用于形成绝缘转子导体的方法和装置的制作方法

专利名称：用于形成绝缘转子导体的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将绝缘材料结合到扁平电导体的装置，并且更具体地涉及用于形 成在旋转电机的转子组件中使用的绝缘转子导体的模块化装置。
背景技术：
在发电设施中使用的交流发电机包括一个或多个围绕附着于旋转轴的大体圆柱 形转子组件的定子线圈。转子组件包括多个被布置成环绕轴的线圈的电导体。电流对转子 线圈的激励创建环绕转子组件的磁场。连接到转子轴的诸如蒸汽或燃气涡轮发动机之类的 原动机使得转子组件以及周围的磁场在定子组件内旋转，引发交流电流在固定的定子线圈 中流动。由此而生成的功率被分配给连接到相应传输和分配网络的用电设备。诸如用于产生电功率的交流发电机之类的大型旋转电机的制造者生产各种容量 和物理大小的这样的设备。传统上，这些机器的转子组件包括多个电导体，这些电导体由在 至少一侧上绝缘的基本上直的和扁平的铜带制成。因为生产多个物理大小的转子组件以在 各种容量的机器中使用，所以利用具有各种预定长度、宽度和厚度的转子导体。例如，在用 于公共事业的交流发电机中使用的转子导体可以由具有从大约0. 1英寸到大约0.5英寸的 范围内的厚度、从大约0.8英寸到大约2.0英寸的范围内的宽度以及从大约10英尺到大约 30英尺的范围内的长度的铜带制成。因为旋转电机本身的产量很低，通常一次只有一个，所以通常小批量地生产转子 导体。这些小批量在很大程度上通常由劳动密集型批处理操作手工制作，从而导致劳动力 和设施的低效使用。例如，手工对铜带施加绝缘通常导致对工件的昂贵重复处理并且因为 导体的长度而使得不能高效使用制造设施中的有限空间。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种用于形成绝缘转子导体的装置，该绝缘转子导 体包括扁平电导体，该扁平电导体具有结合在其上的绝缘材料层。该装置包括多个彼此可 拆卸地附着的模块以在处理方向上将绝缘材料层和各个电导体传送通过所述模块。所述模 块包括进料模块、结合模块和收集模块。进料模块将各个电导体从电导体堆叠供应到该进 料模块中的第一预定位置。结合模块位于进料模块附近并且被提供用来将绝缘材料层结合 到电导体上以形成限定绝缘转子导体的固态整体结构。结合模块包括加热室，该加热室围 住加热设备，该加热设备用于将电导体和绝缘材料层加热到预定温度，从而将该绝缘材料 层结合到各个电导体上；进料开口，该进料开口在加热室的侧面中形成并且与所述第一位 置对准以便在处理方向上容纳电导体和绝缘材料层；以及出口开口，该出口开口在加热室 的侧面中形成并且与该进料开口相对且对准以便绝缘转子导体从该结合模块离开。收集模 块在处理方向上位于结合模块的下游以容纳绝缘转子导体。收集模块包括收集贮存器，该收集贮存器用于以垂直堆叠关系容纳多个绝缘转子导体。根据本发明的另一个方面，提供一种用于形成绝缘转子导体的方法，该绝缘转子导体包括扁平电导体，该扁平电导体具有在装置上被结合到其上的绝缘材料层，所述装置 包括多个彼此可拆卸地附着的模块以用于在处理方向上将绝缘材料层和各个电导体传送 通过所述模块。该方法包括以下步骤在进料模块上提供多个电导体；将绝缘材料层提供 给所述进料模块上的各个电导体；将具有绝缘材料层的每个电导体从所述进料模块传送到 邻近所述进料模块的结合模块；在所述结合模块内加热每个具有绝缘材料层的电导体以使 所述绝缘材料的表面上的热活化粘合剂活化从而将所述绝缘材料层结合到电导体上，从而 形成绝缘转子导体；以及将每个绝缘转子导体从所述结合模块传送到收集模块，在所述收 集模块中存储多个绝缘转子导体。


虽然说明书以特别指出并明确要求保护本发明的权利要求书来结束，但是相信结合附图根据下面的描述将更好地理解本发明，在附图中相似的附图标记标识相似的元件， 并且其中图1是本发明的模块化生产装置的示意性正视图，其示出具有附着的发料设备的进料/添料模块、结合模块、调节模块以及收集模块，它们以适用于操作的状况组装；图IA是图1的进料/添料模块的示意性透视图，其示出在其中包含多个电导体的 给料贮存器；图IB是具有施加到其顶侧面上的绝缘材料的电导体的透视图；图2是示出连接到进料/添料模块的结合模块的示意性侧面剖视图；图2A是具有结合到其上的绝缘材料层的电导体的侧视图；图3是调节模块的示意性侧面剖视图；图4是收集模块的部分示意性透视图，其示出用于收集多个完成的绝缘转子导体 的收集贮存器；以及图5是说明本发明的步骤的流程图。
具体实施例方式在下面对优选实施例的详细描述中，参考形成本文件一部分的附图，并且在其中 以说明而非限制的方式来示出其中可以实行本发明的特定优选实施例。应该理解，在不偏 离本发明的精神和范围的情况下可以利用其它实施例，并且可以进行改变。本发明提供用于将绝缘施加到扁平电导体的至少一个侧面上的方法和模块化生 产装置。该装置可被配置成生产具有各种预定厚度、宽度和长度的绝缘转子导体。该模块 化装置容易组装以用于生产，并且容易分解以用于运送、维修和/或改装，并且容易调整大 小以高效利用可用的制造空间。现在参考附图并且特别参考图1，示意性地示出根据本发明的一个方面的用于形 成适用于直接组装到交流发电机的转子组件中的绝缘转子导体的模块化生产装置，整体用 附图标记10来指出。如所图示的那样，该装置包括可移动的进料/添料模块100、附着到 该进料/添料模块100的发料设备100A、结合模块200、调节模块300以及可移动的收集模块400。在图1中，示出了进料/添料模块100、结合模块200、调节模块300以及收集模块 400以适合形成绝缘转子导体的状况连接到一起，从而限定该生产装置10。进料/添料模块100、结合模块200、调节模块300以及收集模块400被配置成容 易连接到一起以提供连续处理装置，并且容易彼此分离以按照需要实现再定位和维修以便 在动态生产环境中使用。具体来说，进料/添料模块100被配置成与结合模块200对准并 在第一接口 I1处连接到结合模块200。调节模块300被配置成与结合模块200对准并在第 二接口 I2处连接到结合模块200。收集模块400被配置成与调节模块300对准并在第三接 口 I3处连接到调节模块300。进料/添料模块100可以设有便于该进料/添料模块100相对于生产装置10的 其它模块移动的轮子102，以便如将在本文中更彻底描述的那样能够将多个电导体从远程 位置容易地运送到生产装置10。此外，收集模块400也可以设有轮子402以便如将在本文 中更彻底描述的那样能够将多个完成的绝缘转子导体从生产装置10容易地运送到远程位置。尽管如图1和图IA所图示的进料/添料模块100和收集模块400分别设有轮子 102和402，要理解的是可以在本发明的其它实施例中利用其它使得进料/添料模块100和 收集模块400能够容易地运送的结构，例如提供通过叉式装卸车或高架起重装置进行的运 送。如在图1、2和3中所图示的那样，结合模块200和调节模块300分别设有支撑结构202 和302、而不是轮子，但是可以在其它实施例中提供轮子或其它支撑结构(诸如提供通过叉 式装卸车的运送)。发料设备100A可以被配置成与进料/添料模块100和/或结合模块200耦合并 且进一步与该进料/添料模块100对准，如将在本文中更彻底描述的那样。现在参考图1A，以部分透视图示意性地图示进料/添料模块100。该进料/添料 模块100包括具有前侧面106、后侧面108、第一侧面110、第二侧面112、底侧面114以及定 位结构116的可移动推车(cart)。该进料/添料模块100可以设有附着到或接近底侧面 114的多个轮子102以使得该进料/添料模块100能够沿着制造设施中的地板表面容易地 移动。如所图示的那样，轮子102包括脚轮以使得该进料/添料模块100能够转向。包括第一和第二部分Ala、Alb的第一对准设备被提供，其中被图示为突出物的第 一部分Ala位于在进料/添料模块100的第二侧面112上并且被配置成与被图示为凹进处 的第二部分Alb协作，所述第二部分Alb被定位在接近该进料/添料模块100的结合模块 200的第一侧面230上，使得进料/添料模块100可以在第一界面I1处与结合模块200对 准，见图1。第一附着设备F1被配置成与接近进料/添料模块200第二侧面112的结合模块 200的第一侧面230协作或接近，以使得可以以适合操作的状况在第一界面I1处将进料/ 添料模块100固定地附着到结合模块200，见图1。再次参考图1A，定位在前侧面106和后侧面108之间并且接近前侧面106的是限 定给料贮存器120的大致U形通道118，该给料贮存器120用于容纳和存储一个摞一个垂直 堆叠的多个基本上直的电导体122。电导体122具有预定的长度尺寸和预定的宽度尺寸。 给料贮存器120在对应于存储在其中的电导体122的预定宽度尺寸的方向124上具有宽度 尺寸W。可替换地，可以提供结构(未示出)、例如可调整的结构来使得能够调整宽度尺寸W，以使得给料贮存器120可以被调整以容纳和存储多个具有多个预定宽度尺寸之一的电 导体122。在图IA中图示的进料/添料模块100的宽度尺寸W可以被配置成接纳多个具有 从大约0. 8英寸到大约2. 0英寸的范围内的预定宽度尺寸的电导体122。
给料贮存器120还在对应于存储在其中的多个电导体122的预定长度尺寸的处理 方向P上具有长度尺寸Mo在图2中图示的进料/添料模块100的长度尺寸M可以被配置 成接纳多个具有从大约10英尺到大约30英尺的范围内的预定长度尺寸的电导体。被配置成以垂直方向Y移动的可移动第一支撑结构128被定位在给料贮存器120 中，以支撑存储在其中的多个电导体122。第一支撑结构128被配置成当电导体122被放 在该第一支撑结构128上时以方向Y向底侧面114移动对应于该电导体122的预定厚度的 距离。相反地，第一支撑结构128被配置成当电导体122被从给料贮存器移出时垂直向上 地远离底侧面114移动对应于该电导体122的预定厚度的距离。以这种方式，最顶部的电 导体122被定位成基本上平行于定位结构116的水平表面130且位于与该定位结构116的 水平表面130共面的底部表面，如将在本文中更彻底描述的那样。第一支撑结构128可以 包括例如弹簧加载设备(spring biased device)、气缸设备、液压缸设备、示数(indexing) 设备等等。例如，被示意性图示为129的弹簧结构可以被提供具有如下弹簧刚度每次电导 体122被放在支撑结构128上时所述弹簧刚度使得支撑结构128向下移动一个电导体122 的厚度。图IA中图示的进料/添料模块被配置为容纳多个具有从大约0. 1英寸到大约0. 5 英寸的范围内的预定厚度尺寸的电导体。定位结构116包括之前提到的水平表面130。该水平表面130被定位成邻近给料 贮存器120并且基本上与定位在该给料贮存器120内的多个电导体122顶上的最顶部电导 体122的底表面共面。定位结构116还包括基本上与水平表面130成直角地在远离底侧面114的方向Y 上向上延伸的导轨132。该导轨132包括被配置成对准电导体122的垂直表面134，如将在 本文中更彻底描述的那样。可以提供图IA中示意性示出的耦合到进料添料模块100的定位设备136以从给 料贮存器120移动电导体122并且将其定位在邻近导轨132并且与垂直表面134接触的水 平表面130上，使得该电导体122被适当地定位在第一位置处，以便施加绝缘材料，如将在 本文中所描述的那样。定位设备136可以包括例如气压缸操作的设备、电机操作的设备或 本领域技术人员公知的其它装置。可替换地，人类操作员可以手动地从给料贮存器120移 动电导体122并且移动到水平表面130上的第一位置处的位置中。发料设备100A(在图IA中未示出)可以耦合到接近结合模块200的进料添料模 块100，见图1和图2。在图IA所图示的进料/添料模块100中，可以提供耦合到导轨132 的一般性地被图示为138和140的结构，以使发料设备100A对准且耦合到进料/添料模块 100。以这种方式，发料设备100A可以耦合到接近结合模块200的进料/添料模块100，并 且在第一位置处与邻近导轨132定位的电导体122对准，使得可以从发料模块100A分发绝 缘材料并且分发到电导体122上，如将在本文中所描述的那样。引导设备(未示出)可以被提供用于啮合(engage)电导体122的前侧面142，并 且将偏压力施加到电导体122和导轨132的垂直表面134之间，以使得在电导体122被运 送通过发料设备100A并且从进料/添料模块100运送到结合模块200中时该电导体122保持与导轨132接触。以这种方式，在从发料设备IOOA分发绝缘材料并且分发到电导体122 上时，电导体122保持与发料设备100A对准。可以对图IA所图示的进料/添料模块100 中的引导设备(未示出)进行调整，以使得该引导设备(未示出)可以被预置成接纳具有 从大约0. 8英寸到大约2. 0英寸的范围内的多个预定宽度尺寸之一的电导体122。此外，弓丨 导设备(未示出)可以被合并为定位设备136上的引导结构。现在参考图2，示出附着到结合模块200的进料/添料模块100。还示出附着到接 近结合模块200的进料/添料模块100的发料设备100A。如图2所图示的那样，发料设备 100A包括用于安装卷轴104A的结构102A，该卷轴104A包含绝缘材料106A的连续缠绕条 带。该绝缘材料优选地包括由环氧玻璃层压板形成的衬底，该衬底具有大概0.008英寸到 0.015英寸的厚度，并且具有厚度为大概0. 0005英寸到0.0020英寸的热活化或热固性粘合 剂层。结构102A可以包括旋转主轴，当将绝缘材料106A分发到在下面以处理方向P水 平移动的电导体122上从而形成具有绝缘表面112A和传导表面114A的分层导体结构IlOA 时，卷轴104A围绕该旋转主轴旋转。添料辊116A被提供成邻近电导体122的上表面，以在 分层导体结构IlOA被传送到结合模块200中时将绝缘材料106A引导到电导体122的上表 面上的预定位置。此外，被示意性图示为109的切割设备可以被提供为发料设备100A的一部分或者 邻近该发料设备100A。该切割设备109可以包括对应于连续电导体122之间的空隙在预定 时间致动的刀片109A，以形成在长度上基本上对应于电导体122的长度的绝缘材料的分离 条带。拉紧设备(未示出)可以被提供用来在绝缘材料106A被添料辊116A添加到电导 体122上之前使从卷轴104A退绕的那部分绝缘材料106A保持张力。拉紧设备(未示出) 可以包括摩擦制动器或其它适合的装置以在绝缘材料106A的条带从卷轴104A退绕时、在 绝缘材料106A移动成与电导体122啮合时控制卷轴104A的旋转。在可替换的实施例中，绝缘材料106A可以被预先切割成对应于电导体122的长度 的预定长度的条带。在这样的实施例中，绝缘材料106A优选地通过缠绕绝缘材料106A和电 导体122的末端部分的Teflon 胶带的条带111A、IllB来固定。这在图IB中图示，其中示 出Teflon 胶带的条带IllA处于缠绕绝缘材料106A和电导体122的一个末端的位置中， 并且Teflon 胶带的条带IllB被示出为部分地缠绕相对的末端、即处在正缠绕该末端的过 程中。在该实施例中执行的操作可以包括操作员手动地将预先切割的绝缘材料106A的条 带放在电导体122上，并且在将组装的绝缘材料106A和电导体122传输到结合模块200之 前在进料/添料模块100对其末端施加Teflon 胶带的条带111A、111B。此外，应该理解，可以手动地执行将各个电导体122从给料贮存器120移动到邻近 导轨132的对准位置的步骤。在这样的布置中，支撑结构128将每个连续的电导体122移 动到便于操作员在水平表面130上将该电导体122滑动到导轨132的垂直位置。当最后的电导体122已被从给料贮存器120移出时，可以从进料/添料模块100 和结合模块200拆卸第一附着设备F1以允许从生产装置10拆卸进料/添料模块100。例 如，可以提供多个进料/添料模块100以使得包含另外多个电导体122的另一个进料/添 料模块100可以被定位成与结合模块200对准并且附着到该结合模块200上，以便于在仅简短地中断该处理的情况下继续制造绝缘转子导体。如也在图2中看到的那样，以示意性侧面剖视图的方式图示根据本发明的一个方 面的附着到进料/添料模块100的结合模块200，其中发料设备100A附着到该进料/添料 模块100上。如所图示的那样，结合模块200包括支撑结构202，在该支撑结构202上安装 有外壳204。该外壳204限定了箱形室206，在该室206内部将以处理方向P通过该室206 传送的分层导体结构208加热到预定的结合温度、即预定的最小温度，并且将预定的压缩 压力施加到该分层导体结构208的相对侧面从而形成绝缘转子导体，如将在本文中更彻底 描述的那样。外壳204包括其中具有第一孔212的入口侧面210，该第一孔212限定入口通道 (slot)，分层导体结构208从进料/添料模块100通过该入口通道传送并且传送到结合模 块200中。被定位在室206内部并且邻近第一孔212的圆柱形第一入口辊214和圆柱形第 二入口辊216彼此邻近定位并且在它们之间限定入口夹218以抓住从进料/添料模块100 进入孔212的分层导体结构208。第一入口辊214和第二入口辊216优选地包括涂覆橡胶 的辊，其具有在基本上垂直于处理方向P的方向上延伸的轴线(未示出)。第一入口辊214和第二入口辊216之间的在方向Y上的空间可以被调整，以使得 入口夹218可以被配置成接纳在方向Y上具有预定厚度的分层导体结构208。驱动第一入口辊214和第二入口辊216中的一个或这二者以使得使入口夹218内 抓住的分层导体结构208在处理方向P上移动的方向旋转。旋转驱动器(例如第一电动机 215)可以耦合到第一入口辊214和第二入口辊216中的一个或两者，以使得可以以预定的 传送速度将分层导体结构208传送通过入口夹218并且传送到结合模块200中。多个圆柱形运送辊220被彼此相邻并平行地布置在外壳204内，并且限定平面传 送结构，在分层导体结构208被传送通过结合模块200时在该平面传送结构上支撑该分层 导体结构208。运送辊220具有在基本上垂直于处理方向P的方向上延伸的轴线(未示 出)。运送辊220具有在其中的轴承(未示出)并且被安装在轴(未示出)上，以使得该 运送辊220可以围绕该轴(未示出)自由地旋转。以这种方式，由第一入口辊214和第二 入口辊216限定的入口夹218和多个运送辊220构成用于将分层导体结构208传送到结合 模块200中并且通过该结合模块200的传送设备。运送辊220可以由诸如不锈钢的材料制 成，并且在运送辊220中使用的轴承(未示出)可以是高温轴承。多个圆柱形的压力辊222被布置成彼此相邻并平行并且被布置与运送辊220那侧 的分层导体结构208相对的侧面上，以使得移动通过结合模块200的分层导体结构208在 相对侧面上与运送辊220和压力辊222接触。压力辊222包括安装在轴上的轴承(未示 出)，该轴具有在基本上垂直于处理方向P的方向上延伸的轴线。图2中图示的结合模块 200中的压力辊222可以由诸如钢或铝之类的材料制成，并且可以具有施加到外部圆周表 面上的橡胶涂覆。压力辊222可以包括用于在垂直方向Y上相对于运送辊220来调整压力辊的调整 机构221，见图2。压力辊222可以被调整以便接纳具有预定厚度尺寸的分层导体结构，所 述预定厚度尺寸包括电导体122和绝缘材料106A的组合厚度。用于压力辊222的调整机构221可以包括例如弹簧加载设备、液压缸加载设备、气 缸加载设备等等，以使得与运送辊220协作的压力辊222可以将预定的压缩压力施加于在多个运送辊220和多个压力辊222之间移动的绝缘导体结构208的相对侧面之间。在图2 所图示的结合模块中，预定压缩压力可以在从大约40psi到大约400psi的范围内，并且压 缩压力优选地被设置成实现绝缘材料106A和电导体122之间的结合所必须的最低值或接 近该最低值，如下面进一步描述的那样。可以在外壳204内部提供加热设备224以将移动通过该外壳204的绝缘导体结构208加热到预定的最小温度，以使得添加到电导体122的绝缘材料106A被结合到该电导体 122，见图2。加热设备224被配置成将在外壳204的界限内的那部分绝缘导体结构208加 热到预定的最小温度，同时如先前所描述的那样将预定的压缩压力施加到该绝缘导体结构 208的相对侧面。优选地，绝缘材料106A被在其下表面上提供有热活化粘合剂层107以用于与电导 体122啮合，见图2A。例如，在优选实施例中，热活化粘合剂可以包括B级(B-staged)粘合 齐U。具体来说，可以利用粘合剂来连续地或在分离的位置处不连续地涂覆绝缘材料106A的 下表面，粘合剂通常可以包括在“B”级热固性粘合剂范畴中的环氧树脂、酚醛树脂、环氧酚 醛树脂或其它适合的树脂。优选地，粘合剂包括环氧树脂或腈酚醛橡胶树脂。B级粘合剂在 环境温度下是无粘性的，在升高的温度下变得柔软并且因此流动，并且然后永久地设置成 将绝缘导体208的相邻层粘性结合成固态单元。预定的压缩压力保持绝缘材料106A与电导体122接触，同时绝缘导体结构208被 加热到预定的最小温度以使得B级粘合剂将绝缘材料106A结合到电导体122，从而形成绝 缘转子导体308，见图2和图2A。应该理解，绝缘转子导体308通常包括一段粘性结合的绝 缘材料106A和电导体122、即绝缘导体结构208的结合了的前端段，或者包括已通过结合模 块200并且已通过将绝缘材料106A粘性结合到电导体122上而转换成固态单元的整个绝 缘导体结构208。加热设备224可以包括对流加热设备、辐射加热设备和感应加热设备中的至少一 个。图2所图示的结合模块200中使用的预定最小温度可以在从大约华氏400度到大约华 氏600度的范围内。结合模块200的长度被选择成提供活化粘合剂以将绝缘材料106A结合到电导体 122的足够的停留时间。在优选的实施例中，结合模块200的长度L在处理方向P上小于6 英尺，并且更优选地，长度L大概是3-5英尺以使对制造设施空间的使用最小化。现在参考图2，外壳204还包括出口侧面224，在该出口侧面224中有限定通道的 第二孔226，在处理方向P上通过该通道从结合模块200传送绝缘转子导体308并且传送到 调节模块300中，也见图1。第一冷却设备228可以被定位在外壳204内部邻近第二孔226， 以冷却移动通过该第二孔226的绝缘转子导体308。第一冷却设备228可以包括一个或多 个喷嘴以将冷却流体流(例如压缩空气)引导到移动通过第二孔226的绝缘转子导体308 的一个或多个表面上。以这种方式，绝缘转子导体308可以在进入调节模块300之前被冷 却第一冷却量，见图1和2。现在参考图1、2和3，结合模块200具有被定位成接近调节模块300的第二侧面 232。第二对准设备可以被可选地定位在结合模块200的第二侧面232上。第二对准设备 可以包括第一和第二部分A2a、A2b，其中被图示为突出物的第一部分A2a位于结合模块200 的第二侧面232上并且被配置成与被定位在接近该结合模块200的调节模块300的第一侧面310上的被图示为凹进处的第二部分A2b协作，以使得该调节模块300可以在第二界面 I2处与结合模块200对准，见图1和图3。提供第二附着设备F2以在结合模块200的第二侧面232和调节模块300的第一 侧面310之间进行协作。因此，结合模块200可以在适合操作的状况下在第二界面I2处固 定附着到调节模块300，见图1和3。现在参考图3，以示意性侧面剖视图的方式图示根据本发明的一个方面的调节模 块300，该调节模块300在第二界面I2处连接到结合模块200的。如所图示的那样，调节模 块300包括在其上安装有外壳304的支撑结构302。该外壳304限定了室306，在该室306 内部优选地将以处理方向P通过该室306传送的绝缘转子导体308冷却到预定的最大温 度，如将在本文中更彻底描述的那样。外壳304包括位于第一侧面310处的第一孔312并且限定通道，通过该通道从结 合模块200传送绝缘转子导体308并且传送到室306中。定位在室306中的第二冷却设备 314被配置成在绝缘转子导体308保持处于室306中的同时将绝缘转子导体308冷却第二 冷却量以到预定的最大温度。在所图示的调节模块300中的第二冷却设备314包括多个被 配置成将冷却流体流(例如压缩空气)引导到传送通过调节模块300的绝缘转子导体308 的一个或多个表面上的喷嘴316。电导体122可以被形成有多个孔123、诸如延伸通过电导体122的椭圆形孔，见图 2A。应该注意，在进料/添料模块100处被添加到电导体122的绝缘材料106A可以或者可 以不具有被预先切割到绝缘材料106A中的对应孔。因此，在绝缘材料106A不具有被预先 切割的孔的情况下，电导体122中的孔123可以被绝缘材料106A覆盖。再次参考图3，第二冷却设备314下游的圆柱形压力辊322被定位在邻近室306内 的绝缘转子导体308的上表面。压力辊322被支撑在轴承以及具有被定向为基本上垂直于 处理方向P的轴线的轴(未示出)上。压力辊322耦合到第二压力施加设备324 (例如弹簧 加载设备或优选地液压缸加载设备)，该第二压力施加设备324被配置成将第二压缩压力 以方向Y向着绝缘转子导体308施加到压力辊322上。压力辊322优选地包括橡胶辊，并 且第二压力施加设备324使压力辊322将第二压缩压力施加到该压力辊322的外部圆周表 面和绝缘转子导体308之间，以使得绝缘材料106A被向下冲压通过电导体122中的孔123， 从而形成绝缘材料106A的松散脱落部分。碎片移出设备318被定位成邻近压力辊322并且在处理方向P上在该压力辊的下 游，见图3。该碎片移出设备318被配置成提供高压空气流(诸如大概90psi的空气流)以 从孔123的位置将包括绝缘材料106A的松散脱落部分的碎片309向下吹离绝缘转子导体 308。室306还包括腔326，绝缘材料碎片309落入该腔326并被收集在其中。外壳304 的下侧面328限定腔326的底部。排出孔330被定位在外壳304的下侧面328上或附近。 排出孔330限定可以耦合真空源(未示出)的联接器332，以使得可以从收集绝缘材料碎片 309的腔326移出该绝缘材料碎片309。
外壳304还包括具有第二孔336的第二或出口侧面334，第二孔336限定出口通 道，在处理方向P上通过该出口通道从调节模块300传送绝缘转子导体308并且传送到收 集模块400中，见图1和图3。第一和第二圆柱形出口辊338、340被定位在外壳304内接近该第二孔336。该第一和第二出口辊338、340被支撑以围绕在基本上垂直于处理方向P的 方向上延伸的轴线(未示出)旋转。第一出口辊338被配置成与绝缘转子导体308的绝缘 侧面321啮合，且第二出口辊340被配置成与绝缘转子导体308的传导侧面320啮合。第一出口辊338和第二出口辊340在垂直方向Y上相对于彼此定位，以便在它们 之间限定出口夹342以抓住在第一和第二出口辊338和340之间的绝缘转子导体308。第 一出口辊338和第二出口辊340之间在方向Y上的间隔可以被调整以便出口夹342可以接 纳具有预定厚度的分层导体结构308。使第一出口辊338和第二出口辊340的一个或这二者以使得使出口夹342内抓住的绝缘转子导体308在处理方向P上向着出口侧面334移动的方向旋转。旋转驱动器(例 如第二电动机343)可以耦合到第一出口辊338和第二出口辊340中的一个或这二者，以使 得绝缘转子导体308可以被传送通过出口夹342并且进一步通过第三孔336，并且传送到收 集模块400中，见图1和图3。第一出口辊338和第二出口辊340(见图3)与结合模块200内的第一入口辊214 和第二入口辊216 (见图2)同步，以使得绝缘转子导体308以与分层导体结构208被传送 通过入口夹218(见2)基本上相同的预定传送速度被传送通过出口夹342 (见图3)。以这 种方式，第一和第二入口辊214、216与第一和第二出口辊338、340协作并且与多个运送辊 220相结合地工作，而且第一和第二电动机215、343构成传送设备以用于以预定的传送速 度将分层导体结构208运送到结合模块200中并且通过该结合模块200以及将绝缘转子 导体308运送到调节模块300中并且通过该调节模块300并且进一步运送到收集模块400 中，见图1、2和3。在图1、2和3示出的模块化装置中，预定的传送速度可以在大约每分钟 1英尺到大约每分钟20英尺的范围内。应该注意，第一和第二入口辊214、216以及第一和第二出口辊338、340之间的距 离小于要从进料/添料模块100并通过装置10而传送的电导体122的长度。因此，当分层 导体结构208/绝缘转子导体308通过装置10时，入口辊214、216或者出口辊338、340中 的至少一对将总是与该分层导体结构208/绝缘转子导体308啮合。第三对准设备被定位在调节模块300的第二侧面334上。第三对准设备可以包括 第一和第二部分A3a、A3b，其中被图示为凹进处的第一部分A3a位于调节模块300的第二侧 面334上并且被配置成与被图示为突出物的第二部分A3b协作，该第二部分A3b被定位在接 近该调节模块300的收集模块400的第一侧面410上，以使得收集模块400可以在第三界 面I3处与调节模块300对准，见图1和图4。第三附着设备F3被提供成在调节模块300的第二侧面334和收集模块400的第 一侧面410之间协作。因此，可以以适合操作的状况在第三界面I3处将调节模块300固定 地附着到收集模块400，见图1和图4。现在参考图4，以部分透视图的方式示意性图示根据本发明的一个方面的收集模 块400。该收集模块400被配置成收集从调节模块300传送的多个绝缘转子导体308，并且 将该多个绝缘转子导体308运送到远程位置。所图示的收集模块400包括具有前侧面406、后侧面408、第一侧面410、第二侧面 412、底侧面414以及收集结构416的可移动推车。该收集模块400可以设有附着到或接近 底侧面414的表面的多个轮子402以使得能够沿着制造设施中的地板表面容易地移动该收集模块。如所图示的那样，轮子402可以包括脚轮以使得该收集模块400能够转向。收集结构416包括被配置成在从调节模块300传送绝缘转子导体308时容纳该绝缘转子导体308的水平表面420。当从调节模块300传送绝缘转子导体308时，该水平表 面420被定位成在垂直方向Y上向着底侧面414与该绝缘转子导体308的传导表面320相 距小间隔的距离。以这种方式，当从调节模块300传送绝缘转子导体308时，该绝缘转子导 体308被支撑在该水平表面420上并且沿着该水平表面420在处理方向P上移动。此外， 在绝缘转子导体308被从调节模块300完全传送过来之后，该绝缘转子导体308停在水平 表面420上。收集结构416还包括基本上与水平表面420成直角地垂直向上延伸的导轨422。 该导轨422具有垂直表面424，该垂直表面424被配置成在从调节模块300传送绝缘转子导 体308并且将其传送到水平表面420上时基本上以处理方向P引导该绝缘转子导体308，并 且防止该绝缘转子导体308在方向124上远离前侧面406超出垂直表面424移动。限定用于收集多个绝缘转子导体308 (见图3)的收集贮存器428的大致U形通 道426被定位成接近前侧面406且在前侧面406和后侧面408之间并且在处理方向P上从 第一侧面410到第二侧面412延伸距离M，。距离M，基本上对应于要被收集在收集贮存器 428内的绝缘转子导体308的长度。收集模块400可以具有长度尺寸M’，该长度尺寸M’被 配置成容纳具有在从大约10英尺到大约30英尺的范围内的预定长度尺寸的绝缘转子电导 体 308。收集贮存器428具有在方向124上延伸的宽度尺寸W’，该宽度尺寸W’被配置成 适应具有预定宽度尺寸的绝缘转子导体308。在所图示的收集模块400中，可以将宽度尺 寸W’的大小确定成适应具有在从大约0. 8英寸到大约2. 0英寸的范围内的多个预定宽度 尺寸之一的绝缘转子导体308。可替换地，可以提供可调整结构(未示出)，该可调整结构 被配置成使得能够调整宽度尺寸W’以使得收集贮存器428可以被预先调整以接纳具有多 个预定宽度尺寸之一的多个绝缘转子导体308。被配置成在垂直方向Y上移动的可移动第二支撑结构434被定位在收集贮存器 428内以支撑在其中收集的绝缘转子导体308。第二支撑结构434被配置成当绝缘转子导 体308被放在收集贮存器428中时向着底侧面414移动对应于该绝缘转子导体308的厚度 的距离。也就是说，每个绝缘转子导体308的重量将使该支撑结构垂直向下地移动等于一 个绝缘转子导体308的厚度的距离。相反地，第二支撑结构434还被配置成当绝缘转子导 体308被从收集贮存器428移出时远离底侧面414移动对应于绝缘转子导体308的厚度的 距离。以这种方式，可以收集多个绝缘转子导体308并且将其一个摞在前一个上面地存储 在收集贮存器428中。第二支撑结构434可以包括例如弹簧加载设备、气缸设备、液压缸设 备、示数设备等等。例如，被示意性图示为418的弹簧结构可以被提供成具有如下弹簧刚 度每次绝缘转子导体308被放在支撑结构434中时，该弹簧刚度使得该支撑结构能够向下 移动一个绝缘转子导体308的厚度。收集结构416还包括从水平表面420以某一角度延伸到收集贮存器428的第一壁 438的表面436，从而限定斜坡440，可以在该斜坡440上将绝缘转子导体308从水平表面 420移动到收集贮存器428中。以这种方式，操作员可以通过在斜坡440的表面436上滑动 绝缘转子导体308来容易地将已经从调节模块300传送到水平表面420上的绝缘转子导体308移动到收集贮存器428中。应该注意，调节模块300充分冷却绝缘转子导体308以使得所述绝缘转子导体308能够被操作员安全地处理。例如，在绝缘转子导体308离开调节模块300时，所述绝缘转子 导体308的温度可以减小到大概华氏100度。可以将多个绝缘转子导体308 —个摞在前一个上面地放在收集贮存器428中，直到该收集贮存器428被基本上填满。因此，可以通过使第三附着设备F3脱落来使收集模块 400与调节模块300分离，见图1。现在可以将收集模块400移动到远程位置，以使得可以 进一步处理或存储包含在该收集模块400中的多个绝缘转子导体308。可以提供多个收集模块400，以使得如前面所述那样可以现在将另一个收集模块400定位成与调节模块300对准并且附着到该调节模块300上，以便于在仅简短地中断该处 理的情况下继续制造绝缘转子导体。现在参考图1，模块化装置还包括耦合到进料/添料模块100、发料设备100A、结合 模块200、调节模块300和收集模块400的控制器500。该控制器500可以包括例如可编程 逻辑控制器、微型计算机、个人计算机等等或本领域技术人员公知的其它处理设备。控制器500可以被配置成控制模块化生产装置10的功能，该模块化生产装置10 包括例如定位设备136(见图1A)、发料设备100A(见图2)、拉伸设备(未示出)、加热设备 224(见图2)、第一压力施加设备221、第一冷却设备228、第二冷却设备316 (见图3)、碎片 移出设备318、第二压力施加设备324以及传送设备。操作员接口 510可以耦合到控制器500以使得人类操作员能够输入对应于结合模 块200的预定操作温度、结合模块200和调节模块300内的预定压缩压力以及用于进入和 离开辊对214、216以及338、340的预定传送速度中的至少一个的值。另外，远程接口 520 可以连接到控制器500以实现到远程处理设备(未示出)的连接，使得控制器500可以由 远程处理设备(未示出)从远程位置控制。现在参考图5，图示包括本发明的一个方面的步骤的流程图600。图5所图示的过 程可以是在步骤610处开始的连续反复式过程。在步骤612中，从给料贮存器120移出电 导体122并且将其定位在第一位置处以准备向其施加绝缘材料106A。在步骤614中，在进料/添料模块100处将绝缘材料106A添加到电导体122的一 个侧面处，以形成绝缘导体结构(ICS) 208。在步骤616中，将该绝缘导体结构(ICS) 208从进料/添料模块100传送到结合模 块 200。在步骤618中，在结合模块200内将该绝缘导体结构(ICS) 208加热到预定结合温度。在步骤620中，将预定压缩压力施加到该绝缘导体结构(ICS) 208的相对侧面之 间，以通过在结合模块200中被加热的粘合剂层107来确保绝缘材料106A和电导体122之 间的接触，从而形成绝缘转子导体(IRC) 308。在步骤622中，将绝缘转子导体(IRC) 308传送到调节模块300。在步骤624中，通过调节模块300内的第二冷却设备316来将绝缘转子导体 (IRC) 308冷却到预定最大温度。在步骤626中，通过调节模块300内的碎片移出设备318从绝缘转子导体(IRC) 308中移出绝缘材料碎片309。在步骤628中，将绝缘转子导体(IRC) 308从调节模块300传送到收集模块400。在步骤630中，在收集模块400中收集绝缘转子导体(IRC) 308并且将其存储在收 集贮存器428中。该过程可以连续执行直到已经制造出期望数目的绝缘转子导体。尽管已经说明和描述了本发明的特定实施例，但是对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下完成各种其它改变和修改。因此意图 在所附的权利要求书中覆盖本发明范围内的所有这些改变和修改。
权利要求
一种用于形成绝缘转子导体的装置，所述绝缘转子导体包括扁平电导体，所述扁平电导体具有结合到其上的绝缘材料层，所述装置包括多个彼此可拆卸地附着的模块以用于在处理方向上将所述绝缘材料层和各个所述电导体传送通过所述模块，所述模块包括进料模块，该进料模块用于将各个所述电导体从电导体堆叠中供应到所述进料模块中的第一预定位置；结合模块，该结合模块邻近所述进料模块，以用于将所述绝缘材料层结合到所述电导体上以形成限定所述绝缘转子导体的固态整体结构，所述结合模块包括加热室，该加热室围住加热设备，所述加热设备用于将所述电导体和所述绝缘材料层加热到预定温度，从而将所述绝缘材料层结合到所述各个电导体上；进料开口，该进料开口在所述加热室的侧面中形成并且与所述第一位置对准，以用于在所述处理方向上容纳所述电导体和所述绝缘材料层；以及出口开口，该出口开口在所述加热室的侧面中形成并且与所述进料开口相对且对准，以用于使所述绝缘转子导体从所述结合模块离开；以及收集模块，该收集模块在所述处理方向上位于所述结合模块的下游以用于容纳所述绝缘转子导体，所述收集模块包括收集贮存器以用于以垂直堆叠关系容纳多个所述绝缘转子导体。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述进料模块和所述收集模块包括被支撑在辊上 的可移动推车，使得所述进料模块可以在向着和远离所述结合模块的所述进料开口侧面的 方向上移动，并且所述收集模块可以在向着和远离所述结合模块的所述出口开口侧面的方 向上移动。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述进料模块和所述收集模块的每一个都包括对 准设备，用于在所述进料模块和所述收集模块在所述处理方向上向着所述结合模块在所述 辊上移动时啮合邻近的模块以在所述方向上对准所述进料模块和所述收集模块。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述给料贮存器具有在所述处理方向上的预定长 度，以用于存储最大长度的电导体，并且所述结合模块具有小于所述预定长度的长度。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述模块还包括位于所述结合模块和所述收集模 块之间的调节模块，所述调节模块包括调节室，该调节室围住冷却设备，所述冷却设备用于将所述绝缘转子导体冷却到预定 的最大温度；进料开口，该进料开口在所述调节室的侧面中形成并且与所述结合模块的所述出口开 口对准；以及出口开口，该出口开口在所述调节室的侧面中形成并且与所述调节室的所述进料开口 相对且对准。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述结合模块还包括邻近所述结合模块的所述 入口开口的一对入口辊；以及驱动电机，该驱动电机用于将所述入口辊以前向方向驱动以 将所述绝缘材料层和各个电导体从所述进料模块传送通过所述加热室并且进入到所述调节室中。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述调节模块还包括邻近所述调节模块的所述出口开口的一对出口辊；以及驱动电机，该驱动电机将所述出口辊以前向方向驱动以将所 述绝缘转子导体从所述结合模块传送通过所述调节室并且进入到所述收集模块中。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述给料贮存器具有在所述处理方向上的预定长 度以容纳具有最大长度的电导体，并且所述入口辊和所述出口辊之间的距离小于所述预定 长度。
9.根据权利要求5所述的装置，其中所述冷却设备包括强制气冷设备，以在所述调节 室内在所述绝缘转子导体上吹出冷却空气。
10.根据权利要求5所述的装置，其中所述电导体包括多个洞，并且所述调节模块还包 括啮合所述绝缘转子导体以将所述绝缘材料压入所述洞中从而形成所述绝缘材料的松散 脱落部分的压力辊。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述调节模块还包括碎片移出设备，该碎片移 出设备包括指向所述绝缘转子导体的强制气流，以从所述绝缘转子导体吹出所述绝缘材料 的所述松散脱落部分并且将所述松散脱落部分吹到在所述调节模块的下部中形成的腔中。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述进料模块还包括给料贮存器和定位结构，所 述给料贮存器用于以垂直堆叠关系存储多个所述电导体，所述定位结构用于将来自所述给 料贮存器的各个所述电导体对准到所述第一预定位置。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述进料模块包括位于所述给料贮存器内的垂 直可移动支撑，所述垂直可移动支撑被支撑以在最顶部的电导体被从处于垂直堆叠关系的 所述多个电导体移出时向上移动基本上至少等于一个所述电导体的垂直厚度的距离。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述收集模块包括位于所示收集贮存器内的垂 直可移动支撑，所述垂直可移动支撑被支撑以在以垂直堆叠关系向所述多个绝缘转子导体 上添加最顶部的绝缘转子导体时向下移动基本上至少等于一个所述绝缘转子导体的垂直 厚度的距离。
15.一种用于形成绝缘转子导体的方法，所述绝缘转子导体包括扁平电导体，所述扁平 电导体具有在装置中结合在该扁平电导体上的绝缘材料层，所述装置包括多个彼此可拆卸 地附着的模块以在处理方向上将所述绝缘材料层和各个所述电导体传送通过所述模块，所 述方法包括以下步骤在进料模块上提供多个所述电导体；将绝缘材料层提供给所述进料模块上的各个所述电导体；将具有绝缘材料层的每个所述电导体从所述进料模块传送到邻近所述进料模块的结 合模块；在所述结合模块内加热每个具有绝缘材料层的所述电导体以使所述绝缘材料的表面 上的热活化粘合剂活化从而将所述绝缘材料层结合到所述电导体上，从而形成绝缘转子导 体；以及将每个所述绝缘转子导体从所述结合模块传送到收集模块，在所述收集模块中存储多 个所述绝缘转子导体。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述将绝缘材料层提供给各个所述电导体的步 骤包括将所述绝缘材料的预先切割的条带放在所述电导体上，所述预先切割的条带的长度 通常对应于所述电导体的长度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述将绝缘材料层提供给各个所述电导体的步 骤还包括通过在所述绝缘材料层的相对纵向末端处施加分离的附着构件来将所述绝缘材 料层的所述纵向末端添加到所述电导体的步骤。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括将每个所述绝缘转子导体传送通过所述结合 模块和所述收集模块之间的调节模块的步骤，所述调节模块包括用于主动冷却所述绝缘转 子导体的冷却设备。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述收集模块能够朝向与所述调节模块的关联 移动并且能够远离与所述调节模块的关联移动，并且所述收集模块包括以垂直堆叠关系存 储多个所述绝缘转子导体的收集贮存器，并且当各个所述绝缘转子导体被传送到所述收集 模块并且被供给到所述收集贮存器时，所述收集贮存器内的支撑使得所述堆叠向下移动基 本上等于所述绝缘转子导体之一的垂直厚度的距离。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述进料模块能够朝向与所述结合模块的关联 移动并且能够远离与所述结合模块的关联移动，并且所述进料模块包括以垂直堆叠关系存 储多个所述电导体的给料贮存器，并且当从所述给料贮存器供给各个所述电导体时，所述 给料贮存器内的支撑使得所述堆叠向上移动基本上等于所述电导体之一的垂直厚度的距 罔。
全文摘要
本发明公开一种用于通过在受控的加热和机械压力下将绝缘材料结合到扁平电导体的单一侧面上来形成绝缘转子导体的装置。所述转子导体适合组装在诸如交流发电机的旋转电机的转子组件中。该装置包括促进在制造环境中容易重定位并且使得高效利用可用的制造空间的模块。本发明还公开了相应的方法。
文档编号H02K15/12GK101803155SQ200880107884
公开日2010年8月11日 申请日期2008年9月8日 优先权日2007年9月20日
发明者M·A·威廉斯, M·L·米勒, R·安杰尔, S·卡斯尔贝里, W·F·琼斯 申请人:西门子能源公司