ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА-КОНСТРУКЦИЯ С ФОРМОВАНИЕМ ПОВЕРХ

1. Электрическая машина, содержащая ротор, имеющий постоянные магниты, и статор, имеющий катушки, намотанные на стержнях статора для взаимодействия с магнитами через воздушный зазор, определенный между ними, причем ротор, выполнен с возможностью вращения относительно статора вокруг оси вращения, причем стержни и катушки на них покрыты кольцевым корпусом статора, и причем корпус статора содержит два сопрягаемых сегмента, в которых установлены стержни статора и катушки в машине, причем каждый стержень статора имеет полюсные наконечники на каждом конце и каждый сегмент имеет части цилиндрических стенок на внутреннем и внешнем радиусах и радиальную стенку, соединяющую внутренние и внешние части цилиндрических стенок, посредством чего эти два сегмента соединены вместе между противостоящими торцами внутренней и внешней частей цилиндрических стенок, чтобы сформировать корпус статора, и причем сегменты определяют между собой кольцевую камеру, через которую может циркулировать охлаждающая среда вокруг катушек для их охлаждения,
отличающаяся тем, что
каждый стержень статора выполнен, по меньшей мере, из двух частей стержня, соединенных между собой при поперечном расщеплении по сечению стержня статора, и тем, что
каждый сегмент инжекционно формуется из усиленных, формуется поверх полюсных наконечников одной части стержня статора, чтобы удерживаться и располагаться на радиальной стенке частей стержня, посредством чего полюсные наконечники формируют часть упомянутой радиальной стенки.
2. Электрическая машина по п.1, в которой радиальная стенка проходит через воздушный зазор и утончается, где полюсные наконечники каждого стержня удерживаются сегментами для минимизации зазора между стержнями и магнитами на роторе, причем, в некоторых случаях, радиальная стенка является по существу плоской на ее внешней поверхности.
3. Электрическая машина по п.2, в которой внутренне во время формования поверх, формируется карман в радиальной стенке вокруг полюсного наконечника стержня статора, причем дно такого кармана содержит утончение, и причем переходная зона предоставляется между утончением и радиальной стенкой, посредством чего концентрации напряжений по существу исключаются, при этом, в некоторых случаях, торец полюсного наконечника напротив утончения содержит канавки, посредством которых протекание расплавленного пластического материала в утончении по его площади облегчается и, дополнительно, в некоторых случаях, канавки имеют древовидную форму.
4. Электрическая машина по любому из пп.1-3, в которой, по меньшей мере, каждая из некоторых частей стержня статора, содержит оконечный элемент полюсного наконечника и промежуточный элемент стержня, причем элемент полюсного наконечника каждого стержня статора сформован поверх на радиальную стенку во время формовки корпуса статора, в которой, в некоторых случаях, каждый стержень статора содержит три компонента, являющихся двумя элементами полюсного наконечника и единственным элементом стержня и, дополнительно, в некоторых случаях, элемент полюсного наконечника имеет элементы расположения на его внутренней поверхности и для помещения элемента полюсного наконечника в пресс-форму во время формования сегмента корпуса статора, и для помещения элемента стержня во время сборки корпуса статора и, дополнительно, в некоторых случаях, элементы расположения могут содержать выемки или выпуклости на поверхности элемента полюсного наконечника, с соответствующими выпуклостями или выемками в сердцевине пресс-формы и элементах стержня.
5. Электрическая машина по п.4, в которой каждый стержень статора содержит две части стержня, являющиеся двумя элементами полюсного наконечника, по меньшей мере, в один из которых интегрирован элемент стержня, в которой, в некоторых случаях:
две части стержня являются идентичными, каждая имеет элемент полюсного наконечника и элемент стержня; или
один элемент полюсного наконечника является не больше, чем элементом полюсного наконечника, тогда как другой является элементом полюсного наконечника с целым элементом стержня, интегрированным с ним.
6. Электрическая машина по п.4, в которой элементы полюсного наконечника и элемент стержня являются отдельными компонентами, посредством чего их соответствующее магнитное сопротивление может быть минимизировано оптимальным образом.
7. Электрическая машина по любому из пп.1-3, 5, 6, в которой, по меньшей мере, один сегмент имеет внешний фланец внешней части цилиндрической стенки, чтобы предоставить углубление для приема ротора, причем корпус статора также содержит корпус для машины.
8. Электрическая машина по любому из пп.1-3, 5, 6, в которой, по меньшей мере, одна из упомянутых внутренних и внешних частей цилиндрических стенок сегментов соединены друг с другом через промежуточный компонент, причем, в некоторых случаях:
промежуточный компонент находится между внешними частями цилиндрических стенок, и промежуточный компонент содержит корпус машины; или
промежуточный компонент находится между внутренними частями цилиндрических стенок и промежуточный компонент содержит монтажное кольцо для монтажа ротора на подшипниках в статоре.
9. Электрическая машина по п.8, в которой два промежуточных компонента расположены между каждой парой частей цилиндрических стенок сегментов.
10. Электрическая машина по п.8, в которой части цилиндрических стенок сегментов, сопряженные друг с другом через промежуточный компонент, представляют собой не более, чем край радиальной стенки.
11. Электрическая машина по любому из пп.1-3, 5, 6, 9, 10, в которой один или оба сегмента также имеют сформованные на них поверх, по меньшей мере, один из следующих компонентов:
a) цилиндрические выступающие опоры, проходящие вдоль внешней части цилиндрической стенки;
b) соединительные шпильки для электрической связи катушек статора снаружи корпуса статора;
c) катушки статора;
d) впускной и выпускной каналы хладагента; и
e) внешнюю обойму подшипника ротора, или кольцо, для поддержки внешней обоймы.
12. Электрическая машина по п.11, в которой предоставляется компонент (a), посредством чего упомянутые цилиндрические выступающие опоры формируют, по меньшей мере, одно из:
i. средство взаимного соединения сегментов;
ii. средство для монтажа корпуса статора в машине; и
iii. средство для монтажа машины на опоре.
13. Электрическая машина по п.11, в которой предоставляется компонент (b), причем соединительные шпильки представляют собой простую шпильку, с нарезанной резьбой на каждом конце для приема гайки, посредством чего электрический соединитель может быть прикреплен как внутри, так и снаружи камеры, к упомянутой шпильке, завершая необходимые электрические соединения к, и от машины, причем, в некоторых случаях, шпилька имеет ось шпильки и содержит пару фланцев, разделенных кольцевой канавкой, посредством которой формовочный материал корпуса статора как входит в упомянутую кольцевую канавку для помещения шпильки аксиально, так и окружает, по меньшей мере, один из упомянутых фланцев, причем фланец или фланцы имеют многоугольное сечение, чтобы предотвратить вращение шпильки в корпусе статора вокруг оси шпильки.
14. Электрическая машина по п.11, в которой предоставлен компонент (d), причем впускной и выпускной каналы хладагента дополнительно содержат шпильки для прикрепления соединительных фланцев к каналам, причем соединительные фланцы являются частями трубопроводов подачи охлаждающей среды в камеру статора и выведения ее из камеры статора, причем, в некоторых случаях, по одному каналу имеется в каждом сегменте и, дополнительно, в некоторых случаях, упомянутые сформованные поверх каналы дополнительно содержат торцевые фланцы для стыковки сцепления с соединительными фланцами трубопровода.
15. Электрическая машина по п.11, в которой предоставляется компонент (e), причем внешняя обойма, или кольцо, сформована поверх на первой внутренней цилиндрической стенке сегмента, причем сегмент не тот же самый, что и сопрягающийся второй сегмент, подшипник расположен центрально относительно осевого направления внутри корпуса статора посредством первого сегмента, имеющего относительно длинную внутреннюю цилиндрическую стенку, посредством чего соединение между внутренними цилиндрическими стенками первого и второго сегментов осуществляется в одном конце корпуса статора.
16. Электрическая машина по любому из пп.1-3, 5, 6, 9, 10, 12, 13, 14, 15, в которой
сегменты связаны вместе, или с промежуточным компонентом с использованием адгезивного вещества; и/или
сегменты соединяются между собой с помощью шовной сварки; и/или
стержни статора параллельны оси вращения, причем машина является машиной с осевым магнитным потоком, и ротор является ротором с двумя секциями, имеющим одну секцию на каждом осевом конце стержней статора, радиальные стенки сегментов проходят между внутренней и внешней частями цилиндрических стенок по существу радиально относительно оси вращения; и/или
сегменты выполнены из полукристаллического пластического материала который имеет температуру стеклования выше 60°C, предпочтительно выше 100°C.
17. Электрическая машина по п.16, в которой
каждый сегмент имеет внешний фланец, каждый принимает одну из секций ротора, и причем внешние фланцы определяют ширину машины, при отсутствии на них каких-либо крышек; и/или
пластический материал содержит полиамид (PI), полифталамид (PPA), полиэфирэфиркетон (PEEK), частично кристаллический ароматический полиэфир, основанный на п-гидроксибензойной кислоте и соответствующих мономерах, типа жидкокристаллического полимера (LCP) и полифениленсульфида (PPS), в частности, PPA.
18. Двигатель, содержащий машину по любому из пп.1-17.
19. Способ конструирования электрической машины, такого типа, которая содержит ротор, имеющий постоянные магниты, и статор, имеющий катушки, намотанные на стержнях статора для взаимодействия с магнитами через воздушный зазор, определенный между ними, причем стержни и катушки на них покрыты кольцевым корпусом статора, причем способ, содержащий этапы на которых:
a) предоставляют первую пресс-форму;
b) помещают первые полюсные наконечники стержней статора в первую пресс-форму;
c) закрывают первую пресс-форму и инжектируют расплавленный усиленный пластический материал в первую пресс-форму;
d) открывают первую пресс-форму после охлаждения и извлекают первый сегмент, в котором первые полюсные наконечники удерживаются в сформованном пластическом материале первого сегмента;
e) предоставляют вторую пресс-форму;
f) размещают вторые полюсные наконечники стержней статора во второй пресс-форме;
g) закрывают вторую пресс-форму и инжектируют расплавленный усиленный пластический материал во вторую пресс-форму;
h) открывают вторую пресс-форму после охлаждения и извлекают второй сегмент, в котором вторые полюсные наконечники удерживаются в сформованном пластическом материале второго сегмента;
i) причем первый и второй сегменты, каждый, сформированы частями цилиндрических стенок на внутреннем и внешнем радиусах, и радиальной стенкой, соединяющей внутреннюю и внешнюю части цилиндрических стенок;
j) устанавливают катушки статора на стержнях статора;
k) соединяют между собой противостоящие края внутренней и внешней частей цилиндрических стенок первого и второго сегментных корпусов, чтобы сформировать корпус статора, посредством чего соответствующие первый и второй полюсные наконечники статора каждого из сегментных корпусов сопрягаются вместе, помещают катушки статора между ними; и
l) собирают корпус статора с ротором.
20. Способ по п.19, в котором
первый и второй сегменты идентичны после формовки; и/или
стержни статора содержат элементы полюсного наконечника и интегрированные элементы стержня, причем элементы полюсного наконечника включают в себя первый и второй полюсные наконечники и, в некоторых случаях, первый и второй полюсные наконечники представляют собой зеркальные отображения друг друга и включают в себя элементы сопряжения для расположения друг относительно друга при сопряжении.
21. Способ по п.19 или 20, в котором один или оба из первой и второй пресс-форм включают в себя дополнительные пространства для приема, по меньшей мере, одного из следующих компонентов:
a) цилиндрические выступающие опоры, проходящие вдоль части цилиндрической внешней стенки при формовании;
b) соединительные шпильки для электрического присоединения катушек статора снаружи корпуса статора при формовании;
c) впускной и выпускной каналы хладагента; и
d) внешняя обойма подшипника ротора или кольцо, для его монтажа.
22. Способ по п.19 или 20, в котором
кольцевая камера определена, когда упомянутые первый и второй корпусные сегменты соединены между собой, причем камера выполнена с возможностью приема охлаждающей среды для охлаждения катушек и, причем, в некоторых случаях, блоки сформованы на первом и втором сегментах на этапах (c) и (g), причем к блокам примыкают катушки при монтаже на этапе (j), посредством чего в камере определяется путь протекания для охлаждающей среды; и/или
этап (k), на котором соединяют противостоящие грани внутренней и внешней частей цилиндрических стенок через промежуточный компонент и, в некоторых случаях, промежуточный компонент находится между упомянутыми внутренними частями цилиндрических стенок и содержит монтажное кольцо для подшипников, поддерживающих ротор в статоре.
23. Способ по п.22, в котором промежуточный компонент находится между внешними частями цилиндрических стенок и содержит корпус для машины; и/или
причем, между этапами (j) и (k) между катушками вставлены блоки и промежуточный компонент, посредством чего определяется путь протекания охлаждающей среды.
24. Способ по любому из пп.19, 20, 23, причем способ используется для конструирования машины по любому из пп.1-17, или для конструирования двигателя по п.18.
25. Способ по п.24, в котором этап (j), осуществляют между этапами (b) и (c) и/или между этапами (f) и (g), посредством чего катушки также сформованы поверх расплавленным пластиком, инжектированным на этапах (c) и/или (g).
26. Способ по п.24, в котором
каждый сегмент имеет аксиально противостоящие внутренний и внешний периферические края, которые сопрягаются друг с другом на этапе (k) и свариваются, связываются или соединяются болтами между собой, чтобы определить и закрыть кольцевую камеру между ними и, причем, в некоторых случаях, блоки формуются на сегментах на этапах (c) и/или (g), к которым примыкают катушки, посредством чего определяется путь протекания для охлаждающей среды.