用于隔离绕组的分隔器的制造方法
【专利说明】用于隔离绕组的分隔器
[0001]本发明涉及用于隔离电机的定子中的端部绕组的分隔器。
[0002]电机的定子通常包括保持定子绕组的狭槽。该绕组可以就地缠绕在狭槽中，不然可以将预成型线圈插入狭槽中。在任一情况下，该绕组通常必须退出一个狭槽并且在进入另一狭槽之前绕过定子外侧。该绕组的在定子外侧延伸的部分通常被称为端部绕组或悬垂绕组。
[0003]在多相电机中，定子绕组包括用于每一相的多组隔离绕组。这可以导致彼此相邻定位的、具有不同相的端部绕组。在操作中，每一相都具有不同电势。
[0004]在旋转电机中，该定子在正常情况下充当电枢并且运送主电功率。因为具有不同相的端部绕组可以彼此相邻定位，所以相当大的电势可以呈现这些相之间。因此必须确保不同相的端部绕组之间的足够电绝缘。
[0005]定子绕组中的单个导线通常借助于外绝缘层(典型为磁漆)电绝缘。然而，因制造工序，或者因在构造或使用插入工具期间施加在导线上的应力而在外绝缘层中逐步发展出故障。对于绕组处于不同电势的情况来说，这可以导致绕组之间的电弧放电。这将使机器低效并且可以导致机器损坏且最终导致机器故障。
[0006]用于电绝缘不同相的端部绕组的已知技术涉及到将绝缘隔板(如间位芳族聚酰胺(meta-aramid)材料和/或聚酯的复合片)插入多组端部绕组之间，或者大致增加导线上的磁漆涂层的厚度。
[0007]电机的额定功率通常受限于在机器使用时定子和转子的温升。而且，机器通常在低温下更有效运转。由此，许多机器被设置成具有贯穿该机器的气流，以便冷却该机器。然而，如果在相邻组的绕组之间放置绝缘纸，则这可以限制贯穿绕组的气流，并由此缩减冷却效率。而且，该纸可能变得损坏或移动，特别是在端部绕组可能更多暴露的情况下。
[0008]另一方面，如果增加导线上的磁漆涂层的厚度，则这缩减针对指定尺寸机器的铜量，并由此缩减机器的额定功率。
[0009]以本申请人名义的EP1865588 A1(其主旨通过引用并入于此)公开了一种用于在诸如旋转电机的电气装置的多组绕组之间设置电绝缘层的分隔器。该分隔器包括互连杆的矩阵。这可以允许将气隙呈现在多组绕组之间，其可以改进机器的冷却效率。
[0010]wo 2001/087618公开了一种用于隔离定子总成中的端部绕组的技术。该技术涉及在不同相的相邻端匝之间插入电绝缘片。该电绝缘片用盘绕端匝的绳索就地保持。一旦将该电绝缘片就地保持，就将相分隔器插入相邻端匝之间。相分隔器具有首端部分和延长主体部分，并且用力在端部线圈之间驱动。
[0011]在EP 1865588和W0 2001/087618中公开的用于隔离端部绕组的技术可以允许空气快速流过绕组。然而，已经发现，气流不能一贯地递送至绕组的所有部分。例如，可能有很少气流贯穿绕组的内部部分，其还可以是遭遇最高温度的地方。
[0012]而且，W0 2001/087618的排布结构涉及相当麻烦的组装工序，并且需要在端匝之间驱动相分隔器可能潜在地损坏单个导线的外绝缘层。另外，该电绝缘片可以限制端匝之间的气流。另一方面，纸中的孔可以限制相的电隔离。
[0013]根据本发明的一个方面，提供了一种用于隔离旋转电机的定子中的多组端部绕组的分隔器，其中，所述分隔器被设置成提供贯穿所述绕组的周向气道。
[0014]本发明可以提供这样的优点，S卩，通过将所述分隔器设置成提供贯穿所述绕组的周向气道，可以将气流递送至所述绕组的内部部分。这可以允许更加一贯冷却所述绕组。
[0015]所述周向气道可以是这样的气道，S卩，其在将所述分隔器放置在两组绕组之间时，至少部分地沿周向方向行进，或者具有沿周向方向的主要分量。然而，所述气道的方向还可以具有其它分量，如径向分量和/或轴向分量。
[0016]优选的是，所述分隔器的至少一部分大致平坦，并且所述周向气道设置在所述分隔器的平面中(或者所述分隔器的大致平坦的部分)。这可以允许将气流递送至所述绕组的不能以其它方式到达的部分。
[0017]所述分隔器可以包括具有多个竖立部件的大致平坦层。例如，可以设置单个平坦层，并且所述竖立部件可以突出所述平坦层的平面。另选的是，顶部和底部平坦层可以在其间设置有气隙，在该情况下，所述竖立部件可以在所述顶部平坦层与底部平坦层之间延伸。所述竖立部件例如可以是肋状部或支柱。
[0018]所述竖立部件可以起作用以保持分离相邻组的绕组。由此，所述竖立部件可以通过保持它们之间的气隙，来帮助确保两组绕组之间的足够电隔离。所述气隙的尺寸被优选地选择成，提供基于空气击穿强度的足够电隔离。
[0019]优选的是，所述周向气道设置在所述竖立部件之间。由此，所述竖立部件可以提供分离相邻组的绕组并且提供贯穿所述绕组的周向气道的双重功能。
[0020]所述分隔器可以包括多个周向气道。这可以帮助冷却同时帮助保持相邻组的绕组之间的希望隔离。
[0021]所述分隔器优选地被设置成位于所述旋转电机的定子中的两组端部绕组之间。优选的是，所述分隔器被设置成，将气流递送至未以其它方式暴露的两组绕组之间的区域，如所述绕组的内部部分。这可以允许实现所述绕组的更好且更加一贯的冷却。
[0022]优选的是，所述分隔器包括所述周向气道与所述绕组之间的至少一个开口。例如，所述气道可以是开口，或者其可以具有孔。这可以允许经过所述周向气道的气流被递送至所述绕组，由此易于冷却所述绕组。
[0023]优选的是，所述分隔器被设置成允许径向气流贯穿所述绕组。这可以通过提供贯穿所述分隔器的平面的气路来实现。例如，所述分隔器可以包括从所述分隔器的一侧至另一侧的孔或开口。这可以通过向贯穿所述绕组的气流提供径向路径来帮助冷却所述绕组。
[0024]所述分隔器可以被设置成大致沿一组绕组的长度延伸。例如，所述分隔器可以被设置成，从接近所述绕组退出定子槽的地方的区域延伸至所述绕组进入定子槽的地方。这可以帮助确保所述绕组完完全全隔离。而且，气流可以更均匀地横跨绕组递送，由此实现所述绕组的更有效且一贯的冷却。
[0025]在一个实施方式中，所述分隔器包括通过气隙隔离的顶层和底层。这可以帮助保持相邻组的绕组之间的足够隔离。优选的是，所述周向气道处于所述顶层与所述底层之间。
[0026]所述顶层和所述底层中的至少一个可以包括用于支承一组绕组的装置。所述用于支承一组绕组的装置可以被设置成缩减或防止所述绕组下垂到所述周向气道中。这可以帮助确保保持多组绕组之间的所需隔离。
[0027]所述用于支承一组绕组的装置可以包括一系列平坦部件。这可以允许支承绕组，而所述平坦部件之间的间隙或开口可以允许通过所述分隔器的径向气流和/或来自周向气道的气流被递送至所述绕组。
[0028]该系列平坦部件例如可以是一系列梁。该梁可以沿不同于所述绕组方向的方向行进。例如，该梁可以沿大致垂直于所述绕组方向的方向行进。这可以帮助防止所述绕组下垂到所述气道中。
[0029]优选的是，所述顶层的多个部分与所述底层的多个部分相对交错。例如，其中，用于在一个层中支承一组绕组的所述装置包括一系列平坦部件，这些可以相对于另一层中的对应部分交错。例如，一个层的一部分(例如，平坦部件)可以与另一层中的开口相对地定位。
[0030]通过相对于所述底层的多个部分交错所述顶层的多个部分，可以最小化按压贯穿所述分隔器的绕组的可能性。然而，贯穿所述分隔器的径向气流可以依靠所述层中的开口来实现。而且，贯穿所述分隔器的周向气流可以贯穿所述开口到达所述绕组内部。另外，通过相对于所述底层的多个部分交错所述顶层的多个部分，可以改进所述分隔器的爬电距离。
[0031]优选的是，所述分隔器还包括用于隔离所述顶层和所述底层的装置。所述用于分隔所述顶层和所述底层的装置可以包括诸如肋状部或支柱的竖立部件。
[0032]用于隔离的所述装置可以相对于用于支承一组绕组的平坦部件的边缘偏移。这可以帮助最大化所述分隔器的所述爬电距离。
[0033]所述分隔器还可以包括处于所述顶层和所述底层之间的倾斜部分。这可以帮助将所述分隔器插入多组绕组之间，因为所述倾斜部分可以帮助推开相邻组的绕组。所述倾斜部分可以包括至少一个狭缝。这可以向所述分隔器提供一定的柔性，从而可以在将所述分隔器插入到所述绕组中时加以帮助。
[0034]所述分隔器可以包括仅设置所述顶层与所述底层中的一个的区域。该区域可以位于希望将物理支承用于一组绕组，但没有恰好相邻另一组绕组的地方(并由此不需要电隔离)。该区域还可以帮助将所述分隔器就地保持在所述绕组之间。该区域可以包括至少一个孔，并优选为多个孔，其可以允许径向气流贯穿所述绕组。
[003