专利名称：导电体,涡轮发电机以及用于为一个导电体建立外部辉光放电保护的方法
技术领域：
本发明涉及一种可粘贴在槽中的导电体，它具有一绝缘层和一个设置其上的外部辉光放电保护装置。本发明还涉及一种涡轮发电机，它具有一个由这种导电体形成的定子绕组。本发明此外还涉及一种为一个可粘贴在槽中的导电体建立外部辉光放电保护的方法。
在由Springer出版社于1963年分别在柏林、哥廷根以及海德堡出版的书名为“大型电机的绝缘”的一书(作者Hartmut.Meier)第80页上，对大型电机的定子绕组的绕组元件进行了阐述。其中指出大型电机的定子绕组由在很大程度上相同的各个绕组元件组成。绕组元件为减小附加损失由各个相互绝缘且相互紧密结合的绕组线段组成。最常见的是勒贝尔杆(Roebelstab)，其中的每个绕组线段在槽区域内一次性穿过槽高度(Nuthoehe)内的所有层，使得通过一个槽横场在每个绕组线段内感应出大致相同的电压。在该书的第83页至85页上进一步描述了一个导电体是如何利用一个称为云母箔的云母带来实现绝缘的。在制成的绝缘层上涂覆有一导电层，该涂层作为外部辉光放电保护层阻止在绝缘表面和槽壁之间不可避免的空气间隙内发生放电。
在由Springer出版社于1973年分别在维也纳和纽约出版的书名为“电机绕组的制造”的一书(作者H.Sequenz)第156页上，详细描述了一种用于导电棒的外部辉光放电保护。该外部辉光放电保护必须有足够的导电能力，以便在整个导电棒的纵向长度及环周上保证有安全的电位平衡。但该导电能力也不允许超过某个值，以防止因槽纵向电压或槽横场引起一个能破坏涂层并最终损坏绝缘的电流。在将导电棒插入槽中时，必须要保证与接地的叠片铁芯有良好的触点接通。以前已经很多次地采用了由纤维状的带，例如石棉带、聚酯绑带或其它类似物制成的绕组。这些带上又涂有导电漆并具有一定的挠性，以便与定子层叠的铁片轮廓相匹配。在该书第150页第2.2.3章上则记载了真空浸渍的云母带绝缘层。利用可硬化的、无溶剂的树脂进行真空浸渍可以实现采用不同类型的细云母片或片状云母片来制造导体绝缘层。在全浸渍方法(第153页)中，导电棒首先通过缠绕一种云母带来绝缘，并配备辉光放电保护层，然后再插入定子的叠片铁芯的槽中。随后整个定子、亦即叠片铁芯和其中设置的电绕组全浸渍在一种树脂中。电绕组的导电体与叠片铁芯粘贴在一起。
专利文献WO97/04515 A1公开了一种用于电机的绕组元件。该绕组元件由被一绝缘层包绕的导电体组成。在该绝缘层上涂有一外部辉光放电保护层。该外部辉光放电保护层是一条两面都涂有半传导性层的缠绕带。该缠绕带自重叠地缠绕在绝缘层上。由此在内、外两层半传导性层之间形成电接触。其结果是，带的内部基本上无电位且因此不会产生辉光放电。带的内部包含一分离层(中间层)，该分离层在叠片铁芯和绕组元件有不同的机械膨胀度的情况下作为预定断裂点裂开。由此减低在叠片铁芯和绕组元件之间的热应力。
本发明的目的在于提供一种导电体，它可粘贴在槽中并且具有一种可便于制造的外部辉光放电保护装置。本发明的另一目的在于提供一种具有一定子绕组的涡轮发电机，其定子绕组的导体具有一种便于制造的外部辉光放电保护装置。本发明还有一目的在于提供一种为一个可粘贴在槽中的导电体建立外部辉光放电保护的方法，该方法可简便且廉价地实施。
本发明的第一个目的通过一种可粘贴在一槽的槽壁上的导电体来实现，该导电体由一种导电金属构成，它具有一包绕该导电金属的绝缘层以及一个设置在该绝缘层上的外部辉光放电保护装置，其中，该外部辉光放电保护装置具有a)一分离层，槽壁和导电金属之间的不同热膨胀通过该分离层可得到补偿，a)一至少弱导电的基层，b)一条具有一定带宽并包含所述分离层在内的带，c)另一条至少弱导电的带，其中d)所述基层设置在绝缘层上，并且e)第一条带和第二条带相互重叠地缠绕在基层上。
导电体被一种树脂浸渍在例如一个电机的叠片铁芯的例如一个槽中。通过树脂的硬化，导电体与绝缘层连同作为胶粘剂基体的外部辉光放电保护装置与槽粘贴在一起。这样导电体就与槽壁粘贴。由于导电体和槽壁通常具有不同的机械膨胀系数，在整个装置受热或受冷时就会导致在导电体和槽壁之间产生热应力。这样的机械应力可能会不受控制地导致在不同的位置处产生裂纹，尤其是在已硬化的胶粘剂基体上会产生裂纹。这样的裂纹可能引起辉光放电，这会进一步损伤绝缘层，甚至最终导致绝缘失效。所述分离层用于将因热应力引起的裂纹集中在一个受到调节控制的区域内。在该区域之外实际上不可能出现裂纹，因为机械应力通过分离层已被降低。通过将分离层放置在两个等电位的区域之间，就能避免因分离层上的裂纹引起辉光放电。所述第一区域由基层构成，第二区域由第二条至少弱导电的带和槽壁构成。该第二条带与槽壁电接触。第二条带与第一条带相重叠地缠绕在基层上。由此该第二条带也与基层电接触。这两个区域因此变得电位相同。这样，分离层就设置在两个等电位的区域之间且因此不会遭受可能导致辉光放电的尖峰电位。
上述装置不仅提供了有效的外部辉光放电保护，更重要的是它能特别方便且价廉地制造。尤其是还存在机械生产的可能性，因为第一条带和第二条带可在一道工序中一同通过一个自动卷绕机来卷绕。
所述基层优选同样被制成一条带。
第二条带优选具有和第一条带相同的带宽并且相对于第一条带错开半个带宽。这样导电体可被第一和第二条带均匀地缠绕。第一和第二条带优选分别紧贴缠绕，不形成空隙。由第一和第二条带构成的双带因此半重叠地缠绕，这会形成均匀厚度的外部辉光放电保护层。
第一条带优选具有片状云母(云母片)。例如可在纸质基材上设置云母片。通过该云母片可十分简便地实现分离层。云母片在一定的机械应力下可相对滑动。导电体也因此尽管被粘贴也能相对于槽壁移动。通过该分离层形成预定断裂点，该处在导电体和槽壁存在不同的机械应力时会裂开。从而可补偿不同的热膨胀并使得不再形成需引起注意的机械应力。
第一条带优选是一个可膨胀的层。此时分离层就不再形成预定断裂点，而是通过一定的柔性在存在不同的机械膨胀度的情况下，使导电体能相对于槽壁滑动。第一条带在此优选是一条弹性带，尤其是一条硅橡胶带。
此外，第一条带上优选具有许多通孔。这样可保证胶粘剂渗透过第一条带到达绝缘层。该胶粘剂例如是一种合成树脂。利用它来浸渍导电体的绝缘层并使导电体全面粘贴在槽壁或槽上。
本发明的第一个目的同样可通过一种可粘贴在一槽的槽壁上的导电体来实现，该导电体由一种导电金属和被一层可膨胀的分离层包绕的一绝缘层构成，通过该分离层可补偿槽壁和导电体不同的热膨胀。
利用该可膨胀的分离层就以特别简便的方式实现了，当导电体相对于槽壁存在不同的机械膨胀度时降低导电体和槽壁之间的热应力。通过使可膨胀的分离层变形可实现这一点。
分离层优选不粘贴并且具有温度稳定性。它优选是一种硅橡胶带。此外，所述分离层上优选具有许多通孔。导电体优选设计用于一台涡轮发电机的定子绕组。
本发明的第二个目的通过一种涡轮发电机来实现，它具有用上述导电体制成的定子绕组。
本发明的第三个目的通过一种为一个可粘贴在一槽的槽壁上的导电体、尤其是为被一绝缘层包绕的导电体建立外部辉光放电保护的方法来实现，按照该方法，a)在绝缘层上敷设一层至少弱导电的基层；b)将第一条带连同第二条至少弱导电的带一起缠绕在基层上，其中，第二条带相对于第一条带错开地缠绕在基层上，c)由第一条带提供一分离层，通过该分离层可补偿槽壁和导电体之间的不同热膨胀。
上述方法的优点与前述本发明导电体所取得的优点一样。
分离层优选是一片状云母带。
分离层优选可膨胀，尤其可以是一硅橡胶带。
下面借助附图对本发明的一实施例予以详细说明。所示附图均是示意性的且不按比例示出。附图中
图1示出一个设置在一槽中的导电体；图2示出导电体的纵剖面；图3示出一涡轮发电机。
相同的附图标记在不同的附图中有一样的代表意义。
图1为一个导电体1的立体透视图。该导电体1具有一导电金属3。图中没有示出该导电金属3的结构轮廓。但该导电金属3通常由一些绕组线段以及可能还有用于冷却液体的冷却通道构成。该导电金属3被一绝缘层5包绕。在绝缘层5上敷设有半传导性的基层7。该基层7可以是例如一个缠绕在绝缘层5上的带。一个设计成分离层10的第一条带11连同一第二条带9相重叠地缠绕在该基层7上。第二条带9呈半导性。由基层7、第二条带9以及第一条带11共同构成一个外部辉光放电保护装置6。导电体1设置在一槽13的槽壁15上。借助第二条带9沿导电体1的纵向实现电位均衡(Potentialvergleichmaessigung)，从而防止在槽壁15和导电体1之间产生辉光放电。
可用一种合成树脂将导电体1浸渍在槽13中，并使之与槽13粘贴。当由导电体1和槽13构成的整个装置受热或受冷时，在导电体1和槽壁15之间产生不同的机械膨胀。由于导电体1与槽壁15粘贴在一起，这不同的机械膨胀就会导致机械应力，机械应力会引起裂纹，裂纹则会引起辉光放电。为减少和/或控制这种裂纹的产生设置分离层10。
该分离层10例如可以是片状云母带。当机械应力作用在其上时，在这样一种片状云母带中的云母薄片就会形成相对滑动。这会导致形成预定断裂点， 因热应力引起的裂纹集中在此处。所述第二弱导电带9和弱导电基层7包绕该分离层10。因此，分离层10和所产生的裂纹都位于一个无电位区中。通过使第二条弱导电带9以一半带宽重叠卷绕在构成分离层10的第一条带11上，使第二条带9既与基层7接触又位于分离层10之外，来达到无电位。这样，基层7与第二条带9电接触，第二条带9又与槽壁15电接触。基层7和第二条带9以及槽壁15因而有相同的电位。分离层10因此位于一个无电位区中。
也可以通过用一条硅橡胶带作为第一条带11来构成分离层10。这样一种硅橡胶带可膨胀，它能通过变形来补偿性地承受导电体1和槽壁15不同的热膨胀。
通过用基层7和两个共同缠绕的带9，11可特别简便且廉价地构成所述外部辉光放电保护装置6。此外，该外部辉光放电保护装置6也存在机械化生产的可能性。
图2为一个导电体1的纵剖面图。与图1所示相同，该导电体1由一种导电金属3构成，在其外部包绕有一层绝缘层。在绝缘层5上敷设有弱导电基层7。第一和第二条带11，9共同缠绕在该弱导电基层7上。它们分别具有一个带宽B。第二条带9相对于第一条带11错移半个带宽B/2。这个由第二条带9和第一条带11构成的双条带半重叠地缠绕在基层7上，这意味着第一条带11和第二条带9相互紧贴连接地缠绕，不留中间间隙。第二条带9呈弱导电性，它能保证外部辉光放电保护装置6与一个在图2中未示出的槽壁15电接触。分离层10可如上所述由第一条带11，例如一条硅橡胶带构成。
图3示出一个涡轮发电机21。该涡轮发电机21具有一个沿一条轴线24定向的转子23。该转子23包括一根轴25，其上设有一个转子绕组27。转子23被一个定子29同心围绕。定子29包括一叠片铁芯31，在其内表面上平行于轴线24地制有一些槽13。槽13内安设有导电体1，图3中仅示例性地示出了其中的一个导电体1。导电体1构成一个定子绕组28。该导电体1按照前面对图1和图2的描述具有一个外部辉光放电保护装置6，该放电保护装置6由一条构成分离层10的第一条带11和一条弱导电的第二条带9组成。整个定子29被全部浸渍在一种树脂中。通过这种全浸渍来浸渍导电体1的绝缘层5并使导电体1可抗振动地与叠片铁芯31粘贴在一起。定子29连同转子23一起设置在一个壳体35中。
权利要求
1.一种可粘贴在一槽(13)的槽壁(15)上的导电体(1)，该导电体由一种导电金属(3)构成，它具有一包绕该导电金属(3)的绝缘层(5)以及一个设置在该绝缘层(5)上的外部辉光放电保护装置(6)，其中，该外部辉光放电保护装置(6)具有一分离层(10)，槽壁(15)和导电金属(3)之间的不同热膨胀通过该分离层(10)可得到补偿，其特征在于，该外部辉光放电保护装置(6)还具有a)一至少弱导电的基层(7)，b)一条包含所述分离层(10)在内的第一条带(11)和c)另一条至少弱导电的带(9)，其中d)所述基层(7)设置在绝缘层(5)上，并且e)第一条带(11)和第二条带(9)相互重叠地缠绕在基层(7)上。
2.如权利要求1所述的导电体(1)，其特征在于，第一条带(11)和第二条带(9)具有一个带宽(B)，其中，第二条带(9)相对于第一条带(11)错开半个带宽(B)。
3.如权利要求1或2所述的导电体(1)，其特征在于，第一条带(11)具有片状云母。
4.如权利要求1或2所述的导电体，其特征在于，分离层(10)是一可膨胀层。
5.如权利要求4所述的导电体，其特征在于，第一条带(11)是一条可膨胀带，尤其是一条硅橡胶带。
6.如权利要求4或5所述的导电体，其特征在于，第一条带(11)上具有许多通孔(12)。
7.如上述任一项权利要求所述的导电体，其特征在于，它用于构成一个涡轮发电机(21)的定子绕组(28)。
8.一种可粘贴在一槽(13)的槽壁(15)上的导电体(1)，该导电体由一种带有一绝缘层(5)的导电金属(3)构成，该绝缘层被一分离层(10)包绕，槽壁(15)和导电金属(3)之间的不同热膨胀通过该分离层(10)可得到补偿，其特征在于，该分离层(10)可膨胀。
9.如权利要求8所述的导电体(1)，其特征在于，所述分离层(10)是一条弹性带，尤其是一条硅橡胶带。
10.如权利要求9所述的导电体(1)，其特征在于，所述分离层(10)上具有许多通孔(12)。
11.如权利要求9或10所述的导电体(1)，其特征在于，它用于构成一个涡轮发电机(21)的定子绕组(28)。
12.一种涡轮发电机(21)，它具有一个用上述任一项权利要求所述的导电体(1)构成的定子绕组(28)。
13.一种为一个可粘贴在一槽(13)的槽壁(15)上、被一绝缘层(5)包绕的导电体(1)建立外部辉光放电保护(6)的方法，其中，a)在绝缘层(5)上敷设一层至少弱导电的基层(7)；b)将一条带(11)连同另一条至少弱导电的带(9)相重叠地一起缠绕在基层(7)上，其中，第二条带(9)相对于第一条带(11)有一定错移地重叠缠绕在基层(7)上，c)由第一条带(11)提供一分离层(10)，通过该分离层(10)可补偿槽壁(15)和导电体(1)之间的不同热膨胀。
14.如权利要求13所述的方法，其中，第一条带(11)是一条片状云母带。
15.如权利要求13所述的方法，其中，第一条带(11)可膨胀，它尤其是一条硅橡胶带。
全文摘要
本发明涉及一种导电体(1),它可被粘贴在一个槽(13)中,其中,该导电体(1)被一个外部辉光放电保护装置(6)包绕。在所述外部辉光放电保护装置(6)内设有一分离层(10),它可补偿导电体(1)和槽(13)不同的热膨胀。所述分离层(10)是一条可膨胀带。所述外部辉光放电保护装置(6)包括一半传导性的基层(7)和两条相互重叠缠绕的带(9,11)。所述导电体很容易用机器生产。
文档编号H02K15/10GK1338141SQ00802784
公开日2002年2月27日 申请日期2000年1月10日 优先权日1999年1月18日
发明者英戈·蒂曼 申请人:西门子公司