CN1452294A - 电机线圈、感应电机以及感应电机的定子的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种电机线圈、感应电机以及感应电机的定子的制造方法，电机线圈是由导体深线和包有陶瓷系列绝缘皮膜构成；感应电机：特征是将多个钢片上的定子槽沿着轴向对齐进行累积形成定子铁芯，将涂覆有绝缘皮膜的线圈缠绕在定子槽上，用绝缘皮膜结扎定子铁芯两端的末端绕组，将多个钢片上的转子槽沿着轴向对齐进行累积形成转子铁芯，转子铁芯与定子铁芯构成同心圆，转子导体设置在转子槽上；感应电机的定子的制造方法，分如下阶段：1.冲压阶段；2.热处理阶段；3.积层阶段；4.卷绕阶段；5.嵌浸阶段。本发明的电机线圈使维持绝缘性能的最高许可温度提高大约三倍，提高了效率。并减少了结扎线圈末端绕组的另外的部件和结扎过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种感应电机，是通过确保绝缘性能，将许可最高温度提高，能够设计高效率的电机线圈、感应电机以及感应电机的定子的制造方法。
背景技术
一般来讲，电机是将电能转换成机械能获取旋转动力的机器，大体上分为直流电机和交流电机，而感应电机属于交流电机的一种。
感应电机是具有代表性的交流电机的一种。通过连结在电源上的一次线圈的电磁场变化，使二次线圈产生电流，二次线圈产生的电流和旋转磁系相互作用产生旋转扭矩。一般来讲，作为感应电机的一次线圈的线圈设置在定子上，作为第二线圈是由导电性高的铝或者铜以棒的形态设置在转子上。
一方面，对于感应电机等的电机，绝缘是左右他们的寿命重要因素。特别是电机线圈比其他要素对绝缘更加敏感，一般采用聚酯酰亚胺和聚酰亚胺氨基化合物等聚合物为绝缘物进行涂覆。涂覆有这种聚合物的电机线圈按照绝缘维持的最高允许温度，分为多个绝缘级。绝缘级意味着根据电机给定的运转温度使寿命达到20,000小时时的绝缘程度和持续绝缘程度，用特定文字来表示。下面图表是各个绝缘级的最高许可温度：
| 绝缘级 | 最高许可温度(摄氏度) |
| E种 | 120 |
| B种 | 130 |
| F种 | 155 |
| H种 | 180 |
| C种 | 180以上 |
根据上述图表可以了解到，每个级之间的电机线圈最高许可温度大约差摄氏25度。最高许可温度是C种的温度为180度以上。
最近设计高效率电机的倾向，广泛使用的方法是增加施加电流提高输出功率的方法。在这种情况下，由于增加了过大的电流，线圈的温度上升，绝缘被破坏。由于这种原因，电机的寿命与增加的电流成反比，也就是说，随着施加电流的增加电机的寿命跟着缩减。众所周知，超过电机运转温度的最高许可温度时，每提高摄氏10度，电机的寿命就会缩减一半。也就是说，电机线圈相当程度上制约了高效率电机的设计。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，为高电机线圈的绝缘性能，提高电机线圈的最高许可温度，将电机线圈适用在高效率电机上的一种电机线圈、感应电机以及感应电机的定子的制造方法。
本发明所采用的技术方案是提供具有如下结构为特征的电机线圈：对于卷绕在定子槽13或者转子槽23上，施加电源产生磁通的电机线圈，是由导体深线110和在深线110的外部包有可提高最高许可温度的陶瓷系列绝缘皮膜120构成。其陶瓷的特性上维持绝缘性能的最高许可温度可以提高约三倍。
提供具有如下结构为特征的感应电机：是由定子10、转子20和轴30构成，其特征在于构成定子10的钢片11a内周边缘设有按照一定间隔排列的放射形的多个定子槽13，将多个钢片11a上的定子槽13沿着轴向对齐进行累积形成定子铁芯11，将涂覆有绝缘皮膜120的线圈100缠绕在定子槽13上，施加交流电源时形成旋转磁系，用绝缘皮膜200结扎定子铁芯11两端的末端绕组100a；构成转子20的钢片21a的外周边缘设有按照一定间隔排列的放射形的多个转子槽23，将多个钢片21a上的转子槽23沿着轴向对齐进行累积形成转子铁芯21，转子铁芯21与定子铁芯11构成同心圆，转子导体25设置在转子槽23上，通过线圈100感生的电流产生扭矩。
提供包括如下阶段为特征的感应电机的定子的制造方法，其特征在于是分如下阶段进行的：
(1)冲压阶段(S110)：利用冲压模具在薄钢片的特定位置上冲压出定子槽(13)；
(2)热处理阶段(S120)：冲压阶段完了之后，钢片不仅残存有扭曲等机械应力，而且电特性也被破坏，因此对于冲压后的钢片进行适当的加热之后慢慢冷却，解除机械应力同时恢复电特性；
(3)积层阶段(S130)：将定子槽13沿着轴方向对齐制造定子铁芯(11)；
(4)卷绕阶段(S140)：在定子槽13上利用手工作业或者自动卷线机卷绕线圈。
(5)嵌浸阶段(S150)：完成卷绕阶段之后，将定子在绝缘皮膜涂覆剂内浸渍一定时间，使线圈的末端绕组100a上形成绝缘皮膜200。
本发明的电机线圈和利用电机线圈的感应电机和感应电机的定子的制造方法可以带来如下效果。
本发明的电机线圈在深线110的外部形成陶瓷系列绝缘皮膜120，由于陶瓷的特性上维持绝缘性能的最高许可温度可以提高大约三倍。
在本发明的感应电机和感应电机的定制造方法中，定子的线圈采用了形成有陶瓷系列绝缘皮膜的线圈，提高了效率。并且线圈的末端绕组100a通过陶瓷系列绝缘皮膜200进行结扎，减少了结扎末端绕组的另外的部件和结扎过程。
附图说明
图1是本发明电机线圈的制造过程流程图；
图2是本发明感应电机结构的断面示意图；
图3是本发明感应电机的定子制造过程的流程图。
其中：10：定子 11：定子铁芯 11a、21a：硅钢片 13：定子槽20：转子 21：转子铁芯 23：转子槽 25：转子导体27a、27b：端环 30：轴 100：线圈 100a：末端绕组110：深线 120、200：绝缘皮膜
发明内容
下面参照附图，对本发明的实施例的感应电机以及感应电机的转子和定子制造方法进行更详细的说明。
如下具体实施例中钢片11a和钢片21a均采用硅钢片11a和硅钢片21a。
如图1所示，本发明的电机线圈由深线110和绝缘皮膜120构成。其中，深线110是导电体，绝缘皮膜120在深线110的外部，包住深线110，由于绝缘皮膜120采用了陶瓷系列绝缘皮膜，可以提高最高许可温度。下面对电机线圈的制造过程进行详细说明。
如图1所示，第一步，执行伸线阶段(S10)：拉伸出深线110，使深线110的直径适用于电机线圈的要求。即：伸线阶段(S10)通过拉伸加工等拉伸出特定形状和直径的深线。
第二步，执行洗净阶段(S20)：除掉在伸线阶段(S10)拉伸出的深线110的不纯物质。
第三步，执行热处理阶段(S30)：对已经完成洗净阶段(S20)的深线110，进行适当温度的加热之后进行慢慢冷却的退火。通过拉伸加工之后深线110的内部组织硬化有龟裂的现象。在热处理阶段(S30)中，对深线110进行热处理，去掉深线110的龟裂，将结晶粒子微细化，提高材料的柔软性。
第四步，执行涂覆阶段(S40)：将完成热处理阶段(S30)的深线110浸渍在液体陶瓷系列涂覆剂内一定时间，使深线110的外部形成绝缘皮膜120。在涂覆阶段(S40)中所使用的绝缘皮膜涂覆剂是陶瓷系列涂覆剂。陶瓷系列涂覆剂以绝缘性和耐热性高的陶瓷为主成分，加上具有多种功能的添加剂与酒精水溶液进行混合而成。于是能够在深线110的外部形成陶瓷系列绝缘皮膜120。
陶瓷系列绝缘皮膜120比已有技术的绝缘皮膜最高许可温度高出很多。对于已有技术的绝缘级C种的最高允许温度在摄氏180度左右，本发明的陶瓷系列绝缘皮膜的最高许可温度平均在摄氏450度，最高的可以在摄氏600度。也就是说，陶瓷系列绝缘皮膜是已有技术的绝缘皮膜的最高许可温度的三倍左右。
一方面在涂覆阶段(S40)中深线110在液体陶瓷系列涂覆剂嵌浸的基础上，也可以如已有技术一样将深线110嵌浸在聚酯酰亚胺和聚酰亚胺氨基化合物等聚合物涂覆剂内。由于在深线110上形成多层的绝缘皮膜，更加保障了绝缘性和耐热性。
第五步，执行烘干阶段(S40)：完成涂覆阶段(S40)之后，将已形成绝缘皮膜120的深线110用热气进行干燥。烘干阶段(S50)消除深线110的变形，并去除涂覆阶段(S40)吸附在深线110表面的气体分子。
通过上述过程制造出的电机线圈，由于在涂覆阶段(S40)形成最高许可温度相当高的陶瓷系列绝缘皮膜，即使增加施加电流也不会出现绝缘性能下降的问题。这是因为本发明的陶瓷系列绝缘皮膜比已有技术的绝缘皮膜的耐热性和绝缘性都好的原因。
具有上述特性的电机线圈根据电机的种类缠绕在定子或者转子上，本发明着重说明将上述电机线圈缠绕在定子上的感应电机。
如图2所示，本发明的感应电机具有如下结构：感应电机是由定子10、转子20、轴30构成。转子20与定子10构成同心圆，与定子10的内周缘保持一定空隙a。轴30压入到转子20的中心部，将转子20的旋转力传递给从动轴上。
定子10是由线圈100和定子铁芯11组成。线圈100通过交流电源产生旋转磁系；定子铁芯11是根据旋转磁系产生磁通的磁性体。硅钢片11a内周边缘形成放射形的多个定子槽13，铁芯11由多个硅钢片11a沿着轴方向累积形成，使定子槽13对齐，定子槽13上通过各种方法缠绕有线圈100。
线圈100按照如图1所示过程制造，由导体深线110和深线110外部的陶瓷系列绝缘皮膜120组成。为了提高输出功率即使提高施加在线圈100上的电流，由于线圈100上的绝缘皮膜120的耐热性好，所以绝缘不会被破坏。
转子20由转子导体25和转子铁芯21组成。转子导体25与线圈100感应的电流和磁通相互作用产生扭矩。转子铁芯21是形成磁通的磁性体。硅钢片21a外周边缘形成放射形的多个转子槽23，铁芯21由多个硅钢片21a沿着轴方向累积形成，使转子槽23对齐，转子槽23上插入有导电性能好的铝或者铜等金属，形成转子导体25。另外转子导体25的两端上有连结转子导体25形成一个回路的端环27a和27b。这时转子导体25和端环27a、27b一般广泛使用铝压铸方法进行加工。
线圈100中形成在定子铁芯11两端的末端绕组100a与转子导体25的端环27a、27b具有相同的功能。也就是说，线圈100为了形成旋转磁系，按照特定的排列结构缠绕在定子槽13上，末端绕组100a将定子槽13之间的线圈连结形成一个回路。
但是由于末端绕组100a没有缠绕在定子槽13上的部分，所以需要另外的结扎手段来维持末端绕组100a的形状。在本发明的感应电机中末端绕组100a通过绝缘皮膜200进行结扎。于是避免了已有技术的用棉纱或者聚乙烯等利用手工或者空转机的机械作业对线圈100进行结扎。
绝缘皮膜200需要具有能够维持末端绕组100a形状的充分的接卸强度，附加地对线圈100进行进一步绝缘。考虑到上述问题，本发明的感应发电机提示出绝缘皮膜200采用陶瓷系列涂覆膜。
下面对具有上述结构的感应电机的作用进行简单说明。向线圈100施加交流电源，产生旋转磁系，通过定子铁芯11使磁通旋转。这种旋转磁通通过空隙a与转子导体25刷交，使转子导体内感生电流。根据右手法则，转子导体25感生电流和磁通产生扭矩。
如图3所示，本发明的感应电机的定子制造方法如下：首先第S110阶段(冲压阶段)：利用冲压模具在环形硅钢片11a的内周边缘侧冲压出放射形的多个定子槽13。
第S120阶段(热处理阶段)：在第S110阶段中，硅钢片仅残存有扭曲等机械应力，而且电特性也被破坏。为了解决上述问题，对于冲压后的硅钢片进行热处理，解除机械应力同时恢复电特性。
第S130阶段(积层阶段)：将定子槽13沿着轴方向对齐，利用焊接的方法进行固定或者利用被覆、夹子进行固定制造定子铁芯11。
第S140阶段(卷绕阶段)：在定子槽13上利用手工作业或者自动卷线机卷绕线圈。这时在定子槽13上卷绕线圈的方法有利用手工作业的手动卷绕方式和利用能够高速卷绕的机器的自动卷绕方式等。
第S150阶段(嵌浸阶段)：完成卷绕阶段之后，将定子10浸渍在绝缘皮膜涂覆剂内一定时间，使线圈100的末端绕组100a上形成绝缘皮膜200。在嵌浸阶段(第S150阶段)所使用的绝缘皮膜涂覆剂是陶瓷系列涂覆剂。陶瓷系列涂覆剂以绝缘性和耐热性高的陶瓷为主要成分，加上具有多种功能的添加剂与酒精水溶液进行混合而成。
然后将上述定子10进行干燥，述线圈100的末端绕组100a上形成陶瓷系列绝缘皮膜，可以维持末端绕组100a的形状。另外由于线圈100上又追加了一层绝缘皮膜120，更加确保了线圈的绝缘性。
到目前为止，本发明虽然以实施例中心进行了说明，但是在本发明所属技术领域内具有一般知识的人员，在本发明的基本技术范围内能够提出很多变形的实施例。本发明的基本技术范围在请求范围内有体现，在同等范围内变形的形态也包括在本发明内。
Claims (5)
1.一种用于卷绕在定子槽(13)和转子槽(23)上，施加电源产生磁通的电机线圈，其特征在于，线圈是由导体深线(110)和在深线(110)的外部包有可提高最高许可温度的陶瓷系列绝缘皮膜(120)构成。
2.一种感应电机，是由定子(10)、转子(20)和轴(30)构成，其特征在于构成定子(10)的钢片(11a)内周边缘设有按照一定间隔排列的放射形的多个定子槽(13)，将多个钢片(11a)上的定子槽(13)沿着轴向对齐进行累积形成定子铁芯(11)，将涂覆有绝缘皮膜(120)的线圈(100)缠绕在定子槽(13)上，施加交流电源时形成旋转磁系，用绝缘皮膜(200)结扎定子铁芯(11)两端的末端绕组(100a)；
构成转子(20)的钢片(21a)的外周边缘设有按照一定间隔排列的放射形的多个转子槽(23)，将多个钢片(21a)上的转子槽(23)沿着轴向对齐进行累积形成转子铁芯(21)，转子铁芯(21)与定子铁芯(11)构成同心圆，转子导体(25)设置在转子槽(23)上，通过线圈(100)感生的电流产生扭矩。
3.根据权利要求2所述的感应电机，其特征在于结扎定子铁芯(11)两端的末端绕组(100a)的绝缘皮膜(200)是陶瓷系列涂覆膜。
4.一种感应电机的定子的制造方法，其特征在于是分如下阶段进行的：
(1)冲压阶段(S110)：利用冲压模具在薄钢片的特定位置上冲压出定子槽(13)；
(2)热处理阶段(S120)：冲压阶段完了之后，钢片不仅残存有扭曲等机械应力，而且电特性也被破坏，因此对于冲压后的钢片进行适当的加热之后慢慢冷却，解除机械应力同时恢复电特性；
(3)积层阶段(S130)：将定子槽(13)沿着轴方向对齐制造定子铁芯(11)；
(4)卷绕阶段(S140)：在定子槽(13)上利用手工作业或者自动卷线机卷绕线圈。
(5)嵌浸阶段(S150)：完成卷绕阶段之后，将定子在绝缘皮膜涂覆剂内浸渍一定时间，使线圈的末端绕组(100a)上形成绝缘皮膜(200)。
5.根据权利要求4所述的感应电机的定子的制造方法，其特征在于绝缘皮膜涂覆剂是陶瓷系列涂覆剂。
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|---|---|---|---|
| CN 02116647 CN1246949C (zh) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 感应电机以及感应电机的定子的制造方法 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN102259088A (zh) * | 2011-06-13 | 2011-11-30 | 华中科技大学 | 微型动磁激振器 |
| CN101741208B (zh) * | 2009-12-10 | 2012-07-04 | 华中科技大学 | 微型动磁激振器 |
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2002
- 2002-04-15 CN CN 02116647 patent/CN1246949C/zh not_active Expired - Fee Related
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