绝缘系统、电动机和绕组配置技术方案

本实用新型专利技术涉及一种绝缘系统、电动机和绕组配置，特别涉及一种用于减小电动机绕组的绝缘的绝缘损坏的绝缘系统，所述绝缘系统包括至少一个绕线齿(10)，所述绕线齿由具有大量绕组线(W1、…、Wn)的电工钢片形成，所述绕组线缠绕在所述绕线齿(10)上而形成线圈(20)，其中在所述绕线齿(10)的表面上施覆有由具有相对介电常数ε1的材料(M1)构成的绝缘(11)，在所述绕组线(W1、…、Wn)之间设置绝缘材料(M2)，所述绝缘材料具有与所述相对介电常数ε1相比较高的相对介电常数ε2，借此增大绕组电容γ，从而减小高频电压脉冲所造成的绝缘损坏且因此能延长绕组的服务期限和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
绝缘系统、电动机和绕组配置
本技术涉及一种用于减小电动机绕组的绝缘损坏的绝缘系统。
技术介绍
由于电压的施加，且特别是当极短的电压波(主要是开关操作所引发的剧烈的电压跳变)进入电动机的绕组线圈时，这些电压波会造成强烈的、指数级衰减的电压分布，并且主要使线圈的输入线匝从线匝到线匝或者说逐层地被击穿。电绕组负载(特别是绝缘)会接连地造成损坏，例如造成马达烧损、完全失效等等。具体而言，例如在变换器模式下施加高频电压，就会出现这样的绝缘负载问题。然而，由于绝缘损坏是在操作使用马达后，例如由于换向器式电动机的电刷的贴靠磨损，才可能造成由此而被跨接的绝缘缺陷部位之间的匝间短路或造成接地短路而导致马达失效，因此绝缘损坏更具危害性。这特别是对于安全相关马达(例如驱动马达)而言意味着极大的质量和安全风险。现有技术中已经有各种不同的测试绕组的绝缘和质量的方法。但是，这些方法所要检测的绝缘故障在常规的制造工艺中通常在测试完成绕线的部件时才可能被识别到，或者由于绝缘受损的部位被未受损的绝缘线圈线部遮住而完全不被发现，因而不会直接造成偶然相邻的受损部位之间的匝间短路。例如由DE3833165A1已知，使用例如绝缘电压测试形式的电气测试的测量信号以及例如绝缘直径测试形式的表面测试的测量信号来检测塑料绝缘电线的绝缘中的电气缺陷部位。然而，更合理的做法不是检测绝缘故障，而是采取措施来减小电压脉冲(特别是高频电压脉冲)对绕组线的绝缘的损害性影响。以往的做法通常是用绝缘管包住线圈的第一绕组，以便通过这种方式来局部改善击穿强度。其缺点在于，传统的绝缘管由低级材料(织物)构成，因而只有通过绝对更强的绝缘才能抗击穿。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是克服上述缺点并提出一种能减小高频电压脉冲所造成的绝缘损坏且因此能延长绕组的服务期限和使用寿命的解决方案。这个目的通过根据如下所述的特征组合而达成。本技术的基本理念在于，通过提高绕组电容来总体上实现电压分布的均匀化，其实现方式为：借助低介电常数的材料形成绕线齿与铁(线圈体)之间的电绝缘，与此同时，优选通过用高介电常数的材料进行合围压制(Umpressen)来提高绕组之间的介电常数。其结果是绕组电容γ增大。通过这种方式可以减小第一绕组中的电压降，并且使该电压降选择性地分布到大量相邻绕组上。绕线紧密的线圈在高频电压且主要在剧烈陡波(电压变化)下大体上具有如下表现：仿佛各线匝不导电相连，而是仅相互间以及对地电位电容性联结。电流分布不再遵循导电通路的分布，而是基本上横向于线匝地作为所谓的位移电流通过导线的形成绕组的匝间电容和对地电容的绝缘，如图1中示意性所示。线圈在中低频交流电压下的表现与具有一定特性阻抗的同质导线完全一样，而线圈对超过其临界频率的极高频率的反应与具有一定电容的电容器链一样。此外，在每个绕组与地电位之间形成电容C。图1示出这样一个具有一定数量的电容器的电容器链的等效电路图，这些电容器被图示为代表绕组的两个相邻导线回路与地电位之间的电容。针对低频电压分布，电流基本上作为线电流分布于线匝中。在频率变大的情况下，渐增地产生横向于线匝地通过绝缘的位移电流或电容电流。当极短的电压波(主要是开关操作所引发的剧烈的电压跳变)进入线圈时，这些电压波会造成强烈的、指数级衰减的电压分布，如图1中的曲线所示。γ代表绕组的绕组电容。本技术提出一种用于减小电动机绕组的绝缘的绝缘损坏的绝缘系统，包括至少一个绕线齿(优选多个绕线齿)，绕线齿由具有大量绕组线的电工钢片形成，绕组线缠绕在各自对应的绕线齿上而形成线圈，其中在绕线齿的表面上施覆有由具有相对介电常数ε1的材料构成的绝缘，在绕组线之间设置绝缘材料，该绝缘材料具有与相对介电常数ε1相比较高的相对介电常数ε2，借此增大绕组电容γ。在本技术的有利技术方案中，如下设置：通过用压制材料进行合围压制来将材料设置在绕组线之间或绕组周围。进一步有利的是：压制材料包含相对介电常数ε大于103的组分。以下材料选择特别有利：所述组分是钡与钛的混合氧化物，优选钛酸钡，进一步优选地具有介于103与104之间的相对介电常数ε。本技术的另一个方面涉及一种电动机，具有绕组配置，该绕组配置由叠片式线圈架和如上所述的绝缘系统组成，线圈架由具有绕线齿的电工钢片形成。本技术的另一个方面涉及一种绕组配置，由叠片式线圈架和如上所述的绝缘系统组成，线圈架由具有绕线齿的电工钢片形成。电压波主要使线圈的输入线匝从线匝到线匝被击穿。然而，如果具有呈正弦形分布的亚临界频率电压的周期性波列(可能源自线路网络某些位置上的本地振荡回路的固有振动)到达线圈，则这些波列以其波峰和波谷在空间上无衰减地越过线匝。因此，这些波列对线圈的内线匝造成的负荷强度与输入线匝一样。但是，这些波的匝间电压较低，从而不会对线匝之间的绝缘造成很大负荷。附图说明关于本技术其他有利改进方案的特征请参阅上文，下面参照附图并结合本技术的优选实施方案予以详细说明。其中：图1示出绕线紧密的线圈在高频电压下的表现。图2为本技术的实施例示意图。具体实施方式下面参照图2中的图示内容对本技术进行详细说明。图2中示意性地示出电动机的一个部分，也就是绕组配置的绕线齿10。大量绕组线W1、…、Wn缠绕在由一组电工钢片形成的绕线齿10上而形成线圈20。此外还设有采用独特设计的绝缘系统1，该绝缘系统由于对绕组电容的选择性影响而有助于减小绕组绝缘的绝缘损坏。为此，在绕线齿10的表面上施覆有由材料M1构成的绝缘11，该材料具有较小的相对介电常数ε1，例如介于1与20之间的介电常数ε1。此外，在绕组线W1、…、Wn之间设置绝缘材料M2，该绝缘材料具有与相对介电常数ε1相比较高的相对介电常数ε2，也就是用压制材料进行合围压制，该压制材料的组分中包含钡与钛的混合氧化物，优选钛酸钡。本技术的实施范围不限于前述优选实施例。凡是运用图示解决方案的技术变体，即便以完全不同的方式进行实施，也落入本技术的范围。因此，也可以通过替代传统填料来提高绕组的击穿强度。此外，用高介电材料制作绝缘管或者将绝缘管用作填料，是有利的。这样也能在绕组线周围使用这样的绝缘管。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绝缘系统，其特征在于，用于减小电动机绕组的绝缘的绝缘损坏，并且包括至少一个绕线齿(10)，所述绕线齿由具有大量绕组线(W1、…、Wn)的电工钢片形成，所述绕组线缠绕在所述绕线齿(10)上而形成线圈(20)，其中在所述绕线齿(10)的表面上施覆有由具有相对介电常数ε1的材料(M1)构成的绝缘(11)，在所述绕组线(W1、…、Wn)之间设置绝缘材料(M2)，所述绝缘材料具有与所述相对介电常数ε1相比较高的相对介电常数ε2，借此增大绕组电容γ。

【技术特征摘要】
2018.11.14 DE 102018128589.21.一种绝缘系统，其特征在于，用于减小电动机绕组的绝缘的绝缘损坏，并且包括至少一个绕线齿(10)，所述绕线齿由具有大量绕组线(W1、…、Wn)的电工钢片形成，所述绕组线缠绕在所述绕线齿(10)上而形成线圈(20)，其中在所述绕线齿(10)的表面上施覆有由具有相对介电常数ε1的材料(M1)构成的绝缘(11)，在所述绕组线(W1、…、Wn)之间设置绝缘材料(M2)，所述绝缘材料具有与所述相对介电常数ε1相比较高的相对介电常数ε2，借此增大绕组电容γ。2.根据权利要求1所述的绝缘系统，其特征在于，通过用压制材料进行合围压制来将所述绝缘材料(M2)设置在所述绕组线(W1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·维斯塔普，
申请(专利权)人：依必安派特穆尔芬根有限两合公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE