用于电机的定子制造技术

公开了一种用于旋转电机的定子，该定子包括多个定子槽(22)，各个定子槽容纳定子绕组(18)的多个线圈(40)。当线圈延伸出定子槽时，径向气隙(46)存在于相邻定子槽的线圈之间。在线圈延伸出定子槽时，绝缘装置(42、54、84)设置在定子槽的线圈之间。径向气隙(46)限定在相邻定子槽的线圈的绝缘装置之间。这可以允许径向气道穿过绕组形成，同时确保定子槽的线圈之间的充分电绝缘。

Stator for motor

A stator for a rotating motor is disclosed, which includes a plurality of stator slots (22), each of which holds a plurality of coils (40) of a stator winding (18). When the coil extends out of the stator slot, the radial air gap (46) exists between the coils of the adjacent stator slots. When the coil extends out of the stator slot, the insulation device (42, 54, 84) is arranged between the coils of the stator slot. The radial air gap (46) is limited between the insulation devices of the coils of the adjacent stator slots. This allows radial air passages to be formed through the windings while ensuring adequate electrical insulation between the coils of the stator slots.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电机的定子本专利技术涉及一种用于旋转电机的定子，并且尤其涉及一种可以改善电机的冷却的定子。诸如马达和发电机的旋转电机通常包括安装在轴上并布置为在定子内部旋转的转子。转子包括保持转子绕组或永磁体的转子芯。转子绕组或永磁体产生旋转磁场，该旋转磁场穿过转子和定子之间的气隙。定子包括定子芯，定子芯保持与旋转磁场结合的定子绕组。电机的定子通常包括容纳定子绕组的槽。绕组可以原位缠绕在槽中，或者预先形成的线圈可以插入到槽中。无论哪种情况，绕组都必须离开一个槽并且在进入另一个槽之前绕过定子的外部。绕组的延伸到定子外部的部分通常称为端部绕组或悬垂绕组。在多相位电机中，定子绕组包括用于各个相位的单独绕组。这可能导致不同相位的端部绕组彼此相邻。在操作中，各个相位处于不同电势。在旋转电机中，定子通常充当电枢并承载主电源。因为不同相位的端部绕组可能彼此相邻，所以相位之间可能存在相当大的电势。因此，有必要确保不同相位的端部绕组之间的足够电绝缘。定子绕组中的各个导线通常借助于外部绝缘层(通常为珐琅)进行电绝缘。然而，由于制造过程或由于插入工具的建构或使用期间施加在导线上的应力，外部绝缘层中可能产生故障。在绕组处于不同电势的情况下，这可能导致绕组之间产生电弧。这会使电机效率低下，并可能导致电机损坏并最终导致电机故障。之前对不同相位的电绝缘端部绕组的尝试涉及在端部绕组之间插入绝缘屏障，诸如间位芳族聚酰胺材料和/或聚酯的复合片。电机的额定功率通常受使用电机时定子和转子的温度升高限制。此外，电机通常在较低温度下更有效地运行。另外，如果电机在高温下运行，则电机的使用寿命可能会缩短。因此，许多电机被布置为使空气流过电机，以冷却电机。然而，标准制造过程通常导致在绕组之间具有很小(如果有的话)气隙的端部绕组。如果绝缘纸放置在绕组之间，这也会限制空气流过绕组，从而降低冷却效率。树脂在端部绕组中的不均匀存在可能进一步降低任意气流间隙的一致性和效力。用于将绕组保持在适当位置的绑带或绑线可能进一步限制气流。为本申请人的名义的WO2015/011492(其主题通过引用结合到本文中)公开了一种用于电分离旋转电机的定子中的多组端部绕组的隔板。布置隔板，以提供穿过端部绕组的圆周气道。这可以允许气流在不同组绕组之间传递，从而更有效地冷却绕组。WO2015/011492中公开的隔板可以有助于改善通过端部绕组的气流。然而，已经发现，仍然可能限制气流，特别是在定子芯附近。此外，在某些类型的电机中(特别是在空间有限的小型电机中)包括这样的隔板可能并不总是可行的。因此，期望进一步改善电机内的气流和热管理。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于旋转电机的定子，该定子包括多个定子槽，各个定子槽容纳定子绕组的至少一个线圈，其中，当线圈延伸出定子槽时，径向气隙存在于相邻定子槽的线圈之间。本专利技术可以提供以下优点：通过在线圈延伸出定子槽时在相邻定子槽的线圈之间提供径向气隙，新气道可以穿过绕组形成。这可以改善通过电机的气流，从而改善热管理。优选地，各个线圈从定子槽沿大致轴向延伸预定距离。这可以允许在相邻定子槽的线圈之间限定径向气隙。预定距离的长度通常取决于电机的尺寸，但应足以确保在组装后的电机中存在气隙。例如，在一些实施方式中，预定距离可以是至少10mm、至少20mm、至少40mm或至少60mm，而也可以使用其它值。优选地，各个线圈在距定子槽的预定距离之外的区域中沿大致圆周方向延伸。例如，各个线圈可以在距定子槽的预定距离附近的区域中弯曲大约90°的角度。这可以允许线圈在两个定子槽之间绕定子的外部通过。在优选实施方式中，定子是同心缠绕的。由此，特定相位和/或极的线圈中的至少一些可以在例如大致轴向和/或圆周的方向上是同心的。这可以有助于在相邻定子槽的线圈之间提供径向气隙。然而，在其它构造中，定子可以重叠缠绕，或者具有某个其它绕组构造。优选地，各个定子槽容纳多个线圈。例如，绕组可以是双层、三层或具有任何其它数量的层。另选地，线圈可以是单层的。使用电机时，定子槽的线圈通常处于不同电势。例如，在多相位电机中，定子槽的线圈可以承载不同相位。在本专利技术的优选实施方式中，当线圈延伸出定子槽时，绝缘装置设置在定子槽的线圈之间。绝缘装置可以允许在定子槽之外的区域中在槽的线圈之间实现电分离。优选地，绝缘装置在处于不同电势的线圈之间提供电绝缘层。例如，电机可以是多相位电机，并且绝缘装置可以在不同相位之间提供电绝缘层。在使用多层线圈的情况下，绝缘装置可以设置在各个层之间。由此，例如可以为各个定子槽设置两个或多个绝缘装置。优选地，在相邻定子槽的线圈的绝缘装置之间限定径向气隙。为了帮助实现这一点，当线圈延伸出定子槽时，绝缘装置可以至少部分地环绕线圈。例如，绝缘装置可以在线圈的圆周周围部分地但不完全地延伸。为了便于组装，绝缘装置可以至少部分地环绕首先被插入到槽中的线圈，通常是槽的径向向外线圈。然而，绝缘装置可以还或替代地环绕槽的一个其它线圈的至少一部分，例如，所述或者径向向内线圈。绝缘装置具有大致U形的截面。例如，绝缘装置的至少一部分可以具有大致U形的轴向截面。这可以有助于使绝缘装置环绕线圈，由此可以有助于确保径向空气路径限定在线圈之间。然而，其它构造(诸如S形构造)也是可能的。绝缘装置可以预先形成为所需的形状，或者在组装期间弯曲成形。优选地，绝缘装置从定子槽沿大致轴向延伸预定距离。例如，绝缘装置可以沿大致轴向延伸，直到同心线圈组的内部线圈开始沿圆周方向弯曲为止。这可以允许在相邻线圈之间限定气隙，同时避免绝缘装置弯曲一定角度的需求，这可以有助于组装。预定距离的长度通常取决于电机的尺寸，但可以是例如至少10mm、至少20mm、至少40mm或至少60mm，也可以使用其它值。定子还可以包括用于在多组定子绕组之间设置电绝缘层的分相器。分相器通常位于端部绕组中。分相器可以在处于不同电势的多组定子绕组(诸如，不同相位的绕组)之间设置电绝缘层。分相器可以是例如间位芳族聚酰胺材料和/或聚酯的复合片、或诸如WO2015/011492或EP1865588A1中公开的隔板，它们的内容通过引用并入本文。优选地，分相器位于不存在绝缘装置的区域中。由此，与没有绝缘装置的相同尺寸的电机的情况相比，分相器沿轴向可能更短。这可以允许在绕组的未设置绝缘装置的那些部分中的多组绕组之间实现电分离。例如，分相器可以位于线圈沿大致圆周方向延伸的区域中。然而，优选地，分相器不存在于相邻定子槽的线圈之间存在气隙的区域中。在本专利技术的一些实施方式中，绝缘装置包括柔性绝缘材料，诸如柔性绝缘纸。例如，绝缘装置可以包括间位芳族聚酰胺材料和/或聚酯或任意其它合适材料的复合片。在本专利技术的一个实施方案中，绝缘装置是延伸出定子槽的延长中间靴。这可以提供简单有效的方式来允许径向气隙存在于相邻定子槽的线圈之间，同时在同一定子槽的线圈之间、该定子槽外部提供电绝缘。由此，这种布置可以允许以最小的复杂度和低成本实施本专利技术。优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于旋转电机的定子，所述定子包括多个定子槽，各个定子槽容纳定子绕组的至少两个线圈，其中：/n所述线圈被布置为使得当所述线圈延伸出所述定子槽时，径向气隙存在于相邻定子槽的线圈之间；/n在所述线圈延伸出所述定子槽时，绝缘装置设置在定子槽的所述线圈之间；并且/n所述径向气隙限定在相邻定子槽的所述线圈的所述绝缘装置之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170411 GB 1705833.01.一种用于旋转电机的定子，所述定子包括多个定子槽，各个定子槽容纳定子绕组的至少两个线圈，其中：
所述线圈被布置为使得当所述线圈延伸出所述定子槽时，径向气隙存在于相邻定子槽的线圈之间；
在所述线圈延伸出所述定子槽时，绝缘装置设置在定子槽的所述线圈之间；并且
所述径向气隙限定在相邻定子槽的所述线圈的所述绝缘装置之间。


2.根据权利要求1所述的定子，其中，各个线圈从定子槽沿大致轴向延伸预定距离。


3.根据权利要求2所述的定子，其中，各个线圈在离定子槽超过预定距离的区域中沿大致圆周方向延伸。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述线圈中的至少一些是同心的。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘装置在处于不同电势的线圈之间设置电绝缘层。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述电机是多相位电机，并且所述绝缘装置在不同相位之间设置电绝缘层。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，当所述线圈延伸出定子槽时，所述绝缘装置至少部分地环绕线圈。


8.根据权利要求7所述的定子，其中，所述绝缘装置至少部分地环绕槽的径向向外线圈。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘装置具有大致U形的截面。


10.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘装置从定子槽沿大致轴向延伸预定距离。


11.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，所述定子还包括分相器，所述分相器用于在多组定子绕组之间设置电绝缘层。


12.根据权利要求11所述的定子，其中，所述分相器不存在于相邻定子槽的所述线圈之间存在气隙的区域中。


13.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘装置包括柔性绝缘材料。


14.根据前述权利要求中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘装置是延伸出定子槽的延伸中间靴。


15.根据权利要求14所述的定子，其中，所述中间靴具有侧面，所述侧面被布置成当所述线圈延伸出定子槽时至少部分地环绕线圈。


16.根据权利要求15所述的定子，其中，所述中间靴的所述侧面具有随着所述中间靴远离所述定子槽延伸而减小的高度。


17.根据权利要求1至12中的任一项所述的定子，其中，所述绝缘装置是绝缘构件的一部分。


18.根据权利要求17所述的定子，其中，所述绝缘构件包括多个U形构件。


19.根据权利要求18所述的定子，其中，各个U形构件被布置为当线圈延伸出定子槽时部分地围绕该线圈。

【专利技术属性】
技术研发人员：A·E·贝勒，
申请(专利权)人：康明斯发电机技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB