制造旋转电机定子的方法技术

一种制造旋转电机定子的方法，所述定子包含层压磁路，磁路具有一组磁性金属薄片，金属薄片与垂直于电机转子旋转轴的平面大致平行放置，磁路具有多个齿，这些齿定义出纵向定向的槽隙，方法包括下面的步骤：在槽隙中安装导线并在磁路的两个轴向端制成绕组端部；沿纵轴方向安装具有磁路的部件，磁路支撑槽隙中的导线和绕组端部；在真空条件下用包含热固性树脂和填充料的槽隙浸渍混合物浸渍槽隙中的导线；进行混合物的聚合。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造旋转电机的方法，可以是电动机或者发电机，尤其涉及其中的定子。
技术介绍
在已知的结构中，这种类型的电机定子具有磁路和多组导线绕组，导线通常由绝缘铜线制成，截面一般为圆形。磁路部分进行层压，是由一组磁性金属薄片制成的。每个金属薄片被切削成某种形状，制成由齿定义出的槽隙，槽隙成为导线座。定子的这种安排原理广泛地使用在同步和异步电机中。在应用中都希望在获得高功率级的同时使电机具有更紧凑的结构。可以举出一个具体的例子，当需要把电力牵引电机安装至机动车辆的车轮中时，希望的功率级至少为每个电机10kw，在大多数情况下甚至需要至少为每个电机25或30kw，并希望重量越轻越好，目的是使未由弹簧支承的重量不要过大。还希望电机的体积能做得很小，不超出或者尽可能小地超出车轮的内部体积，这样在汽车悬挂弯曲的情况下，并在车轮相对于车身发生其他类型的运动时，电机不与汽车的元件相冲突。如果不对目前可以从市场上获得的电机的功率重量比从根本上进行改进，这种要求(高功率级与低重量和小体积)就会使电力牵引电机安装至私人车辆的车轮中的想法很难实现。而且，由电机损耗产生的升温必须限制在某个范围内，否则就会发生不可逆转的衰减，特别是在导线绝缘方面。定子导线中产生的热量必须尽可能有效地散发出去。在大多数所需要的应用中，已经众所周知可以使用液体对旋转电机进行冷却。在这种情况下，旋转电机自身内设置了强制性的液体循环，主要是设置在定子中，因为电绕组位于定子中，这样热量就被导出至热交换器。为了把导线适当地安装至其槽隙中，以加强电绝缘并实际上通过传导促进良好的热交换，已经知道可以把导线浸渍在树脂中，树脂填充各个槽隙并覆盖定子的两边上的绕组端部。令人遗憾的是，虽然在高性能电机中把导线浸渍在树脂中是非常必要的，但用于浸渍槽隙中导线的树脂是导热性相对较差的材料。人们也知道使用含有填充料的树脂来浸渍绕组端部的导线，这种树脂是热的良导体。但令人遗憾的是，用于绕组端部的树脂不适用于浸渍槽隙中的导体。填充料不能渗透进槽隙中存在的细小空间中，这因为在高性能电机中需要以很高的水平用铜填充槽隙。此外，槽隙中产生热量的消散也是未解决的问题。实际上，目前在浸渍中还会存在瑕疵，换言之就是气泡(由空气或者脱气产物形成)存在于导线和树脂内部。其后果是在浸渍中存在这些瑕疵的地方热交换效率非常低，这是因为它不能通过传导进行热交换。结果是局部温度升高，这可能会对所采用的电绝缘材料的正常特性产生不利影响，并由此导致旋转电机中的热击穿现象。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是从根本上改善旋转电机的热性能。一个目的是对槽隙中的导线进行更均匀和更高质量的浸渍。一个目的是能够使用热的良导体的树脂进行浸渍。如果打算增加旋转电机的额定转矩，这一点非常重要。最后，这个目标是能够引入尽可能高的电流。因为由位于槽隙中和绕组端部中的导线产生的热量必须被尽可能地散发出去，其结果必然是焦耳热损耗。本专利技术涉及包含定子的旋转电机，定子包含层压磁路，磁路具有一组磁性金属薄片，金属薄片与垂直于电机转子旋转轴的平面大致平行放置，磁路具有多个齿，这些齿定义出纵向定向的槽隙，导线放置在这些槽隙中，外切于每个导线截面的正方形的截面和与有效槽隙截面的比率对于每个槽隙都大于0.7。导线通过槽隙浸渍混合物固定在槽隙中，混合物包含热固性树脂和填充料，所述槽隙浸渍混合物按质量计算包含至少65％的所述填充料。上述比率表示要把导线以很高水平填充至槽隙中。这样才能制造出具有高功率系数的电机。在第一个方面，槽隙浸渍混合物的微粒尺寸应满足，构成混合物的微粒的平均尺寸小于大约15μm，且按质量计算至少大约80％的微粒尺寸小于25μm。事实上，上述填充料的特性并非与直径无关，或者更一般的说并非与所采用的导线的截面尺寸无关。如果所述特性与直径在1.2mm至1.5mm数量级上的导线能很好地匹配，而这种导线本身与根据本专利技术的高功率系数电机相匹配，人们还可以看到在另一个方面填充料的微粒尺寸应满足，构成填充料的微粒的最大尺寸小于0.045*Φ，其中Φ是放置在槽隙中的导线的直径。填充料的微粒尺寸最好满足按质量计算最多有3％的微粒尺寸大于50μm。填充料最好采用石英粉(二氧化硅)、石英(结晶体形式的硅)、氮化铝或矾土。已经发现这些填充料能从根本上改善电机的性能水平，特别是根据下述方法进行使用时。已经知道定子在磁路的两个轴向端具有绕组端部。本专利技术还涉及一种旋转电机，其中使用用于浸渍绕组端部的绕组混合物对绕组端部中的导线进行浸渍，该绕组混合物包含热固性树脂和绕组填充料，绕组填充料的微粒尺寸大于槽隙浸渍混合物中的填充料的微粒尺寸。为了阐明这些概念，微粒尺寸的差异可以依据微粒的尺寸及其在不同尺寸上的分布进行限制。例如，大微粒尺寸填充料按质量计算大约有30％到55％的微粒尺寸在500μm到1000μm之间，按质量计算大约有25％到45％的微粒尺寸在200μm到600μm之间，剩余物由按质量计算至少5％的微粒组成，其按质量计算至少80％的微粒尺寸在25μm以下，并最好在大约20μm以下，并且按质量计算至多3％的微粒尺寸在50μm以上，并最好在大约45μm以上。对于这个部分，小微粒尺寸填充料的特征是，微粒的平均尺寸在大约15μm以下，并最好在大约10μm以下，而且按质量计算至少大约有80％的微粒尺寸在25μm以下，并最好在大约20μm以下，并且按质量计算有不超过大约3％的微粒尺寸在50μm以上，并最好在大约45μm以上。已经发现，这种类型的填充料使槽隙浸渍混合物的热传导性得到改善，并且混合物热传导特性的改善并未与混合物粘性的不良增加一起发生。为了获得对于槽隙浸渍材料确实非常高的热传导值，最好所述槽隙浸渍混合物按质量计算包含至少70％的所述填充料。本专利技术提出了，所述定子包含层压磁路，磁路具有一组磁性金属薄片，金属薄片与垂直于电机转子旋转轴的平面大致平行放置，磁路具有多个齿，这些齿定义出纵向定向的槽隙，该方法包括下面的步骤-在槽隙中安装导线并在磁路的两个轴向端制成绕组端部；-沿纵轴方向安装具有磁路的部件，磁路支撑槽隙中的导线和绕组端部；-在真空条件下用包含热固性树脂和填充料的槽隙浸渍混合物浸渍槽隙中的导线。-进行混合物的聚合。为了使用二种浸渍混合物，该二种混合物包含二种填充料且至少其填充料并不相同，本专利技术提供了一种，所述定子所述定子包含层压磁路，磁路具有一组磁性金属薄片，金属薄片与垂直于电机转子旋转轴的平面大致平行放置，磁路具有多个齿，这些齿定义出纵向定向的槽隙，该方法包括下面的步骤-在槽隙中安装导线并在磁路的两个轴向端制成第一、第二绕组端部；-沿纵轴方向安装具有磁路的部件，磁路支撑槽隙中的导线和绕组端部；-在轴向上部区域使用用于浸渍绕组端部的第一混合物浸渍第一绕组端部，混合物包含热固性树脂和大微粒尺寸填充料；-将所述部件转向并再次沿纵轴方向安装，以使第一绕组端部变成下部绕组端部；-在真空条件下使用包含热固性树脂和另一种填充料的槽隙浸渍混合物浸渍槽隙中的导线，这种填充料的微粒尺寸小于第一混合物的填充料的微粒尺寸；-使用用于浸渍绕组端部的混合物浸渍第二绕组端部，混合物包含热固性树脂和大微粒尺寸填充料；并且-进行混合物的聚合。附图说明图1是包含旋转电机轴的剖面图，示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造旋转电机定子的方法，所述定子包含层压磁路，磁路具有一组磁性金属薄片，金属薄片与垂直于电机转子旋转轴的平面平行放置，磁路具有多个齿，这些齿定义出纵向定向的槽隙，方法包括下面的步骤：－在槽隙中安装导线并在磁路的两个轴向端制成绕组 端部；－沿纵轴方向安装具有磁路的部件，磁路支撑槽隙中的导线和绕组端部；－在真空条件下用包含热固性树脂和填充料的槽隙浸渍混合物浸渍槽隙中的导线；－进行混合物的聚合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G布尔其，JL琳达，R缪利，M托尔涅尔，
申请(专利权)人：米其林研究和技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]