CN1933291A - 具有含玻璃纤维的绝缘体的电机转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在缠绕线圈(Coil)的铁心的表面覆有绝缘体的电机转子，尤其是一种将塑料和玻璃纤维以80～90％∶10～20％的重量比加热混合后，利用上述塑料熔融体通过喷射方式在电枢铁心的外周面形成绝缘体的电机转子。具体而言，包括由具有呈放射状交替形成的多个狭槽和突极的多个薄钢板层叠而成的铁心；通过上述铁心的狭槽缠绕于上述突极上的多个线圈；为包裹整个上述铁心表面而呈一体覆盖形成的绝缘体。其中，上述绝缘体由聚酰胺材料和玻璃纤维构成，而上述绝缘体中的玻璃纤维的重量比为10～20％。

Description

具有含玻璃纤维的绝缘体的电机转子

技术领域

本发明涉及一种在缠绕线圈(Coil)的铁心的表面覆有绝缘体的电机转子，尤其是一种将塑料和玻璃纤维以80～90％∶10～20％的重量比加热混合后，利用上述塑料熔融体通过喷射方式在电枢铁心的外周面形成绝缘体的电机转子。

背景技术

一般来说，电机包括固定于外壳的定子和接入电源之后通过与定子的相互作用进行旋转的转子。

在上述转子的外周面缠绕有线圈，而通过流过上述线圈的电流产生电磁场，从而相对于上述定子进行轴旋转运动。在此，为了避免上述磁场旋转轴和线圈接地通电，需使铁心和线圈保持绝缘状态。为此，在上述铁心和线圈一般采用绝缘性能良好的材料，在铁心的周围形成绝缘膜。

具体而言，转子由线圈缠绕于铁心110而成，而当给线圈接入电流之后，因为在铁心110产生磁力，从而使铁心110带有极性。上述铁心110在圆形铁板上沿着圆周方向形成多个槽，而且使多个上述铁板层叠形成圆筒形状并在其中心插入并且固定旋转轴130。尤其是，在铁心110和线圈之间形成有绝缘体120，而且如图1所示，在现有技术中是在铁心的表面覆盖形成绝缘体。

具体而言，在铁心110的表面涂布由微细粉末组成的绝缘物质之后，除去不缠绕线圈的铁心表面部分的绝缘物质并用加热方式将上述绝缘物质完全固定于缠绕线圈的铁心表面部分，从而形成绝缘体120，上述方法称为粉末涂层方法。

如上所述，在现有技术中，是将微细颗粒状态的绝缘物质利用真空蒸发的方法附着到铁心表面，但因为蒸发装置产生微细粉末(粉尘)，从而设备故障频发，而且因为在作业过程中，微量的粉尘向外流出，从而损害作业者的健康，污染作业环境。上述绝缘物质粉末由碳酸盐钾、环氧树脂、酐、钛、二氧化物、涂料、硅石及苯酚为主要成分制作而成，而且其主要成分是环氧树脂，因此叫做环氧粉末涂层方法。

上述环氧粉末涂层方法对保护环境不利，而且因为在把铁心和旋转轴安装在一起的情况下进行涂层作业，因此所生产出的产品重量重，搬运费用高。另外，环氧树脂产品存在耐高温和高压性能低，易破损的问题。

如图2所示，为了解决上述问题，大韩民国公开专利第10-2005-0046359号提出了“具有组装式绝缘体的电机转子及其绝缘体”。根据上述发明，绝缘体220由对人体危害较小的聚酰胺材料制作而成，而且上述绝缘体220根据铁心210的状态制作之后，设置于铁心210的表面上，从而能够在铁心210的表面厚度均匀的绝缘体220，而且根据需要分离旋转轴230和铁心210，从而降低搬运费用。

但是，上述发明也同样存在如下问题：

第一、单独制作塑料喷射体并进行组装的方法比起在铁心周围直接形成涂层的方法，其制作工序增多，提高总体制作费用。

第二、因为单纯地利用聚酰胺材料制作绝缘体，因此高温状态下的绝缘性降低。即，如果单纯地利用聚酰胺系列材料制作绝缘体，虽然在低温状态下的绝缘性不存在问题，但随着温度的升高，其绝缘性降低，从而大大降低转子的效率。

第三、大量制作的组装式绝缘体，由于其尺寸和形状不均匀，因此如果绝缘体的尺寸比标准大，则附着于铁心的绝缘体容易从铁心脱落；而如果绝缘体的尺寸比标准小，则由于难以将绝缘体与铁心结合，从而延长制作时间。

而且，虽然可以在误差允许的范围之内制作绝缘体，但当制作高精度的绝缘体，将会增加制作费用。

第四、组装式绝缘体是单独制作绝缘体并结合于铁心上。但是，由多个钢板组成的铁心的表面不能完全形成一体，而且其表面也不会非常均匀。另外，在绝缘体的制作过程中，不可能考虑上述不规则的铁心表面，因此必然在铁心和绝缘体之间形成微小的缝隙，上述微小的缝隙会产生漏电，从而降低转子的效率。

发明内容

本发明的目的在于解决具有经上述环氧粉末涂层方法制作的绝缘体及组装式绝缘体的转子的问题。

首先，不是将组装式绝缘体插入于铁心中，而是在铁心周围通过夹物模压方法一体形成绝缘体，从而减少制作工序，生产出高效率的铁心。

另外，将聚酰胺材料及玻璃纤维的混合物作为材料制作绝缘体，从而提高绝缘体的高温状态下的绝缘性。

另外，通过夹物模压方法在铁心上一体形成绝缘体，因此比起另行插入绝缘体的方式，无需考虑绝缘体大小及形状的精度，防止在铁心和绝缘体之间形成微小的缝隙，从而防止不必要的漏电现象。

本发明的目的是这样实现的：一种具有含玻璃纤维的绝缘体的电机转子，其特征在于：包括由具有呈放射状交替形成的多个狭槽和突极的多个薄钢板层叠而成的铁心；通过所述铁心的狭槽缠绕于所述突极上的多个线圈；为包裹整个所述铁心表面而呈一体覆盖形成的绝缘体。其中，所述绝缘体由聚酰胺材料和玻璃纤维构成，而所述绝缘体中的玻璃纤维的重量比为10～20％。

另外，所述铁心和绝缘体通过夹物模压方法一体形成。

基于以上的技术方案，本发明具有以下的优点：

1、本发明不采用将组装式绝缘体插入于铁心的方式，而是通过夹物模压方式在铁心周围一体形成绝缘体，从而减少工序并提高铁心的效率。

2、本发明中的绝缘材料采用聚酰胺和玻璃纤维混合物，从而降低环境污染，提高高温状态下的绝缘性能。

3、本发明通过夹物模压方法一体形成绝缘体，比起另行插入绝缘体的组装式绝缘体，可不考虑绝缘体大小及形状的精度，因此降低了制作成本，而且因为能够防止在铁心和绝缘体之间形成微小的缝隙，从而防止不必要的漏电现象，提高产品的效率。

附图说明

图1为现有技术的利用环氧树脂涂层的转子斜视图；

图2为现有技术的具有组装式绝缘体的转子斜视图；

图3为本发明的转子斜视图；

图4为本发明的转子平面图；

图5为本发明的转子剖面图。

附图主要部分的符号说明

10、110、210：铁心           11：钢板

12：突极                     13：狭槽

14：孔                       15：延长支持部

20、120、220：绝缘体         30、130、230：旋转轴

具体实施方式

下面，将结合附图对本发明的电机转子进行详细说明。附图中相同的符号表示具有相同的功能的部件。

首先，如图3或图5所示，本发明的电机转子具有有铁心10，而上述铁心10是层叠多个薄钢板11，例如由电磁特性和电阻率非常优秀的硅钢板制作而成。上述钢板11具有有圆盘形状的底座，而在底座的中央形成有孔14。在钢板11的外侧边缘，呈放射状交替形成有多个狭槽13和突极12，而上述狭槽13和突极12各保持相同的间距。另外，在突极12的末端，形成有助于形成磁场的突极面。

如图4所示，在除孔14的内表面和突极12的突极面之外的整个铁心表面，即设置于铁心10最上侧和最下侧的钢板11的上面和下面及突极12的外面覆盖形成有绝缘体20。另外，在上述孔14的周围，沿着铁心的最上侧和最下侧，向外突出形成圆筒形状的延长支持部15。

上述绝缘体20由聚酰胺材料和玻璃纤维构成，而上述绝缘体20中的玻璃纤维的重量比为10～20％。

在本发明的转子上，绝缘体20通过夹物模压方法结合于铁心，而对上述夹物模压的说明如下：

将由钢板11成叠而成的铁心10设置于已被熟知的模具的腔(cavity)内，此时，为了不使流动性绝缘体20填入其中，在铁心10的孔14中插入铁心10模具，而且将铁心10的突极面紧贴于腔的内面。在铁心10的上面和下面及突极12和腔的内面之间，保持相当于绝缘体20厚度的间隔，从而能够填入流动性绝缘体20。

在设置有铁心10的模具的腔内填入熔融的绝缘体材料，例如聚酰胺。填入模具腔内的流动性绝缘体材料在铁心10的整个表面形成绝缘体20。之后，如果把铁心10和绝缘体20的成形产品从模具的腔内取出并使流动性绝缘体20变硬，则铁心10和绝缘体20以铁心10内置于绝缘体20内的方式形成一体。最后，向铁心10中央的孔14插入旋转轴30，则完成所有的制作工序。

如上所述，通过上述夹物模压方法，可一体形成铁心10和绝缘体20，从而提高其生产性。

另外，因为所生产出来的铁心10和绝缘体20产品，因为在不把旋转轴30插入其中的状态下生产出来，所以便于保管和搬运，而且只需在插入电机的时候将旋转轴30插入于铁心10的孔14中即可。如上所述，因为可通过简单的组装即可完成产品的制作，从而与现有技术相比减少了制作费用，而且也能降低搬运费用。

另外，因为具有除突极12末端之外的整个铁心10表面的一体型绝缘体20结构，从而能够大大提高铁心10的绝缘性，尤其是因为采用了机械强度及耐磨性超强的聚酰胺材料，再加上混合玻璃纤维使用，从而能够使转子在140℃以上的高温环境中正常工作。

此时，上述绝缘体中的玻璃纤维的重量比为10～20％为宜，尤其是13％为宜。取13％的原因是，如果玻璃纤维的比率比13％高，虽然能够提高转子的耐高温性，但由于玻璃固有特性导致脆性增加，从而即使受到很小的冲击也易碎；反之，如果玻璃纤维的比率比13％低，则会降低转子的耐高温性。

如上所述，在制作材料上混合一定比率的玻璃纤维，从而既提高其硬度，也提升了耐高温性，这是本发明的最大特点。

另外，本发明因为通过如上所述的夹物模压的方法形成一体型的绝缘体20涂层结构，从而能够消除铁心10和绝缘体20之间的细小的缝隙，完全防止漏电现象。

为了具体了解现有技术和本发明的之间的差别，进行了如下试验。

1.试验条件

进行了随温度变化的绝缘强度试验和绝缘电阻试验。上述试验所用的电压为500V、1000V及1500V，而温度为27℃～160℃之间。

试验所用的产品为利用环氧粉末涂层方法制作而成的转子1；只用聚酰胺材料制作而成，而且具有组装式铁心10的转子2；通过夹物模压方式制作而成，并采用聚酰胺和玻璃纤维的混合物作为制作材料的转子3。尤其是，在转子3中，绝缘体中的玻璃纤维的重量比为13％。

另外，试验内容中的“不良”表示当把转子用于电机等时得不到适当的效率的情况。

2.试验内容

(1)随温度变化的绝缘强度试验数据

1)500V情况下的绝缘强度试验                 (单位：mA)

温度(℃)	转子1	转子2	转子3
				27	0.09	0.07	0.07
40	0.1	0.07	0.07
				60	0.12	0.08	0.08
80	0.17	0.08	0.08
				100	0.64	0.09	0.09
120	1.05	0.09	0.09
				140	0.63	0.1	0.1
160	0.62	0.12	0.11

2)1000V情况下的绝缘强度试验             (单位：mA)

温度(℃)	转子1	转子2	转子3
				27	0.2	0.14	0.13
100	3.5	0.25	0.19
				160	3	0.37	0.35

3)1500V情况下的绝缘强度试验           (单位：mA)

温度(℃)	转子1	转子2	转子3
				140	不良	不良	1.05

(2)随温度变化的绝缘电阻试验数据

1)500V情况下的绝缘电阻试验            (单位：MΩ)

温度(℃)	转子1	转子2	转子3
				27	200	∞	∞
40	100	∞	∞
				60	40	∞	∞
80	16	∞	∞
				100	7	∞	∞
120	1.3	900	∞
				140	2.5	200	∞
160	3	60	∞

2)1000V情况下的绝缘电阻试验          (单位：MΩ)

温度(℃)	转子1	转子2	转子3
				27	40	∞	∞
100	3	2000	∞
				160	2	50	900

(3)试验结构

1)绝缘强度试验结果为，在常温状态下随绝缘强度V的差异并不大，但随着温度的升高，转子3表现出了良好的绝缘强度。尤其是，在140℃温度及1500V状态下，其他的产品几乎丧失了作为转子的功能。

2)绝缘电阻的试验结果为，500V的状态下转子1的绝缘效率降低，而转子2在常温状态下的情况良好，但随着温度的升高，其绝缘电阻就有了变化。另外，在100V的状态下，转子1即使在常温下也表现出不良的绝缘电阻值，而转子2在100℃以上的情况下表现出一定的绝缘电阻的变化，到了160℃则表现得相当不良。转子3虽然在160℃以上的情况下出现了一定的不良反应，但比起其他的产品，其表现还相当稳定。

3)总的来说，从试验结果可以看出，绝缘体中的玻璃纤维的重量比为13％的转子3，比起利用环氧粉末涂层方法制作的转子1和使用组装式绝缘体并单纯利用聚酰胺材料制作的转子2，其高温状态下的表现良好。

如上所述的结合包括附图3在内的图纸进行说明的转子，不局限于上述实施例，可根据本发明的铁心为基础进行各种变化。因此，在保持玻璃纤维和聚酰胺材料的重量比的情况下，只对铁心的形状进行变化的情况，也应当属于本发明的范畴之内。

Claims (3)

1、一种具有含玻璃纤维的绝缘体的电机转子，其特征在于包括：由具有呈放射状交替形成的多个狭槽(13)和突极的多个薄钢板层叠而成的铁心；通过所述铁心的狭槽缠绕于所述突极上的多个线圈；为包裹整个所述铁心表面而呈一体覆盖形成的绝缘体；其中，所述绝缘体由聚酰胺材料和玻璃纤维构成，而所述绝缘体中的玻璃纤维的重量比为10～20％。

2、根据权利要求1所述的具有含玻璃纤维的绝缘体的电机转子，其特征在于：所述铁心和绝缘体是通过夹物模压一体形成。

3、根据权利要求1所述的具有含玻璃纤维的绝缘体的电机转子，其特征在于：所述绝缘体中的玻璃纤维的重量比为13％。

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