专利名称：具有双绝缘线圈组件的电机的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及包括多个电线圈组件的电机(electrical machine)，和制造该电机的方法。更具体地，公开了一种电机，该电机包括具有用于防止电气故障和提高寿命以及可靠性的多个绝缘层的电线圈组件。
背景技术：
在电机的现有技术并且具体地在发电机和电动机的领域中，公知的是使用彼此相对紧密靠近的激励电线圈绕组和非激励铁磁芯元件作为电线圈组件的部件会引起电气故障的风险，例如，线圈绕组与铁磁芯之间的故障或线圈绕组内的匝或层之间的故障。因此， 公知的是防止线圈绕组和磁芯产生故障的有效方法的关键是减小这种电气故障的风险，并因此在根据现有技术的发电机、电动机及其它电机中要很好地确定在线圈绕组和磁芯中的一个或两个上使用的传统的电绝缘或介电材料。在用于在干燥使用条件中使用的电机或电动机的这种传统设计中，将树脂或釉(enamel)介电材料涂覆到磁芯，并且将釉介电材料涂覆到线圈绕组的磁线以降低线圈绕组与磁芯之间或线圈绕组内的电气故障的风险。还公知的是使用电缆用于诸如发电机或电动机的电机的线圈绕组，以提供线圈绕组与磁芯之间和线圈绕组内的绝缘。例如，已经在授予Leijon等人的美国专利 No. 6，927，505和授予Larsson等人的美国专利No. 7，019，429的发电机中显示了使用用于线圈绕组的电缆来允许线圈绕组进行高压操作，这两个专利公开了使用包括用于发电机线圈绕组的聚乙烯和半导体介电绝缘层的电缆。当将线圈绕组和磁芯暴露给诸如海水的导电和/或化学侵蚀环境时，诸如发电机或电动机的电机中的电气故障的风险会增加。要理解的是在暴露给海水的操作环境中水分子的小尺寸及其与激励线圈绕组周围的电场的相互作用在防止多个公知类型的电击穿和暴露到海水的操作环境中的介电绝缘材料的组合方面产生相当大的挑战。在这种操作环境中耦合的电化学和介电应力导致在传统的电机的磁芯和线圈绕组中都使用的介电绝缘材料的过早老化和电击穿，并且可能会最终导致线圈组件的故障和过早失效。具体地，用于在诸如海水或化学溶液的导电和/或化学侵蚀环境中受到频繁的浸湿、溅射和/或浸没(全部或部分地)的电机中防止电线圈组件产生故障的公知的设计方法的有效性受到限制。用于保护在浸没场合使用的电机的现有设计方法包括-使用诸如油的液体绝缘介质作为导电环境与电线圈组件之间的屏障，从而在液体绝缘介质与周围环境之间产生差压，并且需要依赖密封件以容纳液体绝缘介质，这在长期浸没使用中会被击穿和泄漏，并且产生液体绝缘介质会释放的风险，以及产生随着时间的过去这些密封泄漏或该液体绝缘材料劣化从而电线圈组件的失效的风险。-使用成熟的密封技术在水密室中隔离整个电机或包括电线圈组件的至少一部分，这仍然存在这种密封的潜在泄漏并且伴随有在长期浸没使用中电线圈组件失效的风险，并且由于水密外壳的体积和复杂性以及需要多种密封技术来进行定期维护而在许多应用中变得不切实际。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决现有技术的一些局限性的、用于在导电和/或化学侵蚀介质中操作的电机中水下使用的电线圈组件。本发明的另一个目的是提供一种解决现有技术的一些局限性的制造用于在导电和/或化学侵蚀介质中浸没操作的电线圈组件的方法。.本发明的实施例基于在特定层和结构中使用介电和防水绝缘材料以确保最优化防止包括线圈绕组和磁芯部件的电线圈组被水侵入、电击穿、电气故障和最终失效。根据本发明的一方面，本发明的一些目的可以通过以下方式来实现提供包括介电绝缘材料的电缆线圈绕组，所述介电绝缘材料包括绕线圈绕组中的激励导电体的整个长度的防水分子屏障材料层，以提供防止故障的电绝缘；以及进一步提供包围磁芯和线圈绕组的多个防水粘合材料层以防止水朝向线圈绕组的磁芯和激励导电体侵入。本发明的进一步目的是提供一种被构造成用于在导电介质中进行浸没操作的电机，包括至少一个线圈组件，所述至少一个线圈组件具有至少一个磁芯元件，所述至少一个磁芯元件包括包围所述磁芯元件的至少一个第一介电绝缘层、和包围所述第一介电绝缘层的至少一个防水粘合层；和绕所述磁芯元件的至少一个电绕组，所述电绕组具有至少一个连续长度的柔性电缆，所述电缆包括中心导电元件和包围所述中心导电元件的至少一个第二介电绝缘层，其中所述第二介电绝缘层包括至少一个防水分子屏障材料；至少一个防水粘合层，所述至少一个防水粘合层被涂覆到所述柔性电缆，以大致包围所述柔性电缆。另外，电机的至少一个电绕组可以包括多个绕组层，并且每一个绕组层可以包括连续长度的电缆。此外，这些多个绕组层可以在电机中并联连接。本发明的另一个目的是提供一种被构造成用于在导电介质中在电机、变压器或感应器中进行浸没操作的电线圈组件，包括至少一个磁芯元件，所述至少一个磁芯元件具有包围所述磁芯元件的至少一个第一介电绝缘层、和包围所述第一介电绝缘层的至少一个防水粘合层；绕所述磁芯元件的至少一个电绕组，所述电绕组包括至少一个连续长度的柔性电缆，所述电缆包括中心导电元件和包围所述中心导电元件的至少一个第二介电绝缘层，其中所述第二介电绝缘层包括至少一个防水分子屏障材料；至少一个防水粘合层，所述至少一个防水粘合层被涂覆到所述柔性电缆，以大致包围所述柔性电缆。本发明的又一个目的是提供一种制造用于在电导电介质中进行浸没操作的电线圈组件的方法，包括以下步骤提供包括多个铁磁材料叠层的磁芯；使所述磁芯涂布有至少一层绝缘材料；使所述介电绝缘材料涂布有至少一层防水粘合胶材料层；绕所述磁芯缠绕电绕组，所述电绕组包括电缆、和包围所述导体的至少一个绝缘材料层，所述电缆包括导体，其中所述介电绝缘材料层包括至少一个防水分子屏障材料；以及使所述电绕组和所述磁芯涂布有至少一个防水粘合胶材料层。当结合详细说明参照附图时，本发明的进一步的优点将变得清楚呈现。
以下参照
本发明的设备和方法，其中图1是具有根据现有技术构造而成的一个或多个电线圈组件的电机的一部分的立体图；图2是根据本发明的实施例的双绝缘电线圈组件的横截面图；图3是根据本发明的实施例的双绝缘电线圈组件的立体图；图4是根据本发明的实施例的双绝缘电线圈组件的一部分的详细横截面图；图5是包括根据本发明的实施例的多个双绝缘电线圈组件的电机的示意图；图5A是根据本发明的实施例的图5的电机中的多相电力管道的横截面图；图6是根据本发明的实施例的电线圈组件第一绕组结构的示意图；图7是根据本发明的实施例的电线圈组件第二绕组结构的示意图；图8是根据本发明的实施例的装有图7中所示的第二绕组结构的双绝缘电线圈组件的横截面图；图9是根据本发明的实施例的电线圈组件的第三绕组结构的示意图；图10是根据本发明的实施例的装有图9中所示的第三绕组结构的双绝缘电线圈组件的横截面图；图11是根据本发明的实施例的用于双绝缘电线圈组件的磁芯的立体图；图12是根据本发明的实施例的用于双绝缘电线圈组件的具有介电涂层的磁芯的立体图；图13是根据本发明的实施例的用于双绝缘电线圈组件的具有防水涂层的磁芯的立体图；图14是根据本发明的实施例的用于双绝缘电线圈组件的磁芯和绕组的立体图；图15是根据本发明的实施例的用于双绝缘电线圈组件的磁芯和封装 (encapsulated)绕组的立体图；以及图16是根据本发明的实施例的具有完全防水涂层的双绝缘电线圈组件的立体图。
具体实施例方式参照图1，根据现有技术构造而成的具有一个或多个电线圈组件的电机的一部分的立体图被示出为用于进行参考。传统的电机100包括连接到双侧定子结构103并绕该双侧定子结构103布置的多个电线圈组件101，且中心磁转子结构位于在定子结构103的两侧之间并相对于该定子结构103的两侧旋转。例如根据现有技术，示例性电机100被构造成为例如可以在发电机、或电动机中使用的双侧轴向通量电机。传统的电机100中的每一个传统的电线圈组件101包括磁芯102和电绕组108。 磁芯102通常可以由诸如电工钢的任意适当的铁磁材料构造而成，所述任意适当的铁磁材料通常以多个大致平行的叠层的方式布置以形成磁芯结构102。电绕组108绕磁芯102的至少一部分缠绕。通常，电绕组108包括被介质膜包围的导电体，例如，传统的釉涂层铜磁线。进一步地，传统的电线圈组件101中的每一个电绕组108单独缠绕，使得必须通过电连接器(例如，焊接、拼接、机械接线片及其它适当类型的电连接器)将多个单独缠绕的线圈组件101串联和/或并联连接在一起，以在传统的电机100定子结构103中形成一个或多个电路。以下参照图2，图2显示了根据本发明的实施例的双绝缘电线圈组件的横截面图。示例性双绝缘电线圈组件200尤其适于在水下环境中运转的电机中使用，其中线圈组件 200与电机中的磁性元件(例如，磁性转子(未示出))之间的间隙填充有水，并且具体地填充有海水，其中海水导电并且具有化学侵蚀性，并通常是侵入性的，从而逐渐渗透到许多材料中。本发明的线圈组件200也适于在可以浸没在其它导电和/或化学侵蚀介质中或填充有该其它导电和/或化学侵蚀介质的电机中，例如在化学或工业应用中使用，或在受到来自导电和/或化学侵蚀介质的浸湿或溅射的环境中使用，例如在包括海上风力发电机的海洋和海岸设备中使用。线圈组件200包括磁芯202和电绕组208，所述电绕组绕磁芯202的至少一部分缠绕。本发明的双绝缘线圈组件200期望地防止电气故障或线圈组件内的短路，所述电气故障或短路可以由水朝向暴露于导电和/或化学侵蚀环境中的电机中的电绕组208侵入而造成的。这种暴露可以发生在受到海水的溅射或浸湿的电机(例如，海上风力发电机)中，或发生在浸在海水中和/或被海水淹没而进行长期连续浸没操作的电机(例如，水下潮汐发电机)中。磁芯202可以包括任意适当的铁磁材料，并且优选地包括电工钢的多个平行叠层 203。磁芯202还包括至少一个介电绝缘层204，所述至少一个介电绝缘层基本上包围磁芯 202以防止线圈组件200内(例如，磁芯202与绕组208之间)的短路或故障的电绝缘。介电绝缘层204优选地包括电气绝缘树脂层，例如，被设计成用于传统的干燥应用的通常用在磁芯元件上的涂有粉末的电气绝缘树脂材料。磁芯202还包括至少一个防水粘合层206， 所述防水粘合层基本上包围介电绝缘层204并优选地粘附到介电绝缘层204，以防止水朝向磁芯202侵入。防水粘合胶层206可以优选地形成粘合防水膜，所述粘合防水膜借助于将层206粘附到介电绝缘层204的粘附力通过阻塞流动通过层206的体积水且另外地通过显著地降低通过防水粘合层206本身的水的任意缓慢扩散或分散来防止水侵入。防水粘合层 206通常可以包括适于船舶使用的防水环氧漆系统，例如，包括一种或多种适当的环氧基粘合防水材料的多个涂层或多层的自动上漆(self-painting)防水环氧船用漆系统。在具体的实施例中，用作防水粘合层206的适当材料可以包括多层环氧船用粘合漆，并且更具体地包括双组分厚浆型聚酰胺络合物固化环氧船用粘合漆(two-component，high-build, polyamide adduct-cured epoxy marine adhesive paint),例如丹麦 Lyngby 的 Hempel AS 的商业出售的Hempel (TM) 1763配方。电绕组208包括柔性电缆210的一个或多个绕组层和至少一个介电绝缘层214， 其中所述柔性电缆包括中心柔性导电芯212，所述中心柔性导电芯通常可以包括铜或另一种适当的柔性导电材料，所述至少一个介电绝缘层沿电缆210的整个长度基本上包围导电芯212。介电绝缘层214提供沿电缆210的整个长度的电绝缘，以防止例如磁芯202与电缆 210之间或绕组208中的电缆210的匝之间的电气故障或短路。介电绝缘层214优选地包括防水分子屏障材料，以便防止水通过介电绝缘层214 进入到电缆210中，并与导体212接触，该接触可能会导致绕组208的失效或故障并因此导致线圈组件200的失效或故障。介电绝缘层214可以包括提供介电特性并还优选地提供防水分子屏障特性的一种或多种适当的材料，例如，氯磺化聚乙烯、交联聚乙烯、和烯烃中的一种或多种。根据本发明可以应用包括上述特性的市场上可买到的电缆，例如，被设计成用于频繁水下使用的电缆，所述电缆可以包括例如由Hypalon(TM)氯磺化聚乙烯介电绝缘层
8包围的铜导体。在一个实施例中，电绕组208可以包括诸如层220和230的多个绕组层。在这种情况下，单个绕组层220的每一匝可以绕磁芯202串联缠绕，并且整个绕组层220可以优选地由单个连续长度的电缆210缠绕而成，以在包围导体212的介电绝缘层中提供没有连接器或其它中断件的绕组层220。这是有利的，因为介电绝缘层214中的连接器或其它中断件已经发现使水侵入局部弱化，并且已经发现相应地增加水中使用的电气故障的风险。根据本发明提供这种没有连接器的绕组层220、230可以有利地减小水或其它污染物进入到绕组层220内的缠绕电缆，并因此还降低绕组电缆210的电气故障的风险。在优选的实施例中，每一个绕组层都包括单个连续长度的电缆210，并且这种长度的电缆可以在其端部连接，从而以并联连接的方式连接多个绕组层，例如层220和230，从而如果单个绕组层220中的一个长度的电缆210出现失效或短路时提供容错性，并且允许诸如层230的其余单独绕组层在电机中基本上不受影响地继续运转。根据本发明在电线圈 200中单独绕组层基本上不受另一个绕组层的影响而运转的这种能力可以被适当地公知为衰减操作。另外，这种优选的绕组结构还提供以下优点减小线圈组件200内的绕组208的相邻部分之间的最大电势梯度，因此还降低电缆210的介电绝缘层214中的最大电介质应力。由于相邻单独绕组层220、230的并联连接，因此在绕组层220、230之间基本上具有零电势差，这使得电介质应力和层214的介电击穿的风险降低，其中尤其对于可以浸没在导电和/或化学侵蚀介质或暴露于导电和/或化学地侵蚀介质(例如，海水)的电线圈组件 200来说，层214的介电击穿可以导致相邻绕组层之间的电气故障。此外，单个绕组层内的电缆210的相邻匝之间，例如相邻匝209之间的电位差可以在绕组层的多个匝上基本上是恒定的，因此降低绕组208中的相邻点之间的电位差的电势浓度。在本发明的其中多个电线圈组件200连接在电机中(例如，连接在发电机或电动机的定子中)的尤其优选的实施例中，每一个都具有两个或更多个绕组层220、230的两个或更多个电线圈组件200可以连接以形成电机的相位，其中相位中的线圈组件200中的每一个的第一绕组层220串联连接，并且优选地使用在线圈组件200之间的电缆长度内没有电连接器的单个连续长度的电缆210使第一绕组层220绕每一个线圈组件200的磁芯202 依次缠绕。类似地，在相位中的线圈组件200中的每一个的第二绕组层230串联连接，并且优选地使用在电缆长度内没有电连接器的第二连续长度电缆210依次绕串联的每一组件 200的磁芯202缠绕。这种结构有利地提供具有形成相位的多个线圈组件200的电机，其中每一个相位都包括在相位的线圈200中的每一个中的多个单独的绕组层220、230，并且其中每一个绕组层都包括单个连续且没有连接器的长度的电缆210，因此降低水侵入和与电连接器相关联的故障的风险。电绕组208另外并且最佳地包括涂覆在电缆210的顶部上的防水粘合层216，所述防水粘合层优选地基本上包围并粘附到电缆210的外部，并且更优选地粘附到绕组208中的电缆210的介电绝缘层214，从而防止水朝向介电绝缘层214侵入。防水粘合层216因此期望地防止将介质层214暴露给水，其中水可能会促进介电材料的击穿和最终失效。介电绝缘层214的这种失效通常将导致水朝向导体212侵入，这可能会导致例如电绕组208或绕组层220的失效和/或故障。防水粘合层216可以优选地形成粘合防水膜，所述粘合防水膜通过借助于将层216粘附到介电绝缘层214而阻塞流动通过层216的体积水并且另外通过显著地减小通过防水粘合层216本身的水的缓慢扩散或分散来防止水侵入。防水粘合层216通常可以包括适于船舶使用的粘合防水环氧漆系统，例如，包括一种或多种适当的环氧基粘合防水材料的多个涂层或多层的自动上漆防水环氧船用漆系统。考虑防水粘合层 216与所述防水粘合层所粘附的介电绝缘层214的机械和化学相容性，可以优选地选择用于在防水粘合层216中使用的适当的材料，因此有利地降低介电绝缘层214与防水粘合层 216之间的断裂、张力或不期望的化学反应的风险，所述风险可能会导致水的侵入和最终的电气故障。防水粘合层216还可以包括诸如自动上漆防水防污或易除污船用漆的至少一层防污或易除污船用漆，从而有利地防止防水粘合层216与水中船舶和/或淡水环境中的生物污染物的粘附和污垢，这可能会最终导致防水粘合层216的降解或失效。在具体的实施例中，用作防水粘合层216的适当材料可以包括多涂层聚酰胺环氧船用粘合漆，并且更具体地包括双组分厚浆型聚酰胺络合物固化环氧船用粘合漆，例如丹麦的Lyngby的Hempel AS商业上出售的Hempel (TM) 1763配方。以下参照图3，显示了根据本发明的实施例的双绝缘电线圈组件的立体图。双绝缘电线圈组件300包括磁芯302和电绕组308，所述电绕组308绕磁芯302的至少一部分缠绕。磁芯302还包括绕磁芯的至少一个介电绝缘层、和基本上包围并优选地粘附到介电绝缘层(未示出)的至少一个防水粘合层。在图3所示的示例性实施例中，电绕组308被示出为绕磁芯302的中心部分306缠绕，并且包括绕组308的第一输入端322和第二输出端324。类似于参照图2所述的，电绕组308可以包括一个或多个电缆绕组层，所述电缆包括内导体312和至少一个介电绝缘层314，所述至少一个介电绝缘层包括包围导体312的防水分子屏障材料，从而防止水朝向介电绝缘层314侵入并最终侵入到导体312，从而防止绕组308的电气故障和/或失效。另外，如以上参照图2所述，绕组308包括涂覆在绝缘层 314的顶部上并优选地基本上包围和粘附到介电绝缘层的至少一个防水粘合层316。类似地，磁芯302还包括基本上包围磁芯(未示出)的至少一个介电绝缘层，并且还包括包围并优选地粘附到介电绝缘层的至少一个防水粘合层，从而防止水朝向磁芯302侵入。在具体的实施例中，绕组308的至少一部分可以封装在绝缘封装材料中，以形成大致密封囊。例如，绕组308的在线圈组件300的任一端部处的突出超过磁芯302的边缘的端部可以封装在诸如固化的树脂绝缘材料的适当的绝缘材料中。在一个实施例中，这种树脂绝缘材料可以在液体状态或凝胶状态下被涂覆到绕组308的端部，并且可以被固化以当该树脂绝缘材料凝结时将绕组308的端部封装在树脂内。在这种实施例中，在这种封装之前和/或之后，可以将防水粘合层316涂覆到绕组308，从而提供粘附到绕组308的至少一个防水粘合层316以防止水侵入到绕组308中。在优选的实施例中，例如，固化的聚氨基甲酸酯基树脂可以用于封装绕组308的至少一部分。以下参照图4，显示了根据本发明的实施例的双绝缘电线圈组件400的一部分的详细横截面图，其中基本上类似于以上图2和图3中所述，垂直横过线圈组件400的绕组和磁芯截取该横截面。根据适于在海洋环境中水下使用的示例性实施例，双绝缘电线圈组件400包括磁芯402和电绕组，所述电绕组包括绕磁芯402的至少一部分缠绕的多匝电缆 410。磁芯402包括多个大致平行的电工钢叠层403，然而，在其它实施例中，其它适当的铁磁材料可以用于形成磁芯402。磁芯402被介电绝缘层404包围，所述介电绝缘层包括干燥使用电环氧树脂绝缘材料或其它适当的介电绝缘材料。磁芯402还包括至少一个防水粘合
10层406，所述至少一个防水粘合层大致包围并优选地粘附到介电绝缘层404，以防止水朝向磁芯402侵入。优选地，防水粘合层406包括自动上漆环氧漆。电绕组包括绕磁芯402的至少一部分缠绕的多匝电缆410。电缆410包括柔性中心导体412，所述柔性中心导体优选地由铜制成，所述柔性中心导体被介电绝缘层414包围，所述介电绝缘层包括聚乙烯防水分子屏障材料，例如，在市场上可买到的作为湿或水下使用电缆并通常被公知为Hypalon(TM)屏蔽铜电缆的氯磺化聚乙烯。包括介电绝缘层414 的这种电缆410因此提供对导体412的电绝缘保护和防水。在一个实施例中，电绕组中的电缆410的至少一部分可以封装在诸如聚氨酯树脂的绝缘封装材料422中。另外，在另一个实施例中，电绕组中的电缆410可以通过介电板418被固定或保持在磁芯402内，所述介电板包括诸如玻璃纤维的适当的大致刚性介电材料。至少一个防水粘合层41涂覆在线圈组件400的电绕组中的电缆410的顶部上，以防止水朝向电缆410并且具体地朝向导体412侵入，并且如图4所示这种防水粘合层优选地还涂覆在磁芯402的顶部上并大致包围所述磁芯402。在优选的实施例中，防水粘合层 416包括诸如在市场上可买到的用于船舶应用的自动上漆环氧漆。在另一个实施例中，电线圈组件400另外包括诸如也可在市场上可买到的用于水下船舶应用的至少一层防污或易除污漆417。参照图5，包括根据本发明的实施例的多个双绝缘电线圈组件电机500的示意图被示出。电机500包括至少一个定子组件501，所述至少一个定子组件包括诸如以上参照图 2-4所述的多个双绝缘电线圈组件502。根据本发明的电机500可以包括发电机和/或电动机，并且例如具体地适于在导电和/或化学地腐蚀环境中使用，例如长期暴露给海水或浸没在海水中，这可能会使得现有技术的装有传统的线圈组件的电机的电气故障或失效的风险增加。在具体的实施例中，电机500可以包括位于磁性转子(未示出)的任一侧的两个平行的定子，所述磁性转子相对于两个定子旋转。可选地，在另一个示例性实施例中，电机500可以具有单个定子，所述单个定子可以在单侧或双侧以例如与一个或两个转子(未示出)协作操作。电机500的示例性定子501被分成由相位接头520、530和MO以及共用中性相位接头550表示的三个电相位。在其它实施例中，可以应用或多或少数量的电相位， 例如通常为2-6个相位。定子501的每一个电相位都包括四个示例性双绝缘线圈组件，例如，图2-4中所示的双绝缘线圈组件，所述双绝缘线圈组件相互电连接。在可选的实施例中，每一个相位都可以包括或多或少的线圈组件，例如，所述线圈组件可以取决于电机期望的尺寸或额定功率。 第一相位520包括相互连接的双绝缘线圈组件502、504、506、和508，所述双绝缘线圈组件绕环状定子501的圆周彼此大致等间距间隔开，从而使得线圈组件与相对于电机500中的定子501移动的磁性转子元件(未示出)大致对准。类似地，第二相位包括530相互连接的线圈组件535、536、537、和538，而第三相位540包括相互连接的线圈组件545、546、547 和M8。每一个相位内的线圈组件大致等距离间隔开，并且三个相位中的每一个的线圈组件都与如图所示绕定子501的圆周的其它相位的线圈组件交替。线圈组件520可以通过适当的方式，例如通过普通的机械方法(例如，螺栓、或其它紧固件)连接到定子501。在一个实施例中，每一个双绝缘线圈组件可以包括多个绕组层，其中类似于以上参照图2所述，每一个绕组层都包括单个连续长度的电缆。在图5中所示的示例性实施例
11中，电相位520中的每一个双绝缘线圈组件502、504、506和508都包括三个绕组层，并且每一个绕组层都包括单个连续长度的电缆，例如，单独的电缆长度510、512和514。另外，相位 520中的每一个线圈组件502、504、506、和508中的三个绕组层中的每一个都由单独的连续长度的电缆串联缠绕而成。因此，相位520中的线圈组件502、504、506和508中的每一个中的第一绕组层由连续电缆长度510串联缠绕而成。类似地，线圈组件502、504、506和508 中的每一个的第二绕组层由连续电缆长度512串联缠绕而成，而线圈组件502、504、506和 508中的每一个的第三绕组层由连续电缆长度514串联缠绕而成。形成线圈组件502、504、 506和508中的每一个中的第一绕组层、第二绕组层和第三绕组层的各个电缆长度510、512 和514在相位接头520和中性相位接头550处并联连接以形成定子501的第一电相位520。 类似地，形成第二相位530和第三相位540的电线圈组件也包括三个绕组层，且每一个都由单独的连续电缆长度串联缠绕而成，并且三个单独的电缆长度分别在相位接头530和540 以及中性相位接头550处并联连接以形成定子501的第二电相位530和第三电相位M0。 定子501的电相位的这种缠绕结构期望地提供在每一个电线圈组件中具有多个单独缠绕的绕组层的容错多线圈电相位，使得如果在相位的一个绕组层中发生电气故障，则其余的绕组层可以基本上不受影响地继续操作，这是因为其余的绕组层由单独长度的电缆缠绕而成，所述电缆通过包围该电缆的介电绝缘层与出故障的绕组层独立绝缘。另外，这种缠绕结构还期望地降低在相位的绕组层内并且具体地在相位的线圈组件之间的电气故障的风险， 这是因为相位的每一个绕组层都由连续的电缆长度缠绕而成，且在电缆的介电绝缘层中没有连接器或其它潜在的易损坏的中断件，所述连接器或中断件可能会与水侵入和相关联的电气故障的风险增加相关联。事实上，形成相位中的绕组层的电缆的介电绝缘层中的连接器或其它中断件仅在电缆的端部处，在该端部处，所述电缆在相位接头520和中性相位接头550处并联连接。在一个实施例中，定子501的每一个双绝缘电线圈组件502可以与定子501上的其它线圈组件物理间隔开，且在每一个线圈组件之间具有间隙。在这种实施例中，每一个线圈组件502因此可以与定子501中的所有其它线圈组件基本上物理退耦、磁退耦地以及热退耦，这是因为每一个线圈组件中的磁芯彼此没有直接接触或紧密靠近，并且一个线圈组件502中的故障基本上不会磁性地或热影响相邻线圈组件535和M8。在这种实施例中， 定子501中的双绝缘电线圈组件的大致磁退耦和热退耦可以期望地提供电机500的容错操作，这是因为在一个电线圈组件中的故障基本上不会影响或改变相邻线圈组件的操作。在任意可选的实施例中，在期望增加定子501中生成的总磁通量或降低定子501 周围生成的磁通量的断续(从而降低相对于电机中的定子501移动的旋转磁性转子的振动或齿槽效应)，任选的磁性连接器580可以安装在双绝缘电线圈组件之间的间隙中以部分或完全填充线圈组件之间的空间间隙，从而在电机500的操作期间增加定子501中感生的总磁通量和/或增加磁通量的连续性。在将任选的磁性连接器580被安装成使得线圈组件之间的间隙仅部分地连接的情况下，相邻线圈组件可以期望地保持至少部分地磁退耦和热退耦，从而例如降低一个线圈组件506对相邻线圈组件546和537的磁性和/或热操作的影响。另外，任选的磁性连接器580可以机械地连接到相邻双绝缘电线圈组件506和537 的磁芯，或者可选地，任选的磁性连接器580可以连接到定子501，使得间隙保持在磁性连接器580与线圈组件506和537之间。任选的磁性连接器580可以包括任意适当的铁磁材料，例如传统的电工钢。参照图5A，示出了根据本发明的实施例的图5的电机中的多相电力管道560的横截面图。多相电力管道560包括多组电缆522、534和M4，所述多组电缆分别与电相位 520,530和540相对应。电力管道560中的每一个电缆都包括诸如铜的中心导体524、和包围导体的介电绝缘层526，如以上相对于图2-5所述，电缆组522包括电缆510、512、和514， 所述电缆与相位520的电线圈组件中的第一绕组层、第二绕组层和第三绕组层相对应。类似地，电缆组534和544包括分别与电相位530和540的线圈组件中的第三绕组层相对应的电缆。电缆组522、534和544在多相电力管道560中通过绝缘电缆分隔器5 物理分隔以防止物理接触并提供不同相位的电缆之间的另外的绝缘。在优选的实施例中，来自不同相位的电缆被期望地保持在电机500的所有点处 (例如，在线圈组件之间的多相电力管道内，和在来自不同相位的电缆的重叠处)物理分隔。可以使用类似于分隔器528的进一步的绝缘电缆分隔器以确保来自定子501中的不同相位的电缆之间的物理隔离和绝缘。这种物理分隔期望地提供电机500内的电相位520、 530和MO以及属于不同相位的电线圈组件之间的大致物理退耦，并且使得相位之间的电气故障的风险降低，以及降低在一个相位或电线圈组件中的电缆中发生的故障对另一个相位或电线圈组件的操作的影响的风险。相位和线圈组件的这种大致物理退耦期望有助于提供根据本发明的电机500的容错操作。参照图6，示出了根据本发明的实施例的电线圈组件600的第一绕组结构的示意图。根据一个实施例，线圈组件600中的以示意性形式被显示的示例性绕组结构可以应用在以上关于图2所述的双绝缘电线圈组件200。图6中所示的示例性双绝缘电线圈组件 600和相关联的绕组结构包括绕磁芯602的至少一部分缠绕的第一绕组层620和第二绕组层630。如以上关于图2-5所述，其它实施例可以包括不同数量的绕组层，例如，通常在大约 2-10个绕组层。磁芯602还包括基本上包围磁芯602的至少一个介电绝缘层604、和基本上包围介电绝缘层604的至少一个防水粘合层606，如以上关于图2-5所述。进一步地，第一绕组层620和第二绕组层630优选地包括柔性电缆、和至少一个防水粘合层，其中所述柔性电缆包括包围导体的至少一个介电绝缘层，如以上关于图2-5更详细地所述。在示例性双绝缘电线圈组件600中，第一绕组层620和第二绕组层630缠绕在绕组层的靠近电相位电路的相位接头的相位连接端(例如，电机500的相位接头520)640与绕组的靠近电相位电路的中性接头的中性连接端650(例如，电机500的中性接头550)之间。第二绕组层630基本上邻近于第一绕组层620并以与第一绕组层620相同的结构缠绕， 从而产生绕磁芯602的多个大致平行定向的绕组层。在平行定向的绕组层中，相邻绕组层之间的电位差基本上为零，这使得每一个绕组层中的相邻电缆之间的电介质应力最小化， 并且期望地降低绕组层之间的电气故障的风险。另外，在一个绕组层620中的电缆的相邻匝之间的电位差基本上沿线圈组件600的长度恒定，并且在诸如电机500的电机中的相位中连接在一起的每一个线圈组件两端的电位差基本上恒定，从而提供绕组层620中的相邻匝之间的大致均勻介质应力，并期望地减少可能会产生故障的电介质超应力区域。参照图7，示出了根据本发明的实施例的电线圈组件700的第二绕组结构的示意图。图7中所示的示例性双绝缘电线圈组件700和相关联的绕组结构包括绕磁芯702的至
13少一部分缠绕的第一绕组层720和第二绕组层730。如以上关于图6中所述，其它实施例可以包括不同数量的绕组层，例如，通常在大约2-10个绕组层。磁芯702还包括大致包围磁芯702的至少一个介电绝缘层704、和大致包围介电绝缘层704的至少一个防水粘合层 706，如以上关于图2-5所述。进一步地，类似于上述线圈组件600，第一绕组层720和第二绕组层730优选地包括柔性电缆和至少一个防水粘合层，其中所述柔性电缆包括包围导体的至少一个介电绝缘层，所述至少一个防水粘合层被涂覆在电缆的顶部上并优选地包围并粘附到所述电缆。在示例性双绝缘电线圈组件700中，第一绕组层720和第二绕组层730缠绕在绕组层的两相连接端740与绕组层的中心中性连接端750之间。绕组层的两相连接端740 位于磁芯702的任意端部处，并且靠近电相位电路的相位接头，例如，电机500的相位接头 520。相反，绕组层的中心中性连接端750大致位于磁芯702的中心，并靠近电相位电路的中性接头，例如电机500的中性接头550。第二绕组层730大致邻近于第一绕组层720并以与第一绕组层720相同的结构缠绕，从而产生绕磁芯702的多个大致平行定向的绕组层。 类似于以上线圈组件600，诸如层720和730的相邻平行定向的绕组层在该绕组层之间具有大致零电位差，这使得每一个绕组层中的相邻电缆之间的电介质应力最小化，并且期望地降低绕组层之间的电气故障的风险。另外，在线圈组件700中，绕组层720与磁芯702之间的最大电势差并因此最大电介质应力位于绕组层720的外相位连接端740处，而绕组层720 靠近磁芯702的中心的内部电介质应力较小。例如，对于电机的一些结构来说，例如，在绕组层的中心可能对电机的操作尤其关键，或尤其难以接近或修理的情况下，期望的是具有相对电介质应力的这种绕组结构，并因此在绕组层720和磁芯702的中心处降低介电失效和电气故障的风险。参照图8，示出了根据本发明的实施例的装有图7中所示的第二绕组结构的双绝缘电线圈组件800的横截面图。线圈组件800类似于以上关于图2所述的双绝缘电线圈组件200，并且包括磁芯802和电绕组，所述电绕组包括至少两个大致平行定向的电绕组层 820和830，所述电绕组层绕磁芯802的至少一部分缠绕。磁芯802可以包括任意适当的铁磁材料，优选地包括叠层电工钢，并且磁芯802还包括至少一个介电绝缘层804，所述至少一个介电绝缘层大致包围磁芯802以防止线圈组件800内，例如磁芯802与绕组层820之间的短路或故障。磁芯802还包括至少一个防水粘合层806，所述至少一个防水粘合层大致包围介电绝缘层804并优选地粘附到介电绝缘层804，以防止水朝向磁芯802侵入。电绕组层820、830优选地包括柔性电缆810，所述柔性电缆包括中心柔性导电芯 812，所述中心柔性导电芯通常可以包括铜或另一种柔性导电材料，并且电绕组层820、830 优选地包括沿电缆810的整个长度包围导电芯812的至少一个介电绝缘层814。介电绝缘层814提供沿电缆810的整个长度的电绝缘，以防止例如磁芯802与电缆810之间或线圈组件800的绕组中的电缆810的匝之间的电气故障或短路。介电绝缘层814还优选地包括防水分子屏障材料，以防止水通过介电绝缘层814侵入到电缆810中，从而可能会产生电气故障或失效。类似于上述线圈组件200，介电绝缘层814可以包括提供介电特性并优选地还提供防水分子屏障特性的一种或多种适当的材料，例如氯磺化聚乙烯、交联聚乙烯、和烯烃中的一种或多种。类似于以上在线圈组件200中所述的，电绕组层820、830另外包括至少一个防水粘合层816，所述至少一个防水粘合层被涂覆在电缆810的项部上，优选地包围电缆810的外部并粘附到电缆810的外部，并且更优选地粘附到电缆810的介电绝缘层814， 以防止水朝向介电绝缘层814的侵入。防水粘合层816通常可以包括适于船舶使用的粘合防水环氧漆系统，例如包括一种或多种适当的环氧基粘合防水剂的多个涂层和多层的自动上漆防水环氧船用漆系统。类似于图7中的示意性线圈组件700所示，线圈组件800中的电绕组层820、830 缠绕在绕组层的两相连接端840与绕组层的中心中性连接端850之间。每一个绕组层的两相连接端840都位于磁芯802的缠绕部分的任意端并靠近电相位电路的相位接头，例如电机500的相位接头520。相反，每一个绕组层的中心中性连接端850大致位于磁芯802的缠绕部分的中心，并靠近电相位电路的中性接头，例如电机500的中性接头550。第二绕组层830大致邻近于第一绕组层820并以与第一绕组层820相同的结构缠绕，从而产生绕磁芯802的多个大致平行定向的绕组层。在一个实施例中，每一个绕组层820可以优选地由单个连续长度的电缆810缠绕，以提供在包围导体812的绝缘层814中没有连接器或其它中断件的绕组层820，从而期望地降低绕组层820内的电气故障的风险。在用于双绝缘电线圈组件800和相关联的部件没有沉浸在水或导电和/或化学侵蚀介质或填充有水或其它导电和/或化学侵蚀介质或不需要对电线圈组件800进行最大保护的应用的本发明的可选的实施例中，可能理想的是减小包围电缆810的导电体812的介电绝缘层814的厚度，使得被导体812占据的电绕组的比例增加，从而增加由线圈组件800 提供的电势效率和功率因子。这种非极端应用的示例可以包括在海洋附近使用的诸如发电机和/或电动机的电机中或电感应器(例如，海上平台、海上风机)或在海岸区域中的应用，其中电线圈组件没有浸没在水中或填充有水。在应用在非极端环境的应用中的进一步可选的实施例中，磁线810可以代替电缆使用，其中磁线810包括导体812(通常为铜)和传统的介电绝缘层814，例如树脂介电材料，以期望地增加被导体812占据的电绕组的比例并增加由线圈组件800提供的电势效率和功率因子。在一些这种应用中，磁线810的横截面可以大致为圆形或大致为方形。参照图9，示出了根据本发明的实施例的电线圈组件900的第三绕组结构的示意图。图9中示出的示例性双绝缘电线圈组件900和相关联的绕组结构大致类似于以上关于图7所述的线圈组件700，并且包括绕磁芯702的至少一部分缠绕的第一绕组层720和第二绕组层730。如上所述，磁芯702还包括大致包围磁芯702的至少一个介电绝缘层704、 和大致包围介电绝缘层704的至少一个防水粘合层706。进一步地，类似于上述线圈组件 700，第一绕组层720和第二绕组层730优选地包括柔性电缆和至少一个防水粘合层，其中所述柔性电缆包括包围导体的至少一个介电绝缘层，所述至少一个防水粘合层被涂覆在电缆的项部上并优选地包围电缆。然而，在示例性双绝缘电线圈组件900中，第一绕组层720和第二绕组层730缠绕在绕组层的中性连接端750与绕组层的单个中心相位连接端740之间。绕组层的两个中性连接端750位于磁芯702的任意端部处并靠近电相位电路的中性接头，例如电机500的中性接头550。相反，绕组层的中心相连接端740大致位于磁芯702的中心，并且靠近电相位电路的相位接头，例如电机500的相位接头520。第二绕组层730大致邻近于第一绕组层720并以与第一绕组层720相同的结构缠绕，从而产生绕磁芯702的多个大致平行定向的绕组层。类似于在以上线圈组件700中，在这种平行定向的绕组层720和730中，相邻绕组层之间的电位差大致为零，从而使得每一个绕组层中的相邻电缆之间的电介质应力最小化，并且期望地降低绕组层之间的电气故障的风险。然而，在线圈组件900中，绕组层720 与磁芯702之间的最大电势差并因此最大电介质应力邻近相位连接端740，所述相位连接端740靠近磁芯702的中心位于绕组层720的内部处，而邻近中性连接端750的绕组层720 的外部的电介质应力较小。在这种绕组结构中，在绕组层720和磁芯702的外侧，相对电介质应力并因此介电失效和电气故障的风险降低。假设如果进入到绕组层720中的水侵入发生，水在绕组层的外侧渗透绕组层，这可能尤其对于用于水下或淹没操作，例如在水下电机中的本发明的实施例是理想的。在绕组层720的外侧处的这种潜在水侵入位置有利地对应于线圈组件900的绕组结构中的最小电介质应力的位置，因此可最小化故障的潜在性。参照图10，示出了根据本发明的实施例的装有图9中所示的第三绕组结构的双绝缘电线圈组件1000的横截面图。线圈组件1000大致类似于以上关于图8所述的双绝缘电线圈组件800，并且包括磁芯802和电绕组，所述电绕组包括至少两个大致平行定向的电绕组层820和830，所述电绕组层绕磁芯802的至少一部分缠绕。磁芯802包括大致包围磁芯802以防止线圈组件1000内的故障的至少一个介电绝缘层804，并且进一步包括至少一个防水粘合层806，所述至少一个防水粘合层大致包围介电绝缘层804并优选地粘附到介电绝缘层804以防止水朝向磁芯802侵入。如以上关于线圈组件800所述，线圈组件1000 的电绕组层820、830优选地包括柔性电缆810，所述柔性电缆包括中心柔性导电芯812，和至少一个介电绝缘层814，所述至少一个介电绝缘层沿电缆810的整个长度包围导电芯812 以提供沿电缆810的整个长度的电绝缘，并且防止例如磁芯802与电缆810之间线圈组件 1000中的绕组中的电缆810匝之间的电气故障或短路。介电绝缘层814还优选地包括防水分子屏障材料，以防止水通过介电绝缘层814侵入到电缆810中，这可能会导致电气故障或失效。如以上关于图8中的线圈组件800所述，电绕组层820、830还包括至少一个防水粘合层816，所述至少一个防水粘合层被涂覆在电缆810的顶部上，并优选地包围电缆810的外部并粘附到电缆810的外部，并且更优选地粘附到电缆810的介电绝缘层814，以防止水朝向介电绝缘层814侵入。然而，如图9中的示意性线圈组件900所示，线圈组件1000中的电绕组层820、830 缠绕在绕组层的两个中性连接端850与绕组层的两个中心相位连接端840之间。每一个绕组层的两个中性连接端850都位于磁芯802的缠绕部分的每一个端部处，并且靠近电相位电路的中性接头，例如电机500的中性接头550。相反，每一个绕组层的两个中心相位连接端850都大致位于磁芯802的缠绕部分的中心中，并靠近电相位电路的相位接头，例如， 电机500的相位接头520。如关于线圈组件800类似地所述，线圈组件1000的第二绕组层 830大致邻近于第一绕组层820并以与第一绕组层820相同的结构缠绕，从而产生绕磁芯 802的多个大致平行定向的绕组层。在一个实施例中，每一个绕组层820都可以优选地由单个连续长度的电缆810缠绕而成，从而提供在包围导体812的介电绝缘层814中没有连接器或其它中断件的绕组层820，并从而期望地降低绕组层820内的电气故障的风险。此外， 类似于以上所述，在通常应用的可选施例中，理想的是减小包围电缆810的导电体812的介电绝缘层814的厚度，或者使用磁线810代替电缆，使得被导体812占据的电绕组的比例增加，从而增加由线圈组件1000提供的电势效率和功率因子。根据本发明的另一个方面，提供了一种制造本发明的电线圈组件的方法。根据本
16发明的制造方法理想地提供产生上述本发明的电线圈组件所需的连续组装和处理步骤，并且提供防止水侵入和线圈组件中的电气故障的多个方面，其在导电和/或化学腐蚀环境中是理想的应用。以下参照图11，示出了对应于根据本发明的实施例的制造方法的第一阶段的双绝缘电线圈组件1100的磁芯的立体图。在该第一阶段中，提供磁芯1102，所述磁芯包括多个叠层铁磁材料。图11中所示的磁芯1102是适于在例如发电机和/或电动机的电机中应用的“E形”芯体元件，然而，在其它实施例中，可以使用其它公知结构的磁芯。如图所示，磁芯 1102包括两个外芯体部分1112和1114，以及中心绕组部分1116。相对应的绕组通道11位于外芯体部分1112和1114与中心部分1116之间，并且适于绕芯体1102的中心部分1116 容纳电绕组。磁芯1102通常可以由诸如电工钢的任意适当的铁磁材料构造而成，所述铁磁材料通常布置成多个大致平行的叠层1103以形成磁芯结构1102。磁芯1102可以根据本领域所公知的任意适当的技术构造而成。参照图12，示出了与根据本发明的实施例的制造方法的第二阶段相对应的双绝缘电线圈组件的具有介电涂层的磁芯1200的立体图。在该第二阶段中，磁芯1102涂覆有至少一层介电绝缘材料1204。优选地，至少一层介电绝缘材料1204完全包围磁芯1102。介电绝缘层1204通常可以包括电气绝缘树脂层，例如通常在被设计成用于传统的干燥使用的磁芯元件上使用的涂有粉末的电气绝缘树脂材料层。在一些实施例中，磁芯1102可以涂有多层一种或多种适当的介电绝缘材料，从而使得介电绝缘增加并防止磁芯1102中的电气故障。可以通过任意适当的公知技术，例如通过粉末涂敷、喷镀或浸渍将一个或多个介电绝缘层1204涂布在磁芯1102上。参照图13，示出了根据本发明的实施例的制造方法的第三阶段的双绝缘电线圈组件的具有防水涂层的磁芯1300的立体图。在该第三阶段，在至少一个介电绝缘层1204上， 至少一层防水粘合胶材料1306涂布在磁芯1102上。优选地，至少一层防水粘合胶材料1306 完全包围下面的介电绝缘层1204并粘附到该介电绝缘层1204，以防止水朝向磁芯1102侵入，并从而防止磁芯1102或磁芯与电线圈组件的其它部件之间的电气故障。如以上关于图2所述，防水粘合胶材料层1306可以优选地形成粘合防水膜，所述粘合防水膜借助于将层1306粘附到介电绝缘层1204的粘附力通过阻塞流动通过层1306的体积水以及还通过大大降低通过层1306本身的水的任意缓慢扩散或分散来防止水侵入。防水粘合胶材料层 1306通常可以包括适于船舶使用的防水环氧漆系统，例如包括一种或多种适当的环氧基粘合防水材料的一个或多个涂层或层的自动上底漆防水环氧船用漆系统。在具体的实施例中，用作防水粘合胶材料层1306的适当材料可以包括多涂层聚酰胺环氧船用粘合漆，并且更具体地包括双组分厚浆型聚酰胺络合物固化环氧船用粘合漆，例如由丹麦的Lyngby的 Hempel AS商业出售的Hempel (TM) 1763配方。可以通过任意适当的公知技术涂覆防水粘合胶材料层1306，例如通过喷涂、手工涂刷、或浸渍应用。在可选的实施例中，在涂覆防水粘合胶材料层1306之前，转动帽(turn cap) 1320 可以任选地连接到磁芯1102，以提供平滑弯曲半径和用于电绕组绕磁芯1102的绕组的导向件。在这种实施例中，转动帽1320可以由任意适当的并且优选地绝缘材料构造而成，例如，聚氯乙烯，并且可以通过任意适当的公知方式(例如，通过粘合或机械紧固)连接到磁芯 1102。
参照图14，示出了根据本发明的实施例的制造方法的第四阶段的双绝缘电线圈组件的磁芯和绕组1400的立体图。在该第四阶段，电绕组1408绕磁芯1102的至少一部分缠绕。电绕组1408包括电缆和至少一层介电绝缘体1414，所述电缆包括中心导体1412，所述至少一层介电绝缘体包围导体1412，其中介电绝缘体包括防水分子屏障材料。中心导体 1412通常可以包括铜或另外适当的柔性导电材料，并且至少一个介电绝缘层1414优选地沿电缆绕组1408的整个长度包围导电芯1412以提供电绝缘并防止例如磁芯1102与电缆 1410之间或绕组1408中的电缆的匝之间的电气故障或短路。介电绝缘层1414包括防水分子屏障材料以防止水通过介电绝缘层1414侵入到电缆，并且与导体1412接触，从而可能会导致绕组1408的失效或故障，并因此导致线圈组件 1400的失效或故障。如以上关于图2中所述，介电绝缘层1414可以包括提供介电特性和防水分子屏障特性的一种或多种适当的材料，例如氯磺化聚乙烯、交联聚乙烯和烯烃中的一种或多种。电缆绕组1408至少包括第一端部1410和第二端部1420，并且可以被缠绕成任意适当的结构，例如以上关于图6、图7和图9所述的示例性绕组结构。在一个实施例中，电绕组1408被缠绕成多个绕组层。在这种实施例中，每一个绕组层都可以优选地由单独的连续长度的电缆缠绕而成，使得每一个绕组层在介电绝缘层1414中没有连接器或其它中断件。 在另一个实施例中，电绕组1408被缠绕成多个绕组层，并且每一个绕组层由单独连续长度的电缆缠绕而成，然后各个长度的电缆在其端部处连接以并联连接多个绕组层。参照图15，根据本发明的实施例的制造方法的任选阶段的双绝缘电线圈组件的磁芯和密封绕组1500的立体图。在该任选阶段中，电绕组1408的至少一部分被封装在封装材料1520中。在可选的实施例中，磁芯1102的至少一部分可以封装在封装材料1520中。 封装材料1520可以用于期望地提供另外的电绝缘和/或防止水侵入到电绕组1408、和/或磁芯1102。可以使用任意适当的封装材料1520，例如，聚氨酯树脂或可以在液态或凝胶状态下被涂覆的其它可固化材料。可以根据任意适当的公知技术涂覆封装材料1520以封装电绕组1408和/或磁芯1102的至少一部分，例如通过将封装材料浇灌到绕封装区域定位的模具中，并在适当的位置固化封装材料。在这种实施例中，封装材料1520可以优选地被容纳成使得提供与线圈组件1500的连接所需的任意需要的电子元件(例如，绕组端1410) 没有封装在封装材料1520内。在另一个实施例中，用于制造双绝缘电线圈组件的方法的任选阶段可以包括将电绕组1408固定到磁芯1102。在这种实施例中，可以通过任意适当的公知技术，例如通过将介电材料1530的板安装在电绕组1408的一部分上而将电绕组1408固定到磁芯。在这种情况下，例如，介电材料1530的板可以包括玻璃纤维，或另外适当的介电材料。在可选的实施例中，可以借助于将电绕组1408和磁芯1102的至少一部分封装在封装材料1520中而将电绕组1408固定到磁芯1102。参照图16，示出了根据本发明的实施例的制造方法的进一步阶段的完全防水粘合胶涂层双绝缘电线圈组件1600的立体图。在这种进一步阶段中，将至少一层防水粘合胶材料1616涂布在电绕组1408和磁芯1102上。优选地，至少一层防水粘合胶材料1616完全包围并粘附到电绕组1408的电缆、磁芯1102、和绕组1408或磁心的任意任选的封装部分， 以防止水朝向绕组1408或芯体1102侵入，并从而期望地防止绕组1408、磁芯1102中、或芯体与电线圈组件1600的绕组之间的电气故障。如以上关于图2所述，防水粘合层1616可以优选地形成粘合防水膜，所述粘合防水膜借助于将层1616粘附到电绕组1408和磁芯1102的粘附力通过阻塞流动通过层1616 的体积水以及还通过大大地减小通过防水粘合层1616本身的水的任意缓慢扩散或分散来防止水侵入。防水粘合层1616通常可以包括适于船舶使用的粘合防水环氧漆系统，例如包括多个涂层或多层的一种或多种适当的环氧基粘合防水材料的自动上漆防水环氧船用漆。 可以优选地考虑防水粘合层1616与在下面的电绕组1408的介电绝缘层的机械与化学相容性来选择用于在防水粘合层1616中使用的适当的材料，其中防水粘合层1616粘附到所述在下面的电绕组1408，从而有利地降低电绕组1408与防水粘合层1616之间的断裂、张力或不期望的化学反应的风险，从而可能会导致水侵入并最终导致电气故障的风险。诸如自动上漆防水防污或易除污船用漆的至少一层防污或易除污漆也可以作为防水粘合层1616的一部分被涂覆，从而有利地防止水下船舶和/或淡水环境中的防水粘合层1616与生物污染物的粘附力和污垢，同样地，生物污染物可能会最终导致防水粘合层 1616的降解或故障。在具体的实施例中，将作为防水粘合层1616被涂覆的适当的材料可以包括多涂层聚酰胺环氧船用粘合漆，并且更具体地包括双组分厚浆型聚酰胺络合物固化环氧船用粘合漆，例如由丹麦的Lyngby的Hempel AS商业出售的Hempel (TM) 1763配方。可以通过任意适当的公知技术涂覆防水粘合胶材料层1616，例如通过喷涂、手工涂刷、或浸渍应用。优选地，还可将防水粘合层1616涂覆到从线圈组件1600延伸的任意长度的电缆，例如绕组端部1410和1420，以防止水侵入到电缆的如此延伸的部分。以上所述的本发明的双绝缘电线圈组件和装有该双绝缘电线圈组件的电机可以适于在许多应用中使用。具体地，根据本发明的实施例的线圈组件和电机可以适于可以暴露到导电和/或化学侵蚀介质的应用，并且更具体地适于涉及重复或长时间溅射、淹没或浸没在淡水或海水中的应用中。这种应用潜在地包括在暴露于或浸没在水中尤其是暴露于或浸没在海水中的电机，例如，潮汐能发电设备、波浪能发电设备、和海洋或海上风力发电设备。另外的应用潜在性地包括在水下使用的电动机和/或发电机(例如，在船舶方位推进系统、舰船再生制动系统、原位安装在管道中的泵和/或涡轮机和用于采矿应用的地下挖土机和挖掘机)中的使用。进一步的潜在应用包括在应用到水下使用的电感设备中的使用，例如，在水下变压器中的使用。此外，进一步的潜在应用包括在应用到水下使用的电加热设备中的使用，例如在水下直接加热器中的使用。这里所述的示例性实施例不旨是穷举的或将本发明的保护范围限制到所公开的确切形式。选择和说明所述示例性实施例以说明本发明的原理及其应用和实际用途，从而允许本领域的技术人员领会其教导。根据上述公开对本领域的技术人员显而易见的是，在实施本发明时在不背离本发明的精神或保护范围的情况下可以进行多种改变和修改。因此，根据由以下权利要求限定的本质解释本发明的保护范围。
19
权利要求
1.一种被构造成用于在导电介质中浸没操作的电机，包括至少一个线圈组件，所述线圈组件包括至少一个磁芯元件，所述至少一个磁芯元件包括包围所述磁芯元件的至少一个第一介电绝缘层、和包围所述第一介电绝缘层的至少一个防水粘合层；和绕所述磁芯元件的至少一个电绕组，所述电绕组包括至少一个连续长度的柔性电缆，所述柔性电缆包括中心导电元件；包围所述中心导电元件的至少一个第二介电绝缘层，其中所述第二介电绝缘层包括至少一种防水分子屏障材料；至少一个防水粘合层，所述至少一个防水粘合层被涂覆到所述柔性电缆，以大致包围所述柔性电缆。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述线圈组件包括多个电绕组，所述多个电绕组形成绕所述磁芯元件的多个电绕组层，并且其中每一个所述电绕组层都包括连续长度的柔性电缆。
3.根据权利要求2所述的电机，其中，所述多个电绕组层并联连接。
4.根据权利要求1所述的电机，包括定子元件，所述定子元件包括两个侧部，其中每一个侧部都包括多个所述线圈组件，其中所述线圈组件以一组或多组的方式连接以形成一个相或多个相。
5.根据权利要求4所述的电机，其中，第一相中的每一个所述线圈组件都包括多个电绕组，所述多个电绕组至少形成绕所述磁芯元件的第一电绕组层和第二电绕组层，并且其中每一个所述第一电绕组层都包括绕所述第一相中的所述线圈组件的所述磁芯元件中的每一个缠绕的第一连续长度的柔性电缆，并且每一个所述第二电绕组层都包括绕所述第一相中的所述线圈组件的所述磁芯元件中的每一个缠绕的第二连续长度的柔性电缆。
6.根据权利要求5所述的电机，其中，所述第一相中的所述电绕组层并联连接。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的电机，其中，所述第二介电绝缘层包括选自包括氯磺化聚乙烯、交联聚乙烯、和烯烃的组的防水分子屏障材料。
8.权利要求1-7中任一项所述的电机，其中，所述防水粘合层被粘附到所述第一介电绝缘层和所述柔性电缆，并且包括选自包括环氧漆、自动上漆船用漆、和防污或易除污船用漆的组的材料。
9.权利要求1-8中任一项所述的电机，其中，所述防水粘合层包括多涂层聚酰胺环氧船用粘合漆。
10.根据权利要求2或5所述的电机，其中，每一个所述线圈组件都包括4-10个电绕组层。
11.根据权利要求4所述的电机，其中，所述定子元件包括3-6个相。
12.根据权利要求1所述的电机，其中，所述线圈组件还包括固化的树脂绝缘层，所述固化的树脂绝缘层封装所述电绕组的至少一部分。
13.根据权利要求1所述的电机，其中，所述线圈组件还包括封装所述磁芯元件的至少一部分的固化的聚氨酯树脂绝缘层。
14.根据权利要求1所述的电机，包括多个线圈组件，其中每一个线圈组件是以下所述线圈组件中的至少一种彼此大致物理退耦的线圈组件、彼此大致磁退耦的线圈组件、和彼此大致热退耦的线圈组件。
15.一种被构造成用于在导电介质中在电机、变压器或感应器中浸没操作的电线圈组件，所述电线圈组件包括至少一个磁芯元件，所述至少一个磁芯元件包括包围所述磁芯元件的至少一个第一介电绝缘层、和包围所述第一介电绝缘层的至少一个防水粘合层；和绕所述磁芯元件的至少一个电绕组，所述电绕组包括 至少一个连续长度的柔性电缆，所述柔性电缆包括 中心导电元件；包围所述中心导电元件的至少一个第二介电绝缘层，其中所述第二介电绝缘层包括至少一种防水分子屏障材料；至少一个防水粘合层，所述至少一个防水粘合层被涂覆到所述柔性电缆，以大致包围所述柔性电缆。
16.根据权利要求15所述的电线圈组件，还包括多个电绕组，所述多个电绕组形成绕所述磁芯元件的多个电绕组层，并且其中每一个所述电绕组层包括连续长度的柔性电缆。
17.根据权利要求16所述的电线圈组件，其中，所述多个电绕组层并联连接。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的电线圈组件，其中，所述第二介电绝缘层包括选自包括氯磺化聚乙烯、交联聚乙烯、和烯烃的组的防水分子屏障材料。
19.权利要求15-18中任一项所述的电线圈组件，其中，所述防水粘合层被粘附到所述第一介电绝缘层和所述柔性电缆，并且包括选自包括环氧漆、自动上漆船用漆、和防污或易除污船用漆的组的材料。
20.根据权利要求15-19中任一项所述的电线圈组件，其中，所述防水粘合层包括多涂层聚酰胺环氧船用粘合漆。
21.根据权利要求16所述的电线圈组件，其中，每一个所述线圈组件包括4-10个电绕组层。
22.一种制造用于在导电介质中浸没操作的电线圈组件的方法，包括以下步骤 提供包括多个铁磁材料叠层的磁芯；使所述磁芯涂布有至少一层介电绝缘材料； 使所述介电绝缘材料涂布有至少一个防水粘合材料层；绕所述磁芯缠绕电绕组，所述电绕组包括具有导体的电缆、和包围所述导体的至少一个介电绝缘层，其中所述介电绝缘层包括至少一种防水分子屏障材料；以及使所述电绕组和所述磁芯涂布有至少一个防水粘合材料层。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括以下步骤在对所述电绕组和所述磁芯进行涂布之前将所述电绕组固定到所述磁芯。
24.根据权利要求22所述的方法，还包括以下步骤将所述电绕组的至少一部分封装在固化的聚氨酯树脂绝缘材料中。
25.根据权利要求22所述的方法，还包括以下步骤将所述磁芯的至少一部分封装在固化的树脂绝缘材料中。
26.根据权利要求22所述的方法，其中，所述缠绕步骤包括绕所述磁芯缠绕多个电绕组以形成多个电绕组层，其中每一个所述电绕组层包括具有导体的电缆和至少一个介电绝缘层，所述介电绝缘层包括至少一种防水分子屏障材料。
27.根据权利要求沈所述的方法，还包括以下步骤 将所述多个电绕组层并联连接在一起。
28.根据权利要求22所述的方法，其中，所述介电绝缘层包括选自包括氯磺化聚乙烯、 交联聚乙烯、和烯烃的组的防水分子屏障材料。
29.根据权利要求22所述的方法，其中，所述防水粘合材料层包括选自包括环氧漆、自动上漆船用漆、和防污船用漆的组的材料。
30.根据权利要求22所述的方法，其中，所述介电绝缘材料包括电气绝缘树脂。
31.根据权利要求23所述的方法，其中，所述固定步骤包括 使用介电材料板将所述电绕组固定到所述磁芯。
全文摘要
公开了一种用于在导电和/或化学腐蚀介质中操作的水下电机中使用的电线圈组件，和一种制造电线圈组件的方法。电线圈组件包括电缆线圈绕组和磁芯。电线圈绕组由具有介电绝缘材料的电缆缠绕而成，所述介电绝缘材料也是防水分子屏障，并且覆盖有至少一层防水粘合材料。磁芯被介电绝缘层大致包围，所述介电绝缘层覆盖有至少一层防水粘合材料。介电绝缘材料和防水粘合层的组合防止水的侵入并因此降低了水下使用时电线圈组件的电气故障和失效。
文档编号H02K3/32GK102165674SQ200980138474
公开日2011年8月24日 申请日期2009年7月9日 优先权日2008年7月29日
发明者埃尤普·米特·塞瑞莉, 米柴·C·普拉顿 申请人:净流能量系统有限公司