； 安裝特征部，其可操作地與所述主體相連，并適于將所述主體安裝到定子上；以及 插座，其可操作地與所述主體相連，并適于接收電連接器之一的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)件,其中,所述主體包括中空的主體,其具有內(nèi)周和外周。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中，所述安裝特征部包括用于與定子接合的突起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)件,其中， 所述定子具有多個定子線圈；并且 所述插座包括多個插座，所述多個插座中的每一個對應(yīng)于所述多個定子線圈中的一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中所述主體和所述插座中的至少一者適于定位定子線圈的引線端，并且有助于將一個定子線圈的該引線端連接至一個電連接器。
6.—種電機,包括: 殼體； 轉(zhuǎn)子，其可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述殼體中；以及 定子，所述定子具有: 基座； 多個繞組，所述多個繞組中的每一個固定在所述基座上； 保持件，所述保持件具有安裝特征部和插座，所述安裝特征部可操作地與所述保持件相連，并適于將所述保持件安裝到定子上，所述插座可操作地與所述保持件相連；以及電連接器，所述電連接器在所述插座處連接到所述保持件上，其中所述插座適于接收所述電連接器。
7.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電機，其中，所述保持件包括具有內(nèi)周和外周的環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電機，其中， 所述定子具有多個定子線圈； 所述插座包括多個插座，所述多個插座中的每一個對應(yīng)于所述多個定子線圈中的一個；并且 還包括第二連接器。
9.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電機，還包括引線，所述引線用于可操作地將所述電連接器電連接至電源。
10.一種用于與電機的定子配合以提供與定子的電連接的組件，所述組件包括: 保持件，所述保持件包括安裝特征部和插座，所述安裝特征部可操作地與所述保持件相連，并適于將所述保持件安裝到定子上，所述插座可操作地與所述保持件相連；以及電連接器，所述電連接器在所述插座處連接到所述保持件上，其中所述插座適于接收所述電連接器。
【文檔編號】H02K11/00GK104052200SQ201410158261
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】J·J·克雷德勒, W·J·康威, H·D·威利斯, M·L·克洛普, Z·J·施陶費爾, D·L·埃利奧特 申請人:雷勃美國公司