用于隔離繞組的分隔器的制造方法
【專利說明】用于隔離繞組的分隔器
[0001]本發明涉及用于隔離電機的定子中的端部繞組的分隔器。
[0002]電機的定子通常包括保持定子繞組的狹槽。該繞組可以就地纏繞在狹槽中，不然可以將預成型線圈插入狹槽中。在任一情況下，該繞組通常必須退出一個狹槽并且在進入另一狹槽之前繞過定子外側。該繞組的在定子外側延伸的部分通常被稱為端部繞組或懸垂繞組。
[0003]在多相電機中，定子繞組包括用于每一相的多組隔離繞組。這可以導致彼此相鄰定位的、具有不同相的端部繞組。在操作中，每一相都具有不同電勢。
[0004]在旋轉電機中，該定子在正常情況下充當電樞并且運送主電功率。因為具有不同相的端部繞組可以彼此相鄰定位，所以相當大的電勢可以呈現這些相之間。因此必須確保不同相的端部繞組之間的足夠電絕緣。
[0005]定子繞組中的單個導線通常借助于外絕緣層(典型為磁漆)電絕緣。然而，因制造工序，或者因在構造或使用插入工具期間施加在導線上的應力而在外絕緣層中逐步發展出故障。對于繞組處于不同電勢的情況來說，這可以導致繞組之間的電弧放電。這將使機器低效并且可以導致機器損壞且最終導致機器故障。
[0006]用于電絕緣不同相的端部繞組的已知技術涉及到將絕緣隔板(如間位芳族聚酰胺(meta-aramid)材料和/或聚酯的復合片)插入多組端部繞組之間，或者大致增加導線上的磁漆涂層的厚度。
[0007]電機的額定功率通常受限于在機器使用時定子和轉子的溫升。而且，機器通常在低溫下更有效運轉。由此，許多機器被設置成具有貫穿該機器的氣流，以便冷卻該機器。然而，如果在相鄰組的繞組之間放置絕緣紙，則這可以限制貫穿繞組的氣流，并由此縮減冷卻效率。而且，該紙可能變得損壞或移動，特別是在端部繞組可能更多暴露的情況下。
[0008]另一方面，如果增加導線上的磁漆涂層的厚度，則這縮減針對指定尺寸機器的銅量，并由此縮減機器的額定功率。
[0009]以本申請人名義的EP1865588 A1(其主旨通過引用并入于此)公開了一種用于在諸如旋轉電機的電氣裝置的多組繞組之間設置電絕緣層的分隔器。該分隔器包括互連桿的矩陣。這可以允許將氣隙呈現在多組繞組之間，其可以改進機器的冷卻效率。
[0010]wo 2001/087618公開了一種用于隔離定子總成中的端部繞組的技術。該技術涉及在不同相的相鄰端匝之間插入電絕緣片。該電絕緣片用盤繞端匝的繩索就地保持。一旦將該電絕緣片就地保持，就將相分隔器插入相鄰端匝之間。相分隔器具有首端部分和延長主體部分，并且用力在端部線圈之間驅動。
[0011]在EP 1865588和W0 2001/087618中公開的用于隔離端部繞組的技術可以允許空氣快速流過繞組。然而，已經發現，氣流不能一貫地遞送至繞組的所有部分。例如，可能有很少氣流貫穿繞組的內部部分，其還可以是遭遇最高溫度的地方。
[0012]而且，W0 2001/087618的排布結構涉及相當麻煩的組裝工序，并且需要在端匝之間驅動相分隔器可能潛在地損壞單個導線的外絕緣層。另外，該電絕緣片可以限制端匝之間的氣流。另一方面，紙中的孔可以限制相的電隔離。
[0013]根據本發明的一個方面，提供了一種用于隔離旋轉電機的定子中的多組端部繞組的分隔器，其中，所述分隔器被設置成提供貫穿所述繞組的周向氣道。
[0014]本發明可以提供這樣的優點，S卩，通過將所述分隔器設置成提供貫穿所述繞組的周向氣道，可以將氣流遞送至所述繞組的內部部分。這可以允許更加一貫冷卻所述繞組。
[0015]所述周向氣道可以是這樣的氣道，S卩，其在將所述分隔器放置在兩組繞組之間時，至少部分地沿周向方向行進，或者具有沿周向方向的主要分量。然而，所述氣道的方向還可以具有其它分量，如徑向分量和/或軸向分量。
[0016]優選的是，所述分隔器的至少一部分大致平坦，并且所述周向氣道設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)。這可以允許將氣流遞送至所述繞組的不能以其它方式到達的部分。
[0017]所述分隔器可以包括具有多個豎立部件的大致平坦層。例如，可以設置單個平坦層，并且所述豎立部件可以突出所述平坦層的平面。另選的是，頂部和底部平坦層可以在其間設置有氣隙，在該情況下，所述豎立部件可以在所述頂部平坦層與底部平坦層之間延伸。所述豎立部件例如可以是肋狀部或支柱。
[0018]所述豎立部件可以起作用以保持分離相鄰組的繞組。由此，所述豎立部件可以通過保持它們之間的氣隙，來幫助確保兩組繞組之間的足夠電隔離。所述氣隙的尺寸被優選地選擇成，提供基于空氣擊穿強度的足夠電隔離。
[0019]優選的是，所述周向氣道設置在所述豎立部件之間。由此，所述豎立部件可以提供分離相鄰組的繞組并且提供貫穿所述繞組的周向氣道的雙重功能。
[0020]所述分隔器可以包括多個周向氣道。這可以幫助冷卻同時幫助保持相鄰組的繞組之間的希望隔離。
[0021]所述分隔器優選地被設置成位于所述旋轉電機的定子中的兩組端部繞組之間。優選的是，所述分隔器被設置成，將氣流遞送至未以其它方式暴露的兩組繞組之間的區域，如所述繞組的內部部分。這可以允許實現所述繞組的更好且更加一貫的冷卻。
[0022]優選的是，所述分隔器包括所述周向氣道與所述繞組之間的至少一個開口。例如，所述氣道可以是開口，或者其可以具有孔。這可以允許經過所述周向氣道的氣流被遞送至所述繞組，由此易于冷卻所述繞組。
[0023]優選的是，所述分隔器被設置成允許徑向氣流貫穿所述繞組。這可以通過提供貫穿所述分隔器的平面的氣路來實現。例如，所述分隔器可以包括從所述分隔器的一側至另一側的孔或開口。這可以通過向貫穿所述繞組的氣流提供徑向路徑來幫助冷卻所述繞組。
[0024]所述分隔器可以被設置成大致沿一組繞組的長度延伸。例如，所述分隔器可以被設置成，從接近所述繞組退出定子槽的地方的區域延伸至所述繞組進入定子槽的地方。這可以幫助確保所述繞組完完全全隔離。而且，氣流可以更均勻地橫跨繞組遞送，由此實現所述繞組的更有效且一貫的冷卻。
[0025]在一個實施方式中，所述分隔器包括通過氣隙隔離的頂層和底層。這可以幫助保持相鄰組的繞組之間的足夠隔離。優選的是，所述周向氣道處于所述頂層與所述底層之間。
[0026]所述頂層和所述底層中的至少一個可以包括用于支承一組繞組的裝置。所述用于支承一組繞組的裝置可以被設置成縮減或防止所述繞組下垂到所述周向氣道中。這可以幫助確保保持多組繞組之間的所需隔離。
[0027]所述用于支承一組繞組的裝置可以包括一系列平坦部件。這可以允許支承繞組，而所述平坦部件之間的間隙或開口可以允許通過所述分隔器的徑向氣流和/或來自周向氣道的氣流被遞送至所述繞組。
[0028]該系列平坦部件例如可以是一系列梁。該梁可以沿不同于所述繞組方向的方向行進。例如，該梁可以沿大致垂直于所述繞組方向的方向行進。這可以幫助防止所述繞組下垂到所述氣道中。
[0029]優選的是，所述頂層的多個部分與所述底層的多個部分相對交錯。例如，其中，用于在一個層中支承一組繞組的所述裝置包括一系列平坦部件，這些可以相對于另一層中的對應部分交錯。例如，一個層的一部分(例如，平坦部件)可以與另一層中的開口相對地定位。
[0030]通過相對于所述底層的多個部分交錯所述頂層的多個部分，可以最小化按壓貫穿所述分隔器的繞組的可能性。然而，貫穿所述分隔器的徑向氣流可以依靠所述層中的開口來實現。而且，貫穿所述分隔器的周向氣流可以貫穿所述開口到達所述繞組內部。另外，通過相對于所述底層的多個部分交錯所述頂層的多個部分，可以改進所述分隔器的爬電距離。
[0031]優選的是，所述分隔器還包括用于隔離所述頂層和所述底層的裝置。所述用于分隔所述頂層和所述底層的裝置可以包括諸如肋狀部或支柱的豎立部件。
[0032]用于隔離的所述裝置可以相對于用于支承一組繞組的平坦部件的邊緣偏移。這可以幫助最大化所述分隔器的所述爬電距離。
[0033]所述分隔器還可以包括處于所述頂層和所述底層之間的傾斜部分。這可以幫助將所述分隔器插入多組繞組之間，因為所述傾斜部分可以幫助推開相鄰組的繞組。所述傾斜部分可以包括至少一個狹縫。這可以向所述分隔器提供一定的柔性，從而可以在將所述分隔器插入到所述繞組中時加以幫助。
[0034]所述分隔器可以包括僅設置所述頂層與所述底層中的一個的區域。該區域可以位于希望將物理支承用于一組繞組，但沒有恰好相鄰另一組繞組的地方(并由此不需要電隔離)。該區域還可以幫助將所述分隔器就地保持在所述繞組之間。該區域可以包括至少一個孔，并優選為多個孔，其可以允許徑向氣流貫穿所述繞組。
[003