旋轉(zhuǎn)電機(jī)的線圈和定子組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的線圈和定子組件和一種制造線圈和定子組件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作業(yè)機(jī)器可由電力推進(jìn)系統(tǒng)供電。電力推進(jìn)系統(tǒng)有時(shí)包括將驅(qū)動(dòng)力提供給作業(yè)機(jī)器的牽引裝置的電力驅(qū)動(dòng)牽引系統(tǒng)。在一些電力驅(qū)動(dòng)牽引系統(tǒng)中，使用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)來(lái)提供驅(qū)動(dòng)力。
[0003]開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)可具有各種電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(例如，定子極的數(shù)量、線圈的數(shù)量和轉(zhuǎn)子極的數(shù)量)。另外，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)可配置有多個(gè)相(例如，2相、3相、4相或更多)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)可具有多個(gè)定子極，每個(gè)定子極具有一繞組的導(dǎo)電導(dǎo)線或線圈定位在其周?chē)?。?dǎo)線的數(shù)量和線圈的配置是影響開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的操作效率的一個(gè)因素。
[0004]許多開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)被設(shè)計(jì)成在某些操作條件下優(yōu)化操作。然而，可取的是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)用于給某些作業(yè)機(jī)器供電，以具有高電流的低速度和以具有較低電流的較高速度有效地操作。一些電機(jī)的線圈在電力上執(zhí)行良好，但在無(wú)過(guò)多線圈加熱的情況下缺乏承載顯著量的電流的能力。隨著操作頻率增加，其他線圈已增加了電流承載能力，但不有效地執(zhí)行，這也限制了給作業(yè)機(jī)器供電的能力。
[0005]美國(guó)專利N0.7，201，244公開(kāi)了由開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)供電的作業(yè)機(jī)器。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)中使用的線圈用具有正方形橫截面的導(dǎo)線形成，以增加導(dǎo)體的密度或者填充每個(gè)定子極之間的定子槽。然而，隨著電機(jī)的操作頻率增加，線圈的電特性將限制電機(jī)的操作效率。
[0006]前述背景討論僅意在輔助讀者。不意在限制本文所述的創(chuàng)新，也不意在限制或擴(kuò)展所討論的現(xiàn)有技術(shù)。因此，前述討論不應(yīng)該被視為指示現(xiàn)有系統(tǒng)的任何特定元件不適合用于本文所述的創(chuàng)新，也不意在指示任何元件在實(shí)施本文所述的創(chuàng)新中是必不可少的。本文所述的創(chuàng)新的實(shí)施方式和應(yīng)用由隨附權(quán)利要求限定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一方面，旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括具有敞開(kāi)式槽配置的定子和定位在所述定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子。定子具有多個(gè)定子極和多個(gè)定子槽。每個(gè)定子槽定位在一對(duì)定子極之間。轉(zhuǎn)子具有多個(gè)轉(zhuǎn)子極。線圈定位在每個(gè)定子極周?chē)?。每個(gè)線圈具有限定一組導(dǎo)線的多條導(dǎo)電導(dǎo)線，并且所述一組導(dǎo)線大體纏繞在其各自的定子極周?chē)鷣?lái)限定所述一組導(dǎo)線的多個(gè)匝。所述一組導(dǎo)線的至少一部分被扭絞，并且所述一組導(dǎo)線的這部分具有每匝約1-5個(gè)扭絞。
[0008]在另一方面，旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括具有多個(gè)定子極和多個(gè)定子槽的定子。每個(gè)定子極具有相對(duì)面向的第一側(cè)表面和第二側(cè)表面，并且每個(gè)定子極定位在第一定子槽和第二定子槽之間。每個(gè)定子槽具有外表面、內(nèi)邊界和大體沿著相鄰定子極的相對(duì)側(cè)表面之間的中點(diǎn)延伸的中心線。轉(zhuǎn)子定位在定子內(nèi)并具有多個(gè)轉(zhuǎn)子極。線圈定位在每個(gè)定子極周?chē)?。每個(gè)線圈具有限定一組導(dǎo)線的多條導(dǎo)電導(dǎo)線，所述一組導(dǎo)線大體纏繞在其各自的定子極周?chē)鷣?lái)限定所述一組導(dǎo)線圍繞該定子極的多個(gè)匝數(shù)。所述一組導(dǎo)線的至少一部分被扭絞，并且所述一組導(dǎo)線的這部分具有每匝約1-5個(gè)扭絞。每個(gè)線圈具有第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分定位在由各自的定子極分離的相鄰定子槽內(nèi)。每個(gè)第一部分大體沿著一般從第一定子槽的外表面朝向該定子槽的內(nèi)邊界的路徑在各自的定子極的第一側(cè)表面和第一定子槽的中心線之間延伸，并且每個(gè)第二部分大體沿著一般從第二定子槽的外表面朝向該定子槽的內(nèi)邊界的路徑在各自的定子極的第二側(cè)表面和第二定子槽的中心線之間延伸。
[0009]在又一個(gè)方面，一種制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子組件的方法包括提供具有多個(gè)定子極的定子。多個(gè)線圈通過(guò)以下步驟形成:供給多條導(dǎo)電導(dǎo)線來(lái)限定一組導(dǎo)線、以預(yù)定的速率扭絞所述一組導(dǎo)線，以及將所述一組導(dǎo)線纏繞預(yù)定數(shù)量的匝數(shù)來(lái)形成線圈。扭絞所述一組導(dǎo)線的步驟包括以所述線圈的每匝約1-5個(gè)扭絞來(lái)扭絞所述一組導(dǎo)線。所述一組導(dǎo)線被配置成使得每匝的每條導(dǎo)電導(dǎo)線能夠沿著其至少一部分相對(duì)于所述匝的其他導(dǎo)電導(dǎo)線橫向移動(dòng)。在形成之后，將每個(gè)線圈安裝在定子極上。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是結(jié)合本文公開(kāi)內(nèi)容的某些方面的作業(yè)機(jī)器的圖解視圖；
[0011]圖2是結(jié)合本文公開(kāi)內(nèi)容的某些方面的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的一部分的圖解俯視圖；
[0012]圖3是包括圖2的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的線圈的電路的一部分的簡(jiǎn)化示意圖；
[0013]圖4是從為了清楚起見(jiàn)而移除某些部件的定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子角度截取的定子組件的一部分的端視圖；
[0014]圖5是圖4中的線圈中的一個(gè)線圈的圓圈部分5-5的放大圖；
[0015]圖6是大體沿著圖5的線6-6截取的截面；以及
[0016]圖7是圖6中的線圈的一部分的圓圈部分7-7的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參照?qǐng)D1，示意性地示出了機(jī)器10，所述機(jī)器10包括具有前軸13和后軸14的底盤(pán)12。牽引裝置15(例如，車(chē)輪、履帶等)可安裝在每個(gè)軸的每一端上，并且可由開(kāi)關(guān)磁阻牽引系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)。電源17向開(kāi)關(guān)磁阻牽引系統(tǒng)16提供電力。電源17可使用原動(dòng)機(jī)(未示出)，如與發(fā)電機(jī)(未示出)聯(lián)接的內(nèi)燃機(jī)，以將電力供給至開(kāi)關(guān)磁阻牽引系統(tǒng)16。在另一個(gè)實(shí)施例中，電源17可以是燃料電池發(fā)電機(jī)(未示出)，所述燃料電池發(fā)電機(jī)被配置成將電力直接供給至開(kāi)關(guān)磁阻牽引系統(tǒng)16。更進(jìn)一步地，電源17可包括混合系統(tǒng)，所述混合系統(tǒng)包括用于將能量供應(yīng)轉(zhuǎn)換成電能或者用于直接供給電能的兩種或更多種不同類型的裝置。
[0018]控制器21可用于控制開(kāi)關(guān)磁阻牽引系統(tǒng)16以及電源17和機(jī)器10的其他部件和系統(tǒng)的操作?？刂破?1可以是大體在圖1中的20處示出的控制系統(tǒng)的部件，以指示與機(jī)器10的關(guān)聯(lián)。控制系統(tǒng)20可包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，以提供表示機(jī)器10的各種操作參數(shù)的數(shù)據(jù)和其他輸入信號(hào)。
[0019]控制器21可以是電子控制器，所述電子控制器以邏輯方式運(yùn)行來(lái)執(zhí)行操作、執(zhí)行控制算法、存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)和其他所需的操作?？刂破?1可包括或訪問(wèn)存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)裝置、處理器和用于運(yùn)行應(yīng)用程序的任何其他部件。存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)裝置可以是只讀存儲(chǔ)器(ROM)或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或可由控制器訪問(wèn)的集成電路的形式。各種其他電路可以與控制器(如電源電路、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、驅(qū)動(dòng)電路和其他類型的電路)相關(guān)聯(lián)。
[0020]控制器21可以是單個(gè)控制器或者可包括設(shè)置成控制機(jī)器10的各種功能和/或特征的一個(gè)以上的控制器。術(shù)語(yǔ)“控制器”是指在其最廣泛意義上使用，包括一個(gè)或多個(gè)控制器和/或微處理器，所述一個(gè)或多個(gè)控制器和/或微處理器可與機(jī)器10相關(guān)聯(lián)并且可在控制該機(jī)器的各種功能和操作中協(xié)作?？刂破?1的功能性可在硬件和/或軟件中實(shí)現(xiàn)，而不考慮功能性。控制器21可控制機(jī)器10的開(kāi)關(guān)磁阻牽引系統(tǒng)16和其他功能。
[0021]圖2示出旋轉(zhuǎn)電機(jī)的示意圖，如可與每個(gè)開(kāi)關(guān)磁阻牽引系統(tǒng)16相關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)25。如圖2中所示，8/4極兩相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)25(即八個(gè)定子極28、四個(gè)轉(zhuǎn)子極29和2相導(dǎo)電)可包括定子26和能夠相對(duì)于該定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子27。相的數(shù)