专利名称：用于旋转式电机的罗贝尔线棒的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机领域。其涉及一种基于权利要求l的前序部分的罗贝尔线棒 (Roebelstab)。
现有技术 可使用所谓的罗贝尔线棒(例如由文件EP-Al-0778648已知)，作为旋转电机(尤 其是涡轮发电机)的定子绕组的电导体。对于这种罗贝尔线棒，可将其划分成直的槽部 分(Nutteil)和弯曲的轭铁部分(Bilgelteil)，该槽部分与定子的铁片直接接触，而弯曲的 轭铁部分从定子上凸出，并且各线棒通过弯曲的轭铁部分与其它线棒连接，以便形成绕组 (见上述文件的图l)。罗贝尔线棒设有绝缘体，以避免与定子的铁片(槽部分)或与其它 罗贝尔线棒(轭铁部分)发生短路。 作为电晕防护层(Glimmschutz)，该绝缘体的表面通常在(直)槽部分设有导电层 (表面电导率为大约lOOOOhm. cm/cm)，并在(弯曲的)轭铁部分设有半导体层，该半导体层 优选地具有取决于场的电导率(表面电导率为107-10120hm. cm/cm)。相应地，两个电晕防护 层称作槽电晕防护层(NGS)和轭铁电晕防护层(BGS)。 电晕防护系统NGS/BGS的最关键之处在于NGS与BGS之间的过渡区。由于NGS的 电阻较低，防护层直到其端部均处于接地电势。与此相对的是，对于高欧姆值的BGS，电容 耦合通过绝缘体提高了重要性。这一点可导致，随着离开NGS端的距离增大，罗贝尔线棒的 表面电势呈现为电导体的电势(UJ。因此，补偿电流在表面上流动，该补偿电流在NGS/BGS 的过渡区中尤其高。 对于R(BGS)= 的情况，这一点很容易说明。在这种情况下，轭铁上位置x处的 表面电势U(x)由表面电容(C。)与绝缘体的电容(Cis。)之比给出。其表达为
U (x) = UL*f (C。， Cis。) = UL*Cis。/ (C。+Cis。) 此处，x表示离开NGS端的距离，NGS端对应于x = 0。 C。与1/x成比例，而Cis。与 e/d(d二绝缘体的厚度)成比例(与通常的板式电容器一样)。图l和图2以x的任意单 位显示了U(x)/^的进程，其中比例可从C。(x二 1)/Cis。二0，l("标准耦合"，曲线b)或0， 2("强力耦合"，曲线a)中选择。两个图的不同之处在于x-轴线的不同刻度。
在BGS的电阻取决于场的情况下，情况类似，但是描述更复杂(为此可参 见 J. Thie即ont， T. H. Sie 的"Suppression of surface dischargesin the stator windings of high voltage machines，，， Conferencelnternationale des grands r6saux 6lectriques dihaute tension, Paris, 1964)。 电场E = dU/dx在x = 0处最强。但是，这还意味着位移电流j的密度也增大，并 且与E"成比例的介电热损耗也由此增加。这是在NGS端温度升高的原因。另外，电场强 度本身也有问题其可增大到发生表面放电的强度。尽管电晕防护层有助于抑制这一点，但
是不能直到任意高的电压及电容耦合时仍有助于抑制这一点。温度升高及放电尤其可在以 下条件下出现
对于高于20kV的Un，利用高于2Un的Utest进行测试时； 当利用具有升高的介电耦合(即较高的CiJ的绝缘体进行测试时。如果(例 如)应当获得具有En^ 3，5kV/mm(标准为En二 2， 5kV/mm_3， 0kV/mm)的绝缘体，则可考虑这 种绝缘体。对于Un = const.，升高的En意味着绝缘体的厚度减小25% _40%，并且(^。相 应地增大。除此之外，e增大大约50%，因为具有e = 9的云母比例高于标准的绝缘体。
发明内容
本发明的任务在于提供一种罗贝尔线棒，通过该罗贝尔线棒能够可靠地防止过热 及在NGS/BGS的过渡区中发生放电。 本发明的任务通过具有权利要求1的特征整体来实现。对于本发明重要的是，为 了防止过热及在槽部分与轭铁部分之间的过渡区中发生放电，在该区域中设有降低电容耦 合的器件。 基于本发明的构型，用于在槽部分与轭铁部分之间的过渡区中降低电容耦合的器 件包括绝缘体在过渡区中的局部增厚。绝缘体的局部增厚尤其通过施加到绝缘体上的附加 绝缘体实现。附加绝缘体可在所使用的材料方面不同于绝缘体，例如具有较低的绝缘质量。 本发明的另一个构型的特征在于，绝缘体包含树脂浸渍的(harzgetr汪nkt)玻璃 /云母带(Glas- Glimmerb纽der)，而附加绝缘体由树脂浸渍的玻璃带和/或玻璃纺织织 物和/或玻璃非纺织物构造而成。 如果绝缘体包含树脂浸渍的玻璃/云母带，而附加绝缘体由树脂浸渍的聚合纤 维(polymere Faser)制成的带(B汪nder )和/或纺织织物(Gewebe)和/或非纺织物 (Vliesen)构造而成，则可获得更有利的结果。 此处，如果利用介电常数特别低的树脂(尤其是氰酸酯)来给带和/或纺织织物
和/或非纺织物进行浸渍处理(ImprSgnierung:)，则这一点尤其有利。然而，还可以想到的是，附加绝缘体由相对介电常数为2-4的较少极性的聚合物
组成，尤其是由PTFE、 PP、 Kapton 、Mylar⑧及Nylon⑧系列组成。 在这种情况下，附加绝缘体的材料尤其可通过热压冷縮配合(Aufschrumpfen)、 喷涂(Aufspr他en)、浸泡(Tauchen)、粘接(Kleben)、硫化(Vulkanisieren)或浇注 (Giessen)来施加。
以下借助于实施例与附图一起对本发明进行更详细地说明。附图中
图1显示了对于BGS无限大的电阻以及在"通常"或"较强"耦合的情况下，依照 离开槽电晕防护层(NGS)与轭铁电晕防护层(BGS)之间的边界的距离x;罗贝尔线棒的轭 铁部分中的表面电势与导体电势的关系； 图2显示了在x-轴线延伸的情况下，图1的曲线的初始部分； 图3显示了经过基于本发明实施例的罗贝尔线棒的NGS/BGS的过渡区的纵向截
面；以及 图4显示了在NGS与BGS之间的边界处经过图3的罗贝尔线棒的横截面。
参考标记清单
10罗贝尔线棒11Cu-导体12绝缘体13槽电晕防护层14轭铁电晕防护层15附加绝缘体16过渡区17NT/BT边界U(x)表面电势uL导体电势表面电容Cis。绝缘体电容NT槽部分BT轭铁部分
具体实施例方式
图3和图4显示了在(直)槽部分NT与(弯曲的)轭铁部分BT之间的过渡区中 经过基于本发明实施例的罗贝尔线棒10的纵向截面和横截面。实施例中的罗贝尔线棒10 包括横截面大致为矩形的中心Cu-导体ll，该Cu-导体ll被绝缘体12包围，该绝缘体12 由(例如)缠绕的树脂浸渍的玻璃/云母带组成。在槽部分NT中，绝缘体12的表面被作 为槽电晕防护层13的导电层覆盖。在轭铁部分BT中，绝缘体12的表面被作为轭铁电晕防 护层14的半导体层覆盖。在过渡区中，轭铁电晕防护层14与槽电晕防护层13重叠，并形 成重叠区16。 在NGS与BGS之间的重叠区16或边界17的下方及两侧，纺织织物置有在槽部分 NT及轭铁部分BT中凸出的附加绝缘体15，该附加绝缘体15在外侧包围着绝缘体12，并且 厚度朝向边缘逐渐变细。 为了降低BGS/NGS区域中的电容耦合，使用附加绝缘体15是优选的措施。
附加绝缘体15在BGS/NGS过渡区中使绝缘体12局部增厚。该增厚或者在罗贝尔 线棒的制造过程中实施，或者随后进行。该附加绝缘体15的质量不需要必须与槽部分NT 中的绝缘体一样好，因为其本身已经足以保证不被击穿。 因此，附加绝缘体15或增厚部分优选地不是由树脂浸渍的玻璃/云母带组成，而 是由树脂浸渍的玻璃带、玻璃纺织织物或玻璃非纺织物组成，并且不是以￡_玻璃作为其基 础材料，而是石英玻璃用作基础材料。石英玻璃具有e =3，9的电容率，该电容率显著小 于E-玻璃的电容率"=6，2)或云母的电容率"=7-10)。结果，降低了云母绝缘体+ 玻璃绝缘体系统的总电容率et。t。 作为石英玻璃的备选，如果所使用的带/纺织织物/非纺织物由聚合纤维组成，尤 其是由PET、PEN、芳香族聚酰胺、聚酰胺制成，则可以有利地降低et。t。这些材料具有e = 3-4的电容率。
如果为了给附加绝缘体15的带/纺织织物/非纺织物进行浸渍处理，采用e特 别低的树脂(例如具有e = 3的氰酸酯)来代替通常的环氧树脂或聚酯树脂，则可获得更 低的et。t。 如果附加绝缘体15不是由缠绕的或浸渍处理的带/纺织织物/非纺织物组 成，而是全部或大部分由e = 2-4的、极性较小的聚合物(例如PTFE、 PP( e =2_2，2)、 Kapton 、Mylar 、Nylon (e =大约3))组成，则可达到进一步的降低。塑料的选择 并不受限于这些实例。作为缠绕及浸渍处理的替代，这些材料还可以部分地采用其它方法 (如热压冷縮配合、喷涂、浸泡、粘接、硫化或浇注等)来施加，以便产生附加绝缘体15。
以下给出由此可获得的改进的实例 原有的绝缘体的电容通过e is。 = 6、dis。 = 4mm给出；附加层的电容具有相应的值
e zu = 3、dzu = 4mm。 则以下关系式成立Cis。 6/4 = 3/2 Czu 3/4 1/Ct。t 2/3+4/3 = 2 =>Ct。t l/2
这意味着电容耦合降低系数3。
权利要求
一种用于旋转式电机、尤其是涡轮发电机的罗贝尔线棒(10)，该罗贝尔线棒(10)包括直的槽部分(NT)以及与槽部分(NT)邻接的弯曲的轭铁部分(BT)，该槽部分(NT)插入所述电机的定子铁片中的槽中，该轭铁部分(BT)从所述定子上凸出，并且各线棒通过轭铁部分(BT)与其它线棒连接而形成绕组，其中所述罗贝尔线棒(10)具有被绝缘体(12)包围的Cu-导体(11)，并且在所述槽部分(NT)中，所述绝缘体(12)的表面设有导电层形式的槽电晕防护层(13)，而在所述轭铁部分(BT)中，所述绝缘体(12)的表面设有半导体层形式的轭铁电晕防护层(14)，其特征在于，为了防止过热及防止在槽部分(NT)与轭铁部分(BT)之间的过渡区中发生放电，在该区域中设有用于降低电容耦合的器件(15)。
2. 根据权利要求l所述的罗贝尔线棒，其特征在于，用于降低槽部分(NT)与轭铁部分(BT)之间的过渡区中的电容耦合的所述器件(15)在所述过渡区中包括所述绝缘体的局部增厚部。
3. 根据权利要求2所述的罗贝尔线棒，其特征在于，所述绝缘体的局部增厚部通过在所述绝缘体(12)上施加的附加绝缘体(15)实现。
4. 根据权利要求3所述的罗贝尔线棒，其特征在于，所述附加绝缘体(15)在所使用的材料方面与所述绝缘体(12)不同，例如具有不同的绝缘质量。
5. 根据权利要求4所述的罗贝尔线棒，其特征在于，所述绝缘体(12)包含树脂浸渍的玻璃-云母带，而所述附加绝缘体(15)由树脂浸渍的石英玻璃制成的带和/或纺织织物和/或非纺织物构造而成。
6. 根据权利要求4所述的罗贝尔线棒，其特征在于，所述绝缘体(12)包含树脂浸渍的玻璃-云母带，而所述附加绝缘体(15)由树脂浸渍的聚合纤维制成的带和/或纺织织物和/或非纺织物构造而成。
7. 根据权利要求5或6所述的罗贝尔线棒，其特征在于，为了给所述带和/或纺织织物和/或非纺织物进行浸渍处理，使用介电常数特别低的树脂，尤其是氰酸酯。
8. 根据权利要求4所述的罗贝尔线棒，其特征在于，所述附加绝缘体(15)由相对介电常数为2-4的较少极性的聚合物组成，尤其是由PTFE、PP、Kapton 、 Mylar⑧及Nylon⑧系列组成。
9. 根据权利要求8所述的罗贝尔线棒，其特征在于，所述附加绝缘体(15)的所述材料通过热压冷縮配合、喷涂、浸泡、粘接、硫化或浇注来施加。
全文摘要
一种用于旋转电机的罗贝尔线棒(10)，包括插入机器的定子铁片槽中的直的槽部分(NT)以及与槽部分(NT)邻接的弯曲的轭铁部分(BT)，轭铁部分(BT)从定子上凸出，并且各线棒通过它(BT)与其它线棒连接以形成绕组，罗贝尔线棒(10)具有被绝缘体(12)包围的Cu-导体(11)，并且绝缘体(12)的表面在槽部分(NT)中设有导电层形式的槽电晕防护层(13)，而在轭铁部分(BT)中设有半导体层形式的轭铁电晕防护层(14)。该罗贝尔线棒可显著改进，即为了防止过热及防止在槽部分(NT)与轭铁部分(BT)之间的过渡区中发生放电，在该区域中设有用于降低电容耦合的器件(15)。
文档编号H02K3/12GK101714791SQ200910179560
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月29日 优先权日2008年9月29日
发明者T·鲍曼 申请人:阿尔斯托姆科技有限公司