专利名称：用于定子槽绝缘衬的电介质挤出成形的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及电动马达的定子，更具体地，涉及用于电动马达定子的槽绝缘 衬。
背景技术：
电动马达包括具有用于马达导体的定子组件。用于定子组件的定子堆包括从该定 子堆径向延伸的齿。导体被插入到由间隔分开的定子齿限定的槽中。定子槽绝缘衬(或定 子绝缘纸)被插入在定子槽中，以便使这些导体电绝缘。这些导体必需与定子堆电绝缘，以 防止发生相的接地短路，并且还必需彼此电绝缘，以防止发生相与相的短路。以片的形式来提供定子槽绝缘衬材料，该片被弯曲成使导体电绝缘的合适形状。 通常，槽绝缘衬材料被弯曲成S形或B形。槽绝缘衬材料的每一个片都被加热并弯曲成合 适的形状。在冷却后，这些片被切割成适当的长度，折叠成合适的形状，并插入在定子堆中。导体的截面形状和数量决定了槽绝缘衬材料被折叠以使这些导体电绝缘的形状。 另外，取决于特定电动马达的每一定子槽内组装的导体数量，在每一槽中使所有导体电绝 缘可能需要不止一个槽绝缘衬材料片。
发明内容
一种电动马达，其包括转子，以及围绕该转子同轴布置的定子组件。定子组件包括 定子堆，该定子堆包括多个从其径向延伸的间隔分开的齿。所述多个定子齿限定了多个定 子槽。多个槽绝缘衬均被插入到定子槽中相应的一个内。槽绝缘衬均由一定长度的挤出成 形的介电材料形成。一种制造电动马达的方法，其包括将挤出成形的槽绝缘衬插入到定子的定子槽 内。在挤出成形的槽绝缘衬被插入到定子槽内之后，将多个导体插入到由挤出成形的槽绝 缘衬限定的多个腔中相应的一个内。联系附图，由以下对实施本发明的最佳模式的详细描述，本发明的上述特征和优 点以及其它特征和优点将会明了。本发明还提供了以下方案1. 一种电动马达，包括定子堆；多个间隔分开的定子齿，所述定子齿从所述定子堆径向延伸，其中所述多个定子 齿限定了多个定子槽；多个槽绝缘衬，其中所述多个槽绝缘衬中的每一个均限定了多个腔，其中所述多 个定子槽中的每一个均容纳一个相应的定子绝缘衬；多个导体，所述多个导体中的每一个均被轴向插入到所述腔中相应的一个内；以 及其中，所述多个槽绝缘衬中的每一个均由一定长度的挤出成形的介电材料形成。
2.如方案1所述的电动马达，其中，所述多个导体中的每一个均具有使所述导体 的长度的一部分被所述多个槽绝缘衬中相应的一个完全围绕。3.如方案1所述的电动马达，其中，所述多个槽绝缘衬中的每一个都被形成为限 定了多个腔的单个挤出成形件。4.如方案1所述的电动马达，其中，所述多个槽绝缘衬中的每一个进一步包括多 个结合在一起的挤出成形的茎管，其中所述多个茎管中的每一个均限定了所述多个腔中的 相应的一个。5. —种定子组件，包括定子堆；多个间隔分开的定子齿，所述定子齿从所述定子堆径向延伸，其中所述多个定子 齿限定了多个定子槽；多个导体，其被轴向插入到所述定子槽中；多个单件的槽绝缘衬，其中一个槽绝缘衬被插入到所述定子槽的相应的一个内； 以及其中，所述多个槽绝缘衬中的每一个均由一定长度的挤出成形的介电材料形成。6.如方案5所述的定子组件，其中，所述多个槽绝缘衬中的每一个均限定了多个 腔，并且其中，所述多个导体中的每一个均被插入到所述多个腔中的相应的一个内。7.如方案6所述的定子组件，其中，所述多个导体中的每一个均具有使所述导体 的长度的一部分被所述多个槽绝缘衬中相应的一个完全围绕。8.如方案6所述的定子组件，其中，所述多个槽绝缘衬中的每一个都被形成为限 定了多个腔的单个挤出成形件。9.如方案6所述的定子组件，其中，所述多个槽绝缘衬中的每一个进一步包括多 个结合在一起的挤出成形的茎管，其中所述多个茎管中的每一个均限定了腔。10. —种制造电动马达的方法，包括将挤出成形的槽绝缘衬插入到定子的定子槽中；以及将多个导体插入到由所述挤出成形的槽绝缘衬限定的多个腔中的相应的一个中。11.如方案10所述的方法，进一步包括挤出成形出多个茎管，所述多个茎管中的每一个均限定了所述多个腔中的一个； 以及在将所述槽绝缘衬插入到所述定子槽内之前，将所述多个茎管结合在一起以形成 所述槽绝缘衬。12.如方案10所述的方法，进一步包括在将所述槽绝缘衬插入到所述定子槽内之前，将所述槽绝缘衬挤出成形为限定了 多个腔的单件。13.如方案10所述的方法，进一步包括在将所述槽绝缘衬插入到所述定子槽内之前，将所述单件的槽绝缘衬切割成预定 的长度。14.如方案10所述的方法，其中，将所述多个导体插入到所述相应的多个腔中进 一步包括，将所述多个导体插入从而使得所述多个导体中的每一个的长度的至少一部分被所述槽绝缘衬完全围绕。
图1是用于电动马达的转子和定子组件的示意性截面图；图2是转子和定子组件的局部示意性截面图，示出了定子组件的第一实施例，其 中示出了定子槽和定子槽绝缘衬；图3A是图1和图2的定子槽绝缘衬的第一实施例的局部示意性透视图；图;3B是图1、图2和图3A的定子槽绝缘衬的第一实施例的局部示意性端视图；图4A是图1和图2的定子槽绝缘衬的第二实施例的局部示意性端视图；以及图4B是图1、图2和图4A的定子槽绝缘衬的第二实施例的局部示意性端视图。
具体实施例方式参照附图，在全部的视图中相同的附图标记指示相同或相似的部件，其中图1和 图2局部示意性示出了具有定子组件12和转子14的电动马达10。定子组件12包括多个 定子齿16。定子齿16从定子堆16径向延伸，并且彼此间隔分开以形成定子槽20。多个导 体22被插入到定子槽20中。定子槽绝缘衬M被插入到定子槽20中以便使导体22与定 子堆18电绝缘，并且使导体22彼此也电绝缘。导体22必需与定子堆18电绝缘，以便防止 发生相到地的短路，而且导体22也必需彼此电绝缘，以便防止发生相与相之间的短路。在所示出的实施例中，定子槽20是敞开的槽，导体22和槽绝缘衬M都可以被轴 向或径向地插入。然而，定子槽20也可以是封闭的槽20，从而导体22和槽绝缘衬M可以 被径向插入。参见图2、图3A和图;3B，槽绝缘衬对被进一步详细的示出。槽绝缘衬对由介电 材料挤出成形，以形成单件式的槽绝缘衬对。槽绝缘衬对可以由任何能够被挤出成形并且 还能够使导体22电绝缘的材料形成。槽绝缘衬M优选为多管腔槽绝缘衬对，其限定了多个腔26。腔沈的数量和形状 由组装在每个槽20内的导体22的数量和形状来确定。在所示出的实施例中，每个槽内有 4个导体22，这些导体22由具有正方形截面形状的导线形成。导体22的数量和形状可以 根据电动马达10的设计和目的而改变，因而腔沈的数量和形状也可以根据电动马达10的 设计和目的而改变。本领域中的技术人员能够为特定的电动马达10确定导体22以及腔沈 的合适数量和形状。槽绝缘衬M具有一对相对的侧壁观、一对相对的端壁30、以及至少一个分隔壁 32。相对的侧壁28具有第一厚度34，相对的端壁30具有第二厚度36，并且分隔壁32具有 第三厚度38。因为槽绝缘衬M已经被挤出成形为单件的，所以分隔壁32不具有双倍的厚 度，就像有时候当把材料片弯曲成期望形状时会发生的那样。另外，侧壁观、端壁30、以及 分隔壁32在导体22的长度的一部分周围包围腔沈。导体22的端部(其从定子堆18轴向 延伸)被按照用于电动马达10的操作所需而被保留为暴露的。提供被包围的腔沈确保了 介电材料中没有间隙，而这在将材料片弯曲成期望形状时会经常发生。期望电动马达10具有高功率密度。功率密度是指功率输出相对于马达大小尺寸 的比率。电动马达10正日益频繁地被用于空间受限的应用中。因此，为了保持尽可能小的尺寸，期望减小槽绝缘衬M和导体22所需的封装区域，从而减小用于每个槽20的所需尺 寸大小，并减小用于总的定子组件12的所需尺寸大小。因此，期望提供具有侧壁观、端壁 30、以及分隔壁32的槽绝缘衬M，其中侧壁观、端壁30、以及分隔壁32具有可能的最小厚 度同时仍提供了电动马达10所需的电绝缘水平。另外，将槽绝缘衬M挤出成形为所期望的 形状消除了双倍的壁厚，如上所述那样，这减小了槽绝缘衬M和导体22所需的封装区域。在所示出的实施例中，第一、第二、和第三厚度34、36、38均相等，使得侧壁观、端 壁30、以及分隔壁32的厚度也都相等。可替代地，第一厚度34、第二厚度36、和/或第三 厚度38可以是不同的厚度，以便如电动马达10可能需要的那样提供不同的电绝缘量。例 如，端壁30可需要比分隔壁32更小的电绝缘，因而第二厚度36可以小于第三厚度38。本 领域中的技术人员能够确定侧壁观、端壁30、或分隔壁32中每一个所需的厚度。组装电动马达10的典型方法包括，将槽绝缘衬M插入到定子槽20中，然后将导 体22插入到由槽绝缘衬M限定的独立的腔沈内。对于特定的电动马达10，槽绝缘衬M 可以被预先切割成所需长度。可替代地，槽绝缘衬M可以被提供为连续的卷，并且在被组 装到定子槽20内时才被切割成一定的长度。为每个定子槽20提供单件的预成形的槽绝缘 衬M为每个电动马达10减少了部件数量和所需的组装时间。在插入过程中，导体22可能会钩住位于常规槽绝缘衬上的褶皱或毛刺，这些褶皱 或毛刺是制造过程造成的。因此，电动马达10的组装是槽绝缘衬M易于遭受撕裂的时刻。 另外，电动马达10在其使用寿命期间被暴露给许多热循环。这些热循环可能会导致导体 22、槽绝缘衬M以及定子堆18之间的相对运动。该相对运动的结果是，槽绝缘衬M这时 候又处于撕裂的风险中。提供挤出成形的槽绝缘衬M减少了槽绝缘衬M的材料中的毛刺 和褶皱的数量，使得其在插入或者槽绝缘衬M和定子堆18之间的相对运动期间更不易于 被撕裂。参见图1、图4A和图4B，示出了用来和电动马达10 —起使用的槽绝缘衬124的第 二实施例。槽绝缘衬124限定了多个腔126。腔126的数量和形状由组装到每个槽20 (图 1中示出)中的导体22(图1中示出)的数量和形状来确定。在图4所示的实施例中，槽绝 缘衬IM具有3个腔125，用于和在每个槽20中使用了三个导体22的电动马达10 —起使 用，其中导体22由具有圆形截面形状的导线形成。导体22的数量和形状可以根据电动马 达10的设计和目的而改变，因而腔126的数量和形状也可以根据电动马达10的设计和目 的而改变。本领域中的技术人员能够为特定的电动马达10确定导体22以及腔126的合适 数量和形状。在第二实施例中，槽绝缘衬124由介电材料挤出成形以形成多个茎管 (straws) 140A-C(即，总体上是管状的)。槽绝缘衬IM可以由任何能够被挤出成形并且能 够使导体122电绝缘的材料形成。茎管140A-C被单独挤出成形，并且每一个均限定一个腔 126。茎管140A-C然后被结合在一起，以形成单件的具有多个腔126的槽绝缘衬IM组件。 被结合在一起的茎管140A-C的数量由组装在每个槽20内的导体22的数量确定。槽绝缘衬IM具有一对相对的侧壁部分128、一对相对的端壁部分130、以及至少 一个分隔壁部分132。相对的侧壁部分1 具有第一厚度134，相对的端壁部分130具有第 二厚度136，并且分隔壁部分132具有第三厚度138。因为槽绝缘衬124已经被挤出成形为 单独的茎管140A-C，所以每个分隔壁部分123形成为具有来自一个茎管140A-C的第一部分142A和来自第二茎管140A-C的第二部分142B。第一部分142A和第二部分142B可以均具 有减小的厚度以便在将茎管140A-C结合在一起时维持总的第三厚度138尽可能与第一厚 度134及第二厚度136是均勻的。可替代地，第三厚度138可以大于第一厚度134和第二 厚度136，但是小于在用于常规定子槽绝缘衬的折叠过程中的双倍厚度。侧壁部分128、端壁部分130、以及分隔壁部分132在导体122的长度的一部分周 围包围腔126。导体122的端部(其从定子堆18轴向延伸)被按照用于电动马达10的操 作所需而被保留为暴露的。提供被包围的腔126确保了介电材料中没有间隙，而这在将材 料片弯曲成期望形状时会经常发生。
期望电动马达10具有高功率密度。功率密度是指功率输出相对于马达大小尺寸 的比率。电动马达10正日益频繁地被用于空间受限的应用中。因此，为了保持尽可能小的 尺寸，期望减小槽绝缘衬1 和导体22所需的封装区域。因此，期望提供具有侧壁部分128、 端壁部分130、以及分隔壁部分132的槽绝缘衬124，其中侧壁部分128、端壁部分130、以及 分隔壁部分132具有可能的最小厚度同时仍提供了电动马达10所需的电绝缘水平。另外， 将槽绝缘衬M挤出成形为所期望的形状消除了双倍的壁厚，如上所述那样，这减小了槽绝 缘衬IM和导体22所需的封装区域。第一厚度134、第二厚度136、和/或第三厚度138可以是不同的厚度，以便如电动 马达10可能需要的那样并且作为结合过程的结果而提供不同的电绝缘量。本领域中的技 术人员能够确定侧壁部分128、端壁部分130、或分隔壁部分132中每一个所需的厚度。组装电动马达10的典型方法包括，将槽绝缘衬IM插入到定子槽20中，然后将导 体22插入到由槽绝缘衬124限定的独立的腔126内。为每个定子槽20提供预成形的槽绝 缘衬124，从而为每个电动马达10减少了部件数量和所需的组装时间。茎管140A-C在槽绝 缘衬1 被插入到电动马达10中之前被结合在一起。因此，在电动马达10被组装的时刻， 仅单件的槽绝缘衬1 被插入每一个定子槽20中。在插入过程中，导体22可能会钩住位于常规槽绝缘衬上的褶皱或毛刺，这些褶皱 或毛刺是制造过程造成的。因此，电动马达10的组装是槽绝缘衬IM易于遭受撕裂的时 刻。另外，电动马达10在其使用寿命期间被暴露给许多热循环。这些热循环可能会导致导 体22、槽绝缘衬124以及定子堆18之间的相对运动。该相对运动的结果是，槽绝缘衬IM 这次又处于撕裂的风险中。提供挤出成形的槽绝缘衬1 减少了槽绝缘衬124的材料中的 毛刺和褶皱的数量，使得其在插入或者槽绝缘衬IM和定子堆18之间的相对运动期间更不 易于被撕裂。尽管已经详细地描述了用于实现本发明的最佳模式，但是熟悉本发明涉及领域的 技术人员在所附权利要求范围内将会认识到用于实践本发明的各种替代性设计和实施例。权利要求
1.一种电动马达，包括 定子堆；多个间隔分开的定子齿，所述定子齿从所述定子堆径向延伸，其中所述多个定子齿限 定了多个定子槽；多个槽绝缘衬，其中所述多个槽绝缘衬中的每一个均限定了多个腔，其中所述多个定 子槽中的每一个均容纳一个相应的定子绝缘衬；多个导体，所述多个导体中的每一个均被轴向插入到所述腔中相应的一个内；以及 其中，所述多个槽绝缘衬中的每一个均由一定长度的挤出成形的介电材料形成。
2.如权利要求1所述的电动马达，其中，所述多个导体中的每一个均具有使所述导体 的长度的一部分被所述多个槽绝缘衬中相应的一个完全围绕。
3.如权利要求1所述的电动马达，其中，所述多个槽绝缘衬中的每一个都被形成为限 定了多个腔的单个挤出成形件。
4.如权利要求1所述的电动马达，其中，所述多个槽绝缘衬中的每一个进一步包括多 个结合在一起的挤出成形的茎管，其中所述多个茎管中的每一个均限定了所述多个腔中的 相应的一个。
5.一种制造电动马达的方法，包括将挤出成形的槽绝缘衬插入到定子的定子槽中；以及将多个导体插入到由所述挤出成形的槽绝缘衬限定的多个腔中的相应的一个中。
6.如权利要求5所述的方法，进一步包括挤出成形出多个茎管，所述多个茎管中的每一个均限定了所述多个腔中的一个；以及 在将所述槽绝缘衬插入到所述定子槽内之前，将所述多个茎管结合在一起以形成所述 槽绝缘衬。
7.如权利要求5所述的方法，进一步包括在将所述槽绝缘衬插入到所述定子槽内之前，将所述槽绝缘衬挤出成形为限定了多个 腔的单件。
8.如权利要求5所述的方法，进一步包括在将所述槽绝缘衬插入到所述定子槽内之前，将所述单件的槽绝缘衬切割成预定的长度。
9.如权利要求5所述的方法，其中，将所述多个导体插入到所述相应的多个腔中进一 步包括，将所述多个导体插入从而使得所述多个导体中的每一个的长度的至少一部分被所 述槽绝缘衬完全围绕。
全文摘要
本发明涉及用于定子槽绝缘衬的电介质挤出成形。具体地，提供了一种电动马达，其包括转子以及围绕该转子同轴布置的定子组件。定子组件包括定子堆，以及多个从该定子堆径向延伸的间隔分开的齿。所述多个定子齿限定了多个定子槽。多个槽绝缘衬被插入到定子槽中相应的一个内。槽绝缘衬均由一定长度的挤出成形的介电材料形成。一种制造电动马达的方法，其包括将挤出成形的槽绝缘衬插入到定子槽内，然后将多个导体插入到由挤出成形的槽绝缘衬限定的多个腔中相应的一个内。
文档编号H02K3/34GK102044925SQ20101052099
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月22日 优先权日2009年10月23日
发明者F·W·罗兹 申请人:通用汽车环球科技运作公司