热塑性共聚物绝缘线圈的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种热塑性共聚物绝缘线圈。一种用于将电动机/发电机线圈绝缘的方法包括提供处于液体形式的热塑性共聚物材料并且将热塑性共聚物的涂层以足够耐受预定最小电压临界值的厚度应用至电动机/发电机线圈。
【专利说明】热塑性共聚物绝缘线圈
【技术领域】
[0001]本申请大致涉及电气绝缘方法和材料。本申请更具体而言涉及用于制造电动机、发电机等的电气绝缘方法和材料。
【背景技术】
[0002]传统地，用于形成定子绕组的型线圈(form coil)和绕线转子的转子条的电气绝缘由聚酯、云母和玻璃带的组合构成。带通过缠带过程卷绕在线圈上，以将带层下的铜线圈绝缘。现有的线圈制造过程需要手动地应用带的一部分。线圈的手动缠带是高技术过程，并且缠带中的差错可导致线圈故障。
[0003]当前，一种制造用于电动机/发电机的型线圈的方法通过在由预先绝缘的铜导体形成的线圈上提供由聚酯、玻璃和云母的组合制成的多个不同带层来实现所期望的电气绝缘。类似地，通过对铜条缠带来实现用于绕线转子线圈的绝缘。应用于线圈的带层的数量可取决于电动机/发电机的额定电压而变化。
[0004]需要更快、更可靠且优选为自动的过程用于对定子绕组的型线圈和绕线转子的转子条应用绝缘。
[0005]公开的系统和/或方法的预期优点满足这些需要中的一个或多个或者提供其他有利特征。其他特征和优点将从本说明书中变得显而易见。公开的教导扩展至落入权利要求的范围内的那些实施例，不管它们实现前述需要中的一个或是多个。
【发明内容】
[0006]本公开发明应用热塑性共聚物绝缘材料来替代绝缘带。热塑性共聚物材料的涂层(coating)通过喷射或浸溃线圈表面而形成，以提供电气绝缘层。热塑性共聚物应用为一个或多个适当厚度的层，该厚度由被绝缘的电动机或发电机构件必须耐受的电动机/发电机额定电压决定。热塑性共聚物具有很好的介电强度，例如，80微米为5kV，并且能够在市场中以涂料(paint)的形式商业地获得。该技术可用于将型绕定子线圈和绕线转子线圈绝缘。
[0007]—个实施例涉及用于将电动机/发电机线圈绝缘的方法。该方法包括提供处于液体形式的热塑性共聚物材料并且将热塑性共聚物的涂层以足够耐受预定最小电压临界值的厚度应用至电动机/发电机线圈。
[0008]另一实施例涉及电气机械的定子绕组，其中，定子绕组根据在前述段落中说明的方法而被绝缘。
[0009]又一实施例涉及电气机械的转子条，其中，转子条根据前述方法而被绝缘。
[0010]一个优点是如下能力，S卩，使电动机或发电机上的电气线圈的过程自动化以实现基本均匀的介电强度，这将帮助减少线圈故障。
[0011]另一优点是减少与电气线圈的手动缠带相关的成本和故障。
[0012]又一优点是可通过减小的绝缘厚度来实现减小的重量和大小。[0013]备选示范实施例涉及如可在权利要求中大致地叙述的其他特征和特征的组合。
[0014]一种用于将电动机/发电机线圈绝缘的方法，包括:提供处于液体形式的热塑性共聚物材料；将热塑性共聚物的涂层以足够耐受电动机/发电机线圈的额定电压的厚度应用于电动机/发电机线圈。
[0015]优选地，热塑性共聚物的介电强度的典型值为大约5kV每80微米厚度。
[0016]优选地，电动机/发电机线圈的额定电压范围从2.3kV至15kV，并且热塑性共聚物涂层在厚度方面从在2.3kV下为大约1.0mm近似线性地变化到在15kV下为大约6.82mm。
[0017]优选地，应用步骤还包括使用受控过程，以将热塑性共聚物应用在线圈表面上来实现具有均匀厚度的涂层。
[0018]优选地，应用步骤包括将液体热塑性共聚物材料喷射在线圈表面上。
[0019]优选地，液体热塑性共聚物材料处于涂料形式。
[0020]优选地，应用步骤包括将电动机/发电机线圈浸溃在液体热塑性共聚物材料中。
[0021]优选地，热塑性共聚物材料高到大约210°C是稳定的。
[0022]优选地，方法还包括如下步骤，即通过将热塑性共聚物材料以恒定速率喷射在电动机/发电机线圈上来自动地控制热塑性共聚物材料的应用，以实现热塑性共聚物涂层的均匀的预定厚度。
[0023]优选地，方法还包括如下步骤，即通过在预定温度下将电动机/发电机线圈浸溃到液体热塑性共聚物材料中预定时间量来自动地控制热塑性共聚物材料的应用，以实现热塑性共聚物涂层的均匀的预定厚度。
[0024]一种电动机械的电动机/发电机线圈，包括:热塑性共聚物材料的绝缘材料，其以液体形式应用以在电动机/发电机线圈上以足够耐受预定最小电压临界值的厚度形成热塑性共聚物的涂层。
[0025]优选地，电动机/发电机线圈为定子绕组。
[0026]优选地，电动机/发电机线圈为转子条。
[0027]优选地，热共聚物的介电强度的典型值为大约5kV每80微米厚度。
[0028]优选地，电动机/发电机线圈的额定电压范围从2.3kV至15kV，并且热塑性共聚物涂层在厚度方面从在2.3kV下为大约1.0mm近似线性地变化到在15kV下为大约6.82mm。
[0029]优选地，受控过程用于将热塑性共聚物应用在线圈表面上以实现具有均匀厚度的涂层。
[0030]优选地，液体热塑性共聚物材料喷射在线圈表面上。
[0031]优选地，电动机/发电机线圈浸溃在液体热塑性共聚物材料中。
[0032]优选地，热塑性共聚物材料高到大约210°C是稳定的。
[0033]优选地，通过将热塑性共聚物材料以恒定速率喷射在电动机/发电机线圈上来自动地控制热塑性共聚物材料涂层，以实现热塑性共聚物涂层的均匀的预定厚度。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1示出用于示范定子绕组的受控喷射过程。
[0035]图2示出用于示范转子条的受控喷射过程。
[0036]图3是用于将绝缘涂层应用至电动机/发电机线圈的方法的流程图。【具体实施方式】
[0037]在本提出的发明中，热塑性共聚物的涂层被代替常规绝缘带层而使用。热塑性共聚物涂层可以以最小厚度应用，以耐受大约5kV每80微米的所期望的绝缘最小额定电压。热塑性共聚物具有用于电动机和发电机绕组的优秀的介电强度、热稳定性和热传导率，并且能够以涂料的形式获得。示范热塑性共聚物的介电强度可为大约5kV每80微米厚度。该介电强度是就特定热塑性共聚物而言的典型值，但是可取决于热塑性共聚物的成分而变化。典型地，就使用聚酯、云母或玻璃带绝缘的额定6.6kV的线圈而言，适合的绝缘厚度可在大约0.7mm至0.8mm的范围内。比较起来,使用热塑性共聚物涂层绝缘的额定6.6kV的线圈将仅需要大约0.3mm厚。用于中电压电动机的电压范围从2.3kV至13.8kV，因而热塑性共聚物涂层的厚度可因电动机额定电压而相应地变化。例如，涂层厚度可近似线性地变化，例如，在2.3kV下为Imm,在15kV下为6.82mm。
[0038]受控过程可用于将热塑性共聚物应用在线圈表面上以实现具有所需均匀厚度的涂层。因为这些热塑性共聚物能够以液体涂料形式获得，所以可通过将液体热塑性共聚物材料喷射在线圈表面上或将线圈浸溃在涂料中来应用绝缘涂层。而且，热塑性共聚物高到210°C是稳定的，这优于美国电气制造商协会(NEMA)绝缘等级H绝缘温度容限，该绝缘温度容限是任何绝缘系统的最高额定值。
[0039]图1示出用于电动机械的示范定子实施例的部分透视图。定子绕组10包括槽道12。由导体节段14制成的定子绕组16安装在定子芯18中。在一个实施例中，喷射器20可用于在过程中将热塑性共聚物的像涂料的涂层应用至定子绕组，该过程允许热塑性共聚物的厚度被控制为当干燥时的所期望的厚度。在另一实施例中，如果例如对被喷射的定子区段期望更高的击穿电压或额定电压，则可应用额外的热共聚物涂层。备选地，浸溃槽可以以液体热塑性共聚物部分地填充，并且定子绕组浸溃在浸溃槽中以涂布定子绕组。
[0040]控制器30 (例如具有可编程特征的基于微处理器的装置)可编程以在恒定速率下例如经由由控制线缆38连接的螺线管阀36控制去往喷射头32的热塑性共聚物流以实现均匀厚度。管道34中的流传感器可连接于控制器30以指示已应用至定子绕组或转子条的热塑性共聚物材料的总量，以便控制器30可长期地决定已应用的材料量和热塑性共聚物涂层干燥时的厚度。
[0041]类似地，对于浸溃过程，控制器30可用于控制定子绕组10或转子条22 (图2)浸没在槽40中的时间量、和其他因素，例如，液体热塑性共聚物材料的温度，其将决定热塑性共聚物涂层干燥时的厚度。
[0042]图2示出转子条22的示范实施例。喷射器20示为在基本与用于定子绕组涂层的上述过程相同的过程中将热塑性共聚物涂层的像涂料的应用于转子条22。
[0043]图3是用于将绝缘涂层应用至电动机/发电机线圈的方法的流程图。在步骤100，过程通过提供液体热塑性共聚物材料而开始。接着，在步骤102，使用者使用自动控制器以自动地控制涂布热塑性共聚物的厚度，将热塑性共聚物的涂层应用至电动机/发电机线圈。
[0044]应当理解的是，本申请不限于在下列说明中阐述或在附图中示出的细节或方法论。还应当理解的是，在本文中使用的措词和术语仅用于说明目的，且不应被认为是限制性的。
[0045]本申请设想用于实现其操作的方法、系统和在任何机器可读介质上的程序产品。本申请的实施例可使用现有计算机处理器、或者通过用于该目的或另一目的而并入的用于适当的系统的专用计算机处理器或者通过硬连线系统实现。
[0046]重要的是注意到如在各种示范实施例中示出的电动机/发电机线圈的热塑性共聚物涂层的构造和布置仅是示例性的。尽管仅有一些实施例已经在本公开中详细地说明，但是阅读本公开的那些人将容易地认识到，许多改型是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等方面的变形)，而不本质上脱离在权利要求中叙述的本主题的新颖教导和优点。例如，示为一体地形成的元件可由多个部分或元件构成，元件的位置可颠倒或以其他方式变化，并且分立元件的性质或数量或位置可改变或变化。因而，所有此种改型意图包括在本申请的范围内。任何过程或方法步骤的顺序或次序可根据备选实施例而改变或重新排序。在权利要求中，任何手段加功能(means-plus-function)条款意图覆盖在本文中说明为执行所叙述功能的结构，且不仅覆盖结构性等同物还覆盖等同结构。其他替代、改型、改变和省略可在示范实施例的设计、操作条件和布置方面作出，而不脱离本申请的范围。
[0047]应当注意到的是，尽管本文中的附图可示出方法步骤的特定顺序，但是应当理解，这些步骤的顺序可与所描述的不同。而且两个或更多步骤可同时或部分同时地执行。此种变形将取决于所选择的软件和硬件系统并且取决于设计者选择。应当理解的是，所有此种变形在本申请的范围内。类似地，软件实施方式可通过具有基于规则的逻辑和其他逻辑的标准编程技术实现，以实现多种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决定步骤。
[0048]虽然在附图中示出和在本文中说明的示范实施例目前是优选的，但是应当理解的是，这些实施例仅作为示例提供。因此，本发明不限于特定实施例，而是扩展至仍然落入所附权利要求的范围内的各种改型。任何过程或方法步骤的顺序或次序可根据备选实施例而改变或重新排序。
【权利要求】
1.一种用于将电动机/发电机线圈绝缘的方法，包括: 提供处于液体形式的热塑性共聚物材料； 将热塑性共聚物的涂层以足够耐受所述电动机/发电机线圈的额定电压的厚度应用于所述电动机/发电机线圈。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热塑性共聚物的介电强度的典型值为大约5kV每80微米厚度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电动机/发电机线圈的额定电压范围从2.3kV至15kV，并且所述热塑性共聚物涂层在厚度方面从在2.3kV下为大约1.0mm近似线性地变化到在15kV下为大约6.82mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述应用步骤还包括使用受控过程，以将热塑性共聚物应用在所述线圈表面上来实现具有均匀厚度的涂层。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述应用步骤包括将所述液体热塑性共聚物材料喷射在线圈表面上。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体热塑性共聚物材料处于涂料形式。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述应用步骤包括将所述电动机/发电机线圈浸溃在所述液体热塑性共聚物材料中。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热塑性共聚物材料高到大约210°C是稳定的。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤，即通过将所述热塑性共聚物材料以恒定速率喷射在所述电动机/发电机线圈上来自动地控制所述热塑性共聚物材料的应用，以实现所述热塑性共聚物涂层的均匀的预定厚度。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤，即通过在预定温度下将所述电动机/发电机线圈浸溃到所述液体热塑性共聚物材料中预定时间量来自动地控制所述热塑性共聚物材料的应用，以实现所述热塑性共聚物涂层的均匀的预定厚度。
【文档编号】H02K15/10GK103825415SQ201310447573
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】S.古普塔, R.K.穆西纳纳 申请人:通用电气公司