用于电气机器的定子或转子部件的电磁垫的利记博彩app

文档序号:20922295 发布日期:2020-05-29 14:18
用于电气机器的定子或转子部件的电磁垫的利记博彩app

本发明涉及用于电气机器的定子或转子部件的电磁垫的生产,用于电气机器的、包括电磁垫的定子或转子部件的生产,和/或包括包含电磁垫的定子或转子部件的电气机器的生产。本发明还涉及用于电气机器的定子或转子部件的电磁垫,用于电气机器的、包括电磁垫的定子或转子部件,和/或包括包含电磁垫的定子或转子部件的电气机器。

随着电气机器在不同应用中变得越来越丰富,人们近来越来越关注以更具成本效益的方式开发高性能电动机、发电机或其它电气机器。

wo2012032399a2公开了一种复合驱动单元,其包括复合材料,该复合材料包括导电纤维作为复合材料的一体部分。导电纤维可以以不同的图案组织,并且每根导电纤维都端接到电导体。用于复合驱动单元的材料包括以预定图案布置的多根导电纤维。多根导电纤维嵌入在基质材料中,并且导电纤维可连接到电力源以生成用于操作复合驱动单元的磁场。

但是,该文献没有公开用于电气机器及其部件的可扩展的和/或灵活的生产方法。

如今,用于形成电气机器的绕组的自动绕组装备非常昂贵,并且只能产生少量的不同设计。因而,需要一种定子或转子部件的生产方法,其可以削减生产步骤和成本,同时提供灵活的高度可定制的方法。

在第一方面,本发明提供了一种提供和/或生产用于形成电气机器的定子或转子部件的电磁垫的方法,其中电磁垫包括用于形成电气机器的一个或多个绕组的至少一根绕组纤维(和/或用于形成该至少一根绕组纤维的多个绕组纤维段)。

在第二方面,本发明提供了一种电气机器的定子或转子部件的生产方法,其中该方法包括使用电磁垫(其可以已经由第一方面的方法形成)形成定子或转子部件,其中电磁垫包括用于形成电气机器的一个或多个绕组的至少一根绕组纤维。

在第三方面,本发明提供了一种电气机器的生产方法,其中该方法包括使用定子或转子部件(其可以已经由第二方面的方法形成)来形成(即,制作、建造、生产、组装、制造等)电气机器,其中定子或转子部件包括电磁垫,该电磁垫包括用于形成电气机器的一个或多个绕组的至少一根绕组纤维。

在第四方面,本发明提供了一种用于形成电气机器的定子或转子部件的电磁垫,其中电磁垫包括用于形成电气机器的一个或多个绕组的至少一根绕组纤维(和/或用于形成该至少一根绕组纤维的多个绕组纤维段)。

在第五方面,本发明提供了一种用于电气机器的定子或转子部件,其中定子或转子部件包括电磁垫(其可以是第四方面的电磁垫),该电磁垫包括用于形成电气机器的一个或多个绕组的至少一根绕组纤维。

在第六方面,本发明提供了一种电气机器,其中电气机器包括定子或转子部件(其可以是第五方面的定子或转子部件),该定子或转子部件包括电磁垫,该电磁垫包括用于形成电气机器的一个或多个绕组的至少一根绕组纤维。

在第七方面,本发明提供了一种用于生产用于形成电气机器的定子或转子部件的电磁垫的方法,其中该电磁垫包括:结构纤维段;以及用于形成(即,连接或可连接以形成)绕组纤维的多个绕组纤维段,该绕组纤维具有用于形成电气机器的一个或多个绕组的绕组图案,其中该方法包括:通过形成具有结构纤维段的支撑结构来形成电磁垫,以及将绕组纤维段插入支撑结构中以使得绕组纤维段跨结构纤维段延伸并且结构纤维段将绕组纤维段锁定在适当的位置。

在第八方面,本发明提供了一种用于形成电气机器的定子或转子部件的电磁垫,其中该垫包括:形成支撑结构的结构纤维段;以及用于形成(即,连接或可连接以形成)绕组纤维的多个绕组纤维段,该绕组纤维具有用于形成电气机器的一个或多个绕组的绕组图案,其中绕组纤维段已经插入到支撑结构中,使得绕组纤维段跨结构纤维段延伸并且结构纤维段将绕组纤维段锁定在适当的位置。

在第九方面,本发明提供了一种生产电气机器的定子或转子部件的方法,其中该方法包括:提供电磁垫,该电磁垫包括具有用于形成电气机器的一个或多个绕组的绕组图案的绕组纤维;以及使电磁垫成形以形成电气机器的定子或转子部件。

在第十方面,本发明提供了一种用于电气机器的定子或转子部件,其中该定子或转子部件包括电磁垫,该电磁垫包括具有用于形成电气机器的一个或多个绕组的绕组图案的绕组纤维;并且其中电磁垫已经被成形以形成电气机器的定子或转子部件。

第一至第十方面的这些方法和/或产品可以各自具有以下描述的特征(包括可选的特征)中的一个或多个或全部。

电磁垫可以包括以用于形成至少一个绕组的图案排列的多个绕组纤维段。用于形成绕组纤维的绕组纤维段可以意味着它们被连接(例如,因为绕组纤维段是连续的绕组纤维的部分,或者它们是已被连接以形成绕组纤维的分立纤维段),或者它们处于可以被连接以形成至少一根绕组纤维的位置。

用于形成绕组纤维的绕组纤维段可以被连接(因为电磁垫是由连续的绕组纤维形成的,或者是由分立的纤维段形成的,该分立的纤维段在垫形成之后连接以形成绕组纤维),以提供导电连续绕组纤维。包括多个绕组纤维段的电连续绕组纤维(一旦形成则)具有用于形成电气机器的绕组的绕组图案。

绕组纤维段可以是绕组纤维的在电磁垫的有效区域内(例如,在两个最外面的结构纤维段之间)的部分。这些可以是绕组纤维的部分,它们全部在广义上相同的方向上延伸,以在电气机器中产生电磁效应。绕组纤维段可以是绕组纤维的在端部绕组之间的部分。端部绕组可以是绕组纤维的连接两个绕组纤维段的连接部分。端部绕组可以是绕组纤维的具有显著改变的方向的部分,例如延伸通过180o转弯的部分。因此,绕组纤维可以由多个绕组纤维段和多个端部绕组组成。可以经由端部绕组连接绕组纤维段,以形成一根或多根绕组纤维。每个绕组纤维段可以通过端部绕组连接到另一个绕组纤维段。

电气机器的一个或多个绕组可以包括至少两个绕组纤维段,其通过端部绕组连接,并且具有在操作的电气机器中时产生电磁效应的功能。

绕组纤维段可以在跨电磁垫的宽度的方向上延伸和/或结构纤维段可以在沿着电磁垫的长度的方向上延伸。延伸方向可以平行于宽度/长度或广义地在相同方向上。

可以将绕组纤维段插入支撑结构中,使得它们跨结构纤维段延伸(即,与结构纤维段相交)。这可以被认为是绕组纤维插入或纬线插入。

支撑结构可以由多个结构纤维段形成,这多个结构纤维段彼此间隔开并且彼此并排延伸,例如,在相同的方向上延伸。

结构纤维段可以将绕组纤维段锁定在适当的位置。因此,这可以意味着结构纤维段将绕组纤维和/或绕组图案锁定在电磁垫中的适当位置。

连接的绕组纤维段中的两个或更多个或全部可以彼此平行和/或结构纤维段中的两个或更多个或全部可以彼此平行。

结构纤维段可以间隔开并且在电磁垫的第一方向上延伸。每个绕组纤维段可以在电磁垫的第二方向上延伸。

至少一根绕组纤维可以以绕组图案排列,以便在用交流电流感应时产生移动的(例如,振荡的)电磁场,或者在用直流电流感应时产生恒定的电磁场。

该方法可以以简单的方式提供更改设计(诸如绕组图案设计)的机会。

本发明可以包括提供和/或形成具有绕组纤维的电磁垫,绕组纤维以一定的图案布置以便当电磁垫被用于形成定子或转子部件时形成绕组。

电磁垫可以包括一根或多根电连续的绕组纤维。

本发明可以涉及使用电磁垫来形成电气机器的转子或定子部件。

通过由具有绕组纤维的电磁垫形成定子或转子部件,可以形成高度可定制的定子或转子部件。这是因为可以在制造期间通过改变绕组纤维和用于形成垫的其它纤维来调整电磁垫的特性和尺寸以及几何形状。例如,可以使用具有不同特性的不同纤维和/或可以使用不同图案的纤维来实现许多不同的特性、效果和几何形状等。

可以使用机器(例如织机)来执行形成。机器可以是可控制的,以允许调整绕组图案和/或电磁垫的尺寸。可以在形成电磁垫时和/或在生产不同的电磁垫之间(包括在连续形成电磁垫时)进行这种调整。

可以通过改变所使用的纤维、由制造机器产生的绕组图案以及电磁垫的尺寸来使用同一个制造机器(例如织机)形成许多不同的电磁垫。该制造机器可以是可控制的,使得可以定制输出电磁垫。

通过改变电磁垫中绕组纤维的数量,可以改变相的数量;通过改变绕组纤维段之间的距离,可以改变极的数量;通过改变绕组插入方法和/或绕组纤维段如何连接和/或如何插入连续的绕组纤维,可以改变绕组图案;和/或通过改变绕组纤维段的长度和/或通过改变最外面的结构纤维之间的距离(即,改变电磁垫的宽度),可以改变电气机器的电磁垫的宽度(例如有效宽度)并因此改变长度(例如轴向方向上的距离)。

电磁垫可以包括用于1至100相或1至4相(诸如3相)的绕组。

电磁垫可以形成为任何期望的几何形状。

电磁垫的宽度(例如绕组纤维段至少广义地延伸的方向上的尺寸)可以是最外面的结构纤维之间为100微米至10米(即,有效区域的宽度),该宽度可以例如从5mm至1000mm,或5mm至200mm。针对大型电气机器的应用可以具有其有效区域的宽度为100mm至4000mm的电磁垫。针对小型电气机器的应用可以具有其有效区域的宽度为1mm至5mm的电磁垫。

电磁垫可以通过编织(包括3d编织)、盘绕、缠绕、编结(包括3d编结)、编制(包括3d编制)等来形成。垫可以是织物,例如由结构纤维段和绕组纤维段形成的编织织物。电磁垫可以是具有电磁特性的网状纤维结构。电磁垫也可以被称为网状纤维结构。

形成电磁垫的方法可以被称为纤维印刷。

绕组纤维可以是或者可以包括具有电磁特性的纤维。绕组纤维可以是以绕组图案排列的纤维,使得当形成转子或定子部件时,绕组纤维可以形成绕组。

之所以这样称呼绕组纤维,是因为它们是用来形成电气机器的一个或多个绕组的纤维。绕组纤维可以以绕组图案排列,该绕组图案在用直流或交流电流感应时分别产生恒定的或振荡的磁场。

结构纤维段可以是电磁垫的经线和/或绕组纤维段可以是电磁垫的纬线。

结构纤维段可以各自由分立的结构纤维形成和/或结构纤维段可以由连续的结构纤维形成,该连续的结构纤维自身来回翻转以形成多个连接的结构纤维段。

第一方向和第二方向可以是不同的方向。第一方向和第二方向可以彼此垂直或可以不垂直。第二方向可以横穿第一方向,使得绕组纤维段至少部分地在与至少一些结构纤维段延伸的方向相交的方向上延伸。例如,第一方向可以是电磁垫的纵向方向(即,长度方向),而第二方向可以是电磁垫的横向方向(即,宽度方向)。

第一方向和第二方向可以不是直线方向。例如,结构纤维段和/或绕组纤维段可以在弯曲方向上延伸。而且,可以不是每个结构纤维段都严格地在第一方向上延伸,而是结构纤维段的平均方向可以在第一广义方向上。类似地,绕组纤维段可以不严格地在第二方向上延伸,而是绕组纤维段的平均方向可以在第二广义方向上。

电磁垫可以包括一些延伸方向与绕组纤维段相同(例如与至少一些绕组纤维段平行)的特性改变纤维段(例如结构纤维段)。

第一方向与第二方向之间的差异可以取决于由一根或多根绕组纤维提供的期望的绕组图案。

绕组纤维段可以与结构纤维段交织在一起(这可以解释为包括互相缠绕、互相盘绕、互相交织、互相交扭、互相交错等),即,插入到支撑结构中。这可以意味着结构纤维段为绕组纤维段和/或绕组提供结构支撑,并且结构纤维段将绕组纤维段和/或绕组锁定在电磁垫中的适当位置。这意味着可以在电磁垫的制造过程中精确定位绕组纤维段,以实现所产生的转子或定子的某些电磁性能,然后使用结构纤维段将其固定在适当的位置。这可以提供用于形成易于使用的电气机器的定子或转子的电磁垫。这是因为通过结构纤维段来锁定绕组纤维段可以使垫具有一定程度的鲁棒性,从而易于由垫来制造定子或转子部件,同时仍具有可靠的制造方法。

绕组纤维段与结构纤维段的交织可以实现使用垫形成的部件的槽和磁极等的位置的高精度。

该方法可以包括将至少两个结构纤维段定位在间隔开的位置,然后将绕组纤维段与结构纤维段交织。结构纤维段可以提供栅格,绕组纤维段可以定位在栅格中并被锁定。因此,在电磁垫的制造过程中,可以将绕组纤维段并因此将绕组纤维定位并锁定到期望的绕组图案中。

该方法可以包括编织、盘绕、缠绕、编结、织结纤维经线与纤维纬线。

电磁垫可以通过例如编织(例如3d编织)形成。

因此,将绕组纤维段插入支撑结构中的步骤可以包括将绕组纤维段跨结构纤维段编织。

可以通过将绕组纤维段编织到结构纤维段中来实现绕组图案。结构纤维段可以是经线,作为纬线的绕组纤维段围绕结构纤维段编织。

可以将结构纤维段保持在张力下以形成支撑结构,绕组纤维段可以围绕该支撑结构以用于形成电气机器的一个或多个绕组的图案来编织。

编织图案可以包括平纹编织、平梭编织、亚麻编织、塔夫绸编织、篮编织、缎纹编织和/或斜纹编织中的一种或多种。编织图案可以是任何已知的交织图案。选择的编织图案可以取决于诸如期望的机械强度和/或绕组填充系数之类的因素。

施加的张力可以例如在每微结构纤维几微克至100千克之间。例如,张力可以是1g至10kg或50g至2kg。施加的张力可以取决于诸如结构纤维的材料和所使用的制造机器之类的因素。

施加到结构纤维段的张力可以在不同段之间变化。施加的张力可以基于对于与结构纤维段交织的绕组纤维的期望锁定效果而变化。

结构纤维段中的张力会影响绕组纤维段的有效宽度和/或高度。

可以通过跨结构纤维段来回编织连续的绕组纤维来提供绕组纤维段。可替代地或附加地,可以通过跨结构纤维段编织分立的绕组纤维段来提供绕组纤维段。分立的绕组纤维段可以被编织到结构纤维中,使得它们的端部在每一侧上突出超过最外面的结构纤维段。

在使用分立的绕组纤维段形成(例如编织)垫的情况下,绕组纤维段的端部可以被连接以便以形成至少一个绕组的图案来形成绕组纤维。连接分立的绕组纤维段的端部的步骤可以在电磁垫被形成之后(即,在其已被编织之后)执行。

编织过程可以是梭织,诸如多梭织。这种编织过程可以允许连续的绕组纤维跨结构纤维段来回编织。

可以通过跨结构纤维段来回编织绕组纤维(即,连续的绕组纤维)来将至少两个绕组纤维段编织到支撑结构中。

编织过程可以包括使一个或多个梭子来回穿过结构纤维段上形成的梭口,以便将(一个或多个)绕组纤维交织到结构纤维段上。如果将多于一根绕组纤维编织到结构纤维段中,那么可以使用多个梭子,其中每个梭子在来回穿过梭口时将一根或多根绕组纤维引导通过结构纤维段。

梭子的数量可以取决于每相的绕组纤维的数量和/或相的数量,即,它可以取决于绕组纤维的总数。

可以通过抛射(片梭)编织、剑杆编织、喷气编织和/或喷水编织将绕组纤维段(以及,如果存在的话,改变特性的纤维段)插入/织入支撑结构/结构纤维段。

电磁垫可以形成(例如编织)为具有三相绕组模式。这可以通过用至少三个绕组纤维形成(例如编织)垫以形成至少三个绕组来实现。

因此,转子或定子部件和/或电气机器可以包括多相,诸如两相或三相绕组。

绕组图案可以包括分布的和/或集中的绕组图案。例如,这可以包括波状绕组和/或叠绕组。

当(例如通过使用编织)形成电磁垫时,可以通过改变形成参数(例如编织参数)来改变垫的尺寸(例如,宽度和/或厚度)和绕组图案。通过改变尺寸和编织图案,可以根据需要定制由电磁垫形成的定子或转子部件的特性。例如,即使使用相同的制造机械,也可以容易地改变极数、匝数以及绕组图案是并联还是串联或它们的组合。

电磁垫的形成可以使用自动化和/或连续的制造过程来实现。这意味着电磁垫的形成以及因此电气机器的转子或定子部件的制造可以是容易的、自动的和/或可扩展的。

形成电磁垫可以包括作为形成多个电磁垫的连续形成过程的一部分来形成电磁垫。这可以通过平行地和/或顺序地形成多个垫来实现。

连续形成过程可以包括切割结构纤维段和/或绕组纤维段以允许形成多个电磁垫。这个切割过程可以是在形成下一电磁垫之前、之中或之后将一个电磁垫与制造机器分离。

电磁垫可以被成形为用于形成定子或转子部件的形状,和/或电磁垫可以形成为转子或定子部件的形状,同时生产一个或多个其它电磁垫。

该方法可以包括作为形成电磁片的连续形成过程的一部分来形成(例如编织)电磁垫。该方法可以包括划分(例如切割)电磁片(即,将其分成多个部分/段)以形成电磁垫,每个电磁垫可以各自用于形成电气机器的转子或定子部件。可以将片沿着宽度方向(即,沿着绕组纤维段的方向/跨结构纤维段的方向)或沿着长度方向(即,沿着结构纤维段的方向/跨绕组纤维段的方向)划分以形成电磁垫。

电磁片(可通过划分电磁片而将电磁片形成多个电磁垫)可以卷在基座上以进行临时存储和/或运输,然后(例如通过机器)解开并划分电磁片以提供随后可用于形成定子或转子部件(例如,在基座和/或底座等上形成)的电磁垫。

划分电磁片(即,连续的电磁垫)可以包括切割结构纤维段和/或绕组纤维段。

生产参数(例如,编织参数)和使用的纤维(诸如绕组纤维)可以沿着片的长度方向改变。因此,通过将电磁片划分成多个部分而形成的部分(即,电磁垫)可以具有彼此不同的特性,使得它们适用于不同的电气机器。

该方法可以包括形成(例如编织)电磁垫(即,连续的电磁垫)、将电磁垫划分(例如切割)成两个或更多个电磁垫(即,电磁垫件),以及使用两个电磁垫形成电气机器的一个或多个转子或定子部件。

电磁垫可以连续地形成,即,作为连续的制造方法的一部分。在生产过程期间可以改变生产参数,从而生产出具有不同特性并且适于生产不同电气机器和/或多层转子或定子部件的电磁垫。用于电气机器的定子或转子可以由电磁垫形成。电磁垫可以卷起或折叠以形成定子或转子部件。定子或转子可以用在旋转电气机器或线性电气机器中。

该方法可以包括将电磁垫形成/成形为用作电气机器的定子或转子部件的至少一部分的形状。将电磁垫形成为用作定子转子部件的形状的步骤可以包括将一个或多个绕组定向成适合的布置以用于电气机器中。

该方法可以包括通过卷电磁垫(其包括(一个或多个)绕组)以形成定子或转子部件来形成用于电气机器的转子或定子部件。电磁垫可以被按层卷在其自身上以形成转子或定子部件。

当被卷时,结构纤维段可以在围绕圆周的方向上延伸和/或绕组纤维段可以在轴向方向上延伸。

形成的定子或转子部件可以包括电磁垫的单层、单个电磁垫的多层(例如,通过将电磁垫卷或折叠在自身上以形成多层来形成)、由彼此叠置的多个电磁垫形成的多层,和/或一个或多个电磁垫,其中每个电磁垫形成层的一部分并与其它垫组合以形成至少一个完整的层。

在通过将转子或定子卷成层而形成定子或转子部件的情况下,电磁垫的长度(即,广义地在结构纤维段方向上的尺寸)可以为一层的1/100(意味着360度的角宽度分成100段)到100层。长度可以是一层的1/10至十层,或者可以是形成1-5层的长度。对于某些应用(需要分段制造),垫的长度可以从一层的1/10到一层的1/2。

在定子或转子部件包括形成层的一部分(诸如层的四分之一)的电磁垫的情况下,可以将其与电磁垫的其它部分和/或其它垫组合以形成一层或多层。

电磁垫的绕组可以被定位成使得当电磁垫被卷起来以形成多个层时,绕组在层之间对准。这允许绕组形成定子或转子部件的槽。

绕组图案可以沿着电磁垫的长度变化。例如,绕组之间的距离可以沿着其长度增加。因此,该方法可以包括沿着其长度形成具有可变绕组图案的电磁垫。当将垫卷成多层以形成转子或定子部件时,沿着垫的长度改变绕组图案可能是有用的。这是因为每一层会比前一层更长,因此可能需要调整绕组图案以确保各层之间的绕组对齐。电磁垫可以用可凝固的材料模制/浸渍,例如可凝固的液体灌封材料,诸如环氧树脂/树脂。可凝固材料可以是例如热固性塑料、热塑性塑料和/或陶瓷浆料。可凝固材料可以通过任何已知的方法来凝固,诸如固化、加热、冷冻、使其经受uv光等。可凝固材料一旦凝固(即,一旦凝结),就可以形成固体基质,其中电磁垫的纤维至少部分地被封装在该基质中。因此,可凝固材料甚至可以以固体材料的形式提供在纤维上,但是就其可以被改性(例如,熔融和再凝固或固化)以形成固体基质的意义而言,它是可凝固的。

定子或转子部件可以包括在固体基质内的电磁垫。这可以为定子或转子部件提供改善的特性,诸如更高的机械强度、改善的热传递等。

该方法可以包括将电磁垫放入模具中,并且在其处于模具中时使用可凝固材料将电磁垫凝结成用于定子或转子部件的形状(即,使可凝固材料凝固)。

当电磁垫被至少部分地封装在固体基质中时,电磁垫可以被认为是复合材料。

浸渍的材料可以被用于将电磁垫凝结(即,锁定)成形成的形状,以用作转子或定子部件。

该方法可以包括将电磁垫凝结(即,模制)成用作电气机器的定子或转子部件的形状。将电磁垫凝结成用作定子转子部件的形状的步骤可以包括将绕组定向成适合用于电气机器的布置。

该方法可以提供用于电气机器的定子或转子部件,其可以在广泛的应用中用作定子或转子部件。

该方法可以以简单的方式针对电气机器的设计和特性进行调整。

该方法可以导致针对批量生产和小批量产品的生产成本降低。

该方法可以实现新的电气机器设计。例如,这可以通过材料和绕组设计的新颖组合来实现。

该方法可以形成用于大型电气机器的简化绕组。

该方法可以简化大型电气机器的生产。

该方法可以用于生产用于电气机器的有铁芯的、无铁的或无槽的定子或转子部件。

该方法对于形成无铁的和无槽的径向通量或线性转子和定子可以特别有用。

该方法可以用于生产具有增强/改善的热性能的无铁的或无槽的定子或转子部件。

该方法可以用于生产用于电气机器的具有非常薄的铁芯的、无铁的或无槽的定子或转子部件。使用电磁垫形成转子或定子部件可以允许部件具有高绕组填充系数。这是因为结构纤维/结构纤维段可以很细,因此绕组纤维会占据电磁垫的体积的大部分。

与已知的转子或定子部件的生产方法相比,本发明可以提供具有改善的电磁、机械和/或热特性的定子或转子部件的新颖的生产方法。

电磁特性可以是例如导电特性、绝缘特性、磁特性等特性。

电气机器的转子或定子部件的生产方法可以包括形成(例如,编织、盘绕、缠绕、编结或织结)电磁垫的初始步骤,该电磁垫包括在电磁垫的第一方向(例如纵向)上的结构纤维段(例如,至少两根具有非导电表面的纤维经线),以及至少一个绕组,该绕组通过以下形成:主要在电磁垫的第二方向(例如横向)上延伸的至少一根绕组纤维(例如连续的电导体纤维纬线),其中至少一根绕组纤维以绕组图案排列,以便在用交流电流感应时产生移动的电磁场或者在用直流电流感应时产生恒定的电磁场。

至少一根绕组纤维(例如连续的纤维纬线)可以由分立的绕组纤维段(例如,切割的电导体(即,导电的)纤维纬线)形成,该分立的绕组纤维段主要在电磁垫的第二方向(例如横向方向)上延伸,并且在端部绕组处连接以形成至少一根绕组纤维。

可以通过用连续的绕组纤维形成电磁垫来提供绕组纤维,该连续的绕组纤维跨结构纤维段来回延伸以提供多个纤维绕组段。例如,在电磁垫的制造期间,连续的绕组纤维可以跨结构纤维段延伸以产生在第二方向上延伸的第一绕组纤维段,然后连续的绕组纤维可以自身转回并且在跨结构纤维段的相反方向上跨结构纤维段反向延伸,以产生第二绕组纤维段。可以多次重复将连续的绕组纤维跨结构纤维段来回延伸的这个过程,以跨结构纤维段形成多个绕组纤维段,从而形成绕组图案。当绕组纤维段跨结构纤维段来回传递时,绕组纤维可以与结构纤维/结构纤维段交织,以将绕组纤维锁定到绕组图案中。

可以通过用多个分立的绕组纤维段形成电磁垫来提供绕组纤维。在制造期间,每个分立的绕组纤维段可以跨结构纤维段延伸并且可以通过结构纤维段被锁定在适当的位置。此后,可以将分立的结构纤维段的端部连接在一起,以形成以绕组图案排列的连续绕组纤维。

可以将结构纤维段布置为使得它们不会导致电磁垫中的任何电气短路。这可以通过具有非导电表面的结构纤维段(要么通过由一种或多种非导电材料形成,要么如果结构纤维确实包含导电材料,则一根或多根或每根纤维的表面至少部分地被非导电材料覆盖)或通过将纤维布置成使其在使用中不接触任何其它承载电流的纤维或表面来实现。这可以通过将结构纤维段间隔开和/或在与导电材料的任何接触点处提供绝缘材料来实现。

结构纤维可以是合成纤维(包括半合成纤维)和/或天然纤维、包括它们和/或由它们形成。结构纤维可以是聚酯纤维、聚酰胺、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯或天然纤维(诸如来自植物、动物或地质过程等)、包括它们和/或由它们形成。

结构纤维段可以具有圆形横截面或扁平横截面。结构纤维可以是柔性的。每根结构纤维可以是单个绞线的一束。

对于具有圆形或大致圆形横截面的结构纤维,直径可以为例如1微米至10mm、10微米至3mm或50微米至1mm。

对于具有扁平横截面的结构纤维,纤维的宽度可以例如为1微米至3米、10微米至1000mm或50微米至100mm。

电磁的结构纤维段(其中每个结构纤维段可以由一根或多根绞线形成)的密度可以在每毫米0.001根到10根结构纤维之间。结构纤维的密度将取决于许多因素,诸如所使用的形成(例如编织)过程和/或期望的机械特性等。

结构纤维段的密度将取决于诸如期望的强度、重量和/或绕组填充系数之类的因素。

电磁垫的结构纤维段和/或绕组纤维段密度可以是每厘米电磁垫10000根至1/100根纤维(例如,在活动区域),或者每厘米100根至1/10根纤维或每厘米50根至1根纤维。

绕组纤维段可以由适于形成电气机器绕组的材料形成。绕组纤维段可以由当向该纤维段施加电流时产生电磁场的材料制成或包括该材料。

绕组纤维段可以包括诸如铜、铝、银、金和青铜等导电材料和/或由它形成。绕组纤维段可以包括由电绝缘材料绝缘的导电材料。例如,绕组纤维段可以包括涂覆有绝缘材料(诸如聚氨酯)的导电材料(诸如铜)。绕组纤维段可以是利兹线(诸如1型、2型和/或3型利兹线等)、实心线和/或裸线。纤维可以是绝缘的纤维,例如,如果线是利兹线,那么纤维可以是绝缘的利兹线。

绕组纤维段可以具有圆形或矩形的横截面。但是,绕组纤维段可以是柔性的,使得横截面形状不是刚性的。

每根绕组纤维可以包括一起形成绕组纤维的一个或多个股。

结构纤维可以各自包括非导电表面和/或绕组纤维段可以各自包括电导体。

结构纤维段和绕组纤维段可以是不同类型的纤维。例如,它们可以由不同的材料制成并且可以具有不同的尺寸和几何形状。这是由于这些纤维的目的不同所致;即,绕组纤维用于形成电气机器的一个或多个绕组,而结构纤维用于将绕组纤维支撑和/或锁定在垫中的适当位置。

绕组纤维段可以比结构纤维段更细、相同粗细或更粗。如果绕组纤维比结构纤维段粗,那么绕组纤维段可以至少是结构纤维段的两倍(例如,直径至少是结构纤维段的两倍)。绕组纤维段可以比结构纤维段粗至少10倍、100倍、1000倍、5000倍或10000倍(例如,直径比其大至少10、100、1000、5000或10000倍)。

具有非导电表面的结构纤维段可以由具有绝缘层的导电芯形成,或者可以由一种非导电材料或若干种非导电材料形成,或者由一种或多种非导电材料与一种或多种导电材料一起形成。

术语“横向方向”可以不限于垂直方向,而是也可以涵盖绕组纤维段以偏离垂直方向的方向延伸。

纤维可以是可以形成长线的任何一种或多种材料。纤维(结构纤维、绕组纤维和/或特性改变纤维,如果存在的话)可以是单股和/或多股纤维。纤维也可以是和/或被称为纱、线、股、丝、条等。

电磁垫可以包括至少一个特性改变纤维段。这至少一个特性改变纤维段可以具有与结构纤维段和/或绕组纤维段不同的一个或多个特性。

特性改变纤维段可以在第一方向、第二方向和/或不同方向上延伸。

当插入绕组纤维时,和/或在该过程的较后阶段,可以将特性改变纤维段(如果存在的话)结合到电磁垫中。特性改变纤维段可以与绕组纤维段交替和/或穿插。电磁垫可以包括具有多个绕组纤维段的区域,这些区域穿插在具有多个特性改变纤维段的区域之间。具有绕组纤维段的区域可以提供定子或转子部件的极,并且它们之间的区域可以填充有改变和/或增强定子或转子部件的特性的特性改变纤维(因此,可以将特性改变纤维称为作为特性增强纤维)。例如,特性改变纤维可以帮助引导定子或转子部件中的通量,可以帮助散热,可以帮助加强定子或转子部件,可以充当电绝缘体等。因此,可以针对其电磁、热、机械和/或电特性来选择特性改变纤维段。

特性改变纤维段可以是可生产为纤维的任何材料、可以包括它或由它形成。这些材料包括天然纤维(诸如动物基纤维、植物基纤维和矿物基纤维)、合成纤维、光纤以及纳米管和纳米线。其它示例包括丝绸、羊毛、棉、玻璃纤维、铜、金、钢、铁、芳纶、尼龙、聚酯、碳纤维和氨纶。特性改变纤维段的材料将取决于期望通过包括该纤维来改变的特性。例如,其可以是成本、重量、强度、柔软度、热导率、电导率、渗透性、弹性、厚度、耐久性、化学特性、电特性和阻燃性。

每根特性改变纤维可以包括捆束在一起的多个股。特性改变纤维中的各股可以是不同的材料。

特性改变纤维段可以在形成垫之前连接到结构纤维段和/或绕组纤维段,和/或可以作为单独的纤维插入。因此,生产垫的方法可以包括通过将特性改变纤维与结构纤维段和/或绕组纤维段组合以形成改变的结构纤维段和/或改变的绕组纤维段来形成用于形成垫的纤维段。该方法可以包括使用改变的结构纤维段和/或改变的绕组纤维段来形成(例如编织)电磁垫。

例如,特性改变纤维段可以是铁纤维,并且可以布置在电磁垫中,以便当电磁垫被形成为转子或定子部件时形成铁齿或背铁(backiron)。

特性改变纤维段可以包括由不同材料制成的纤维。每个纤维段可以由多种不同的材料制成和/或可以存在由多种彼此不同的材料制成的多种纤维段。

特性改变纤维段可以各自由分立的纤维形成,和/或特性改变纤维段可以由以与上面讨论的绕组纤维段和结构纤维段相同的方式来回延伸穿过垫的连续的特性改变纤维形成。

特性改变纤维段可以具有某些(选择的)电特性、机械特性和/或热特性,与没有这些纤维的部件相比,其导致转子或定子构件具有改变的特性。

特性改变纤维可以被用于形成无绕组纤维的垫。这可以被称为特性改变垫。这种垫可以包括或可以不包括结构纤维。

特性改变垫可以与电磁垫一起使用以形成转子或定子部件。例如,特性改变垫可以放置在电磁垫的各层之间以形成转子或定子部件和/或放置在电磁垫的各部分之间。

特性改变垫可以与电磁垫一体形成。例如,这可以是连续形成过程的一部分。例如,第一部分可以形成(例如编织)为具有绕组纤维段以形成电磁垫,而第二部分可以以连续方式形成(例如编织)为具有特性改变纤维而没有绕组纤维段,以形成与用于形成至少一个绕组的电磁垫一体形成的特性改变垫。此后,可选地再次作为连续过程的一部分,可以使用绕组纤维形成具有一个或多个绕组的电磁垫。可以重复这个形成过程,以形成具有交替的特性改变区域和用于形成绕组的电磁区域的垫。可以设计交替区域/垫的尺寸,以便当由垫形成定子或转子部件时形成期望的特性。例如,可以选择每个区域的尺寸,使得当垫折叠或卷成多层以形成定子或转子部件时,这些区域彼此对齐。

特性改变垫可以形成垫的一端或两端。

特性改变垫和电磁垫可以分开形成,并且被组合以形成转子或定子部件。电磁垫可以包括在第二方向和/或与第一方向不同的方向上的附加纤维段(即,非绕组纤维段)。这些附加纤维段可以与绕组纤维段交替。这些附加纤维段可以是上面讨论的特性改变纤维段。

该方法可以包括用至少一根或多根附加的纤维(例如,特性改变纤维)形成(例如编织、盘绕或缠绕)垫。该方法可以包括编织、盘绕或缠绕具有机械特性、电磁特性和/或热特性的交替的结构纤维段和/或特性改变纤维段,以及沿着电磁垫的横向的绕组纤维段。由此,电磁垫以及因此定子或转子部件的机械特性、电磁特性和/或热特性可以被更改/调整以表现出期望的特性。

因此,电磁垫可以包括三种类型的纤维;用于支撑垫及其纤维的结构纤维,用于形成电气机器绕组的绕组纤维,以及用于调整电磁垫和/或转子或定子部件的特性的特性改变纤维。电磁垫的特性改变纤维可以是垫中的不是结构纤维和绕组纤维的纤维。

该方法可以包括用可凝固材料浸渍电磁垫的步骤。可凝固材料可以例如是可固化的液体灌封材料,诸如环氧树脂或树脂。如果执行用可凝固材料浸渍电磁垫和/或使可凝固材料凝固的步骤,则其可以在生产过程的不同阶段执行。

绕组纤维可以是连续的纤维。这可以意味着沿着纤维存在电气连续性,因此在使用机器时,绕组纤维可以充当绕组。可以通过使用连续纤维形成垫来提供连续的绕组纤维,该连续纤维自身沿着第二方向向前和向后指向以提供多个纤维段。因此,包括多个绕组纤维段的绕组纤维可以是提供所述段的连续纤维。

附加地或可替代地,绕组纤维可以由接合在一起以形成绕组纤维的多个分立纤维段(例如,切割纤维段)形成。该方法可以包括以下步骤:连接分立的纤维段的端部(例如,切割的电导体纤维纬线的端部绕组),从而产生一根或多根连续的绕组纤维(例如,连续的电导体纤维纬线)。这可以被用于创建不同的绕组图案设计。这个步骤可以在生产过程的不同阶段(例如,在制造或组装期间的任何阶段)执行。

电磁垫可以包括有效区域。有效区域可以是电磁垫的最外面的两根结构纤维之间的区域。有效区域可以是电磁垫的在绕组纤维段的端部(绕组纤维在该处改变方向)之间的区域。有效区域可以是绕组纤维段在至少广义地相同的方向上延伸的区域。

在电磁垫形成为具有自身折回以形成绕组纤维段的连续绕组纤维的情况下,有效区域可以是绕组纤维段在外端部(绕组纤维在该处自身折回)之间沿着至少广义地相同的方向延伸的区域。在电磁垫由电连接在一起的分立纤维段形成的情况下,有效区域可以是绕组纤维段在外端部(绕组纤维段在该处连接)之间至少在广义地相同的方向上延伸的区域。

该方法可以包括以下步骤:将电磁垫以一层或多层卷在基座(例如,物体)上,和/或将电磁垫折叠成多层,以形成用于转子或定子部件的期望的几何形状。

电磁垫可以被卷到圆柱形基座上。在这种情况下,电磁垫可以是矩形的。

基座的宽度(例如,轴向尺寸)可以与电磁垫的宽度相同、更窄和/或更宽。

电磁垫的宽度(例如,每一侧上的最外面的结构纤维之间的宽度)可以等于基座的宽度。

例如,基座的直径可以为500微米(例如对于纳米电机)直至30m(例如对于风力涡轮机),大多数应用的基座直径可以为5mm至5米,或者10mm至1米。

电磁垫的一端可以连接到基座,然后电磁垫可以绕着基座被卷起。例如,电磁垫的所有结构纤维段中的一个或多个的端部可以在垫绕着基座被卷起之前固定到基座。

该方法可以包括在电磁垫连接到基座时形成电磁垫。电磁垫可以在形成时被卷到基座上。

该方法可以包括将结构纤维段的端部连接到基座,形成支撑结构,然后将绕组纤维段插入支撑结构中以在电磁垫被卷到基座上时形成电磁垫。一旦足够长的电磁垫被卷到基座上,就可以切割结构纤维并将垫固定到基座。然后可以将结构纤维的切割的端部连接到第二基座,并重复该过程以形成另一个定子或转子部件。该方法可以连续执行。

由电磁垫形成的转子或定子部件的几何形状可以至少部分地由电磁垫在其上成形的基座的几何形状确定。因此,可以通过使电磁垫在具有不同几何形状的基座上成形来改变转子或定子部件的几何形状。

转子或定子部件的几何形状可以可替代地或附加地基于垫的厚度(其可以基于所使用的纤维的尺寸和所使用的形成(例如编织)过程来确定)和/或通过将垫卷到自身上而形成的层的数量确定。

定子或转子部件的电磁垫的内径可以由基座的外径确定。

定子或转子部件的外径(以及因此转子或定子部件厚度)可以由电磁垫的厚度和用于形成定子或转子部件的垫的层数来确定。假定垫的厚度和/或层数可以变化,那么定子或转子部件的外径可以根据期望而变化。

因此,可以取决于预期的应用而容易地调整被成形为形成定子或转子部件的电磁垫的内径和外径。

该方法可以包括使用转子或定子模具以确保在电磁垫的成形和/或凝结期间可以维持由电磁垫形成的定子或转子部件的形状。例如,该方法可以包括使用内径等于定子或转子部件的期望外径的外模。通过施加压力压缩各层以形成转子或定子部件,可以使用模具来确保垫被形成正确的形状。

结构纤维被可以用于控制和/或调整所形成的转子或定子部件的形状。例如,可以将张力施加到结构纤维(例如在圆周方向),从而压缩各层并因此控制由电磁垫形成的转子或定子部件的外径。结构纤维上的张力可以起到在径向拉动垫的作用,从而控制转子或定子部件的外径。

一旦将电磁垫形成为转子或定子部件的形状,就可以使用结构纤维来固定该形状。例如,在电磁垫的一端可以有附加段的结构纤维(例如,不与其它纤维交织的段),该附加段可以绕卷起的电磁垫缠绕,以将其固定在适当的位置。这种固定可以是在用可凝固材料将垫定型之前的临时措施。

因此,可以容易地针对特定应用定制转子或定子部件的最终几何形状。基座(例如物体)可以是转子或定子部件的一部分。因此,即使在电气机器中,电磁垫也可以保持形成在基座上。可替代地,可以一旦形成了电磁垫就移除基座,即,基座可以仅用作使垫成形的模具,而不用作电气机器的部件。

在将基座用作模具而不旨在作为转子或定子部件的一部分的情况下,基座可以由允许在其上模制电磁垫的任何材料形成。

在基座是转子或定子部件的一部分的情况下,基座可以由适于结合到转子或定子部件中的任何材料形成。

基座可以由塑料、复合材料、陶瓷和/或金属等制成和/或包括塑料、复合材料、陶瓷和/或金属等。

基座可以具有电绝缘的表面。这可以通过由绝缘材料形成基座和/或用绝缘材料覆盖(例如涂覆)基座来实现。这可以有助于防止短路。

基座可以由诸如电工钢、铁或软磁化合物(smc)之类的磁通量携带材料形成。在开槽或无槽电气机器的情况下,可期望将这种材料用于基座。

在无铁电气机器的情况下,基座不应当具有磁通量携带特性,或者,如果基座具有磁通量携带特性,那么应当在垫成形之后将基座移除以使基座不包括在电气机器中。

基座可以被用于使电磁垫成形,改变转子或定子部件的特性(例如,通过成为引导磁通量的材料和形状)和/或在将其用固化材料凝结之后将垫支撑在期望的形状。

基座可以包括集成电路板和/或用于支撑集成电路板。生产转子或定子部件的方法可以包括将一根或多根绕组纤维连接到电路板。

该方法可以包括利用至少两个绕组形成(例如,编织、盘绕或缠绕)电磁垫。每个绕组可以由分开的绕组纤维形成。

该方法可以包括利用由绕组纤维段形成的至少两个绕组来编织、盘绕或缠绕电磁垫。因而,根据本发明的定子或转子部件可以形成有至少两个适当地串联和/或并联连接的绕组,以提供期望的绕组图案。绕组的数量可以大于两个,诸如三个或更多个。

电磁垫(例如在其被成形为定子或转子部件之前)可以是矩形(包括正方形)、梯形、平行四边形、菱形、三角形或多边形、弧形、圆形、s-形、8形、螺旋形等形状。电磁垫可以是细长的。

在径向通量或线性转子或定子部件的情况下,电磁垫可以以矩形形状产生。

每个结构纤维段可以是相同的长度。可替代地,一个或多个或每个结构纤维段可以具有不同的长度。结构纤维段的长度和/或施加到结构段的张力可以决定电磁垫的最终形状。例如,结构纤维段的长度可以导致电磁垫形成圆形、s形、8形、螺旋形电磁垫或其它期望的形状。

该方法可以包括用具有不同长度的非导电表面的结构纤维段编织、盘绕或缠绕电磁垫,从而形成圆形、s形、8形、螺旋形电磁垫或其它期望的形状。

该方法可以包括用具有非导电表面的结构纤维段和绕组纤维段以及(如果存在的话)具有机械特性、电磁特性和/或热特性的特性改变纤维编织、盘绕或缠绕电磁垫。通过这种方式,可以实现具有变化的特性的电磁垫。

电磁垫的纤维(例如,结构纤维段、绕组纤维段和/或特性改变纤维段)可以一维、二维或三维地延伸。例如,一个或多个或每个纤维段可以在第一方向、第二方向以及与第一方向和第二方向相同的平面中的第三方向和/或在第一方向和第二方向的平面之外的第四方向上延伸。

该方法可以包括用在至少一个维度、两个维度或三个维度上延伸的具有非导电表面的结构纤维段、绕组纤维和/或具有机械特性、电磁特性、热特性的特性改变纤维来编织、盘绕或缠绕电磁垫。

该方法(例如,形成电磁垫的步骤或者形成转子或定子部件的步骤)可以包括在电磁垫中和/或在转子或定子部件内(例如在一个或多个电磁垫的层之间)结合一个或多个物体。与没有该物体的转子或定子部件相比,物体可以被用于增强转子或定子部件的热特性、电磁特性和/或机械特性。物体可以是例如绝缘材料(例如绝缘纸)、磁体、可凝固材料(例如环氧树脂)和/或可固化或可冻结的材料、其它材料层、传感器、光纤或冷却设备(例如冷却管或冷却丝)等。

例如,如果该方法包括编织结构纤维段和绕组纤维段,那么可以通过将物体编织到纤维中而将物体结合到电磁垫中。这可以在将绕组纤维段编织到结构纤维段中之前、同时或之后。如果该方法包括通过将电磁垫层叠到其自身上(例如,将其卷起)来形成转子或定子部件,那么可以通过在电磁垫的各层之间提供物体来将物体结合到电磁垫和/或转子或定子部件内。

该方法可以包括在电子垫(即,电磁垫)中布置诸如磁体或管道之类的物体。例如,可以布置水管以改善冷却特性。

该方法可以包括将电磁垫形成为转子或定子部件的步骤。例如,该方法可以包括将电磁垫形成为转子或定子部件的形状的步骤。该方法可以包括用可凝固材料(例如可固化液体灌封材料,诸如环氧树脂/树脂)模制/包封/浸渍/凝固所形成的电磁垫。

电气机器的转子或定子部件可以由电磁垫(例如,编织的、盘绕的或缠绕的电磁垫)形成,该电磁垫由在电磁垫的第一方向(例如纵向方向)上延伸的至少两个结构纤维段(例如,具有非导电表面的纤维经线)和由至少一根绕组纤维形成的至少一个绕组组成,其中至少一根绕组纤维包括多个绕组纤维段,(其中至少一根绕组纤维可以是主要在电磁垫的横向方向上延伸的至少一根连续的电导体纤维纬线,或者主要在电磁垫的横向方向上延伸并且在端部绕组处连接以产生至少一根连续的导体纤维纬线的切割的电导体纤维纬线),其中绕组纤维(例如,至少一根连续的电导体纤维纬线)以绕组图案排列,从而当用交流电流感应时产生移动的电磁场或者当用直流电流感应时产生恒定的电磁场。

因而,通过将至少一个绕组连接到ac或dc电源,分别可以产生移动的(例如振荡的)或恒定的磁场。另外,当使用电刷时,可以施加dc电流以产生ac电流。

一根或多根绕组纤维可以被用于连接或连接到电源(即,电力源)。绕组纤维可以具有这样的图案,使得当电流通过绕组时产生磁场以操作电气机器。

电气机器可以包括电源,该电源连接到电磁垫的一个或多个绕组。

定子或转子部件可以是有铁芯的、无槽的或无铁的定子或转子部件。

电磁垫可以用在电磁垫的横向方向上交替的非导电的特性改变纤维和/或具有机械特性、电磁特性和热特性的特性改变纤维(即,特性改变纤维纬线)和/或切割的或连续的绕组纤维(即,电导体纬线)来编织、盘绕或缠绕。以这种方式,定子或转子部件可以具有附加的特性。定子或转子部件可以包括铁齿、背铁等等。

电磁垫可以用可凝固物(例如可固化的液体灌封材料,诸如环氧树脂或树脂)浸渍。这可以在生产过程的不同阶段执行。

电磁垫可以既包括具有非导电表面的结构纤维段又包括具有机械特性、电磁特性和/或热特性的结构纤维段。因此,定子或转子部件可以具有例如增强的热特性。

电磁垫可以卷或折叠成一层或多层,以形成转子或定子部件的期望几何形状。

电磁垫可以被形成为转子或定子部件的形状。电磁垫可以用可凝固材料(例如可固化的液体灌封材料,诸如环氧树脂或树脂、热固性塑料、热塑性塑料或陶瓷浆料等)模制/封装/浸渍/凝结。当可凝固材料被凝固时,可以维持和/或加强所形成的电磁垫的形状。

电磁垫可以包括通过绕组纤维形成的至少两个、至少三个或更多个绕组(例如通过连接的切割的电导体纤维纬线或连续的电导体纤维纬线形成)。

结构纤维(例如具有非导电表面的纤维经线)可以各自具有不同的长度。这会使得电磁垫为圆形、弧形、s形、8形或螺旋形电磁垫等。

电磁垫可以包括诸如磁体或管道之类的物体。例如,可以布置水管以改善冷却特性。当物体被形成为提供定子或转子部件的形状时,这些物体可以与电磁垫的纤维交织和/或位于电磁垫的各层之间。

与由传统方法形成的具有绕组的部件相比,由电磁垫形成定子或转子部件可以改善机械强度和/或减轻转子或定子部件的重量。

由电磁垫形成的定子或转子部件可以比通过传统方法形成的要求有绕有绕组(例如,铜线)的主体的转子或定子部件更小(例如,更薄)。

转子或定子可以是径向磁通转子或定子、轴向磁通转子或定子,或线性转子或定子。

术语“电气机器”和“电力机器”在本文中可以互换使用。电气机器可以是使用电磁力的机器,诸如电动机、发电机等。电气机器可以是机电能量转换器,诸如将电能转换成机械能的电动机和/或将机械能转换成电能的发电机。

转子可以意味着在使用中移动的部件。这可以通过沿着指定路径的旋转和/或线性运动来实现。转子可以通过来自定子的电磁力和/或通过外力移动,从而在定子中感应出电压。

术语“纤维(fibre)”和“纤维(fiber)”旨在表示相同的意思,并且可以在本文中互换使用。本发明的其它优选特征和有利细节将从下面的示例性说明书、权利要求和附图中显现。

下面将仅通过示例方式参考附图来描述本发明的某些实施例,其中:

图1示出了编织垫,

图2示出了用于定子或转子部件的电磁垫(即网状纤维结构),

图3a-c示出了电磁垫的另外的实施例,

图4a-b示出了em设计图案,

图5示出了卷起的电磁垫,

图6a-c示出了生产方法的阶段,

图7a-d示出了电磁垫和切割的电导体纤维纬线的连接,

图8示出了由连续绕组纤维形成的绕组,

图9示出了具有附加特性改变纤维的卷起的垫,

图10-11示出了具有多层的电磁垫,

图12示出了另外的电磁垫,

图13-图14a-b示出了成形的电磁垫的编织,

图15示出了同时四台机器生产电磁垫,以及

图16a-c示出了借助于盘绕的电磁垫的生产。

现在参考图1,其示出了根据现有技术的编织垫。编织垫是由称为经线的在垫的纵向方向(即,第一方向)延伸的纤维(x纤维)和称为纬线的在垫的横向方向(即,第二方向)延伸的纤维(y纤维)形成的。存在可以用于形成这种编织垫的不同类型的编织,这些类型包括密织、斜织、缎纹、纬缎、leno、dutch等。

本发明可以基于使用编织来生产旋转电气机器或线性电气机器的定子或转子部件。这可以通过生产编织的电磁垫10来实现。

例如,如图2中所示,提供了一种2d电磁垫10,该二维电磁垫具有在电磁垫的第一方向上延伸的结构纤维20(例如,在纵向方向上延伸的具有非导电表面的纤维经线)和由包括多个绕组纤维段30的至少一根绕组纤维形成的至少一个绕组,其中每个绕组纤维段在电磁垫的第二方向上延伸。绕组纤维可以是纤维纬线。例如,绕组纤维可以是主要在电磁垫的横向方向上延伸的至少一根连续的电导体纤维纬线(例如在图6b、8和12中所示),或者是主要在电磁垫的横向方向上延伸并且(例如在端部绕组处)连接以产生至少一根连续的导体纤维纬线的分立的(例如切割的)电导体纤维纬线(例如如图3a中所示)。至少一根连续的电导体纤维纬线或切割的电导体纤维纬线由电导体形成。

绕组纤维(例如至少一根连续的电导体纤维纬线)排列成绕组图案,当用来自电源的交流电流感应时产生移动的电磁场,或者当用来自电源的直流电流感应时产生恒定的电磁场。

由绕组纤维形成的绕组图案(例如电导体纤维纬线图案)可以根据要求不同马达设计的不同应用来适应/改变/调整。

对于旋转机器(例如,旋转马达),根据一个实施例,电磁垫10可以在例如可以是圆柱形的物体50(例如,基座)上卷起(如例如图6b中所示)。电磁垫被形成为转子或定子部件的形状。电磁垫10用可凝固材料(例如可固化的液体灌封材料,诸如树脂或环氧树脂、热固性塑料、热塑性塑料和/或陶瓷浆料等)浇铸/模制/浸渍。定子或转子部件可以从物体50(例如,基座)上移除(例如如图6c中所示),或者物体可以形成定子或转子部件的一部分(例如如图6b中所示)。定子或转子部件可以与另一个电气机器(例如电动机、部件)组装。

如将在下面进一步详细描述的,电磁垫可以包括具有特定机械特性、电磁特性和/或热特性的特性改变纤维(即,纤维经线)。

结构纤维和/或特性改变纤维(例如,具有非导电表面的纤维经线和/或具有特定机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维经线)是具有特定机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维(即,线),例如玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维或类似纤维,并且可以取决于应用而采用任何形式(诸如扁平的、圆形等)和任何尺寸(例如各种直径、长度和/或宽度)。因而,结构纤维和特性改变纤维可以由适于形成支撑结构的材料形成,诸如栅格(例如,一维或多维栅格/网格)。电磁垫可以包括单一类型的结构纤维,或不同类型的纤维的混合。电磁垫中具有非导电表面的结构纤维段(即,经线)的数量可以为至少两根。

结构纤维(例如,具有非导电表面的纤维经线(以及可能的具有其它机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维经线))将通过充当支撑网格使绕组纤维段(例如,电导体纤维纬线)保持在电磁垫中的适当位置。电磁垫还可以包括特性改变纤维(即,具有机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维纬线),其将以与绕组纤维段相同的方式被支撑。特性改变纤维也可以被称为非绕组纤维,因为它们不用于形成电气机器的绕组。

电磁垫中的一根或多根或全部纤维(例如经线和纬线)可以有助于机械支撑,以及有助于电磁垫和/或转子或定子部件的热特性和/或电磁特性。

绕组纤维(例如,电导体纤维纬线)可以是导电纤维,例如由铜、铝或其它导电材料制成的线或纤维。

在使用分立的(例如切割的)绕组纤维段(例如电导体纤维纬线)形成至少一个绕组的情况下,布置在电磁垫中的分立的绕组纤维段可以具有在电磁垫的宽度之外(即,在由结构纤维(例如,具有非导电表面的经线,以及可能的具有机械特性、电磁特性和/或热特性的经线)形成的网格之外)的端部。端部可以通过期望的连接器连接以形成一个或多个绕组纤维,例如连续的电导体纤维经线,如上所述。

绕组纤维(例如电导体纤维纬线)可以具有任何几何形式(例如扁平/圆形/其它)和任何尺寸(即,任何直径、长度和/或宽度)。纤维的特定几何形状和尺寸可以基于定子或转子部件的期望设计和/或电气机器绕组的总体要求。

现在参考图2,图2示出了用于定子或转子部件的电磁垫10,电磁垫10由结构纤维段20(即,具有非导电表面的纤维经线20)和可以用来形成绕组的绕组纤维段30(即,电导体纤维纬线30)形成。图2a)示出了插入到由结构纤维20(例如具有非导电表面的纤维经线20)形成的栅格(即,支撑结构)中的八个未连接的分立的(例如切割的)绕组纤维段30(例如电导体纤维纬线30)。通过具有多根(在这个图示中为三根)平行的结构纤维来提供支撑结构(即,栅格)。图2b)至图2e)示出了连接分立的绕组纤维段30的不同方式/组合,从而产生不同的绕组图案(即,不同的em场)。特别地,

2b)示出了两相集中绕组,图2c)示出了三相波绕组,图2d)示出了两相分布式绕组,并且图2e)示出了两相波绕组,每相具有两个绕组纤维30。

em设计是例如由对于旋转电气机器的定子或转子部件的内径和外径以及对于线性电气机器的长度和厚度给出的。这个信息可以用于计算电磁垫10的总长度以及总层数。

在通过将电磁垫10卷成具有一层或多层的圆柱体而形成圆柱形转子或定子部件的情况下,每一层将具有比前一层更大的周长。期望每一层的绕组对齐以形成转子或定子部件的槽。随着周长的增加,每个新层将比其内部的层稍长。对于电磁垫10的每个新的“层长度”,绕组纤维段30(即,电导体纤维纬线30)由此可以被进一步分开,使得它们落在它们的正确位置上。因此,可以将绕组图案布置成使得槽的角度可以是恒定的而与直径无关。

图3a-c图示了定子或转子部件的形成的部分。根据本发明,电磁垫10可以被线性地拉动并切割,或者在旋转电气机器的通常主要是圆柱形的物体(例如,基座)上或卷起。对于线性电气机器,电磁垫10可以被折叠。

图3a示出了结构纤维段20(即,具有非导电表面的纤维经线20)和绕组纤维段30(例如电导体纤维纬线30)的栅格。在电磁垫10的纵向方向上看到的绕组纤维段30之间布置有特性改变纤维40。这些特性改变纤维例如可以是非导电纤维纬线40。可以将特性改变纤维40布置为提供绝缘或其它机械特性或热特性。如下面将要描述的,还可以在电磁垫的第一方向上布置具有电磁特性的特性改变纤维,例如以具有电磁特性的纤维纬线的形式。在所示的实施例中,绕组由分立的(例如切割的)电导体纤维纬线30(例如具有非导电表面的特性改变纤维40和绕组纤维段30)形成,其可以在由结构纤维20形成的栅格之外连接(如箭头所示)。在电磁垫10的图示的下方示出了当在箭头方向施加电流时所产生的em场——交替的北极和南极。

图3b示出了绕组纤维段(即,导体30)的第一2d图案。最初,所有绕组纤维段30都是相同的。字母a、b、c指示将被连接在一起以形成相a、相b和相c的切割的电导体纤维纬线30。在绕组纤维段的2d图案下方示出了电磁垫10可以如何被卷到圆柱形物体(例如,基座)50上。

图3c图示了电磁垫10的折叠,该折叠可以是线性电气机器部件(例如,线性电机部件)的基础。

图4a-图4b分别以2d表示的形式图示了用于1相马达和2相马达的示例性绕组图案(即,em设计)。通过施加电流,将感应出电磁场。

在生产方法中,可以根据期望的转子或定子部件设计来定制绕组图案。例如,绕组图案是可以容易地改变的条形码图案的形式。这可以例如通过使用分立的(例如切割的)绕组纤维段30(例如,电导体纤维纬线30)来实现,可以通过在将分立的绕组纤维段30布置在电磁垫10中之后连接(例如选择如何连接)分立的绕组纤维段30的端部绕组来布置期望的绕组图案(每个槽的丝的数量、相的数量等)。因而,这可以允许针对不同的电气机器生产类似的电磁垫10,因为绕组可以布置在端部。

在电磁垫10具有由连续的绕组纤维(例如连续的电导体纬线30)形成的绕组纤维段30的情况下,绕组图案(电磁设计(每个槽的丝的数量、相的数量等))可能必须在纤维交织以形成垫期间(即,在缠绕过程期间)决定。可以通过改变连续绕组纤维30的插入方式(即,插入到由结构纤维段形成的支撑格栅中)来改变绕组图案(电磁设计)。

因此,不管是使用连续的绕组纤维30还是分立的(例如切割的)绕组段30来提供绕组段,都可以创建所有设计(即,绕组图案和/或em设计)。

从图3a-图3b和图2中可以看出的,在有效区域中所有分立的(例如,切割的)绕组纤维段30可以主要在横向方向上延伸,并构成绕组图案。对于不同类型的电气机器,这个图案可以有所不同,但是关于生产过程,所有分立的纤维绕组段30(例如,切割的电导体纤维纬线30)都可以是相同的,直到连接到其它分立的纤维绕组段30(例如,切割的电导体纤维纬线30)。因此,改变绕组图案(em设计)(机器规格)可以仅影响如何连接分立的纤维绕组段30。

可以通过改变电磁垫10在其上卷起的物体50(例如,主要是圆柱形基座)的几何形状来容易地改变定子或转子部件的直径。

图5示出了卷起的电磁垫10。通过在其它层的顶上卷/折叠更多的电磁垫10,可以容易地改变定子或转子部件的厚度。因而,电磁垫10越长,部件可以越厚。

另外,根据本发明,通过添加或移除结构纤维段20(例如具有非导电表面的纤维经线20(和/或非导电特性改变纤维纬线40和/或电导体纤维纬线30)),定子或转子部件的机械强度可以被更改/调整。还可以通过纤维(即,纤维经线和/或纬线)中的张力和/或所选择的浸渍/模制材料来影响/更改/调整机械强度。另外,通过添加或移除其它纤维,还可以更改其它特性,诸如热特性。

用于转子或定子部件的生产方法将包括形成(例如,编织、盘绕或缠绕)电磁垫10的步骤(例如,初始步骤)。该方法还可以包括模制的步骤(例如,最终步骤)。该生产方法还可以包括用于通过卷起、折叠或其它和/或浸渍来形成的一个或多个步骤(例如中间步骤)。在垫由分立的绕组纤维段30(例如,切割的电导体纤维纬线30)形成的情况下,该方法还可以包括连接其端部(可以被称为端部绕组的连接)的步骤(例如,中间步骤)。步骤的顺序可以更改,使得可以取决于应用或期望而以任何次序执行步骤,例如方法步骤可以按以下次序执行:

端部的连接(仅当使用分立的绕组纤维段时),卷起或折叠,以及浸渍,

端部的连接(仅当使用分立的绕组纤维段时),浸渍,以及卷起或折叠,

卷起或折叠,端部的连接(仅当使用分立的绕组纤维段时),以及浸渍,

卷起或折叠,浸渍,以及端部的连接(仅当使用分立的绕组纤维段时),

浸渍,卷起或折叠,以及端部的连接(仅当使用分立的绕组纤维段时),

浸渍,端部的连接(仅当使用分立的绕组纤维段时),以及卷起或折叠。

现在参考图6a-图6c。在图6a中示出了具有三相a、b和c的电磁垫。应当提到的是,尽管每相仅示出了一个绕组纤维30(即,电导体纤维纬线30),但是对于每个相/绕组可以使用若干电导体纤维纬线30。

图6a图示了将连续的绕组纤维30(即,电导体纤维纬线30)编织到由结构纤维段20(例如,具有非导电表面的纤维经线)形成的电磁垫10中的步骤。可以基于电气机器(例如电机)设计来定制纤维的图案。

图6b图示了将由结构纤维20和绕组纤维段30形成的电磁垫10卷到圆柱形物体50(例如,基座50)上的步骤。

图6c示出了模制步骤之后的定子或转子部件(即,电磁垫10),其中物体50(即,基座50)被移除,并且定子或转子部件已准备好集成到电气机器中并将绕组连接到电源和/或控制系统。

圆柱形物体50(例如基座50)可以不被移除,并且可以是最终定子或转子部件的一部分。物体50(例如基座50)的特性可以具有机械、电磁、热、导电或其它性质。

浸渍的步骤可以用可凝固材料(诸如可固化液体灌封材料,诸如环氧树脂、树脂等)来执行。可以在将垫形成(例如,卷起或折叠)为定子或转子部件之前或之后施加可凝固材料。纤维20、30(例如经线20和/或纬线30、40、70)可以被预先浸渍。

图7a-图7d进一步图示了电磁垫10的分立的绕组纤维段30,例如切割的电导体纤维纬线30。

这些图示出了电磁垫10,其通过缠绕过程形成为具有分立的绕组纤维段30,例如切割的电导体纤维纬线30。在创建电磁垫10之后,每个分立的绕组纤维段30将被连接到其相应的(一个或多个)伙伴(即,对应的分立的绕组纤维段),以形成绕组。

图7a示出了具有分立的绕组纤维段30(例如切割的电导体纤维纬线30)的电磁垫10。在这个示例中,电磁垫的长度对应于两层。每个分立的绕组纤维段30将被连接到相同相的相邻的分立的绕组纤维段30。在所示示例中,绕组图案是波状绕组。图7b示出了从上方看在圆柱形物体50上卷起的图7a中的电磁垫10。箭头示出了切割的电导体纤维纬线30被如何连接,其中粗箭头用于示出前侧,而虚线箭头用于示出后侧。

分立的绕组纤维段30可以在形成转子或定子部件之前或之后连接。

图7c和7d图示了分立的绕组纤维段30(例如切割的电导体纤维纬线30)可以如何被连接。使用分立的绕组纤维段30可以简化生产方法。在那种情况下,将必须执行相应的分立的绕组纤维段30之间的连接。

图7c示出了连接条60,其由导电材料61形成,该导电材料61在其三个侧面被绝缘(非导电)材料62封住,该三个侧面可以用于连接分立的绕组纤维段30。在此下方示出了电磁垫10的端部绕组/分立的绕组纤维段30如何可以连接到不同的连接条60,其中每一相a、b和c均连接到分开的连接条60。

图7d图示了如何可以在生产过程期间插入每个连接条60,其中以与在电磁垫10中相同的方式插入分立的绕组纤维段30。

现在参考图8,其图示了连续的绕组纤维(例如电导体纬线)30。因而,分立的绕组纤维段的替代实施例是连续的电导体纤维纬线30,其中,代替于具有分开的绕组纤维段,例如代替于每次在其通过电磁垫10中的结构纤维20(即,具有非导电表面的经线20,以及可能具有其它特性的经线)的栅格时切割电导体纤维纬线30,电导体纤维纬线30是连续的。图8示出了三相的示例,其中每相具有三根连续的电导体纤维纬线30,其中仅示出了连续的绕组纤维(例如电导体纤维纬线)30。连续的绕组纤维30可以按后进先出原理或先进先出原理布置。

在此,例如可以利用多梭织,其中每个梭子可以控制一根或多根连续的电导体纤维纬线30。

因而,可以提供具有多个特性的多维栅格。

图9示出了又一个实施例,其中布置有布置在绕组纤维(例如电导体纤维纬线30)之间的具有机械特性、电磁特性和/或热特性(例如,铁磁性)的特性改变纤维70(附加纤维纬线)。这会产生开槽(有铁芯的)定子或转子部件。可以改变纤维纬线70的密度和变化,以使它们产生独特的机电或机械(或其它)特性。在所示示例中,图案在电导体纤维纬线30和具有机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维纬线70之间交替。当电磁垫10被卷起时,具有机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维纬线70(例如由铁纤维形成)可以形成铁槽。这可以模仿带有铁齿的有铁芯的电气机器的特性。对于这种设置,可能不需要背铁。可以选择具有机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维纬线70的密度,以产生具有良好的机械特性、电磁特性和/或热特性的轻质定子或转子部件。

除了结构纤维(例如具有非导电表面的经线20)之外,电磁垫10还可以包括表现出机械特性、电磁特性和/或热特性的经线(即,特性改变纤维)。这些可以被布置为例如引导磁通量,或者用作散热器。对于具有机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维经线和纤维纬线的组合,例如可以通过在这些层的顶部、下面或之间施加这些机械特性、电磁特性和/或热特性的层来生成背铁。

在根据本发明的又一个实施例中,可以引入z纤维,即,沿着不在由第一方向和第二方向形成的平面中的方向(例如电磁垫的厚度、垂直和/或径向方向)延伸的纤维。通过引入z纤维,电磁特性和机械特性都会更改。可以添加z纤维以通过例如将电磁垫10的各层缝合在一起来支撑。z纤维也可以具有例如通量携带特性。以这种方式,可以如上所述创建铁槽,但是纤维在径向方向上。

在替代实施例中,代替于直接在生产中使用z纤维,电磁垫10可以被布置/折叠在彼此的顶部上并且在z方向上与纤维缝合在一起。

图10示出了根据本发明的具有多层的电磁垫10。该生产方法的主要优点之一是可以在形成的部件的厚度方向上灵活地添加材料。这可以通过简单地通过卷起和/或添加电磁垫10的更多层来实现。

在卷起的垫的情况下,随着电磁垫10的每个新层的周长增加,每层的长度也增加。这意味着图案也应当更加散开或分布开,即,纤维之间的间隔变宽。如果电磁垫10的每一层被设计为具有相同的长度,那么对于电磁垫10的每一个新层,槽将被稍微“偏移”放置。对于若干层,效果将如图11中所示。

绕组纤维段30(例如电导体纤维纬线30)被插入并且被布置为可以用于形成定子或转子部件的图案,例如用于电磁目的。绕组纤维段30(例如电导体纤维纬线30)相对于彼此的方向可以具有若干维度,从而例如提供二维或三维绕组。这里参考图12,其示出了可以实现的不同绕组图案的示例。

在图12中,x方向在结构纤维20(例如纤维经线20)的方向上,而y方向是在同一平面上垂直于x方向的方向和(至少广义地)绕组纤维段(例如纤维纬线30)的方向。z方向在垂直于x和y的方向上。x方向可以平行于电磁垫的长度,而y方向可以平行于电磁垫的宽度,并且z方向可以平行于电磁垫的厚度方向。

在图12a)至图12d)中所示的每个示例中,结构纤维20在x方向上延伸。在示例a)中,绕组纤维段30在“有效区域”(其中有效区域可以被视为最外面的结构纤维20内的区域)内平行于“正常”y方向并且仅在“正常”y方向上延伸。在示例b)中,绕组纤维段30在yx方向(即,与x方向和y方向不平行但在由x方向和y方向形成的平面中的方向)上平行延伸。绕组纤维段30在“有效区域”内与结构纤维20形成恒定角度。在示例c)中,绕组纤维段30在yx和xy方向上平行延伸。绕组纤维段30与结构纤维20形成恒定角度,但是对于每“匝”改变方向。这个图案可以被描述为倾斜的或之字形的绕组图案。在示例d)中,结构纤维20在两层(或更多层)中形成,从而产生3d网格。绕组纤维段30在yx、xy和z方向上延伸,因此同时在所有方向上延伸。绕组纤维段30不需要对准,这意味着一些绕组纤维段30可以同时在zy方向上延伸,一些在xy方向上延伸,并且一些在xyz方向上延伸。由此,形成3d绕组。

如果绕组纤维段30布置在y方向以外的其它维度方向中,那么定子或转子部件的形成可能必须不同地执行。例如,电磁垫10可以被堆积在某物上,而不是被卷起或折叠。在替代实施例中,可以在先前制造的定子或转子部件(例如带有孔的立方体或矩形)上、在其周围或通过其进行3d缠绕。

现在参考图13,其示出了具有弯曲/曲线形状的电磁垫10。电磁垫10可以如先前的实施例那样形成(例如,编织、盘绕或缠绕),但是它可以具有弯曲/曲线形状。这可以通过使结构纤维20(即,纤维经线20)具有不同的长度来实现。例如,这可以通过在电磁垫10的生产期间对不同的结构纤维20允许不同的提拉速度来实现。结果可以是弯曲/曲线的电磁垫10,如图13所示。图13示出了绕组纤维段30(例如电导体纤维纬线30)插入由结构纤维20形成的弯曲/曲线栅格(即,具有非导电表面的经线20)中。在所示的电磁垫10中,弯曲/曲线是恒定的,并且是具有恒定的内径和外径的圆/弧。绕组纤维段30可以在径向方向布置,并且栅格由结构纤维段20在切线/周向方向形成。而且,这个实施例可以包括特性改变纤维,例如如上所述的纬线40、70以及具有机械特性、电磁特性和/或热特性的经线。

通过改变/更改/控制弯曲率(曲率),所得的电磁垫10可以成形为例如圆形、“s”或数字“8”。

具有弯曲/曲线形状的电磁垫10的一个应用是电气轴向磁通机器。电气轴向磁通机器具有在轴向方向上的磁通量。这可以通过提供弯曲/曲线电磁垫10以产生螺旋的形式来实现。通过重叠螺旋线,可以形成期望的盘形单层或多层电磁垫10,如图14中所示,其中a)示出了螺旋形电磁垫10,并且b)示出了重叠的螺旋形电磁垫10,电磁垫10形成盘形的多层定子或转子部件。

这个实施例可以得益于所描述的其它实施例的优点,包括绕组纤维段30(例如电导体纤维纬线30)的图案设计、几何形状、绕组纤维段30的连接以及分立的或连续的绕组纤维段(例如切割的或连续的电导体纤维纬线30)的使用。

而且,这个实施例将具有灵活性,因为最外层结构纤维20之间的距离与“弯曲角度”(曲率)结合可以被用于确定定子或转子部件的内径和外径。另外,电磁垫10的每一层的厚度和层数可以被用于决定/确定定子或转子部件的厚度。

而且,这个实施例可以使用上述特性改变纤维(例如具有其它特性的经线或纬线),即,使用具有机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维经线或纤维纬线。例如,铁纤维纬线和/或纤维经线可以被用于产生铁齿或背铁,以增加磁通量。

与上述实施例类似,这个实施例也可以使用浸渍和模制的步骤来形成最终的定子或转子部件。

图15示出了同时用于四台机器的定子或转子部件的生产,其中虚线示出了在形成电磁垫10之后可以在何处切割垫。对于相同的定子或转子部件的集合,纤维经线和纬线的图案将相同。如果由结构纤维(即,纤维经线20(以及可能的具有机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维经线))形成的电磁垫10(以及因此栅格)的宽度增加(例如增加4倍)(加上可选的任何必要的缓冲层)(例如,通过在每一侧上将最外侧的结构纤维彼此间隔开),以及插入到格栅中的每个绕组纤维段30(即,电导体纤维纬线30)以及可选的特性改变纤维(例如非导电纤维纬线40,和/或具有机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维纬线70)的长度增加(例如增加4倍),这可以使垫能够用于形成更多的产品,例如它可以成为四个相同的产品的基础。在进行了电磁垫的形成(例如缠绕)之后,可以通过简单的方法从形成的垫/片上切割定子或转子部件,例如,通过在电磁垫10的纵向方向上切割。这可以扩大到所需的任意多的产品。

图16a-图16c示出了适于连续的绕组纤维30(例如电导体纤维纬线30)的方法。绕组纤维30的图案借助于盘绕来提供。在这个实施例中,至少两个结构纤维段20(例如具有非导电表面的经线20(以及可能的具有机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维经线))形成栅格(即,支撑结构),该栅格在圆柱形物体50(即,基部50)和馈送器组件80之间伸展。盘绕组件90定位在由结构纤维20形成的栅格周围,该结构纤维被布置为围绕栅格旋转。盘绕组件90被布置为以期望的图案围绕栅格布置连续的绕组纤维30。与以上实施例类似,可以更改机械特性、电磁特性和/或热特性。例如,可以同时缠绕来自所有相a、b、c(例如3相)的所有连续绕组纤维30。例如,如图16b中所示,如果绕组纤维以薄的、扁平的、带状形式布置,那么可以实现这一点。在这个实施例中,连续的绕组纤维30(即,电导体纤维纬线30)布置在由结构纤维20(即,具有非导电表面的纤维经线20(以及可能的具有机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维经线))形成的格栅上,同时将电磁垫10卷起在圆柱形物体50(例如基座50)上。可替代地,可以折叠所得的电磁垫10。这种生产方法产生了之字形、歪斜或倾斜的绕组图案,如图16c中所示。这种设计的好处是可以减少端部绕组和谐波,这可以减轻重量并提高效率。

而且,这个实施例可以利用浸渍的中间步骤和模制的最终步骤。这个实施例还可以适于使用分立的绕组纤维段30(例如切割的电导体纤维纬线30),但是这将要求例如通过胶带、通过浸渍或其它合适的方式将分立的绕组纤维段30附接到结构纤维20(例如具有非导电表面的纤维经线20(以及可能的具有机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维经线))的网格。

这个实施例可以得益于先前描述的实施例的优点,包括绕组纤维(例如电导体纤维纬线)的图案的设计、几何形状,绕组纤维的连接以及分立的或连续的绕组纤维(例如切割的或连续的电导体纤维纬线)的使用。

至于其它实施例,可以结合特性改变纤维,例如可以使用具有机械特性、电磁特性和/或热特性的纤维经线和/或纤维纬线。例如,铁纤维纬线70可以被用于产生倾斜或歪斜的铁齿。铁纤维经线或纬线70也可以被用于产生背铁(例如,在电磁垫10的第一部分或最后一部分是纯铁或主要是铁的情况下)。

电磁垫10还可以设有其它物体,诸如磁体或管道。例如,电磁垫10可以设有水管以改善冷却特性。

在进一步的改变中,该方法还可以包括形成(例如编织、盘绕或缠绕)没有绕组纤维的垫,例如具有非导电纬线和/或具有其它机械特性、电磁特性和/或热特性的纬线以及具有电磁特性、机械特性和/或热特性的经线和/或具有导电特性的经线的垫。例如,可以创建不具有导电纤维但是具有电磁特性、机械特性和/或热特性的垫,并将其用作转子或定子部件的一部分以增强特性。例如,可以通过卷或折叠在转子或定子部件上(在具有导电特性的层(即,具有绕组纤维的层)的顶部、下方或之间)来堆积或形成具有上面提到的特性的垫。例如,这些垫可以具有通量携带特性或导热特性,并且被施加到转子或定子部件的外表面或内表面。这可以作为具有绕组纤维的电磁垫的生产过程的一部分,或者是在具有绕组纤维的电磁垫的生产之前或之后的分开的步骤中。

以下部分列出了示例性无槽电动机,该电动机是使用电磁垫形成绕组而设计和制造的。虽然应当认识到的是,定子和转子可以以各种方式构造,但是以下面的方式形成一个示例性定子。

将多根结构纤维20穿入定制的织机中。每根结构纤维20施加张力,该张力在结构纤维20之间变化。最外侧的结构纤维20(它们之间的距离是有效区域)与在两根最外侧结构纤维之间的有效区域中的平行的多根结构纤维平行放置。每根结构纤维的一端连接到圆柱形基座。基座的宽度等于电磁垫10的有效宽度。基座的外径等于定子的期望内径。

基座被附接到转子,该基座可通过转子转动,从而将连接的结构纤维20(以及因此将电磁垫10)卷到基座上。

在这个示例中,基座具有两个主要目的:1)充当电磁垫10的模具,以便可以将其成形为径向磁通定子部件,以及2)充当定子中的磁通导引件(即,背铁)。

在结构纤维段中插入绕组纤维30以形成电磁垫。绕组纤维30以三相绕组图案插入到织机的电线插入区域。绕组纤维30通过结构纤维20以平纹图案锁定在适当的位置,从而形成三相分布绕组图案,每个梭口一根绕组纤维30。使用连续的绕组纤维30,并使用梭子将其编织到结构纤维中。

通过将编织的电磁垫卷起到基座上以形成多个层来形成电磁垫10。每一层具有多个极并且极具有360度/(极的数量)度的角宽度。因此,每一层具有不同的/增加的长度,并且在绕组纤维段之间具有增加的距离,使得每个极都被确切地放置在其相应的槽中,即,与其它绕组纤维段对准。延伸出电磁垫10的结构纤维被切割。将结构纤维20的自由端缝合到卷起的电磁垫上,以防止其散开。然后,将卷起的电磁垫用树脂和硬化剂模制并硬化。然后,从模制的定子中伸出的绕组纤维的端部以期望的并联/串联组合连接到电路板上。

可以将上述实施例和示例进行组合和改变以形成在如权利要求定义的本发明的范围内的其它实施例和示例。

再多了解一些
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