СТАТОР ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ
STATOR OF ROTATING ELECTRICAL MACHINE

1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Изобретение относится к статору вращающейся электрической машины. Более конкретно, настоящее изобретение относится к статору вращающейся электрической машины, в котором использован полимер для фиксации обмотки, намотанной вокруг сердечника статора.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] Полимер, например лак, используется для фиксации обмотки, намотанной вокруг статора вращающейся электрической машины. Например, в публикации японской патентной заявки No. 2010-136571 (JP 2010-136571 А) описано использование электроизоляционного материала с высокой теплопроводностью между зубьями и обмоткой, а также использование электроизоляционного материала с низкой теплопроводностью на участках, таких как конец обмотки, при установке обмотки, заранее сформированной в намотанном состоянии, на зубьях и фиксации ее к ним, путем покрытия ее полимером.
[0003] В публикации японской патентной заявки 2014-087225 (JP 2014-087225 А) описана обмотка, намотанная в несколько слоев вокруг зубьев, в которой участок нижнего слоя пропитан жидким лаком с низкой вязкостью, а полимер в виде порошка нанесен на участок поверхностного слоя, где лак обычно не накапливается, а затем приклеивается к ней, таким образом покрывая участок поверхностного слоя.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Фиксация обмотки с использованием полимера в статоре вращающейся электрической машины позволяет предотвратить перемещение обмотки, когда возникает внешняя вибрация, или колебание температуры, или тому подобное. С другой стороны, когда обмотка покрыта полимером, охладитель и т.п. не будет непосредственно контактировать с обмоткой, поэтому эффективность охлаждения вращающейся электрической машины статора уменьшается. Таким образом, может быть достигнуто желательное предотвращение перемещения обмотки статора вращающейся электрической машины, в то время как эффективность охлаждения повышается за счет прямого охлаждения с помощью хладагента и тому подобного.
[0005] Один из объектов настоящего изобретения относится к статору вращающейся электрической машины, который содержит сердечник статора, многослойную катушечную обмотку, первый изолирующий полимерный слой и второй изолирующий полимерный слой. Сердечник статора включает в себя кольцевое ярмо статора и множество зубьев, выступающих из кольцевого ярма статора в направлении внутренней периферийной стороны. Многослойная катушечная обмотка намотана вокруг прямоугольного поперечного сечения, перпендикулярного радиальному направлению каждого зуба. Многослойная катушечная обмотка выполнена с заранее определенным числом секций в радиальном направлении зуба. Каждая секция многослойной катушечной обмотки содержит один виток самого нижнего слоя одной обмотки и другой виток поверхностного слоя обмотки. Первый изолирующий полимерный слой размещен между зубом и обмоткой самого нижнего слоя или между изолятором, который прикреплен к зубу, и обмоткой самого нижнего слоя. Второй изолирующий полимерный слой размещен локально на изогнутых участках многослойной катушечной обмотки, которые соответствуют угловым участкам четырех углов прямоугольного поперечного сечения зуба. Второй изолирующий полимерный слой выполнен пролегающим через множество секций многослойной катушечной обмотки.
[0006] В статоре вращающейся электрической машины в соответствии с этим объектом первый изолирующий полимерный слой выполнен между зубом или изолятором и обмоткой самого нижнего слоя, и обмотка самого нижнего слоя многослойной катушечной обмотки прикреплена к зубу. Кроме того, второй изолирующий полимерный слой сформирован локально на изогнутых участках многослойной катушечной обмотки и пролегает через каждую из секций, так что секции многослойной катушечной обмотки скреплены вместе. Также, второй изолирующий полимерный слой сформирован локально на изогнутых участках каждой секции, и, таким образом, не покрывает всю многослойную катушечную обмотку. Участок, не покрытый вторым изолирующим полимерным слоем, охлаждается непосредственно с помощью хладагента или тому подобного. В результате может быть предотвращено перемещение обмотки при одновременном повышении эффективности охлаждения. Кроме того, количество используемого изолирующего полимера может быть уменьшено.
[0007] В статоре вращающейся электрической машины в соответствии с этим объектом, второй изолирующий полимерный слой может быть выполнен пролегающим через изогнутые участки, которые обращены друг к другу, двух многослойных катушечных обмоток, которые размещены в пазу между смежными зубьями.
[0008] В соответствии со статором вращающейся электрической машины согласно этому объекту, одного второго изолирующего полимерного слоя достаточно для двух многослойных катушечных обмоток, таким образом, количество человеко-часов, необходимых для формирования изолирующих полимерных слоев, может быть уменьшено, и количество используемого изолирующего полимера может быть дополнительно уменьшено.
[0009] В статоре вращающейся электрической машины согласно объекту, описанному выше, второй изолирующий полимерный слой может также быть размещен между обмоткой поверхностного слоя и обмоткой со стороны нижележащего слоя относительно обмотки поверхностного слоя на изогнутых участках.
[0010] В соответствии со статором вращающейся электрической машины согласно этому объекту, второй изолирующий полимерный слой зафиксирован не только между обмотками поверхностного слоя, которые проходят через секции, но и между каждым слоем обмоток. Даже при этом второй изолирующий полимерный слой сформирован локально на изогнутых участках каждой секции многослойной катушечной обмотки, так что участок, не покрытый вторым изолирующим полимерным слоем, охлаждается напрямую с помощью хладагента или тому подобного. В результате, даже если число слоев многослойной катушечной обмотки увеличивается, может быть предотвращено перемещение обмотки, и эффективность охлаждения может быть повышена.
[0011] В статоре вращающейся электрической машины в соответствии с объектом, описанным выше, второй изолирующий полимерный слой может быть выполнен пролегающим через каждую из секций многослойной катушечной обмотки на криволинейных участках. Кроме того, второй изолирующий полимерный слой может быть размещен между поверхностью стенки паза между смежными зубьями со стороны кольцевого ярма статора и обмоткой поверхностного слоя.
[0012] В соответствии со статором вращающейся электрической машины согласно этому объекту, второй изолирующий полимерный слой выполнен пролегающим не только через каждую из секций, но и между поверхностью стенки паза со стороны ярма статора и обмоткой поверхностного слоя. В результате, даже если число слоев многослойной катушечной обмотки увеличивается, может быть предотвращено перемещение обмотки, и эффективность охлаждения может быть повышена.
[0013] В соответствии со статором вращающейся электрической машины этих вариантов изобретения, может быть предотвращено перемещение обмотки, при этом эффективность охлаждения повышается.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0014] Признаки, преимущества, а также техническое и промышленное назначение типовых вариантов осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и на которых:
Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему статора вращающейся электрической машины в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе участка А на фиг. 1;
Фиг. 3 представляет собой вид в разрезе, выполненном по плоскости В-В на фиг. 2;
Фиг. 4 представляет собой вид в направлении С на фиг. 2;
Фиг. 5 представляет изображение компоновки первого изолирующего полимерного слоя и второго изолирующего полимерного слоя, для намотки на вторую секцию со стороны основания в сторону кончика зуба, в катушечной обмотке с фиг. 3;
Фиг. 6 представляет собой изображение, на котором показан рамочный формат компоновки первого изолирующего полимерного слоя и второго изолирующего полимерного слоя в двухслойной обмотке;
Фиг. 7 представляет собой изображение, на котором показан рамочный формат компоновки первого изолирующего полимерного слоя и второго изолирующего полимерного слоя в четырехслойной обмотке;
Фиг. 8 представляет собой изображение, на котором показан рамочный формат компоновки первого изолирующего полимерного слоя и второго изолирующего полимерного слоя в четырехслойной обмотке в соответствии с другим типовым вариантом осуществления;
Фиг. 9 представляет собой изображение, на котором показан рамочный формат компоновки первого изолирующего полимерного слоя и второго изолирующего полимерного слоя в четырехслойной обмотке в соответствии с еще одним типовым вариантом осуществления; и
Фиг. 10 представляет собой вид модифицированного примера конструкции, показанной на фиг. 1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0015] Далее типовые варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи. В приведенном ниже описании описан статор, используемый во вращающейся электрической машине, установленной на транспортном средстве, однако это всего лишь пример для описания. Если в статоре вращающейся электрической машины использована концентрическая катушечная обмотка, статор может быть использован для другой цели. В приведенном ниже описании в качестве концентрической катушечной обмотки использована многослойная катушечная обмотка, в которой использован плоский провод, но это всего лишь пример для описания. Может также быть использован другой тип провода, отличный от плоского провода, например, круглый провод, имеющий круглое поперечное сечение или электрический провод, имеющий эллиптическое поперечное сечение.
[0016] Форма, количество зубьев, количество витков, материал и т.п., описанные ниже, являются лишь примерами для описания и могут быть соответствующим образом модифицированы, чтобы соответствовать характеристикам статора вращающейся электрической машины. Например, в качестве многослойной намотки описаны двухслойная намотка и четырехслойная намотка, но это всего лишь примеры для описания. Многослойная намотка может также иметь число слоев, отличное от двух или четырех слоев. На примере двухслойной намотки общее число витков многослойной намотки составляет восемь, но это также всего лишь пример. Общее число витков может быть числом, отличным от этого. В приведенном ниже описании одинаковые элементы будут обозначены одинаковыми ссылочными позициями на всех чертежах, и избыточные описания будут опущены.
[0017] Фиг. 1 представляет собой вид конструкции статора 10 вращающейся электрической машины, используемой во вращающейся электрической машине, установленной на транспортном средстве. Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе участка А на фиг. 1. В приведенном ниже описании, статор 10 вращающейся электрической машины не имеет особых ограничений и будет именоваться «статор 10». Вращающаяся электрическая машина, в которой использован статор 10, представляет собой трехфазную синхронную вращающуюся электрическую машину, а также представляет собой двигатель-генератор, который функционирует в качестве двигателя при подаче мощности на транспортное средство, а также функционирует в качестве генератора, когда транспортное средство затормаживается в соответствии с управлением микросхемы привода. Вращающаяся электрическая машина содержит статор 10, изображенный на фиг. 1, а также ротор кольцевой формы, размещенный на заранее заданном расстоянии в радиальном направлении от статора 10 с внутренней стороны. Ротор не показан на фиг. 1.
[0018] Фиг. 1 представляет собой вид сверху в осевом направлении статора 10. Статор 10 содержит сердечник 12 статора, обмотку 14, которая крепится к сердечнику 12 статора, и имеет начальный конец 13 обмотки и выводной конец 15 обмотки, а также изолятор 16, размещенный между сердечником 12 статора и обмоткой 14. Статор 10 также содержит первые изолирующие полимерные слои 30 и 31, и вторые изолирующие полимерные слои 40а, 40b, 40с, 40d, которые используются для фиксации обмотки 14 (см. фиг. 5). Первые изолирующие полимерные слои 30 и 31, и вторые изолирующие полимерные слои 40с и 40d скрыты и, таким образом, не показаны на фиг. 1. Второй изолирующий полимерный слой 40d скрыт и, таким образом, не показан на фиг. 2.
[0019] Фиг. 1 и 2 представляют собой изображения, оба показывающие направление вдоль окружности, радиальное направление и осевое направление сердечника 12 статора. Направление вдоль окружности представляет собой направление, которое проходит вдоль окружности сердечника 12 статора, радиальное направление представляет собой направление, которое проходит к внутренней стороне в радиальном направлении и к внешней стороне в радиальном направлении сердечника 12 статора, и осевое направление представляет собой направление, которое проходит вдоль центральной оси сердечника 12 статора. В осевом направлении, сторона (то есть направление), на которую выходят начальный конец 13 обмотки и выводной конец 15 обмотки 14, которая намотана вокруг сердечника 12 статора, представляет собой токоподводящую сторону, а противоположная сторона (т.е. направление) представляет собой нетокоподводящую сторону. Это относится также к фиг. 3 и последующим. Фиг. 1 представляет собой вид с токоподводящей стороны в осевом направлении.
[0020] Сердечник 12 статора представляет собой часть в форме кольцевого магнита, и включает в себя кольцеобразное ярмо 20 статора, а также множество зубьев 22, выступающих из ярма 20 статора в направлении внутренней периферийной стороны. Промежутки между смежными зубьями 22 представляют собой пазы 24.
[0021] Сердечник 12 статора сформирован заранее заданным числом кольцеобразных магнитных тонких пластин 28, каждая из которых включает в себя ярмо 20 статора и зубья 22, и выполнена с заранее заданной формой таким образом, что выполненные пазы 24 состыкованы вместе. Магнитный стальной лист может быть использован в качестве материала для этих магнитных тонких пластин 28. Вместо уложенного стопкой корпуса магнитных тонких пластин 28 может быть применен корпус, выполненный из магнитного порошка, сформированный с заранее заданной формой.
[0022] Обмотка 14 представляет собой концентрическую катушечную обмотку и является многослойной катушечной обмоткой, в которой обмотка одной фазы намотана вокруг одного зуба 22 заданное количество раз с использованием многослойной намотки. Обмотки 14 разных фаз размещены в одном пазу 24 между смежными зубьями 22.
[0023] Многослойная катушечная обмотка представляет собой обмотку, в которой электрический провод непрерывно намотан вокруг прямоугольного поперечного сечения, перпендикулярного радиальному направлению зуба 22, и выполнена намотанной с заранее заданным количеством секций в радиальном направлении зуба 22, при этом каждая секция сформирована несколькими слоями обмотки. Другими словами, обмотка 14, которая представляет собой многослойную катушечную обмотку, является обмоткой, в которой покрытый изоляцией электрический провод намотан заранее заданным количеством секций с заранее заданным количеством слоев многослойной намотки, чтобы сформировать заранее заданное общее число витков. Когда количество слоев равно двум, обмотка называется двухслойной катушечной обмоткой, а когда число слоев равно четырем, обмотка именуется четырехслойной катушечной обмоткой.
[0024] В дальнейшем одна многослойная катушечная обмотка целиком, намотанная вокруг одного зуба 22, будет именоваться просто «обмоткой 14», независимо от количества слоев, и один виток каждого слоя, который формирует обмотку 14, будет называться «обмоткой нижележащего слоя» или «обмоткой поверхностного слоя» и тому подобное. Пример на фиг. 1 и фиг. 2 изображает обмотку 14 двухслойной катушечной обмотки, имеющую два слоя, четыре секции, и в общей сложности восемь витков. Способ, которым намотан электрический провод обмотки 14, которая является двухслойной катушечной обмоткой, будет описан ниже со ссылкой на фиг. 3 и фиг. 4.
[0025] В качестве покрытого изоляцией электрического провода 14 может быть использован медный провод, провод из сплава меди с оловом или посеребренный провод из сплава меди с оловом или т.п. В качестве провода используют плоский провод, имеющий практически прямоугольную форму поперечного сечения. В качестве изолирующего покрытия используют эмалевое покрытие из полиамидимида. Вместо этого может быть использован полиэфиримид, полиимид, полиэфир или формальдегид и тому подобное.
[0026] Каждый зуб 22 сердечника 12 статора снабжен одной обмоткой 14. В примере, показанном на фиг. 1, при наличии сердечника 12 статора имеется три U-фазных зуба 22, три V-фазных зуба 22, и три W-фазных зуба 22, и каждому из этих девяти зубьев 22 соответствует одна обмотка 14. Что касается зубьев 22, которым соответствуют обмотки 14, на фиг. 1 ссылочные позиции U1 - U3 обозначают U-фазные зубья 22, ссылочные позиции V1 - V3 обозначают V-фазные зубья 22, а ссылочные позиции W1-W3 обозначают W-фазные зубья 22. Фиг. 2 представляет собой вид обмотки U1 на участке А с фиг. 1, извлеченный из фиг. 1.
[0027] Две обмотки 14 одной фазы соединены между собой соединительным проводом или тому подобным, что не показано. Например, обмотки 14, которые размещены на зубьях U1 - U3, используемые для U-фазы, соединены друг с другом посредством соединительных проводов с формированием единой U-фазной обмотки и один конец этой U-фазной обмотки соединен с U-клеммой силовой линии. Сходным образом, обмотки 14, размещенные на зубьях V1 - V3, используемые для V-фазы, соединены между собой соединительными проводами с формированием одной V-фазной обмотки, и один конец этой V-фазной обмотки соединен с V-клеммой силовой линии, и обмотки 14, размещенные на зубьях W1 - W3, используемые для W-фазы, соединены друг с другом посредством соединительных проводов с формированием единой W-фазной обмотки, и один конец этой W-фазной обмотки соединен с W-клеммой силовой линии. Другие концы U-фазной обмотки, V-фазной обмотки и W- фазной обмотки соединены друг с другом с формированием нейтральной точки.
[0028] Изолятор 16 представляет собой изолирующий корпус, который имеет цилиндрическую форму и размещен между обмоткой самого нижнего слоя обмотки 14 и сердечником 12 статора, которые обращены друг к другу. Изолятор 16 прикреплен к сердечнику 12 статора с помощью средства крепления, например, клея. В качестве изолятора 16 может быть использован лист, имеющий электроизоляционные свойства, который выполнен с заранее заданной формой. Помимо бумаги, в качестве листа, имеющего электроизоляционные свойства, может быть использована пластиковая пленка. Когда электроизолирующие характеристики изолирующего покрытия обмотки 14 являются достаточными, изолятор 16 может быть исключен. При этом обмотка 14 выполнена обращенной непосредственно к периферийной поверхности зуба 22. В приведенном ниже описании будет рассмотрен изолятор 16.
[0029] На фиг. 3 и фиг. 4 представлены изображения, иллюстрирующие способ, которым намотан электрический провод обмотки 14, которая представляет собой двухслойную катушечную обмотку. Фиг. 3 представляет собой вид в разрезе, взятый по плоскости В-В на фиг. 2, а фиг. 4 представляет собой вид по направлению С на фиг. 2. Линия В' - В' на фиг. 4 соответствует плоскости В-В.
[0030] Как показано на фиг. 3 и 4, плоский провод, имеющий прямоугольную форму поперечного сечения, используется для обмотки 14. Поперечное сечение зуба 22, которое перпендикулярно радиальному направлению, имеет прямоугольную форму, а зуб 22 имеет сужающуюся форму, в которой размер по ширине в направлении вдоль окружности прямоугольника постепенно уменьшается от стороны основания к стороне переднего кончика в радиальном направлении. Изолятор 16 содержит цилиндрический участок 16а, который повторяет форму зуба 22, и участок 16b стеновой поверхности, имеющий сквозное отверстие, через которое проходит зуб 22 и которое контактирует с ярмом 20 статора. Ступенчатообразные секции выполнены на боковой поверхности в осевом направлении цилиндрического участка 16а таким образом, что плоская форма провода обмотки 14 соответствует сужающейся форме зуба 22. Кроме того, выступающий участок 17, который выступает наружу, чтобы соответствовать изогнутому участку обмотки 14, выполнен на обеих торцевых сторонах цилиндрического участка 16а в осевом направлении. Далее, если не указано иное, не будет делаться различий между цилиндрическим участком 16а, участком 16b стеновой поверхности и выступающими участками 17, и они будут именоваться просто «изолятором 16».
[0031] На фиг. 3 и фиг. 4 каждый виток обмотки 14, которая имеет в общей сложности восемь витков, обозначается номером рядом со стрелкой. Например, «1 со стрелкой» указывает на первый виток, который начинается с начального конца 13 обмотки, а «2 со стрелкой» указывает на второй виток, который продолжается от первого витка. Это продолжается с «3 со стрелкой» и так далее, вплоть до «8 со стрелкой», что обозначает восьмой виток, который заканчивается выводным концом 15 обмотки. «1-стрелка-2» обозначает участок, где находится переход от первого витка ко второму витку. Аналогичным образом, «4-стрелка-5» «5- стрелка-6» и «7-стрелка-8» обозначают участок, где находится переход от четвертого витка к пятому витку, участок, где находится переход от пятого витка к шестому витку, участок, где находится переход от седьмого витка к восьмому витку соответственно. Фиг. 1 и фиг. 5 также одинаковы в этом отношении.
[0032] В обмотке 14, которая представляет собой двухслойную катушечную обмотку, несколько секций, размещенных намотанными в радиальном направлении зуба 22, размещены по порядку - первая секция, вторая секция, третья секция и четвертая секция со стороны основания со стороны ярма 20 статора зуба 22 по направлению в сторону кончика зуба 22, как показано на фиг. 3. Что касается двухслойной намотки на каждой секции, одна катушечная обмотка со стороны зуба 22 будет именоваться «обмоткой 60 нижележащего слоя», и одна катушечная обмотка снаружи относительно обмотки 60 нижележащего слоя будет именоваться как «обмотка 70 поверхностного слоя».
[0033] Как показано на фиг. 3, на первой секции первый виток 1 намотан в качестве обмотки 70 поверхностного слоя от начального конца 13 обмотки, а второй виток 2, который продолжается от первого витка 1, намотан в качестве обмотки 60 нижележащего слоя. На второй секции третий виток 3, который продолжается от второго витка 2, намотан как обмотка 60 нижележащего слоя, и четвертый виток 4, который продолжается от третьего витка 3, намотан как обмотка 70 поверхностного слоя. На третьей секции пятый виток 5, который продолжается от четвертого витка 4, намотан в качестве обмотки 70 поверхностного слоя, и шестой виток 6, который продолжается от пятого витка 5, намотан как обмотка 60 нижележащего слоя. На четвертой ступени седьмой виток 7, который продолжается от шестого витка 6, намотан как обмотка 60 нижележащего слоя, а восьмой виток 8, который продолжается от седьмого витка 7, намотан как обмотка 70 поверхностного слоя и становится выводным концом 15 обмотки.
[0034] С помощью этого способа намотки двухслойная намотка обмотки 60 нижележащего слоя и обмотки 70 поверхностного слоя выполнены на одной секции, и различные секции соединены друг с другом посредством обмотки 60 нижележащего слоя или обмотки 70 поверхностного слоя. Таким образом, общая длина электрического провода может быть наиболее короткой в многосекционной компоновке двухслойной намотки. С другой стороны, намотка обмотки 60 нижележащего слоя выполняется после того, как выполнена на той же секции намотка обмотки 70 поверхностного слоя, так что трудно производить непрерывную намотку электрического провода непосредственно вокруг зуба 22. Для обмотки 14, намотанной таким образом, предпочтительнее использовать способ, в котором электрический провод сформирован в виде кассетной обмотки с использованием зажимного приспособления, при этом обмотке заранее придана форма витков, и сформированная кассетная обмотка затем подгоняется к зубу 22, по сравнению с наматыванием обмотки 14 непосредственно вокруг зуба 22.
[0035] Как показано на фиг. 4, структура, рассматриваемая со стороны переднего кончика зуба 22, представляет собой довольно сложную форму витков, которая отражает способ намотки с фиг. 3. На фиг. 4 изогнутые участки 50а, 50b, 50с и 50d в четырех углах витка обмотки 14, которая представляет собой двухслойную катушечную обмотку, являются местами, соответствующими угловым участкам 52а, 52b, 52с и 52d четырех углов прямоугольного поперечного сечения зуба 22. На изогнутых участках 50а, 50с, 50d положение по высоте в осевом направлении всех витков одинаковое. В отличие от этого, на изогнутом участке 50b высота в осевом направлении изогнутого участка при переходе от третьего витка 3 к четвертому витку 4, и изогнутого участка при переходе от седьмого витка 7 к восьмому витку 8 отличается от высоты в осевом направлении изогнутого участка при переходе из четвертого витка 4 к пятому витку 5. Это происходит потому, что хотя участок при переходе от третьего витка 3 к четвертому витку 4, и участок при переходе от седьмого витка 7 к восьмому витку 8 остается на высоте обмотки 60 нижележащего слоя в осевом направлении, участок при переходе от четвертого витка 4 к пятому витку 5 находится на высоте обмотки 70 поверхностного слоя, как показано на фиг. 3.
[0036] Фиг. 5 представляет собой вид части витков на второй секции, взятый из фиг. 3, который показывает взаимное расположение первых изолирующих полимерных слоев 30 и 31, и вторых изолирующих полимерных слоев 40а, 40b, 40с и 40d. На фиг. 5 зазор между изолятором 16 и обмоткой 60 нижележащего слоя, и зазор между обмоткой 60 нижележащего слоя и обмоткой 70 поверхностного слоя показаны слишком широкими. На второй секции, показанной на фиг. 5, обмотка 60 нижележащего слоя является обмоткой, обозначенной «3 со стрелкой», а обмотка 70 поверхностного слоя является обмоткой, обозначенной «4 со стрелкой».
[0037] Как первые изолирующие полимерные слои 30 и 31, так и вторые изолирующие полимерные слои 40а, 40b, 40с, 40d предусмотрены для предотвращения перемещения обмотки 14. Первые изолирующие полимерные слои 30 и 31 прикрепляют обмотку 14 к изолятору 16, при этом вторые изолирующие полимерные слои 40а, 40b, 40с, 40d локально скрепляют обмотки 70 поверхностного слоя секций обмотки 14 друг с другом. Причина, по которой вторые изолирующие полимерные слои 40а, 40b, 40с, и 40d не полностью покрывают обмотку 70 поверхностного слоя, состоит в том, чтобы оставить обмотку 14 открытой и улучшить отвод тепла с помощью охладителя или тому подобное.
[0038] Первые изолирующие полимерные слои 30 и 31 сформированы между обмоткой, обозначенной "3 со стрелой", то есть обмоткой 60 нижележащего слоя и изолятором 16. Первый изолирующий полимерный слой 30 сформирован путем заливки заранее выбранного жидкого полимера в зазор между обмоткой 60 нижележащего слоя и обмоткой 70 поверхностного слоя со стороны кончика зуба 22 посредством впрыска или заливкой по капле после установки обмотки 14 на изолятор 16. В качестве заранее выбранного жидкого полимера предпочтительно используют изолирующий полимер с относительно низкой вязкостью, при этом он будет растекаться и просачиваться в зазор между всеми обмотками 60 нижележащего слоя, от четвертой секции к первой секции, и изолятором 16. Например, может быть использован лак с относительно низкой вязкостью. Изолирующий полимер представляет собой полимер, который обладает электрическими изоляционными свойствами.
[0039] Первый изолирующий полимерный слой 30 сформирован между боковой поверхностью в осевом направлении изолятора 16 и обмоткой 60 нижележащего слоя каждой секции, а первый изолирующий полимерный слой 31 сформирован между выступающими участками 17 изолятора 16 и обмоткой 60 нижележащего слоя каждой секции. В примере, показанном на фиг. 5, первый изолирующий полимерный слой 30 и первый изолирующий полимерный слой 31 сформированы разделенными друг от друга, но они также могут быть сформированы соединенными вместе.
[0040] Вторые изолирующие полимерные слои 40а, 40b, 40с и 40d сформированы локально в местах, соответствующих изогнутым участкам 50а, 50b, 50с и 50d соответственно четырех углов обмотки, обозначенной "4 со стрелкой", которая является обмоткой 70 поверхностного слоя. Изолирующий полимерный слой не формируется между изогнутым участком 50а и изогнутым участком 50b, между изогнутым участком 50b и изогнутым участком 50с, между изогнутым участком 50с и изогнутым участком 50d, и между изогнутым участком 50d и изогнутым участком 50а. Вторые изолирующие полимерные слои 40а, 40b, 40с, и 40d сформированы пролегающими через обмотки 70 поверхностного слоя секций. Таким образом, в двухслойной катушечной обмотке 14 обмотки 70 поверхностного слоя секций соединены между собой изолирующим полимером. При этом изогнутые участки 50а - 50d являются местами, которые пролегают поперек осевого направления, в радиальном направлении и окружном направлении обмотки 14. Таким образом, выполнение вторых изолирующих полимерных слоев 40а, 40b, 40с и 40d на изогнутых участках 50а - 50d четырех углов позволяет еще более эффективно препятствовать перемещению обмотки 14 по сравнению с тем, например, когда они выполняются в четырех местах линейных участков обмотки 14.
[0041] Вторые изолирующие полимерные слои 40а, 40b, 40с, и 40d наносят с помощью таких средств, как нанесение заранее выбранного полимера с внешней стороны обмотки 70 поверхностного слоя обмотки 14. В качестве заранее выбранного полимера может быть использован жидкий изолирующий полимер с относительно высокой вязкостью, полузатвердевший изолирующий полимер, пенный изолирующий полимер, который образует пену (то есть расширяется) при нагревании, или порошкообразный изолирующий полимер, который течет и затвердевает при нагревании, и пр. Когда заливка полимера с формированием первых изолирующих полимерных слоев 30 и 31, и компоновка по формированию вторых изолирующих полимерных слоев 40а, 40b, 40с, 40d закончена, выполняется нагрев для отверждения полимера. Этот нагрев обеспечивает отвердевание как первых изолирующих полимерных слоев 30 и 31, так и вторых изолирующих полимерных слоев 40а, 40b, 40с и 40d таким образом, что обмотки 60 нижележащего слоя на секциях в обмотке 14 закрепляются на изоляторе 16, а обмотки 70 поверхностного слоя на секциях в обмотке 14 соединяются друг с другом в закрепленном состоянии.
[0042] Имеется несколько способов, чтобы намотать двухслойную катушечную обмотку, отличных от описанных со ссылкой на фиг. 3 и фиг. 4, в зависимости от характеристик статора 10. Например, на первой секции 1, обмотку 60 нижележащего слоя сначала наматывают вокруг зуба 22, а затем обмотку 70 поверхностного слоя наматывают поверх обмотки 60 нижележащего слоя. Затем от обмотки 70 поверхностного слоя на первой секции 1 обмотка перемещается ко второй секции 2, где обмотку 60 нижележащего слоя сначала наматывают на вторую секцию 2, а затем обмотку 70 поверхностного слоя второй секции 2 наматывают поверх этой обмотки 60 нижележащего слоя, и так далее и тому подобное. В соответствии с этим способом общая длина электрического провода достаточно велика, однако обмотка 14 может быть намотана способом прямой намотки на боковую поверхность зуба 22, без формирования кассетной обмотки.
[0043] Кроме того, двухслойная катушечная обмотка с обмоткой 60 нижележащего слоя 60 и обмоткой 70 поверхностного слоя также может быть сформирована с использованием способа, в котором два электрических провода накладывают друг на друга и оборачивают вокруг один раз так же, как и комплектом электрических проводов. При использовании этого способа каждый начальный конец обмотки и выводной конец обмотки представляют собой два электрических провода, так что необходим процесс, чтобы выполнить последовательное соединение или параллельное соединение на концах обмотки и т.п., однако витки могут быть выполнены с помощью способа прямой намотки на боковую поверхность зуба 22.
[0044] Существует также способ, который не включает в себя формирование обмотки 60 нижележащего слоя и обмотки 70 поверхностного слоя на каждой ступени. С помощью этого способа обмотку 60 нижележащего слоя наматывают с заранее заданным числом секций со стороны основания к стороне кончика зуба 22, а затем обмотку 70 поверхностного слоя наматывают с заданным числом секций со стороны кончика к стороне основания зуба 22. С помощью этого способа, при двухслойной обмотке, как начальный конец обмотки, так и выводной конец обмотки находятся на стороне основания зуба 22, и намотка может быть выполнена посредством прямой намотки на боковую поверхность зуба 22.
[0045] В приведенном выше описании описана двухслойная намотка, однако имеется также несколько аналогичных способов многослойной намотки для получения многослойной намотки. В зависимости от способа прямая намотка на боковую поверхность зуба 22 может быть затруднена, поэтому может быть сформирована и использована кассетная обмотка. Кроме того, в зависимости от способа, высота в осевом направлении обмотки на каждой секции на изогнутом участке 50b и пр., может быть неодинаковой. Первые изолирующие полимерные слои 30 и 31 и вторые изолирующие полимерные слои 40а, 40b, 40с, и 40d, описанные со ссылкой на фиг. 1, 2, и 5, могут наноситься независимо от того, какой используется способ многослойной намотки.
[0046] Как показано на фиг. 5, ни первые изолирующие полимерные слои 30 и 31, ни вторые изолирующие полимерные слои 40а, 40b, 40с, и 40d не формируются в зазоре между обмоткой 60 нижележащего слоя и обмоткой 70 поверхностного слоя. Длина соединительного участка 54 обмотки 60 нижележащего слоя и обмотки 70 поверхностного слоя небольшая, однако жесткость соединительного участка 54 достаточно высока, так что может быть предотвращено перемещение обмотки 14, даже если в пространстве между обмоткой 60 нижележащего слоя и обмоткой 70 поверхностного слоя остается зазор.
[0047] Фиг. 6 представляет собой изображение, показывающее рамочный формат обмотки 14 с двухслойной намоткой. Для обмотки 14 с двухслойной намоткой обмотка 60 нижележащего слоя прикрепляется к изолятору 16 первыми изолирующими полимерными слоями 30 и 31, а обмотки 70 поверхностного слоя скреплены и объединяются друг с другом поперек нескольких ступеней вторыми изолирующими полимерными слоями 40а, 40b, 40с, и 40d. Обмотка 70 поверхностного слоя и обмотка 60 нижележащего слоя соединены соединительным участком 54, так что соединительный участок 54 выполняет функцию сопротивляемости перемещению обмотки 70 поверхностного слоя по отношению к обмотке 60 нижележащего слоя. Если жесткость в качестве сопротивляемости достаточно высока вследствие длины соединительного участка 54, которая является небольшой или типа этого, то может быть предотвращено перемещение обмотки 70 поверхностного слоя по отношению к обмотке 60 нижележащего слоя.
[0048] Если жесткость соединительного участка 54 становится достаточно низкой по отношению к внешней силе, например вибрации, к примеру из-за возрастающего общего количества витков обмотки 14 или увеличивающегося числа секций, или возрастающего количества соединительных участков 54, или увеличивающейся их длины, перемещение обмотки 70 поверхностного слоя по отношению к обмотке 60 нижележащего слоя не может быть предотвращено в достаточной степени. Пример этого иллюстрируется обмоткой 80 с четырехслойной намоткой в рамочном формате на фиг. 7.
[0049] Обмотка 80 на фиг. 7 представляет собой четырехслойную намотку, при этом одна катушечная обмотка, которая размещена ближе всего к боковой стороне зуба 22 и закреплена с помощью первых изолирующих полимерных слоев 30 и 31, именуется обмоткой 60 самого нижнего слоя. Кроме того, одна катушечная обмотка, которая размещена самой крайней со стороны поверхности, и в которой витки на секциях скреплены вместе с помощью вторых изолирующих полимерных слоев 40а, 40b, 40с, и 40d, является обмоткой 70 поверхностного слоя. Две катушечные обмотки, которые размещены между обмоткой 60 самого нижнего слоя и обмоткой 70 поверхностного слоя, будут именоваться обмотками 61 и 62 промежуточного слоя. Обмотка 60 самого нижнего слоя и обмотка 70 поверхностного слоя обмотки 80 на фиг. 7 соединены тремя соединительными участками 54, 55, и 56, при этом обмотка 60 самого нижнего слоя и обмотка 70 поверхностного слоя соединены с меньшей жесткостью, чем в обмотке 14 на фиг. 6. В результате перемещение обмотки 70 поверхностного слоя относительно обмотки 60 самого нижнего слоя не может быть предотвращено в достаточной степени.
[0050] Фиг. 8 представляет собой изображение примера конструкции обмотки 82, являющейся четырехслойной катушечной обмоткой, в которой перемещение обмотки 70 поверхностного слоя относительно обмотки 60 самого нижнего слоя может быть эффективно предотвращено. При этом вторые изолирующие полимерные слои 42а, 42b, 42с и 42d сформированы не только на изогнутых участках 50а, 50b, 50с и 50d обмотки 70 поверхностного слоя, но и между обмотками 62 и 61 промежуточного слоя, и самым нижним слоем обмотки 60 со стороны соответствующего нижележащего слоя. То есть вторые изолирующие полимерные слои 42а, 42b, 42с и 42d - все сформированы между обмоткой 70 поверхностного слоя и обмоткой 62 промежуточного слоя, между обмоткой 62 промежуточного слоя и обмоткой 61 промежуточного слоя, и между обмоткой 61 промежуточного слоя и обмоткой 60 самого нижнего слоя. В результате обмотка 70 поверхностного слоя фиксируется к обмотке 60 самого нижнего слоя с помощью вторых изолирующих полимерных слоев 42а, 42b, 42с и 42d через обмотки 62 и 61 промежуточного слоя, при этом перемещение обмотки 70 поверхностного слоя по отношению к обмотке 60 самого нижнего слоя может быть эффективно предотвращено.
[0051] Вторые изолирующие полимерные слои 42а, 42b, 42с, и 42d нанесены с помощью таких средств, как нанесение заранее выбранного полимера снаружи от обмотки 70 поверхностного слоя обмотки 82. В качестве заранее выбранного полимера может быть использован жидкий изолирующий полимер, имеющий вязкость, которая соответственно ниже, чем у вторых изолирующих полимерных слоев 40а, 40b, 40с, и 40d, описанных со ссылкой на фиг. 5 и фиг. 6. В этом случае также вторые изолирующие полимерные слои 42а, 42b, 42с и 42d выполнены отделенными друг от друга, и на этих областях разделения поверхности на стороне поверхностного слоя обмотки 70 поверхностного слоя, обмотках 62 и 61 промежуточного слоя, и обмотке 60 самого нижнего слоя оставлены открытыми в виде покрытого изоляцией электрического провода. В результате обеспечивается эффективность охлаждения с помощью хладагента и тому подобного.
[0052] Фиг. 9 представляет собой изображение примера другой конструкции обмотки 84, являющейся четырехслойной катушечной обмоткой, в которой перемещение обмотки 70 поверхностного слоя относительно обмотки 60 самого нижнего слоя может быть эффективно предотвращено. Фиг. 9 представляет собой вид в разрезе, соответствующий виду в разрезе, взятому по линии D-D на фиг. 7. Вторые изолирующие полимерные слои 40а, 40b, 40с, и 40d на фиг. 8 не попадают в разрез, полученный по линии D - D, и, таким образом, обозначены чередующимися длинной и двумя короткими штриховыми линиями.
[0053] Как показано на фиг. 9, второй изолирующий полимерный слой 44 включает в себя, в дополнение к участкам вторых изолирующих полимерных слоев 40а, 40b, 40с, и 40d, описанных со ссылкой на фиг. 8, дополнительный изолирующий полимерный слой 46, который образован между поверхностью стенки со стороны ярма 20 статора обмотки 84 и участком 16b стеновой поверхности изолятора 16. Дополнительный изолирующий полимерный слой 46 сформирован соединенным в единое целое с каждым из вторых изолирующих полимерных слоев 40а, 40b, 40с, и 40d и первыми изолирующими полимерными слоями 30 и 31. В результате, обмотка 70 поверхностного слоя скреплена с обмоткой 60 самого нижнего слоя посредством дополнительного изолирующего полимерного слоя 46, при этом перемещение обмотки 70 поверхностного слоя относительно обмотки 60 самого нижнего слоя может быть эффективно предотвращено.
[0054] Способы, описанные со ссылкой на фиг. 8 и фиг. 9, применяются к четырехслойным катушечным обмоткам, однако не ограничиваются этим. То есть эти способы могут быть применены, если жесткость соединительного участка 54 по отношению к внешней силе, например вибрации, сравнительно низка, например, из-за возрастания общего количества витков обмотки 14 или увеличивающегося числа секций, или возрастания числа соединительных участков 54, либо увеличения их длины. Например, способы, описанные со ссылками на фиг. 8 и фиг. 9, также могут быть соответствующим образом применены к двухслойной намотке, а также когда необходимо увеличить жесткость соединительного участка 54 из-за способа намотки или по какой-то другой причине.
[0055] Статор 11, показанный на фиг. 10, представляет собой модифицированный пример конструкции, изображенной на фиг. 1. В статоре 11 второй изолирующий полимерный слой 48 выполнен пролегающим через обращенные друг к другу изогнутые участки двух обмоток 14, расположенных в одном пазу 24. Второй изолирующий полимерный слой 48 выполнен пролегающим через два обращенных друг к другу изогнутых участка 50а и 50b двух обмоток 14 в одном пазу 24, из числа четырех изогнутых участков 50а, 50b, 50с и 50d, описанных со ссылкой на фиг. 4, показанных на токоподводящей стороне на фиг. 10. Хотя это и не показано на фиг. 10, второй изолирующий полимерный слой, выполненный пролегающим через два обращенных друг к другу изогнутых участка 50с и 50d двух обмоток 14 в одном пазу 24, находится на нетокоподводящей стороне. Использование конструкции, показанной на фиг. 10, позволяет уменьшить количество использованного изолирующего полимера, и еще больше сократить количество человеко-часов, необходимых для применения изолирующего полимера и тому подобного.