首页> 中国专利> 在电机中使用的电导线

在电机中使用的电导线

摘要

本发明涉及一种用于在电机中使用的电导线,特别是用于制造用于电机、如电动机或发电机的定子的绕组的电导线。所述电导线包括能导电的导线芯,所述导线芯具有基本上矩形的横截面,其中,所述导线芯具有两个相对设置的纵向端面和两个相对设置的横向端面以及在导线芯的第一端部和第二端部之间的总纵向延伸。所述电导线还此外还包括至少一个绝缘层,所述绝缘层至少在导线芯的总纵向延伸的主要部分上在整个周边为绕所述导线芯设置。所述至少一个绝缘层主要由能挤出的、聚合物的热塑性材料制成,所述材料选自以下组:芳香族聚砜(PAES)或由芳香族聚砜(PAES)组成的混合物。

著录项

  • 公开/公告号CN112166542A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2021-01-01

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 米巴电动汽车有限公司;

    申请/专利号CN201980035610.6

  • 发明设计人 A·艾伦伯格;

    申请日2019-05-28

  • 分类号H02K3/34(20060101);H01B3/30(20060101);H01B7/08(20060101);H02K3/30(20060101);

  • 代理机构11038 中国贸促会专利商标事务所有限公司;

  • 代理人俄旨淳

  • 地址 奥地利拉基兴

  • 入库时间 2023-06-19 09:23:00

说明书

技术领域

本发明涉及一种在电机中使用的、特别是用于制造电机、如电动机或发电机的定子或转子的绕组的电导线。

背景技术

具有电导线的电机在原理上是由现有技术公知的。作为主要的例子,这里可以举出用于产生、转换或转化电能的机器。

根据相应电机的目的或结构类型,用于引导电流的电导线以不同的方式和形式设置在电机中。通常,电导线以线圈或绕组的形式设置在电机中,后面一种情况例如是指发电机或电动机的常规定子或转子的情况。

通常,在电机的运行中感应生成高电压或者给电机加载高电压,并且原理上此时可能在电导线相互之间或在电导线与电机的其他组成部分或者特别是导电的部件、如定子或转子的叠片组之间发生不希望的电接触。为了避免出现这种情况,必要的是,电导线相对于彼此以及相对于电机的其他部件是电绝缘的或尽可能是有屏蔽的。对此存在相关的标准,如例如EN 60664-1,这些标准规定了,构成至少一个绝对无缺陷的绝缘层或构成双层的绝缘层。

在过去,非常常见的方法是通过沉积在电导线上的漆层和树脂浸渍的绝缘纸对导线进行绝缘,所述方法满足了电机中对电导线的绝缘要求。在电导线上施加厚度从几个10μm到几个100μm的漆层要求对其进行硬化,所述硬化通常在炉具中执行并且是耗时、耗能以及也是高成本的。同样,树脂浸渍的绝缘纸的导入和此后将电导线例如嵌入电机的定子或转子的槽中都会导致高的技术上的支出。

在DE102015216840A1中公开了一种备选方案。这里记载了一种用于电机的、具有电导线的定子,所述电导线通过绝缘元件相对于叠片组绝缘。所述绝缘元件这里由热塑性软管元件构成,所述软管元件包围或包裹相应的电导线。由此,替代使用绝缘纸,需要在嵌入电机中之前将每个电导线与为此设置软管元件相组装,这意味着很大的工艺成本。

在EP3043355A1中公开了另一种用于实现充分的绝缘的可能性。这里记载了一种具有多层的绝缘层的电导线,所述绝缘层具有含尿烷的、热固性的漆作为附着层,所述附着层用于沉积在其上的热塑性的塑料。但所述漆层必须在进一步处理之前在炉具中硬化,然后才能施加第二层或顶层,这里带来了提高的工艺成本。

US2015243410A1描述了这样的问题,即,电导线上由多个热固性的漆层组成的绝缘层随着漆层数量的增加会导致各个漆层之间的附着力变小,并且此外还可能出现形成气泡。在US2015243410A1中提出了,由多层结构构成绝缘层,其中,最外面的层由热塑性塑料制成并所述最外面的层能通过热固性的漆层与电导线连接。但这里同样要求对底漆层进行硬化,这也会带来高的工艺成本。

此外,对于电机,通常希望实现紧凑性并且同时仍实现尽可能高的性能。此外,电机功率或效率在很大程度上取决于所使用的电导线的数量或者说电导线的组装密度。

发明内容

本发明的目的是,克服现有技术仍存在的缺点并且提供一种电导线,所述电导线将相对于其他电导线以及相对于电机的其他特别是导电的部件具有足够好的绝缘与电导线尽可能节省空间的布置形式相结合,特别是实现了电导线在电机中特别高的占空系数。此外,本发明的目的是,提供一种电技术或电的绕组,所述绕组由一个或多个相应地构成的电导线组成,以及提供一种具有一个或多个相应地构成的电导线的定子。

本发明的所述目的一方面通过根据权利要求的电导线来实现。

根据本发明的电导线适于在电机中使用、特别是适于制造用于电机、如电动机或发电机的定子的绕组。

所述电导线包括:能导电的导线芯,所述导线芯具有基本上矩形的横截面并且具有基本上连续闭合的导线芯横截面。所述导线芯具有两个相对设置的纵向端面和两个相对设置的横向端面以及在导线芯的第一端部和第二端部之间的总纵向延伸。所述总纵向延伸这里可以根据具体应用场合保持非常短,例如在将多个电导线焊接成绕组的情况下,但对于另外的应用场合导线芯也可以具有较大的总纵向延伸。此外,导线芯不必沿其总纵向延伸具有直线的走势,相反导线芯完全可以根据应用场合沿其在第一端部和第二端部之间的总纵向延伸例如也具有弯曲部或局部弯曲的走势。

此外,所述电导线包括至少一个绝缘层。所述绝缘层至少在导线芯的总纵向延伸的主要部分上在整个周边绕导线芯设置或在横截面中完全包围导线芯。

所述至少一个绝缘层主要由能挤出的、聚合物的热塑性材料制成,所述材料选自以下组:芳香族聚砜(PAES)或由芳香族聚砜组成的混合物。这里以及在下面,与用以制成所述至少一个绝缘层的材料相关地,表述“主要”是指,所述至少一个绝缘层绝大部分或者说大部分的比例、例如至少按重量90%、优选按重量95%或更多地由所给出的聚合物材料或其混合物制成。而较小的比例、例如最高按重量10%、优选按重量5%或更低地,所述绝缘层也可以包括其他组分,如例如对于热塑性聚合物包括常见的添加剂。此外,当然可以理解的是,在所述绝缘层中例如也可能存在少量由于制造和/或加工带来的杂质。

这样设计得电导线可以有利地特别节省空间地设置在电机中,例如设置在定子的为了容纳电导线而设置的槽中,并且尽管如此相对于其他的电导线和/或电机其他的特别是导电的组成部分、例如定子的槽壁仍具有足够的绝缘效果。原则上,例如这样构成的电导线以一个绝缘层已经可以实现要求的绝缘特性。在原理上,这里所述至少一个绝缘层可以通过直接施加到导线芯上实现,如下面还将详细说明的那样,将绝缘层施加到导线芯上优选通过挤出来进行。导线芯可以如所述那样在横截面中具有基本上矩形的形状,在这种导线芯中,倒圆的棱边是常见的并且也是优选的。

此外有利的是,这样设计的电导线能够快速、方便和可靠地设置或引入到电机中,因为不必设置附加的绝缘层,如例如绝缘纸。出人意料地已经证实,所述至少一个绝缘层在如所述那样选择聚合物材料时总体上可以选择得很薄,从而能够实现导流或导电的导线芯特别高的组装密度,所述导线芯通常由铜构成。已经证实,这种也称为“铜占空系数”的设计标准允许提高电机、例如定子的效率,而不会同时牺牲绝缘特性。此外,在将所述电导线导入叠片组时或者也在可能的例如用于构成绕组或线圈的后续弯曲过程中,可以对防止发生损坏的安全性产生有利影响。

此外,在具有所给出的用于所述至少一个绝缘层的聚合物材料的电导线中,也可以在常见的运行电压下,例如220V至1400V的运行电压下,在例如高达170℃、优选高达180℃并且特别是高达210℃的高温度下实现电机的持续运行,而不会牺牲电绝缘特性。尽管具有节省空间的设计,仍能实现的是,这种设计允许所述电导线尽可能紧密和紧凑的设置。

在一个优选的改进方案中可以设定,所述至少一个绝缘层由在0.1kHz至100kHz的频率和-50℃至180℃的温度下按IEC 60250测量具有小于4的相对介电常数的材料制成。

由此,可以提供具有足够好的绝缘特性并且同时具有特别小的位置需求的电导线,因为所述至少一个绝缘层可以选择得特别薄。换言之,所述至少一个绝缘层可以以较小的层厚施加在导线芯上,在绝缘特性方面不必承受损失。相对介电常数通常也称介电常量。

但也可能有利的是,用以制成所述至少一个绝缘层的所述材料具有大于160℃、优选大于170℃、特别是大于180℃的玻璃化转变温度。

由此,用于所述至少一个绝缘层的材料可以选择成,使得所述材料一方面在电导线的运行条件下直到很高的温度都保持形状稳定性,但同时可以在不需要很大能量消耗的情况下能使其成形。这例如是为了将绝缘层施加到导线芯上,或者是为了在施加所述至少一个绝缘层之后例如通过弯曲对电导线进行成型。

此外可以设定,所述至少一个绝缘层由具有按照ISO 75-1,-2,-3的方法A至少为170℃的热变形温度的材料制成。

通过这个设计方案,可以提供具有足够绝缘特性的绝缘层,所述绝缘层同时也允许在高运行温度下使用所述电导线。所述绝缘层优选由具有按照ISO 75-1,-2,-3的方法A至少为180℃的热变形温度的材料制成。按照ISO 75-1,-2,-3的热变形温度也称为HDT值(英文:Heat Deflection Temperature或Heat Distortion temperature),在具体情况下所述热变形温度也称为HDT-A值(方法A,试样载荷为1.8N/mm

这样的实施方案也可能是适宜的,其中,所述至少一个绝缘层在层厚小于500μm时按照IEC 60243-1具有至少为28kV/mm的介电强度。

由此,可以提供这样的电导线,通过所述电导线在电机的运行中特别是防止出现不希望的电压击穿,例如电弧或电火花,或者在电机运行中,即在用电压或电流加载电导线芯时防止在各个电导线之间和/或在电导线与电机的其他部件之间出现短路。

在一个优选的实施形式中,电导线的所述至少一个绝缘层可以主要由聚砜(PSU)、聚醚砜(PES或PESU)或聚苯砜(PPSU),或者由这些芳香族聚砜(PAES)的混合物制成。

就是说,所述至少一个绝缘层主要由具有以下基本结构的聚砜:

或具有以下基本结构的聚醚砜(PES或PESU):

或具有以下基本结构的聚苯砜(PPSU)制成:

或者由这些具有所给出的基本结构的芳香族聚砜的混合物制成。具有这种绝缘层的电导线使得可以实现绝缘层的具有非常小的层厚的特别薄的设计方案,并且仍能实现足够的绝缘特性。由此可以得到这样设计的电导线在电机中特别节省空间的布置形式。

此外,所述至少一个绝缘层在横向端面的区域内的层厚可以是所述至少一个绝缘层在纵向端面的区域内的层厚的2倍至8倍。

尤其是在直接邻接地设置多个电导线时,如例如设置在电机定子的叠片组中的用于多个电导线的容纳槽中时,所述至少一个绝缘层的这个实施形式是有利的。就是说,出人意料地已经证实,相邻的电导线之间的绝缘结构,就是说导线芯纵向端面上的相应绝缘结构可以选择得较薄,从而可以实现电导线例如在定子的叠片组的容纳槽中的高组装密度。由此,最终也可以进一步提高电机、如例如定子的效率。在常见的用于电机、如例如定子的电导线中,所述至少一个绝缘层的层厚在纵向端面的区域内例如可以为10μm至100μm,相应地,所述至少一个绝缘层的层厚在横向端面的区域的例如可以为50μm bis500μm。

此外可以设定,所述至少一个绝缘层的总横截面积是导线芯的总横截面积的0.1倍至0.18倍。

这里也已经出人意料地证实,尽管如此,利用所述至少一个绝缘层的这种较小的总横截面积仍能在电机的运行中实现足够的绝缘效果。由此,可以使例如由铜制成的导线芯形式的实际导电的材料相对于对此没有作用的所述至少一个绝缘层的比例提高,并且可以提供一种更为高效的、具有进一步改进的金属或铜占空系数的电机。常见的、基本上为矩形的、用于电机的导线芯的总横截面积例如可以是4mm

在电导线的一个特别优选的实施形式中可以设定,所述至少一个绝缘层通过挤出法施加到导线芯上。

以这种方式,一方面可以实现所述至少一个绝缘层在通常由铜制成的导线芯上足够好的附着。此外,如已经证实的那样,对于挤出到导线芯上的绝缘层,形成缺陷部位的概率非常小。与使用绝缘漆或绝缘纸相比,这在运行可靠性方面是有利的,并且也可以由此降低制造成本。挤出的聚合物通常具有独特的表面特征或表面结构,这种表面特征或表面结构自然地沿挤出方向作为一种“挤出沟槽”是可以识别的,并且由此可以清楚地与用传统方式施加的漆层相区分。

在电导线的另一个实施形式中,可能合理的是,所述至少一个绝缘层在整个周边上由支撑层包围,就是说,所述支撑层在横截面中完整地包围所述至少一个绝缘层。这里,所述支撑层可以在将所述至少一个绝缘层施加到导线芯上的所有位置处完整包裹地施加到所述至少一个绝缘层上。

这个支撑层可以特别是通过高温稳定的聚合物材料构成,并且由此可以在电机具有持续的高运行温度时实现所述至少一个绝缘层改进的稳定性。这种支撑层可以构造成电绝缘层或者由电绝缘的材料制成,由此,可以提供进一步改进的绝缘效果。附加地,位于支撑层下面的所述至少一个绝缘层的可能的缺陷部位可以通过采用这种支撑层来补偿,从而实现了进一步改进的运行可靠性。

这里,电导线的所述支撑层可以主要由能挤出的、聚合物的热塑性材料制成,所述材料选自以下组:芳香族聚砜(PAES)或聚芳醚酮(PAEK),或者由所述材料的混合物制成。

所给出的这些材料已经证实特别适合于支撑层,因为这些材料相互结合地具有多个有利的特性,如即使在高温下也具有形状稳定性,以及即使在层厚较小时也具有良好的绝缘效果。

所述支撑层特别优选地可以主要由聚砜(PSU)、聚醚砜(PES或PESU)、聚苯砜(PPSU)或聚芳醚酮(PAEK),或者由这些热塑性聚合物的混合物制成。

换而言之,所述支撑层可以主要由具有以下基本结构的聚砜(PSU):

或具有以下基本结构的聚醚砜(PES或PESU):

或具有以下基本结构的聚苯砜(PPSU):

或由以下基块组成的聚芳醚酮(PAEK)制成:

或者由具有所述基本结构的所述聚合物材料的混合物制成。

所给出的这些材料已经证实特别适于形成支撑层,因为在这样构成的支撑层具有很小的层厚时就已经实现了在稳定性和附加的电绝缘效果方面良好的特性。就是说,所述支撑层这里完全可以作为附加的电绝缘层起作用。

原则上,具体的层结构可以根据对于电机的要求配置改变,例如根据设定的使用或运行温度而改变。

这样,对于设定为用于高达180℃的运行温度的电导线,导线芯可以由主要由聚砜(PSU)制成的绝缘层包围,或者说在这种电导线中,所述至少一个绝缘层可以由聚砜(PSU)制成。这种电导线的支撑层可以例如主要由聚砜(PSU)、聚醚砜(PES或PESU)或聚苯砜(PPSU)制成。

对于设定为用于高达200℃的运行温度的电导线,导线芯可以例如由主要由聚醚砜(PES或PESU)或聚苯砜(PPSU)制成的绝缘层包围,或者说在这种电导线中,所述至少一个绝缘层可以由(PES或PESU)或聚苯砜(PPSU)制成。这种电导线的支撑层同样可以主要由聚醚砜(PES或PESU)或聚苯砜(PPSU)制成,其中,优选在主要由聚苯砜(PPSU)制成绝缘层的情况下,支撑层主要由聚醚砜(PES或PESU)制成。

对于设定为用于高达220℃的运行温度的电导线,导线芯可以优选由主要由聚醚砜(PES或PESU)制成的绝缘层包围,或者说在这种电导线中,所述至少一个绝缘层可以由(PES或PESU)制成。这种电导线的支撑层可以优选主要由聚芳醚酮(PAEK)制成。

此外,这样的实施形式在这种电导线中可能是有利的,其中,所述支撑层具有按照ISO 527-1,-2为50%或更大的断裂伸长率。

通过支撑层的设计方案,对于电机可以提供特别高的运行可靠性,因为可以使支撑层发生损坏并且特别是位于支撑层下面的所述至少一个绝缘层发生损坏的可能性在尽可能大的程度上最小化。优选所述支撑层具有按照ISO 527-1,-2为55%或更大、特别是60%或更大的断裂伸长率。

此外可能适宜的是,所述支撑层由具有按照ISO 75-1,-2,-3的方法A至少为170℃的热变形温度的材料制成。

通过这个实施形式,可以提供一种电导线,所述电导线在使用电机时即使在存在持续的高运行温度时也能带来特别高的运行可靠性。优选所述支撑层可以由具有按照ISO75-1,-2,-3的方法A至少为180℃的热变形温度的材料制成。按照ISO 75-1,-2,-3的热变形温度也称为HDT值(英文:Heat Deflection Temperature或Heat Distortiontemperature),在具体情况下所述热变形温度也称为HDT-A值(方法A,试样载荷为1.8N/mm

所述支撑层的层厚可以围绕所述至少一个绝缘层在周边上基本上是统一的并且可以是所述至少一个绝缘层在纵向端面的区域内的层厚的0.6倍至1.0倍。

出人意料地已经证实,利用支撑层的这种小层厚已经可以提供电机的运行中的改进。尽管包围的支撑层的层厚较小,特别是设置在支撑层下面的所述至少一个绝缘层也能在电机的持续运行中得到充分的稳定化。所述至少一个绝缘层在纵向端面的区域中的层厚例如可以为10μm至100μm。相应地,围绕所述至少一个绝缘层的支撑层的基本上统一的层厚可以例如为6μm至100μm。

此外可以设定,所述支撑层的总横截面积是所述至少一个绝缘层的总横截面积的0.22倍至0.35倍。

以这种方式可以提供一种电导线,所述电导线一方面能够非常节省空间地设置在电机中,并且实现了导电材料的高占空系数,而且对于电极的运行仍实现了足够的稳定性。

此外,适宜地也可以设定,所述支撑层通过挤出施加到所述至少一个绝缘层上。

以这种方式,也可以实现所述支撑层在所述至少一个绝缘层上良好的附着,并且此外,可以使形成缺陷部位的概率尽可能最小化。挤出的聚合物通常具有独特的表面特征或表面结构,这种表面特征或表面结构自然地沿挤出方向作为一种“挤出沟槽”是可以识别的,并且由此可以清楚地与用传统方式施加的漆层相区分。所述支撑层可以例如通过单独的挤出步骤施加到已经施加或挤出到导线芯上的至少一个绝缘层上。但备选地也可以通过共挤出给导线芯设置所述至少一个绝缘层和所述支撑层或用所述至少一个绝缘层和所述支撑层包裹所述导线芯,从而所述至少一个绝缘层和所述支撑层在一个共同的挤出步骤施加到导线芯上。

本发明的所述目的还通过一种用于电机、特别是发电机或电动机的定子的电绕组来实现。这里,所述绕组由一个或由多个彼此连接的上面所述的电导线制成。

电气或电工技术上的绕组例如可以通过焊接多个适当地成形的电导线的端部段制成,但或者所述绕组也可以一个由连续的、加工成适当形状的电导线制成。如由上面所述设计的电导线制成的绕组的优点已经参考电导线的设计方案进行了说明,并且对于这些优点的说明这里可以参考这些说明的相应部分。

最后,本发明的所述目的还通过一种用于电机、例如发电机或电动机的定子来实现。所述定子包括:叠片组,所述叠片组具有多个沿周向绕叠片组的纵轴线和沿叠片组的纵向连续延伸的槽,这些槽分别带有至少两个为了形成电绕组容纳在一个槽中的电导线。

这里重要的是,容纳在所述槽中的电导线如上面已经说明的那样构成。由此也得到已经参考电导线的设计方案说明的优点并且对此也参考所述说明的相应部分。

这里特别是可以设定,分别容纳在所述槽中的各电导线至少在相应槽的整个纵向延伸上在整个周边上由所述至少一个绝缘层包围。

由此首先是可以在槽内部在绝缘上特别关键的区域中相对于定子的叠片组实现充分的绝缘,在所述叠片组中通常构成所述容纳槽。特别是当在所述槽之外电导线不与定子的其他部件接触或不是直接位于定子的其他部件附近时,在所述槽之外的区域中所述电导线也可以是没有绝缘结构的。特别是,电导线在设定为用于例如通过焊接与其他电导线连接的位置处可以没有绝缘结构或者说可以从导线芯上去除所述至少一个绝缘层并且必要时在这些位置去除支撑层。

附图说明

为了更好地理解本发明,参考下面的附图来详细说明本发明。

其中分别用明显简化的示意图:

图1用透视图示出电导线的第一示例性实施形式;

图2用透视图示出电导线的第二示例性实施形式;

图3示出电导线的一个实施例的剖视图;

图4示出电导线的一个实施例的另一个剖视图;

图5电机的带有电导线的定子的一个实施例;

图6示出设置在电机的定子中的电气或电技术的绕组的一个实施例。

具体实施方式

首先应确定,在不同地说明的实施形式中,相同的部件具有相同附图标记或相同构件名称,包含在整个说明书中的公开内容能够合理地转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部件。在说明书中选用的位置说明,如例如上、下、侧等涉及当前说明的以及示出的附图并且在位置变化时这些位置说明能合理地转用到新的位置。

图1和图2纯示例性地示出用于在电机中使用、特别是用于制造电机、如电动机或发电机的定子或转子的绕组的电导线1的两个常见的几何设计形式。在图1中示出的电导线1具有导线芯2,所述导线芯具有在第一端部4和第二端部5之间的总纵向延伸3。在图1中示出的实施例包括具有总纵向延伸3的导线芯2,所述导线芯具有基本上直线的走势,而在图2中示出的电导线1具有在第一端部3和第二端部5之间的、带有弯曲的、特别是U形或V形走势的总纵向延伸2。这种电导线在专业用语中也称为“发卡式结构(hair pins)”。在图2中示出的弯曲的或U形的导线芯2的总纵向延伸3在图2中所示的电导线1假想的展开状态下对应于导线芯2的总长度。导线芯2的总纵向延伸3特别是指沿着导线芯2的中性层纤维的纵向延伸。通常用于电机的电导线1的导线芯2由于所要求的高导电性而由铜构成。

在图2和图2中示出的电导线1通常可以设定为用于容纳在叠片组的槽中并用于构成绕组,如下面参考图5和图6还要详细说明的那样。当然,也可以采用具有不同于图1和图2所示实施例的几何设计的电导线1。相应的具体设计形式这里根据地电导线1的相应要求配置来进行,就是说主要根据电导线1在电机中必要的或设定的布置形式来进行。

如根据图1和图2可以看到的那样,电导线1与其几何设计无关地具有横截面基本上为矩形的导线芯2,其中,所述导线芯横截面是连续闭合的。如由图3中示出的电导线1的剖视图能最好地看到的那样,所述导电的导线芯2具有两个相对设置的纵向端面6、7和两个相对设置的横向端面8、9。如由图3中所示的那样,设计成基本上矩形的导线芯2具有略微倒圆的角部,这在实践中已经得到验证。导线芯2的这种具有倒圆角部的横截面形状在电机的技术领域中是很常见的,并且具有这种横截面的导线芯2对于损坏具有较大的耐抗性,并且例如也可以较为容易地导入定子的叠片组的槽中。此外,这样构成的导线芯2上可能的覆层也可以相对于损坏具有较大的耐抗性,因为防止了在尖锐的过渡部处发生增大的磨损。

如由图3的剖视图能最好地看到的那样,电导线1此外还包括至少一个绝缘层10,所述绝缘层在整个周边上绕导线芯2设置,就是说,在横截面中观察,所述绝缘层完全包裹或包围导线芯2。所述至少一个绝缘层10这里至少在导线芯2的总纵向延伸3的主要部分上在整个周边上围绕导线芯2设置,如在图1和图2中示意性示出的那样。这里,至少导线芯2的总纵向延伸3的在电机中与其他电导线或电机的其他特别是导电部件接触或直接邻接地设置的部分设有所述至少一个绝缘层10。对于导线芯2的总纵向延伸3的在电机中没有与其他电导线和/或电机的其他特别是导电的部件直接邻接地设置的部分,导线1可以不具有绝缘层,或者说,可以在这些位置处省去或去除所述至少一个绝缘层10。具体而言,电导线1在设定为用于例如通过焊接与其他电导线连接的位置处不具有绝缘结构,或者说在这些位置处可以从导线芯2上去除所述至少一个绝缘层10或省去至少一个绝缘层,如在图1和图2中示出的那样。

重要的是,所述至少一个绝缘层10主要由能挤出的、聚合物的热塑性材料制成,所述材料选择以下组:芳香族聚砜(PAES)或芳香族聚砜(PAES)组成的混合物。与所述用以制成至少一个绝缘层材料相关地,表述“主要”是指,所述至少一个绝缘层绝大部分或者说大部分的比例、例如至少按重量90%、优选按重量95%或更多地由所给出的聚合物材料或其混合物制成。而较小的比例、例如最高按重量10%、优选按重量5%或更低地,所述绝缘层也可以包括其他组分,如例如对于热塑性聚合物包括常见的添加剂。此外,当然可以理解的是,在所述绝缘层中例如也可能存在少量由于制造和/或加工带来的杂质。

电导线1的在图1至图3示出的、由芳香族聚砜(PAES)或由芳香族聚砜(PAES)的混合物制成的所述至少一个绝缘层10特别是可以由在0.1kHz至100kHz的频率和-50℃至180℃的温度下按IEC 60250测量具有小于4的相对介电常数的材料制成。所述相对介电常数也可以称为介电常量或介电常数,并且是指一种介质或材料的介电常数ε与真空的介电常数ε

此外,用以制成所述至少一个绝缘层10的材料可以具有大于160℃、优选大于170℃并且特别是大于180℃的玻璃化转变温度。由此,即使在电机中的使用温度或运行温度较高时,也可以防止所述至少一个绝缘层10发生软化,此时,特别是,尽管如此也可以通过热塑性工艺,如例如挤出法实现将所述至少一个绝缘层10施加到导线芯2上。

此外,所述至少一个绝缘层10由具有按照ISO 75-1,-2,-3的方法A至少为170℃的热变形温度的材料制成。优选所述至少一个绝缘层10由具有按照ISO 75-1,-2,-3的方法A至少为180℃的热变形温度的材料制成。按照ISO 75-1,-2,-3的热变形温度也称为HDT值(英文:Heat Deflection Temperature或Heat Distortion temperature),在具体情况下所述热变形温度也称为HDT-A值(方法A,试样载荷为1.8N/mm

为了实现足够的绝缘效果,所述至少一个绝缘层可以在层厚小于500μm时具有按照IEC 60243-1至少为28kV/mm的介电强度。由此特别是可以在电机中防止出现不希望的电压击穿,例如电弧或电火花。

所述至少一个绝缘层优选主要由聚砜(PSU)、聚醚砜(PES或PESU)或聚苯砜(PPSU),或者由这些芳香族聚砜(PAES)的混合物制成。

就是说,所述至少一个绝缘层10可以主要由具有以下基本结构的聚砜(PSU):

或者具有以下基本结构的聚醚砜(PES或PESU):

或者具有以下基本结构的聚苯砜(PPSU):

或者有具有所给出的基本结构的芳香族聚砜的混合物制成。

如图3所示,所述至少一个绝缘层10在横向端面8、9的区域内具有层厚11,这个层厚是所述至少一个绝缘层10在纵向端面6、7的区域内的层厚12的2倍至8倍。所述至少一个绝缘层10在纵向端面6、7的区域内的层厚12可以例如为10μm至100μm。所述至少一个绝缘层10在横向端面8、9的区域内的层厚11可以例如为50μm至500μm。就是说,已经证实,相邻的电导线1之间的绝缘部,就是说导线芯2的纵向端面6、7上的相应绝缘部可以选择得较薄。电导线1的这个实施形式特别适合于设置在这样的电机中,在所述电机中,电导线1直接相互邻接地设置,如例如设置在构造成用于将电导线容纳在定子的叠片组中的槽中。电机部件的这个实施例在下面参考图5和图6还将详细说明。

如进一步在图3中示出的那样,所述至少一个绝缘层10具有总横截面积13,这个总横截面积是导线芯2的总横截面积14的0.1倍至0.18倍。用于电机的基本上矩形的导线芯2的总横截面积13可以例如为4mm

电导线1的这样的实施形式是特别优选的,其中,所述至少一个绝缘层10通过挤出施加到导线芯2上。这里,所述至少一个绝缘层10可以例如通过连续挤出施加到例如从卷筒上退绕的导线芯条上。就是说,为了施加所述至少一个绝缘层10,这种导线芯2可以以所谓的“连续条”的形式存在。在所述至少一个绝缘层10在挤出之后冷却之后,可以将这种带涂层的导线芯条分离成分别在第一端部4和第二端部5之间具有希望的总纵向延伸3的单个的电导线1,并且在需要时对其进行变形,如例如在图2中示出的U形或V形的电导线1的情况下。此外,在继续加工所述电导线1的过程中,例如可以在电导线1的确定的位置处,如例如在设定为用于与其他电导线1连接的位置处从导线芯2上去除所述至少一个绝缘层10。这通常是指导线芯2的端部4、5,但例如在图2示出的导线1的情况下导线芯2也可以在U形或V形弯曲的区域内是外露的或者说在这里不存在绝缘结构。挤出施加的绝缘层10可以具有独特的表面特征或结构,这种表面特征或表面结构自然地沿挤出方向作为一种“挤出沟槽”是可以识别的。

在图4中示出电导线1的另一个并且必要时本身独立的实施形式,这对于相同的部件采用与前面的图1-3中相同的附图标记或构件名称。为了避免不必要的重复,参考或参见前面的图1-3中的详细说明。

在图4中示出的电导线1的实施例中,所述至少一个绝缘层10附加地在整个周边上由支撑层16包围。如根据图4可以看到的那样,这种支撑层16在横截面中完整地包围所述至少一个绝缘层10。所述支撑层16这里可以沿总纵向延伸3在所有在导线芯2上施加了所述至少一个绝缘层10的位置处完整包裹地施加到所述至少一个绝缘层10上。所述支撑层16优选可以由高温稳定的聚合物材料制成,并且这里特别是附加于所述至少一个绝缘层10作为另外的绝缘层起作用。在支撑层下面的所述至少一个绝缘层10中可能的缺陷部位也可以通过施设这种支撑层16得到补偿。

所述支撑层主要由能挤出的、聚合物的热塑性材料制成,所述材料选自以下组:芳香族聚砜(PAES)或聚芳醚酮(PAEK),或者由所述材料的混合物制成。所述支撑层16特别优选可以主要由聚砜(PSU)、聚醚砜(PES或PESU)、聚苯砜(PPSU)或聚芳醚酮(PAEK),或者由这些热塑性聚合物的混合物制成。

就是说,所述支撑层16可以主要由具有以下基本结构的聚砜(PSU):

或者具有以下基本结构的聚醚砜(PES或PESU):

或者具有以下基本结构的聚苯砜(PPSU):

或者具有以下基块的聚芳醚酮(PAEK)制成:

或者由具有所给出的基本结构的所述聚合物材料的混合物制成。

原则上,具体的层结构可以根据对于电机的要求配置改变,例如根据设定的使用或运行温度而改变。

这样,对于设定为用于高达180℃的运行温度的电导线,导线芯2可以由主要由聚砜(PSU)制成的绝缘层包围,或者说在这种电导线1中,所述至少一个绝缘层可以由聚砜(PSU)制成。这种电导线1的支撑层16可以例如主要由聚砜(PSU)、聚醚砜(PES或PESU)或聚苯砜(PPSU)制成。

对于设定为用于高达200℃的运行温度的电导线1,导线芯2可以例如由主要由聚醚砜(PES或PESU)或聚苯砜(PPSU)制成的绝缘层10包围,或者说在这种电导线中,所述至少一个绝缘层10可以由(PES或PESU)或聚苯砜(PPSU)制成。这种电导线1的支撑层16同样可以主要由聚醚砜(PES或PESU)或聚苯砜(PPSU)制成,其中,优选在主要由聚苯砜(PPSU)制成绝缘层10的情况下,所述支撑层16主要由聚醚砜(PES或PESU)制成。

对于设定为用于高达220℃的运行温度的电导线1,导线芯2可以优选由主要由聚醚砜(PES或PESU)制成的绝缘层10包围,或者说在这种电导线中,所述至少一个绝缘层10可以由(PES或PESU)制成。这种电导线1的支撑层10可以优选主要由聚芳醚酮(PAEK)制成。

电导线1这样的实施形式已经证明是特别有利的,其中,所述支撑层16由具有按照ISO 527-1,-2为50%或更大的断裂伸长率的材料制成。由此,尤其是可以使支撑层16发生损坏并且还有位于支撑层下面的所述至少一个绝缘层10发生损坏的可能性尽可能最小化。优选所述支撑层16可以具有按照ISO 527-1,-2为55%或更大、特别是60%或更大的断裂伸长率。

此外可能适宜的是,所述支撑层16由具有按照ISO 75-1,-2,-3的方法A至少为170℃的热变形温度的材料制成。所述支撑层优选由具有按照ISO 75-1,-2,-3的方法A至少为180℃的热变形温度的材料制成。按照ISO 75-1,-2,-3的热变形温度也称为HDT值(英文:Heat Deflection Temperature或Heat Distortion temperature),在具体情况下所述热变形温度也称为HDT-A值(方法A,试样载荷为1.8N/mm

如参考图4可以看到的那样,所述支撑层16的层厚可以在围绕所述至少一个绝缘层10在周边上基本上是统一的。此外,所述支撑层16的层厚17可以是所述至少一个绝缘层10在纵向端面6的区域内的层厚12的0.6倍至1.0倍。所述至少一个绝缘层10在纵向端面6、7的区域中的层厚13例如可以为10μm至100μm。所述支撑层16的基本上统一的层厚17可以例如为6μm至100μm。此外,所述支撑层16的总横截面积18可以是所述至少一个绝缘层10的总横截面积13的0.22倍至0.35倍。

所述支撑层16优选也通过挤出法施加到所述至少一个绝缘层10上。所述支撑层16可以例如通过单独的挤出步骤施加到已经施加或挤出到导线芯2上的至少一个绝缘层10上。但也可以通过共挤出给导线芯2设置所述至少一个绝缘层10和所述支撑层16或用所述至少一个绝缘层和所述支撑层包裹所述导线芯,从而所述至少一个绝缘层10和所述支撑层16在一个共同的挤出步骤施加到导线芯2上。挤出的聚合物这里多数具有独特的表面特征或表面结构,这种表面特征或表面结构自然地沿挤出方向作为一种“挤出沟槽”是可以识别的。

在图5中示出电导线1在电机中的布置形式的实施例。这里用斜视图示出用于电机、例如发电机或电动机的定子30。所述定子30这里包括叠片组19,在所述叠片组中围绕叠片组19的纵轴线24沿周向21分布地设置多个槽20。这些槽这里沿纵向22连续地构成。在图5中示例性示出多个在其连接成电气或电工技术上的绕组之前的电导线1。如图所示,在图5中所示的示例中设置根据图1构成的导线1。此外由图5示例性地可以看出,多个电导线1为了构成线圈或绕组可以沿周向21弯曲,并且彼此对应的电导线1可以相互连接地存在。这里设定,在一个槽20中分别容纳至少两个电导线1,以便形成电绕组。

叠片组19的槽20可以沿径向23是朝定子30的纵轴线24的方向敞开的。这种开口可以构成气隙25。叠片组19朝纵轴线24的方向限定槽20的区域可以沿周向21构造成齿顶26。在相应的槽20的相对置的侧面上设有槽底27。槽20的具体数量以及容纳在槽中的电导线1的形式和数量根据电机希望的规格或设计来确定。

原则上,所述槽20可以具有不同的横截面形状,这里为了容纳电导线1,槽20对应的矩形横截面已经得到验证。为了使各个电导线1相互绝缘以及相对于叠片组19绝缘,要求至少一个绝缘层10无缺陷地沿周向21以及径向23连续闭合地构成,以便至少在叠片组19的内部包围电导线1。这里重要的是,容纳在槽20中的电导线1根据上面参考图1-4所说明的实施例构成。此外可以设定,各个容纳在所述槽20中的电导线1至少在相应槽20的整个纵向延伸28上在整个周边上用所述至少一个绝缘层10以及必要时也用所述支撑层16包围。

最后在用于示出电导线1的示例性应用的图6中也示出定子30的叠片组19,所述叠片组带有设置在叠片组的槽20中的电导线1,这里,电导线1连接成、例如焊接成电绕组29。在图6中示出的实施例的情况下,示例性地设置和相互连接地示出根据图2构成的电导线1。为了更为清楚起见,在图6中仅局部地显示定子30的叠片组19以及电绕组29,或者说仅示出绕组29的一部分,即仅示出部分绕组。这种绕组29在电机中、例如电动机或发电机中是常见的。这里重要的是,这种绕组由根据上面参考图1-4说明的实施例的电导线1制成。

各实施例示出可能的实施变型方案,其中在这里应指出的是,本发明不限于具体示出的实施方案本身,而是各个实施方案彼此间不同的组合也是可能的并且这种方案可能性基于通过本发明对技术手段的教导是本领域技术人员能够理解的。

保护范围通过权利要求确定。但说明书和附图可以用于解释权利要求。所示和所述的不同的实施例的各个特征或特征组合也可以构成本身独立的、创造性的或属于本发明的解决方案。这些独立的创造性的解决方案的目的可以由说明书得出。

在具体的说明中的全部关于数值范围的说明应这样理解,即其同时包括其中任意的和所有的部分范围,例如说明1至10应这样理解,即,同时包括从下限1和上限10出发的全部部分范围,就是说,以1或更大的下限开始以及以10或更小的上限结束的全部部分范围,例如1至1.7、或3.2至8.1、或5.5至10。

为了符合规定,最后还应指出,为了更好地理解结构,各元件有时不是符合比例地,和/或是放大和/或缩小地示出的。

附图标记列表

1 电导线

2 导线芯

3 总纵向延伸

4 端部

5 端部

6 纵向端面

7 纵向端面

8 横向端面

9 横向端面

10 绝缘层

11 层厚

12 层厚

13 总横截面积

14 总横截面积

15 弯曲部

16 支撑层

17 层厚

18 总横截面积

19 叠片组

20 槽

21 周向

22 纵向

23 径向

24 纵轴线

25 气隙

26 齿顶

27 槽底

28 纵向延伸

29 绕组

30 定子

去获取专利,查看全文>

相似文献

  • 专利
  • 中文文献
  • 外文文献
获取专利

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号