专利名称：具有带陶瓷绝缘的绕组导体的电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动发电机。更具体地，本发明涉及在其绕组上具有特定绝缘的电动 发电机。
背景技术：
旋转电机使用在转动部件(“转子”)与静止部件(“定子”)之间的相对运动以在电 能和机械能之间进行转化。这些部件中的一种典型地由金属制成，而另一种典型地由磁体 制成，并且这些部件中的至少一种典型地具有缠绕在自身上的线。
一种类型的电机，即电动马达，将电能转化成机械能。电动马达典型地使用磁场与 载流导体之间的相互作用来操作以产生旋转力。发电机的两个主要部件可以认为是在机械 方面或在电力方面的。在机械方面中，“转子”是电机的转动部件，而“定子”是静止部件。 在电力方面中，“电枢”是电机的动力产生成分，并且“场”是磁场成分。电枢可以在转子上 或在定子上。安装在转子或定子上的电磁铁或永久磁铁提供磁场。
如图1中所示，形成电枢的“绕组”的一个或多个载流导体110传统地用瓷釉的、 缠绕带的、或环氧树脂的一个或多个层115覆盖，以使这些“绕组”与载流导体110的邻近 部分和系统中的其它相邻传导部件电绝缘，所述部件例如是定子本体105。例如，用聚酰亚 胺、玻璃、云母、氟化乙烯丙烯、或它们的混合物所浸溃的带可以沿着线的长度缠绕在该线 上，然后该线卷绕在马达的主要部件之一上。在该示例中，带阻止电流在相邻的绕组之间以 及在绕组线与电机部件(例如，定子)之间直接传递。
在一些设计中，绝缘体115不足以坚固到能经受住与其所卷绕的电机部件105之 间的摩擦。因此，为了保护绝缘体115，引导绕组放置的“狭槽”120包括额外的材料(“狭槽 衬”)125，其保护位于狭槽120内的绝缘缠绕的导体110。例如，狭槽衬125可以由纤维或 碎片聚酯(rag-polyester)制成,如在美国公开申请No. 2011/0115314A1中说明的。
因而，需要改进的电机以及更好的用于电机绕组中所使用的导体的绝缘体。发明内容
在各种实施例中，电机包括定子和转子，所述定子和转子中的至少一个具有导体 的绕组，所述导体用诸如六方氮化硼(HBR)、氧化铝、氮化铝、或氧化铍的陶瓷材料覆盖。在 一些实施例中，粉末形式的陶瓷被溶解在水或其它溶剂中，继而通过滚涂、刷涂、浸涂、或喷 涂而被施加到导体。在一些实施过程中，绕组是围绕在定子上的，而在其它实施过程中，绕 组是围绕在转子上的。
图1是现有技术的定子及其一些绕组的示意性剖视图2是实施根据本发明的第一设计的机器的示意性剖视图3是实施根据本发明的第二设计的机器的示意性剖视图；以及
图4是在生产图2中所示的产品的方法中的步骤的流程图。
具体实施方式
为了促进对本发明原理的理解的目的，现在将参照附图中所示的实施例，并且将使用具体的语言来说明该实施例。然而，将应理解，将不因此限制本发明的范围；正如本领域的技术人员将想到的那样，预料到所述或所示的实施例的任何改变和其它修改以及如本文所述的本发明的原理的任何其它应用。
通常，本发明的系统的一种形式是电机。形成电机的绕组的一条或多条线用陶瓷绝缘体涂覆，围绕导体提供较硬的绝缘导热层，并且提高了传热、耐用性和工作性能。
参照图2，电机200包括围绕转子220的定子210。定子210具有基本圆形的内径部212和外径部214。沿着内径部212的裂口通到供一个或多个绕组线230通过的狭槽 216中。每条线230都具有陶瓷材料的涂层235，所述陶瓷材料的涂层235已经使用本文所述的技术或本领域的技术人员将想到的技术中的任一种技术来施加。
本领域的技术人员将应理解，虽然示出在狭槽216中有三个导体230的横截面，但是在其它实施例中使用其它数量的绕组和/或导体230。同样，在没有脱离本发明的情况下，在不同的设计中使用其它狭槽计数和间距。因为导体230用陶瓷绝缘体235覆盖，所以导体230避免了彼此电连接并且避免了与狭槽216的(典型地，导电的和接地的)内部电连接。另外，因为陶瓷绝缘体235的硬度，所以狭槽216的内部不需要狭槽衬来保护绝缘体 235以防其磨损。最后，在许多实施例中，绝缘体235的导热特性帮助从导体230去除热。
另一种电机在图3中示出为机器300。在机器300中，部件310通过气隙330与互补的部件320分离。导体340具有沿着表面350设置的陶瓷涂层345。再次，陶瓷涂层345 保护导体340以防其通过与部件310接触而受到物理性损坏，并且帮助从导体340传走热量( 由欧姆损失所产生的热量)。
各种陶瓷材料适于用在本发明的系统中。这些陶瓷材料将具有适于经受住在给定设计中典型地产生的温度的分解温度；足以使导体彼此隔离且与机器部件隔离的介电强度；和在给定设计中足够用于适当冷却的热导率。在一些实施例中，陶瓷材料是六方氮化硼 (HBR)、氧化铝、氮化铝、或氧化铍。例如，HBR硬于钢，所以不需要狭槽衬来保护线以防其被机器部件损坏。HBR具有约35kV/mm的介电强度，所以O. 2mm至O. 3mm涂层将产生7kV至 IOkV的绝缘。HBR具有与钢类似的热导率，所以线中所产生的热容易地经过陶瓷传递到机器部件(定子或转子)或其它吸热部件，如本领域的技术人员将理解的那样。
图4中示出制造根据本发明的电机的工艺的流程图。首先，工艺400用陶瓷材料涂覆(410)线。在一些实施例中，涂覆步骤410包括用粉末形式的陶瓷材料与水(或其它溶齐U)溶解在一起的溶液和可选的粘结剂对线进行滚涂、刷涂、浸涂、或喷涂。
作为示例，可从美国俄亥俄州哥伦布的迈图高新材料公司得到应用氮化硼(BN)粉末的基于水的和基于溶剂的系统。这些应用系统可以使用一种或多种有机粘结剂，一种或多种无机粘结剂，或者根本不使用粘结剂。每种方法都具有其优点和缺点，如本领域的技术人员将理解的那样
在这些系统中使用的无粘结剂涂层比一些其它涂层在化学性质上更加纯粹，但是不包括趋向于将涂层粘附到衬底的性质。
有机粘结的涂层使用有机地基于交联的粘结剂系统。当涂层变干时，涂层处理较好，但是粘结剂仅在约300°C以下才是稳定的。
无机粘结的涂层甚至当在较高的温度下使用时都保持其表面完整性，但是有时需要高温固化。
各种这样的涂层系统、粘结剂类型、和其它变型是可用的，并且可以根据电机设计和/或背景选择或指定这些选择中的一种或多种。例如，对于高温机器应用而言，无机粘结剂将是优选的。
在一些实施例中，陶瓷涂层在陶瓷浓度为约10%至40%且剩余物为溶剂和粘结剂的情况下施加。在一些实施例中，溶剂是水，而在其它实施例中，溶剂是无机化合物。在一些实施例中，粘结剂是氧化铝、膨润土、或氧化钛。涂层施加到适于满足设计的介电要求的厚度，例如，对于具有约30kV/_的介电强度的氮化硼而言厚度为O.1mm至O. 3_。
在线被涂覆(410)之后，线卷绕(420)在电机的部件上。绕组的数量和图案可以依据每个电机的设计和目的而从一个实施例到另一个实施例广泛地改变，如本领域的技术人员将理解的那样。同样地，在一些实施例中，线在涂覆之前成形，而在其它实施例中，线在成形之前被涂覆。然后，部件被安装或组装(430)在机器中。
本文所引用的所有公开、现有的应用、和其它文献的全部内容通过参考包含于此， 就好像每个文献都单独地通过参考包含于此并且详细地阐述那样。虽然已经在附图中示出并且在上述说明中详细地说明了本发明，但是本发明被认为是示例性的而不限制其特征， 将应理解，已经仅示出和说明了优选的实施例，并且落入本发明的精神内的所有改变和修改都期望受到保护。
权利要求
1.一种电机,其包括 转子，和 定子，其具有导电绕组，所述绕组沿着其长度的至少一部分被陶瓷材料覆盖。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，覆盖相邻匝的所述绕组的所述陶瓷材料处于物理接触中。
3.根据权利要求2所述的电机，其中，所述物理接触处于所述绕组的弯曲部处。
4.根据权利要求2所述的电机，其中，所述物理接触处于所述绕组的直的部分处。
5.根据权利要求1所述的电机，其中，所述陶瓷材料是六方氮化硼。
6.根据权利要求1所述的电机，其中，所述陶瓷材料是氧化铝。
7.根据权利要求1所述的电机，其中，所述陶瓷材料是氮化铝。
8.根据权利要求1所述的电机，其中，所述陶瓷材料是氧化铍。
9.根据权利要求1所述的电机，其中，所述绕组通过包括以下步骤的工艺覆盖 将粉末形式的所述陶瓷材料与载体溶解在一起，所述载体从包括以下成分的载体类别中选出 水,和 溶剂，其能溶解所述粉末形式； 通过滚涂、刷涂、浸涂、和喷涂的步骤中的一个或多个步骤将已溶解的陶瓷材料施加到所述绕组。
10.一种电机,其包括 定子，和 转子，其具有导电绕组，所述绕组沿着其长度的至少一部分被陶瓷材料覆盖。
11.根据权利要求10所述的电机，其中，覆盖相邻匝的所述绕组的所述陶瓷材料处于物理接触中。
12.根据权利要求11所述的电机，其中，所述物理接触处于所述绕组的弯曲部处。
13.根据权利要求11所述的电机，其中，所述物理接触处于所述绕组的直的部分处。
14.根据权利要求10所述的电机，其中，所述陶瓷材料是六方氮化硼。
15.根据权利要求10所述的电机，其中，所述陶瓷材料是氧化铝。
16.根据权利要求10所述的电机，其中，所述陶瓷材料是氮化铝。
17.根据权利要求10所述的电机，其中，所述陶瓷材料是氧化铍。
18.根据权利要求10所述的电机，其中，所述绕组通过包括以下步骤的工艺覆盖 将粉末形式的所述陶瓷材料与载体溶解在一起，所述载体从包括以下成分的载体类别中选出 水,和 溶剂，其能溶解所述粉末形式； 通过滚涂、刷涂、浸涂、和喷涂的步骤中的一个或多个步骤将已溶解的陶瓷材料施加到所述绕组。
全文摘要
本发明涉及一种具有带陶瓷绝缘的绕组导体的电机。在一些实施例中，陶瓷材料是六方氮化硼(HVR)、氧化铝、氮化铝、或氧化铍。陶瓷材料可以使用无粘结剂的或含粘结剂的溶液被滚涂、刷涂、喷涂、或浸涂到线上。整条线可以被涂覆的，或者可以涂覆恰好是尤其受到导体的磨蚀的部分和/或与其它导电材料电接触的部分。
文档编号H02K3/30GK103023187SQ201210351620
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者C·J·汉默 申请人:瑞美技术有限责任公司