CN110495075A - 用于电机的定子 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于旋转电机的定子，该定子包括多个定子槽(22)，各个定子槽容纳定子绕组(18)的多个线圈(40)。当线圈延伸出定子槽时，径向气隙(46)存在于相邻定子槽的线圈之间。在线圈延伸出定子槽时，绝缘装置(42、54、84)设置在定子槽的线圈之间。径向气隙(46)限定在相邻定子槽的线圈的绝缘装置之间。这可以允许径向气道穿过绕组形成，同时确保定子槽的线圈之间的充分电绝缘。

Description

用于电机的定子

本发明涉及一种用于旋转电机的定子，并且尤其涉及一种可以改善电机的冷却的定子。

诸如马达和发电机的旋转电机通常包括安装在轴上并布置为在定子内部旋转的转子。转子包括保持转子绕组或永磁体的转子芯。转子绕组或永磁体产生旋转磁场，该旋转磁场穿过转子和定子之间的气隙。定子包括定子芯，定子芯保持与旋转磁场结合的定子绕组。

电机的定子通常包括容纳定子绕组的槽。绕组可以原位缠绕在槽中，或者预先形成的线圈可以插入到槽中。无论哪种情况，绕组都必须离开一个槽并且在进入另一个槽之前绕过定子的外部。绕组的延伸到定子外部的部分通常称为端部绕组或悬垂绕组。

在多相位电机中，定子绕组包括用于各个相位的单独绕组。这可能导致不同相位的端部绕组彼此相邻。在操作中，各个相位处于不同电势。

在旋转电机中，定子通常充当电枢并承载主电源。因为不同相位的端部绕组可能彼此相邻，所以相位之间可能存在相当大的电势。因此，有必要确保不同相位的端部绕组之间的足够电绝缘。

定子绕组中的各个导线通常借助于外部绝缘层(通常为珐琅)进行电绝缘。然而，由于制造过程或由于插入工具的建构或使用期间施加在导线上的应力，外部绝缘层中可能产生故障。在绕组处于不同电势的情况下，这可能导致绕组之间产生电弧。这会使电机效率低下，并可能导致电机损坏并最终导致电机故障。

之前对不同相位的电绝缘端部绕组的尝试涉及在端部绕组之间插入绝缘屏障，诸如间位芳族聚酰胺材料和/或聚酯的复合片。

电机的额定功率通常受使用电机时定子和转子的温度升高限制。此外，电机通常在较低温度下更有效地运行。另外，如果电机在高温下运行，则电机的使用寿命可能会缩短。因此，许多电机被布置为使空气流过电机，以冷却电机。

然而，标准制造过程通常导致在绕组之间具有很小(如果有的话)气隙的端部绕组。如果绝缘纸放置在绕组之间，这也会限制空气流过绕组，从而降低冷却效率。树脂在端部绕组中的不均匀存在可能进一步降低任意气流间隙的一致性和效力。用于将绕组保持在适当位置的绑带或绑线可能进一步限制气流。

为本申请人的名义的WO2015/011492(其主题通过引用结合到本文中)公开了一种用于电分离旋转电机的定子中的多组端部绕组的隔板。布置隔板，以提供穿过端部绕组的圆周气道。这可以允许气流在不同组绕组之间传递，从而更有效地冷却绕组。

WO2015/011492中公开的隔板可以有助于改善通过端部绕组的气流。然而，已经发现，仍然可能限制气流，特别是在定子芯附近。此外，在某些类型的电机中(特别是在空间有限的小型电机中)包括这样的隔板可能并不总是可行的。因此，期望进一步改善电机内的气流和热管理。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于旋转电机的定子，该定子包括多个定子槽，各个定子槽容纳定子绕组的至少一个线圈，其中，当线圈延伸出定子槽时，径向气隙存在于相邻定子槽的线圈之间。

本发明可以提供以下优点：通过在线圈延伸出定子槽时在相邻定子槽的线圈之间提供径向气隙，新气道可以穿过绕组形成。这可以改善通过电机的气流，从而改善热管理。

优选地，各个线圈从定子槽沿大致轴向延伸预定距离。这可以允许在相邻定子槽的线圈之间限定径向气隙。预定距离的长度通常取决于电机的尺寸，但应足以确保在组装后的电机中存在气隙。例如，在一些实施方式中，预定距离可以是至少10mm、至少20mm、至少40mm或至少60mm，而也可以使用其它值。

优选地，各个线圈在距定子槽的预定距离之外的区域中沿大致圆周方向延伸。例如，各个线圈可以在距定子槽的预定距离附近的区域中弯曲大约90°的角度。这可以允许线圈在两个定子槽之间绕定子的外部通过。

在优选实施方式中，定子是同心缠绕的。由此，特定相位和/或极的线圈中的至少一些可以在例如大致轴向和/或圆周的方向上是同心的。这可以有助于在相邻定子槽的线圈之间提供径向气隙。

然而，在其它构造中，定子可以重叠缠绕，或者具有某个其它绕组构造。

优选地，各个定子槽容纳多个线圈。例如，绕组可以是双层、三层或具有任何其它数量的层。另选地，线圈可以是单层的。

使用电机时，定子槽的线圈通常处于不同电势。例如，在多相位电机中，定子槽的线圈可以承载不同相位。

在本发明的优选实施方式中，当线圈延伸出定子槽时，绝缘装置设置在定子槽的线圈之间。绝缘装置可以允许在定子槽之外的区域中在槽的线圈之间实现电分离。

优选地，绝缘装置在处于不同电势的线圈之间提供电绝缘层。例如，电机可以是多相位电机，并且绝缘装置可以在不同相位之间提供电绝缘层。

在使用多层线圈的情况下，绝缘装置可以设置在各个层之间。由此，例如可以为各个定子槽设置两个或多个绝缘装置。

优选地，在相邻定子槽的线圈的绝缘装置之间限定径向气隙。为了帮助实现这一点，当线圈延伸出定子槽时，绝缘装置可以至少部分地环绕线圈。例如，绝缘装置可以在线圈的圆周周围部分地但不完全地延伸。

为了便于组装，绝缘装置可以至少部分地环绕首先被插入到槽中的线圈，通常是槽的径向向外线圈。然而，绝缘装置可以还或替代地环绕槽的一个其它线圈的至少一部分，例如，所述或者径向向内线圈。

绝缘装置具有大致U形的截面。例如，绝缘装置的至少一部分可以具有大致U形的轴向截面。这可以有助于使绝缘装置环绕线圈，由此可以有助于确保径向空气路径限定在线圈之间。然而，其它构造(诸如S形构造)也是可能的。绝缘装置可以预先形成为所需的形状，或者在组装期间弯曲成形。

优选地，绝缘装置从定子槽沿大致轴向延伸预定距离。例如，绝缘装置可以沿大致轴向延伸，直到同心线圈组的内部线圈开始沿圆周方向弯曲为止。这可以允许在相邻线圈之间限定气隙，同时避免绝缘装置弯曲一定角度的需求，这可以有助于组装。预定距离的长度通常取决于电机的尺寸，但可以是例如至少10mm、至少20mm、至少40mm或至少60mm，也可以使用其它值。

定子还可以包括用于在多组定子绕组之间设置电绝缘层的分相器。分相器通常位于端部绕组中。分相器可以在处于不同电势的多组定子绕组(诸如，不同相位的绕组)之间设置电绝缘层。分相器可以是例如间位芳族聚酰胺材料和/或聚酯的复合片、或诸如WO2015/011492或EP1865588A1中公开的隔板，它们的内容通过引用并入本文。

优选地，分相器位于不存在绝缘装置的区域中。由此，与没有绝缘装置的相同尺寸的电机的情况相比，分相器沿轴向可能更短。这可以允许在绕组的未设置绝缘装置的那些部分中的多组绕组之间实现电分离。

例如，分相器可以位于线圈沿大致圆周方向延伸的区域中。然而，优选地，分相器不存在于相邻定子槽的线圈之间存在气隙的区域中。

在本发明的一些实施方式中，绝缘装置包括柔性绝缘材料，诸如柔性绝缘纸。例如，绝缘装置可以包括间位芳族聚酰胺材料和/或聚酯或任意其它合适材料的复合片。

在本发明的一个实施方案中，绝缘装置是延伸出定子槽的延长中间靴。这可以提供简单有效的方式来允许径向气隙存在于相邻定子槽的线圈之间，同时在同一定子槽的线圈之间、该定子槽外部提供电绝缘。由此，这种布置可以允许以最小的复杂度和低成本实施本发明。

优选地，中间靴具有侧面，侧面被布置成当线圈延伸出定子槽时至少部分地环绕线圈。这可以有助于确保径向气隙存在于相邻定子槽的线圈之间，同时确保充分电绝缘存在于相同定子槽的线圈之间。为了便于组装，中间靴可以至少部分地包裹槽的径向向外线圈。然而，中间靴可以替代地至少部分地环绕径向向内线圈，或这两者。

中间靴的侧面在槽的外部可以具有与内部相同的高度，或者在槽外部可以具有不同的高度。例如，中间靴的侧面可以具有随着中间靴远离定子槽延伸而减小的高度。这可能有助于防止中间靴的侧面下垂到气隙中。高度的减小可以逐渐或逐步进行。另选地，中间靴的侧面在槽的外部对于整个长度可以具有减小的高度(与槽内相比)。

在定子槽中设置多层线圈的情况下，可以设置两个或多个中间靴。在这种情况下，各个中间靴可以部分地环绕分开的两个线圈的径向向外线圈或径向向内线圈、或这两者。

在本发明的另一个实施方式中，绝缘装置是单独绝缘构件的一部分。在这种情况下，绝缘构件可以包括多个U形构件。各个U形构件可以在线圈延伸出定子槽时设置在定子槽的线圈之间。例如，各个U形构件可以被布置为当延伸出定子槽时部分地围绕线圈。优选地，气隙设置在圆周方向上的相邻U形构件之间。气隙可以至少部分地限定相邻定子槽的线圈之间的径向气隙。

由此，该实施方式可以允许径向气隙存在于相邻定子槽的线圈之间，同时还在同一定子槽的线圈之间、该定子槽外部提供电绝缘。使用U形构件还可以有助于确保绝缘构件相对于线圈正确定位。

绝缘构件可以包括上面安装U形构件的至少一个环。这可以有助于定子的组装。

绝缘构件可以包括多个楔形构件。在这种情况下，各个楔形构件可以位于定子槽的两个线圈之间，并且气隙可以提供在相邻楔形构件之间。这可以有助于确保两个线圈之间的充分电绝缘，同时允许相邻定子槽的线圈之间的径向气流。

楔形构件可以被布置为在线圈延伸出定子槽时增加线圈之间的距离。优选地，各个楔形构件包括内层和外层，并且内层与外层之间的距离随着离定子槽的距离而增大。这可以允许两层绕组之间的轴向气流以及相邻定子槽的线圈之间的径向气流，由此，可以有助于改善电机的整体冷却。

在还设置U形构件的情况下，楔形构件可以与U形构件沿圆周共同定位。在这种情况下，楔形构件可以从U形构件轴向延伸。这可以有助于确保楔形构件的正确位置，以及在相邻定子槽的线圈之间提供电绝缘并且允许径向气流。

在上述任意构造中，定子可以还包括用于固定线圈的绑带，并且绑带可以位于远离相邻定子槽的线圈之间存在气隙的区域的区域中。这可能有助于防止绑带遮盖气隙。

在上述任意构造中，定子槽可以具有槽衬，并且槽衬可以被布置成没有翻边(cuff)。例如，可能以其它方式存在的翻边可以被切掉。这可以有助于确保气隙不被槽衬遮盖。

根据本发明的另一方面，提供了一种旋转电机，该旋转电机包括上述任意形式的定子，该电机还包括用于提供通过该电机的气流的风机。

优选地，相邻线圈之间的气隙允许空气沿大致径向流过气隙，然后沿大致轴向流向风机。

该电机可以还包括转子，该转子包括转子端部绕组，并且相邻线圈之间的气隙可以允许空气沿大致径向经过气隙流向转子端部绕组。

该电机可以还包括挡板，挡板用于将通过该电机的气流从大致轴向引导到大致径向。该挡板可以是例如定子端部绕组的径向向外定位的环形盘状构件。

挡板可以包括偏转板，偏转板位于相邻定子槽的线圈之间的气隙的径向向外。偏转板可以相对于电机的轴线成一定角度布置。这可以允许来自定子与定子框架之间的气隙的气流朝向相邻线圈之间的气隙从大致轴向转变为大致径向。通过沿大致径向提供气流，该气流可以穿过定子绕组并撞击在转子端部绕组上，从而冷却定子绕组和转子绕组这两者。此外，已经发现，以这种方式使气流转向可以改善进入风机的气流，从而减少湍流，由此更有效地运行。

根据本发明的另一方面，提供了一种冷却旋转电机的方法，该电机包括定子，该定子包括多个定子槽，各个定子槽容纳定子绕组的至少一个线圈，该方法包括通过相邻定子槽的线圈之间的径向气隙提供气流。

根据本发明的另一方面，提供了一种组装用于旋转电机的定子的方法，该定子包括多个定子槽，各个定子槽容纳定子绕组的多个线圈，该方法包括：

将线圈插入到定子槽中，使得当线圈延伸出定子槽时，径向气隙存在于相邻定子槽的线圈之间；以及

在定子的线圈之间插入绝缘装置，使得在相邻定子槽的线圈的绝缘装置之间限定径向气隙。

本发明的一个方面的特征可以提供有任意其它方面。设备特征可以提供有方法方面，反之亦然。

在本公开中，诸如“径向地”、“轴向地”和“周向地”等的术语通常参照旋转电机的旋转轴线来定义，除非上下文另外暗示。

现在将仅通过示例的方式，参照附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是旋转电机的一部分的径向截面；

图2是定子的一部分的轴向截面；

图3示出了具有现有端部绕组设计的定子的部分；

图4示出了本发明的实施方式中的定子的部分；

图5示出了分相器在适当位置中是图4的布置；

图6示出了根据本发明的实施方式的全绕定子的一部分；

图7示出了具有现有端部绕组设计的电机的驱动端处的气流；

图8示出了具有图4至图6的端部绕组布置的定子的驱动端处的气流；

图9示出了根据本发明的另一个实施方式的绝缘构件；

图10示出了本发明的实施方式中的与端部绕组设计一起使用的挡板的一部分；

图11示出了挡板在适当位置处的旋转电机的一部分；

图12示出了旋转电机的一部分的横截面；

图13示出了根据本发明的另一实施方式的绝缘构件；

图14示出了图13的绝缘构件的一部分的视图；以及

图15例示了通过线圈的气流。

图1是旋转电机的一部分的径向截面。参见图1，该电机包括转子10，该转子10位于定子12内部，转子10与定子12之间具有气隙14。转子10安装在轴上，该轴的旋转轴线由虚线15表示。定子12包括定子芯16，该定子芯16在其内圆周上具有槽，在这些槽中缠绕有定子绕组。定子绕组沿大致轴向穿过槽。端部绕组18在大致圆周方向上延伸出定子槽并在定子芯外部。定子被包含在定子框架17内。环形气隙19设置在定子芯16与定子框架17之间。通常，风机(图1中未示出)位于电机的驱动端处，以便通过电机吸入冷却空气。

图2是定子的一部分的轴向截面。参见图2，定子包括限定槽22的多个齿20。在图2中，示出了中心槽，定子绕组位于适当位置。在该示例中，使用双层绕组，定子绕组的第一线圈24位于槽的内侧，并且定子绕组的第二线圈25位于槽的外侧。

在图2的布置中，槽衬26位于定子绕组24、25之间和槽22的内侧。槽衬防止绕组与芯直接接触，并且在绕组与芯之间提供电分离。中间靴或分相器28位于内线圈与外线圈之间。中间靴具有U形截面，并且绕线圈中的一个的至少一部分延伸。中间靴28用于提供两个线圈之间的电分离，这两个线圈通常属于不同的相位，由此处于不同的电势。顶靴30提供绕组与气隙之间的电分离。此外，槽封隔器32可以被设置为帮助将绕组保持在适当位置。

图3示出了具有现有端部绕组设计的定子的部分。参见图3，定子包括定子芯16，定子芯16具有沿大致轴向穿过定子芯延伸的定子槽。端部绕组18延伸出定子槽并在定子芯的外部附近延伸。定子绕组被布置成多组，对于各个相位和各个极设置一组绕组。分相器34设置在各组端部绕组之间。分相器34提供相位之间的电分离。在该例子中，分相器是间位芳族聚酰胺材料的复合片。槽衬的延伸到定子槽外侧的部分被折回以形成翻边38。

图3中所示的现有端部绕组设计在电机的两端处具有主要阻挡端部绕组间隙的不均匀阵列。通常，端部绕组中的树脂阻挡可能以其它方式存在的任何气隙。此外，为了确保相位之间的电分离，分相器34被尽可能远地插入到端部绕组中，由此接近或接触定子芯。这进一步减少了线圈之间的任何气流。槽衬上的翻边38也可以限制气流。另外，用于将端部绕组保持在适当位置的绑带36可能阻挡可能存在的任何气流间隙。

在本发明的实施方式中，热改善通过对电机的端部绕组附近的气流路径进行修改来获得。

图4示出了本发明的实施方式中的定子的部分。参见图4，该电机包括定子芯16，该定子芯16具有在大致轴向上穿过定子芯延伸的定子槽22。定子绕组以线圈40₁-40₄的形式设置。

在图4中，定子被示出为在部分缠绕状态下，四个线圈40₁-40₄插入在各个槽的内侧上(即，径向向外)。在该示例中，四个线圈是同心的，一个线圈在轴向和圆周方向上位于另一个内部。四个线圈承载定子相位中的一个。

在图4的布置中，各个线圈40₁-40₄沿大致轴向离开定子槽，并且继续沿大致轴向延伸一定距离。线圈然后弯曲大约90°，然后沿大致圆周方向延伸。一旦线圈与其另一个定子槽大致沿周向对齐，它就会朝向定子芯弯曲90°。线圈然后沿大致轴向朝向另一个槽延伸并延伸到另一个槽中。

因为线圈是同心的，所以各个线圈以不同量延伸出定子芯。然而，即使在内线圈40₄的情况下，也允许线圈在弯曲成大致周向之前沿大致轴向延伸一定距离。在该示例中，定子的端部与内线圈开始弯曲90°的点之间的距离约为120mm，但是这当然取决于电机的整体尺寸。

仍然参见图4，可以看出，定子包括中间靴42，该中间靴42与线圈一起延伸出定子槽。中间靴42在轴向看时，具有大致U形的截面，由此使一部分路径环绕线圈的圆周。在示出的示例中，各个中间靴位于线圈的径向内侧，侧面绕线圈的各侧径向向外延伸。

为了完成电机的绕组，更多的线圈添加在线圈40₁-40₄的顶部(即，线圈40₁-40₄径向向内)且在空槽中。当线圈在槽的径向向外延伸时，延伸中间靴42在定子槽的两个线圈之间提供电绝缘。

在图4的布置中，中间靴42在定子槽的轴向向外延伸，直到大约内线圈40₄开始朝向周向弯曲的点为止。另外，通常存在于槽的出口点处的槽衬翻边被切掉，以留下缩短的槽衬边缘44。

可以从图4看到，相邻线圈之间沿周向设置气隙46。气隙凭借线圈一旦离开定子槽就沿大致轴向延伸特定距离的事实并且凭借部分环绕线圈的延伸中间靴42来实现。延伸中间靴42允许在径向内外组绕组之间实现电绝缘，而无需将分相器完全插入到端部绕组中。由此，延伸中间靴可以防止之前端部绕组设计中发生的气隙的阻挡。

在所示的实施方式中，各个中间靴42的U形截面是预先形成的。中间靴42的延伸出槽的部分与槽内的部分具有相同U形截面。然而，中间靴的在槽之外的部分还可以具有与在槽内的部分不同的截面。例如，随着中间靴远离定子芯延伸，可以减小中间靴的侧面的高度。另选地，对于中间靴在槽之外的整个部分，中间靴的侧面与槽内部相比可以在槽外部具有减小的高度。

图5示出了图4的布置，分相器在适当位置处。参见图5，与之前考虑的端部绕组设计相反，在该布置中，分相器50仅放置在端部绕组的不存在延伸中间靴的那些部分上。由此，在该示例中，分相器放置在端部绕组的圆周部分上方。因此，该设计的分相器50比之前考虑的设计中的情况沿轴向更窄。结果，分相器50不会阻挡线圈之间的气隙。

在图5的布置中，分相器50可以是例如间位芳族聚酰胺材料和/或聚酯的复合片。另选地，可以替代地使用诸如WO2015/011492或EP1865588A1中公开的分相器。

图6示出了根据本发明的实施方式的全绕定子的一部分。参见图6，定子包括定子芯16，端部绕组18延伸出定子槽。延伸中间靴42在离开定子槽时在径向向外线圈与径向向内线圈之间提供电绝缘。同时，通过使中间靴部分地绕线圈延伸，气隙46在中间靴离开定子时在相邻线圈之间实现。

图6还示出了用于保持端部绕组的绑带绳48如何远离定子移动，以便防止绑带绳阻挡气隙。此外，缩短的分相器50被定位在端部绕组18的圆周部分中，由此不会阻挡气隙46。

图4至图6中所示的改进端部绕组布置可以用于电机的驱动端、非驱动端或这两者。

图7示出了具有现有端部绕组设计的电机的驱动端处的气流。该电机包括具有定子端部绕组18的定子、具有转子端部绕组52的转子和风机53。参见图7，可以看出，即使有也是非常少的气流穿过定子端部绕组实现。此外，可以观察到如下各种不同的流动模式：

1.涡流形成在定子端部绕组上方的空隙中。这由区域A表示。涡流导致压力损失，降低了空气流速，并导致热量向冷却空气的传递减少。

2.风机进风口处的气流具有强径向速度分量。这由区域B指示。对于理想风机进风口条件，进入风机进风口的气流的主要速度分量应为轴向。

3.转子绕组的泵吸作用产生吸气效应，该吸气效应将气流从风机进风口拉回到电机中。这由区域C指示。

图8示出了具有图4至图6的端部绕组布置的定子的驱动端处的气流。参见图8，可以看出，改进的端部绕组布置提供了新通道，该新通道允许空气在端部绕组之间流动。此外，可以观察到以下流动模式：

1.通过定子端部绕组(区域A)的气流撞击在转子端部绕组上，从而冷却转子。

2.进入风机(区域B)的气流具有主要轴向速度分量。这与图7中观察到的高径向速度分量相反。

3.实际上消除了图7中看到的来自转子端部绕组的不利泵送和来自风机进风口的逆流(区域C)。

由本申请人进行的测试发现，图4至图6所示的绕组布置可以改善电机对定子和转子的冷却。改进的冷却得到更好的功率密度，这可用作节省成本或提高功率。

在本发明的另一个实施方式中，不是使用延伸中间靴来提供不同相位之间的电分离，而是为此目的提供了分离绝缘构件。

图9示出了根据该实施方式的绝缘构件。参见图9，绝缘构件54包括两个平行内环56、58或“轨道”。一系列U形绝缘构件60设置在绕环56、58的外侧的间隔位置处。U形绝缘构件60的位置对应于离开定子槽的线圈的位置。内环中的间隙62设置在绝缘构件中的两个绝缘构件之间。该间隙允许打开绝缘构件54，由此便于其装配到电机。绝缘构件54可以由任意合适的电绝缘材料(诸如聚酯)制成。

在使用中，图9的绝缘构件54装配在端部绕组的内线圈与外线圈之间。由此，可以使用绝缘构件54，而不是图4和图5中所示的延伸中间靴42。绝缘构件54允许在相邻组绕组之间实现电绝缘，而不需要将分相器完全插入端部绕组中。然而，可以使用分相器以类似于图5所示的方式在绕组的不存在绝缘构件54的那些部分之间提供电分离。

在另选布置中，可以在环56、58的内部而不是外部或者在环的两侧设置U形绝缘构件。可以使用一个环或两个以上的环，而不是两个环。允许相位之间的电分离的其它构造对于技术人员将是显而易见的。

在上述任意实施方式中，电机可以设置有挡板以帮助引导电机内的气流。挡板可以是位于例如端部绕组径向向外的环形盘，并且可以附接到定子框架。这样的挡板可以帮助将来自定子芯与定子框架之间的气隙的气流从大致轴向转变为大致径向通过线圈之间的气隙。这可以有助于改善通过电机的气流。

图10示出了与本发明的实施方式中的端部绕组设计一起使用的挡板的一部分。参见图10，挡板70包括偏转板72、附接构件74、以及连接部件76。偏转板72是部分环状的(不完全的环)，并且相对于电机的轴线成角度。偏转板72借助于连接构件76连接到附接构件74。附接构件74包括用于将挡板连接到定子框架的多个螺栓孔78。在使用中，诸如图10中所示的多个挡板设置在电机周围。

图11示出了挡板处于适当位置的旋转电机的一部分。参见图11，各个挡板70借助于螺栓82连接到定子框架17的端板80，螺栓82穿过附接构件74中的螺栓孔。连接构件76用于使偏转板72在电机内部延伸，使得偏转板位于相邻定子槽的线圈之间的气隙46的径向向外。偏转板72对于电机的轴线呈现大约45°角。

图12示出了挡板在适当位置的旋转电机的一部分的截面。通过将偏转板72定位在气隙46上方并且相对于电机的轴线成一角度，偏转板可以用来将来自定子/框架气隙19的气流朝向气隙46从大致轴向向大致径向转变。这可以帮助确保空气沿径向流过定子绕组，并撞击转子绕组，如图8所示。

应当理解，可以设置任意适当数量的挡板，并且各个挡板可以以任意合适的角度周向延伸。可以使用单个环形挡板，而不是多个部分环形挡板。另选地，可以使用诸如以本申请人的名义的共同未决欧洲专利申请号17151978.8中公开的气流挡板，其主题通过引用并入本文。

在本发明的另一实施方式中，提供了一种绝缘构件，该绝缘构件提供了不同相位之间的电分离，并且还使线圈在端部绕组区域中径向地移位。除了线圈之间的径向气流之外，这可以允许两层端部绕组之间的轴向气流。

图13示出了根据本实施方式的绝缘构件。参见图13，绝缘构件84为环形形式，并且包括三个平行环85、86、87、多个U形绝缘构件88和多个楔形构件90。绝缘构件84中的间隙91允许其打开，由此有利于其装配到电机。绝缘构件84可以由诸如聚酯的任意合适电绝缘材料制成。

在图13的布置中，U形构件88和楔形构件90设置在绝缘构件周围的间隔位置处。楔形构件90与U形构件88周向共定位。然而，楔形构件90远离U形构件88轴向延伸。楔形构件90具有径向厚度，该径向厚度随着与U形构件88的距离而增加。气隙92沿周向设置在相邻楔形构件90之间。U形构件88和楔形构件90的位置对应于线圈离开定子槽的位置。

图13的U形绝缘构件88用于提供相邻组绕组之间的电绝缘，同时使相邻线圈之间的径向气流以类似的方式流到图9的U形绝缘构件。另外，楔形构件90用于使内外绕组的线圈相对于彼此径向移位。

图14示出了绝缘构件84的一部分的视图。参见图14，各个楔形构件90在楔形构件与U形构件共同定位的区域中由单层材料93形成。该单层材料93还在U形构件88中形成“U”的底部。

随着楔形构件90远离U形构件88轴向延伸，楔形构件90分离成径向内侧层94和径向外侧层95。内侧层94与外侧层95之间的距离随着与U形构件88的距离而增加，直到内侧层94和外侧层95遇到环87为止。环87用于使外侧层95与内侧层94在径向上间隔开，以及使相邻楔形构件90间隔开。在环之外，内侧层94与外侧层95基本彼此平行延伸，直到它们遇到端部96为止。端部96沿大致径向延伸，以便使外侧层95与内侧层94径向间隔开。

在使用中，在已经插入内线圈之后但在插入外线圈之前，图13和图14的绝缘构件84装配在端部绕组的内线圈上方。由此，一旦已经插入外线圈，绝缘构件84就位于端部绕组的内线圈与外线圈之间。

图13和图14的绝缘构件84允许在双层绕组的内线圈与外线圈之间实现电绝缘，同时还允许相邻槽的线圈之间的径向气流。这借助于U形构件88来实现。另外，楔形构件90使内线圈和外线圈径向移位，除了线圈之间的径向气流之外，这允许内线圈与外线圈之间的轴向气流。图15中例示了通过线圈的气流。

在另选布置中，U形构件可以径向向外延伸而不是径向向内延伸，或者可以设置径向向外延伸和径向向内延伸的U形构件。在使用三层或更多层绕组的情况下，可以使用两层或更多层绝缘构件。

将理解的是，仅通过示例的方式描述了本发明的实施方式，并且可以在所附权利要求的范围内作出详细的变化。例如，电机可以是单相、三相或具有任意其它数量的相位。可以使用不同绕组结构，诸如重叠绕组。可以使用单层、三层或任意其它数量的层，而不是双层绕组。详细的其它修改对于技术人员将是显而易见的。

Claims (36)

1.一种用于旋转电机的定子，所述定子包括多个定子槽，各个定子槽容纳定子绕组的至少两个线圈，其中：

所述线圈被布置为使得当所述线圈延伸出所述定子槽时，径向气隙存在于相邻定子槽的线圈之间；

在所述线圈延伸出所述定子槽时，绝缘装置设置在定子槽的所述线圈之间；并且

所述径向气隙限定在相邻定子槽的所述线圈的所述绝缘装置之间。

2.根据权利要求1所述的定子，其中，各个线圈从定子槽沿大致轴向延伸预定距离。

3.根据权利要求2所述的定子，其中，各个线圈在离定子槽超过预定距离的区域中沿大致圆周方向延伸。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述线圈中的至少一些是同心的。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘装置在处于不同电势的线圈之间设置电绝缘层。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述电机是多相位电机，并且所述绝缘装置在不同相位之间设置电绝缘层。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，当所述线圈延伸出定子槽时，所述绝缘装置至少部分地环绕线圈。

8.根据权利要求7所述的定子，其中，所述绝缘装置至少部分地环绕槽的径向向外线圈。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘装置具有大致U形的截面。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘装置从定子槽沿大致轴向延伸预定距离。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述定子还包括分相器，所述分相器用于在多组定子绕组之间设置电绝缘层。

12.根据权利要求11所述的定子，其中，所述分相器不存在于相邻定子槽的所述线圈之间存在气隙的区域中。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘装置包括柔性绝缘材料。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘装置是延伸出定子槽的延伸中间靴。

15.根据权利要求14所述的定子，其中，所述中间靴具有侧面，所述侧面被布置成当所述线圈延伸出定子槽时至少部分地环绕线圈。

16.根据权利要求15所述的定子，其中，所述中间靴的所述侧面具有随着所述中间靴远离所述定子槽延伸而减小的高度。

17.根据权利要求1至12中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘装置是绝缘构件的一部分。

18.根据权利要求17所述的定子，其中，所述绝缘构件包括多个U形构件。

19.根据权利要求18所述的定子，其中，各个U形构件被布置为当线圈延伸出定子槽时部分地围绕该线圈。

20.根据权利要求18或19所述的定子，其中，气隙设置在圆周方向上的相邻U形构件之间。

21.根据权利要求18至20中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘构件包括其上安装有所述U形构件的至少一个环。

22.根据权利要求17至21中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘构件包括多个楔形构件。

23.根据权利要求22所述的定子，其中，各个楔形构件位于定子槽的两个线圈之间，并且气隙设置在相邻楔形构件之间。

24.根据权利要求22或23所述的定子，其中，所述楔形构件被布置为在所述线圈延伸出定子槽时增加所述线圈之间的距离。

25.根据权利要求22至24中的任一项所述的定子，其中，各个楔形构件包括内层和外层，并且所述内层与所述外层之间的距离随着离所述定子槽的距离而增大。

26.根据权利要求22至25中的任一项所述的定子，其中，所述楔形构件与所述U形构件沿圆周共同定位。

27.根据权利要求26所述的定子，其中，所述楔形构件从所述U形构件轴向延伸。

28.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述定子还包括用于固定所述线圈的绑带，其中，所述绑带位于远离相邻定子槽的所述线圈之间存在气隙的区域的区域中。

29.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述定子槽具有槽衬，并且所述槽衬被布置成没有翻边。

30.一种旋转电机，所述旋转电机包括根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述电机还包括用于提供通过所述电机的气流的风机。

31.根据权利要求30所述的电机，其中，相邻线圈之间的所述气隙允许空气沿大致径向流过所述气隙，然后沿大致轴向流向所述风机。

32.根据权利要求30或31所述的电机，所述电机还包括转子，所述转子包括转子端部绕组，其中，相邻线圈之间的所述气隙允许空气沿大致径向经过所述气隙流向转子端部绕组。

33.根据权利要求30至32中的任一项所述的电机，所述电机还包括挡板，所述挡板用于将经过所述电机的气流从大致轴向引导到大致径向。

34.根据权利要求33所述的电机，其中，所述挡板包括偏转板，所述偏转板位于相邻定子槽的所述线圈之间的所述气隙的径向向外。

35.根据权利要求34所述的电机，其中，所述偏转板相对于所述电机的轴线成一角度布置。

36.一种组装用于旋转电机的定子的方法，所述定子包括多个定子槽，各个定子槽容纳定子绕组的多个线圈，所述方法包括：

将所述线圈插入到所述定子槽中，使得当所述线圈延伸出所述定子槽时，径向气隙存在于相邻定子槽的所述线圈之间；以及

在定子的线圈之间插入绝缘装置，使得所述径向气隙限定在相邻定子槽的所述线圈的所述绝缘装置之间。