專利名稱：用于對(duì)定子組件的端匝提供電氣絕緣的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及端匝絕緣體，特別地涉及用于對(duì)定子組件的多相繞組的端匝進(jìn)行電氣絕緣的裝置和方法。
背景技術(shù)：
具有繞于定子鐵芯上的多相繞組的定子組件在現(xiàn)有技術(shù)里是已知的。例如，在三相電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)中，每個(gè)相可能具有一個(gè)或多個(gè)線圈組，并且每個(gè)組可能重疊另一組。在這樣的配置里，通過多個(gè)槽卷繞不同相的繞組，所述多個(gè)槽形成在定子鐵芯中以形成不同相的線圈。沿定子鐵芯的端部從一個(gè)槽延伸到另一個(gè)槽的線圈部分形成端匝。在這樣的多相定子中，不同相的線圈的端匝通常定位為與另一個(gè)相鄰。因此，當(dāng)線圈電力地通電時(shí)，在不同相的線圈的端匝之間產(chǎn)生電勢(shì)差。因此，通常的做法是在不同相的線圈的相鄰端匝之間提供絕緣層?，F(xiàn)有技術(shù)中常用的絕緣層類型之一是電氣絕緣復(fù)合紙。取決于任何特定應(yīng)用的物理和電氣要求，這種復(fù)合紙通常包括不同厚度的芳綸材料層和聚酯材料層。然而，在發(fā)電機(jī)中，(除了其他因素之外)熱往往是通過線圈的電阻產(chǎn)生。機(jī)器的定額通常由機(jī)器的實(shí)際溫度上升而確定，并且因此結(jié)構(gòu)的冷卻效率可能有助于確定機(jī)器的定額。在線圈組之間使用復(fù)合絕緣紙的機(jī)器的一個(gè)已確定的問題是，復(fù)合絕緣紙可能會(huì)降低機(jī)器的冷卻效率。這首先是因?yàn)榫€圈暴露面面積可能會(huì)減少，其次是因?yàn)榭諝饬魍ㄟ^線圈可能會(huì)受到限制。此外，在制造過程中，復(fù)合絕緣紙可能受損和/或脫落。雖然最近曾嘗試提高冷卻效率，仍然需要一種裝置，其可以電氣絕緣不同相的線圈，同時(shí)提供足夠的冷卻。這個(gè)目標(biāo)被如下事實(shí)進(jìn)一步復(fù)雜化在制造過程中為防止損壞線圈，定子組件(包括端部線圈)的硬度和緊密度是需要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)一種電氣絕緣層，其放置于不同相的線圈之間并且提供不同相的線圈之間的改善的熱冷卻。一方面，本發(fā)明可以是柔性絕緣片，該柔性絕緣片有冷卻通孔和/或由剛性絕緣材料構(gòu)造成的分離器部件。另一方面，本發(fā)明可以是一種定子組件，包括具有多個(gè)槽的定子鐵芯；至少兩個(gè)不同相的線圈，所述線圈穿過所述槽卷繞在所述定子鐵芯上并且具有從所述定子鐵芯延伸出的端匝；和一個(gè)或多個(gè)分離器部件，其放置在所述線圈的相鄰端匝之間并且保持所述相鄰端匝之間的間隔，所述分離器部件由剛性絕緣材料構(gòu)造。
另一方面，本發(fā)明可以是一種定子組件，包括具有多個(gè)槽的定子鐵芯；至少兩個(gè)不同相的線圈，所述線圈穿過所述槽卷繞在所述定子鐵芯上并且具有從所述定子鐵芯延伸出的端匝；和一個(gè)或多個(gè)電氣絕緣片，所述片包括多個(gè)通孔，所述片放置在所述線圈的相鄰端匝之間，從而所述片的通孔形成了在相鄰端匝之間的通路；和一個(gè)或多個(gè)繩索，其被固定于所述片上并且卷繞至少一個(gè)相鄰端匝。在又一方面，本發(fā)明可以是一種分離器部件，用于保持定子組件里的不同相線圈的相鄰端匝之間的分離，所述分離器部件包括主體部；頭部，其連接于所述主體部的近端；并且其中所述主分離器部件由剛性絕緣材料構(gòu)造。另一方面，本發(fā)明可以是一種裝置，用于電氣絕緣定子組件的不同相線圈的相鄰 端匝，分離器部件包括柔性絕緣片，其有多個(gè)通孔；和一個(gè)或多個(gè)柔性絕緣繩索，其穿過所述片的通孔交織，繩索的一段長(zhǎng)度從所述片延伸出。另一方面，本發(fā)明可以是一種對(duì)定子組件的不同相線圈的相鄰端匝進(jìn)行電氣絕緣的方法，該方法包括a)插入一個(gè)或多個(gè)電氣絕緣片，所述片包括在定子組件的相鄰端匝之間的多個(gè)通孔，所述片的通孔在定子組件的相鄰端匝之間形成了通路；和b)將一個(gè)或多個(gè)分離器部件插入片和相鄰端匝之間。另一方面，本發(fā)明可以是一種對(duì)定子組件的不同相線圈的相鄰端匝進(jìn)行電氣絕緣的方法，該方法包括a)插入一個(gè)或多個(gè)電氣絕緣片，所述片包括在定子組件的相鄰端匝之間的多個(gè)通孔，所述片的通孔在定子組件的相鄰端匝之間形成通路；和b)穿過所述片的通孔交織一個(gè)或多個(gè)繩索；和c)圍著至少一個(gè)相鄰端匝卷繞所述繩索；和d)固定所述繩索。另一方面，本發(fā)明可以是一個(gè)定子組件，包括定子鐵芯，其有多個(gè)槽；至少兩個(gè)不同相的線圈，所述線圈穿過所述槽繞在定子鐵芯上并且具有從所述定子鐵芯延伸出的端匝；一個(gè)或多個(gè)電氣絕緣片，所述片包括多個(gè)通孔，所述片放置在所示線圈的相鄰端匝之間，從而所述片的通孔形成了在相鄰端匝之間的通路；和一個(gè)或多個(gè)繩索，所述繩索固定于所述片并且圍著多個(gè)相鄰端匝卷繞，所述端匝定位為離定子鐵芯的軸有不同的徑向距離。更進(jìn)一方面，本發(fā)明可以是一種定子組件，包括定子鐵芯，其具有多個(gè)槽；至少兩個(gè)不同相的線圈，所述線圈穿過所述槽繞在定子鐵芯上并且具有從定子鐵芯延伸出的端匝；和一個(gè)或多個(gè)分離器部件，所述分離器部件放置在所述線圈的相鄰端匝之間并且保持相鄰端匝之間的間隔，所述分離器部件由剛性絕緣材料構(gòu)造。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式之一，相分離器的等距視圖。圖2是圖I的相分離器的前視圖，相分離器的后視圖是鏡像。圖3是圖I的相分離器沿軸線A-A的縱向截面圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，電絕緣片的前視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，具有絕緣繩索交織在其上的圖4的電絕緣片的前視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，定子組件的等距視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，定子組件一部分的頂視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，從定子鐵芯的中心孔觀察，定子組件的一部分的透視9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，從定子鐵芯的外部觀察，定子組件的一部分的透視圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的可替代的實(shí)施方式，相分離器的等距視圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的可替代的實(shí)施方式，電絕緣片的前視圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的可替代的實(shí)施方式，圖10的相分離器的透視圖，該相分離器可操作地接合于圖11的電絕緣片。
具體實(shí)施例方式首先同時(shí)參考圖I至2，示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的相分離器100。在所示實(shí)施方式中，相分離器100是伸長(zhǎng)釘?shù)男螤?，其沿A-A軸線縱向延伸。然而，本發(fā)明不僅限于并且相分離器可以采取多種形狀。相分離器100優(yōu)選是完整的單一結(jié)構(gòu)，但是，在其他實(shí)施方式中，可以是多部件結(jié)構(gòu)。相分離器100優(yōu)選由絕緣材料構(gòu)造，并且更優(yōu)選的由剛性絕緣材料構(gòu)造，當(dāng)剛性絕緣材料插入定子組件的不同相線圈之間時(shí)，所述剛性絕緣材料可以保持其形狀和結(jié)構(gòu)的完整性(這將在下面參考圖6至9進(jìn)行討論)。合適的剛性絕緣材料包括但不限于，熱塑性塑料和玻璃纖維的混合物、熱塑性塑料、玻璃、熱固性材料、及它們的組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，相分離器100由熱塑性塑料和玻璃纖維的混合物構(gòu)造，其中玻璃纖維優(yōu)選地占絕緣材料30 %至50 %的重量，并且最優(yōu)選地占絕緣材料40 %的重量。熱塑性塑料優(yōu)選地是熱塑性聚苯硫醚(PPS)，但可以是許多種的熱塑性塑料中的任何一種?？蛇x地，許多熱固性材料可單獨(dú)使用或與玻璃纖維的混合物一起使用。相分離器100包括伸長(zhǎng)體部101和頭部102。伸長(zhǎng)體部101包括尖部103。頭部102連接到伸長(zhǎng)體部101的近端并且所述尖部位于伸長(zhǎng)體部101的遠(yuǎn)端。頭部102提供了一種結(jié)構(gòu)性配置，通過該配置，伸長(zhǎng)體部101可被驅(qū)動(dòng)到定子組件的不同相線圈的端匝之間的緊密空間內(nèi)(這將在下面參考圖6到9進(jìn)行討論)。頭部102有寬度W1，其大于伸長(zhǎng)體部101的寬度W2，以提供表面積增加的結(jié)構(gòu)來(lái)用于接觸驅(qū)動(dòng)部件，如錘子、沖頭、或手。然而本發(fā)明不限于此。在替代實(shí)施方式中，頭部102可以和伸長(zhǎng)體部101有相同的寬度，或者甚至可能比其較小。頭部102包括頂板104，其通常配置為大體上垂直于縱軸線A-A。因此，頂板104的頂面105提供了用于利于相分離器100插入進(jìn)緊密空間的接觸面。雖然頂面105例示為平面，在其他實(shí)施方式中，如果需要它可以全部或部分地是凸面的或凹面的。頂板104延伸到伸長(zhǎng)體部101的一對(duì)側(cè)壁106之外，從而形成一對(duì)相對(duì)地配置的凸緣107。每個(gè)凸緣107設(shè)置有檐口 108，檐口將凸緣107的底面連接到伸長(zhǎng)體部101的側(cè)壁106的外表面，從而在相分離器100插入定子組件的端部線圈之間期間，當(dāng)頭部102承受施加到頂板104的頂面105的負(fù)荷和/或沖擊力時(shí)，為頭部102提供結(jié)構(gòu)完整性。頂板104通過側(cè)壁106連接于伸長(zhǎng)體部而被進(jìn)一步支撐。現(xiàn)在同時(shí)參考圖I和3，伸長(zhǎng)體部101包括伸長(zhǎng)基板110，其沿縱軸線A-A—致地延伸?；?10基本上是平板，包括平的前面111和平的后面116。平的后面116基本平行于前面111。當(dāng)然，在替代實(shí)施方式中，基板110在縱向和/或橫向方向可以是等高的(contoured)。所述一對(duì)側(cè)壁106沿著基板110的左和右邊緣112、113定位并且以基本平行關(guān)系縱向延伸。側(cè)壁106從頭部102延伸到尖部103的開頭。每個(gè)側(cè)壁106延伸到基板110的前面111和后面之外，終止于波狀前邊114和波狀后邊115。結(jié)果，側(cè)壁106的前部形成第一縱向通道117，其中基板110的前面111形成第一縱向通道117的底板。同樣地，側(cè)壁106的后部形成第二縱向通道118，其中基板110的后面116形成第二縱向通道118的底板。當(dāng)相分離器100插入定子組件的不同相線圈之間時(shí)(這將在下面參考圖6至9進(jìn)行討論)，通道117、118創(chuàng)建了垂直氣流路徑，通過該路徑加熱的空氣能夠從線圈之間流出，從而促進(jìn)線圈的冷卻。每個(gè)側(cè)壁106終止于波狀前邊114和波狀后邊115。波狀邊114、115包括多個(gè)交替的波峰119和波谷120(在圖中為了避免混亂，在圖中只有其中一些用數(shù)字標(biāo)識(shí)出)。波谷120例示為半圓形凹槽，但可以采用其他的形狀，包括但不限于三角形凹槽、矩形凹槽及 其組合。波谷120提供一種幾何形狀，定子組件的端匝線圈的各線可以套進(jìn)該幾何形狀，從而進(jìn)一步固定和保持相分離器100在使用過程中位于期望的位置和朝向。兩個(gè)側(cè)壁106的波狀前邊114的波峰119和波谷120與另一邊的橫向?qū)R。同樣地，兩個(gè)側(cè)壁106的波狀后邊115的波峰119和波谷120也與另一邊的橫向?qū)R。當(dāng)然，本發(fā)明不限于此。此外，波狀邊114、115的波峰119和波谷120例示為基本等距，本發(fā)明當(dāng)然不限于此。如上所述，側(cè)壁106延伸的高度超出基板110的前面和后面111、116之外。側(cè)壁106的高度可被限制為前面111和前邊114的波峰119的頂部之間的距離，或者為后面116和后邊115的波峰119的頂部之間的距離，這取決于所討論的相分離器100在哪一側(cè)。當(dāng)然其他的距離也可以用來(lái)限定側(cè)壁106的高度。側(cè)壁106的高度在頭部102朝向尖部103的方向上減少(圖3最佳可見)。取決于所需的幾何形狀，高度可以逐步或遞增地沿側(cè)壁106的整個(gè)長(zhǎng)度減少或者可以僅沿側(cè)壁106的長(zhǎng)度的一部分(或多個(gè)部分)減少。在例示的實(shí)施方式中，只有側(cè)壁106的中部122和最遠(yuǎn)端部123有逐漸變小的高度，而側(cè)壁106的其余部分有固定的高度。通過遞增地減少朝向相分離器100的遠(yuǎn)端移動(dòng)的側(cè)壁106的高度，相分離器100可以更容易地楔入到定子組件的端匝之間緊密的空間里，類似傳統(tǒng)的尖長(zhǎng)釘或釘子。然而，應(yīng)當(dāng)指出，在替代實(shí)施方式中，相分離器100的側(cè)壁106高度可以不是逐漸變小和/或不減少并且可以是任何的波狀。仍然同時(shí)參考圖I和3，基板110進(jìn)一步包括多個(gè)通孔121。在例示實(shí)施方式中，沿軸線A-A配置有三個(gè)通孔121。當(dāng)然，相分離器100中可以實(shí)現(xiàn)任何個(gè)數(shù)或形態(tài)的通孔121，包括零。通孔121的總面積優(yōu)選占基板110表面積的10%至30%。當(dāng)然，本發(fā)明不僅限于任何特定的范圍。在使用過程中，通孔121用作通過相分離器100的橫向通道，使冷卻空氣更好地在定子組件的線圈的相鄰端匝之間流通。現(xiàn)在同時(shí)參考圖I和2，相分離器100的最遠(yuǎn)端部形成尖部103。尖部103由基板110的在側(cè)壁106之外的遠(yuǎn)端部形成。因此，尖部103是平薄板結(jié)構(gòu)。尖部103的基板110的寬度W1逐漸減少至圓尖/點(diǎn)125?；?10的厚度在尖部103的端部124也逐漸減少(見圖3)。尖部103的幾何形狀不僅使相分離器100容易插入端匝之間，也使得尖部103至少能部分地插入定子鐵芯的槽，端匝從槽突出。端部124的逐漸減少的寬度和厚度能夠限制插入進(jìn)定子鐵芯的槽的柔性。在一個(gè)實(shí)施方式中，相分離器100的縱向長(zhǎng)度在伸長(zhǎng)體部101的寬度W2 (從頂面105到尖125測(cè)量)的6至10倍之間。尖部103可能是相分離器100的縱向長(zhǎng)度的約20%至30%。當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于任何特定的大小和/或相對(duì)尺寸?，F(xiàn)在參考圖4，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的電氣絕緣片200。當(dāng)放置在不同相的相鄰線圈的端匝之間時(shí)，電氣絕緣片200使得端匝彼此電氣絕緣。電氣絕緣片200是柔性絕緣材料。雖然多種材料可用于產(chǎn)生電氣絕緣片200，電氣絕緣片200優(yōu)選是層壓板，其包括熱塑性塑料薄膜和一層陶瓷紙墊。當(dāng)然，其他柔性絕緣材料可用于產(chǎn)生電氣絕緣片200，包括但不限于，纖維浸潰紙、紙聚酯層壓板、MYLAR、NOMEX及其組合。 電氣絕緣片200是薄的柔性絕緣片，其有第一主面201和與第一主面相對(duì)的第二主面(未顯示)。電氣絕緣片200設(shè)置有多個(gè)通孔205 (只有其中的一些有編號(hào)以避免混亂)，其形成穿過絕緣片200的通道，用于讓冷卻空氣流過。因此，當(dāng)電氣絕緣片200插到定子組件的不同相的相鄰線圈的端匝之間時(shí)，通孔205使得空氣圍著線圈流通，從而有利于改善端匝的冷卻。通孔205可以通過如下方式形成到電氣絕緣片200中，沖壓過程、模切過程或任何其他可以切割層壓板的合適的過程。通孔205是圓形的并且配置在緊密間隔的行和列里。然而，本發(fā)明不僅限于此。通孔205可以采用各種各樣的形狀和配置。優(yōu)選地，通孔205被緊密地分組以占電氣絕緣片200表面積的50%至90%。現(xiàn)在參考圖5，電氣絕緣片200被示出具有多個(gè)柔性繩索210，柔性繩索交織穿過電氣絕緣片200的通孔205。繩索210例示為通過穿過通孔205固定于電氣絕緣片200，繩索210也可以依靠其他方式固定于電氣絕緣片200。例如，在替代實(shí)施方式中，繩索210可以被粘附、熱焊接、縫合或以其他方式固定于電氣絕緣片200。繩索210被固定于電氣絕緣片200使得繩索210從電氣絕緣片200延伸的長(zhǎng)度足以卷繞定子組件的一個(gè)端匝。正如下面將要討論的，一旦電氣絕緣片200被插入線圈的相鄰端匝，繩索210用來(lái)將電氣絕緣片200固定于定子組件的端匝以防止電氣絕緣片200的松脫和/或不想要的移動(dòng)，以使得端匝相互電氣絕緣。雖然例示了多個(gè)繩索210，也可使用單個(gè)繩索210，用于繞端匝纏繞并多次交織穿過通孔205。繩索210由電絕緣材料如聚酯構(gòu)成。用于繩索210的其他合適的材料包括編織聚酯和其它熱塑性塑料和熱固性材料?，F(xiàn)在參考圖6，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式示出了定子組件500，其中圖I至3的相分離器100和圖4至5的電氣絕緣片200插入不同相線圈的端匝502之間。例示的定子組件500結(jié)合了相分離器100和電氣絕緣片200，可以理解的是，在替代的實(shí)施方式中，如果需要定子組件500可以只結(jié)合相分離器100或電氣絕緣片200之一。此外，雖然例示的是兩點(diǎn)三相定子，該本發(fā)明不僅限于此并且可以用于有任何數(shù)量點(diǎn)的任何多相定子。定子組件500包括具有中心孔505的定子鐵芯501。定子鐵芯501是繞中心軸線B-B形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。定子鐵芯501有頂端506和底端(不可見)。穿過定子鐵芯501形成有多個(gè)軸向延伸地周向間隔的槽503。槽503形成從頂端506到底端501 (不可見)穿過定子鐵芯的通道。定子繞組520由至少兩個(gè)不同相的線圈組成，線圈由磁鐵線組成，所述定子繞組穿過槽503卷繞并且形成端匝組502，所述端匝組從定子鐵芯501的頂端506和底端(不可見)軸向地延伸。在定子組件500的裝配過程中，電氣絕緣片200被插入不同相的相鄰端匝502之間時(shí)，如圖6-9所示。繩索210優(yōu)選地穿過電氣絕緣片200的通孔205被預(yù)先交織，并且因此在電氣絕緣片200插入期間被交織于電氣絕緣片200上(圖5所示)。一旦電氣絕緣片200在適當(dāng)?shù)奈恢?，繩索210卷繞定子組件500的一個(gè)或多個(gè)端匝502并且然后被固定，使得它們不能松開。通過僅僅把每個(gè)繩索210的端部系在一起或通過其他可以防止繩索210從端匝502松開的方式，來(lái)將繩索210固定。例如，繩索210的一個(gè)或多個(gè)端部可以通過夾緊、系、捏等固定在定子鐵芯501上，或者通過粘附、熱焊、超聲波焊接或其他連接處理可以固定在電氣絕緣片200上。如果需要，一個(gè)或多個(gè)繩索210可以用于每個(gè)電氣絕緣片200。由于電氣絕緣片200是柔性的，電氣絕緣片200緊緊地抵靠端匝502并被系在那里。然而，電氣絕緣片200的通孔205使得端匝502里積聚的熱量能夠流失。思考另一種方式，當(dāng)電氣絕緣片200放置在相鄰端匝502之間并且通過繩索210適當(dāng)?shù)毓潭ǖ蕉嗽?02，電氣絕緣片200的通孔205形成相鄰端匝502之間的通道，使得冷卻空氣能夠在空間內(nèi)和端匝502的電線上方更有效地流通。
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電氣絕緣片200的通孔205提供端匝502的改進(jìn)冷卻，通孔205也形成了不同相的相鄰端匝502有可能彼此接觸的通路。這顯然是不想要的危險(xiǎn)。為了緩解這一潛在的問題并且提供額外的空間用于空氣在相鄰端匝502之間流通，一旦電氣絕緣片200放到合適位置，相分離器100被插入相鄰端匝502之間。更具體地說，相分離器100被插入電氣絕緣片200的主面和一個(gè)相鄰端匝502之間。如果需要，相分離器100可以在電氣絕緣片200的任意一側(cè)插入。如上所述，相分離器100是有足夠的結(jié)構(gòu)剛性的結(jié)構(gòu)，以保持它們的形狀和所需的相鄰端匝502之間的物理隔離。因此，相分離器100的合適的定位消除了相鄰端匝502通過電氣絕緣片200的通孔205相互接觸的危險(xiǎn)。同時(shí)參考圖I和6,相分離器100以一個(gè)朝向插入相鄰端阻502之間時(shí),使得相分離器100的尖部103做引導(dǎo)。頭部102具有一結(jié)構(gòu)，在端部線圈502之間驅(qū)動(dòng)相分離器100所必要的力量通過手動(dòng)推、錘擊、沖壓或類似的施加于所述結(jié)構(gòu)。隨著相分離器100的更多的伸長(zhǎng)體部101插入端匝502之間，側(cè)壁106的增加的高度增加了端匝502之間產(chǎn)生的間隔的量。優(yōu)選地，相分離器100繼續(xù)被插入定子組件的端匝502之間，直到相分離器100的尖部103的至少一部分插入定子鐵芯501的槽503內(nèi)。將相分離器100的尖部103插入到槽503，在進(jìn)一步處理和裝配定子組件500 (其包括后續(xù)上漆和熱處理)時(shí)，有助于相分離器100保持正確的朝向和位置。此外，如上所述，相分離器100的尖部103 (寬度和厚度都)逐漸減小，使得它們比相分離器100的剩余部分有更大的柔性。尖部103增加的柔性使得相分離器100的尖部103能更容易地插入進(jìn)定子鐵芯501的槽503，即使當(dāng)相分離器100可能不能完全對(duì)準(zhǔn)槽503。此外，當(dāng)相分離器100如上所述插入端匝502之間時(shí)，側(cè)壁106的波狀邊緣114，115接合端匝502的線圈的線，從而進(jìn)一步防止相分離器100無(wú)意地脫落或從它們應(yīng)有的位置移出。所述接合依靠如下方式實(shí)現(xiàn)，端匝502的線圈的線嵌套進(jìn)波狀邊緣114或115的波谷/凹槽120內(nèi)與其相接觸。思考另一種方式，波狀邊緣114或115的波峰119突出到線圈的相鄰的線之間的缺口內(nèi)。相分離器100優(yōu)選地插入定子組件500的相鄰端匝502之間，使得相分離器100朝向?yàn)槭沟盟鼈兊目v軸線A-A從定子鐵芯501的頂端506延伸離開。因此，相分離器100的頭部102仍然是可接觸的。當(dāng)相分離器100如上所述正確地定位和朝向，相分離器100憑借通孔121和縱向通道117、118，進(jìn)一步促進(jìn)端匝502之間的空氣流通(從而冷卻)。相分離器100的通孔121建立了(與它們接觸的)電氣絕緣片200和(與它們接觸的)相鄰端匝502之間的通路，從而使得空氣更有效地在端匝502之間流通。結(jié)果通孔121、相分離器100沒有顯著阻礙電氣絕緣片200的通孔205。此外，相分離器100的縱向通道117、118創(chuàng)建了豎直的通路，使得熱空氣在其中上升并退出相鄰端匝502之間的空間，類似于煙囪。如上所述，可以使用任意數(shù)量的相分離器100。相分離器100在定子組件500內(nèi)的確切的數(shù)量和位置將取決于端匝502的具體數(shù)量和配置，并且由具體情況確定。一旦電氣絕緣片200和相分離器100如上所述適當(dāng)?shù)夭迦攵ㄗ咏M件500內(nèi)，整個(gè)定子組件500浸泡在清漆中并且隨后熱處理，從而提供給該結(jié)構(gòu)額外的剛性。 現(xiàn)在同時(shí)參考圖7和8，示出了根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施方式的定子組件600。定子組件600和定子組件500類似，除了定子組件600包括三個(gè)端匝602的徑向集，而不是兩個(gè)。定子組件600包括具有中心孔的定子鐵芯601。定子鐵芯601具有頂端606和底端(不可見)。穿過定子鐵芯601形成有多個(gè)軸向延伸周向間隔的槽603。槽603形成了穿過定子鐵芯601從頂端606到底端(不可見)的通路。定子繞組由至少兩個(gè)不同相的線圈組成，所述線圈由磁鐵線組成，定子繞組穿過槽603纏繞并且形成端匝602組，所述組從定子鐵芯601的頂端106和底端(不可見)軸向地延伸。電氣絕緣片200插入不同相的相鄰端匝602之間并且固定于不同相的相鄰端匝602上，如上參照?qǐng)D6所述。相分離器100也插入不同相的相鄰端匝602之間，如上參照?qǐng)D6所述。然而，從圖7可以最好地看出，如果需要，相分離器100放置在一些電氣絕緣片200的兩側(cè)。此外，可以看出，用于將電氣絕緣片200固定在合適位置的繩索210，圍著多個(gè)不同徑向集的端匝602纏繞。繩索210也穿過多個(gè)電氣絕緣片200而交織。通過將繩索210包裹于多個(gè)徑向集的端匝602，更剛硬、緊湊和堅(jiān)固的組件由端匝602形成。盡管繩索210用來(lái)將不同徑向位置的端匝602固定(并且可能拉動(dòng))到一起，相分離器100和電氣絕緣片200維持電氣絕緣且在端匝602之間有足夠的空間。因此，定子組件600的端匝602維持于緊湊和堅(jiān)固的配置，這有助于防止在進(jìn)一步處理過程中的損壞，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了端匝602在使用過程中冷卻的改進(jìn)。現(xiàn)在參考圖9，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的定子組件700的第二替代實(shí)施方式。定子組件700和定子組件600相同，除了不同的電氣絕緣片200的繩索210是交織在一起的。在例示實(shí)施方式中，放置在端匝702的不同徑向集之間的電氣絕緣片200的繩索210是相互交織的。不同的電氣絕緣片200的繩索210的相互交織實(shí)現(xiàn)了和定子組件700的端匝702保持在一個(gè)緊湊和堅(jiān)固配置內(nèi)一樣的效果，這有助于防止在進(jìn)一步的處理過程中的損壞，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了端匝702在使用過程中冷卻的改進(jìn)?，F(xiàn)在參考圖10，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的相分離器900。相分離器900是剛性結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造材料和上面討論的相分離器100的構(gòu)造材料是相同的。相分離器900相似地被用于實(shí)現(xiàn)定子組件的相鄰端匝之間的適當(dāng)?shù)拈g距。如下面將參照?qǐng)D12所討論的，相分離器900是專門設(shè)計(jì)用于通過結(jié)合平移和旋轉(zhuǎn)來(lái)可操作地接合專門設(shè)計(jì)的電氣絕緣片800 (圖11)。相分離器900沿縱軸線C-C延伸。相分離器900可以是完整單一結(jié)構(gòu)或者可以由多部件結(jié)構(gòu)構(gòu)造。相分離器900包括頭部902、頸部905、主體部903和底部904。頭部902設(shè)計(jì)有特殊 幾何形狀，當(dāng)在繞縱軸線C-C的第一旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，頭部通過電氣絕緣片800的通孔805可以平移/滑動(dòng)，并且當(dāng)在繞縱軸線C-C的第二旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，頭部被禁止通過電氣絕緣片800的通孔805平移/滑動(dòng)。在例示的實(shí)施方式中，頭部902是球根狀結(jié)構(gòu)，其有六邊形橫截面形狀。在其他實(shí)施方式中，頭部902可能的橫截面形狀是三角形、橢圓形、長(zhǎng)方形或任何其他多邊形。事實(shí)上，頭部902可能有任何非圓形橫截面形狀。頸部905是過渡段，其位于頭部902和主體部903之間。頸部905優(yōu)選地比頭部902和主體部903更薄，(即，有較小的截面積)。主體部903從頸部905向底部904延伸。主體部903的橫截面面積從頸部905向底部904增加。如將在下文作更詳細(xì)的討論，通過將主體部903設(shè)計(jì)為比頸部905 (和頭部902)有較大的橫截面面積，主體部903不能滑動(dòng)穿過電氣絕緣片800的通孔805。底部904有相分離器900的最大的橫截面面積。然而,在替代實(shí)施方式中，該底部904可能被全部省略或僅僅是主體部903的端部。該底部904優(yōu)選地有增加的尺寸，因?yàn)楫?dāng)?shù)撞窟B同電氣絕緣片800 —起使用用于電氣絕緣根據(jù)本發(fā)明的定子組件內(nèi)的不同相線圈的相鄰端匝時(shí)，底部接觸定子組件的端匝。參考圖11，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的電氣絕緣片800。無(wú)論從結(jié)構(gòu)和功能方面，電氣絕緣片800與先前討論的電氣絕緣片200是相同的，除了通孔205是六邊形的。在其它實(shí)施方式中，通孔805可能的形狀是三角形、橢圓形、長(zhǎng)方形或任何其他多邊形。事實(shí)上，通孔805可能是任何非圓形橫截面形狀。優(yōu)選地，通孔805的大小和形狀與相分離器900的頭部902的橫截面面積的大小和形狀相對(duì)應(yīng)。現(xiàn)在參考圖12，描述相分離器900的可操作的接合于電氣絕緣片800。當(dāng)電氣絕緣片800和相分離器900結(jié)合到定子組件中以電氣絕緣不同相線圈的相鄰端匝時(shí)，電氣絕緣片800插入并且固定于相鄰端匝之間，如圖如上關(guān)于電氣絕緣片200所討論的。一旦電氣絕緣片800到位，相分離器900放置在所需的位置，和電氣絕緣片800的通孔805相鄰并且對(duì)齊。更具體地說，相分離器900與電氣絕緣片800相鄰放置使得它們的縱軸線C-C與通孔805的中心相交叉。相分離器900朝向關(guān)于它們的縱軸線C-C的第一旋轉(zhuǎn)位置，使得頭部902的六邊形橫截面形狀可以從電氣絕緣片800的六邊形的通孔以沒有障礙的方式自由穿過。相分離器900然后朝著電氣絕緣片800平移，直到頭部902穿過電氣絕緣片800的通孔805。相分離器900的較大主體部903防止相分離器900的過度插入，因?yàn)橹黧w部903太大以致不能穿過通孔805。一旦頭部902完全插入，相分離器900圍著縱軸線C-C旋轉(zhuǎn)直到頭部902在第二方向上，其禁止頭部902滑回出電氣絕緣片800的六邊形通孔805，因?yàn)橄喾蛛x器900的頭部902的六邊形橫截面和電氣絕緣片800的頭部902六邊形通孔805未對(duì)準(zhǔn)。換句話說，當(dāng)相分離器900在第二旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，因?yàn)轭^部902和電氣絕緣片800之間相接觸，頭部902不能穿過通孔805。當(dāng)相分離器900如上所述可操作地接合電氣絕緣片800時(shí)，相分離器900的底部905接觸相鄰端匝的線圈，并且因此保持所需的在相鄰端匝之間的隔離。因此，相鄰端匝的線圈禁止通過電氣絕緣片800的通孔805相互接觸。當(dāng)相分離器900的例示實(shí)施方式通過扭鎖幾何被鎖進(jìn)接合于電氣絕緣片800時(shí)，相分離器與電氣絕緣片800的接合可以以別的方式實(shí)現(xiàn)。例如，頭部902和通孔805可設(shè)計(jì)為彈鎖接合、卡扣接合、螺紋接合、通路滑鎖接合和/或可以使用它們的組合。雖然本發(fā)明已經(jīng)詳細(xì)地 描述和示出，在沒有離開本發(fā)明的精神和范圍的情況下的各種替換和修改對(duì)于那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說顯而易見。
權(quán)利要求
1.一種定子組件，包括 具有多個(gè)槽的定子鐵芯； 至少兩個(gè)不同相的線圈，所述線圈穿過所述槽卷繞在所述定子鐵芯上并且具有從所述定子鐵芯延伸出的端匝；和 一個(gè)或多個(gè)分離器部件，其放置在所述線圈的相鄰端匝之間并且保持所述相鄰端匝之間的間隔，所述分離器部件由剛性絕緣材料構(gòu)造。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定子組件，其中所述分離器部件包括頭部、伸長(zhǎng)體部和尖部，所述尖部插入所述定子鐵芯的所述槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定子組件，其中所述分離器部件包括一個(gè)或多個(gè)通孔，所述通孔形成了在片和所述相鄰端匝之間的通路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定子組件，其中所述分離器部件包括一個(gè)或多個(gè)壁，所述壁終止于波狀邊緣，所述相鄰端匝的線套入所述波狀邊緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定子組件，其中所述分離器部件包括縱向的通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定子組件，其中所述尖部是平板，并且所述一對(duì)壁有逐漸變少的高度，所述高度在從所述頭部到所述尖部的方向上減少。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定子組件，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)電氣絕緣片，所述電氣絕緣片包括多個(gè)通孔，所述片放置在所述線圈的相鄰端匝之間因此所述片的通孔形成了在相鄰端匝之間的通路。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定子組件，其中所述分離器部件由熱塑性混合玻璃纖維構(gòu)造。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定子組件，進(jìn)一步包括 一個(gè)或多個(gè)電氣絕緣片，所述片包括多個(gè)通孔，所述片放置在所述線圈的相鄰端匝之間，從而所述片的通孔形成了相鄰端匝之間的通路， 其中，所述分離器部件由剛性絕緣材料構(gòu)造并且包括插入進(jìn)所述片的通孔內(nèi)的頭部、從所述片突出的所述分離器部件的主體部； 其中所述分離器部件的所述頭部被固定在所述片的通孔內(nèi)；并且 其中所述分離器部件的所述頭部的大小和形狀使得(i)當(dāng)所述頭部在第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，所述頭部能夠以大體上沒有障礙的方式穿過所述片的通孔；并且(ii)當(dāng)所述頭部在第二轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，所述頭部被禁止穿過所述片的通孔。
10.一種分離器部件，用于保持在定子組件里的多相繞組的相鄰端匝之間的分離，所述分離器部件包括 主體部； 頭部，其連接于所述主體部的近端；并且 其中所述主分離器部件由剛性絕緣材料構(gòu)造。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分離器部件，進(jìn)一步包括尖部，所述尖部在所述主體部的遠(yuǎn)端，所述主體部沿著從所述近端向所述遠(yuǎn)端延伸的軸伸長(zhǎng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的分離器部件，其中伸長(zhǎng)的主體部包括一個(gè)或多個(gè)通孔。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的分離器部件，其中伸長(zhǎng)的主體部包括一對(duì)壁，所述壁終止于波狀邊緣，所述波狀邊緣限定了縱向的通道，所述通孔位于所述通道的底板上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的分離器部件，其中所述一對(duì)壁的至少一部分具有逐漸減小的聞度，所述聞度在朝著所述遠(yuǎn)端的方向上減少。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分離器部件，其中所述主體部包括伸長(zhǎng)的基板，所述基板具有一對(duì)互相隔開的壁，所述壁從伸長(zhǎng)的基板的主面突出，所述壁形成了在波狀邊緣之間的通道并且終止于波狀邊緣；其中所述壁從所述頭部延伸到所述主體部的遠(yuǎn)端尖部的開始處，遠(yuǎn)端尖部在所述壁之外并且有逐漸變少的側(cè)寬；并且其中伸長(zhǎng)的基板包括多個(gè)通孔，所述通孔位于互相隔開的壁之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的分離器部件，其中所述頭部包括頂板，所述頂板定向?yàn)榇篌w地垂直于伸長(zhǎng)的基板。
17.一種定子組件包括 具有多個(gè)槽的定子鐵芯； 至少兩個(gè)不同相的線圈，所述線圈穿過所述槽卷繞在所述定子鐵芯上并且具有從所述定子鐵芯延伸出的端匝；和 一個(gè)或多個(gè)電氣絕緣片，所述片包括多個(gè)通孔，所述片放置在所述線圈的相鄰端匝之間，從而所述片的通孔形成了在相鄰端匝之間的通路；和 一個(gè)或多個(gè)繩索，其被固定于所述片上并且卷繞至少一個(gè)相鄰端匝。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的定子組件，其中通過所述繩索交織穿過所述片的通孔，所述繩索固定于所述片。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的定子組件，其中固定于不同的片的繩索被交織在一起。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的定子組件，其中所述繩索卷繞多個(gè)端匝，所述端匝定位為離所述定子鐵芯的軸線有不同的徑向距離。
全文摘要
一種用于對(duì)定子組件內(nèi)不同相的相鄰端匝之間提供電氣絕緣的裝置和方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種定子組件，包括具有多個(gè)槽的定子鐵芯；至少兩個(gè)不同相的線圈，所述線圈穿過槽纏繞在定子鐵芯上并且具有從定子鐵芯延伸出的端匝；和一個(gè)或多個(gè)分離器部件，其放置在所述線圈的相鄰端匝之間。
文檔編號(hào)H02K3/38GK102668341SQ201080059101
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者A·J·布利邁斯特, J·D·斯潘格, L·M·埃特思恩格爾, P·L·德賴林, R·D·范馬雷恩 申請(qǐng)人:科勒公司