本实用新型涉及直流电机技术领域，具体而言，涉及一种直流电机的定子线圈及直流电机。
背景技术：
直流电机主要发热源是定子中的绕组，也就是线圈，这些线圈的截面积称作线规。
随着社会的发展，铁路机车与油田钻机对配套电机的功率与扭矩需求越来越大，为了让电机能够输出更大的功率与扭矩，设计者往往只能采用放大定子线圈的线规，增加电机定子电流的方法。
但是，碍于机车与钻机的空间一般是固定的，使得配套电机的外形无法放大，电机内部的定子线圈线规放大的空间也很有限，在定子线圈的线规变化很小的情况下，增加电机定子输入电流来达到加大电机功率与扭矩的目的时，会造成电机绝缘的快速老化，绝缘失效后，电机就会发生短路故障，无法运行，同时影响机车或钻机等设备使用。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种直流电机的定子线圈其能够使得电机在电压不变的情况下，增加输出功率，同时不会缩短电机寿命。
本实用新型的另外一个目的在于提供一种直流电机，其包括上述直流电机的定子线圈，其具有该直流电机的定子线圈的全部特性。
本实用新型的实施例是这样实现的：
本实用新型的实施例提供了一种直流电机的定子线圈，包括：
铜母线，所述铜母线的匝数为多个，多匝所述铜母线构造成所述直流电机的定子线圈的线圈外形；
绝缘纸带，相邻的两匝所述铜母线之间均垫有所述绝缘纸带；
硅橡胶绝缘带，多匝所述铜母线的外侧包扎有所述硅橡胶绝缘带。
另外，根据本实用新型的实施例提供的直流电机的定子线圈，还可以具有如下附加的技术特征：
在本实用新型的可选实施例中，所述硅橡胶绝缘带包括半硫化的硅橡胶构成的硅橡胶层和无碱玻璃丝带构成的基材，所述硅橡胶层位于所述基材的一侧，所述硅橡胶层与所述铜母线接触。
在本实用新型的可选实施例中，所述硅橡胶绝缘带包扎后与所述铜母线之间的角度为75°。
在本实用新型的可选实施例中，后一圈的所述硅橡胶绝缘带的一半与前一圈的所述硅橡胶绝缘带的一半叠积。
在本实用新型的可选实施例中，所述铜母线外部半叠包有一层所述硅橡胶绝缘带。
在本实用新型的可选实施例中，所述铜母线外部半叠包有两层所述硅橡胶绝缘带。
在本实用新型的可选实施例中，所述线圈外形具有直线边，所述硅橡胶绝缘带在所述铜母线包扎的起始端位于所述直线边。
在本实用新型的可选实施例中，所述铜母线的首尾部分均为线圈接头，两个所述线圈接头处均包覆有硅填缝料组成的密封层。
在本实用新型的可选实施例中，所述绝缘纸带为NHN绝缘纸带。
本实用新型的实施例提供了一种直流电机，包括上述任一项所述的直流电机的定子线圈。
本实用新型的有益效果是：
直流电机的定子线圈通过使用硅橡胶绝缘带作为主绝缘，配合铜母线、绝缘纸带构造绝缘结构，使得使用了该直流电机的定子线圈的电机能够在不改变外形大小以及电压的情况下有效改善温升状况，不缩减使用寿命，并且提高输出功率和扭矩，产生更好的使用效果。
直流电机通过使用上述直流电机的定子线圈，可以避免绝缘失效，并且提高输出功率，使得其应用更为稳定可靠，能适应功率以及扭矩需求更大的工况。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型的实施例1提供的直流电机的定子线圈的示意图；
图2为图1的A-A方向的剖视图；
图3为一体化工装夹持包扎了热收缩带后的线圈主体的示意图；
图4为图3的B向的剖视图；
图5为本实用新型的实施例1提供的定子线圈绝缘一体化方法的流程图。
图标：100-直流电机的定子线圈；101-线圈主体；103-线圈接头；10-铜母线；20-绝缘纸带；30-硅橡胶绝缘带；40-热收缩带；210-箱体；220-盖板；230-衬垫；240-压板；250-螺栓；251-螺母；260-孔洞。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1
请参照图1和图2，本实施例提供了一种直流电机的定子线圈100，包括：
铜母线10，铜母线10的匝数为多个，多匝铜母线10构造成直流电机的定子线圈100的线圈外形；
绝缘纸带20，相邻的两匝铜母线10之间均垫有绝缘纸带20；
硅橡胶绝缘带30，多匝铜母线10的外侧包扎有硅橡胶绝缘带30。
其中，图1中的直流电机的定子线圈100在实际中是包裹完整的，左侧的空缺处是为了展示其中的铜母线10。不应理解为实际成品也是这个式样。图1和图2中的薄膜热收缩带只是表示在加工过程中的包覆，实际成品并不具有该层结构。
其中，本实施例所用的绝缘纸带20为NHN绝缘纸带。
其中，铜母线10的首尾部分均为线圈接头103，两个线圈接头103处均包覆有硅填缝料组成的密封层。
具体的，硅橡胶绝缘带30包括半硫化的硅橡胶构成的硅橡胶层和无碱玻璃丝带构成的基材，硅橡胶层位于基材的一侧，硅橡胶层与铜母线10接触。
线圈外形具有直线边，硅橡胶绝缘带30在铜母线10包扎的起始端位于直线边。硅橡胶绝缘带30包扎后与铜母线10之间的角度为75°。更为具体的，硅橡胶绝缘带30从线圈外形的直线边开始包扎，包扎时，硅橡胶绝缘带30与母线的角度为75°。即硅橡胶绝缘带30的长边与母线的长度方向之间的夹角为75°。
具体的，硅橡胶绝缘带30在包扎时，采用半叠包的方式包扎。即后一圈硅橡胶绝缘带30沿着前一圈中间位置进行包扎，使得后一圈的硅橡胶绝缘带30的一半与前一圈的硅橡胶绝缘带30的一半叠积。叠包层数可以根据电机的额定电压来确认。
可以选择的是，铜母线10外部半叠包有一层硅橡胶绝缘带30。
可以选择的是，铜母线10外部半叠包有两层硅橡胶绝缘带30。
具体的，若直流电机的定子线圈100要应用于额定电压在1000V以下的直流电机，则半叠包一层。若直流电机的定子线圈100要应用于额定电压大于1000V且在2000V以下的直流电机，则半叠包两层。
本实施例的直流电机的定子线圈100可以采用定子线圈绝缘一体化方法制作，请结合图3至图5，该方法包括：
在由铜母线10绕制而成的线圈外形上用半叠包的方式包扎硅橡胶绝缘带30形成线圈主体101；
在线圈主体101的外部包扎热收缩带40；
使用一体化工装将包扎热收缩带40后的线圈主体101夹持；
对线圈主体101分阶段通电加热；
从一体化工装中移出线圈主体101，剥离热收缩带40，将线圈主体101的线圈接头103密封后对线圈主体101整体进行烘烤。
最终制作成本实施例中的直流电机的定子线圈100。
其中，该方法所使用的热收缩带40为薄膜热收缩带。薄膜热收缩带在最外层平包一层。
其中，绕制线圈外形时，是同步进行每匝铜母线10之间的绝缘纸带20垫合的，然后再进行硅橡胶绝缘带30的包扎。绕制结束后，首尾两端即为两个线圈接头103。
其中，该方法还包括清洗步骤，在由铜母线10绕制而成的线圈外形上包扎硅橡胶绝缘带30形成线圈主体101的步骤之前，先用金属清洗剂对铜母线10进行清洗。该清洗剂可以去除本实施例的铜母线10表面的灰尘、锈斑等污物，保证其表面干净光滑(即清洗剂滴到铜母线10表面时，液体会顺利滑落，不会粘滞在铜母线10表面)。
具体的，在对线圈主体101分阶段通电加热的步骤中：
先以10-12℃每分钟的上升温度加热线圈主体101直到温度达到70±5℃，保持此温度5分钟；
再以10-12℃每分钟的上升温度加热，直到线圈主体101的温度达到160±5℃，保持此温度2分钟。
具体的，该方法所用的一体化工装包括箱体210、盖板220、衬垫组、压板组和固定组件；
衬垫组包括多个衬垫230，压板组包括多个压板240，其中一个衬垫230铺设于箱体210的底部表面，其余衬垫230分别安装于一个压板240的用于与线圈主体101接触的一侧；
固定组件包括多个螺栓250和多个螺母251，多个螺母251设置于箱体210的侧壁内表面以及盖板220的靠近箱体210的一侧的表面。在本实施例中，螺母251是通过焊接的方式固定在相应工作位置。每个螺母251安装处均有用于供螺栓250穿过的孔洞260。
在本实施例中，使用的衬垫230均为硅橡胶衬垫。
详细的，在夹持时，将包扎热收缩带40后的线圈主体101放到箱体210内，压板组与线圈主体101贴合，盖板220盖合于箱体210的开口处，多个螺栓250分别与一个螺母251配合且将压板组抵住并使得压板组挤压线圈主体101。
由于有硅橡胶衬垫，在挤压时不会让得线圈主体101变形，通过压板组与固定组件的配合，能够有效而稳定地将线圈主体101固定，以便于进行通电加热。
详细的，在剥离薄膜热收缩带时，需要在线圈主体101仍然热的时候进行，即线圈主体101的问题仍然是比环境温度更高的时候进行，这样更便于剥离操作。
在剥离后，使用硅填缝料来密封线圈接头103以形成密封层。然后再进行下一步的烘烤操作。
在烘烤线圈主体101的步骤中，烘烤温度为160℃-170℃，烘烤时间为4小时。烘烤的用具可以是烤箱，烤箱的结构和功能可以参照现有技术中个线圈制造所用的烤箱，此处不再赘述。
本实施例的原理是：
实践中发现，电机绝缘的快速老化，绝缘失效后，电机就会发生短路故障，无法运行的原因是在定子线圈的线规变化很小的情况下，增加电机定子输入电流来达到加大电机功率与扭矩的目的时，会带来电机温升的大幅增加，达到220K至250K，超过180K的限值。
本实施例的定子线圈绝缘一体化方法，在制作直流电机的定子线圈100时，使用的薄膜热收缩带可以在线圈主体101加热时收缩，压缩线圈主体101的内部空气向外排出。
进一步的，一体化工装的压板组以及衬垫组可以使空气有效地从线圈主体101内部排出。
更进一步的，由于是硅橡胶层与铜母线10接触贴合，随着温度的升高，硅橡胶会软化流动，将空气挤出线圈主体101内部，与铜母线10紧密贴合在一起，硫化硅胶的导热系数为0.6-1.5W/(mk)，要远大于空气的导热系数0.023W/(mk)，其散热性能好。同时具有优异的防潮、耐老化和电绝缘性能，长期工作温度可以达到220℃。使电机的绝缘等级由H级(电机部件长期工作温度不超过180℃)提高到220级(电机部件长期工作温度不超过220℃)。
用2台相同型号电机分别使用环氧绝缘结构的定子线圈与本实施例的直流电机的定子线圈100做对比温升试验，试验为长时制温升试验，电机冷却风量不变，电机通以一定的电流进行试验，每隔半小时记录定子线圈的温度，只有当相邻半小时的定子线圈温度没有明显差异时，试验结束，最终试验温升(温升数值为定子线圈温度减去环境温度)数据见下表：
从试验数据可以看出，采用传统环氧绝缘结构定子线圈的001号电机，在额定电流为960A时，温升能满足H级绝缘要求，但是当电流加大到1170A时，试验1小时温升就达到185K，超过H级绝缘等级要求的上限180K，试验只能停止。而采用本实施例的直流电机的定子线圈100(绝缘类型为硅橡胶绝缘)的002号电机，在额定电流为960A时，温升只有132K，远远优于001号电机的175K，当电流增大为1170A时，电机运行稳定时温升也只有167K。从对比数据可以看出，当电机额定电流从960A到1170A，增加21.8％时，采用环氧绝缘结构的定子线圈电机温升超过绝缘的材料的要求限制，其寿命会而显著缩短；而采用本实施例的直流电机的定子线圈100则由于温升还在220级范围之内，电机不存在使用寿命缩短的问题。并且，当电机的额定电流增加27％，达到1220A时，定子线圈的温升为216K，仍然在220级绝缘范围之内，使得电机在电压不变的情况下，可以增加27％的输出功率，同时不会缩短其寿命。
本实施例的直流电机的定子线圈100可以通过硅橡胶绝缘带30以及母线、绝缘纸带20构成的绝缘结构，在不改变电机外形的前提下，能够大大增加电机输入电流，使得电机可以输出更大的功率与扭矩，并且不会缩短电机的使用寿命。
实施例2
本实施例提供一种直流电机，包括实施例1中的直流电机的定子线圈100。
直流电机的其他结构均可参照现有技术，本实施例未对其他结构进行改进，此处不再赘述。
通过使用实施例1中的直流电机的定子线圈100，直流电机在不改变外形和电压的情况下，可以大幅度地提高输出功率，并且能够很好地避免温升超过限制，保障自身的寿命不因为温升而缩减。
这样可以进一步避免直流电机所应用的机车或者钻机在工作时受到影响。
综上，本实用新型的直流电机的定子线圈100通过使用硅橡胶绝缘带30作为主绝缘，配合铜母线10、绝缘纸带20构造绝缘结构，使得使用了该直流电机的定子线圈100的电机能够在不改变外形大小以及电压的情况下有效改善温升状况，不缩减使用寿命，并且提高输出功率和扭矩，产生更好的使用效果。
直流电机通过使用上述直流电机的定子线圈100，可以避免绝缘失效，并且提高输出功率，使得其应用更为稳定可靠，能适应功率以及扭矩需求更大的工况。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。