[發(fā)明專利]用于電機(jī)的定子和制造這種定子的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780077594.8
• 申請(qǐng)日: 2017-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN110073577B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H.艾因菲爾德;J.溫特;R.赫爾默;M.布呂格曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大眾汽車有限公司
• 主分類號(hào): H02K3/32
• 分類號(hào): H02K3/32;H02K3/40
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 侯宇

本發(fā)明涉及一種用于電機(jī)的定子，所述定子具有用于容納導(dǎo)體的槽，導(dǎo)體用于產(chǎn)生磁場(chǎng)，其中，在所述槽中設(shè)置有至少兩個(gè)彼此平行地延伸的彼此相鄰的導(dǎo)體，所述導(dǎo)體通過絕緣部件彼此電絕緣，其中，絕緣部件至少部分通過在導(dǎo)體之間插入的層隔離件形成。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，給出一種定子和制造這種定子的方法，由此一方面可以實(shí)現(xiàn)大的填充因數(shù)，另一方面可以可靠地避免局部放電。上述技術(shù)問題通過如下方式來解決：層隔離件的使用和/或性質(zhì)，與在槽中彼此平行地延伸的彼此相鄰的導(dǎo)體之間的相應(yīng)的最大電壓電勢(shì)有關(guān)。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代機(jī)器(例如在運(yùn)行時(shí)經(jīng)由時(shí)鐘控制(getaktete)的變換器源驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī))的設(shè)備電路中，越來越多地產(chǎn)生重復(fù)的高能量脈沖(例如開關(guān)脈沖)。這些脈沖的上升時(shí)間短，并且峰值電壓明顯高于電源電壓的標(biāo)稱值。與絕緣系統(tǒng)在傳統(tǒng)的電網(wǎng)頻率下的交流電壓下的老化相比，這些脈沖使得絕緣系統(tǒng)以不同的方式老化。在此必須考慮以下幾點(diǎn)：局部放電通過腐蝕性的分解產(chǎn)物、紫外線輻射和臭氧、由于電流脈沖而引起的機(jī)電疲勞以及由于電壓脈沖的高頻分量而引起的介電加熱而破壞絕緣。即使標(biāo)稱電壓低于局部放電的起始電壓，疊加的脈沖也可能激發(fā)局部放電。在此，溫度、空氣濕度、脈沖形狀、脈沖極性和脈沖重復(fù)率顯著地影響材料的退化速度。因此，到局部放電的熄滅電壓的足夠的距離始終是重要的。其(除了結(jié)構(gòu)措施之外)通過使用足夠耐壓、即“更厚”的絕緣來實(shí)現(xiàn)。然而，這與在電機(jī)內(nèi)部絕緣材料盡可能少的要求矛盾。因?yàn)橹挥需F和銅部分是電有效的，同時(shí)另一方面，可用于要構(gòu)建的電機(jī)的結(jié)構(gòu)空間通常是非常有限的。

因此，在設(shè)計(jì)和制造電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意使槽中的相鄰的導(dǎo)體的電壓差盡可能小，因?yàn)榉駝t由于電壓負(fù)荷，可能在導(dǎo)體或者導(dǎo)體之間的絕緣材料中發(fā)生局部放電。這些局部放電可能在機(jī)器的使用壽命期間損壞或者破壞機(jī)器的絕緣系統(tǒng)，由此可能出現(xiàn)故障/停機(jī)(Liegenbleiben)。為了防止局部放電，可以通過引入附加的絕緣材料來增加相鄰的導(dǎo)體相對(duì)于彼此的距離。

從DE 10 2004 013 579 A1中，已知在定子的繞組頭中，通過紙膜將分布式繞組的交叉的導(dǎo)線彼此隔離，從而對(duì)其施加三相電流的不同的相。然而，在相應(yīng)的前提條件下，局部放電很可能不在繞組頭中發(fā)生，而是在定子的槽內(nèi)的導(dǎo)體之間發(fā)生。

此外，提出了在槽的所有分導(dǎo)體之間引入絕緣材料。然而，在此，其缺點(diǎn)是，定子槽的銅填充因數(shù)(Kupferfüllfaktor)變得更小。此外，使用了比實(shí)際需要更多的材料。附加地，用于建造定子的處理時(shí)間延長(zhǎng)。

避免局部放電的另一種可能性可以是，使用電壓差不是很大的優(yōu)化的繞組方案。然而，在此，要忍受更復(fù)雜的制造過程。最后，存在電機(jī)以不同的電壓水平運(yùn)行的可能性，但是這經(jīng)常是不可能的，因?yàn)殛P(guān)于輸入電壓和輸出電壓的邊界條件是確定的。

發(fā)明內(nèi)容：技術(shù)問題、解決方案、優(yōu)點(diǎn)

因此，本發(fā)明涉及一種與根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分對(duì)應(yīng)的定子和與根據(jù)權(quán)利要求8的前序部分對(duì)應(yīng)的方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，給出一種定子和制造這種定子的方法，由此一方面可以實(shí)現(xiàn)大的填充因數(shù)，另一方面可以可靠地避免局部放電。

上述技術(shù)問題通過根據(jù)權(quán)利要求1的特征組合或者通過根據(jù)權(quán)利要求8的方法的特征來解決。因此，代替在所有導(dǎo)線之間插入類似地設(shè)計(jì)的層隔離件，原則上對(duì)該層隔離件進(jìn)行優(yōu)化，并且使其匹配于相應(yīng)的現(xiàn)有的要求。因此，其結(jié)果是，對(duì)于層隔離件，僅使用像對(duì)于經(jīng)濟(jì)的制造有意義的材料一樣多的材料。由此，在導(dǎo)體之間的擊穿強(qiáng)度得到改善時(shí)，相關(guān)繞組的填充因數(shù)同時(shí)增大。因此，本發(fā)明原則上在于如下內(nèi)容：分析機(jī)器的繞組方案，以確定在繞組的哪些位置(在哪些分導(dǎo)體之間)存在對(duì)于機(jī)器的運(yùn)行過大的電壓差。然后，僅在這些位置使用相應(yīng)地確定尺寸的層隔離件。由此，僅在繞組需要的位置使用該附加的絕緣材料(層隔離件)，來優(yōu)化材料的使用以及生產(chǎn)時(shí)間，并且提高槽的銅填充因數(shù)。因此，本發(fā)明不是主要在繞組頭處有效，而是在定子的槽中有效。層隔離件可以由在市場(chǎng)上可以獲得的合適的材料制成，在選擇層隔離件時(shí)，考慮材料的已知的絕緣值。