[发明专利]用于轴向磁通电机的绕组绝缘装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种例如电动机和发电机的电机。尤其是，本发明涉及一种用于带有有槽铁芯的轴向磁通电机的电绕组绝缘装置。对轴向磁通电动机来说便于描述本发明，因为这是绝缘装置最普遍的应用，但是应该理解，本发明同样适用于轴向磁通发电机。

背景技术

电动机定子通常包括带有槽的层压电工钢结构以允许通常由漆包铜线制成的导电绕组插入。由于定子钢本身是完全导电，通常将绝缘材料作为衬套添加到定子槽中，以防止电流在铜绕组和钢制定子之间流动。材料通常是可能在夹层结构中的一张聚酯薄膜，例如由DupontTeijin Films生产的以及例如由Invista Technologies生产的等其他材料。这个材料必须以使绕组与定子电隔离的方式形成。大多数情况下，该材料还在端部向后弯向其上方(或“翻边”)，以便确保在铜和钢之间得到最小的气隙。通常还利用较厚的楔块将铜绕组保持就位，一旦铜插入该楔块就被推进槽的顶部。通过利用细绳捆扎将从定子伸出的铜绕组的“端匝”部分保持就位。

在附图的图1中，部分地显示了现有技术中定子装置的典型示例。在这个示例中，电动机定子1包括层压定子铁芯3和围绕该定子铁芯3的齿缠绕的绕组线圈5。绕组线圈5通过一层绝缘材料7与定子铁芯3电隔离。该材料在定子铁芯的每一端都形成有翻边9，以便保持电绝缘的完整性。

“布线规则”(例如澳大利亚的家用电器电动机的澳洲标准AS60335.1)规定应当保持“不绝缘的”铜线表面和钢制定子铁芯表面之间的特定最小间隙距离(该布线规则不计算铜线上作为绝缘材料的常见漆层)。因此，在这个示例中，设置间隙距离11以在“不绝缘的”铜线表面和钢制定子铁芯表面之间建立最小的所需距离。

这意味着线圈绕组5比其实际需要的要长-电线直接经过槽并在转到定子铁芯3的另一个槽之前继续沿直线通过绝缘体7的翻边部分9。从而线圈绕组5扩大从而确定可以满足最小间隙要求。

这种常规绕组/绝缘装置的一些缺陷如下：

●它是复杂的。每个槽必须具有位于槽衬里内的凹部(well)(可能带有翻边端)和槽形楔块。典型地，线圈也将利用细绳“连接到”定子上以将它们保持就位。

●很难获得可靠的结果。过程必须是严密控制的；可能出现如下问题，例如单根电线在绝缘材料下滑动、楔块不能正确夹持绕组和翻边不能准确地将绕组定位在容许间隙中。

●由于工序数量和必须进行的检查，绕线过程的费用很高。

●由于满足最小间隙要求所需的额外材料，以电动机效率为代价不必要地包括某些绕组材料。

考虑上述内容，与现有技术的装置相比，对轴向磁通电机还需要更为便利的绝缘装置，便于组装、减少浪费并改进电机的效率。

发明内容

因此，本发明的一个方面提供一种用于轴向磁通电机的定子。该定子包括：

定子铁芯，该定子铁芯具有底面和多个齿，所述底面在使用中围绕该电机的转动轴线垂直布置，所述多个齿从该底面沿轴向伸出以在相邻齿之间形成绕组接纳槽，；和

包括多个线圈的电绕组，每个线圈围绕定子铁芯的齿布置并通过绝缘线圈架与定子铁芯的齿电隔离，该绝缘线圈架的形状与定子铁芯的齿的形状紧密符合，各线圈相互连接以形成绕组。

绝缘线圈架的使用就不再需要现有技术装置中必须保持的间隙距离。为此，线圈架与定子齿的形状紧密符合以便使绕组线圈匝数的平均长度减小。这减小了绕组的阻力、减少了材料使用(和成本)并且改善了电机效率。

在本文范围内，措词“紧密符合”用来表示绝缘线圈架装配在定子铁芯的齿上时、在齿和线圈架之间具有最小间隙，并且使位于定子齿和铜绕组之间的线圈架的厚度最小。优选地，每个定子铁芯齿具有基本上呈梯形的形状并且每个绕组接纳槽具有大体平行的侧壁。由此可见，绕组线圈基本上填充齿间的槽，导致更高的效率和缩减的总成本。

在优选实施例中，每个绝缘线圈架包括具有贯通的齿接纳孔的套筒和从该套筒向外延伸的一对凸缘。在套筒的每一端各设置一个凸缘并且线圈缠绕在凸缘之间。由此可见，电绕组的每个线圈在将其放置在定子铁芯的齿上之前围绕绝缘线圈架缠绕。这个技术明显有助于电机定子的装配。

有利地，每个套筒的齿接纳孔都具有基本上呈梯形的形状，使得与其设置的齿的梯形形状紧密符合。此外根据物理刚性和电绝缘要求将套筒的侧壁制造得尽可能的薄，以便尽可能地减少绕组线圈的平均匝数长度。

每个绝缘线圈架的长度优选制成为与定子齿的长度基本相等。由此可见，绝缘线圈架的自由端与定子齿的自由端在与底面平行的平面内基本上对齐。