專利名稱：導(dǎo)體繞組桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)定子繞組的導(dǎo)體繞組桿，它由相互換位和相互電氣絕緣的繞組線段構(gòu)成，在其整個(gè)長度上包覆著公共的主絕緣，繞組線段經(jīng)過換位后，在導(dǎo)線束狹窄側(cè)上產(chǎn)生位于繞組線段和主絕緣之間的空腔，在空腔內(nèi)填入半導(dǎo)體物質(zhì)，它的一側(cè)覆蓋有半導(dǎo)體層或條帶。
與本發(fā)明有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)例如可參見US-PS 5066881號美國專利。
較大規(guī)格的電機(jī)定子繞組的導(dǎo)體繞組桿由相互換位和相互電氣絕緣的繞組線段構(gòu)成，在其整個(gè)長度上包覆著公共的主絕緣，即該主絕緣覆蓋著兩個(gè)繞組端部分段或額托架分段和定子的鐵芯部分。繞組線段經(jīng)過換位后，在導(dǎo)線束狹窄側(cè)上產(chǎn)生位于繞組線段和主絕緣之間的空腔。對此，人們一般采用半導(dǎo)體材料填充這些空腔，它的一側(cè)覆蓋有半導(dǎo)體層或合適的條帶。
一般地，換位導(dǎo)線的邊緣半徑是指繞組線段的邊緣半徑，并且在直槽中一般為0.5毫米，在繞組外伸部分的彎曲段上承受剪切壓力的情況下，這個(gè)邊緣半徑可以小于0.5毫米。與導(dǎo)體的平坦側(cè)相比較，當(dāng)所述邊緣的邊緣半徑為0.5毫米時(shí)，其上的電場強(qiáng)度可以增加3-4倍。由于這個(gè)原因，在檢驗(yàn)換位導(dǎo)線時(shí)，實(shí)際上所有的電擊穿都發(fā)生在邊緣區(qū)域上，由于主絕緣具有大規(guī)模尺寸的厚度，當(dāng)施加工作電壓時(shí)，不會發(fā)生電擊穿。其結(jié)果是導(dǎo)體的平坦側(cè)的絕緣厚度比電氣標(biāo)稱值更厚些，對于非直接冷卻的定子繞組來說，這使得散熱效應(yīng)劣化，因此需要減少主絕緣的厚度，包括導(dǎo)體的直槽部分和帶有比較復(fù)雜的形狀的繞組端部分段，因?yàn)樽詈蟮臒峤粨Q僅通過流過繞組端部的冷卻氣體來實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上主要指空氣。
為了將導(dǎo)體邊緣上的所述電壓峰值降低到一個(gè)可接受的程度，必須將邊緣半徑增大到1.5毫米以上。這只需對該導(dǎo)體條的毛坯料進(jìn)行附加的加工即可實(shí)現(xiàn)，也就是說，在該導(dǎo)體條未包覆主絕緣之前進(jìn)行加工。
在由US-PS 5066881所公開的電機(jī)的情況下，在由相互換位的繞組線段構(gòu)成的導(dǎo)線束的狹窄側(cè)上填充有填充物質(zhì)，以便填平空腔形成一個(gè)平坦的表面，所說的空腔是由導(dǎo)線換位而在主絕緣和繞組線段之間產(chǎn)生的。這個(gè)由填充材料構(gòu)成的中間層在邊緣上是倒了圓角的。它由一種玻璃纖維和熱解(PYROLISIERTEN)的有機(jī)碳化合物制成的織物所包覆，該織物從填充材料的倒了圓角的邊緣一直延伸到導(dǎo)線束的上部繞組線段和下部繞組線段上，并且產(chǎn)生所述繞組線段和主絕緣的電氣耦合。這個(gè)織物層的電導(dǎo)率為每單位面積200ohm-10Mohm。在US-PS 5066881中沒有談到倒角的半徑，也沒有具體談到填充材料的構(gòu)成及其應(yīng)用，甚至沒有談到倒圓角的問題，但是人們可以想到在邊緣上倒圓角，以便減小上述的電壓尖峰。可是，通過已有的工藝很難在導(dǎo)體的狹窄側(cè)上制成一個(gè)平坦的表面，此外，形成和/或事后加工成在導(dǎo)體邊緣上具有確定圓角的填充層的工藝相當(dāng)復(fù)雜和高成本，因?yàn)橐蟾魈幎紤?yīng)是均勻的。
本發(fā)明的目的在于，提供一種本文開頭所述的導(dǎo)體繞組桿，它的兩個(gè)狹窄側(cè)上具有平坦的表面，并且采用簡單的裝置可以在可能的情況下在導(dǎo)體束邊緣上實(shí)現(xiàn)倒圓角。
根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的半導(dǎo)體條帶由纖維增強(qiáng)型塑料制成，在這種導(dǎo)體條的繞組端部部分上交替地沿著其長度方向的正交方向形成一些切口，它的深度大約為導(dǎo)體條寬度的一半，它的寬度與導(dǎo)體條厚度為同一個(gè)數(shù)量級。
這樣的導(dǎo)體條帶完全覆蓋了導(dǎo)線束的狹窄側(cè)，并且具有一個(gè)平坦的和相當(dāng)光滑的表面。由于這個(gè)切口的存在，導(dǎo)體條可以在一定的限度內(nèi)橫向彎曲，并且可以以此方式與在繞組端部的導(dǎo)體條的曲率相匹配，而不會受到大的回轉(zhuǎn)力和/或扭曲的作用，因此在安裝時(shí)，可以采用簡單的裝置將柔軟的導(dǎo)體條壓到填充材料上，這樣消除了在上部和下部繞組線段和導(dǎo)體條之間的所有空腔。在最簡單的情況下，可以采用一種熱收縮的帶子進(jìn)行纏繞，然后將導(dǎo)體條的坯料加熱，從而實(shí)現(xiàn)上述壓制過程，而且最好將熱收縮的分隔膜或分隔帶放置在其間起中間連接作用。
事先可以—不是必須—將導(dǎo)體條帶的長邊緣倒圓角。不過，人們已經(jīng)知道，只有在安裝了導(dǎo)體條帶之后才進(jìn)行倒圓角，這可以通過一個(gè)電動的或氣動的手持工具，例如小型銑刀來實(shí)現(xiàn)。由導(dǎo)體條形成的導(dǎo)線束狹窄側(cè)的平滑表面同時(shí)用作引導(dǎo)上述銑刀的確定高度。而且，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使導(dǎo)體條的寬度比導(dǎo)線束的寬度窄1-2毫米，于是當(dāng)壓入填充材料時(shí)就得到了預(yù)成形的導(dǎo)體條邊緣。
下面將根據(jù)附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施例及其良好效果。
在附圖中圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，它們是

圖1是導(dǎo)體繞組桿的繞組端部部分的平面圖；圖2是一個(gè)導(dǎo)體條帶的平面圖，表示繞組端部略微彎曲部分；圖3是用于槽出口的導(dǎo)體條帶的平面圖；圖4是由繞組線段構(gòu)成的導(dǎo)線束的斷面圖；圖5是圖4的導(dǎo)線束的斷面圖，在兩個(gè)導(dǎo)線束的狹窄側(cè)上具有填充材料和導(dǎo)體條；圖6是圖5的導(dǎo)線束的斷面圖，帶有用于壓入和加固的絕緣和收縮膜；圖7是對圖6劃X部分的放大視圖，表示圖6的導(dǎo)線束的邊緣區(qū)域的斷面；圖8是圖6的導(dǎo)線束的斷面圖，去掉薄膜和將邊緣倒角；圖9是已經(jīng)安裝好主絕緣的導(dǎo)體繞組桿的斷面圖。
大電機(jī)例如渦輪發(fā)電機(jī)的定子繞組桿主要包括四個(gè)部分槽或鐵芯部分A，在從定子疊片鐵芯1的出口之后的彎曲較大的部分B，彎曲較小的約有150厘米或更長的長度的部分C以及與部分C相接的又一個(gè)彎曲較大的部分D，從該部分實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體條的進(jìn)一步連接。
在制造導(dǎo)體繞組桿的過程中，很重要的一點(diǎn)是應(yīng)使導(dǎo)體繞組桿的表面盡可能平坦，這對于采用非直接冷卻的定子繞組的電機(jī)來說尤其重要。在這種機(jī)型的情況下，導(dǎo)體繞組桿所產(chǎn)生的熱量通過定子疊片鐵芯1的徑向和/或軸向的冷卻通道散熱，因此，在槽部分A內(nèi)，僅靠導(dǎo)體條的較寬側(cè)即可保證良好的熱傳導(dǎo)，而導(dǎo)體條的較窄側(cè)能夠以最佳狀態(tài)擠入槽內(nèi)。而且在繞組端部部分應(yīng)使導(dǎo)體條的表面盡可能平坦和光滑。在這種情況下，冷卻效應(yīng)是微不足道的。然而平滑和平坦的導(dǎo)體條表面簡化了繞組端部的支承件和緊固件的安裝。應(yīng)將所有導(dǎo)體條部分上的主絕緣的厚度作得盡可能薄，以便除了鐵芯部分的銅填充因素外能降低該導(dǎo)體繞組桿的總的制造成本。
現(xiàn)在討論本發(fā)明，采用下面所說的本發(fā)明的方案，除了能夠減少主絕緣的厚度外，還能獲得導(dǎo)體條的平滑和平坦的表面，并且不會有損絕緣的電氣特性。
本發(fā)明的基本部件是專門設(shè)計(jì)的導(dǎo)體條2，其厚度為1毫米，是由半導(dǎo)體硬玻璃纖維(HGW)材料制成，這種硬玻璃纖維通常由玻璃纖維增強(qiáng)的塑料(GFK)制成，這種塑料例如環(huán)氧樹脂內(nèi)添加有碳黑(RUSS)或石墨等半導(dǎo)體材料。也可以用炭絲(CFK)代替玻璃纖維，正如后面將要詳細(xì)說明的，這些導(dǎo)體條2布置在由換位繞組線段3構(gòu)成的導(dǎo)線束和主絕緣H之間。在鐵芯部分A內(nèi)，這些導(dǎo)體條為簡單的板形，其寬度比導(dǎo)線束的寬度小1-2毫米。
在導(dǎo)體端部，與此相反，即在導(dǎo)體條2的B、C部分以及適當(dāng)?shù)腄部分中，切口4交替地沿著與該導(dǎo)體條的縱向相垂直的方向分布，其深度t大于導(dǎo)體條寬度b的一半，切口寬度s一般與導(dǎo)體條厚度為同一個(gè)數(shù)量級(約等于1毫米)(參見圖2)。在從導(dǎo)體條兩側(cè)交替切開的切口4之間的距離是根據(jù)所要求的側(cè)向曲率所決定的。對于具有較小彎曲程度的導(dǎo)體條部分C來說，位于導(dǎo)體條一側(cè)的兩個(gè)切口4之間的距離取10-20毫米即可，切口的深度t為導(dǎo)體條寬度b的60-80％。
當(dāng)具有以上結(jié)構(gòu)的切口4的導(dǎo)體條2的寬度為50毫米時(shí)，正如簡單的數(shù)學(xué)表達(dá)式所示的那樣，本來在橫向無彈性的導(dǎo)體條能夠橫向彎曲到相對于距離2d的一定角度。
壓制件2a用于具有較大彎曲的部分B，代替伸長的導(dǎo)體條2，如圖3所示，壓制件2a與這一部分的幾何尺寸相匹配，并且采用與導(dǎo)體條2相同的材料。這個(gè)壓制件2a的兩側(cè)具有與導(dǎo)體條2相類似的交替的切口4，這些切口4大致指向曲率圓的圓心點(diǎn)M的方向，并且它的深度為該壓制件寬度的60-80％。
在導(dǎo)體條的出口部分D內(nèi)可以不必采用上述壓制件，這樣作是為了保證由這個(gè)區(qū)域提供一個(gè)完全的電位分割，這就是說，在導(dǎo)線束和主絕緣8的絕緣表面之間只存在輕微的電位差。
下面將參照附圖4-9概略地介紹本發(fā)明的導(dǎo)體條的制造情況。
先從導(dǎo)體束(圖4)開始，它由繞組線段3構(gòu)成，這些繞組線段是相互換位和相互絕緣的，它們的未占用的點(diǎn)緊靠著位于導(dǎo)線束的狹窄側(cè)的上部和下部之處的最外側(cè)的繞組線段3a，3b，這些未占用的點(diǎn)被半導(dǎo)體填充材料5填滿，例如導(dǎo)電膠，接著覆蓋有導(dǎo)體條2和/或壓制件2a。在這種情況下，導(dǎo)體條2和/或壓制件2a的寬度b最好比導(dǎo)線束的寬度bL小1-2毫米(參見圖7)。在導(dǎo)線束的外面纏繞有收縮帶7，一個(gè)隔離膜6位于這二者間，將其放置在高溫(120-150℃)下進(jìn)行熱處理，在這種情況下，導(dǎo)電膠5被壓入所有尚未填滿的空腔內(nèi)，然后固化。同時(shí)如圖7所示也形成了邊緣的輪廓。為了加強(qiáng)支撐作用，在這種情況下，隔離膜可以采用沿線束圓周方向收縮的收縮膜。此外，最好將導(dǎo)體條2和壓制件2a的向外沿伸的縱向邊緣預(yù)倒圓角或至少具有分層的斷面，這有助于在收縮時(shí)壓住導(dǎo)線束，并且實(shí)現(xiàn)了該圓角的確定的預(yù)成形(它將在以后完成)。
當(dāng)導(dǎo)電膠5已經(jīng)硬化后，將綁帶6，7去掉，人們可以采用一個(gè)手動工具，例如氣動手扶銑刀實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線束邊緣的倒圓角，使邊緣半徑限制在2.0-3.0毫米范圍內(nèi)。在進(jìn)行這種倒圓角的操作中，幾乎不可能避免對分導(dǎo)體3a，3b部分地銑成滾邊的情況，因此這是允許的，實(shí)際上，被去掉的材料是很少的，它只涉及分導(dǎo)體橫截面的很小的一部分，也就是說流過這個(gè)導(dǎo)體的電流實(shí)際上并不受影響。可以說人們甚至希望銑磨分導(dǎo)體3a，3b，因?yàn)檫@可導(dǎo)致這些繞組線段與導(dǎo)體條的電阻性(非電容性)的電耦合，在銑邊過程中，即使分導(dǎo)體的絕緣受到損壞也是沒關(guān)系的，因?yàn)檫@些“赤裸”的點(diǎn)很快將被主絕緣8所覆蓋，以此方式得到一個(gè)“毛坯”導(dǎo)體條，如圖8的斷面圖所示，接著，人們用公知的方式在其上覆蓋主絕緣8(請比較圖9)。
參數(shù)表1定子疊片鐵芯2，2a導(dǎo)體條3繞組線段4切口5填充材料(導(dǎo)電膠)6隔離膠7收縮帶8主絕緣b導(dǎo)體條2的寬度bL 導(dǎo)線束的寬度d同側(cè)切口4的相鄰距離s切口寬度t切口深度A鐵芯部分BA之后的彎曲較大部分CB與D之間彎曲較小部分D導(dǎo)體條的出口部分
權(quán)利要求
1一種用于電機(jī)的定子繞組的導(dǎo)體繞組桿，它由相互換位和相互絕緣的繞組線段(3、3a、3b)組成，在其整個(gè)長度上包覆著主絕緣(8)，繞組線段經(jīng)過換位后，在導(dǎo)線束狹窄側(cè)上產(chǎn)生位于繞組線段和主絕緣之間的空腔，在空腔內(nèi)填入半導(dǎo)體物質(zhì)(5)，它的一側(cè)覆蓋有半導(dǎo)體條(2，2a)，其特征在于，這種半導(dǎo)體條(2、2a)由纖維強(qiáng)化的塑料制成，在這種導(dǎo)體條的繞組端部弓形部分(B，C)上交替地沿著其長度方向的正交方向形成一些切口(4)，它的深度大約為導(dǎo)體條寬度(d)的一半，它的寬度(s)與導(dǎo)體條厚度為同一個(gè)數(shù)量級。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)體繞組桿，其特征在于，所述半導(dǎo)體條是多段結(jié)構(gòu)，并且在它的彎曲較大的部分(B)內(nèi)包括一個(gè)壓制件(2a)，它具有與這一部分(B)的幾何形狀緊密配合的形狀。
3根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)體繞組桿，其特征在于，切口的深度(t)為導(dǎo)體條寬度(b)的60-80％，而且在一側(cè)上的兩個(gè)相鄰切口(4)之間的距離為10到20毫米。
4根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的導(dǎo)體繞組桿，其特征在于，導(dǎo)體條(2、2a)的寬度(b)為1-4毫米，小于導(dǎo)體組的寬度(bL)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的導(dǎo)體繞組桿，其特征在于，如果需要的話，在導(dǎo)體條(2、2a)的外邊緣下面環(huán)繞著填料層(5)，該邊緣的半徑為2-3毫米。
全文摘要
電機(jī)的定子繞組由相互換位和相互絕緣的繞組線段(3)組成，在其整個(gè)長度上包覆著主絕緣(8)。在繞組線段和主絕緣之間的空腔內(nèi)填入半導(dǎo)體物質(zhì)(5)，它的一側(cè)覆蓋有由纖維強(qiáng)化的塑料制成的半導(dǎo)體條(2，2A)。在這種導(dǎo)體條的端部弓形部分上交替地沿著其長度方向的正交方向形成一些切口(4)，它的深度大約為導(dǎo)體條寬度(d)的一半，它的寬度(S)與導(dǎo)體條厚度為同一個(gè)數(shù)量級。
文檔編號H02K3/32GK1153416SQ9611456
公開日1997年7月2日 申請日期1996年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月18日
發(fā)明者T·包曼, J·厄斯特赫德 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司