专利名称：有纵向槽和垂直于纵向槽有若干细长开口的导电体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导电体，它有两个方向、即纵向和垂直于纵向的堆叠方向，该导体可与多个同类导体沿堆叠方向堆叠在一起，每相邻两导体之间均夹入一个绝缘层，这种导体有两个基本上平的并垂直于堆叠方向对齐的主面，并至少设有许多细长开口，这些开口大致沿纵向是依次排列的。每个细长开口均沿堆叠方向穿过导电体、以及在每个主面上有一个出口。
这种导电体在制造电机绕组方面、特别是在制造涡轮发电机绕组方面具有广泛的应用。用一种冷却气体、特别是用空气或氢，来冷却绕组以排出因运转而产生的热量。所述类型导电体及其在电机绕组方面的应用在H.Sequenz编著的“电机绕组制造”(Springer出版社，1973年于维也纳和纽约)一书中、特别是包括在该书中由D.Lambrecht(始于169页)撰写的论文“涡轮发电机的转子绕组”中已作了论述。关于这类导电体的材料选择可参考也包括在引用书上由R.Knobloch撰写的论文“转子材料”。这类导电体的应用实例可以从欧洲专利EP 0160887 B1得知。
正如特别是在D.Lambrecht的论文中详述的那样，为了构成一个电机绕组，有时使用绝缘夹层将若干个导电体沿垂直于该导电体纵向的堆叠方向堆叠起来。此时在相邻导电体和绝缘层上的细长开口至少有一部分相互重合，以便在相互堆叠的导电体上形成冷却槽时而使它们相互沟通。这些冷却槽此时对准基本上平行于由相互平行导电体纵向和堆叠方向所形成的一个面。在绕组处于工作状态时，将冷却气体、特别是空气或氢通入冷却槽。关于这方面在所引用文献中已作了详细说明。
正如D.Lambrecht所引用论文中详述的那样，在导电体上制造细长开口其工艺要求特别细致，按照过去的实践经验要对冲压或铣削后的细长开口进行昂贵的精整加工，以免仅隔有一个绝缘层的相邻两个导电体之间出现不希望有的呈短路等现象的电连通。为此，通常应通过补充锪、压等加工除掉细长开口出口的毛刺，将出口倒圆或倒角。尽管因补充工艺耗资明显而使制造成本上升，但它却是十分重要的工序。
本发明提出一种导电体，其制造方法简易，造价适中，而且使旨在清除细长开口出口上毛刺和其他成型而用的昂贵精整加工也是多余的。
本发明提出一种导电体，它具有两个方向，即纵向和垂直于纵向的堆叠方向，这种导电体a)可以与多个同类导电体沿堆叠方向堆叠在一起，每两导体之间嵌有至少一个绝缘层;
b)是由两个基本上平的并垂直于堆叠方向对齐的主面限定的，而且在堆叠方向上的厚度最大;
c)大致在其纵向上依次设有许多细长开口，每个细长开口大致沿堆叠方向穿过导体，并在每个主面上留有一个呈锐角的出口;
d)在至少一个主面上有一个大致平行于纵向对齐、其上设有许多细长开口的纵向槽，其两个槽壁位置大致平行于堆叠方向，其一个槽底位置大致垂直于堆叠方向。纵向槽在堆叠方向上还有一定深度，槽深尺寸必须小于最大厚度。其中位于该主面上每个细长开口的出口与每个槽壁保持一定距离并置于槽底上。
本发明所述导电体上所有细长开口的出口的锐角可以保持就象是用冲压和铣切那样通常加工方法形成的锐角，必要时可与象喷砂或刷擦那样的简易磨蚀表面处理相结合。将出口用锪、铣、压等倒成圆角或斜角的工序也是不必要的。两个相邻导体之间只有一个(或多个)绝缘层，该绝缘层上的缺口与导体上的细长开口相当或相似，两个相邻导体之间的绝缘可通过其中至少一个导体上的纵向槽来保证具有本发明的性能，即通过该槽使该导体上细长开口的出口与绝缘层保持一定距离。不用昂贵的精整加工就可以使两个导体之间的漏电路径保证有足够高的绝缘性能，因而有足够高的耐电压强度。本发明所述纵向槽的槽深可以保持较小的尺寸，最大槽深约为导体最大厚度的20%，以约10%最适宜，或者槽深的数量级约为1毫米，即在0.5毫米至2毫米之间，特别是1毫米，对于通常的应用来说均可满足。因此，对于一般应用而言，本发明不要求显著减小导电体横截面的尺寸。
本发明所述导体主面上纵向槽的最大槽宽可以这样来确定，即在保持漏电路径足够大的情况下，使传导电流在横截面的损失特别小。特别是在一般应用范围内，最大槽宽可以设成使纵向槽上每个细长开口的最大宽度约为最大槽宽的80%。在一般情况下，本发明的一个最佳结构是，最大槽宽尺寸约在0.5毫米至2毫米之间，即约为1毫米，并大于细长开口的最大宽度。
按照本发明另一个有利的结构，在所述导电体上对所有的细长开口仅设置一个纵向槽，就是说在一个主面上只有一个纵向槽，这样，在尽可能保留本发明所有优点的情况下，导电体横截面的损失很小，从而使导电体的容许电负荷显著提高。
此外，还有一个优点，即本发明所述导电体上只有一些细长开口，就是说只有一排大致沿纵向依次排列的细长开口。这样就特别合乎降低制造成本的要求，并且在可通入冷却气体流过细长开口进行冷却有特定要求的情况下，对获得大的横截面产生有利的影响。同样，有利于本发明所述导电体可以制成扁平的，使该导电体在垂直于纵向和垂直于堆叠方向有最大的宽度，此宽度大于平行于堆叠方向上要设置的最大宽度，特别是最大宽度与最大厚度之比为5至10之间时证明是适宜的。
本发明另一个突出优点在于对细长开口的出口上其锐角轮廓容许有可能残存的微小毛刺，这一点是采用现有技术生产的导电体绝对不可能实现的。在制作细长开口之后不一定要求通过精整导电体将每个出口倒成其曲率半径高于某特定极限值的圆角或将所有毛刺全部清除。然而，适宜的是使细长开口上可能残存的毛刺其最大高度应小于对细长开口所设纵向槽的槽深。按这种方式，出口上残存的毛刺就绝对不会影响相邻导电体和/或绝缘层。在本发明所述导电体上，最大毛刺高度应小于0.5毫米，最好是小于0.3毫米。此外，这种数量级的最大毛刺高度在制作细长开口之后可用诸如喷砂对导电体进行简单的补充加工处理来达到是不成问题的。
本发明所述导电体是有利于制造的，此时首先将纵向槽制作在导体上，然后再冲压上细长开口。纵向槽的制作最好采用拉制、滚压或模压方法，特别是在由一个相应坯件直接制造导体时采用这些方法比较适宜。
特别适宜的是可以这样来冲制导体上的各个细长开口，此时采用冲模将导体由纵向槽的槽底向其对面的主面冲孔。这样，可以采用一块普通的平板或类似料作为待冲压导体的垫板。导电体在冲压过程中不会翘曲变形。
如上所述，本发明所述导体的制造有利的是用磨蚀表面处理、特别是用象喷砂处理那样的喷射处理作为最后一道工序。这种表面处理能够可靠地清除表面上散附的微粒，去掉可能残留在发明目的所要求范围内的毛刺及类似物，并且还可以特别简单而低成本地实施的。
上面已经谈到，本发明所述导电体特别适用于制作电机，例如涡轮发电机的绕组，此时将具有多个相应缺口的若干个同类导体和若干个绝缘层沿堆叠方向交替地堆叠，其中，每个缺口至少与绝缘层相邻导体中的一个导体上的一个细长开口沟通，并且在每个绝缘层上至少有一个导体以具有纵向槽的一个主面紧靠。这样，本发明所述导体的优点即可得到充分的发挥。
同时在每个绝缘层上只有一条导体，以其一个具有一纵向槽的主面紧靠是有利的。这种结构方案使采用仅在一个主面上设有至少一个纵向槽的导体成为可能，其电负荷能力也因而加强。
此外，还有一个优点，就是在采用本发明所述导电体制造电机绕组时可以使每个绝缘层上的每个缺口与至少一个细长开口基本上叠合而与其形成沟通。按这种方式可使漏电路径达到特别大，从而有助于绕组的电负荷能力提高。采用本发明所述导电体制造的绕组特别适用于作为涡轮发电机的转子绕组，特别是用在额定容许电负载高达300兆伏安左右的涡轮发电机上。
下面借助于附图所示的实施例对本发明作进一步的阐述。为了说明本发明的特殊优点，这些图中有些是示意性的，并不是按比例和/或略有失真地绘制的。其中
图1表示由两个本发明所述的导电体和一个绝缘层构成的一种结构;
图2表示本发明所述导体的一个实施例;
图3表示本发明另一个实施例的一个横截面;
图4表示对导电体上细长开口的冲制;
图5表示冲制细长开口后的导电体。
图1示有两个本发明所述的导电体1，在其间嵌入一个绝缘层13后沿堆叠方向3堆叠在一起。每个导体1具有两个垂直于堆叠方向对齐的主面4和5，其中，在第一主面4上总是有一个浅纵向槽8，而第二主面5则基本上是一个平面。为了使冷却气体能通过导电体1和绝缘层13，在导体1上有若干个细长开口6，而在绝缘层13上则有一个缺口14，其中，每个细长开口6在每个主面上4、5均有一个出口7。
细长开口6和缺口14相互沟通从而形成冷却通道。通过此通道可以向堆叠方向3吹入气态冷却介质。关于图1所示结构进一步构成电机的绕组以及将这类绕组装入到一个适用于各种用途的绕组架内的方案，在引用的现有技术中，特别是在上述D.Lambrecht的论文中已作了详细的论述。本发明所述导电体1上的纵向槽8有两个基本上平行于堆叠方向3设置的槽壁9和一个基本上垂直于堆叠方向设置的槽底10。在实际情况下，尽管槽壁9是经倒圆的，有时是由所选择制造导体1的方法自然形成的，然而并不阻碍其相对于堆叠方向3基本对齐。槽壁9之间的纵向槽8宽度是设置成使各个位于第一主面4内的出口7完全置于槽底10内。这样就可以增大在两个相邻导体1之间可供泄漏电流使用的漏电路径，因为正如图1所示可知，泄漏电流不仅应在平行于堆叠方向3的一段通过绝缘层13上的缺口14上，而且还要附加上垂直堆叠方向3的通路。由于绝缘层13内的缺口14与相邻导体1上的细长开口6基本上设成全等的，从而也使漏电路径加长。导体1和绝缘层13是配置成的，在每个绝缘层13上只靠有一个具有一个纵向槽8主面4的导体1。这就表明，以此方式构成的漏电路径是够长的;然而，在每个导体1仅一个主面4上有一个纵向槽8的结构却可以保证用于传导电流的横截面特别大，这一点从电流引起热负荷的角度上看是有利的。
图2示有本发明所述导体1的斜视立体图。导体1沿纵向2延伸，其上有若干细长开口6，它们平行于堆叠方向3穿过该导体1，每个细长开口6在各主面4，5上均有一个出口7。导体1的第一主面4包括本发明所述的浅纵向槽8。此纵向槽8基本上延伸在导体1的整个长度上，因此在制造导体1时可直接在其上制出。在所示实例中，槽壁9基本上平行于堆叠方向3，而槽底10则与槽壁9正交。如上所述，纵向槽8的实际造型是与各种制造工艺所提供的可能性密切相关的，重要的是纵向槽8在主面4和槽底10之间具有足够的深度，以便达到延长漏电路径和容纳出口7上可能残存毛刺的目的。上面已经讲过，为使导体1的横截面不过于缩减，槽深必须限定在某个足够小的尺寸内。
图3示有本发明导体1的一个实施例，在该导体上设有两排沿纵向(图中未示出)依次排列的细长开口6。每排细长开口6设有一个纵向槽8。这样，导电体1就呈现出两个纵向槽8，在所示实例中，这两个纵向槽8是分布在两个主面4上的。
图4示有如何在导体1上冲制一个细长开口。首先将导体1放置在一块垫板15上，垫板上有与冲压件和冲模12相对应的缺口16。冲压过程是这样进行的，即将导体1由具有纵向槽8的主面4向其背面紧靠垫板15上并且基本上是平整的主面5冲孔。图4所示的冲压方式十分优异，因为可以排除导电体1在堆叠方向3(图4中未示)的弯曲变形。如将导体1由平整的主面5向纵向槽8冲孔，则应通过采用特别配制的垫板15或其它措施来防止可能发生的弯曲变形。
图5示有图4所示经冲压过程后的产品。导体1有一个由纵向槽8向平整主面5方向贯穿的细长开口6。由冲压过程在平整主面5上的细长开口的出口7处形成毛刺11，对此在图5中作了夸张的表示。如上所述，这类毛刺11通过对导体1作简单的补充加工处理、例如喷砂即可在很大程度上加以清除。只要在实际应用中不要求具有特别高的击穿强度的话，仍可能留下的毛刺残余11在本发明范围内已可以忽略不计。如将所示导电体1与另一同类导体1(例如在其间嵌入一个绝缘层)堆叠在一起而形成绕组，则可能残存的毛刺11(或受其影响轻微变形的绝缘层)将一起嵌入相邻导体1的纵向槽8中，从而不影响导体1的堆叠。
本发明涉及一种导电体，它具有一个纵向和一个垂直于纵向的堆叠方向，若干个同类导体在其间嵌入绝缘层可沿堆叠方向堆叠在一起。导体上有许多细长开口可供冷却气体流通;这种导体易于制造且成本低，并且在制造过程中作细长开口后就不再需要昂贵的精整加工处理。
权利要求
1.导电体，具有纵向和垂直于纵向的堆叠方向，其特征在于a)可与多个同类导体(1)沿堆叠方向(3)堆叠在一起，其中，每两个导体(1)之间嵌有至少一个绝缘层(13)；b)是由两个基本上平的并垂直于堆叠方向(3)对齐的主面(4，5)限定的，而且在堆叠方向(3)上的厚度最大；c)大致在其纵向(2)上依次设有许多细长开口(6)，每个细长开口大致沿堆叠方向(3)穿过导体(1)，并在每个主面(4，5)上留有一个呈锐角的出口(7)；d)在至少一个主面(4)上有一个大致平行于纵向(2)对齐、设有许多细长开口(6)的纵向槽(8)，其两个槽壁(9)位置大致平行堆叠方向(3)，其一个槽底(10)位置大致垂直于堆叠方向(3)，纵向槽在堆叠方向(3)上还有一定深度，槽深尺寸必须小于最大厚度，其中，位于该主面(4)上每个细长开口(6)的出口(7)与每个槽壁(9)保持一定距离并置于槽底(10)上。
2.按权利要求1所述的导电体，其特征在于其纵向槽的槽深最大约为最大厚度的20%，特别情况最大约为10%。
3.按权利要求1或2所述的导电体，其特征在于槽深尺寸为0.5毫米至2毫米之间。
4.按权利要求3所述的导电体，其特征在于槽深尺寸约为1毫米。
5.按上述权利要求其中任一项所述的导电体，其特征在于a)在垂直于纵向(2)和垂直于堆叠方向(3)上，每个细长开口(6)有一个最大宽度，并且每个纵向槽(8)有一个最大槽宽;b)细长开口的最大宽度最大约为最大槽宽的80%。
6.按上述权利要求其中任一项所述的导电体，其特征在于a)在垂直于纵向(2)和垂直于堆叠方向(3)上，每个细长开口(6)有一个最大宽度，并且每个纵向槽(8)有一个最大槽宽;b)最大槽宽大于细长开口的最大宽度，一般是在0.5毫米至2毫米之间，特别是在1毫米左右。
7.按上述权利要求其中任一项所述的导电体，其特征在于每组若干细长开口(6)仅设有一个纵向槽(8)。
8.按上述权利要求其中任一项所述的导电体，其特征在于该导电体仅包括一组细长开口。
9.按上述权利要求其中任一项所述的导电体，其特征在于该导电体在垂直于纵向(2)和垂直于堆叠方向(3)上有一个大于最大厚度的最大宽度。
10.按上述权利要求其中任一项所述的导电体的制造方法，其特征在于首先对导体(1)制作纵向槽(8)，然后在此导体(1)上冲制细长开口(6)。
11.按权利要求10所述的方法，其特征在于采用该方法时，每个细长开口(6)是这样冲压的，借助于一个冲模(12)将导体(1)由槽底(10)向在其对面的主面(5)冲孔。
12.按权利要求10或11所述的方法，其特征在于导电体(1)的纵向槽(8)是用拉制、滚压或模压工艺制造的。
13.按权利要求10至12所述的方法，其特征在于在冲制细长开口(6)后，使导体(1)进行磨蚀表面处理。
14.按权利要求13所述的方法，其特征在于表面处理是喷射处理，主要指喷砂处理。
15.按权利要求1至9其中任一项所述导电体在电机绕组制造上的应用，其特征在于a)将导体(1)与多个同类导体(1)以及多个具有若干缺口(14)的绝缘层(13)沿堆叠方向(3)堆叠在一起;b)在每两个导体(1)之间嵌入一个绝缘层(13)，其中，在每个绝缘层(13)上的一个缺口(14)分别与一个导体(1)上的一个细长开口(6)相互沟通;c)在每个绝缘层(13)上靠有至少一个带纵向槽(8)主面(4)的导体(1)。
16.按权利要求15所述的应用，其特征在于在每个绝缘层(13)上仅靠有一个带纵向槽(8)主面(4)的导体(1)。
17.按权利要求15或16所述的应用，其特征在于在每个绝缘层(13)上的每个缺口(14)基本上与至少一个细长开口(6)叠合而与其沟通。
全文摘要
本发明涉及一种导电体，它可与多个同类导体堆叠在一起，每两个相邻导体之间至少嵌入一个绝缘层，该导体是由两个基本上平的并垂直于堆叠方向的主面限定的，在导体上有至少一组依次排列的细长开口，每个细长开口大致沿堆叠方向穿过导体，在至少一个主面上有一个设有许多细长开口的纵向槽，该纵向槽的槽底位置大致垂直于堆叠方向，纵向槽在堆叠方向上设置的槽深必须小于导体的最大厚度。位于主面上每个细长开口的出口与纵向槽在其槽底上的每个槽壁保持一定距离。
文档编号H02K15/04GK1066346SQ9210301
公开日1992年11月18日 申请日期1992年4月25日 优先权日1991年4月29日
发明者G·弗兰肯豪泽, E·韦德曼 申请人:西门子公司