CN104348281B - 用于电机的槽衬 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电机的槽衬。提供了一种用于电机的定子和/或转子的槽衬，且该槽衬包括本体，本体构造成收纳在定子的定子槽内和/或转子的转子槽内。本体从第一端部到相对的第二端部延伸一定长度，且从第一边缘到相对的第二边缘延伸一定宽度。本体包括沿本体的长度延伸的内节段和第一和第二外节段。第一和第二外节段侧接内节段，使得内节段沿本体的长度在第一和第二外节段之间延伸。内节段包括至少一种与第一和第二外节段不同的材料，使得内节段的导热性大于第一和第二外节段的导热性。

Description

用于电机的槽衬
技术领域
旋转电机用于多种应用，诸如，汽车应用、航空应用、工业应用等。旋转电机包括转子和定子。旋转电机可为电动机，其中转子相对于定子旋转以将电能转换成机械能。旋转电机还包括发电机，其中转子与定子之间的相对旋转将机械能转换成电能。
背景技术
一些旋转电机的定子包括定子芯，该定子芯具有环绕定子芯的定子齿卷绕的线圈。线圈围绕定子槽内的定子齿卷绕，定子槽将定子齿分开。槽衬可设在定子槽内，以使线圈与定子芯电绝缘。此外或作为备选，槽衬可设在电机转子的转子槽内，以使转子线圈与转子芯电绝缘。但是，已知的槽衬并非没有缺点。例如，一些已知的槽衬由净聚酰亚胺(neatpolyimide)(例如，Kapton®)膜构成，其具有相对低的导热性。此种相对低的导热性可为提高一些旋转电机(例如，飞行器起动发电机)的功率密度的障碍。
已知的是，通过添加填料材料来提高净聚酰亚胺膜的导热性。但是，将净聚酰亚胺膜的导热性提高到允许功率密度提高的水平所需的填料材料量可提高净聚酰亚胺膜的脆性。槽衬的聚酰亚胺膜的脆性提高可导致在线圈绕组围绕定子或定子齿卷绕时净聚酰亚胺膜撕裂、破裂并且/或者以其它方式破坏，这可导致使线圈与定子或转子芯电绝缘的槽衬的故障。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种用于电机的定子和/或转子的槽衬。槽衬包括本体，本体构造成收纳在定子的定子槽内和/或转子的转子槽内。本体从第一端部到相对的第二端部延伸一定长度。本体从第一边缘到相对的第二边缘延伸一定宽度。本体包括沿本体的长度延伸的内节段。本体包括沿本体的长度延伸的第一和第二外节段。第一和第二外节段沿本体的长度侧接内节段，使得内节段沿本体的长度在第一和第二外节段之间延伸，且使得第一外节段包括本体的第一边缘，且第二外节段包括本体的第二边缘。内节段包括至少一种与第一和第二外节段不同的材料，使得内节段的导热性大于第一和第二外节段的导热性。
在一个实施例中，提供了一种用于电机的定子。定子包括沿中心纵轴线延伸一定长度的定子芯。定子芯包括定子基座、从定子基座相对于中心纵轴线沿径向延伸的定子齿，和在相邻定子齿之间延伸的定子槽。线圈围绕对应的定子齿卷绕。线圈在对应的定子槽内延伸。槽衬收纳在对应的定子槽内。槽衬包括本体，本体从第一端部到相对的第二端部延伸一定长度。本体包括沿本体的长度延伸的内节段，和沿本体的长度延伸的第一和第二外节段。第一和第二外节段沿本体的长度侧接内节段，使得内节段沿本体的长度在第一和第二外节段之间延伸。内节段包括至少一种与第一和第二外节段不同的材料，使得内节段的导热性大于第一和第二外节段的导热性。
在一个实施例中，一种用于电机的转子包括沿中心纵轴线延伸一定长度的转子芯。转子芯包括转子基座、从转子基座相对于中心纵轴线沿径向延伸的转子齿，和在相邻转子齿之间延伸的转子槽。转子包括围绕对应的转子齿卷绕的线圈。线圈在对应的转子槽内延伸。槽衬收纳在对应的转子槽内。槽衬包括本体，本体从第一端部到相对的第二端部延伸一定长度。本体包括沿本体的长度延伸的内节段，和沿本体的长度延伸的第一和第二外节段。第一和第二外节段沿本体的长度侧接内节段，使得内节段沿本体的长度在第一和第二外节段之间延伸。内节段包括至少一种与第一和第二外节段不同的材料，使得内节段的导热性大于第一和第二外节段的导热性。
一种用于电机的定子或转子中的至少一者的槽衬，槽衬包括：本体，其构造成收纳在定子的定子槽或转子的转子槽中至少一者内，本体从第一端部到相对的第二端部延伸一定长度，本体从第一边缘到相对的第二边缘延伸一定宽度，本体包括：内节段，其沿本体的长度延伸；和第一和第二外节段，其沿本体的长度延伸，第一和第二外节段沿本体的长度侧接内节段，使得内节段沿本体的长度在第一和第二外节段之间延伸，且使得第一外节段包括本体的第一边缘，且第二外节段包括本体的第二边缘，其中，内节段包括不同于第一和第二外节段的至少一种材料，使得内节段的导热性大于第一和第二外节段的导热性。
优选地，本体的内节段的导热性至少为大约1.5W/mK。
优选地，本体的内节段的导热性在大约1.5W/mK与大约2.5W/mK之间，且本体的第一和第二外节段的导热性小于大约0.2W/mK。
优选地，本体的第一和第二外节段具有大于内节段的挠性。
优选地，本体的内节段包括填充有氮化硼颗粒的聚酰亚胺。
优选地，本体的第一和第二外节段为净聚酰亚胺。
优选地，本体的内节段包括聚酰亚胺，该聚酰亚胺利用玻璃纤维、聚醚醚酮(PEEK)纤维、聚醚酮酮(PEKK)纤维、对位芳纶合成纤维，或聚苯并咪唑(PBI)纤维中的至少一种来增强。
优选地，本体为膜，膜具有由沿本体的长度侧接内节段的第一和第二外节段限定的带状结构。
优选地，本体的内节段、第一外节段或第二外节段中的至少一者沿本体的长度的大致全部从第一端部延伸到第二端部。
优选地，本体的长度大于本体的宽度。
一种用于电机的定子，定子包括：定子芯，其沿中心纵轴线延伸一定长度，定子芯包括定子基座、从定子基座相对于中心纵轴线沿径向延伸的定子齿，和在相邻定子齿之间延伸的定子槽；线圈，其围绕对应的定子齿卷绕，线圈在对应的定子槽内延伸；和槽衬，其收纳在对应的定子槽内，槽衬包括：本体，其从第一端部到相对的第二端部延伸一定长度，本体包括沿本体的长度延伸的内节段，和沿本体的长度延伸的第一和第二外节段，第一和第二外节段沿本体的长度侧接内节段，使得内节段沿本体的长度在第一和第二外节段之间延伸，其中，内节段包括至少一种与第一和第二外节段不同的材料，使得内节段的导热性大于第一和第二外节段的导热性。
优选地，槽衬收纳在对应的定子槽内，使得槽衬在线圈与定子芯的如下表面之间延伸，表面限定用于使线圈与定子芯电绝缘的对应的定子槽。
优选地，槽衬收纳在其内的对应的定子槽从定子基座相对于中心纵轴线沿径向延伸至末梢开口，对应的定子槽沿中心纵轴线从第一端部开口到第二端部开口延伸一定长度，槽衬的本体从第一边缘到相对的第二边缘延伸一定宽度，槽衬收纳在对应的定子槽内，使得本体的第一和第二端部定位成邻近末梢开口，且使得第一和第二边缘定位成分别邻近第一和第二端部开口。
优选地，槽衬的本体的内节段的导热性至少为大约1.5W/mK。
优选地，槽衬的本体的内节段的导热性在大约1.5W/mK与大约2.5W/mK之间，且槽衬的本体的第一和第二外节段的导热性小于大约0.2W/mK。
优选地，槽衬的本体的第一和第二外节段具有大于内节段的挠性。
优选地，槽衬的本体的内节段包括聚酰亚胺，该聚酰亚胺填充有氮化硼颗粒，且利用玻璃纤维、聚醚醚酮(PEEK)纤维、聚醚酮酮(PEKK)纤维、对位芳纶合成纤维，或聚苯并咪唑(PBI)纤维中的至少一种来增强。
优选地，槽衬的本体的第一和第二外节段为净聚酰亚胺。
一种用于电机的转子，转子包括：转子芯，其沿中心纵轴线延伸一定长度，转子芯包括转子基座、从转子基座相对于中心纵轴线沿径向延伸的转子齿，和在相邻转子齿之间延伸的转子槽；线圈，其围绕对应的转子齿卷绕，线圈在对应的转子槽内延伸；和槽衬，其收纳在对应的转子槽内，槽衬包括：本体，其从第一端部到相对的第二端部延伸一定长度，本体包括沿本体的长度延伸的内节段，和沿本体的长度延伸的第一和第二外节段，第一和第二外节段沿本体的长度侧接内节段，使得内节段沿本体的长度在第一和第二外节段之间延伸，其中，内节段包括至少一种与第一和第二外节段不同的材料，使得内节段的导热性大于第一和第二外节段的导热性。
优选地，槽衬的本体的内节段的导热性至少为大约1.5W/mK。
附图说明
图1为电机的实施例的透视图。
图2为电机的另一个实施例的透视图。
图3为图1中所示的电机的截面视图。
图4为图3中所示的电机的槽衬的实施例的透视图。
图5为图1和图3中所示的电机的一部分的透视图，示出图4中所示的槽衬收纳在电机的定子槽的实施例内。
图6为电机的另一个实施例的截面视图。
具体实施方式
在结合附图阅读时，某些实施例的以下详细描述将得到更好的理解。应当理解的是，各种实施例不限于图中所示的布置和方案。
如本文使用的，以单数形式叙述且冠有词语“一个”或“一种”的元件或步骤应理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确陈述此类排除。此外，对“一个实施例”的引用并非旨在解释为排除也包括叙述的特征的附加实施例的存在。此外，除非明确地相反指出，否则实施例“包括”或“具有”带特定性质的元件或多个元件可包括没有此类性质的附加的此类元件。如本文使用的，用语“导体”旨在意指传导磁场的结构。
各种实施例提供了槽衬、定子和电机。例如，槽衬、定子和电机的各种实施例包括具有本体的槽衬，本体具有沿本体的长度延伸的内节段，以及沿本体的长度延伸的第一和第二外节段。第一和第二外节段沿本体的长度侧接内节段，使得内节段沿本体的长度在第一和第二外节段之间延伸。内节段包括至少一种与第一和第二外节段不同的材料，使得内节段的导热性大于第一和第二外节段的导热性。外节段可具有大于内节段的挠性。
各种实施例的至少一个技术效果是，例如，相比于使用由净聚酰亚胺(例如，Kapton®)膜制成的已知槽衬的电机的功率密度，增大电机的功率密度。各种实施例的至少一个技术效果为提供槽衬，该槽衬相比于至少一些已知槽衬具有提高的导热性，但保持此类已知槽衬在槽衬边缘处的挠性。
各种实施例可在电机内实施，电机包括电动机和发电机。电机的应用包括但不限于汽车应用、航空应用、工业应用等。本文所述和/或所示的槽衬的各种实施例可与任何类型的旋转电机一起使用，该旋转电机具有任何设计、结构、构造、布置等。
图1为电机10的实施例的透视图。电机10包括定子12和转子14，它们围绕电机10的中心纵轴线16同心地对准。转子14构造成相对于定子12旋转。旋转电机10可为电动机，其中转子14相对于定子12旋转以将电能转换成机械能。作为备选，电机为发电机，其中转子14与定子12之间的相对旋转将机械能转换成电能。在电机10的所示实施例中，电机10为飞行器发动机起动发电机。但是，电机10不限于为飞行器发动机起动发电机。相反，电机10可为任何类型的旋转电机，诸如但不限于，同步机、多相电机、具有集中绕组的电机、具有分布绕组的电机、磁阻电机、感应电机、绕线磁极(wound field)机器、凸极电机、内置永磁体(IPM)机器、具有与IPM机器不同地布置的永磁体的电机(例如，表面PM机器等)等。
定子12沿中心纵轴线16延伸一定长度。定子12包括具有中心开口20的定子芯18，中心开口20沿中心纵轴线16延伸。转子14沿中心纵轴线16延伸一定长度。转子14包括轴22和安装到轴22的转子芯24。轴22构造成围绕中心纵轴线16相对于定子芯18旋转。转子芯24安装到轴22，使得转子芯24构造成与轴22一起围绕中心纵轴线16旋转。
在图1中所示的实施例中，转子14在定子芯18的中心开口20内延伸，且构造成相对于定子芯18在中心开口20内旋转。换言之，电机10的定子芯18围绕转子14延伸，使得转子14在定子12内旋转。作为备选，转子14围绕定子12旋转，使得转子组件构造成围绕定子12旋转。
例如，图2为电机110的另一个实施例的透视图。电机110包括定子112和转子114，它们围绕中心纵轴线116同心地对准。转子114相对于定子112旋转，以将电能转换成机械能，或者反之亦然。
定子112和转子114沿中心纵轴线116延伸一定长度。转子114包括具有中心开口120的转子芯124，中心开口120沿中心纵轴线116延伸。定子112在转子芯124的中心开口120内延伸，使得转子芯124围绕定子112延伸。转子芯124构造成围绕中心纵轴线116相对于定子112旋转。换言之，转子芯124构造成围绕定子112旋转。在电机110的所示实施例中，电机110为飞行器发动机起动发电机。但是，电机110不限于为飞行器发动机起动发电机。相反，电机110可为任何其它类型的旋转电机，如上文参照电机10所述的。
图3为电机10的截面视图。如上所述，电机10包括定子12和转子14。定子12包括生成磁场的定子芯18。定子芯12延伸弧长AL。定子芯18的径向(相对于中心纵轴线16)内表面26限定定子芯18的中心开口20。
在定子12的所示实施例中，定子芯18包括定子基座28和多个定子齿30，定子齿30从定子基座28沿径向(相对于中心纵轴线16)延伸。定子齿30从定子基座28沿径向延伸至定子齿30的端部32。在定子12的所示实施例中，定子齿30从定子基座28沿径向(相对于中心纵轴线16)向内延伸。在一些备选实施例中，定子齿30从定子基座28沿径向(相对于中心纵轴线16)向外延伸。
如在图3中可见，定子齿30围绕中心纵轴线16沿径向布置，使得定子齿30沿定子芯18的弧长AL彼此间隔开。定子芯18包括定子槽34，定子槽34沿定子芯18的弧长AL在相邻的定子齿30之间延伸。换言之，定子槽34布置成定子齿30为定子齿30的交替样式形式，并且定子槽34沿定子芯18的弧长AL。定子槽34从定子基座28沿径向(相对于中心纵轴线16)延伸。在定子12的所示实施例中，定子槽34从定子基座28沿径向(相对于中心纵轴线16)向内延伸。在一些备选实施例中，相邻定子齿30的端部32连接在一起。
定子12包括场线圈36，场线圈36具有围绕对应的定子齿30卷绕的绕组。线圈36的绕组围绕对应的定子齿30卷绕，使得线圈36的绕组在对应的定子槽34内延伸，如在图3中可见。线圈36可包括一个或更多个直流(DC)场线圈36和/或一个或更多个交流(AC)场线圈36。在一些实施例中，线圈36包括铜线圈。此外，在一些实施例中，定子12包括分数槽集中绕组(未示出)。各个线圈36可为或呈现任何数目的相，诸如但不限于单相或三相。
定子芯18可包括任何数目的定子齿30和任何数目的定子槽34。在定子12的所示实施例中，定子芯18包括二十四个定子齿30和二十四个定子槽34。定子芯18可包括任何数目的线圈36。当定子12包括多个相的AC线圈36时，定子12可包括任何数目的相组。
定子12包括槽衬40(在图4和5中更好地示出)，槽衬40在定子槽34内延伸，以使线圈36与定子芯18电绝缘。下文将参照图4和5来更详细描述槽衬40。
转子14包括轴22(图1)和转子芯24。为了清楚，在图3中未示出轴22。转子芯24包括沿中心纵轴线16延伸一定长度的本体42。转子芯24的本体42延伸弧长AL1。本体42构造成围绕中心纵轴线16相对于定子12旋转。在转子14的所示实施例中，本体42包括转子基座44、从转子基座44沿径向(相对于中心纵轴线16)延伸的多个磁性节段46，以及从转子基座44沿径向(相对于中心纵轴线16)延伸的多个非磁性节段48。在转子14的所示实施例中，节段46和48从转子基座44沿径向(相对于中心纵轴线16)向外延伸。在一些备选实施例中，节段46和48从转子基座44沿径向(相对于中心纵轴线16)向内延伸。
磁性节段46和非磁性节段48以磁性节段46和非磁性节段48的交替样式沿转子芯24的弧长AL1布置。换言之，磁性节段46围绕中心纵轴线16沿径向布置，使得磁性节段46沿转子芯24的弧长AL1彼此间隔开，其中非磁性节段48在相邻磁性节段46之间沿转子芯24的弧长AL1延伸。在转子14的所示实施例中，转子14为带齿转子，其中磁性节段46限定转子芯24的转子齿46。
转子芯本体42的转子基座44包括径向(相对于中心纵轴线16)内表面50，径向内表面50限定转子芯24的中心开口52。转子芯24包括分别由磁性节段和非磁芯节段46和48的端部表面限定的周缘。气隙G在转子芯24的周缘与定子芯18的径向内表面26之间延伸。转子基座44可包括一个或更多个榫眼(未示出)，榫眼构造成将轴22的对应凸榫(未示出)收纳在其中，以用于将转子芯本体42安装到轴22。除榫眼和凸榫之外或作为榫眼和凸榫的替代，可提供用于将转子芯本体42安装到轴22的其它布置。
转子芯24的本体42可由多个叠片的一个或更多个叠层形成。作为使用叠片的一个或更多个叠层的备选方案，转子芯本体42可形成为单件材料。转子芯本体42的转子基座44可由磁性材料与磁性节段46和/或非磁性节段48一体地形成。例如，当转子芯24的本体42由叠片的叠层形成时，叠层内的各个叠片或层的转子基座44可由磁性材料与叠片的磁性节段46和/或非磁性节段一体地形成。此外，且例如，在转子芯本体42形成为单件材料的实施例中，转子基座44为单件材料，其由磁性材料与转子芯24的全部磁性节段46和非磁性节段48一体地形成。在转子14的所示实施例中，磁性节段与转子基座44磁性地连通，使得转子14为带齿转子。换言之，转子基座44传送磁通量。转子14的带齿转子结构不论由叠片的叠层形成或是由单件材料形成，都使转子14与“分段”转子14区分开，“分段”转子包括转子芯，该转子芯具有与转子基座且彼此磁性地隔离或分段的磁性节段。如电机10的所示实施例中那样，定子12和/或转子14可包括或可不包括永磁体。在一些备选实施例中，转子14为分段转子。
转子芯24可包括任何数目的磁性节段46和/或非磁性节段48。例如，转子芯24可包括任何数目的转子齿46。转子芯24可包括与定子芯18所包括的定子齿30数目为相同数目的转子齿46。作为备选，定子芯18可包括比转子芯24包括的转子齿46数目多或少的定子齿30数目。在电机10的所示实施例中，转子芯24包括十四个转子齿46，使得电机10的所示实施例包括比转子齿46多的定子齿30数目。
图4为槽衬40的实施例的透视图。槽衬40包括本体54，其构造成收纳在定子芯18(图1、3和5)的对应定子槽34(图3和5)内。槽衬40的本体54沿中心纵轴线56从端部58到与端部58相对的端部60延伸长度L。槽衬40的本体54从边缘62到与边缘62相对的边缘64延伸宽度W。本体54的厚度T限定为从本体54的侧面66到本体54的相对侧面68。端部58和60中的各个在本文中可称为“第一”端部和/或“第二”端部。边缘62和64中的各个在本文中可称为“第一”边缘和/或“第二”边缘。
槽衬40的本体54包括内节段70，内节段70沿本体54的长度L(即，沿中心纵轴线56)延伸一定长度。本体54还包括两个外节段72和74，外节段72和74沿本体54的长度L和中心纵轴线56延伸一定长度。如在图4中可看到的，外节段72和74沿本体54的长度L和轴线56侧接内节段70。换言之，外节段72和74沿本体54的长度L和轴线56在内节段70的相对侧面76和78上延伸。因此，内节段70沿本体54的长度L和轴线56在外节段72和74之间延伸。节段70、72和74限定互连的平行节段，该互连的平行节段沿本体54的长度L和轴线56而延伸。在所示的实施例中，本体54具有带状结构，该带状结构由侧接内节段70的外节段72和74至少部分地限定。例如，本体54的带状结构由作为沿本体54的长度L和轴线56延伸的互连平行节段的节段70、72和74的布置至少部分地限定。本体54的互连节段70、72和74限定一体结构，使得本体54为单个连续件。外节段72包括本体54的边缘62。外节段74包括本体54的边缘64。本体54的外节段72和74中的各个在本文中可称为“第一”外节段和/或“第二”外节段。
在一些实施例中，本体54的内节段70构造成导热性比一些已知槽衬的净聚酰亚胺(例如，Kapton®)膜更大。相比于使用由净聚酰亚胺膜制成的已知槽衬的电机的功率密度，内节段70的此种增大的导热性使槽衬40能够增大电机10(图1、3和5)的功率密度。例如，尽管净聚酰亚胺膜可具有低于大约0.2W/mK的导热性，但槽衬40的本体54的内节段70构造成具有至少大约1.5W/mK的导热性。在一些实施例中，本体54的内节段70具有大约1.5W/mK与大约2.5W/mK之间的导热性，而在其它实施例中，内节段具有大于大约2.5W/mK的导热性。如本文使用的，大约1.5W/mK与大约2.5W/mK“之间”的范围包括大约1.5W/mK和大约2.5W/mK的值。
本体54的内节段70可由任何材料制成，以对内节段70提供大于一些已知槽衬的净聚酰亚胺膜的增大的导热性，同时仍提供能够使对应线圈36与定子芯18电绝缘的槽衬40。在一些实施例中，内节段70由聚酰亚胺制成，该聚酰亚胺填充有增大聚酰亚胺的导热性的一种或更多种填料材料。增大聚酰亚胺的导热性的填料材料的实例包括但不限于氮化硼、氮化铝、金刚石、硅石、氧化铝等。聚酰亚胺可填充有任何量的对槽衬40的内节段70提供至少大约1.5W/mK的导热性的(多种)填料材料，诸如，但不限于大约40%wt、大约50%wt和大约60%wt。在一个实施例中，槽衬40的内节段70包括填充有大约50%wt氮化硼颗粒(例如，氮化硼的粉末、粒子等)的聚酰亚胺。
除(多种)填料材料之外，用于制造内节段70的聚酰亚胺材料可以利用一种或更多种增强材料来增强。(多种)增强材料提高内节段70在拉伸、剪切(即，撕裂)和弯曲方面的强度，这可防止在线圈36的绕组围绕槽衬40的对应定子齿30卷绕时槽衬40的内节段70撕裂、破裂和/或以其它方式破坏，。用于内节段70的增强材料的实例包括但不限于玻璃纤维、聚醚醚酮(PEEK)纤维、聚醚酮酮(PEKK)纤维、对位芳纶合成纤维(例如，Kevlar®)、聚苯并咪唑(PBI)纤维等。
本体54的外节段72和74中的各个构造成保持一些已知槽衬的净聚酰亚胺膜的总体挠性。外节段72和74的挠性增大了槽衬40的本体54例如在边缘62和/或64处在线圈36的绕组围绕槽衬40的对应定子齿30卷绕时对于撕裂、破裂和/或其它方式的破坏的抵抗力。此外，外节段72和74的挠性使本体54能够在线圈36围绕对应定子齿30卷绕期间弯曲和/或折叠，这可防止本体54撕裂、破裂和/或以其它方式破坏。例如，外节段72和74的挠性使本体54能够在用于围绕对应定子齿30卷绕线圈36的滴浸(trickle impregnation)过程期间弯曲和/或折叠。
为了保持一些已知槽衬的净聚酰亚胺膜的总体挠性，外节段72和74各自为净聚酰亚胺。如本文使用的，“净”聚酰亚胺为包括小于大约5%wt的不同材料(例如，填料材料、增强材料等)的聚酰亚胺。在一些实施例中，净聚酰亚胺(除聚酰亚胺外)不包括任何其它材料。各个节段70和72可为任何类型的净聚酰亚胺，诸如但不限于Kapton®材料、Apical®材料、UPILEX®材料、VTECTM材料、Norton®材料、Kaptrex®材料等。在一些实施例中，外节段70和72由相同的净聚酰亚胺制成，而在其它实施例中，外节段72由相比于外节段74不同的净聚酰亚胺制成。
如应当从以上描述理解的那样，内节段70包括至少一种与外节段72和74不同的材料。具体而言，尽管全部节段70、72和74由聚酰亚胺制成，但内节段70额外地包括(多种)填料材料，且可选地包括(多种)增强材料。在一些实施例中，内节段70由与外节段72和/或外节段74相同的聚酰亚胺制成。在其它实施例中，内节段70由不同于外节段72和/或外节段74的聚酰亚胺制成。
本体54的内节段70的不同材料对内节段70提供了比外节段72和74的导热性大的导热性。具体而言，(多种)填料材料对内节段70提供至少大约1.5W/mK的导热性(如上文所述)，而外节段72和74的净聚酰亚胺可对外节段72和74提供低于大约0.2W/mK的导热性。但是，外节段72和74中的各个的净聚酰亚胺对外节段72和74提供大于内节段70的挠性。具体而言，外节段72和74中的各个的净聚酰亚胺通过包括(多种)填料材料而保持比内节段70大的挠性。
槽衬40的本体54的长度L和宽度W可各自具有任何值，且长度L可具有相对于本体54的宽度W的任何值。在所示的实施例中，本体54的长度L的值大于本体54的宽度W的值。作为备选，本体54的宽度W大于长度L。本体54的总厚度T可具有任何值。在一些实施例中，本体54的总厚度T具有一个值，使得本体54被认为是“膜”。例如，当整体厚度T小于大约0.3毫米(mm)时，槽衬40的本体54可认为是膜。
尽管示为具有矩形(例如，如在端部58和60以及边缘62和64之间二维地限定的)和平行六面体(例如，如在端部58和60、边缘62和64、以及侧面66和68之间三维地限定的)形状，但本体54可额外地或备选地包括任何其它形状。例如，端部58和60与边缘62和64交叉处的转角在其它实施例中可具有更圆的形状。此外，且例如，本体54可具有椭圆二维形状(例如，如在端部58和60以及边缘62和64之间限定的或与其类似的结构)或锥形(例如，沙漏)二维形状。
在所示的实施例中，节段70、72和74中的各个具有大致相等的长度。此外，在所示的实施例中，节段70、72和74中的各个沿本体54的长度L的大致全部从端部58延伸到端部60。但是，各个节段70、72和74可沿本体54的全长L的任何量延伸，且各个节段70、72和74的长度可具有相对于其它节段70、72和74的长度的任何值。例如，在一些备选实施例中，外节段72和74的长度比内节段70的长度短，或反之亦然。此外，尽管示为具有大致相同的值，但外节段72和74的宽度W1和W2分别可备选地具有不同值。尽管示为分别大于外节段72和74的宽度W1和W2，但内节段70的宽度可备选地小于宽度W1和/或宽度W2。
尽管节段70、72和74在所示实施例中示为具有相同近似值的相应厚度T1、T2和T3，但各个厚度T1、T2和T3可具有相对于其它厚度T1、T2和T3的任何值。本体54的形状和/或长度L、宽度W、W1和W2、厚度T、T1、T2和T3的各种值，以及节段70、72和74的长度可选择和/或构造成：(1)使槽衬40的本体54能够使对应的线圈36与定子芯18电绝缘；(2)对内节段70提供至少大约1.5W/mK的导热性；(3)对外节段72和74提供大于内节段70的挠性；(4)对外节段72和74提供大致类似于净聚酰亚胺膜的总体挠性的挠性；(5)基于对应的定子槽34的几何形状；和/或(6)基于对应的线圈36的几何形状。
槽衬40的本体54可使用任何过程、方法、结构、器件等来制造，诸如但不限于使用铸造过程、使用成批过程，使用线性过程等。内节段70的填充的(且可选地增强的)聚酰亚胺在内节段与外节段72和74之间处的接头80和82处分别接合到外节段72和74的净聚酰亚胺。相应的接头80和82处的内节段70与外节段72和74之间的接合可为初级接合。内节段70与外节段72和74之间的此种初级连结可将接头80和82提供为近似平滑的。换言之，内节段70与外节段72和74之间的初级接合可对本体54提供从内节段70到外节段72和74的无缝过渡。在一些实施例中，内节段70与外节段72和74之间在相应接头80和82处的接合不使用任何附加的粘合剂和/或其它次级接合材料来形成。
当本体54使用铸造过程制造时，节段70、72和74可在单个铸造过程中铸造在一起。作为备选，内节段70使用第一铸造过程铸造，且外节段72和74随后使用第二铸造过程铸造在内节段70的相对侧面76和78上。
制造本体54的一个非限制性实例包括在混合和气体处理(gassing)之后制备包含氮化硼粉末的聚酰胺酸溶液。内节段70然后与增强材料的至少一个层片一起膜铸造。外节段72和74然后使用净聚酰胺酸树脂来膜铸造在内节段70的相对侧面76和78上。在膜铸造过程之后，本体54加热到大约80℃与大约100℃之间，以除去溶剂，且在较高温度过程下酰亚胺化(例如，直到大约250℃与大约300℃之间)，以形成完整的本体54。
图5为电机10的一部分的透视图，示出收纳在电机10的对应的定子槽34内的槽衬40。图5中示出了两个相邻的定子齿30，其中定子槽34在其间延伸。线圈36示为围绕定子齿30卷绕，使得线圈36在定子槽34内延伸。为了清楚起见，线圈36在图5中以虚线示出。图5中所示的线圈36围绕定子齿30的卷绕构造仅意图为示范性的。如上所述，线圈36可具有任何卷绕构造。例如，尽管两个线圈36在图5中示为在定子槽34内延伸，但在一些实施例中，定子槽34中的一个或更多个仅包括在其中延伸的一个线圈36。
如可在图5中看到的那样，定子槽34从定子基座28沿径向(相对于中心纵轴线16)延伸至定子槽34的末梢开口84。定子槽34沿中心纵轴线16从端部开口86到相对的端部开口88延伸一定高度。端部开口86和88中的各个在本文中可称为“第一”和/或“第二”端部开口。
槽衬40的本体54收纳在对应的定子槽34内，使得本体54在定子芯18与在定子槽34内延伸的各个线圈36之间延伸。具体而言，槽衬40的本体54在线圈36与定子芯18的限定定子槽34的表面90、92和94之间延伸。从而，槽衬40的本体54使线圈36与定子芯18电绝缘。
如在图5中可看到的，槽衬40的本体54收纳在定子槽34内，使得本体54的端部58和60定位成邻近末梢开口84。此外，边缘62和64定位成分别邻近端部开口86和88。尽管示为与定子齿34的表面96和98对准，但边缘62和/或64可备选地延伸越过(沿中心纵轴线16)相应的表面96和98。
线圈36围绕定子齿34卷绕，使得线圈36包在边缘62和64上和在其间延伸的内节段70上。例如，相比于使用由净聚酰亚胺(例如，Kapton®)膜制成的已知槽衬的电机的功率密度，内节段70的导热性可使槽衬40的本体54能够增大电机10的功率密度。由外节段72和74提供的挠性提高了槽衬40的本体54例如在边缘62和/或64处在线圈36的绕组围绕定子齿30卷绕时对于撕裂、破裂和/或其它方式的破坏的抵抗力。外节段72和74的挠性可使本体54能够在线圈36围绕对应定子齿30卷绕期间弯曲和/或折叠，这可防止本体54撕裂、破裂和/或以其它方式破坏。例如，外节段72和74的挠性可使本体54能够在用于围绕对应定子齿30卷绕线圈36的滴浸过程期间弯曲和/或折叠。此外，内节段70的(多种)可选增强材料可防止在线圈36的绕组围绕对应的定子齿30卷绕时槽衬40的内节段70撕裂、破裂或以其它方式破坏。因此，槽衬40的本体54相比于至少一些已知的槽衬具有提高的导热性，同时保持了至少一些已知槽衬在本体54的边缘62和64处的挠性。
图6为电机210的另一个实施例的截面视图。电机10包括定子212和转子214。定子212包括定子芯218，定子芯218生成磁场。定子芯212延伸弧长AL2。定子芯218的径向(相对于中心纵轴线216)内表面226限定定子芯218的中心开口220。
在定子212的所示实施例中，定子芯218包括定子基座228和多个定子齿230，定子齿230从定子基座228沿径向(相对于中心纵轴线216)延伸。定子齿230从定子基座228沿径向延伸至定子齿230的端部232。在定子212的所示实施例中，定子齿230从定子基座228沿径向(相对于中心纵轴线216)向内延伸。在一些备选实施例中，定子齿230从定子基座228沿径向(相对于中心纵轴线216)向外延伸。
如在图6中可见的，定子齿230围绕中心纵轴线216沿径向布置，使得定子齿230沿定子芯218的弧长AL2彼此间隔开。定子芯218包括定子槽234，定子槽234沿定子芯218的弧长AL2在相邻的定子齿230之间延伸。换言之，定子槽234布置成定子齿230为定子齿230的交替样式，并且定子槽234沿定子芯218的弧长AL2。定子槽234从定子基座228沿径向(相对于中心纵轴线216)延伸。在定子212的所示实施例中，定子槽234从定子基座228沿径向(相对于中心纵轴线216)向内延伸。在一些备选实施例中，相邻定子齿230的端部232连接在一起。
定子212包括具有绕组的定子线圈236，该绕组围绕对应的定子齿230卷绕。线圈266的绕组围绕对应的定子齿230卷绕，使得线圈236的绕组在对应的定子槽264内延伸，如在图6中可见的。线圈236可包括一个或更多个DC场线圈236和/或一个或更多个AC场线圈236。在一些实施例中，线圈236包括铜线圈。此外，在一些实施例中，定子212包括分数槽集中绕组(未示出)。各个线圈236可为或呈现任何数目的相，诸如但不限于单相或三相。
定子芯218可包括任何数目的定子齿230和任何数目的定子槽234。在定子212的所示实施例中，定子芯218包括二十四个定子齿230和二十四个定子槽234。定子芯218可包括任何数目的线圈236。当定子212包括多个相的AC线圈236时，定子212可包括任何数目的相组。
定子212包括槽衬40(在图4和5中更好地示出)，槽衬40在定子槽234内延伸，以用于使线圈236与定子芯218电绝缘。上文参照图4和5更详细地描述了槽衬40。
转子214包括转子轴(未示出，例如，图1中所示的转子轴22)和转子芯224。转子芯224包括沿中心纵轴线216延伸一定长度的本体242。转子芯224的本体242延伸弧长AL3。本体242构造成围绕中心纵轴线216相对于定子212旋转。在转子214的所示实施例中，本体242包括转子基座244、从转子基座244沿径向(相对于中心纵轴线216)延伸的多个转子齿246，和从转子基座244沿径向(相对于中心纵轴线216)延伸的多个转子槽248。在转子214的所示实施例中，转子齿246和转子槽248从转子基座244沿径向(相对于中心纵轴线216)向外延伸。在一些备选实施例中，转子齿246和转子槽248从转子基座244沿径向(关于中心纵轴线216)向内延伸。
转子齿246和转子槽248以齿246和槽248的交替样式沿转子芯224的弧长AL3布置。换言之，转子齿246围绕中心纵轴线216沿径向布置，使得转子齿246沿转子芯224的弧长AL3彼此间隔开，其中转子槽248沿转子芯224的弧长AL3在相邻转子齿246之间延伸。
转子芯本体242的转子基座244包括径向(相对于中心纵轴线216)内表面250，径向内表面250限定转子芯224的中心开口252。转子芯224包括由转子齿246的端面限定的周缘。气隙在转子芯224的周缘与定子芯218的径向内表面226之间延伸。转子基座244可包括一个或更多个榫眼(未示出)，榫眼构造成将转子轴的对应凸榫(未示出)收纳在其中，以用于将转子芯本体242安装到转子轴。除榫眼和凸榫之外或作为榫眼和凸榫的替代，可提供其它布置以用于将转子芯本体242安装到转子轴。
转子芯224的本体242可由多个叠片的一个或更多个叠层形成。作为使用叠片的一个或更多个的叠层的备选方案，转子芯本体242可形成为单件材料。转子芯本体242的转子基座244可由磁性材料与转子齿246一体地形成。定子212和/或转子214可包括或可不包括永磁体。
转子芯224可包括任何数目的转子齿246和/或转子槽248。转子芯224可包括与定子芯218所包括的定子齿230的数目为相同数目的转子齿246。作为备选，定子芯218可包括比转子芯224所包括的转子齿246数目多或少的定子齿230数目。在电机210的所示实施例中，转子芯224包括十四个转子齿246，使得电机210的所示实施例包括多于转子齿246的定子齿230数目。
转子214包括转子线圈336，转子线圈336具有围绕对应的转子齿246卷绕的绕组。线圈336的绕组围绕对应的转子齿246卷绕，使得线圈336的绕组在对应的转子槽248内延伸，如在图6中可见的。线圈336可包括一个或更多个DC场线圈336和/或一个或更多个AC场线圈336。在一些实施例中，线圈336包括铜线圈。此外，在一些实施例中，转子214包括分数槽集中绕组(未示出)。各个线圈336可为或呈现任何数目的相，如，但不限于单相或三相。
转子214包括槽衬40(在图4和5中更好地示出)，槽衬40在转子槽248内延伸，以用于使线圈336与转子芯224电绝缘。槽衬40以与定子槽34(图3和5)和定子槽234内的槽衬40的位置和功能类似的方式在转子槽248内定位和发挥功能。相比于用于定子槽234的槽衬40的尺寸和/或形状，对于转子槽248，槽衬40可在尺寸和/或形状方面不同地设置。此外，尽管电机210的定子212示为包括线圈236和槽衬240，但槽衬40可与电机(未示出)一起使用，其中其定子不包括线圈236和/或槽衬40。槽衬40可与任何类型的电机的任何类型的转子一起使用。
应理解的是，以上描述旨在为例示性的，而非限制性的。例如，上述实施方式(和/或其方面)可彼此组合地使用。此外，可作出许多改型，以使特定的情形或材料适于本发明的教导，而不脱离其范围。各种构件的大小、材料类型、定向，和本文所述的各种构件的数目和位置旨在限定某些实施例的参数，且决非为限制性的，且仅为示范实施例。在阅读以上描述时，本领域技术人员将清楚权利要求的精神和范围内的许多其它实施例和改型。因此，本发明的范围应参考所附权利要求，连同此种权利要求的等同物的整个范围来确定。在所附权利要求中，用语“包括(including)”和“其中(inwhich)”用作相应用语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的通俗英语等同词。此外，在以下权利要求中，用语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，且不旨在对它们的对象施加数字要求。此外，以下权利要求的限制未以装置加功能的格式写出，且不旨在基于35U.S.C.§112第六段来解释，除非且直到此种权利要求限制明确地使用短语“装置”后接没有其它结构的功能陈述。

Claims (14)

1.一种用于电机的定子或转子中的至少一者的槽衬，所述槽衬包括：
本体，其构造成收纳在所述定子的定子槽或所述转子的转子槽中至少一者内，所述本体从第一端部到相对的第二端部延伸一定长度，所述本体从第一边缘到相对的第二边缘延伸一定宽度，所述本体包括：
内节段，其沿所述本体的长度延伸；和
第一外节段和第二外节段，其沿所述本体的长度延伸，所述第一外节段和第二外节段沿所述本体的长度侧接所述内节段，使得所述内节段沿所述本体的长度在所述第一外节段和第二外节段之间延伸，且使得所述第一外节段包括所述本体的第一边缘，且所述第二外节段包括所述本体的第二边缘，其中，所述内节段包括填充材料以使得所述内节段的导热性大于所述第一外节段和第二外节段的导热性；
其中，所述本体的内节段的导热性在1.5W/mK与2.5W/mK之间，并且所述第一外节段和第二外节段的导热性低于0.2W/Mk；所述填充材料包括氮化硼、氮化铝、金刚石、硅石或氧化铝中的至少一者，并且所述内节段利用玻璃纤维、聚醚醚酮纤维、聚醚酮酮纤维、对位芳纶合成纤维，或聚苯并咪唑纤维中的至少一种来增强，所述第一外节段和第二外节段为净聚酰亚胺。
2.根据权利要求1所述的槽衬，其特征在于，所述本体的厚度小于0.3mm。
3.根据权利要求1所述的槽衬，其特征在于，所述本体的第一外节段和第二外节段具有大于所述内节段的挠性。
4.根据权利要求1所述的槽衬，其特征在于，所述本体的内节段包括填充有氮化硼颗粒的聚酰亚胺。
5.根据权利要求1所述的槽衬，其特征在于，所述本体为膜，所述膜具有由沿所述本体的长度侧接所述内节段的所述第一外节段和第二外节段限定的带状结构。
6.根据权利要求1所述的槽衬，其特征在于，所述本体的内节段、第一外节段或第二外节段中的至少一者沿所述本体的长度从所述第一端部延伸到所述第二端部。
7.根据权利要求1所述的槽衬，其特征在于，所述本体的长度大于所述本体的宽度。
8.一种用于电机的定子，所述定子包括：
定子芯，其沿中心纵轴线延伸一定长度，所述定子芯包括定子基座、从所述定子基座相对于所述中心纵轴线沿径向延伸的定子齿，和在相邻定子齿之间延伸的定子槽；
线圈，其围绕对应的定子齿卷绕，所述线圈在对应的定子槽内延伸；和
槽衬，其收纳在所述对应的定子槽内，所述槽衬包括：
本体，其从第一端部到相对的第二端部延伸一定长度，所述本体包括沿所述本体的长度延伸的内节段，和沿所述本体的长度延伸的第一外节段和第二外节段，所述第一外节段和第二外节段沿所述本体的长度侧接所述内节段，使得所述内节段沿所述本体的长度在所述第一外节段和第二外节段之间延伸，其中，所述内节段包括填充材料，使得所述内节段的导热性大于所述第一外节段和第二外节段的导热性；
其中，所述本体的内节段的导热性在1.5W/mK与2.5W/mK之间，并且所述第一外节段和第二外节段的导热性低于0.2W/Mk；所述填充材料包括氮化硼、氮化铝、金刚石、硅石或氧化铝中的至少一者，并且所述内节段利用玻璃纤维、聚醚醚酮纤维、聚醚酮酮纤维、对位芳纶合成纤维，或聚苯并咪唑纤维中的至少一种来增强，所述第一外节段和第二外节段为净聚酰亚胺。
9.根据权利要求8所述的定子，其特征在于，所述槽衬收纳在所述对应的定子槽内，使得所述槽衬在所述线圈与所述定子芯的下表面之间延伸，所述表面限定用于使所述线圈与所述定子芯电绝缘的所述对应的定子槽。
10.根据权利要求8所述的定子，其特征在于，所述槽衬收纳在其内的所述对应的定子槽从所述定子基座相对于所述中心纵轴线沿径向延伸至末梢开口，所述对应的定子槽沿所述中心纵轴线从第一端部开口到第二端部开口延伸一定长度，所述槽衬的本体从第一边缘到相对的第二边缘延伸一定宽度，所述槽衬收纳在所述对应的定子槽内，使得所述本体的第一端部和第二端部定位成邻近所述末梢开口，且使得所述第一边缘和第二边缘定位成分别邻近所述第一端部开口和第二端部开口。
11.根据权利要求8所述的定子，其特征在于，所述本体的厚度小于0.3mm。
12.根据权利要求8所述的定子，其特征在于，所述槽衬的本体的第一外节段和第二外节段具有大于所述内节段的挠性。
13.一种用于电机的转子，所述转子包括：
转子芯，其沿中心纵轴线延伸一定长度，所述转子芯包括转子基座、从所述转子基座相对于所述中心纵轴线沿径向延伸的转子齿，和在相邻转子齿之间延伸的转子槽；
线圈，其围绕对应的转子齿卷绕，所述线圈在对应的转子槽内延伸；和
槽衬，其收纳在所述对应的转子槽内，所述槽衬包括：
本体，其从第一端部到相对的第二端部延伸一定长度，所述本体包括沿所述本体的长度延伸的内节段，和沿所述本体的长度延伸的第一外节段和第二外节段，所述第一外节段和第二外节段沿所述本体的长度侧接所述内节段，使得所述内节段沿所述本体的长度在所述第一外节段和第二外节段之间延伸，其中，所述内节段包括填充材料，使得所述内节段的导热性大于所述第一外节段和第二外节段的导热性；
其中，所述本体的内节段的导热性在1.5W/mK与2.5W/mK之间，并且所述第一外节段和第二外节段的导热性低于0.2W/Mk；所述填充材料包括氮化硼、氮化铝、金刚石、硅石或氧化铝中的至少一者，并且所述内节段利用玻璃纤维、聚醚醚酮纤维、聚醚酮酮纤维、对位芳纶合成纤维，或聚苯并咪唑纤维中的至少一种来增强，所述第一外节段和第二外节段为净聚酰亚胺。
14.根据权利要求13所述的转子，其特征在于，所述本体的厚度小于0.3mm。
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