專利名稱：有縱向槽和垂直于縱向槽有若干細長開口的導電體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導電體，它有兩個方向、即縱向和垂直于縱向的堆疊方向，該導體可與多個同類導體沿堆疊方向堆疊在一起，每相鄰兩導體之間均夾入一個絕緣層，這種導體有兩個基本上平的并垂直于堆疊方向?qū)R的主面，并至少設(shè)有許多細長開口，這些開口大致沿縱向是依次排列的。每個細長開口均沿堆疊方向穿過導電體、以及在每個主面上有一個出口。
這種導電體在制造電機繞組方面、特別是在制造渦輪發(fā)電機繞組方面具有廣泛的應(yīng)用。用一種冷卻氣體、特別是用空氣或氫，來冷卻繞組以排出因運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的熱量。所述類型導電體及其在電機繞組方面的應(yīng)用在H.Sequenz編著的“電機繞組制造”(Springer出版社，1973年于維也納和紐約)一書中、特別是包括在該書中由D.Lambrecht(始于169頁)撰寫的論文“渦輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組”中已作了論述。關(guān)于這類導電體的材料選擇可參考也包括在引用書上由R.Knobloch撰寫的論文“轉(zhuǎn)子材料”。這類導電體的應(yīng)用實例可以從歐洲專利EP 0160887 B1得知。
正如特別是在D.Lambrecht的論文中詳述的那樣，為了構(gòu)成一個電機繞組，有時使用絕緣夾層將若干個導電體沿垂直于該導電體縱向的堆疊方向堆疊起來。此時在相鄰導電體和絕緣層上的細長開口至少有一部分相互重合，以便在相互堆疊的導電體上形成冷卻槽時而使它們相互溝通。這些冷卻槽此時對準基本上平行于由相互平行導電體縱向和堆疊方向所形成的一個面。在繞組處于工作狀態(tài)時，將冷卻氣體、特別是空氣或氫通入冷卻槽。關(guān)于這方面在所引用文獻中已作了詳細說明。
正如D.Lambrecht所引用論文中詳述的那樣，在導電體上制造細長開口其工藝要求特別細致，按照過去的實踐經(jīng)驗要對沖壓或銑削后的細長開口進行昂貴的精整加工，以免僅隔有一個絕緣層的相鄰兩個導電體之間出現(xiàn)不希望有的呈短路等現(xiàn)象的電連通。為此，通常應(yīng)通過補充锪、壓等加工除掉細長開口出口的毛刺，將出口倒圓或倒角。盡管因補充工藝耗資明顯而使制造成本上升，但它卻是十分重要的工序。
本發(fā)明提出一種導電體，其制造方法簡易，造價適中，而且使旨在清除細長開口出口上毛刺和其他成型而用的昂貴精整加工也是多余的。
本發(fā)明提出一種導電體，它具有兩個方向，即縱向和垂直于縱向的堆疊方向，這種導電體a)可以與多個同類導電體沿堆疊方向堆疊在一起，每兩導體之間嵌有至少一個絕緣層;
b)是由兩個基本上平的并垂直于堆疊方向?qū)R的主面限定的，而且在堆疊方向上的厚度最大;
c)大致在其縱向上依次設(shè)有許多細長開口，每個細長開口大致沿堆疊方向穿過導體，并在每個主面上留有一個呈銳角的出口;
d)在至少一個主面上有一個大致平行于縱向?qū)R、其上設(shè)有許多細長開口的縱向槽，其兩個槽壁位置大致平行于堆疊方向，其一個槽底位置大致垂直于堆疊方向?？v向槽在堆疊方向上還有一定深度，槽深尺寸必須小于最大厚度。其中位于該主面上每個細長開口的出口與每個槽壁保持一定距離并置于槽底上。
本發(fā)明所述導電體上所有細長開口的出口的銳角可以保持就象是用沖壓和銑切那樣通常加工方法形成的銳角，必要時可與象噴砂或刷擦那樣的簡易磨蝕表面處理相結(jié)合。將出口用锪、銑、壓等倒成圓角或斜角的工序也是不必要的。兩個相鄰導體之間只有一個(或多個)絕緣層，該絕緣層上的缺口與導體上的細長開口相當或相似，兩個相鄰導體之間的絕緣可通過其中至少一個導體上的縱向槽來保證具有本發(fā)明的性能，即通過該槽使該導體上細長開口的出口與絕緣層保持一定距離。不用昂貴的精整加工就可以使兩個導體之間的漏電路徑保證有足夠高的絕緣性能，因而有足夠高的耐電壓強度。本發(fā)明所述縱向槽的槽深可以保持較小的尺寸，最大槽深約為導體最大厚度的20%，以約10%最適宜，或者槽深的數(shù)量級約為1毫米，即在0.5毫米至2毫米之間，特別是1毫米，對于通常的應(yīng)用來說均可滿足。因此，對于一般應(yīng)用而言，本發(fā)明不要求顯著減小導電體橫截面的尺寸。
本發(fā)明所述導體主面上縱向槽的最大槽寬可以這樣來確定，即在保持漏電路徑足夠大的情況下，使傳導電流在橫截面的損失特別小。特別是在一般應(yīng)用范圍內(nèi)，最大槽寬可以設(shè)成使縱向槽上每個細長開口的最大寬度約為最大槽寬的80%。在一般情況下，本發(fā)明的一個最佳結(jié)構(gòu)是，最大槽寬尺寸約在0.5毫米至2毫米之間，即約為1毫米，并大于細長開口的最大寬度。
按照本發(fā)明另一個有利的結(jié)構(gòu)，在所述導電體上對所有的細長開口僅設(shè)置一個縱向槽，就是說在一個主面上只有一個縱向槽，這樣，在盡可能保留本發(fā)明所有優(yōu)點的情況下，導電體橫截面的損失很小，從而使導電體的容許電負荷顯著提高。
此外，還有一個優(yōu)點，即本發(fā)明所述導電體上只有一些細長開口，就是說只有一排大致沿縱向依次排列的細長開口。這樣就特別合乎降低制造成本的要求，并且在可通入冷卻氣體流過細長開口進行冷卻有特定要求的情況下，對獲得大的橫截面產(chǎn)生有利的影響。同樣，有利于本發(fā)明所述導電體可以制成扁平的，使該導電體在垂直于縱向和垂直于堆疊方向有最大的寬度，此寬度大于平行于堆疊方向上要設(shè)置的最大寬度，特別是最大寬度與最大厚度之比為5至10之間時證明是適宜的。
本發(fā)明另一個突出優(yōu)點在于對細長開口的出口上其銳角輪廓容許有可能殘存的微小毛刺，這一點是采用現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的導電體絕對不可能實現(xiàn)的。在制作細長開口之后不一定要求通過精整導電體將每個出口倒成其曲率半徑高于某特定極限值的圓角或?qū)⑺忻倘壳宄?。然而，適宜的是使細長開口上可能殘存的毛刺其最大高度應(yīng)小于對細長開口所設(shè)縱向槽的槽深。按這種方式，出口上殘存的毛刺就絕對不會影響相鄰導電體和/或絕緣層。在本發(fā)明所述導電體上，最大毛刺高度應(yīng)小于0.5毫米，最好是小于0.3毫米。此外，這種數(shù)量級的最大毛刺高度在制作細長開口之后可用諸如噴砂對導電體進行簡單的補充加工處理來達到是不成問題的。
本發(fā)明所述導電體是有利于制造的，此時首先將縱向槽制作在導體上，然后再沖壓上細長開口?？v向槽的制作最好采用拉制、滾壓或模壓方法，特別是在由一個相應(yīng)坯件直接制造導體時采用這些方法比較適宜。
特別適宜的是可以這樣來沖制導體上的各個細長開口，此時采用沖模將導體由縱向槽的槽底向其對面的主面沖孔。這樣，可以采用一塊普通的平板或類似料作為待沖壓導體的墊板。導電體在沖壓過程中不會翹曲變形。
如上所述，本發(fā)明所述導體的制造有利的是用磨蝕表面處理、特別是用象噴砂處理那樣的噴射處理作為最后一道工序。這種表面處理能夠可靠地清除表面上散附的微粒，去掉可能殘留在發(fā)明目的所要求范圍內(nèi)的毛刺及類似物，并且還可以特別簡單而低成本地實施的。
上面已經(jīng)談到，本發(fā)明所述導電體特別適用于制作電機，例如渦輪發(fā)電機的繞組，此時將具有多個相應(yīng)缺口的若干個同類導體和若干個絕緣層沿堆疊方向交替地堆疊，其中，每個缺口至少與絕緣層相鄰導體中的一個導體上的一個細長開口溝通，并且在每個絕緣層上至少有一個導體以具有縱向槽的一個主面緊靠。這樣，本發(fā)明所述導體的優(yōu)點即可得到充分的發(fā)揮。
同時在每個絕緣層上只有一條導體，以其一個具有一縱向槽的主面緊靠是有利的。這種結(jié)構(gòu)方案使采用僅在一個主面上設(shè)有至少一個縱向槽的導體成為可能，其電負荷能力也因而加強。
此外，還有一個優(yōu)點，就是在采用本發(fā)明所述導電體制造電機繞組時可以使每個絕緣層上的每個缺口與至少一個細長開口基本上疊合而與其形成溝通。按這種方式可使漏電路徑達到特別大，從而有助于繞組的電負荷能力提高。采用本發(fā)明所述導電體制造的繞組特別適用于作為渦輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組，特別是用在額定容許電負載高達300兆伏安左右的渦輪發(fā)電機上。
下面借助于附圖所示的實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。為了說明本發(fā)明的特殊優(yōu)點，這些圖中有些是示意性的，并不是按比例和/或略有失真地繪制的。其中

圖1表示由兩個本發(fā)明所述的導電體和一個絕緣層構(gòu)成的一種結(jié)構(gòu);
圖2表示本發(fā)明所述導體的一個實施例;
圖3表示本發(fā)明另一個實施例的一個橫截面;
圖4表示對導電體上細長開口的沖制;
圖5表示沖制細長開口后的導電體。
圖1示有兩個本發(fā)明所述的導電體1，在其間嵌入一個絕緣層13后沿堆疊方向3堆疊在一起。每個導體1具有兩個垂直于堆疊方向?qū)R的主面4和5，其中，在第一主面4上總是有一個淺縱向槽8，而第二主面5則基本上是一個平面。為了使冷卻氣體能通過導電體1和絕緣層13，在導體1上有若干個細長開口6，而在絕緣層13上則有一個缺口14，其中，每個細長開口6在每個主面上4、5均有一個出口7。
細長開口6和缺口14相互溝通從而形成冷卻通道。通過此通道可以向堆疊方向3吹入氣態(tài)冷卻介質(zhì)。關(guān)于圖1所示結(jié)構(gòu)進一步構(gòu)成電機的繞組以及將這類繞組裝入到一個適用于各種用途的繞組架內(nèi)的方案，在引用的現(xiàn)有技術(shù)中，特別是在上述D.Lambrecht的論文中已作了詳細的論述。本發(fā)明所述導電體1上的縱向槽8有兩個基本上平行于堆疊方向3設(shè)置的槽壁9和一個基本上垂直于堆疊方向設(shè)置的槽底10。在實際情況下，盡管槽壁9是經(jīng)倒圓的，有時是由所選擇制造導體1的方法自然形成的，然而并不阻礙其相對于堆疊方向3基本對齊。槽壁9之間的縱向槽8寬度是設(shè)置成使各個位于第一主面4內(nèi)的出口7完全置于槽底10內(nèi)。這樣就可以增大在兩個相鄰導體1之間可供泄漏電流使用的漏電路徑，因為正如圖1所示可知，泄漏電流不僅應(yīng)在平行于堆疊方向3的一段通過絕緣層13上的缺口14上，而且還要附加上垂直堆疊方向3的通路。由于絕緣層13內(nèi)的缺口14與相鄰導體1上的細長開口6基本上設(shè)成全等的，從而也使漏電路徑加長。導體1和絕緣層13是配置成的，在每個絕緣層13上只靠有一個具有一個縱向槽8主面4的導體1。這就表明，以此方式構(gòu)成的漏電路徑是夠長的;然而，在每個導體1僅一個主面4上有一個縱向槽8的結(jié)構(gòu)卻可以保證用于傳導電流的橫截面特別大，這一點從電流引起熱負荷的角度上看是有利的。
圖2示有本發(fā)明所述導體1的斜視立體圖。導體1沿縱向2延伸，其上有若干細長開口6，它們平行于堆疊方向3穿過該導體1，每個細長開口6在各主面4，5上均有一個出口7。導體1的第一主面4包括本發(fā)明所述的淺縱向槽8。此縱向槽8基本上延伸在導體1的整個長度上，因此在制造導體1時可直接在其上制出。在所示實例中，槽壁9基本上平行于堆疊方向3，而槽底10則與槽壁9正交。如上所述，縱向槽8的實際造型是與各種制造工藝所提供的可能性密切相關(guān)的，重要的是縱向槽8在主面4和槽底10之間具有足夠的深度，以便達到延長漏電路徑和容納出口7上可能殘存毛刺的目的。上面已經(jīng)講過，為使導體1的橫截面不過于縮減，槽深必須限定在某個足夠小的尺寸內(nèi)。
圖3示有本發(fā)明導體1的一個實施例，在該導體上設(shè)有兩排沿縱向(圖中未示出)依次排列的細長開口6。每排細長開口6設(shè)有一個縱向槽8。這樣，導電體1就呈現(xiàn)出兩個縱向槽8，在所示實例中，這兩個縱向槽8是分布在兩個主面4上的。
圖4示有如何在導體1上沖制一個細長開口。首先將導體1放置在一塊墊板15上，墊板上有與沖壓件和沖模12相對應(yīng)的缺口16。沖壓過程是這樣進行的，即將導體1由具有縱向槽8的主面4向其背面緊靠墊板15上并且基本上是平整的主面5沖孔。圖4所示的沖壓方式十分優(yōu)異，因為可以排除導電體1在堆疊方向3(圖4中未示)的彎曲變形。如將導體1由平整的主面5向縱向槽8沖孔，則應(yīng)通過采用特別配制的墊板15或其它措施來防止可能發(fā)生的彎曲變形。
圖5示有圖4所示經(jīng)沖壓過程后的產(chǎn)品。導體1有一個由縱向槽8向平整主面5方向貫穿的細長開口6。由沖壓過程在平整主面5上的細長開口的出口7處形成毛刺11，對此在圖5中作了夸張的表示。如上所述，這類毛刺11通過對導體1作簡單的補充加工處理、例如噴砂即可在很大程度上加以清除。只要在實際應(yīng)用中不要求具有特別高的擊穿強度的話，仍可能留下的毛刺殘余11在本發(fā)明范圍內(nèi)已可以忽略不計。如將所示導電體1與另一同類導體1(例如在其間嵌入一個絕緣層)堆疊在一起而形成繞組，則可能殘存的毛刺11(或受其影響輕微變形的絕緣層)將一起嵌入相鄰導體1的縱向槽8中，從而不影響導體1的堆疊。
本發(fā)明涉及一種導電體，它具有一個縱向和一個垂直于縱向的堆疊方向，若干個同類導體在其間嵌入絕緣層可沿堆疊方向堆疊在一起。導體上有許多細長開口可供冷卻氣體流通;這種導體易于制造且成本低，并且在制造過程中作細長開口后就不再需要昂貴的精整加工處理。
權(quán)利要求
1.導電體，具有縱向和垂直于縱向的堆疊方向，其特征在于a)可與多個同類導體(1)沿堆疊方向(3)堆疊在一起，其中，每兩個導體(1)之間嵌有至少一個絕緣層(13)；b)是由兩個基本上平的并垂直于堆疊方向(3)對齊的主面(4，5)限定的，而且在堆疊方向(3)上的厚度最大；c)大致在其縱向(2)上依次設(shè)有許多細長開口(6)，每個細長開口大致沿堆疊方向(3)穿過導體(1)，并在每個主面(4，5)上留有一個呈銳角的出口(7)；d)在至少一個主面(4)上有一個大致平行于縱向(2)對齊、設(shè)有許多細長開口(6)的縱向槽(8)，其兩個槽壁(9)位置大致平行堆疊方向(3)，其一個槽底(10)位置大致垂直于堆疊方向(3)，縱向槽在堆疊方向(3)上還有一定深度，槽深尺寸必須小于最大厚度，其中，位于該主面(4)上每個細長開口(6)的出口(7)與每個槽壁(9)保持一定距離并置于槽底(10)上。
2.按權(quán)利要求1所述的導電體，其特征在于其縱向槽的槽深最大約為最大厚度的20%，特別情況最大約為10%。
3.按權(quán)利要求1或2所述的導電體，其特征在于槽深尺寸為0.5毫米至2毫米之間。
4.按權(quán)利要求3所述的導電體，其特征在于槽深尺寸約為1毫米。
5.按上述權(quán)利要求其中任一項所述的導電體，其特征在于a)在垂直于縱向(2)和垂直于堆疊方向(3)上，每個細長開口(6)有一個最大寬度，并且每個縱向槽(8)有一個最大槽寬;b)細長開口的最大寬度最大約為最大槽寬的80%。
6.按上述權(quán)利要求其中任一項所述的導電體，其特征在于a)在垂直于縱向(2)和垂直于堆疊方向(3)上，每個細長開口(6)有一個最大寬度，并且每個縱向槽(8)有一個最大槽寬;b)最大槽寬大于細長開口的最大寬度，一般是在0.5毫米至2毫米之間，特別是在1毫米左右。
7.按上述權(quán)利要求其中任一項所述的導電體，其特征在于每組若干細長開口(6)僅設(shè)有一個縱向槽(8)。
8.按上述權(quán)利要求其中任一項所述的導電體，其特征在于該導電體僅包括一組細長開口。
9.按上述權(quán)利要求其中任一項所述的導電體，其特征在于該導電體在垂直于縱向(2)和垂直于堆疊方向(3)上有一個大于最大厚度的最大寬度。
10.按上述權(quán)利要求其中任一項所述的導電體的制造方法，其特征在于首先對導體(1)制作縱向槽(8)，然后在此導體(1)上沖制細長開口(6)。
11.按權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于采用該方法時，每個細長開口(6)是這樣沖壓的，借助于一個沖模(12)將導體(1)由槽底(10)向在其對面的主面(5)沖孔。
12.按權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于導電體(1)的縱向槽(8)是用拉制、滾壓或模壓工藝制造的。
13.按權(quán)利要求10至12所述的方法，其特征在于在沖制細長開口(6)后，使導體(1)進行磨蝕表面處理。
14.按權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于表面處理是噴射處理，主要指噴砂處理。
15.按權(quán)利要求1至9其中任一項所述導電體在電機繞組制造上的應(yīng)用，其特征在于a)將導體(1)與多個同類導體(1)以及多個具有若干缺口(14)的絕緣層(13)沿堆疊方向(3)堆疊在一起;b)在每兩個導體(1)之間嵌入一個絕緣層(13)，其中，在每個絕緣層(13)上的一個缺口(14)分別與一個導體(1)上的一個細長開口(6)相互溝通;c)在每個絕緣層(13)上靠有至少一個帶縱向槽(8)主面(4)的導體(1)。
16.按權(quán)利要求15所述的應(yīng)用，其特征在于在每個絕緣層(13)上僅靠有一個帶縱向槽(8)主面(4)的導體(1)。
17.按權(quán)利要求15或16所述的應(yīng)用，其特征在于在每個絕緣層(13)上的每個缺口(14)基本上與至少一個細長開口(6)疊合而與其溝通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種導電體，它可與多個同類導體堆疊在一起，每兩個相鄰導體之間至少嵌入一個絕緣層，該導體是由兩個基本上平的并垂直于堆疊方向的主面限定的，在導體上有至少一組依次排列的細長開口，每個細長開口大致沿堆疊方向穿過導體，在至少一個主面上有一個設(shè)有許多細長開口的縱向槽，該縱向槽的槽底位置大致垂直于堆疊方向，縱向槽在堆疊方向上設(shè)置的槽深必須小于導體的最大厚度。位于主面上每個細長開口的出口與縱向槽在其槽底上的每個槽壁保持一定距離。
文檔編號H02K15/04GK1066346SQ9210301
公開日1992年11月18日 申請日期1992年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月29日
發(fā)明者G·弗蘭肯豪澤, E·韋德曼 申請人:西門子公司