專利名稱：用于定子槽絕緣襯的電介質擠出成形的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及電動馬達的定子，更具體地，涉及用于電動馬達定子的槽絕緣 襯。
背景技術：
電動馬達包括具有用于馬達導體的定子組件。用于定子組件的定子堆包括從該定 子堆徑向延伸的齒。導體被插入到由間隔分開的定子齒限定的槽中。定子槽絕緣襯(或定 子絕緣紙)被插入在定子槽中，以便使這些導體電絕緣。這些導體必需與定子堆電絕緣，以 防止發生相的接地短路，并且還必需彼此電絕緣，以防止發生相與相的短路。以片的形式來提供定子槽絕緣襯材料，該片被彎曲成使導體電絕緣的合適形狀。 通常，槽絕緣襯材料被彎曲成S形或B形。槽絕緣襯材料的每一個片都被加熱并彎曲成合 適的形狀。在冷卻后，這些片被切割成適當的長度，折疊成合適的形狀，并插入在定子堆中。導體的截面形狀和數量決定了槽絕緣襯材料被折疊以使這些導體電絕緣的形狀。 另外，取決于特定電動馬達的每一定子槽內組裝的導體數量，在每一槽中使所有導體電絕 緣可能需要不止一個槽絕緣襯材料片。

發明內容
一種電動馬達，其包括轉子，以及圍繞該轉子同軸布置的定子組件。定子組件包括 定子堆，該定子堆包括多個從其徑向延伸的間隔分開的齒。所述多個定子齒限定了多個定 子槽。多個槽絕緣襯均被插入到定子槽中相應的一個內。槽絕緣襯均由一定長度的擠出成 形的介電材料形成。一種制造電動馬達的方法，其包括將擠出成形的槽絕緣襯插入到定子的定子槽 內。在擠出成形的槽絕緣襯被插入到定子槽內之后，將多個導體插入到由擠出成形的槽絕 緣襯限定的多個腔中相應的一個內。聯系附圖，由以下對實施本發明的最佳模式的詳細描述，本發明的上述特征和優 點以及其它特征和優點將會明了。本發明還提供了以下方案1. 一種電動馬達，包括定子堆；多個間隔分開的定子齒，所述定子齒從所述定子堆徑向延伸，其中所述多個定子 齒限定了多個定子槽；多個槽絕緣襯，其中所述多個槽絕緣襯中的每一個均限定了多個腔，其中所述多 個定子槽中的每一個均容納一個相應的定子絕緣襯；多個導體，所述多個導體中的每一個均被軸向插入到所述腔中相應的一個內；以 及其中，所述多個槽絕緣襯中的每一個均由一定長度的擠出成形的介電材料形成。
2.如方案1所述的電動馬達，其中，所述多個導體中的每一個均具有使所述導體 的長度的一部分被所述多個槽絕緣襯中相應的一個完全圍繞。3.如方案1所述的電動馬達，其中，所述多個槽絕緣襯中的每一個都被形成為限 定了多個腔的單個擠出成形件。4.如方案1所述的電動馬達，其中，所述多個槽絕緣襯中的每一個進一步包括多 個結合在一起的擠出成形的莖管，其中所述多個莖管中的每一個均限定了所述多個腔中的 相應的一個。5. —種定子組件，包括定子堆；多個間隔分開的定子齒，所述定子齒從所述定子堆徑向延伸，其中所述多個定子 齒限定了多個定子槽；多個導體，其被軸向插入到所述定子槽中；多個單件的槽絕緣襯，其中一個槽絕緣襯被插入到所述定子槽的相應的一個內； 以及其中，所述多個槽絕緣襯中的每一個均由一定長度的擠出成形的介電材料形成。6.如方案5所述的定子組件，其中，所述多個槽絕緣襯中的每一個均限定了多個 腔，并且其中，所述多個導體中的每一個均被插入到所述多個腔中的相應的一個內。7.如方案6所述的定子組件，其中，所述多個導體中的每一個均具有使所述導體 的長度的一部分被所述多個槽絕緣襯中相應的一個完全圍繞。8.如方案6所述的定子組件，其中，所述多個槽絕緣襯中的每一個都被形成為限 定了多個腔的單個擠出成形件。9.如方案6所述的定子組件，其中，所述多個槽絕緣襯中的每一個進一步包括多 個結合在一起的擠出成形的莖管，其中所述多個莖管中的每一個均限定了腔。10. —種制造電動馬達的方法，包括將擠出成形的槽絕緣襯插入到定子的定子槽中；以及將多個導體插入到由所述擠出成形的槽絕緣襯限定的多個腔中的相應的一個中。11.如方案10所述的方法，進一步包括擠出成形出多個莖管，所述多個莖管中的每一個均限定了所述多個腔中的一個； 以及在將所述槽絕緣襯插入到所述定子槽內之前，將所述多個莖管結合在一起以形成 所述槽絕緣襯。12.如方案10所述的方法，進一步包括在將所述槽絕緣襯插入到所述定子槽內之前，將所述槽絕緣襯擠出成形為限定了 多個腔的單件。13.如方案10所述的方法，進一步包括在將所述槽絕緣襯插入到所述定子槽內之前，將所述單件的槽絕緣襯切割成預定 的長度。14.如方案10所述的方法，其中，將所述多個導體插入到所述相應的多個腔中進 一步包括，將所述多個導體插入從而使得所述多個導體中的每一個的長度的至少一部分被所述槽絕緣襯完全圍繞。


圖1是用于電動馬達的轉子和定子組件的示意性截面圖；圖2是轉子和定子組件的局部示意性截面圖，示出了定子組件的第一實施例，其 中示出了定子槽和定子槽絕緣襯；圖3A是圖1和圖2的定子槽絕緣襯的第一實施例的局部示意性透視圖；圖;3B是圖1、圖2和圖3A的定子槽絕緣襯的第一實施例的局部示意性端視圖；圖4A是圖1和圖2的定子槽絕緣襯的第二實施例的局部示意性端視圖；以及圖4B是圖1、圖2和圖4A的定子槽絕緣襯的第二實施例的局部示意性端視圖。
具體實施例方式參照附圖，在全部的視圖中相同的附圖標記指示相同或相似的部件，其中圖1和 圖2局部示意性示出了具有定子組件12和轉子14的電動馬達10。定子組件12包括多個 定子齒16。定子齒16從定子堆16徑向延伸，并且彼此間隔分開以形成定子槽20。多個導 體22被插入到定子槽20中。定子槽絕緣襯M被插入到定子槽20中以便使導體22與定 子堆18電絕緣，并且使導體22彼此也電絕緣。導體22必需與定子堆18電絕緣，以便防止 發生相到地的短路，而且導體22也必需彼此電絕緣，以便防止發生相與相之間的短路。在所示出的實施例中，定子槽20是敞開的槽，導體22和槽絕緣襯M都可以被軸 向或徑向地插入。然而，定子槽20也可以是封閉的槽20，從而導體22和槽絕緣襯M可以 被徑向插入。參見圖2、圖3A和圖;3B，槽絕緣襯對被進一步詳細的示出。槽絕緣襯對由介電 材料擠出成形，以形成單件式的槽絕緣襯對。槽絕緣襯對可以由任何能夠被擠出成形并且 還能夠使導體22電絕緣的材料形成。槽絕緣襯M優選為多管腔槽絕緣襯對，其限定了多個腔26。腔沈的數量和形狀 由組裝在每個槽20內的導體22的數量和形狀來確定。在所示出的實施例中，每個槽內有 4個導體22，這些導體22由具有正方形截面形狀的導線形成。導體22的數量和形狀可以 根據電動馬達10的設計和目的而改變，因而腔沈的數量和形狀也可以根據電動馬達10的 設計和目的而改變。本領域中的技術人員能夠為特定的電動馬達10確定導體22以及腔沈 的合適數量和形狀。槽絕緣襯M具有一對相對的側壁觀、一對相對的端壁30、以及至少一個分隔壁 32。相對的側壁28具有第一厚度34，相對的端壁30具有第二厚度36，并且分隔壁32具有 第三厚度38。因為槽絕緣襯M已經被擠出成形為單件的，所以分隔壁32不具有雙倍的厚 度，就像有時候當把材料片彎曲成期望形狀時會發生的那樣。另外，側壁觀、端壁30、以及 分隔壁32在導體22的長度的一部分周圍包圍腔沈。導體22的端部(其從定子堆18軸向 延伸)被按照用于電動馬達10的操作所需而被保留為暴露的。提供被包圍的腔沈確保了 介電材料中沒有間隙，而這在將材料片彎曲成期望形狀時會經常發生。期望電動馬達10具有高功率密度。功率密度是指功率輸出相對于馬達大小尺寸 的比率。電動馬達10正日益頻繁地被用于空間受限的應用中。因此，為了保持盡可能小的尺寸，期望減小槽絕緣襯M和導體22所需的封裝區域，從而減小用于每個槽20的所需尺 寸大小，并減小用于總的定子組件12的所需尺寸大小。因此，期望提供具有側壁觀、端壁 30、以及分隔壁32的槽絕緣襯M，其中側壁觀、端壁30、以及分隔壁32具有可能的最小厚 度同時仍提供了電動馬達10所需的電絕緣水平。另外，將槽絕緣襯M擠出成形為所期望的 形狀消除了雙倍的壁厚，如上所述那樣，這減小了槽絕緣襯M和導體22所需的封裝區域。在所示出的實施例中，第一、第二、和第三厚度34、36、38均相等，使得側壁觀、端 壁30、以及分隔壁32的厚度也都相等。可替代地，第一厚度34、第二厚度36、和/或第三 厚度38可以是不同的厚度，以便如電動馬達10可能需要的那樣提供不同的電絕緣量。例 如，端壁30可需要比分隔壁32更小的電絕緣，因而第二厚度36可以小于第三厚度38。本 領域中的技術人員能夠確定側壁觀、端壁30、或分隔壁32中每一個所需的厚度。組裝電動馬達10的典型方法包括，將槽絕緣襯M插入到定子槽20中，然后將導 體22插入到由槽絕緣襯M限定的獨立的腔沈內。對于特定的電動馬達10，槽絕緣襯M 可以被預先切割成所需長度。可替代地，槽絕緣襯M可以被提供為連續的卷，并且在被組 裝到定子槽20內時才被切割成一定的長度。為每個定子槽20提供單件的預成形的槽絕緣 襯M為每個電動馬達10減少了部件數量和所需的組裝時間。在插入過程中，導體22可能會鉤住位于常規槽絕緣襯上的褶皺或毛刺，這些褶皺 或毛刺是制造過程造成的。因此，電動馬達10的組裝是槽絕緣襯M易于遭受撕裂的時刻。 另外，電動馬達10在其使用壽命期間被暴露給許多熱循環。這些熱循環可能會導致導體 22、槽絕緣襯M以及定子堆18之間的相對運動。該相對運動的結果是，槽絕緣襯M這時 候又處于撕裂的風險中。提供擠出成形的槽絕緣襯M減少了槽絕緣襯M的材料中的毛刺 和褶皺的數量，使得其在插入或者槽絕緣襯M和定子堆18之間的相對運動期間更不易于 被撕裂。參見圖1、圖4A和圖4B，示出了用來和電動馬達10 —起使用的槽絕緣襯124的第 二實施例。槽絕緣襯124限定了多個腔126。腔126的數量和形狀由組裝到每個槽20 (圖 1中示出)中的導體22(圖1中示出)的數量和形狀來確定。在圖4所示的實施例中，槽絕 緣襯IM具有3個腔125，用于和在每個槽20中使用了三個導體22的電動馬達10 —起使 用，其中導體22由具有圓形截面形狀的導線形成。導體22的數量和形狀可以根據電動馬 達10的設計和目的而改變，因而腔126的數量和形狀也可以根據電動馬達10的設計和目 的而改變。本領域中的技術人員能夠為特定的電動馬達10確定導體22以及腔126的合適 數量和形狀。在第二實施例中，槽絕緣襯124由介電材料擠出成形以形成多個莖管 (straws) 140A-C(即，總體上是管狀的)。槽絕緣襯IM可以由任何能夠被擠出成形并且能 夠使導體122電絕緣的材料形成。莖管140A-C被單獨擠出成形，并且每一個均限定一個腔 126。莖管140A-C然后被結合在一起，以形成單件的具有多個腔126的槽絕緣襯IM組件。 被結合在一起的莖管140A-C的數量由組裝在每個槽20內的導體22的數量確定。槽絕緣襯IM具有一對相對的側壁部分128、一對相對的端壁部分130、以及至少 一個分隔壁部分132。相對的側壁部分1 具有第一厚度134，相對的端壁部分130具有第 二厚度136，并且分隔壁部分132具有第三厚度138。因為槽絕緣襯124已經被擠出成形為 單獨的莖管140A-C，所以每個分隔壁部分123形成為具有來自一個莖管140A-C的第一部分142A和來自第二莖管140A-C的第二部分142B。第一部分142A和第二部分142B可以均具 有減小的厚度以便在將莖管140A-C結合在一起時維持總的第三厚度138盡可能與第一厚 度134及第二厚度136是均勻的。可替代地，第三厚度138可以大于第一厚度134和第二 厚度136，但是小于在用于常規定子槽絕緣襯的折疊過程中的雙倍厚度。側壁部分128、端壁部分130、以及分隔壁部分132在導體122的長度的一部分周 圍包圍腔126。導體122的端部(其從定子堆18軸向延伸)被按照用于電動馬達10的操 作所需而被保留為暴露的。提供被包圍的腔126確保了介電材料中沒有間隙，而這在將材 料片彎曲成期望形狀時會經常發生。

期望電動馬達10具有高功率密度。功率密度是指功率輸出相對于馬達大小尺寸 的比率。電動馬達10正日益頻繁地被用于空間受限的應用中。因此，為了保持盡可能小的 尺寸，期望減小槽絕緣襯1 和導體22所需的封裝區域。因此，期望提供具有側壁部分128、 端壁部分130、以及分隔壁部分132的槽絕緣襯124，其中側壁部分128、端壁部分130、以及 分隔壁部分132具有可能的最小厚度同時仍提供了電動馬達10所需的電絕緣水平。另外， 將槽絕緣襯M擠出成形為所期望的形狀消除了雙倍的壁厚，如上所述那樣，這減小了槽絕 緣襯IM和導體22所需的封裝區域。第一厚度134、第二厚度136、和/或第三厚度138可以是不同的厚度，以便如電動 馬達10可能需要的那樣并且作為結合過程的結果而提供不同的電絕緣量。本領域中的技 術人員能夠確定側壁部分128、端壁部分130、或分隔壁部分132中每一個所需的厚度。組裝電動馬達10的典型方法包括，將槽絕緣襯IM插入到定子槽20中，然后將導 體22插入到由槽絕緣襯124限定的獨立的腔126內。為每個定子槽20提供預成形的槽絕 緣襯124，從而為每個電動馬達10減少了部件數量和所需的組裝時間。莖管140A-C在槽絕 緣襯1 被插入到電動馬達10中之前被結合在一起。因此，在電動馬達10被組裝的時刻， 僅單件的槽絕緣襯1 被插入每一個定子槽20中。在插入過程中，導體22可能會鉤住位于常規槽絕緣襯上的褶皺或毛刺，這些褶皺 或毛刺是制造過程造成的。因此，電動馬達10的組裝是槽絕緣襯IM易于遭受撕裂的時 刻。另外，電動馬達10在其使用壽命期間被暴露給許多熱循環。這些熱循環可能會導致導 體22、槽絕緣襯124以及定子堆18之間的相對運動。該相對運動的結果是，槽絕緣襯IM 這次又處于撕裂的風險中。提供擠出成形的槽絕緣襯1 減少了槽絕緣襯124的材料中的 毛刺和褶皺的數量，使得其在插入或者槽絕緣襯IM和定子堆18之間的相對運動期間更不 易于被撕裂。盡管已經詳細地描述了用于實現本發明的最佳模式，但是熟悉本發明涉及領域的 技術人員在所附權利要求范圍內將會認識到用于實踐本發明的各種替代性設計和實施例。權利要求
1.一種電動馬達，包括 定子堆；多個間隔分開的定子齒，所述定子齒從所述定子堆徑向延伸，其中所述多個定子齒限 定了多個定子槽；多個槽絕緣襯，其中所述多個槽絕緣襯中的每一個均限定了多個腔，其中所述多個定 子槽中的每一個均容納一個相應的定子絕緣襯；多個導體，所述多個導體中的每一個均被軸向插入到所述腔中相應的一個內；以及 其中，所述多個槽絕緣襯中的每一個均由一定長度的擠出成形的介電材料形成。
2.如權利要求1所述的電動馬達，其中，所述多個導體中的每一個均具有使所述導體 的長度的一部分被所述多個槽絕緣襯中相應的一個完全圍繞。
3.如權利要求1所述的電動馬達，其中，所述多個槽絕緣襯中的每一個都被形成為限 定了多個腔的單個擠出成形件。
4.如權利要求1所述的電動馬達，其中，所述多個槽絕緣襯中的每一個進一步包括多 個結合在一起的擠出成形的莖管，其中所述多個莖管中的每一個均限定了所述多個腔中的 相應的一個。
5.一種制造電動馬達的方法，包括將擠出成形的槽絕緣襯插入到定子的定子槽中；以及將多個導體插入到由所述擠出成形的槽絕緣襯限定的多個腔中的相應的一個中。
6.如權利要求5所述的方法，進一步包括擠出成形出多個莖管，所述多個莖管中的每一個均限定了所述多個腔中的一個；以及 在將所述槽絕緣襯插入到所述定子槽內之前，將所述多個莖管結合在一起以形成所述 槽絕緣襯。
7.如權利要求5所述的方法，進一步包括在將所述槽絕緣襯插入到所述定子槽內之前，將所述槽絕緣襯擠出成形為限定了多個 腔的單件。
8.如權利要求5所述的方法，進一步包括在將所述槽絕緣襯插入到所述定子槽內之前，將所述單件的槽絕緣襯切割成預定的長度。
9.如權利要求5所述的方法，其中，將所述多個導體插入到所述相應的多個腔中進一 步包括，將所述多個導體插入從而使得所述多個導體中的每一個的長度的至少一部分被所 述槽絕緣襯完全圍繞。
全文摘要
本發明涉及用于定子槽絕緣襯的電介質擠出成形。具體地，提供了一種電動馬達，其包括轉子以及圍繞該轉子同軸布置的定子組件。定子組件包括定子堆，以及多個從該定子堆徑向延伸的間隔分開的齒。所述多個定子齒限定了多個定子槽。多個槽絕緣襯被插入到定子槽中相應的一個內。槽絕緣襯均由一定長度的擠出成形的介電材料形成。一種制造電動馬達的方法，其包括將擠出成形的槽絕緣襯插入到定子槽內，然后將多個導體插入到由擠出成形的槽絕緣襯限定的多個腔中相應的一個內。
文檔編號H02K3/34GK102044925SQ20101052099
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月22日 優先權日2009年10月23日
發明者F·W·羅茲 申請人:通用汽車環球科技運作公司