电机的模件绕组系统和电连接方法.pdf

绕组模件围绕转子体的极区进行固定，且组装沿径向方向完成。平行于组装方向取向的插入式电连接器利于转子体与模件相互间的机械连接和电连接。模件包括填充条，所述填充条与支承托架的相邻对支承元件形成舌榫连接或者燕尾榫连接。

1.  一种多极电机转子，包括：
具有限定的极区的转子体(12)，所述极区带有极面(20)和邻接所述极面的极侧；
至少一对各具有顺序邻接的场绕组(26)的预制绕组模件(18)，所述模件配合在所述极区的侧面上；
每个所述模件包括绕组支架(28)，所述绕组支架具有大体上径向延伸的周向间隔开的支承元件(30)，所述支承元件在其间限定出狭槽用于接收场绕组；和
填充条(44、50)，所述填充条位于每个所述狭槽中的所述绕组的径向外侧，并且被固定在相邻对所述支承元件的径向外端之间。

2.  根据权利要求1所述的转子，其中所述填充条(50)和所述相邻对支承元件(30)具有其间的舌榫连接部分。

3.  根据权利要求1所述的转子，其中所述填充条(44)和所述相邻对支承元件具有其间的燕尾榫连接部分。

4.  根据权利要求1所述的转子，其中所述填充条(44、50)和所述支承元件(30)具有对齐的弧形外表面，所述弧形外表面形成部分围绕转子的大体上圆柱形的表面。

5.  根据权利要求1所述的转子，其中所述支承托架的极面和极侧的每个侧面在其间限定出开口，并且设置在所述开口中的磁性翼部(41)使磁通能够分散在转子表面上。

6.  根据权利要求1所述的转子，其中所述转子体具有垂直于极的中心线突出的凸缘(43)，每个所述模件具有用于接合所述凸缘以围绕转子体定位模件的止挡(45)。

7.  根据权利要求1所述的转子，其中所述支承元件(30)被轴向和周向地相互间隔开，并在绕组之间限定出大体上径向向外延伸的冷却通道。

8.  根据权利要求1所述的转子，其中所述支承托架(28)用非导电性的材料形成，所述材料包括纤维复合层板或者涂覆有粉末的金属中的一种。

9.  一种电连接预制的绕组模件和多极电机转子的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)通过沿相应的径向向内的方向在转子上推移模件，把模件组装到转子(12)上；
(b)响应于沿相应的径向向内的方向在转子上推移模件，把模件相互电连接以在模件之间形成串连的电连接；以及
(c)响应于沿相应的径向向内的方向在转子上推移模件，把串联连接的模件中的第一个和最后一个模件与由转子承载的相应的电连接器电连接。

10.  一种电连接第一和第二预制的绕组模件和多极电机转子以及在把所述模件组装在转子上的过程中沿大体上径向的方向把模件相互电连接的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)在转子上提供沿大体上平行于将模件组装到转子上的方向取向的第一和第二电连接器(72、76)；
(b)在相应的第一和第二模件上提供沿大体上平行于将模件组装到转子上的相应的方向取向的第一和第二电连接器(80、82)用于分别与在转子上的第一和第二电连接器配合；
(c)在相应的第一和第二模件上提供沿大体上平行于将模件组装到转子上的相应的方向的第三和第四电连接器(86、88)以互相配合；和
(d)沿相应的径向方向在转子上组装模件以分别电连接在转子上的第一和第二电连接器和在第一和第二模件上的配合第一和第二电连接器，并且使在第一和第二模件上的第三和第四电连接器相互电连接。

11.  根据权利要求10所述的方法，包括向配合电连接器提供凸形和凹形插入式连接。

电机的模件绕组系统和电连接方法
技术领域
本发明涉及一种电机转子，特别是涉及用将绕组保持在适当位置处的填充条把绕组模件固定到转子体上的绕组模件。本发明还涉及在模件与转子体之间以及在模件本身之间的电连接，和在组装过程中实现所述电连接的方法。
背景技术
常规的电机具有支承场绕组的转子。这些转子通常具有带有轴向槽的转子铁芯，所述轴向槽接收每匝场绕组。通常使用楔块封闭转子槽以约束绕组对抗转子旋转时产生的离心力。这种类型的结构存在一定的缺点，例如，把绕组组装进转子的效率低。已经提出和构造了另一种类型的电机，这种电机消除了那些以前的常规电机所存在的许多缺点。
在这种更新型的结构中，围绕转子安装了预成型的模块化的场绕组。转子具有极，所述极带有限定的极面和邻接所述极面的优选平行的侧面。绕组模件装配在极的平行侧上。模块化的场绕组包括相互轴向隔开的用于保持绕组线匝的绕组支承托架。绕组托架包括沿绕组的较长侧被周向相互间隔开的支承元件，并且每个托架包括在绕组的支承托架的支承元件之间的多个绕组。托架集体地持定绕组地套装组件，并且托架和绕组由锁定机构固定到转子上。可意识到，转子可以沿相对的极支承至少一对模块化的绕组。还有，绕组托架在其组装到转子上以前配合到每个模块化绕组上。
发明内容
根据本发明的一个方面，绕组支承托架包括与每个线圈成一直线并在每个线圈径向外侧并且横跨在支承托架的支承元件之间的填充条。填充条在场绕组与封闭结构之间提供足够的漏电距离。填充条与绕组托架的支承元件具有互锁特性，该互锁特性使得填充条的径向外表面与绕组托架的支承元件的径向外表面对齐，从而在模件的区域内形成转子的连续的弧形外表面。在填充条与支承元件之间的互锁特性可包括舌榫连接或者燕尾榫连接。在电的方面，填充条在绕组与处于接地电位的导电部件例如阻尼绕组电路之间提供更长的漏电路径。另外，在转子体上组装模块化绕组的过程中，填充条把线圈固定在模件中。
在本发明的另一个方面中，在输入转子的主引线与第一模件以及第一模件与第二模件之间的连接部分之间以如下方式提供可靠的电连接，所述方式利于把绕组模件固定在转子体上，而不需要附加地钎接转子和模件的引线。特别地，在转子体和绕组模件之间以及绕组模件相互之间的插入式连接使得能够把绕组模件组装在转子体上，而不需要在绕组的极连接端进行附加的钎接。这种类型的插入式连接还平行于模件在转子体上组装的运动方向取向，这利于插入式连接并且总体上对组装有益。
在本发明的一种优选实施方式中，提供有：多极电机转子，所述多极电机转子包括具有限定的极区的转子体，所述极区带有极面和邻接所述极面的极侧；至少一对各有顺序邻接的场绕组的预制绕组模件，所述模件配合在所述极区的侧面上，每个模件包括绕组支架，所述绕组支架具有大体上径向延伸的被周向间隔开的支承元件，所述支承元件在其间限定狭槽用于接收场绕组和在每个狭槽中的绕组的径向外侧且被固定在相邻对支承元件的径向外端之间的填充条。
在根据本发明的另一种优选实施方式中，提供有：多极电机转子，所述多极电机转子包括具有限定的极区的转子体，所述极区带有极面和邻接所述极面的极侧；至少一对各有顺序邻接的场绕组的预制绕组模件，所述模件配合在所述极区的侧面上，带有在多重线圈中围绕极区的侧部和端部连续地延伸的场绕组；由转子体承载的第一电连接器和由第一模件的绕组的一端线圈承载的第一配合连接器，用于电连接转子体外的主引线和所述第一模件；由转子体承载的第二电连接器、由所述第一模件的绕组的相对端线圈承载的第二电连接器和由第二模件的绕组一端线圈承载的第一配合连接器，用于把第一和第二模件相互电连接，以及由所述第二模件的绕组的相对端线圈承载的第二电连接器，用于与由转子体承载的第二电连接器电连接以通过模件和转子完成电路。
在根据本发明的另一种优选实施方式中，提供一种电连接预制绕组模件和多极电机转子的方法，所述方法包括以下步骤：(a)通过沿相应的径向向内的方向在转子上推移模件，把模件组装到转子上；(b)响应于沿相应的径向向内的方向在转子上推移模件，把模件相互电连接以在模件之间形成串连的电连接；以及(c)响应于沿相应的径向向内的方向在转子上推移模件，把串联连接的模件中的第一个和最后一个模件与由转子承载的相应的电连接器电连接。
在根据本发明的另一种优选实施方式中，提供有一种电连接第一和第二预制绕组模件和多极电机转子以及在把所述模件组装在转子上的过程中沿大体上径向的方向把模件相互电连接的方法，所述方法包括以下步骤：(a)在转子上提供沿大体上平行于将模件组装到转子上的方向取向的第一和第二电连接器；(b)在相应的第一和第二模件上提供沿大体上平行于将模件组装到转子上的相应的方向取向的第一和第二电连接器用于分别与在转子上的第一和第二电连接器配合；(c)在相应的第一和第二模件上提供沿大体上平行于将模件组装到转子上的相应的方向的第三和第四电连接器以互相配合；和(d)沿相应的径向方向在转子上组装模件以分别电连接在转子上的第一和第二电连接器和在第一和第二模件上的配合第一和第二电连接器，并且使在第一和第二模件上的第三和第四电连接器相互电连接。
附图说明
图1是分解透视图，图中示出用于绕转子的极面安放的模块化绕组；
图2是示出轴向锁定狭槽的转子的局部透视图；
图3是转子的局部截面端视图，图中示出把模件固定到转子体上的锁定凹槽中的锁定条；
图4是支承托架的端视图；
图5是填充条和在填充条与支承托架的支承元件的端部之间的燕尾榫连接的截面图；
图6是与图5相似的视图，图中示出填充条与支承元件之间的舌榫连接；
图7是转子体与模件之间的插入式连接器的局部示意图；和
图8是示出模件之间的插入式电连接器的端视图。
具体实施方式
图1中示出总体上用10表示的电机的一部分，包括由多极磁芯14(图中示出两极铁芯)构成的转子12并且包括在相对的转子端的芯轴16。转子12接收多个模块化绕组18，每个极各一个。转子的极面20是弧形的，并且具有大体上平行的侧面22。如图所示，每个模块化绕组18(模件)可以在转子的平行的侧面22上滑动。模块化绕组18在其相对端弯曲成弧以对芯轴16处于局部同心状态。在转子12的最终位置，在端孤之间轴向延伸的绕组基本上具有形成弧形极面20的延续部分的外弧表面。转子的一部分示于图2中，并且在跨于极面20的每个大体上平行的侧面上包括轴向锁定凹槽24，所述凹槽24形成把模块化绕组18锚固到转子12上的系统的一部分。模块化绕组18的一部分示于图3中，并且包括多个轴向延伸的场绕组26和被轴向间隔开的绕组支架或者托架28。绕组托架28包括多个周向和轴向间隔开的，大体上径向向外突出的元件30，所述元件30于其间周向限定出用于接收模块化场绕组26的空间。绕组托架28具有直线延伸的内面34，在最终组装后所述内面34与转子的平行侧面22相对。另外，绕组托架28还包括沿其内面34的狭槽36。通过一对相互重叠并且在转子的轴向凹槽24和绕组模件18的狭槽36内延伸的锁定条38和40的配合(图2)把场绕组18固定到转子上。
模件沿径向向内的方向被组装到转子12上。在组装后，在极面的每个侧面与支承托架的极侧之间出现开口。磁性翼部41被设置在该开口中使得磁通能够在转子表面上分散。还有，在图3中，极面的侧面包括凸缘43并且每个模件具有止挡45。在把该模件径向地插入在转子上后，止挡45接合凸缘43以围绕转子定位模件。
绕组支承托架28包括径向突出的支承元件30(图4-6)，所述支承元件30在其径向外端终止于弧形表面42中，所述表面42形成模件的圆柱形外表面部分的延续部分。在组装和操作过程中，并且以一种把漏电路径维持到最小量的方式，把填充条44相互连接到相邻对支承元件30的外端以把绕组26固定到适当的位置。填充条44由非导电性材料形成，所述材料包括纤维复合层板或者涂覆有粉末的金属中的一种。填充条44与相邻对支承元件30互锁。例如，如图5中所示，填充条44是细长的并且具有渐细的侧边缘46。相邻对支承元件30包括互补的渐细边缘48。因此，应意识到，填充条44可以通过燕尾榫连接与支承元件30互锁。可以在填充条50与支承元件30的外端之间提供舌榫连接。在图6中示出的这种形式中，填充条50可以具有相邻于填充条的每个细长的侧边缘的侧舌部52，所述舌部52被接收在沿支承元件30的外边缘形成的相应的舌部53下方。可以看出，在这两种情况下，与支承元件结合的填充条44和50具有形成连续的弧形结构的外表面，所述外表面形成转子的部分圆柱形外表面。
转子体与模件之间的电连接示意性地示于图7中。由转子体承载的主引线70适当地连接到转子体外部的电源上。主引线70终止于承载在芯轴74上的邻近转子的极区的端面的径向延伸的连接器72。连接器72优选是多层类型的，所述连接器72具有安装在芯轴74上的凹形连接器或者插座73。如图所示，具有凸形插入式连接器77的凸形连接器76被安装在第一绕组模件的最内端线圈78上，并且沿大体上径向的方向延伸以与径向取向的连接器72连接。另一种方式是，形成模件的末端线匝的线圈沿其外部和内部绕组，如79所示，相互互连。
第一模件的绕组终止于沿极面设置的电连接器80(图8)。相邻的模件包括配合电连接器82。电连接器80和82优选是多层类型的，在一个模件向另一个模件径向推移后分别带有凸形和凹形插入式电连接81和83。图8示出顶模件与底模件之间的一对连接部分。然而只需要一个连接部分以实现模件之间的串联电路。第二或者最后一个电连接的模件包括另一个电连接器86，所述电连接器86与在转子12上的配合电连接器88(图7)相连，进而与电引线90相连。电连接器86和88是响应于一个模件相对于另一个模件的径向向内移动而相互连接的插入式的凸形和凹形连接器(与前文所述相似)。引线90通过适当的连接件例如电刷被连接到集电器92上。可以看出通过绕组模件和转子体完成串联电路。
转子体与模件之间以及模件本身之间的插入型连接部分使模件能够固定到转子体上而不需要在绕组的极连接端进行附加的钎接。因此沿平行于模件的移动方向取向的径向方向延伸的插入式连接部分利于把模件组装在转子体上以及形成转子体与模件之间和模件彼此之间的电连接。
尽管已经结合当前认为最实际和优选的实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解本发明不限于所披露的实施方式，而是相反，本发明旨在涵盖包括在所附技术方案的精神和范围内的各种变化和等效布置。
配件列表：
电机10
转子12
多极磁芯14
芯轴16
模块化绕组18
极面20
平行侧面22
轴向锁定槽24
场绕组26
绕组支架或者托架28
径向向外突出元件30
内面34
狭槽36
锁定条38、40
磁性翼部41
弧形表面42
凸缘43
填充条44
止挡45
渐细侧边缘46
渐细边缘48
填充条50
侧舌部52
对应舌部53
主引线70
连接器72
凹形连接器或者插座73
芯轴74
凸形连接器76
凸形插入式连接器77
最内端线圈78
内绕组79
电连接器80
配合电连接器82
插入式电连接器81、83
电连接器86、88
电引线90
集电器92