CN105393433A - 电机的绝缘部件及组装方法 - Google Patents

Abstract

一种电机包括具有多个齿的芯体，这多个齿在该芯体的端面之间延伸。在该芯体中在这多个齿中的相邻齿之间限定槽。每个槽都具有形成在相邻齿的端部部分之间的径向开口。在该芯体上设置有绝缘板以阻隔住通向槽的径向开口。该绝缘板具有分别与该芯体的端面交搭的至少两个间隔开的圆周构件。该绝缘板还具有被连接到圆周构件的多个间隔开的轴向构件。轴向构件被设置在槽内以阻隔住通向槽的径向开口。

Description

电机的绝缘部件及组装方法

技术领域

本申请涉及电机的领域，并且特别涉及电机的电气绝缘。

背景技术

在现代电机应用中所使用的线圈通常被以多种形式中的任一种加以构造，这多种形式包括例如标准缠绕构造、S型缠绕构造或分段导体构造。S型缠绕构造通常包括具有连续长度的导线，该导线被缠绕在电机的芯体部分中的多种槽的内外，以形成完整的线圈。该导线包括被定位在该芯体部分的槽内的相对笔直的长度以及在芯体部分的端部处在槽内部分之间延伸的弯曲的长度。同样，在分段的线圈构造中，线圈通常包括多个分段导体，这多个分段导体包括槽内部分和连接在一起的端部。导体的槽内部分被定位在电机的叠片芯体部分的槽(例如定子槽)中，并且导体的端部被连接以形成用于该电机的线圈。

用于电机的分段导体通常呈U形导体的形式设置，这些U形导体包括两个腿部和在腿部之间延伸的中央U形转弯或弯曲部。通常通过将导线棒弯曲和扭曲成具有两个腿部并在腿部之间具有U形转弯的U形导体来形成这种分段导体。该两个腿部被分离开给定跨距，这使得该导体仅依靠该U形转弯就能够延伸越过多个定子槽。导体的腿部随后被从该芯体的插入端插入到芯体的槽中。在将导体插入到该芯体的槽中之后，弯曲部分被定位在该芯体的一侧上并且腿部端从该芯体的另一侧延伸。腿部端可随后被弯曲到适当位置，通常第一腿部往往沿一个方向弯曲，而另一腿部则沿相反的方向弯曲，使得整个分段导体延伸给定的槽跨距(例如，12个槽)。最后，腿部端的末端于该定子的连接侧被连接在一起以使线圈完整。这些连接包括被直接对准并焊接在一起的相邻的腿部端、被通过跳线连接的非相邻的腿部端、以及终端连接。共同地，所连接的导体形成完整的线圈装置。

尽管导体在其端部处被连接在一起，但必须注意确保相邻的导体并不彼此接触并且不会使所设计的线圈装置短路。因此，电气绝缘通常被设置在导体上以使导体彼此电气绝缘。分段导体绝缘系统通常包括由导线制造商施加且直接粘结到裸铜线上的搪瓷涂层。不同等级的材料和温度等级可用于该初始绝缘层。电机制造商通常还包括被沿着叠片组中的槽的壁定位的槽衬或绝缘套筒。该绝缘套筒防止导体靠在芯体上短路。

除了导体上的搪瓷涂层和芯体槽中的绝缘套筒之外，一些线圈装置也包括绝缘楔。绝缘楔被越过径向开口定位于芯体槽以使导体进一步绝缘，从而免于靠在芯体上短路，并且在电机的装配期间保持导体在槽中的位置。绝缘楔可与不同的线圈构造一起使用，这些线圈构造包括标准缠绕构造、S型缠绕构造和分段导体构造。然而，由于这些机器中的一些机器中的芯体、导体或线圈的设计，导致这种绝缘楔在电机中的应用可能是有问题的。在某些情况下，例如，芯体、导体或两者的尺寸或几何形状使该绝缘楔在芯体槽中的安装和对准是很困难的。

因此，提供一种用于电机的绝缘部件会是有利的，该绝缘部件提供完整性高的绝缘并且便于装配，同时还避免了由一些芯体设计所导致的楔纸安装问题。如果这种绝缘部件可以被容易地且以相对低的成本提供给制造商，则这会是有利的。如果这种绝缘部件可被以与包括例如标准缠绕构造、S型缠绕构造在内的不同的线圈构造相关联的方式使用，则这也会是有利的。

发明内容

根据本公开的一个实施例，提供了一种电机，该电机包括具有多个齿的芯体。这多个齿在该芯体的端面之间延伸并在该芯体中在这多个齿中的相邻齿之间限定槽。这些槽都具有形成在相邻齿的端部部分之间的径向开口。在该芯体上设置有绝缘板以阻隔住通向槽的径向开口。该绝缘板具有与该芯体的相应端面交搭的至少两个间隔开的圆周构件。该绝缘板还具有被连接到圆周构件的多个间隔开的轴向构件。轴向构件被设置在槽内以阻隔住通向槽的径向开口。

提供了一种用于使电机的芯体电气绝缘的方法。该方法包括将绝缘板靠近该芯体设置。该芯体具有多个齿，这多个齿中的相邻齿在该芯体中形成槽。这些槽在该芯体的端面之间轴向地延伸。该方法还包括将绝缘板插入到槽中以阻隔住通向形成在相邻齿的端部部分之间的槽的径向开口。该绝缘板的至少两个间隔开的圆周构件与该芯体的一部分交搭。被连接到圆周构件的多个间隔开的轴向构件阻隔住通向该芯体中的槽的径向开口。

通过参考下列详细描述和附图，上述特征和优点及其它特征和优点将对本领域技术人员来说变得更为明显。尽管希望提供一种用于电机的绝缘板，该绝缘板提供了这些或其它有利特征中的一个或多个，但是本文中公开的教导引伸到落入所附权利要求的范围内的那些实施例，而不管它们是否实现了上述优点中一个或多个。

附图简要说明

图1示出了电机的芯体的实施例的侧视图，其中，该芯体中设置有线圈；

图2示出了图1的芯体的俯视简图；

图3示出了图1的芯体中的槽的横断面简图；

图4示出了用于使该线圈与图1的芯体电气绝缘的绝缘板的侧视图；

图5示出了图4的侧视图的一部分的放大图；

图6示出了设置在图1的芯体上的图4的绝缘板的透视图；

图7示出了图6的绝缘板和芯体的透视图的一部分的放大图；

图8示出了沿线A-A贯穿图7的绝缘板和芯体的径向剖视图；

图9示出了一种用于使电机的芯体电气绝缘的方法的流程图；

图10和图11示出了图4的绝缘板的替代实施例的侧视图。

具体实施方式

参照图1，示出了一种示例性的电机芯体10，在该芯体上设置有线圈装置12。在图1的实施例中的芯体10为通过该线圈装置12磁性耦合到转子(未示出)的定子。尽管芯体10在图1的实施例中被表示为定子，但将认识到的是，在其它实施例中，该线圈装置12可被设置在转子上。定子10包括其中形成有多个槽16(参见图2)的主体部分14。诸如分段导体18之类的多个导体被放置在定子10的槽中以形成该线圈装置12。绝缘体将该导体同与芯体的电气接触屏蔽开。如在下文中将更为详细说明的那样，这些绝缘体包括设置在槽中的绝缘构件，例如下文中与图4-9相关联描述的绝缘板40。

图2示出了图1的示例性的电机定子芯体10的俯视图，定子槽16中并未放置线圈的导体18。如图2中所示，该定子是被成形有内部圆周周界20和外部圆周周界22的大致圆柱形。该定子10具有在定子10的端面26、28(参见图1)之间轴向延伸的多个齿24，这多个齿24中的相邻齿限定槽16中的每一个。图2的示例性的定子10具有六十个槽16。在其它实施例中，定子10可包括更多的槽或更少的槽。贯穿介于相邻齿的端部部分32之间的内部周界20设置通向槽16的径向开口30，并且贯穿定子10的端面26、28设置通向槽16的轴向开口。

图3示出了该定子10的槽16中的一个的横断面放大视图，其中，在定子中放置有分段导体18。在图3的示例性实施例中，分段导体18具有矩形横截面并且每个槽16中放置有四个导体18。在其它实施例中，导体18可具有不同的形状，并且每个槽16中可放置有更多或更少的导体。此外，尽管在本文中所示的示例性实施例中将导体18示出和描述成是分段导体，但本领域技术人员将明白的是，导体可以是诸如标准或S型线圈构造之类的不同线圈构造的一部分。在本文中所述的分段导体装置中，每个导体18均被通过至少一个绝缘层34而与槽16中的相邻导体分隔开，并且在一些实施例中，通过邻近于槽16的表面设置的绝缘套筒36而与定子10分隔开。如图3中所示，该绝缘套筒36被设置成在槽16中的每一个中大致环绕导体18。

图4示出了用于使图1的定子的导体18绝缘并维持导体18的位置的示例性的绝缘板40的侧视图。图4的示例性的绝缘板40包括两个间隔开的圆周构件42以及被连接到该圆周构件42的多个间隔开的轴向构件44。在其它实施例中，该绝缘板40可包括更多或更少的间隔开的圆周构件42。如在下文中更为详细地讨论的那样，当将绝缘板40设置在该定子上时，绝缘板40的轴向构件44被构造成阻隔住通向定子10的槽16的径向开口30。

图5示出了图4的侧视图的放大部分，以图示出该绝缘板40的特征。如图5中所示，轴向构件44都具有第一圆周宽度46，该第一圆周宽度46沿其介于圆周构件42之间的长度45(参见图4)是大致均匀的。轴向构件44的介于其相应端部连接到圆周构件42的连接部之间的长度45大于定子槽16的槽轴向长度，以使导体18与定子10绝缘。在至少一个实施例中，该绝缘板40包括与在定子10中存在的槽16相同数量的轴向构件44。

在轴向构件44连接于圆周构件42的连接部处，轴向构件44都具有小于第一圆周宽度46的第二圆周宽度48。轴向构件44的位于轴向构件44连接于圆周构件42的连接部附近的不同宽度46、48有助于每个轴向构件44或其几个部分相对于该轴向构件和/或圆周构件42的其它部分的移动。轴向构件44的移动可包括整个轴向构件44或该轴向构件的一个或多个轴向边缘部分50围绕该轴向构件44的轴线的弯曲或旋转。在图5的示例性实施例中，绝缘板40具有大致为1.53比1的第一圆周宽度46与第二圆周宽度48的比率。在其它实施例中，这些宽度46、48的比率可小于或大于1.53比1。

如图5的示例性实施例中所示，绝缘板40具有从圆周构件42到轴向构件44及从第二圆周宽度48到第一圆周宽度46的平滑的弓形过渡部51，以便在轴向构件44弯曲或旋转时减少材料应力。在图5的实施例中的过渡部51具有为0.4毫米的半径。在其它实施例中，过渡部51的半径可小于或大于0.4毫米。在另一实施例中，除了该弓形过渡部51以外或替代该弓形过渡部51，可在轴向构件44连接于圆周构件42的连接部附近设置一个或多个切口，以便在轴向构件44弯曲或旋转时减少材料应力。

图6和图7示出了图2的定子10的透视图，其中，在该定子上设置有图5的示例性绝缘板40。如图7中最佳所示，该图7示出了图6的定子10的一部分的放大视图，其中，在槽16中设置有绝缘套筒36，绝缘板40的间隔开的圆周构件42被轴向超出定子10的端面26、28设置，并且与齿24的靠近齿24的端部部分32的一部分交搭。圆周构件42轴向超出端面26、28的设置使绝缘板40的轴向构件44能够被从位于内部周界20的径向内侧的位置(参见图2)到位于内部周界20的径向外侧的位置插入到该定子10的槽16中。

在图6的示例性实施例中，绝缘板40的圆周构件42大致在定子10的端面26、28的周围延伸并且每个槽16中设置有一个轴向构件44。在其它实施例中，圆周构件42可仅在端面26、28的一部分的周围延伸。在绝缘板40仅在端面26、28的一部分的周围延伸的一些实施例中，可在定子10上以与绝缘板40结合的方式设置有一个或多个附加绝缘板(未示出)。绝缘板40和该一个或多个附加绝缘板可在端面26、28的一部分的周围延伸或可大致在端面的周围延伸。例如，在96个槽的定子中，带有24个轴向构件的四个不同的绝缘板均可被用于利用轴向构件来填充这些槽。

图8示出了沿线A-A贯穿图7的定子10的该部分的径向剖视图，以便图示出当将绝缘板40设置在该定子上时，轴向构件44在槽16内的放置。槽16遍及该槽16的多个部分具有大致恒定的槽宽度52，导体18被插入到该定子10中的这多个部分中。通向槽16的径向开口30在齿24的端部部分32之间具有开口宽度54。在图中所示的示例性实施例中，开口宽度54小于槽宽度52和轴向构件44的第一圆周宽度46。在将绝缘板40定位在该定子10上之后，开口宽度54相对于第一圆周宽度46的较小尺寸使齿24的端部部分32能够将轴向构件44保持在该槽16内。在图8的示例性实施例中，轴向构件44的第一圆周宽度46被示出为小于槽的槽宽度52。在其它实施例中，第一圆周宽度46可等于或大于槽16的槽宽度52。在第一圆周宽度46大于槽宽度52的实施例中，轴向构件44可弯曲或旋转以装配在槽16内。

参照图7和图8，绝缘板40的圆周构件42被示出为相对于定子10的内部周界20偏移，使得圆周构件42与齿24的靠近齿24的端部部分32的一部分交搭。圆周构件42与定子10的齿24的交搭量基本上确定了轴向构件44在槽16内的位置。具体参照图8，圆周构件42与齿24的端部部分32交搭，使得轴向构件44被大致地设置在介于槽宽度52到开口宽度54的过渡部与内部周界20之间的中间。在其它实施例中，圆周构件42可与齿24的端部部分32的更多或更少交搭，使得轴向构件44被分别远离或靠近该内部周界20设置。如图8中最佳地所示，无论圆周构件42与齿24的端部部分32的交搭量如何，轴向构件44均被相对于绝缘套筒36径向向内地设置。

图4到图8的示例性绝缘板40由DuPont^TM的的纸型410形成并且具有约0.127毫米的厚度。在其它实施例中，绝缘板40可由具有相同或不同厚度的其它材料形成。这种替代材料可包括其它耐火的芳族聚酰胺，其提供相对等的固有电介质强度、机械韧性、挠曲性、和弹性。

图9中示出了一种用于使电机的芯体10电气绝缘的方法900的流程图。在以下讨论中，对实施功能或动作的方法的说明涉及一个或多个人类操作员以及实施该功能或动作的相关生产设备。该方法通过将多个导体18插入到形成在芯体10中的槽16中以形成线圈装置开始(方框902)。槽16由被围绕芯体10设置的多个齿24中的相邻齿所限定。槽16在芯体10的端面26、28之间轴向地延伸并且具有贯穿芯体10的内部周界20形成在相邻齿的端部部分32之间的径向开口30。

一旦将导体18放置在槽16中(方框902)，就将绝缘板40(图4到图8)靠近通向芯体10的槽16的径向开口30设置(方框904)。随后将绝缘板40设置到芯体10上，使得该绝缘板40的至少两个间隔开的圆周构件42与芯体10的各个端面26、28交搭，并且将都被连接到圆周构件42的多个轴向构件44设置在槽16中(方框906)。

轴向构件44在槽16中的设置包括使该轴向构件44沿着大致径向方向从位于芯体10的内部周界20的径向内侧的第一位置平移到位于该内部周界20的径向外侧并处于槽16内的第二位置。径向开口30具有小于轴向构件44的第一圆周宽度46的开口宽度54。在轴向构件44从第一位置到第二位置的设置期间(方块906)，轴向构件44的多个部分或整个轴向构件44弯曲或旋转以穿过具有较小尺寸的径向开口30。一旦将绝缘板40设置到芯体上(方框906)，就将诸如清漆之类的绝缘材料施加于槽16内的导体18，以保护导体18使其免受其运转环境的影响，并且进一步使导体18与芯体10绝缘且使导体18相对于彼此绝缘(方框908)。

本文已经仅作为示例并且非限制性地提出了对该绝缘板的一个或多个实施例作出的上述详细描述。将会认识到的是，可在不结合本文所述的其它特征和功能的情况下获得的本文所述的某些单独特征和功能是具有优势的。此外，将认识到的是，对上文公开的实施例及其它特征和功能或其替代方案作出的多种替代方案、修改、变化或改进可被令人满意地组合到许多其它不同的实施例、系统或应用中。例如，在一个替代实施例中，绝缘板140(参见图10)包括一个圆周构件142和连接到该圆周构件142的一个轴向构件144，以生产具有T形几何形状的单个绝缘板。在该实施例中，可在该芯体上设置一个或多个T形绝缘板，以便阻隔住通向芯体中的槽的径向开口。在另一替代实施例中，绝缘板240(参见图11)包括两个间隔开的圆周构件242和连接到该圆周构件242的一个轴向构件244，以生产具有I形几何形状的单个绝缘板。与T形绝缘板140类似，可在该芯体上设置一个或多个I形绝缘板以阻隔住通向槽的径向开口。本领域技术人员随后可在其中作出同样旨在由所附权利要求所涵盖的当前未预料到的或不曾设想出的替代方案、修改、变型或改进。因此，任何所附权利要求的精神和范围都不应局限于对于本文中所包含的实施例作出的描述。

Claims (20)

1.一种电机，包括：

芯体，所述芯体具有在所述芯体的端面之间轴向延伸的多个齿，所述多个齿中的相邻齿限定具有径向开口的槽，所述径向开口被形成在所述相邻齿的端部部分之间；以及

绝缘板，所述绝缘板包括至少两个间隔开的侧部和被连接到所述侧部的连接部分，所述侧部与所述芯体的一部分交搭，以便将所述连接部分设置在所述槽中，从而阻隔住所述径向开口。

2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述绝缘板包括被连接到所述侧部的多个间隔开的连接部分，所述连接部分中的每一个被设置成阻隔住形成在所述相邻齿的端部部分之间的相应的径向开口。

3.根据权利要求1所述的电机，其中，所述相邻齿中的每一个具有沿着所述相邻齿的所述端部部分的一部分轴向延伸的径向表面，当将所述连接部分设置成阻隔住所述径向开口时，所述绝缘板的所述连接部分被相对于所述相邻齿的所述径向表面偏移。

4.根据权利要求1所述的电机，其中：

所述径向开口具有沿着圆周方向在所述相邻齿的所述端部部分之间测量到的第一宽度，

处于相对于所述端部部分偏移的位置的所述槽具有沿着所述圆周方向在所述相邻齿之间测量到的第二宽度，以及

所述绝缘板的所述连接部分具有沿着所述圆周方向测量到的第三宽度，所述第一宽度小于所述第二宽度并且所述第三宽度大于所述第一宽度，并且大于、小于或等于所述第二宽度。

5.根据权利要求4所述的电机，其中，所述绝缘板的所述连接部分在所述侧部中的至少一个与所述连接部分相连的连接部处具有沿着所述圆周方向测量到的第四宽度，所述第四宽度小于所述第三宽度，以使所述连接部分的一部分能够弯曲或旋转。

6.根据权利要求1所述的电机，其中，所述电机还包括绝缘套筒，所述绝缘套筒被设置在所述槽中以覆盖所述相邻齿的限定所述槽的表面。

7.根据权利要求6所述的电机，其中，所述绝缘套筒延伸超过所述芯体的所述端面中的至少一个，所述绝缘板的所述侧部中的至少一个被设置成与所述绝缘套筒的延伸超过所述至少一个端面的一部分交搭。

8.根据权利要求6所述的电机，其中，所述电机还包括被设置在所述槽中的至少一个电气导体，所述绝缘套筒使所述至少一个电气导体与所述相邻齿的限定所述槽的表面电气绝缘。

9.根据权利要求1所述的电机，其中，所述绝缘板具有约0.127毫米的厚度。

10.根据权利要求1所述的电机，其中，所述绝缘板由耐火的芳族聚酰胺材料制成。

11.根据权利要求1所述的电机，其中，所述侧部和所述连接部分一体地形成所述绝缘板。

12.一种电机，包括：

芯体，所述芯体具有多个齿，所述多个齿中的相邻齿限定在所述芯体的端面之间轴向地延伸的槽；以及

绝缘板，所述绝缘板包括第一圆周构件和被连接到所述第一圆周构件的轴向构件，所述第一圆周构件与所述芯体的第一部分和被定位在所述槽中的所述轴向构件交搭。

13.根据权利要求12所述的电机，其中，所述绝缘板包括被连接到所述第一圆周构件的多个间隔开的轴向构件，所述轴向构件中的每一个都被设置成径向地阻隔住由所述多个齿中的相邻齿限定的相应的槽。

14.根据权利要求13所述的电机，其中，所述第一圆周构件和所述第二圆周构件大致在所述端面的周围延伸并且所述槽中的每一个中设置有所述多个间隔开的轴向构件中的一个。

15.根据权利要求12所述的电机，其中，所述绝缘板还包括与所述第一圆周构件间隔开的第二圆周构件，所述第二圆周构件被连接到所述轴向构件并与所述芯体的第二部分交搭。

16.根据权利要求12所述的电机，其中：

所述相邻齿都具有端部部分，所述端部部分缩小了所述槽的沿着圆周方向在所述端部部分处的宽度，以及

所述轴向构件沿着所述圆周方向具有第一宽度，所述第一宽度大于所述槽的在所述端部部分处的所述宽度，使得所述相邻齿的所述端部部分有助于将所述轴向构件径向地保持在所述槽内。

17.根据权利要求16所述的电机，其中，所述绝缘板的所述轴向构件在所述轴向构件和所述第一圆周构件的连接部处具有沿着所述圆周方向测量到的第二宽度，所述第二宽度小于所述第一宽度，以使所述轴向构件的一部分能够弯曲或旋转。

18.根据权利要求12所述的电机，其中，所述电机的所述芯体是定子芯体。

19.一种用于使电机的芯体电气绝缘的方法，包括：

将绝缘板靠近所述芯体设置，所述芯体具有多个齿，所述多个齿中的相邻齿限定在所述芯体的端面之间轴向地延伸的槽；以及

将所述绝缘板插入到所述槽中，使得所述绝缘板的圆周构件与所述芯体的一部分交搭，并且在所述槽中设置被连接到所述圆周构件的轴向构件。

20.根据权利要求19所述的方法，其中：

在将所述绝缘板径向地插入到所述槽中之前，在所述槽中设置至少一个电气导体，以及

将所述绝缘板插入到所述槽中包括将多个轴向构件沿着径向方向插入到相应的槽中，以便径向地阻隔住所述槽，所述轴向构件中的每一个都被彼此间隔开并且被连接到所述圆周构件。