CN116488377A - 绝缘纸、电机定子和电机定子的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种绝缘纸、电机定子和电机定子的制作方法。绝缘纸用于设置在电机定子的铁芯的线槽内，以隔离铁芯和位于线槽内的导线，绝缘纸包括基材和膨胀材料，膨胀材料至少附着在基材的用于朝向导线的内表面上，膨胀材料能在受热后膨胀，绝缘纸包括不设有膨胀材料的空白区，空白区至少位于绝缘纸的用于朝向线槽的两个轴向端部的边缘。根据本发明的绝缘纸结构简单，且膨胀材料不容易脱落；根据本申请的电机定子绝缘性能好，可靠性高；使用根据本申请的电机定子的制作方法能得到绝缘效果好、可靠性高的电机定子。

Description

绝缘纸、电机定子和电机定子的制作方法

技术领域

本发明涉及绝缘材料领域，具体地涉及对电机定子的绝缘，更具体地涉及一种绝缘纸、电机定子和电机定子的制作方法。

背景技术

在电机领域，尤其是应用于高电压平台的电机，例如新能源汽车的驱动电机，为了优化电机的绝缘性能，一种常见的方法是在定子铁芯的线槽内设置绝缘纸，以优化导线和定子铁芯之间的绝缘。

例如，日本专利公开JP2016052226A公开了一种电机定子，并提供了一种用于定子的绝缘纸。该绝缘纸表面的部分区域附着有发泡树脂材料，发泡材料能在加热后发泡膨胀，以更密实地填充线槽内的空隙。

然而，发泡材料容易从绝缘纸表面剥落，尤其如上述日本专利公开中将发泡区域设置在位于线槽的槽口位置，发泡材料容易从槽口掉出。这一方面会使得绕线槽内出现空缺，另一方面也使得电机在使用过程中产生不期望的粉末或碎屑类的异物。

发明内容

本发明的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种绝缘效果好，且膨胀材料不容易脱落的绝缘纸、包括绝缘纸的电机定子和电机定子的制作方法。

根据本发明的第一方面，提供一种绝缘纸，其用于设置在电机定子的铁芯的线槽内，以隔离铁芯和位于线槽内的导线，绝缘纸包括基材和膨胀材料，膨胀材料至少附着在基材的用于朝向导线的内表面上，膨胀材料能在受热后膨胀，其中：

绝缘纸包括不设有膨胀材料的空白区，空白区至少位于绝缘纸的用于朝向线槽的两个轴向端部的边缘。

在至少一个实施方式中，在电机定子的轴向上，空白区的延伸尺寸为0.5cm~2cm。

在至少一个实施方式中，在电机定子的轴向上，膨胀材料所在区域的轴向尺寸不超过线槽的长度。

根据本发明的第二方面，提供一种电机定子，其包括铁芯、导线和绝缘纸，铁芯形成有线槽，导线部分地设置在线槽内，绝缘纸至少部分地设置在线槽内以隔绝导线和铁芯，其中，绝缘纸为根据本发明的第一方面的绝缘纸。

在至少一个实施方式中，绝缘纸的空白区在滴漆或浸漆工序中被绝缘树脂覆盖。

在至少一个实施方式中，膨胀材料不露出于线槽。

在至少一个实施方式中，在电机定子的轴向上，空白区仅部分地露出于线槽；或者

在电机定子的轴向上，绝缘纸不露出于线槽。

在至少一个实施方式中，绝缘纸通过折叠而形成环绕导线的纸卷，纸卷具有由绝缘纸的边缘拼接而形成的拼接边，拼接边不露出于线槽的位于径向内侧的槽口。

在至少一个实施方式中，拼接边设置在线槽的位于径向最外侧的槽底。

根据本发明的第三方面，提供一种电机定子的制作方法，其中，电机定子为根据本发明的第二方面提供的电机定子，方法包括：

S1，将绝缘纸折叠形成纸卷并***到线槽内；

S2，将导线***纸卷内；

S3，提供液态的树脂，将树脂施加到铁芯的轴向两端，使树脂附着到绝缘纸的空白区；

S4，加热电机定子，使树脂固化，且绝缘纸上的膨胀材料膨胀，树脂固化的温度低于膨胀材料的膨胀温度。

根据本发明的绝缘纸结构简单，且膨胀材料不容易脱落；根据本申请的电机定子绝缘性能好，可靠性高；使用根据本申请的电机定子的制作方法能得到绝缘效果好、可靠性高的电机定子。

附图说明

图1是根据本申请的第一实施方式的电机定子的部分结构的示意图（只在一个线槽内示出绝缘纸和导线）。

图2是图1的电机定子省去导线的示意图。

图3是根据本申请的第一实施方式的绝缘纸展开状态的示意图。

图4是根据本申请的第一实施方式的电机定子的一个线槽的剖视的示意图，其中绝缘纸的膨胀材料未膨胀。

图5是图4中膨胀材料膨胀后的示意图。

图6是根据本申请的第二实施方式的电机定子的部分结构的示意图（只在一个线槽内示出绝缘纸和导线）。

图7是图2的电机定子省去导线的示意图。

附图标记说明：

P 绝缘纸；P0 拼接边；P1 基材；P2 膨胀材料；P3 空白区；

S 铁芯；C 线槽；C0 槽口；W 导线；G 间隙；

L 长度方向；A宽度方向；R 径向。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。

第一实施方式

首先参照图1至图5，介绍根据本申请的一个实施方式的绝缘纸及其在电机定子内的应用，以及电机定子设置绝缘纸的工艺方法。

除非特别说明，以下所称的径向、轴向和周向都是以定子为参照来定义的。

图1所示为扁线电机定子（以下简称定子）的一部分。定子包括铁芯S、绝缘纸P和导线W。

铁芯S形成有多个线槽C。线槽C内用于设置多层的导线W。通常导线W的外表面自带绝缘层，但是为了增强绝缘效果，尤其对应用于高压（例如400v以上、甚至800v以上）平台的定子，在线槽C内还会设置包围导线W的绝缘纸，以对导线W和铁芯S起到绝缘隔离。

图2是未***导线W时，绝缘纸P在线槽C内的状态。

绝缘纸P经过折叠后形成一个与线槽C形状相仿的纸卷。优选地，纸卷在周向上是封闭的。纸卷的周向上具有一个拼接边P0，是由原片状的绝缘纸P的两个边缘重叠在一起形成的。本实施方式中，拼接边P0朝向铁芯S的外周侧，或者说，拼接边P0设置在线槽C的位于径向R上最内侧的槽底，这使得拼接边P0不露出于线槽C的位于径向内侧的槽口C0。

参照图3，绝缘纸P包括基材P1和附着在基材P1上的膨胀材料P2。

基材P1例如可以是芳纶纤维纯纸，或芳纶纤维纸与聚酰亚胺薄膜复合（使用耐高温胶粘剂复合）而成的复合纸。典型的复合纸结构为Nomex纤维纸/PI薄膜/Nomex纤维纸（简称NHN），复合胶粘剂例如可以采用环氧、聚氨酯、或聚丙烯酸酯类胶粘剂。

膨胀材料P2例如为含有发泡剂的B阶环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、聚氨酯树脂和聚丙烯酸酯树脂等中的一种或几种的复合物。

绝缘纸P具有彼此垂直的长度方向L和宽度方向A，宽度方向A与定子的轴向一致。长度方向L上形成多个（本实施方式中为4个）折痕，如图中的点划线所示。沿折痕折叠后可以形成图2中的纸卷。

膨胀材料P设置在宽度方向A的中部区域，使得绝缘纸P在宽度方向上的两个端部区域形成未被膨胀材料P2覆盖的空白区P3。

在宽度方向A上，膨胀材料P2所覆盖区域的尺寸不超过线槽C的轴向长度。即，在纸卷***线槽C的情况下，膨胀材料P2不会从轴向两端露出线槽C。这使得膨胀材料P2被束缚在线槽C内而不容易脱落。

可选地，在宽度方向A上，每个空白区P3的延伸尺寸为0.5cm~2cm。

空白区P3在后续工序中会被绝缘树脂覆盖，下文将进一步介绍。

图3示出了绝缘纸的一个表面的结构，另一个表面也可以具有同样的结构，或者也可以不设置膨胀材料P2。在另一个表面设置膨胀材料P2的情况下，两个表面可以是对称的，也可以是不对称的，即膨胀材料P2具体覆盖范围的尺寸在两个表面可以有所区别，只要膨胀材料P2不突出于线槽C的两个轴向端部即可。如果绝缘纸只在一个表面设置膨胀材料P2，则该表面为朝向导线W的内表面。

本实施方式中，绝缘纸的两个表面对称地设有膨胀材料P2，从而在绝缘纸折叠和***线槽C的工序中，不需要特别区分两个表面。

图4示出了绝缘纸上的膨胀材料P2在未膨胀状态下的情况。该状态下，相邻的导线W之间，以及导线W和绝缘纸P之间具有间隙G。应当理解，图中为显示清楚，而放大了该间隙G的比例。

图5示出了绝缘纸上的膨胀材料P2在膨胀后的情况。膨胀材料P2在膨胀后会进入到线槽内的各间隙G，表现为，相邻的导线W之间、以及导线W和绝缘纸之间、绝缘纸和线槽C的壁之间均被绝缘材料填充。

接下来，介绍将绝缘纸装配到线槽、使膨胀材料P2发生膨胀等各工序的加工方法。

步骤S1，将绝缘纸P折叠形成纸卷并***到线槽C内。

步骤S2，将导线W***纸卷内。

步骤S3，提供液态的绝缘树脂，将树脂施加到铁芯S的轴向两端，使树脂附着到绝缘纸P的空白区P3。

绝缘树脂例如为：不饱和聚酯树脂、不饱和聚酯亚胺树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等中的一种或多种。

该施加树脂的过程例如可以通过将树脂滴在定子上，或者将定子的端部浸入树脂中而实现，即业内通常所称的滴漆或浸漆。

由于绝缘纸对于上述绝缘树脂具有一定的浸润性，施加到空白区域P3的液体绝缘树脂会浸润到膨胀材料P2的在宽度方向A上的两个端部。而该端部是线槽C内膨胀材料P2容易发生脱落的部位，绝缘树脂在该端部会对膨胀材料P2起到封堵和保护的作用，避免膨胀材料P2从绝缘纸上脱落。

步骤S4，加热电机定子，使绝缘树脂固化，且绝缘纸P上的膨胀材料P2膨胀。

优选地，绝缘树脂固化的温度略低于膨胀材料P2的膨胀温度。因此，在定子升温的过程中，绝缘树脂先发生固化，实现在端部对膨胀材料P2的保护，之后膨胀材料的膨胀过程不会发生从轴向端部溢出的现象。

第二实施方式

参照图6和图7介绍本申请的第二实施方式。第二实施方式是第一实施方式的变型，对于与第一实施方式中的部件结构或功能相同或相似的部件标注相同的附图标记，并省略对这些部件的具体说明。

本实施方式与第一实施方式的主要区别是，绝缘纸在宽度方向A上的尺寸不大于线槽C的轴向尺寸，使得绝缘纸在***线槽C后不会从两个端部露出。优选地，绝缘纸在宽度方向A上的尺寸等于或略小于线槽C的轴向尺寸。

应当理解，图7中为显示方便，未示出绝缘纸上的膨胀材料P2，实际上，该实施方式中绝缘纸的宽度方向上的中部区域是设置膨胀材料P2的，并且绝缘纸宽度方向上的两个端部形成不被膨胀材料P2覆盖的空白区P3。

空白区P3完全位于线槽C内，使得后续被施加到空白区P3的绝缘树脂能在端部起到更好的封堵作用。

应当理解，上述实施方式及其部分方面或特征可以适当地组合。

本发明至少具有以下优点中的一个优点：

（i）绝缘纸上的膨胀材料P2不在铁芯的端部露出，膨胀材料P2被限制在线槽C内不容易发生脱落。

（ii）绝缘纸的在宽度方向A上的两个端部被绝缘树脂覆盖，起到了在端部封堵和保护膨胀材料P2的作用。

（iii）拼接边P0不露出于槽口C0，使得绝缘纸对导线W的包裹更严密，且绝缘材料P2在膨胀过程中不容易从槽口C0溢出。

当然，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种绝缘纸，其用于设置在电机定子的铁芯（S）的线槽（C）内，以隔离所述铁芯（S）和位于所述线槽（C）内的导线，所述绝缘纸包括基材（P1）和膨胀材料（P2），所述膨胀材料（P2）至少附着在所述基材（P1）的用于朝向所述导线的内表面上，所述膨胀材料（P2）能在受热后膨胀，其特征在于：

所述绝缘纸包括不设有所述膨胀材料（P2）的空白区（P3），所述空白区（P3）至少位于所述绝缘纸的用于朝向所述线槽（C）的两个轴向端部的边缘。

2.根据权利要求1所述的绝缘纸，其特征在于，在所述电机定子的轴向上，所述空白区（P3）的延伸尺寸为0.5cm~2cm。

3.根据权利要求1所述的绝缘纸，其特征在于，在所述电机定子的轴向上，所述膨胀材料（P2）所在区域的轴向尺寸不超过所述线槽（C）的长度。

4.一种电机定子，其包括铁芯（S）、导线（W）和绝缘纸（P），所述铁芯（S）形成有线槽（C），所述导线（W）部分地设置在所述线槽（C）内，所述绝缘纸（P）至少部分地设置在所述线槽（C）内以隔绝所述导线（W）和所述铁芯（S），其特征在于，所述绝缘纸（P）为根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘纸。

5.根据权利要求4所述的电机定子，其特征在于，所述绝缘纸（P）的所述空白区（P3）在滴漆或浸漆工序中被绝缘树脂覆盖。

6.根据权利要求4所述的电机定子，其特征在于，所述膨胀材料（P2）不露出于所述线槽（C）。

7.根据权利要求4所述的电机定子，其特征在于，在所述电机定子的轴向上，所述空白区（P3）仅部分地露出于所述线槽（C）；或者

在所述电机定子的轴向上，所述绝缘纸（P）不露出于所述线槽（C）。

8.根据权利要求4所述的电机定子，其特征在于，所述绝缘纸（P）通过折叠而形成环绕所述导线（W）的纸卷，所述纸卷具有由所述绝缘纸（P）的边缘拼接而形成的拼接边（P0），所述拼接边（P0）不露出于所述线槽（C）的位于径向内侧的槽口（C0）。

9.根据权利要求8所述的电机定子，其特征在于，所述拼接边（P0）设置在所述线槽（C）的位于径向最外侧的槽底。

10.一种电机定子的制作方法，其特征在于，所述电机定子为根据权利要求4至9中任一项所述的电机定子，所述方法包括：

S1，将所述绝缘纸（P）折叠形成所述纸卷并***到所述线槽（C）内；

S2，将所述导线（W）***所述纸卷内；

S3，提供液态的树脂，将所述树脂施加到所述铁芯（S）的轴向两端，使所述树脂附着到所述绝缘纸（P）的所述空白区（P3）；

S4，加热所述电机定子，使所述树脂固化，且所述绝缘纸（P）上的所述膨胀材料（P2）膨胀，所述树脂固化的温度低于所述膨胀材料（P2）的膨胀温度。