TW569251B - Insulation-material in the coils of an electrical machine and the slot-shaped pad of an electrical rotation machine - Google Patents

Description

569251 五、 發明說明 ( 1； [ 發 明 所 屬 技 術 領 域 ] 本 發 明 係有 關 一 種 用 於 電 氣 機 器線 圈 之 絕 緣 材料 y 特別 是 有 關 於 配 置 在 馬 達 核 心 之 槽 縫 內， 且 進 行 核 心 與 線 圈 導 線 間 之 絕 緣 的 槽 形 襯 墊 之 構 造 0 電 氣 機 器 之 線 圈 係 爲 爲 確 保 與此 種 線 圈 之 核 心 之 間 的 絕 緣 而 於 該 等 之 間 設 有 絕 緣 材料。 隸 屬 電 氣 機 器 之 馬 達 或 發 電 機 等 旋 轉 電 機 所 具 有 之 核 心爲 有配 列 之 多 數 齒 且 構 成 爲 將 線 圈 收 納 至 此 種 齒 與 齒 之間 的 空 間 ( 亦即在 槽 縫 中 ) 0 爲 確 保 線 圈 導 線 與 核 心 之 間的 絕 緣 係於 該 等 之 間 配設 置 有 被 稱 之 爲 槽 形 襯 墊 ( si 〇 t - 1 in e r ) 之 片狀 絕 緣 材 料 〇 於在 尚 溫 環 境 下 所 用 之 旋 轉 電 機等 之 中 即使 針 對 於 -Λ丄 刖 述 絕 緣 材料亦 必 須 要 充分的 耐 熱 性。 而作 爲 此 種 絕 緣 材料 已 知 係有使 用 雲 母 ( mi c a ) 之 物。 作 爲 絕 緣 性 材料而 所 使 用 之 雲 母係 爲 纖 細 之 薄 片狀物 、以 及 由 雲 母 石 所 剝 下 的 薄 片 所 作成 之 物 〇 而 將 薄 片狀 之 雲母 以 樹 脂 固 定 者 係 稱 之 爲 集 成 母 而 將 數 枚 由 母 石 所剝 下 的 雲 母 進 行 貼 合 者 係 稱 之 爲 剝 離 雲 母 0 使 用 刖 述 之 集 成 母 的 絕 緣 材料係 具 有 連 接 雲 母 細 片 之 樹 脂 的 耐 熱 性 並 不 充分 的 情 況 〇 此外 因 材料 易 碎 故在 製 作 時 之 孔 貫 穿 或 是 因 旋 轉 電 機之 使 用 而 造 成 之 振 動 而 使孔 貫 穿 而 有 引 起 絕 緣 破 壞 之 可 能性 〇 另 — 方 面 ， 使 用 剝 離 雲 母 之 絕 緣 材料係 不 易 彎 曲 -3 5 而有 收 納 至 槽 形 時 等 而 彎 569251 五、發明說明（2 ) 曲、造成絕緣破壞之可能性。此外，價格係屬昂貴者。 此外，已使用雲母之板狀絕緣材料係於彎曲上較弱，特 別是在線圈之較核心線圈突出之部分、亦即線圈端部之成 型時，具有承受荷重而易受破壞之問題點。在此種破壞形 成問題的情況下，過去係在使用有雲母之絕緣材料上，積 層樹脂等機械強度較高材料之與前述絕緣材料爲相同大小 薄片，而構成槽形襯墊（slot-liner)。 前述槽形襯墊之補強用樹脂之層係形成爲夾持於線圈與 核心之間，在高溫狀塊下藉由樹脂之延伸、變形而由核心 剝離，而阻礙以線圈產生之熱傳導至核心，而具有核心之 散熱性減低之問題點。 【發明之開示】 本發明係考慮前述問題點而完成之物，其目的係爲，在 電氣機器之線圈之絕緣材料中，用以提昇耐熱性、強度等 。此外，本發明之其他目的係爲，確保旋轉電機之槽形襯 墊的強度，防止絕緣破壞的同時而改善線圈之散熱性。 爲解決前述之問題，本發明之配置在電氣機器之線圈與 線圈之間的絕緣材料，係至少1片片地積層將剝離雲母作 爲基材之剝離雲母絕緣薄片、以及將集成雲母作爲基材之 集成雲母絕緣薄片而形成者。以互補剝離雲母絕緣薄片及 集成雲母絕緣薄片之各缺點，進而提昇絕緣性能。 此外，作爲本發明之其他態樣，針對於配置在旋轉電機 之核心之槽縫內、且收納至前述槽縫內之線圈導線、以及 569251 五、 發明說明 ( 3； ) 與 刖 述 核 心 絕 緣 之 槽 形 襯 墊 ，係 至少1 片 片 地 積 層 將 剝 離 雲 母 作 爲 基 材 之 剝 離 母 絕 緣薄 片、以 及 將 集 成 雲 母 作 爲 基 材 之 集 成 雲 母 絕 緣 薄 片 而 形成 者。 再 者 ， 可 將 1 片剝 離 母 絕緣 薄片積 層 呈 以 2 片 構 成 之 集 成 雲 母 絕 緣 薄 片 所夾持狀 〇 更 甚 者 在有 關 本 發 明 之 其他 態樣之 旋 轉 電 機 的 槽 形 襯 墊 中 其 兩 端 係 分 別 配 置 有 個別地、且 相 互 分 離 之 補 強 薄 片 Ο 亦 即 於 槽 形 中 爲 延 伸配 置在旋 轉 電 機 之 軸 向 而 在 進 行 線 圈 與 核 心 之 絕 緣 的 主絕 緣薄片 之 端 部 附 近 配 置 補 強 薄 片 0 補 強 薄 片 係 爲 在 核 心端 附近上 補 強 主 絕 緣 薄 片 ， 例如 以 線 圈 端 部 之 處 理 等 而 由主 絕緣薄 片承 受 —· 部 分 來 白 於 線 圈 所承 受 荷 重 而 確 保 絕 緣。 此外， 在 槽 形 襯 墊 端 部以 外係 未存在有 補 強 薄 片 藉 此， 將其剝 離 而 不 致 阻 礙 來 白 線 圈 之 朝 向 核 心 的 熱 傳 導 〇 補 強 薄 片 係 必 須 考 慮 旋 轉 電機 之使用 環 境 > 特 別 是 必 須 對 於 溫 度 來 進 行 考 慮 〇 在使 用樹 脂材料的 情 況 下 j 因 高 溫 而 產 生 碳 化係 會 減 低 絕 緣 性 ，因 此必須 選 定 適 於 溫 度 條 件 之 材料 〇 [ 本 發 明 較 佳 實 施 例 之 詳 細 說明 ] 以 下 將 本 發 明 之 實 施 例 依據 圖式進 行i 說1 明 ° \ 1 圖 所 示 係 馬 達 或 發 電 機 等 旋 轉 電 機之 定子的 斷 面 圖 〇 定子 之 核 心 10 係 具 有 略 成 圓 筒 形 之 形狀 ，在其 內 周 亦即 對 向 於 轉 子 之 面 上 爲 與 周 向 上 以 所定 -5- 間隔配 置: 有1 齒 12 〇 在作 爲 569251 五、《务明說明 ( 4) 齒1 2間之空間的槽1 4 內，係配置呈收納有形成線圈之 導 線1 6。 第 2 圖所示係放大一 槽1 4之不意圖。在線圈之導線 16 與核 心 10 之 間，以呈 沿著槽內周般地配置有作爲絕緣 材 料之 槽 形襯 墊 18 ° 槽 形 襯墊 18係由3 層所構成，之後則由內側稱之爲 內 層2 0、 中層2 2、外層 24。內層20及外層24係由將集 成 雲母 作 爲基 材 之集成雲 母絕緣薄片所形成，中層22係 由 將剝 離 雲母作 爲基材之 剝離雲母絕緣薄片所形成。此外 在第 2 圖中， 槽形襯墊1 8係爲明確地顯示其構造，而 將 強調 性 地表 示 出較實際 尺寸爲厚的厚度。而在槽14之 開 口部 分 上配 置 有楔25。 集 成 雲母 絕 緣薄片係如第3圖所示，爲由連接薄片狀 之 雲母 之 樹脂 而 固定之基 材薄片26、以及積層編織玻璃纖 維 之玻 璃 纖維 薄 片2 8所形成。此外，如第4圖所示’將 含 —/- 、/· 有則 述 集成 雲 母之基材 薄片2 6可藉以2片玻璃纖維薄 片 夾持 積層 而 形成。被 夾持於內層20及外層24之中層 22 ，係 由 將剝 離 雲母作爲 基材之剝離雲母絕緣薄片所形成 〇 剝離 垂 母絕 緣 薄片亦如 第3圖或第4圖所示，可具有包含 剝離 雲 母之 基 材薄片與 玻璃纖維薄片所形成之2層或3 層 構造 〇 集 成 雲母 絕 緣薄片係 具有柔軟性，且工作性良好。另 一 方面 ， 耐電 壓 値係較低 。剝離雲母絕緣薄片係爲’耐電 -6 - 壓 569251 五、發明說明（5) 値爲高，且相反的是在折曲之際爲容易折斷。此外，在價 格方面，剝離雲母絕緣薄片係屬高價之物。在本實施例中 ’爲將剝離雲母絕緣薄片以2片集成雲母絕緣薄片所夾持 ’藉由形成3層構造，而提昇將其作爲槽形襯墊而插入至 槽縫內時的工作性。亦即，藉由將易折斷之剝離雲母絕緣 薄片以機械強度較高之集成雲母絕緣薄片所夾持，而在折 曲該等絕緣薄片之際，集成雲母絕緣薄片以呈支撐剝離雲 母絕緣薄片般地防止應力集中、防止折斷。此外，相較於 藉由使用3片剝離雲母絕緣薄片，作爲2片集成雲母絕緣 薄片者在價格上爲較便宜。 如此，可將組合有剝離雲母絕緣薄片與集成雲母絕緣薄 片雙方之良好特性的絕緣材料來構成槽形襯墊。此外，集 成雲母絕緣薄片係爲，漆料（v a r n i s h )之含浸性爲佳， 且因而可達到提昇絕緣性之目的。 第5圖所示係將馬達之定子由垂直軸之方向所見的斷面 圖。槽形襯墊18係延伸於馬達之軸向方向，其長度係長 於核心1 0，兩端爲較核心端面30突出。另外，槽形襯墊 1 8係包含有橫跨於其全長而延伸、且由前述3層雲母絕緣 薄片所形成之主絕緣薄片32、以及僅配置在兩端部之補強 薄片34。如圖所示，補強薄片34係在核心端面30之位置 及其左右位置上，呈1片重疊、配置在主絕緣薄片32之 外側。亦即，夾在主絕緣薄片3 2與核心1 0之間。 被收納至核心之線圈36之較核心端面更爲突出之部分 569251 五、發明說明（6) 的線圈端部3 8係爲，在核心成形後’使成形呈如圖所示 般地般彎曲於旋轉電機之半徑方向外側。此時，按壓自槽 形襯墊1 8之核心端面3 0所突出之部分，產生彎曲荷重。 特別是在核心端面30之角部分，爲產生高應力。補強薄 片34係爲分散該應力的同時，減低發生在主絕緣薄片32 之應力。藉此，防止機械性弱之雲母製絕緣薄片之破壞， 確保絕緣性。 補強薄片34係爲聚亞醯胺樹脂製。聚亞醯胺樹脂之耐 熱性係相當地高，例如，在DuPont公司所製之c abut on ( 註冊商標）中，爲具有400 °C程度之耐熱度。也因爲具有 此種高耐熱性，故即使在高溫環境下亦不會碳化，而可確 保絕緣性。 如第5圖所示，槽形襯墊18之兩端部以外之部分係並 未存在有補強薄片34。藉此，藉由在線圈之導線中流動電 流而產生之熱係並非經由補強薄片34，而是傳導至核心 1 〇。換言之，在核心中央部分上，補強薄片34並未阻礙 熱傳導，而是獲得高放射特性。此外，聚亞醯胺樹脂係爲 不致在400°C中碳化，卻在高於此溫度時產生內縮。因此 種內縮而造成核心與補強薄片之間的密著度減低後，便有 熱傳導受到阻礙之問題，由此面來看，補強薄片34亦僅 配置在槽形襯墊1 8之端部。亦即，縱使補強薄片內縮， 若僅配置在兩端部上時，則中央部分之熱傳導係不致受到 阻礙，而確保散熱性。 569251 五、發明說明（7) 第6圖所示係補強薄片端部之其他例之立體圖。主絕緣 薄片40係具有與前述主絕緣薄片-28相同之構造。在主絕 緣薄片40之兩端部、亦即爲在核心端面上爲配置有補強 薄片42。補強薄片42被彎折，此時之摺痕係呈沿著主絕 緣薄片40之端部，而藉此配置呈覆蓋主絕緣薄片40之端 部’藉此，而可更加補強主絕緣薄片40之端部。 本實施型態之槽形襯墊係特別適用於在例如處理高溫流 體之筒溫環境下之罐裝馬達（canned motor)泵之馬達轉 子等’不過，亦可使用在由關於其他線圈之電氣機器中。 此外，在本實施型態中，雖說明以積層2層雲母絕緣薄片 而構成槽形襯墊、在僅於其兩端上配置補強薄片的構造， 然而，亦可採用僅使用任一方之構造。亦即，可分別採用 將積層2種種類之雲母絕緣薄片以構成槽形襯墊之構造、 以及僅在槽形襯墊兩端附近配置補強薄片之構造。 _式簡單說明 第1圖所示係作爲電氣機器之一例的馬達之定子構造之 示意圖。 第2圖所示係在槽縫內之槽形襯墊之配置示意圖。 第3圖所示係構成槽形襯墊之絕緣薄片之斷面構造之一 例的示意圖。 第4圖所示係構成槽形襯墊之絕緣薄片之斷面構造之一 例的示意圖。 第5圖所示係包含定子核心之軸的槪略斷面圖。 569251 五、發明說明（8) 第6圖所示係補強薄片之其他例之立體圖。 【圖式符號說明】 1 0 :核心 1 2 :齒 14 :槽 1 6 :導線 1 8 :槽形襯墊 20 :內層 22 :中層 2 4 :外層 25 :楔 26 :基材薄片 28 :玻璃纖維薄片 30 :核心端面 32 :主絕緣薄片 34 :補強薄片 3 6 :線圈 38 :線圈端部 40 :主絕緣薄片 42 :補強薄片 -10-

Claims (1)

1. 569251 六、申請專利範圍 1 · 一種絕緣材料，爲配置在電氣機器之核心與線圈之間， 其特徵在於， 至少1片片地積層將剝離雲母作爲基材之剝離雲母絕 緣薄片、以及將集成雲母作爲基材之集成雲母絕緣薄片 而形成者。 2 · —種槽形襯墊，爲配置在旋轉電機之核心之槽縫內、且 收納至前述槽縫內之線圈導線、以及與前述核心絕緣之 槽形襯墊，其特徵在於， 係至少1片片地積層將剝離雲母作爲基材之剝離雲母 絕緣薄片、以及將集成雲母作爲基材之集成雲母絕緣薄 片而形成者。 3 ·如申請專利範圍第2項之槽形襯墊，其中係將1片剝離 雲母絕緣薄片積層呈以2片構成之集成雲母絕緣薄片所 夾持狀。 4 . 一種槽形襯墊，爲配置在旋轉電機之核心之槽縫內、且 收納至前述槽縫內之線圈導線、以及與前述核心絕緣之 槽形襯墊，其特徵在於具有： 主絕緣薄片，爲延伸配置在旋轉電機之軸向’且具有 長於前述核心以上之長度； 補強薄片，係分別呈分離、且個別地設於前述核心之 兩端附近，且於前述主絕緣薄片之包含核心端面的位置 部分上將其重疊配置，而至少配置在前述核心與前述主 絕緣薄片之間’用以補強有關於施加至前述主絕緣薄片 -11- 569251 六、申請專利範圍 之荷重。 5 .如申請專利範圍第4項之槽形襯墊，其中前述補強薄片 係爲聚亞醯胺製。 6 .如申請專利範圍第4項之槽形襯墊，其中前述補強薄片 係具有400°C以上之耐熱性。 7 ·如申請專利範圍第4至6項中任一項之槽形襯墊，其中 前述補強薄片係被彎折，其摺痕爲對應於前述主絕緣薄 片之端部，而配置呈覆蓋主絕緣薄片之端部。 8 ·如申請專利範圍第4至6項中任一項之槽形襯墊，其中 前述主絕緣薄片係形成爲，至少積層有1片片將剝離雲 母作爲基材之剝離雲母絕緣薄片、以及將集成雲母作爲 基材之集成雲母絕緣薄片。 9 ·如申請專利範圍第8項之槽形襯墊，其中爲將1片剝離 雲母絕緣薄片以2片集成雲母絕緣薄片所夾持而積層。 1 0 · —種旋轉電機，其特徵在於，爲使用申請專利範圍第1 至9項中任一項之槽形襯墊。 -12-