CN1729605A - 以绞合线技术制成的用于电机的线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于改进通过绞合线技术制造的用于电机绕组的导线(1)的电特性及机械特性。为此用一种弹性的填埋料(4)填充一导线(1)的金属丝(3)之间的空隙。为了使在导线表面区域中电场场强构造得更均匀，所述填埋料(4)是能导电的。为了填充所述间隙，所述各金属丝(3)也可以带有一层促进浸渍剂硬化的涂层。

Description

以绞合线技术制成的用于电机的线圈
本发明涉及一种具有一个或多个线匝的用于电机的线圈，这些线匝分别构造为具有大量细丝的绞合线。此外，本发明还涉及一种以绞合线技术制造用于电机的线圈的方法。
另外，对于电机采用由成型线圈组成的绕组，这些成型线圈优选由矩形导线制成。而矩形导线迄今为止通常采用实心的铝或铜导线。但是也已知，对于该用途也采用轧制成矩形横截面的绞合线。
有关这方面可以从文件WO 02/11268中获知用由绞合线组成的导线制成的用于电机的绕组。因此其线圈由绞合线制成的绕组在制造方面比传统的用矩形金属线制成的成型线圈绕组更简单。“绞合线”的概念在技术上具有常规的含义。通常它涉及大量的相互绞合和挤压在一起的铜线或铜丝。所述金属线本身通常是不绝缘的，但是横截面为长方形或矩形的绞合线带有外绝缘皮。该文献中介绍了竖直缠绕和水平缠绕的由矩形横截面的绞合线构成的线圈。另外，这类绕组适用于旋转式的高压或低压电机。
另外，德国公开文件DE 199 05 747公开了一种用于制造带有矩形金属线的线圈的方法和装置。将一种具有圆形横截面的圆形金属线卷绕到一线圈轮上。当一绕组模具电机旋转一绕组模具时，所述圆形金属线被从线圈轮上抽出。矩形带槽轧辊将该圆形金属线压制成具有矩形横截面的矩形金属线。为了制成具有矩形金属线的线圈，将所述矩形金属线直接卷绕到所述绕组模具上。
另外，从德国专利文件DE 44 14 527中已知一种电子整流的直流电机。它具有由一根或多根带有在外周面上或处于间隙中的硬化塑料的绞合线构成的绕组段，其中，每根绞合线具有大量的分别被绝缘且扭绞地安置在该绞合线内的细丝。每个绕组段的导体材料与流体合成树脂压制在一起，以便获得一种导体材料份额占总体积的70％至90％的定子绕组。
将电机的绕组浸渍，以便于增强其刚性以及防止被击穿和防止被周围环境物质侵蚀。为此，所述绕组通常在其金属线或绞合线之间被灌以合成树脂以及随后使该合成树脂硬化，如已叙述的那样。
本发明的目的是改善对用绞合线技术制造的绕组的保护以及也可能由此改善绕组的电特性。
按照本发明，上述目的通过一种具有一个或多个线匝的用于电机的线圈来实现，这些线匝分别构造为具有大量细金属丝的绞合线，其中，用固体或弹性的、必要时是能导电的填埋料填充所述金属丝之间的空隙。
另外，上述目的按照本发明通过一种制造用于电机的线圈的方法来实现，在该方法中，对一绞合线的金属丝涂设一层激发硬化性涂层，将所述绞合线成形为一预定的线圈形状，以及用一种可硬化的填埋料浸渍所述已成形的绞合线，该填埋料在与所述涂层接触时时效硬化。
因此，达到在内部保护所述绞合线免受外界环境影响、击穿等，以及在绞合线的金属丝之间形成一定的绝缘，该绝缘作用有助于改善电特性。
每根用于绕制所述线圈的绞合线在其外周面上也可以被所述填埋料包绕。由此在线圈的外周面附近的金属丝也能够得到有效的保护。
可以将用于所述线圈的绞合线轧制成具有矩形横截面。由此可以确保高度的槽填充率，这是因为避免了采用圆形导线相应出现的空隙。所述矩形绞合线可以在卷绕成线圈之前或之后填设其各自的填埋料。
所述填埋料可以由能导电的材料构成。由此可以使一绞合导线的外部区域内的场强分布更均匀。此外，在所述空隙中填入填埋料确保了在绞合导线内良好的热传导以及改善所述绕组在绕组端部区域内的机械特性。另外，也实现了所述导线材料更高的形状稳定性和更高的填充系数。
所述用于填充绞合线的空隙的填埋料可以是高柔韧性的或者确切地说是粘弹性的。其优点在于，所述绞合导线之间的空隙已经在卷绕时基于此时所施加的压力可以被很好地填满。
所述金属丝之间的空隙也优选通过挤压填充所述填埋料。
所述金属丝在其外表面有利地被一层激发硬化所述填埋料的涂层包绕。由此当所述涂层例如作为促进剂或催化剂起作用时可避免浸渍树脂从所述空隙中流出。
下面借助于附图对本发明予以详细阐述。附图中：
图1表示一按照本发明的线圈的横截面；
图2表示一根用于绕制按照图1所示的线圈的绞合线的横截面图；
图3表示对应于本发明另一种实施方式的线圈的横截面图；
图4表示一根用于绕制按照图3所示的线圈的绞合线的横截面图。
下述实施方式代表本发明的一些优选实施例。
在图1中以横截面图示出一线圈或导线1，它通常安装到电机的一槽中。按照具体的实施方式，该导线在外周面上具有一部分或全部绝缘皮2。在该绝缘皮2的内部有大量的细金属丝3。在多数金属丝3之间以及在必要时在处于边缘的金属丝3与绝缘皮2之间有一种弹性的填埋料4。
所述用于填充绞合导线1中空隙的弹性填埋料4确保细金属丝3之间良好的传热以及改善一绕组在绕组端部区域的机械特性。另外，通过该填埋料4达到使导线1具有更高的形状稳定性。无影响地保留了绞合线工艺在制造技术上的优点，确切地说，也就是简便地将导线安装到槽中以及在绕组端部区域中更简单地弯曲。同样保留了绞合线工艺的优点，即，能够达到导线材料在槽中更高的填充系数，因为仅仅用弹性填埋料填充细金属丝3之间的空隙。
所述弹性填充料优选由或许带有可导电或导热的填料的树脂混合物构成。作为树脂，可以采用例如环氧树脂混合物、聚酯树脂、聚氨基甲酸酯、硅树脂和生橡胶、弹性体，但是也可采用热塑性塑料。所述绞合铜线通过浸渍、浇注、挤压等方法填充所述弹性物质。该填充物质的玻璃过渡温度可以界于-60℃至90+℃之间。
通过将一根图2所示的绞合线5多次地围绕一个模板或绕组模具卷绕或者已卷绕到电机的相应槽中来制造所述导线1。接下来，这样相对地挤压所述各绞合线5，使得例如达到导线1具有在图中所示出的矩形横截面。由于所述填埋料是极有弹性的，或许甚至是粘弹性的，所以在导线1内的全部空隙被填埋料4及细金属丝3充满。在此，该填埋料并不只是用于将细金属丝或绞合线之间机械固定，而是也用于改善热传导。这通过传统技术一直无法保证。在例如带有树脂绝缘皮的绕组和用不含促进剂的浸泡剂浸渍的绕组绝缘皮中在整个或部分浸渍过程中不填充或不彻底填充树脂，因为浸渍树脂可能会流掉。
对于传统的带有由无填充物的绞合线制成的导线的绕组来说，与通用的实心铜导线相比在所轧制成的矩形导线的外区域内由于铜丝3半径小而使电场边缘场强增大。结果是向邻近的铁被击穿或被部分击穿。由于这类更高的电负荷在相同绝缘皮厚度的情况下缩短了绝缘皮的寿命。需要增大绝缘皮的厚度又使电机的使用状况变差。因此按照本发明的一种有利的实施方式将一种弹性的能导电的填料填加到细金属丝3之间的间隙中或涂到由多根绞合线5组成的导线1的表面上。
一种弹性填料可以通过填加碳黑或其他能导电的填充剂被调整到具有所希望的导电性。对于单位传导电阻的典型值例如为1-250千欧·厘米。通过填加如氧化铝、氮化铝、氮化硼那样的具有高导热性能的填充剂，可以改善从挤压的绞合铜线中向外散热。
所述在此已调整的导电性明显低于铜的导电性，但是这样的导电性足够用于达到在所述导线表面建立等势面以及因此达到在绞合导线的外侧区域中使场强均匀。在此，与迄今为止使用的实心导线相比，可以仍然保持充分利用导线横截面。
在图3中示出了本发明的另一种实施方式。所述压制成矩形的导线1也具有大量的处于绝缘皮2之内的细金属丝3。每根细金属丝3都带有一层激发硬化的涂层6。
为此，在图4中表示出了一根相应的绞合线5。该绞合线5在松散状态下在进行其他加工之前被拖拉通过一个池子，致使各金属丝3被激发硬化地涂层。然后，为了制造导线1将带有涂层的绞合线相应地卷绕并压制成形。
通过用含有促进剂和催化剂的激发硬化性涂层6对绞合线或由多根绞合线构成的导线1进行处理，在浸渍过程中在绞合线之间的所述无促进剂的浸渍剂也被化学地激活和凝结硬化。因此，由于浸渍剂在金属丝3之间未充分固化，因此可以防止浸渍剂散流开。因而，图3所示的各金属丝3之间的空隙以及在边缘区域内与绝缘皮2之间的空隙通过浸渍工序与被完全填满。如上面已叙述的那样，这确保了绕组，尤其在绕组端部区域内具有良好的传热性以及更好的机械和电方面特性。
与此相关地，无促进剂的浸渍剂例如是环氧树脂混合物，该环氧树脂混合物只有与一促进剂结合在室温下在一合理时间内才固化，但是在混合物中不直接包含该促进剂，以便于不降低树脂混合物的存储稳定性。取而代之的是，将该促进剂涂设到所述浸渍对象(此处指铜绞合线)之中或之上。
一激发硬化涂层例如是一层含促进剂的漆层或者含促进剂的树脂混合物，其由一种粘接剂和一种与浸渍剂相匹配的促进剂组成。这例如可以是胺类、Lewis酸或Lewis基、四价的铵化合物或磷化合物，或者催化和过氧化作用的激发硬化剂。如上面已叙述的那样，例如通过浸渍所述铜绞合线以及随后汽化溶剂成分以及必要时使所涂敷的涂层硬化来完成涂设该涂层。

Claims (12)

1.一种具有一个或多个线匝的用于电机的线圈(1)，这些线匝分别构造为具有大量细金属丝(3)的绞合线(5)，其特征在于，用一种固体或弹性的填埋料(4)填充所述各金属丝之间的空隙。
2.如权利要求1所述的线圈，其特征在于，所述绞合线(5)在其外周面上还被所述填埋料(4)包绕。
3.如权利要求1或2所述的线圈，其特征在于，将所述绞合线(5)轧制成具有一矩形横截面。
4.如权利要求1至3中任一项所述的线圈，其特征在于，所述填埋料(4)是能导电的。
5.如权利要求1至4中任一项所述的线圈，其特征在于，所述填埋料(4)是粘弹性的。
6.如权利要求1至5中任一项所述的线圈，其特征在于，所述金属丝(3)在其外表面被一层激发硬化所述填埋料的涂层(6)包绕。
7.如权利要求6所述的线圈，其特征在于，所述涂层(6)包含一种促进剂或催化剂。
8.一种用于一台具有按照权利要求1至7中任一项所述线圈的电机的绕组。
9.一种具有如权利要求8所述绕组的电机。
10.一种制造用于电机的线圈(1)的方法，其特征在于，对一绞合线(5)的金属丝(3)涂设一层激发硬化涂层(6)，将所述绞合线(5)成形为一预定的线圈形状，以及用一种可硬化的填埋料(4)浸渍所述已成形的绞合线(5)，该填埋料(4)在与所述涂层(6)接触时时效硬化。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述涂层(6)包含一种促进剂或催化剂。
12.一种用于制造按照权利要求1至8中任一项所述线圈的方法，其特征在于，通过挤压将所述填埋料(4)填充到所述金属丝(3)之间的空隙中。
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