CN104272566B - 灌封定子的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种灌封电机的定子(10)的方法，包括以下步骤：‑在定子内部引入处于非膨胀状态下的可膨胀非金属封套(40)，优选地，封套可弹性变形；‑使封套(40)膨胀；‑在定子内部围绕封套浇注树脂；在树脂固化后封套(40)收缩并被去除。
Description
技术领域
本发明涉及对电机，更特别地是定子的制造。
背景技术
已知将定子浸渍树脂。树脂以涂层的形式被施加在磁框架与绕组上。
灌封与浸渍的区别在于，在定子的中央孔内临时设置的芯轴与外封套之间所限定的死体积的充填步骤，外封套可由定子的壳体、框架或其它部件来限定。
通过用能导热的树脂取代定子内存在的空气，灌封允许降低电机过热，且因此提高电机的单位质量功率。当电机为发动机时，灌封还允许增加发动机的最大扭矩的强度。灌封同样还有助于提高定子的绝缘性能、环境应力的耐受性，并允许提高其结构的刚性。
目前，使用的芯轴由聚乙烯制成。灌封方法包括将冷却芯轴引入定子中，随后整体被加热，从而在引入树脂之前使芯轴膨胀。为了将定子脱模，定子被冷却；由于冷却引起的芯轴收缩，产生脱模操作所需的间隙。芯轴在脱模操作后具有树脂残余物，需要相对较长时间的清洁操作。此外，由于芯轴具有机加工的外表面，树脂的表面状态不平滑。由于当引入芯轴时的间隙很小，因此其放置是困难的。
已知文献US2005/0074548，描述了电动机封装的方法。该文献描述了使用双圆锥来实现封套的膨胀。但是，该方法类型不能以满意的方式控制膨胀，从而导致出现间隙，由此使封套过早磨损。
已知文献EP0321582，其中描述了定子的涂层方法。
已知专利GB976909，其中描述了定子的封装方法。
已知专利US4015154，其中描述了定子的制造方法。
还已知专利US1875206，描述了涂覆有玻璃层的定子。
发明内容
本发明旨在改进电机的定子的灌封方法，其目的尤其在于减少操作用时与材料成本，并借助电机的定子的灌封方法达到该目的，该方法包括以下步骤：
-在定子内部引入处于非膨胀状态下的可膨胀非金属封套，优选地，封套可弹性变形，
-使封套膨胀，
-在定子内部围绕封套浇注树脂
–在树脂固化后封套收缩并被去除。
“非膨胀状态”应理解为比浇注树脂时更小的膨胀的状态。
得益于本发明，灌封操作用时大大缩短。放置封套也同样更为容易，因为在将封套引入定子时，可形成相对更大的间隙。
优选地，使用设置在封套内部的膨胀工具来使封套膨胀。该膨胀工具可在电机作用，例如楔效应下发生变形。
优选地，膨胀工具被设计用来将紧固力矩转变为封套膨胀。
这种类型的膨胀工具由于比US2005/0074548的双圆锥能更好地控制膨胀并限制所生成的间隙，因而更有优势。其允许避免形成树脂薄膜，这种树脂薄膜会脱落且有损于电机的良好运行。
所述膨胀工具可包括与两个挡块协作的紧固螺栓与芯轴，两个挡块的间距由紧固螺栓改变。挡块的靠近可伴随有芯轴的径向膨胀，因而带来围绕心轴的封套的径向膨胀。芯轴可包括每二者之一在一端彼此相连的区段。挡块可具有分别向彼此汇聚的圆锥形表面。
优选地是使用可弹性变形的合成材料制成的封套，因为其能使封套较少受划伤或撞击影响，且由于精确控制其膨胀的可能性，而能良好地控制已经硬化的灌封树脂的块体尺寸；此外，其还能带来较少的可用材料的废弃并形成非常良好的表面品质。优选地，封套包括硅酮、橡胶或聚氨酯或以硅酮、橡胶或聚氨酯制成。
本发明，尤其通过使用如上所述的膨胀工具，允许获得树脂灌封件，其内直径沿定子的孔具有小的受控的差量，例如小于或等于0.2mm。
封套与定子之间所限定的容纳树脂的空间，优选地在下方被封闭板封闭。
所述方法可包括在定子上安装至少一个用于封闭电线通道的封闭塞。该封闭塞，如封闭板，可以由与封套相同的材料制成，尤其是由例如硅酮的可弹性变形的材料制成。
封闭塞可包括用于电线通过的缝隙或多个孔洞。
更好地，封套的外表面具有小于或等于5μm，更好地小于或等于3μm的粗糙度Ra(算数平均偏差)，优选地，封套由浇注或压缩而获得。
这种粗糙度值允许获得质量较好且寿命提高的定子，这尤其因为防止在电机运行时树脂薄膜脱落并从而有损于该电机。
此外，由于压缩允许更容易地获得粗糙度较小的封套，因而更好地是封套由压缩获得。
由压缩获得的封套可通过受压形成交联被实现。更好地，这种方法允许减少封套表面的孔洞并因此获得所希望的较小的粗糙度。
在根据本发明的方法中，树脂在定子内部围绕封套被浇注，而封套处于膨胀状态。
更好地，树脂被浇注到定子的整个高度。
可通过在树脂上模压，尤其是借助在封闭板和/或封闭塞上具有的浮凸印刻，来制成至少一个印刻，所述封闭塞被设置在通至电机的接线盒的电线通道处。更好地，在树脂固化后，封套首先发生收缩，随后被去除。
根据这些方面之一，本发明的目的还在于提出一种用于实施根据本发明方法的装置，该装置包括：
–优选地可弹性变形的可膨胀非金属封套，
–封套的膨胀工具，所述膨胀工具可以为金属或非金属，
–优选地，在一端上封闭定子的封闭板，以及
–优选地，用于封闭从绕组通向电机的接线盒的电线通道的至少一个封闭塞。
优选地，膨胀工具如上文限定。
本发明的目的还在于提出一种电机的定子，包括：
–磁框架，其包括被凹口分开的齿，
–设置在磁框架的凹口内的绕组，
–被齿与树脂灌封件限定的，用于转子的中央通道，介于齿之间的树脂灌封件的径向内表面的粗糙度Ra，小于或等于5μm，更好地小于或等于3μm。
此粗糙度是所述方法的实施特征，这通过径向外表面非常平滑的封套，尤其是由浇注或压缩获得的封套而实现。
优选地，由于齿的收缩，介于齿之间的灌封件的径向内表面被延伸。这也是使用可弹性变形的封套的特征，在将流体树脂引入定子之前，所述封套贴靠于齿上。
灌封件可包括浮凸印刻，尤其位于定子的轴向端以及通至接线盒的电线通道上。
更好地，这些印刻借助如上所限定的封闭板和/或封闭塞制成。
附图说明
通过阅读参考附图在以下被详细描述的本发明的非局限性实施示例，可更好地理解本发明，附图中：
–图1示意性示出被用来灌封树脂的电机的定子的示例的局部轴向剖面图，
–图2类似于图1，为设置于定子的中央孔中的封套膨胀之后的示意图，
–图3示出定子被封闭板和封闭塞的封闭，
–图4单独示出封闭板的立体图，
–图5示出封闭板的实施细节的轴向剖面图，
–图6是封套及在定子内部被用来引起膨胀的工具的分解图，
–图7和8是沿不同观察方向的封闭塞的立体图，
–图9是图7和图8的封闭塞的侧视图，
–图10是图9的沿X-X方向的截面图，
–图11示意性且局部性地示出在灌封之后的定子的中央孔，且
–图12示出膨胀工具的实施变型。
具体实施方式
在图1和图2上示出电机的定子10，包括磁框架11，其例如被认为由磁性板堆叠形成。这些板例如被分开切割并叠起，或被切割成彼此相连的区段，随后绕轴线缠绕，用以构成框架。
框架11包括朝向磁隙的齿，在齿之间界定出能容纳电机的绕组的凹口，图中未示出。绕组例如为集中式或分布式。
框架11被设置在例如由铝铸造件制成的机罩12中。该机罩12可在外部容纳接线盒，图中未示出，用于将绕组电线与电子模块或供电电缆连接。
为了在定子中进行浇注树脂的操作，封闭板20被设置在定子下方，如图3所示，用来在下方封闭定子。
封闭塞30也被设置在机罩12上，用来封闭从绕组朝向接线盒的电线通道的侧开口，并允许电线束通过。
机罩12可在其下端具有环形肋16而封闭板20具有相应的环形凹槽22，被设置用来配合至环形肋16中，如图3所示。
封闭板20例如由弹性体材料制成，例如硅酮。反向文字的浮凸状印刻24可在板20的上表面制成，从而浇注在定子内部的树脂上形成相应的凹版印刻。优选地，封闭板具有朝向肋的斜面90，斜面90在径向上界定出朝向内部的凹槽22，优选地，该斜面介于20°和30°之间，例如为25°，从而能有助于脱模，并避免过早磨损及给每个定子留下一片板的风险，并因此还以非常少的模制而保证其功能。
封闭板20可包括允许印刻板制造日期的位置，孔26例如位于与印刻24沿直径相反处。
可弹性变形的封套40，也被称为封皮，被设置在定子的中央通道内，该封套40被安装在膨胀工具50上，这被单独示出在图6上。
如图所示，封套40例如在其整个高度上具有基本恒定的厚度，且在其下端被底部41封闭。封套40的外部侧表面为回转圆柱形，其轴线与所述电机的旋转轴线重合，其松弛时直径d小于定子的磁框架11的中央孔的直径D。在变型中，灌封件具有可变化的厚度。
框架具有的径向间隙j，即(D-d)/2，例如大于或等于1mm，更好地1.5mm，甚至4或5mm。
对于直径d，间隙j例如为至少1.510-3d。
封套40在其圆柱部分的厚度，例如介于2-20mm之间，可不变或者变化。
优选地，封套40以硅酮、橡胶或聚氨酯制成。
膨胀工具50包括芯轴51，也被称为套筒，例如由PTFE制成，其包括纵向缝隙52，缝隙52界定区段53，区段53中的每对中的一对在一端彼此相连。因此，给定的区段53，通过其上端连接在相邻区段之一上，且通过其下端连接在相邻区段之另一者上。可在缝隙52的端部形成孔洞54，用于避免在区段53分开时形成裂缝开端。各缝隙52从孔洞54延伸，直到达到芯轴的相反边缘。优选地，区段的数量大于或等于2。区段的数量根据人们希望的芯轴的弹性、膨胀系数以及封套性质被确定。
在变型中，芯轴由金属制成。
工具50包括两个活动挡块55和56，具有朝向彼此汇聚的圆锥表面。
通过适于与挡块55和56协作的内部型面形成芯轴51。芯轴51因此可在其内表面上形成与挡块55和56具有相同圆锥度的斜面，如图1所示。
螺杆58连接挡块55和56，并允许使挡块沿一方向彼此靠近或远离，沿该方向可转动一扳手59，扳手59用来由操作者驱动旋转。扳手致动接合在螺栓58上的螺母，该螺栓58固定至上挡块。垫圈保证下挡块55相对于螺栓58沿轴向静止并限制上挡块56朝向底部的行进。
优选地，封闭塞30由硅酮模制而成(但也可以使用如上所述的相同范围的材料)，且包括被端部件32延长的基座31，该端部件32被用来接合在机罩12相应的开口中。端部件32包括切口37，用来使绕组的电线通过。该切口37在其端部通到孔洞38，从而避免产生裂缝开端。
端部件32可在切口37两侧包括空隙33。这些空隙与机罩的几何形状配合且允许限制封闭塞的材料数量。
如图所示，端部件32还可以在其径向内表面包括反向文字的浮凸印刻34，其用来在脱模时显示正向文字信息。
当被设置在芯轴51上的封套40被引入定子内部时，其外直径d明显小于磁框架11的中央孔的直径D，从而简化了封套40的就位且不会对其造成损害。
随后，挡块55和56靠近，在芯轴51的径向膨胀效应下，用来使封套40向外部径向膨胀。区段53在封套40上各自施加沿径向指向外部的推力。
封套40贴靠于框架11的齿71的径向内表面，如图11可见，且稍微被后者压缩。优选地，在定子已经被预加热时，树脂被浇注。对定子、封套40及膨胀工具的加热还能通过热膨胀而增强封套40与齿71之间的接触。定子的加热也可以利用树脂改善绕组的可湿润性。
容纳树脂的空间围绕封套40被确定，所述空间在下方被封闭板20封闭且在侧向被封闭塞30封闭。
封套40的外表面具有小于或等于5μm，更好地小于或等于3μm的粗糙度Ra，优选地，封套由浇注或压缩获得。
树脂被热浇注，优选地，定子被安设在真空钟形罩内，从而能促进树脂中所含气体气泡的排放。树脂的温度例如大于或等于60℃。树脂例如是双组分环氧树脂。
树脂发生聚合并在硬化后延伸，呈介于磁框架11的齿71之间的灌封件70的形式，如图11所示。
为了抽出封套40，操作者作用于螺栓58，使挡块55和56远离并引起芯轴51收缩。封套由于其弹性而伴随芯轴51的收缩。在定子中央孔内的树脂的表面状态是平滑的，并带有小于或等于5μm，更好地小于或等于3μm，例如接近2μm(微米)的粗糙度Ra，。特别地，树脂表面不存在加工痕迹，与使用加工的金属或塑料芯轴时所获得的表面相反，这是由于树脂被浇注成与所述表面接触。
介于齿71之间的树脂表面，位于从齿71沿径向稍微缩进处，优选地超过1mm，甚至1.5mm，例如约为1.8mm。这是由于封套40的可变形性，封套因而可以被芯轴51压靠齿71，并稍微进入齿71之间构成的凹口内部，通常地不会接触绕组，除非希望如此。
本发明不仅局限于所示示例。
因此，也可以使用与上述描述不同的其它膨胀工具。例如，移动作用于芯轴的挡块，可通过不同于螺栓的致动器，例如气压或液压缸而实现。封套还可以承受例如容纳在设在芯轴内部或直接与封套接触的气囊中的气体或液体压力。封套还可以直接承受气体或液体压力，但这会导致更难以控制其膨胀，并产生人们所不希望的封套接触绕组的风险。
封套还可以承受金属或非金属的芯轴的热膨胀力，所述芯轴设有适于其的加热或冷却回路。例如，膨胀工具包括冷却或加热气体或液体流过的蛇形管，该蛇形管被设置在芯轴内部，包括与封套一起被模制的材料块或封套被添加在其上的该材料块上。蛇形管为封套提供快速冷却与收缩的能力。
举例而言，已经在图12上示出膨胀工具的变型，其包括例如由铝制成的主体81，该主体被蛇形管82遍布，蛇形管内循环有流体，从而能够经受快速冷却。封套40围绕主体81被设置。
主体可在加热效应下发生膨胀并引起封套40的膨胀。在树脂硬化之后，主体81可借助蛇形管被快速冷却，从而引起其直径的缩小并允许脱模。
在一变型中，定子包括不带机罩的磁框架。
表述“包括”与“包括至少一个”同义。
Claims (16)
1.一种电机的定子(10)的灌封方法，包括以下步骤：
-在定子(10)内部引入处于非膨胀状态下的可膨胀非金属封套(40)，
-通过设置在所述封套内部的膨胀工具(50)使封套(40)膨胀，所述膨胀工具(50)设计成将紧固力矩转变为封套(40)的膨胀，
-在定子(10)内部围绕封套(40)浇注树脂，
-在树脂固化后使封套(40)收缩并将所述封套(40)去除，
封套(40)的外表面具有小于或等于5μm的粗糙度Ra，在封套(40)与定子(10)的磁框架(11)之间存在径向间隙，所述径向间隙大于或等于1mm。
2.根据权利要求1所述的灌封方法，封套(40)由可弹性变形的合成材料制成。
3.根据权利要求2所述的灌封方法，封套(40)包括硅酮、橡胶或聚氨酯，或由硅酮、橡胶或聚氨酯制成。
4.根据权利要求1所述的灌封方法，膨胀工具(50)包括与两个挡块(55、56)协作的紧固螺栓(58)与芯轴(51)，两个挡块的间距由紧固螺栓(58)改变。
5.根据权利要求4所述的灌封方法，芯轴(51)包括多个区段(53)，区段(53)中的每两个在一端彼此相连。
6.根据权利要求1所述的灌封方法，膨胀工具包括被蛇形管(82)遍布的主体(81)，蛇形管(82)中循环有流体。
7.根据权利要求1所述的灌封方法，封套(40)与定子(10)之间限定的容纳树脂的空间在下方由封闭板(20)封闭。
8.根据权利要求1所述的灌封方法，包括在定子(10)上安装至少一个封闭电线通道的封闭塞(30)。
9.根据权利要求1所述的灌封方法，封套(40)的外表面具有小于或等于3μm的粗糙度Ra。
10.根据权利要求1所述的灌封方法，封套(40)由压缩而获得。
11.根据权利要求1所述的灌封方法，可通过在树脂上模压而制成至少一个印刻。
12.根据权利要求11所述的灌封方法，借助在封闭板(20)和/或封闭塞(30)上具有的浮凸印刻(24；34)而制成至少一个印刻，所述封闭塞(30)被设置在通至电机的接线盒的电线通道处。
13.一种用于实施权利要求1所限定的灌封方法的装置，该装置包括：
–可弹性变形的可膨胀非金属封套(40)，
–使得封套(40)膨胀的工具(50)。
14.根据权利要求13所述的装置，所述工具是可膨胀芯轴。
15.根据权利要求13所述的装置，所述装置包括在一端上封闭定子(10)的封闭板(20)。
16.根据权利要求13所述的装置，所述装置包括用于封闭从绕组通向电机的接线盒的电线通道的至少一个封闭塞(30)。
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