[发明专利]用于优化凹槽底部绝缘层的方法和定子

说明书

本发明涉及一种用于生产在定子(210，220)中的凹槽底部绝缘层的方法，其中该定子(210，220)是电机的一部分并且由铁磁性的材料构成，其中该定子(210，220)设有至少一个凹槽(204)，以便在该至少一个凹槽(204)中安置绕组线(122)，其中该至少一个凹槽(204)涂覆有软磁性的绝缘材料。此外，描述一种设有经优化的凹槽底部绝缘层的定子(210，220)。

技术领域

本发明涉及一种在电机定子中的优化的凹槽底部绝缘层。此外，要求保护一种设有优化的凹槽底部绝缘层的定子。

背景技术

在常规的用于高电压的电机(例如在电动车辆中用作牵引电动机)中，一方面绕组线大多数通过漆料绝缘，另一方面待缠绕的钢质件(在电动车辆中大多数情况下为设有至少一个凹槽的定子片材)在绕线之前铺设有预折叠的绝缘纸。绝缘纸也被称作所谓的“凹槽绝缘衬(slot liner)”，并且大部分由芳族聚酰胺纤维或无机陶瓷纤维制成。用绝缘纸对凹槽底部绝缘产生了对于导电的定子片的第二个绝缘屏障并且覆盖片材的锐利的边缘，以避免绕组线的漆料绝缘层的损坏。定子经常与接地电势或车身的电势连接，然而即使在未连接的情况下由于两相中的绝缘失效也会使这两相彼此短接。

用绝缘纸进行凹槽底部绝缘的问题是由此导致的凹槽的减小的横截面积。由绝缘纸占据的空间既不能以绕组线填充以提高铜横截面积(该铜横截面积将会提高扭矩密度或降低损耗)，也不能以磁性方式(如定子的铁芯)使用。相反，凹槽的大小在大多数情况下存在尽可能多的用于绕组线的空位与在定子的铁芯中尽可能小的开口之间的冲突，因此在凹槽之间的铁(也被称作齿)以及在定子背部上凹槽上方的铁(也被称作轭)没有被高磁通量饱和。在此，机器大小在大多数情况下由结构空间和重量严格限制。此外，定子背部的厚度在大多数情况下出于热学原因而需要减小，以创造导出凹槽中由绕组产生的热量的可能性。绝缘纸因此耗费凹槽横截面积，这是需要避免的，因为该凹槽横截面积既不能在电力上用于绕组线又不能在磁性上用于铁芯或定子片。

在现有技术中存在以下解决方案：通过用绝缘材料涂覆定子片来产生凹槽底部的绝缘。因此，例如在文献DE 10 2010 003 127 A1中公开了一种用于机动车辆的发电机，该发电机具有电磁的或永磁激励的转子和薄板状的定子。该定子承载有形成为插接绕组的、多股的绕组，该绕组的导体在板组外部连接成用于多相绕组的绕组头。为了改善电绝缘性并且减小对导体绝缘层的损害危险，定子的外部的环形面、轴向的端面和定子凹槽(包括在凹槽边缘处的压印)都涂覆有塑料。涂覆借助于常规的静电粉末涂覆进行。

欧洲文献EP 0 884 825 B1提出一种用于电机的具有支架板组体的定子，该支架板组体由磁性钢板构成，这些磁性钢板在其内部具有呈梳状图案的齿和缝。这些钢板按层排列，以便使齿和缝对齐。线圈被分别嵌入凹槽中，这些凹槽通过缝构成，这些缝在支架板组体中连续地按层排列。形成为修圆边缘的部件布置在支架板组体的按层排列的方向上的末端面处。支架板组体和形成为修圆边缘的部件可以至少在与绕组接触的那些位置处用绝缘层涂覆。将经加热的支架板组体和形成为修圆边缘的部件浸入绝缘材料的溶液中来进行涂覆。绝缘材料在此由树脂构成，也可以由树脂直接构造形成为修圆边缘的部件。

在美国文献US 6,664,669 B2中也将电机的定子的与线圈接触的部分涂覆。使用绝缘树脂作为涂覆材料，该绝缘树脂可以由硅酮或环氧化物构成。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于，提供一种电机的定子中的凹槽或凹槽底部的绝缘层，该绝缘层避免使用绝缘纸或其他的绝缘方法，该其他的绝缘方法在不传输磁通量穿过的情况下，不利地导致在定子板与绕组线之间的间隔。应尽可能地防止通过绕组线而感生到电机的定子中的磁通量的不利影响。此外，应提出一种设有这种新型绝缘层的定子。

为了实现上述目的，提出一种用于在定子中生产凹槽底部绝缘层的方法，其中该定子是电机的一部分并且由铁磁性的材料构成。该定子设有至少一个凹槽，以便在该至少一个凹槽中布置绕组线。这至少一个凹槽涂覆有软磁性的绝缘材料。