[发明专利]电机的定子绕组

说明书

提供了一种新颖的制造方法和一种电机定子绕组的改进构造，它使定子端部处的绕组的轴向悬置长度最小化。本发明还使得悬置区域中的导体横截面大于它穿过芯部时的导体横截面，这能提高定子中的整体电效率和热管理。这可以通过使用铸造方法在定子芯外部铸造预制导体，然后将铸造导体插入定子芯的槽中来实现。

技术领域

本发明涉及用于电机旋转机器的导体绕组，具体是电磁多相发电机的导体绕组。本发明具体涉及用于飞行器中使用的多相发电机的绕组和这种绕组的制造方法。

背景技术

多相发电机及其一般构造原理对于多相电机的技术人员来说是公知的。如将很好理解的，多相发电机通常包括具有大量绕组槽的定子。设置这些槽用于承载定子绕组的导体。在现代发电机中，通常发现多达100个这样的绕组槽，并且每个槽通常包含两个导体，一个布置在另一个的径向内侧，并且各自平行于发电机的旋转轴线纵向延伸穿过定子。这些导体必须在定子的每一端连接至彼此。通常，在定子的第一端，第一槽的内绕组连接到第二槽的外绕组。在典型的三相机器中，这些第一槽和第二槽将围绕定子的周边布置，彼此被一径向角分开，例如被60度的周向偏移角分开。单个导体将在第一点处离开定子的第一端，将在定子芯的外部围绕定子的端面周向延伸，并且将重新进入已围绕定子的端部行进一定的角距离的定子芯中的第二槽。如上所述，在一些示例中，对于飞行器中使用的一些三相发电机，该角度约为60度，但对于不同的发电机构造或相数可以是不同的。

通常，通过将导体在其出口和入口点的区域中弯曲到定子芯的槽中实现导体在定子芯外部的该路径。通常，出于电磁原因，导体的轮廓使得其在定子中的径向尺寸大于其周向尺寸，因此导体通常仅能在垂直于定子中的槽的方向上并且在一些方向上(即较短的周向方向的方向上)弯曲。如上所述，用于在周向方向上围绕定子芯端面布线导体路径的所需形式有时因此通常或者通过将单独的导体钎焊在一起，或者通过使用复杂的工具组来产生具有适当的几何形状的“发夹”形导体来形成。这些技术为定子及其形成部件的相关发电机的制造工艺增加了时间、成本和复杂性。WO2015/198432公开了将用于定子绕组的U形部件弯曲成U形形状，将弯曲部件的腿部插入定子芯中并将它们连接到腿部的远端处的另外的电导体。

然而，为了电绝缘目的和热冷却目的，必须在导体之间保持一定的气隙。另一个限制是，所使用的导线的尺寸以及因此它们的电阻和定子中经受的电损耗由导体必须配装通过的槽的尺寸决定。在所有这些限制因素到位的情况下，在定子芯外部占据的空间以提供其间必要气隙的适当连接可显著地促进定子的总长度、以及所得到的定子形成其部件的发电机单元的总长度。弯曲的端部绕组可以占据显著的“悬置部”，测量高达包括所有绕组的定子组件总长度的约35％。在一些发电机设计中，悬置部可占据总长度的60％围绕该“悬置部”外部的空间只能在当前设计中在发电机的一端处使用，并且在一些情况中在相对端处是以其它方式冗余的。

发明内容

在解决现有技术的缺点时，本发明的目的是提供一种制造方法和一种定子绕组的改进结构，其使定子的至少一端的轴向悬置长度最小化。本发明还使得悬置区域中的导体横截面大于它穿过芯部时的导体横截面，这能有助于整体效率和热管理。

这可以通过使用铸造方法在定子芯外部铸造预制导体，然后将铸造导体插入定子芯的槽中来实现。尽管已经提出了在例如电动机的芯部中直接铸造导体，但这在高效发电机中不一定实用，因为定子芯中使用的具体材料可能不适合铸造铜导体所需的高温。此外，定子绕组需要在定子外部采取的复杂路径使它们不易于现场铸造。

在第一方面，本发明提供一种制造电机的方法，较佳地用于飞行器或航空航天领域。该方法包括以下步骤中的一个或多个：