TWI656712B - 馬達繞線結構 - Google Patents

Abstract

一種馬達繞線結構包含一繞線本體、一第一包覆帶、一第二包覆帶以及一絕緣漆。繞線本體係具有複數個直線延伸段與至少一轉折段，直線延伸段係分別沿一延伸方向延伸，轉折段係分別一體成型地連接於直線延伸段其中之二者。第一包覆帶係纏繞包覆直線延伸段，且第一包覆帶包含聚酯纖維、玻璃纖維與導電樹脂。第二包覆帶係纏繞包覆轉折段，並部分包覆住第一包覆帶，且第二包覆帶包含聚酯纖維、玻璃纖維與碳化矽樹脂。絕緣漆係塗佈設置於第一包覆帶與第二包覆帶之間，且絕緣漆包含環氧樹脂與碳化矽。

Description

馬達繞線結構

本發明係關於一種馬達繞線結構，尤其是指一種利用絕緣漆來緩衝電場變化之馬達繞線結構。

一般來說，馬達主要是由定子與轉子所組成的電動機，其中更因外定子內轉子的馬達構造相對簡單而最為常見。請參閱第一圖與第二圖，第一圖係顯示先前技術之定子組件立體示意圖；第二圖係顯示先前技術之線圈與定子組件之立體分解示意圖。如圖所示，一外定子PA1是由多個定子組件PA11所拼接而成，而每個定子組件PA11皆分別具有一齒部PA111，齒部PA111是用來設置一線圈PA2，藉以透過對線圈PA2通電所產生之磁場來磁化定子組件PA11，使得設置於外定子PA1中之內轉子(圖未示)可透過磁場的交互反應而轉動。其中，線圈PA2可以是將導線纏繞於齒部PA111所形成，或者預先形成線圈PA2後再套設固定於齒部PA111，甚至可以先形成略大於齒部PA111之線圈PA2，並在套設於齒部PA111後收緊而使線圈PA2纏繞固定於齒部PA111。

請一併參閱第一圖至第五圖，第三圖係顯示先前技術之線圈固定於定子組件之立體示意圖；第四 圖係為第三圖之A-A剖面示意圖；第五圖為第四圖之圈B放大示意圖。如圖所示，由於齒部PA111是沿一延伸方向L1延伸而呈現長方形的輪廓，因此設置於齒部PA111之線圈PA2會因配合齒部PA111之外形而形成二直線段PA21(圖中僅標示一個)與二轉折段PA22(圖中僅標示一個)，二直線段PA21是分別一體成型地連結於二轉折段PA22，且二轉折段PA22是分別一體成型地連結於二直線段PA21。

其中，線圈PA2實際上是由一導電層PA201與一保護層PA202所組成，導電層PA201例如是由至少一銅線、銅棒或銅片等導電金屬所組成，而保護層PA202是環繞地設置於導電層PA201之周圍，用來保護導電層PA201，且保護層PA202是由絕緣材料所構成，例如為絕緣樹脂、玻纖或雲母等材料，且絕緣樹脂可以是薄膜型態的膜材，或者是以液態含浸入雲母等材料後再固化成型之複合材料。

由於線圈PA2在通電後會因為流動的電場而產生磁場，因此在大型馬達或高壓馬達中，為了避免線圈PA2在通電後所產生的電場互相干擾，通常會在線圈PA2外纏繞包覆表面電阻略低的絕緣帶來抑制電場，其中又因為線圈PA2在直線段PA21與轉折段PA22的電場分佈情形不同，因此會在直線段PA21纏繞包覆可用來引導漏電流的半導電帶PA3(或稱低阻帶)，並在轉折段PA22部分包覆絕緣性較半導電帶PA3強的梯位帶PA4(或稱高阻帶)。

承上所述，由於線圈PA2在直線段PA21是包覆半導電帶PA3，而在轉折段PA22包覆梯位帶PA4，因此會使線圈PA2的絕緣與表面電氣特性不連續，即使將梯位帶PA4包覆住半導電帶PA3的邊緣，梯位帶PA4與半導電帶PA3之間仍會產生空隙S1，當線圈PA2通電時，會因為電壓過度集中在空隙S1處而使空隙S1處的電場強度過高，進而產生局部放電的現象，很有可能會導致線圈PA2燒毀而引發災害。

本發明的目的在於提供一種馬達繞線結構，藉以解決線圈因為絕緣與表面電氣特性不連續所形成的電場過度集中於彎折處之問題，從而有效的提高線圈之安全性。

為了達到上述目的，本發明所採用之必要技術手段是提供一種馬達繞線結構，係纏繞於一定子組件之一齒部，齒部係沿自一封閉繞線端沿一延伸方向延伸至一結線端，馬達繞線結構包含一繞線本體、一第一包覆帶、一第二包覆帶以及一絕緣漆。

繞線本體係具有複數個直線延伸段與至少一轉折段，該些直線延伸段係分別沿該延伸方向延伸，該至少一轉折段係於封閉繞線端與結線端中之至少一者一體成型地連接於該些直線延伸段其中之二者。第一包覆帶係纏繞包覆直線延伸段，且第一包覆帶係由聚酯纖維、玻璃纖維與導電樹脂所組成。第二包覆帶係纏 繞包覆轉折段，並部分包覆住第一包覆帶，且第二包覆帶係由聚酯纖維、玻璃纖維與碳化矽樹脂所組成。絕緣漆係塗佈設置於第一包覆帶與第二包覆帶之間，且絕緣漆係由環氧樹脂、矽氧樹脂與碳化矽所組成。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，第二包覆帶之表面電阻值大於第一包覆帶之表面電阻值。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，第一包覆帶之表面電阻值小於10⁵歐姆。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，第二包覆帶之表面電阻值大於1x10¹⁰歐姆。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，絕緣漆之表面電阻值大於1x10⁹歐姆。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，馬達繞線結構更包含一第三包覆帶，係纏繞包覆第二包覆帶。其中，第三包覆帶之組成包含聚酯纖維與玻璃纖維。

如上所述，藉由本發明將絕緣漆充填於第一包覆帶與第二包覆帶之間的空隙處，因此可以避免電壓過度集中在繞線本體之直線延伸段與轉折段之交界處，有效的防止發生局部放電的情形。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。

PA1‧‧‧外定子

PA11‧‧‧定子組件

PA111‧‧‧齒部

PA2‧‧‧線圈

PA201‧‧‧導電層

PA202‧‧‧保護層

PA21‧‧‧直線段

PA22‧‧‧轉折段

PA3‧‧‧半導電帶

PA4‧‧‧梯位帶

L1‧‧‧延伸方向

S1‧‧‧空隙

100‧‧‧馬達繞線結構

1‧‧‧繞線本體

101‧‧‧導電層

1011‧‧‧出線端

102‧‧‧保護層

11‧‧‧直線延伸段

12、12'‧‧‧轉折段

13‧‧‧出線段

2‧‧‧第一包覆帶

3‧‧‧第二包覆帶

4‧‧‧絕緣漆

5‧‧‧第三包覆帶

200‧‧‧定子組件

201‧‧‧軛部

202‧‧‧齒部

2021‧‧‧封閉繞線端

2022‧‧‧結線端

203‧‧‧靴部

L2‧‧‧延伸方向

第一圖係顯示先前技術之定子組件立體示意圖；第二圖係顯示先前技術之線圈與定子組件之立體分解示意圖；第三圖係顯示先前技術之線圈固定於定子組件之立體示意圖；第四圖係為第三圖之A-A剖面示意圖；第五圖為第四圖之圈B放大示意圖；第六圖係顯示本發明較佳實施例所提供之馬達繞線結構設置於定子組件之立體示意圖；第七圖為第六圖之C-C剖面示意圖；第八圖係顯示第七圖圈D之放大示意圖；以及第九圖係顯示第七圖圈E之放大示意圖。

下面將結合示意圖對本發明的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。

請參閱第六圖至第八圖，第六圖係顯示本發明較佳實施例所提供之馬達繞線結構設置於定子組件之立體示意圖；第七圖為第六圖之C-C剖面示意圖；第八圖係顯示第七圖圈D之放大示意圖。本發明較佳實施例所提供之馬達繞線結構設置於定子組件之立體示意 圖。如圖所示，一種馬達繞線結構100係用來裝設於一定子組件200。其中，定子組件200包含一軛部201、一齒部202以及一靴部203，軛部201是用來與相鄰之另一定子組件200拼接，進而形成一外定子鐵芯(圖未示)；齒部202是一體成型地連結於軛部201，並沿自一封閉繞線端2021沿一延伸方向L2延伸至一結線端2022；靴部203是一體成型地連結於齒部202。

馬達繞線結構100包含一繞線本體1、一第一包覆帶2、一第二包覆帶3、一絕緣漆4以及一第三包覆帶5。

繞線本體1係具有二直線延伸段11(圖中僅標示一個)與二轉折段12(圖中僅標示一個)，二直線延伸段11係分別沿延伸方向L2延伸，而二轉折段12係分別於封閉繞線端2021與結線端2022一體成型地連接於二直線延伸段11。其中，繞線本體1實際上是由一導電層101與一保護層102所組成，導電層101例如是由至少一銅線、銅棒或銅片等導電金屬所組成，而保護層102是環繞地設置於導電層101之周圍，用來保護導電層101，且保護層102是由絕緣材料所構成，例如為絕緣樹脂、玻璃纖維與雲母等。在本實施例中，繞線本體1是由圓形的導線在齒部202上纏繞多圈所形成，但在其他實施例中，繞線本體1亦可僅為一圈的繞線，且導線除了圓形之結構外，亦可為扁平或方型的形狀。

第一包覆帶2係纏繞包覆直線延伸段11，且第一包覆帶2係由聚酯纖維、玻璃纖維或其他纖維所製 得之織物或不織布與導電樹脂所組成；其中，第一包覆帶2之表面電阻值小於10⁵歐姆，而第一包覆帶2之導電樹脂包含環氧樹脂(epoxy)、矽氧樹脂(silicone)或其他樹脂混合碳粉或雲母等材料來控制表面電阻值。

第二包覆帶3係纏繞包覆轉折段12，並部分包覆住第一包覆帶2，且第二包覆帶3係由聚酯纖維、玻璃纖維或其他纖維所製得之織物或不織布與碳化矽樹脂所組成；其中，第二包覆帶3之表面電阻值大於第一包覆帶2之表面電阻值，且第二包覆帶3之表面電阻值大於1x10¹⁰歐姆，而第二包覆帶3之碳化矽樹脂是由環氧樹脂、矽氧樹脂或其他樹脂混合雲母或碳化矽等材料來控制表面電阻值。

絕緣漆4係塗佈設置於第一包覆帶2與第二包覆帶3之間，且絕緣漆4為環氧樹脂、矽氧樹脂或其他樹脂混合碳化矽等材料來控制表面電阻值；其中，絕緣漆之表面電阻值大於1x10⁹歐姆。在實務上，絕緣漆4可以是在第一包覆帶2包覆直線延伸段11後，塗佈設置於直線延伸段11與轉折段12之交界處，接著再將第二包覆帶3包覆第一包覆帶2與絕緣漆4，進而使第二包覆帶3與第一包覆帶2之間充滿絕緣漆4；此外，絕緣漆4亦可是在第一包覆帶2與第二包覆帶3形成後，以漿狀形態含浸入第一包覆帶2與第二包覆帶3之間並填滿第一包覆帶2與第二包覆帶3之間的空隙而固化成形。

第三包覆帶5係纏繞包覆第二包覆帶3，且第三包覆帶5因含有玻纖或合成纖維等材料而可以有效 的提高強度，且具有加熱收縮性，因此當繞線本體1設置於齒部202時，第三包覆帶5可以避免第二包覆帶3直接接觸齒部202而受損，且可以保護第二包覆帶3不因碰撞而產生磨損，此外，尚有因熱縮而束緊之作用，來提高第一包覆帶2與第二包覆帶3之表面密接與電氣特性連續之效果。

請一併參閱第七圖與第九圖，第九圖係顯示第七圖圈E之放大示意圖。如圖所示，由於繞線本體1在纏繞於齒部202後需將頭尾兩端之二出線段13(圖中僅標示一個)向外引出，因此最後連接於出線段13之轉折段12'僅部分地包覆齒部202；其中，在導電層101之出線端1011露出保護層102之前的出線段13與轉折段12'仍受到第二包覆帶3與第三包覆帶5之纏繞包覆所保護。

需補充說明的是，在本實施例中，第一包覆、帶2、第二包覆帶3與第三包覆帶5實際上是以螺旋纏繞的方式形成連續的包覆狀態。此外，由於第一包覆帶2、第二包覆帶3、絕緣漆4與第三包覆帶5相較於繞線本體1的尺寸較小，因此在第六圖與第七圖中並未直接顯示出第一包覆帶2、第二包覆帶3、絕緣漆4與第三包覆帶5，而是在第八圖與第九圖中顯示出。

綜上所述，相較於先前技術之線圈僅利用半導電帶包覆線圈之直線延伸段，以及利用梯位帶包覆線圈之轉折段，因此當線圈通電時，電壓很容易因為半導電帶與梯位帶交疊所形成的空隙而集中在直線延伸段與轉折段交界處，進而發生局部放電的情形；然而，由 於本發明是利用絕緣漆充填於第一包覆帶與第二包覆帶之間的空隙，因此當繞線本體通電時，電壓便不會過度集中在繞線本體之直線延伸段與轉折段之交界處，有效的避免發生局部放電而引發災害的問題。

另外，本發明對於與馬達同屬於旋轉電機之另一種產品即發電機，雖然其能量輸出、輸入之流向與電場、磁場之作用方向等剛好與馬達相反，但由於其定子、轉子與繞線構造等以及其於繞線構造上都容易發生局部電場過度集中並引起局部放電之現象等，都與馬達極為類似，且可以互相映射推知而得其概要，故本發明所揭露之相關技術原理、技術手段與實施例等內容亦可加以參照或延伸引用而得到同等效果，故亦應皆可被涵蓋在本發明之專利範圍內，特此予以補充說明。

上述僅為本發明較佳之實施例而已，並不對本發明進行任何限制。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的技術手段的範圍內，對本發明揭露的技術手段和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術手段的內容，仍屬於本發明的保護範圍之內。

Claims (8)

1. 一種馬達繞線結構，係纏繞於一定子組件之一齒部，該齒部係沿自一封閉繞線端沿一延伸方向延伸至一結線端，該馬達繞線結構包含：一繞線本體，係具有複數個直線延伸段與至少一轉折段，該些直線延伸段係分別沿該延伸方向延伸，該至少一轉折段係於該封閉繞線端與該結線端中之至少一者一體成型地該連接於該些直線延伸段其中之二者；一第一包覆帶，係纏繞包覆該些直線延伸段，且該第一包覆帶包含聚酯纖維、玻璃纖維與導電樹脂；一第二包覆帶，係纏繞包覆該至少一轉折段，並部分包覆住該第一包覆帶，且該第二包覆帶包含聚酯纖維、玻璃纖維與碳化矽樹脂；以及一絕緣漆，係塗佈設置於該第一包覆帶與該第二包覆帶之間，且該絕緣漆包含環氧樹脂、矽氧樹脂與碳化矽。
2. 如申請專利範圍第1項所述之馬達繞線結構，其中，該第二包覆帶之表面電阻值大於該第一包覆帶之表面電阻值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之馬達繞線結構，其中，該第一包覆帶之表面電阻值小於1x10⁵歐姆。
4. 如申請專利範圍第3項所述之馬達繞線結 構，其中，該第一包覆帶之表面電阻值為400歐姆至1000歐姆。
5. 如申請專利範圍第1項所述之馬達繞線結構，其中，該第二包覆帶之表面電阻值大於1x10¹⁹歐姆。
6. 如申請專利範圍第1項所述之馬達繞線結構，其中，該絕緣漆之表面電阻值大於1x10⁹歐姆。
7. 如申請專利範圍第1項所述之馬達繞線結構，更包含一第三包覆帶，係纏繞包覆該第二包覆帶。
8. 如申請專利範圍第7項所述之馬達繞線結構，且其中第三包覆帶包含聚酯纖維與玻璃纖維。