扁线电机定子的槽绝缘方法与流程

本发明属于电动汽车驱动电机技术领域，具体涉及一种扁线电机定子的槽绝缘方法。

背景技术：

电动汽车驱动电机（含永磁直流无刷电动机、交流感应电机）是随着半导体电子技术发展而出现的新型一体化电机，它是现在电子技术、控制理论和电机技术相结合的产物，具有效率高、寿命长、无需维护等优点，特别适用于作为电动汽车的发动机。

现有一种电动汽车用驱动电机，其定子包括环状的铁芯，铁芯内壁设有线槽，线槽中缠绕有漆包线作为绕组。但上述的绕组所产生的磁场强度低，不能为电动汽车提供足够的动力。而增加绕组数量又将增加电机的重量、体积，导致电动汽车续航能力下降。现有在线槽中设置通电后可产生磁场的金属条作为绕组，可以产生较强的磁场为电动汽车提供足够的动力且可有效延长续航里程。为实现绝缘的效果，需要对金属条和线槽之间进行绝缘处理。现有技术一般采用绝缘材料包裹金属条后，再将金属条插入线槽之中。采用上述的现有技术，包裹金属条的动作较为复杂，耗费人工且限制生产效率的提升。与此同时，采用传统的包裹的方式在金属条外设置绝缘材料，绝缘材料难以紧密地与金属条结合而容易松脱。尤其是为了固定金属条，线槽的宽度与金属条的宽度较为接近，线槽与金属条之间间隙较小，将绝缘材料包裹在金属条外后插入线槽的动作容易使绝缘层破损、产生皱褶，影响绝缘效果，限制了上述电机的推广应用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种扁线电机定子的槽绝缘方法，本发明中，通过在扁线电机定子的定子线槽内部插入绝缘管的方式实现槽绝缘，生产效率高而产品质量稳定，绝缘性能好。

本发明的技术方案为：扁线电机定子的槽绝缘方法，包括扁线电机定子，所述扁线电机定子内设有定子线槽，其特征在于，所述定子线槽内设有绝缘管，所述绝缘管为一体成型的绝缘管；所述绝缘管对称插入到定子线槽内部。

进一步的，所述绝缘管包括一层或多层绝缘层和一层或多层耐磨层，所述绝缘管的截面为矩形、跑道形、椭圆形或圆形；所述耐磨层设置在绝缘管的内表面和/或外表面。

进一步的，所述绝缘层包括依次设置的聚酰亚胺层、聚乙烯层、聚芳酰胺层、二氧化硅层、聚丙烯层，所述聚酰亚胺层、聚乙烯层、聚芳酰胺层、二氧化硅层、聚丙烯层的厚度比为2:1:2:1:1。

本发明中，所述聚酰亚胺层是聚酰亚胺是以四羧酸二酐和芳香二胺单体为原料，通过酰胺化和亚胺化合成的聚合物。聚酰亚胺薄膜在室温到液氦温度范围内的介电常数在3.0～3.2之间，介质损耗角正切值在10^-4～10^-3之间，在液氮温度下的电阻率为2.0×10¹⁷ω·cm，击穿场强高于150kv/mm^]。同时，聚酰亚胺还具有较好的耐电晕性和抗张强度。但聚酰亚胺的介电常数相对较高，通过引入氟原子、脂肪族结构单元、硅氧基团可以不同程度地降低其介电常数。

所述二氧化硅层的设置，有助于局部电荷的转移，从而避免电荷积聚引起的电晕击穿。

所述聚乙烯层是聚乙烯经高能射线辐照或添加交联剂可以得到的交联聚乙烯层。与聚乙烯相比，交联聚乙烯的耐老化性能、耐环境应力开裂性能更好，脆化温度低于聚乙烯（交联聚乙烯：-76°c，聚乙烯：-70°c）。交联聚乙烯的介电常数和介质损耗角正切值和聚乙烯相近，而绝缘电阻较大。在室温条件下，交联聚乙烯的电阻率高于10¹⁶ω·cm，介电常数为2.3，介质损耗角正切值为5.0×10^-4。

所述聚芳酰胺层是以聚间苯二甲酰间苯二胺短纤维和浆粕纤维为原料，通过湿法抄纸、干燥热轧制得。nomex在液氮温度下的介电常数为3.1，介质损耗角正切值为1.0×10^-3，击穿场强为35kv/mm。

所述聚丙烯层是以多孔纸浆材料、聚丙烯薄膜为原料压制而成的绝缘材料。在液氮温度下，pplp的电阻率为2.9×10¹⁶ω·cm，介电常数为2.21，介质损耗角正切值在1.0×10^-4以下，击穿场强达到103.78kv/mm。此外，聚丙烯层在低温下还具有良好的机械性能和绝缘性能，是一类适合于冷绝缘超导电缆的绝缘材料。

本发明中，通过本申请发明人经过大量创造性劳动的研究，通过绝缘层各层的设置以及通过它们的协效作用，不管是在高温、低温或是高湿度的环境下，均具有非常优异的绝缘性能，可满足不同绝缘情况的需求。

更进一步的，所述各层之间通过粘合剂固定连接，所述粘合剂以下重量份数的组分：聚乙烯醇23-38份、纳米二氧化硅6-13份、聚乙烯吡咯酮15-27份、环氧基倍半硅氧烷丙烯酸树酯38-56份。

本发明中的粘合剂，通过聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、环氧基倍半硅氧烷丙烯酸树酯的协效作用，可以有效提高粘合剂与各层材料的配合稳定性，并增加各层材料的表面耐热性、抗氧化性、硬度等性质，使得绝缘层的内部稳定性极大提高，可以达到100%绝缘的效果。

进一步的，所述绝缘管为螺旋缠绕成型绝缘管、挤压成型绝缘管、注塑成型绝缘管、吹塑成型绝缘管中的任一种。

进一步的，所述绝缘管的截面为直角矩形或圆弧角矩形或跑道形。

进一步的，所述绝缘管由并排的带材沿一轴线通过螺旋缠绕复合而成,所述带材的边缘沿带材的方向设有第一重叠区和第二重叠区，相邻带材间的第一重叠区和第二重叠区重叠。

进一步的，所述螺旋缠绕是指带材沿一轴线螺旋缠绕，所述第一重叠区设置于第二重叠区前方。

进一步的，所述耐磨层为两层，分别设置在绝缘管的外表面和内表面，所述绝缘层设置在两层耐磨层之间。

进一步的，所述绝缘管对称插入到定子线槽内部的方法包括以下步骤：

s1.选取与扁线电机定子线槽尺寸相匹配的成型绝缘管套，依据定子的尺寸对绝缘套管的长度进行切割预加工；

s2.将待插管的扁线电机定子放入定位套板中固定；

s3.将经过预加工的绝缘管套放入进料机构，通过传送机构送至后方的定位机构；

s4.通过夹料机构将定位机构的绝缘管套装夹送至扁线电机定子线槽上端平面；

s5.将导向机构移至定位套板的扁线电机定子上方；步骤s4、s5同步进行；

s6.夹料机构通过导向机构将绝缘套管送入扁线电机定子线槽内部；

s7.通过整平机构将绝缘套管全部塞入扁线电机定子线槽内；

s8.取出已加工扁线电机定子，放入新的扁线电机定子，各机构复位，重复s1-s7步骤。

本发明中，独创性的采用直接向扁线电机定子的定子线槽插入绝缘管的方式实现槽绝缘，能够保证插入的绝缘管尺寸的一致性，同时成型绝缘管不具有缝隙，绝缘性能更佳。本发明通过成品套管批量机械插入扁线电机定子线槽的方式，极大的提高了加工的效率，可进一步保证扁线电机定子的槽满率，为绕组线尺寸设计的灵活性提供保障。

本发明中，通过在扁线电机定子的定子线槽内部插入绝缘管的方式实现槽绝缘，生产效率高而产品质量稳定，同时在绝缘管中插入金属条即可实现定子的通导，插入金属条的动作较为简单，可选用机械自动化完成。

附图说明

图1是本发明绝缘管的结构示意图；

图2是本发明定子的结构示意图；

图3是本发明定子的局部放大图；

图4是本发明定子的结构示意图；

图5是本发明另一实施例的结构示意图；

图6是本发明实施例5的结构示意图；

图7是本发明实施例6的结构示意图；

图8是本发明实施例6的截面图；

图9是本发明实施例7的结构示意图；

图10是本发明实施例8的结构示意图；

图11是本发明实施例8的局部放大图；

图12为本发明的绝缘层的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

扁线电机定子的槽绝缘方法，包括扁线电机定子，所述扁线电机定子内设有定子线槽，其特征在于，所述定子线槽内设有绝缘管，所述绝缘管为一体成型的绝缘管；所述绝缘管对称插入到定子线槽内部。

进一步的，所述绝缘管对称插入到定子线槽内部的方法包括以下步骤：

s1.选取与扁线电机定子线槽尺寸相匹配的成型绝缘管套，依据定子的尺寸对绝缘套管的长度进行切割预加工；

s2.将待插管的扁线电机定子放入定位套板中固定；

s3.将经过预加工的绝缘管套放入进料机构，通过传送机构送至后方的定位机构；

s4.通过夹料机构将定位机构的绝缘管套装夹送至扁线电机定子线槽上端平面；

s5.将导向机构移至定位套板的扁线电机定子上方；步骤s4、s5同步进行；

s6.夹料机构通过导向机构将绝缘套管送入扁线电机定子线槽内部；

s7.通过整平机构将绝缘套管全部塞入扁线电机定子线槽内；

s8.取出已加工扁线电机定子，放入新的扁线电机定子，各机构复位，重复s1-s7步骤。

如图1，本实施例的绕组绝缘套管，其管壁包括2层绝缘层和1层耐磨层，所述绝缘套管的截面为跑道形。

进一步的，所述绝缘套管由并排设置的3根带材绕一轴线螺旋缠绕而成，并分别形成所述绝缘层和耐磨层，所述带材的边缘沿带材的方向设有第一重叠区11和第二重叠区12，相邻带材间的第一重叠区11和第二重叠区12重叠。所述3根带材分别为绝缘带材1、绝缘带材2和耐磨带材3，绝缘带材1设置在绝缘带材2内侧，绝缘带材2设置在耐磨带材3内侧。经过螺旋缠绕后，相互重叠的3根带材形成相互交错的第一绝缘层、第二绝缘层和耐磨层。耐磨层包裹在套管的外表面。

更进一步的，所述第一重叠区11设置于第二重叠区12前方。

本实施例中，所述绝缘层由阻燃、耐高温高压、耐腐蚀的绝缘材料制成，如市售的pi膜带，所述耐磨层由阻燃、耐高温、耐腐蚀、耐磨的绝缘材料制成，如市售的nomex绝缘纸。

实施例2

本实施例提供一种电动汽车驱动电机上的扁线电机定子，如图2和图3，包括定子本体5以及设置在定子本体内圈的定子齿部6，所述相邻定子齿部之间形成容纳定子绕组的定子线槽7，所述定子线槽中插入有2个如实施例1所述的电动汽车驱动电机定子绝缘套管4。

本实施例中，所述定子本体由多层环形硅钢片片叠压而成，叠压成型后，采用冲床冲出所述定子线槽。

实施例3

本实施例提供一种电动汽车用驱动电机的扁线电机定子，如图4，包括定子本体5以及设置在定子本体内圈的定子齿部6，所述相邻定子齿部之间形成容纳定子绕组的定子线槽7，所述定子线槽中插入有2个如实施例1所述的无刷直流电机定子绝缘套管4；所述绝缘套管4中插入有金属条8。

进一步的，所述定子本体由多层环形硅钢片叠压而成。

进一步的，所述定子本体的两端设有用于导通相邻定子线槽中金属条的短路环9。

本实施例中，金属条为市售的漆包铜条或裸铜条。

实施例4

本实施例提供本实施例提供一种电动汽车用驱动的扁线电机定子，如图5，包括定子本体5以及设置在定子本体内圈的定子齿部6，所述相邻定子齿部之间形成容纳定子绕组的定子线槽7，所述定子线槽中插入有1个如实施例1所述的电动汽车驱动电机定子绝缘套管4；所述绝缘套管4中插入有金属条8。

进一步的，所述定子本体由多层环形硅钢片叠压而成。

实施例5

如图6，本实施例提供用于电动汽车驱动电机的的扁线电机定子的绝缘管，其管壁包括1层绝缘层和2层耐磨层，所述绝缘套管的截面为跑道形。

进一步的，所述绝缘套管由并排设置的3根带材绕一轴线螺旋缠绕而成，并分别形成所述绝缘层和耐磨层，所述带材的边缘沿带材的方向设有第一重叠区11和第二重叠区12，相邻带材间的第一重叠区11和第二重叠区12重叠。所述3根带材分别为绝缘带材1、耐磨带材10和耐磨带材3，绝缘带材1设置在耐磨带材10内侧，耐磨带材10设置在耐磨带材3内侧。经过螺旋缠绕后，相互重叠的3根带材形成相互交错的绝缘层、第一耐磨层和第二耐磨层。第一耐磨层和第二耐磨层包裹在绝缘套管的内外表面。

更进一步的，三个带材的第一重叠区11设置于第二重叠区12前方。

本实施例中，所述绝缘层为市售的pi膜带制成，所述耐磨层为绝缘纸耐磨材料制成。

实施例6

如图7，本实施例提供用于电动汽车驱动电机的的扁线电机定子的绝缘管，其管壁包括1层绝缘层和1层耐磨层，如图8，所述绝缘套管的截面为圆角矩形。

进一步的，所述绝缘套管由并排设置的2根带材绕一轴线螺旋缠绕而成，并分别形成所述绝缘层和耐磨层，所述带材的边缘沿带材的方向设有第一重叠区和第二重叠区，相邻带材间的第一重叠区和第二重叠区重叠。所述3根带材分别为绝缘带材1和耐磨带材3，绝缘带材1设置耐磨带材3内侧。经过螺旋缠绕后，相互重叠的2根带材形成相互交错的绝缘层和耐磨层。

更进一步的，2个带材的第一重叠区设置于第二重叠区前方。

本实施例中，所述绝缘层为市售的pi膜带制成，所述耐磨层为绝缘纸耐磨材料制成。

实施例7

如图9，本实施例提供用于电动汽车驱动电机的的扁线电机定子的绝缘管，其管壁包括2层绝缘层和2层耐磨层，所述绝缘套管的截面为跑道形。

进一步的，所述绝缘套管由并排设置的4根带材绕一轴线螺旋缠绕而成，并分别形成所述绝缘层和耐磨层，所述带材的边缘沿带材的方向设有第一重叠区和第二重叠区，相邻带材间的第一重叠区和第二重叠区重叠。所述4根带材从内至外分别为耐磨带材14、绝缘带材1、绝缘带材2和耐磨带材3，相互重叠的4根带材形成相互交错的绝缘层和耐磨层。耐磨带材14和耐磨带材3所形成的耐磨层分别位于绝缘套管的外表面和内表面。

更进一步的，所述第一重叠区设置于第二重叠区前方。

本实施例中，所述绝缘层为市售的pi膜带制成，所述耐磨层为绝缘纸耐磨材料制成。

实施例8

本实施例提供本实施例提供一种电动汽车用驱动电机的扁线电机定子，如图10和图11，包括定子本体15以及设置在定子本体外圈的定子齿部16，所述相邻定子齿部之间形成容纳定子绕组的定子线槽17，所述定子线槽中插入有1个如实施例1所述的电动汽车驱动电机定子绝缘套管4；所述绝缘套管4中插入有金属条8。

进一步的，所述定子本体的两端设有用于导通相邻定子线槽中金属条的短路环9。

实施例9

本实施例提供一种与实施例1一致的，所不同的是，所述绝缘层包括依次设置的聚酰亚胺层100、聚乙烯层200、聚芳酰胺层300、二氧化硅层400、聚丙烯层500，所述聚酰亚胺层、聚乙烯层、聚芳酰胺层、二氧化硅层、聚丙烯层的厚度比为2:1:2:1:1。

本发明中，通过本申请发明人经过大量创造性劳动的研究，通过绝缘层各层的设置以及通过它们的协效作用，不管是在高温、低温或是高湿度的环境下，均具有非常优异的绝缘性能，可满足不同绝缘情况的需求。

更进一步的，所述各层之间通过粘合剂固定连接，所述粘合剂以下重量份数的组分：聚乙烯醇29份、纳米二氧化硅9份、聚乙烯吡咯酮21份、环氧基倍半硅氧烷丙烯酸树酯43份。

本发明中的粘合剂，通过聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、环氧基倍半硅氧烷丙烯酸树酯的协效作用，可以有效提高粘合剂与各层材料的配合稳定性，并增加各层材料的表面耐热性、抗氧化性、硬度等性质，使得绝缘层的内部稳定性极大提高，可以达到100%绝缘的效果。

实施例10

本实施例提供一种与实施例1一致的，所不同的是，所述绝缘层包括依次设置的聚酰亚胺层、聚乙烯层、聚芳酰胺层、二氧化硅层、聚丙烯层，所述聚酰亚胺层、聚乙烯层、聚芳酰胺层、二氧化硅层、聚丙烯层的厚度比为2:1:2:1:1。

本发明中，通过本申请发明人经过大量创造性劳动的研究，通过绝缘层各层的设置以及通过它们的协效作用，不管是在高温、低温或是高湿度的环境下，均具有非常优异的绝缘性能，可满足不同绝缘情况的需求。

更进一步的，所述各层之间通过粘合剂固定连接，所述粘合剂以下重量份数的组分：聚乙烯醇33份、纳米二氧化硅8份、聚乙烯吡咯酮24份、环氧基倍半硅氧烷丙烯酸树酯53份。

本发明中的粘合剂，通过聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、环氧基倍半硅氧烷丙烯酸树酯的协效作用，可以有效提高粘合剂与各层材料的配合稳定性，并增加各层材料的表面耐热性、抗氧化性、硬度等性质，使得绝缘层的内部稳定性极大提高，可以达到100%绝缘的效果。

实施例11

本实施例提供一种与实施例1一致的，所不同的是，所述绝缘层包括依次设置的聚酰亚胺层、聚乙烯层、聚芳酰胺层、二氧化硅层、聚丙烯层，所述聚酰亚胺层、聚乙烯层、聚芳酰胺层、二氧化硅层、聚丙烯层的厚度比为2:1:2:1:1。

本发明中，通过本申请发明人经过大量创造性劳动的研究，通过绝缘层各层的设置以及通过它们的协效作用，不管是在高温、低温或是高湿度的环境下，均具有非常优异的绝缘性能，可满足不同绝缘情况的需求。

更进一步的，所述各层之间通过粘合剂固定连接，所述粘合剂以下重量份数的组分：聚乙烯醇23份、纳米二氧化硅6份、聚乙烯吡咯酮15份、环氧基倍半硅氧烷丙烯酸树酯38份。

本发明中的粘合剂，通过聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、环氧基倍半硅氧烷丙烯酸树酯的协效作用，可以有效提高粘合剂与各层材料的配合稳定性，并增加各层材料的表面耐热性、抗氧化性、硬度等性质，使得绝缘层的内部稳定性极大提高，可以达到100%绝缘的效果。

实施例12

本实施例提供一种与实施例1一致的，所不同的是，所述绝缘层包括依次设置的聚酰亚胺层、聚乙烯层、聚芳酰胺层、二氧化硅层、聚丙烯层，所述聚酰亚胺层、聚乙烯层、聚芳酰胺层、二氧化硅层、聚丙烯层的厚度比为2:1:2:1:1。

本发明中，通过本申请发明人经过大量创造性劳动的研究，通过绝缘层各层的设置以及通过它们的协效作用，不管是在高温、低温或是高湿度的环境下，均具有非常优异的绝缘性能，可满足不同绝缘情况的需求。

更进一步的，所述各层之间通过粘合剂固定连接，所述粘合剂以下重量份数的组分：聚乙烯醇38份、纳米二氧化硅13份、聚乙烯吡咯酮27份、环氧基倍半硅氧烷丙烯酸树酯56份。

本发明中的粘合剂，通过聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、环氧基倍半硅氧烷丙烯酸树酯的协效作用，可以有效提高粘合剂与各层材料的配合稳定性，并增加各层材料的表面耐热性、抗氧化性、硬度等性质，使得绝缘层的内部稳定性极大提高，可以达到100%绝缘的效果。

实施例13

本实施例提供一种与实施例1一致的，所不同的是，所述绝缘层包括依次设置的聚酰亚胺层100、聚乙烯层200、聚芳酰胺层300、二氧化硅层400、聚丙烯层500，所述聚酰亚胺层、聚乙烯层、聚芳酰胺层、二氧化硅层、聚丙烯层的厚度比为2:1:2:1:1。

本发明中，通过本申请发明人经过大量创造性劳动的研究，通过绝缘层各层的设置以及通过它们的协效作用，不管是在高温、低温或是高湿度的环境下，均具有非常优异的绝缘性能，可满足不同绝缘情况的需求。

更进一步的，所述各层之间通过粘合剂固定连接，所述粘合剂以下重量份数的组分：聚乙烯醇29份、纳米二氧化硅9份、聚乙烯吡咯酮21份。

实施例14

本实施例提供一种与实施例1一致的，所不同的是，所述绝缘层包括依次设置的聚酰亚胺层100、聚乙烯层200、聚芳酰胺层300、二氧化硅层400、聚丙烯层500，所述聚酰亚胺层、聚乙烯层、聚芳酰胺层、二氧化硅层、聚丙烯层的厚度比为2:1:2:1:1。

本发明中，通过本申请发明人经过大量创造性劳动的研究，通过绝缘层各层的设置以及通过它们的协效作用，不管是在高温、低温或是高湿度的环境下，均具有非常优异的绝缘性能，可满足不同绝缘情况的需求。

更进一步的，所述各层之间通过粘合剂固定连接，所述粘合剂以下重量份数的组分：聚乙烯醇29份、纳米二氧化硅9份、聚乙烯吡咯酮21份。

粘着性能评价

将实施例9-14的粘合剂每一个分别涂覆在压板上，通过预固化进行预硬化。在通过加热、抛光和类似步骤后，通过公知制备方法制得摩擦材料。在常温下对摩擦材料进行抗剪试验（根据jisd4422），测量抗剪强度和基底材料开裂面积，结果如下表所示。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本发明中所未详细描述的技术特征，均可以通过任一现有技术实现。