专利名称：导体绕组杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电机定子绕组的导体绕组杆，它由相互换位和相互电气绝缘的绕组线段构成，在其整个长度上包覆着公共的主绝缘，绕组线段经过换位后，在导线束狭窄侧上产生位于绕组线段和主绝缘之间的空腔，在空腔内填入半导体物质，它的一侧覆盖有半导体层或条带。
与本发明有关的现有技术例如可参见US-PS 5066881号美国专利。
较大规格的电机定子绕组的导体绕组杆由相互换位和相互电气绝缘的绕组线段构成，在其整个长度上包覆着公共的主绝缘，即该主绝缘覆盖着两个绕组端部分段或额托架分段和定子的铁芯部分。绕组线段经过换位后，在导线束狭窄侧上产生位于绕组线段和主绝缘之间的空腔。对此，人们一般采用半导体材料填充这些空腔，它的一侧覆盖有半导体层或合适的条带。
一般地，换位导线的边缘半径是指绕组线段的边缘半径，并且在直槽中一般为0.5毫米，在绕组外伸部分的弯曲段上承受剪切压力的情况下，这个边缘半径可以小于0.5毫米。与导体的平坦侧相比较，当所述边缘的边缘半径为0.5毫米时，其上的电场强度可以增加3-4倍。由于这个原因，在检验换位导线时，实际上所有的电击穿都发生在边缘区域上，由于主绝缘具有大规模尺寸的厚度，当施加工作电压时，不会发生电击穿。其结果是导体的平坦侧的绝缘厚度比电气标称值更厚些，对于非直接冷却的定子绕组来说，这使得散热效应劣化，因此需要减少主绝缘的厚度，包括导体的直槽部分和带有比较复杂的形状的绕组端部分段，因为最后的热交换仅通过流过绕组端部的冷却气体来实现，实际上主要指空气。
为了将导体边缘上的所述电压峰值降低到一个可接受的程度，必须将边缘半径增大到1.5毫米以上。这只需对该导体条的毛坯料进行附加的加工即可实现，也就是说，在该导体条未包覆主绝缘之前进行加工。
在由US-PS 5066881所公开的电机的情况下，在由相互换位的绕组线段构成的导线束的狭窄侧上填充有填充物质，以便填平空腔形成一个平坦的表面，所说的空腔是由导线换位而在主绝缘和绕组线段之间产生的。这个由填充材料构成的中间层在边缘上是倒了圆角的。它由一种玻璃纤维和热解(PYROLISIERTEN)的有机碳化合物制成的织物所包覆，该织物从填充材料的倒了圆角的边缘一直延伸到导线束的上部绕组线段和下部绕组线段上，并且产生所述绕组线段和主绝缘的电气耦合。这个织物层的电导率为每单位面积200ohm-10Mohm。在US-PS 5066881中没有谈到倒角的半径，也没有具体谈到填充材料的构成及其应用，甚至没有谈到倒圆角的问题，但是人们可以想到在边缘上倒圆角，以便减小上述的电压尖峰。可是，通过已有的工艺很难在导体的狭窄侧上制成一个平坦的表面，此外，形成和/或事后加工成在导体边缘上具有确定圆角的填充层的工艺相当复杂和高成本，因为要求各处都应是均匀的。
本发明的目的在于，提供一种本文开头所述的导体绕组杆，它的两个狭窄侧上具有平坦的表面，并且采用简单的装置可以在可能的情况下在导体束边缘上实现倒圆角。
根据本发明，这个目的是这样实现的半导体条带由纤维增强型塑料制成，在这种导体条的绕组端部部分上交替地沿着其长度方向的正交方向形成一些切口，它的深度大约为导体条宽度的一半，它的宽度与导体条厚度为同一个数量级。
这样的导体条带完全覆盖了导线束的狭窄侧，并且具有一个平坦的和相当光滑的表面。由于这个切口的存在，导体条可以在一定的限度内横向弯曲，并且可以以此方式与在绕组端部的导体条的曲率相匹配，而不会受到大的回转力和/或扭曲的作用，因此在安装时，可以采用简单的装置将柔软的导体条压到填充材料上，这样消除了在上部和下部绕组线段和导体条之间的所有空腔。在最简单的情况下，可以采用一种热收缩的带子进行缠绕，然后将导体条的坯料加热，从而实现上述压制过程，而且最好将热收缩的分隔膜或分隔带放置在其间起中间连接作用。
事先可以—不是必须—将导体条带的长边缘倒圆角。不过，人们已经知道，只有在安装了导体条带之后才进行倒圆角，这可以通过一个电动的或气动的手持工具，例如小型铣刀来实现。由导体条形成的导线束狭窄侧的平滑表面同时用作引导上述铣刀的确定高度。而且，另一个优点是使导体条的宽度比导线束的宽度窄1-2毫米，于是当压入填充材料时就得到了预成形的导体条边缘。
下面将根据附图进一步说明本发明的实施例及其良好效果。
在附图中图示了本发明的实施例，它们是
图1是导体绕组杆的绕组端部部分的平面图；图2是一个导体条带的平面图，表示绕组端部略微弯曲部分；图3是用于槽出口的导体条带的平面图；图4是由绕组线段构成的导线束的断面图；图5是图4的导线束的断面图，在两个导线束的狭窄侧上具有填充材料和导体条；图6是图5的导线束的断面图，带有用于压入和加固的绝缘和收缩膜；图7是对图6划X部分的放大视图，表示图6的导线束的边缘区域的断面；图8是图6的导线束的断面图，去掉薄膜和将边缘倒角；图9是已经安装好主绝缘的导体绕组杆的断面图。
大电机例如涡轮发电机的定子绕组杆主要包括四个部分槽或铁芯部分A，在从定子叠片铁芯1的出口之后的弯曲较大的部分B，弯曲较小的约有150厘米或更长的长度的部分C以及与部分C相接的又一个弯曲较大的部分D，从该部分实现导体条的进一步连接。
在制造导体绕组杆的过程中，很重要的一点是应使导体绕组杆的表面尽可能平坦，这对于采用非直接冷却的定子绕组的电机来说尤其重要。在这种机型的情况下，导体绕组杆所产生的热量通过定子叠片铁芯1的径向和/或轴向的冷却通道散热，因此，在槽部分A内，仅靠导体条的较宽侧即可保证良好的热传导，而导体条的较窄侧能够以最佳状态挤入槽内。而且在绕组端部部分应使导体条的表面尽可能平坦和光滑。在这种情况下，冷却效应是微不足道的。然而平滑和平坦的导体条表面简化了绕组端部的支承件和紧固件的安装。应将所有导体条部分上的主绝缘的厚度作得尽可能薄，以便除了铁芯部分的铜填充因素外能降低该导体绕组杆的总的制造成本。
现在讨论本发明，采用下面所说的本发明的方案，除了能够减少主绝缘的厚度外，还能获得导体条的平滑和平坦的表面，并且不会有损绝缘的电气特性。
本发明的基本部件是专门设计的导体条2，其厚度为1毫米，是由半导体硬玻璃纤维(HGW)材料制成，这种硬玻璃纤维通常由玻璃纤维增强的塑料(GFK)制成，这种塑料例如环氧树脂内添加有碳黑(RUSS)或石墨等半导体材料。也可以用炭丝(CFK)代替玻璃纤维，正如后面将要详细说明的，这些导体条2布置在由换位绕组线段3构成的导线束和主绝缘H之间。在铁芯部分A内，这些导体条为简单的板形，其宽度比导线束的宽度小1-2毫米。
在导体端部，与此相反，即在导体条2的B、C部分以及适当的D部分中，切口4交替地沿着与该导体条的纵向相垂直的方向分布，其深度t大于导体条宽度b的一半，切口宽度s一般与导体条厚度为同一个数量级(约等于1毫米)(参见图2)。在从导体条两侧交替切开的切口4之间的距离是根据所要求的侧向曲率所决定的。对于具有较小弯曲程度的导体条部分C来说，位于导体条一侧的两个切口4之间的距离取10-20毫米即可，切口的深度t为导体条宽度b的60-80％。
当具有以上结构的切口4的导体条2的宽度为50毫米时，正如简单的数学表达式所示的那样，本来在横向无弹性的导体条能够横向弯曲到相对于距离2d的一定角度。
压制件2a用于具有较大弯曲的部分B，代替伸长的导体条2，如图3所示，压制件2a与这一部分的几何尺寸相匹配，并且采用与导体条2相同的材料。这个压制件2a的两侧具有与导体条2相类似的交替的切口4，这些切口4大致指向曲率圆的圆心点M的方向，并且它的深度为该压制件宽度的60-80％。
在导体条的出口部分D内可以不必采用上述压制件，这样作是为了保证由这个区域提供一个完全的电位分割，这就是说，在导线束和主绝缘8的绝缘表面之间只存在轻微的电位差。
下面将参照附图4-9概略地介绍本发明的导体条的制造情况。
先从导体束(图4)开始，它由绕组线段3构成，这些绕组线段是相互换位和相互绝缘的，它们的未占用的点紧靠着位于导线束的狭窄侧的上部和下部之处的最外侧的绕组线段3a，3b，这些未占用的点被半导体填充材料5填满，例如导电胶，接着覆盖有导体条2和/或压制件2a。在这种情况下，导体条2和/或压制件2a的宽度b最好比导线束的宽度bL小1-2毫米(参见图7)。在导线束的外面缠绕有收缩带7，一个隔离膜6位于这二者间，将其放置在高温(120-150℃)下进行热处理，在这种情况下，导电胶5被压入所有尚未填满的空腔内，然后固化。同时如图7所示也形成了边缘的轮廓。为了加强支撑作用，在这种情况下，隔离膜可以采用沿线束圆周方向收缩的收缩膜。此外，最好将导体条2和压制件2a的向外沿伸的纵向边缘预倒圆角或至少具有分层的断面，这有助于在收缩时压住导线束，并且实现了该圆角的确定的预成形(它将在以后完成)。
当导电胶5已经硬化后，将绑带6，7去掉，人们可以采用一个手动工具，例如气动手扶铣刀实现导线束边缘的倒圆角，使边缘半径限制在2.0-3.0毫米范围内。在进行这种倒圆角的操作中，几乎不可能避免对分导体3a，3b部分地铣成滚边的情况，因此这是允许的，实际上，被去掉的材料是很少的，它只涉及分导体横截面的很小的一部分，也就是说流过这个导体的电流实际上并不受影响。可以说人们甚至希望铣磨分导体3a，3b，因为这可导致这些绕组线段与导体条的电阻性(非电容性)的电耦合，在铣边过程中，即使分导体的绝缘受到损坏也是没关系的，因为这些“赤裸”的点很快将被主绝缘8所覆盖，以此方式得到一个“毛坯”导体条，如图8的断面图所示，接着，人们用公知的方式在其上覆盖主绝缘8(请比较图9)。
参数表1定子叠片铁芯2，2a导体条3绕组线段4切口5填充材料(导电胶)6隔离胶7收缩带8主绝缘b导体条2的宽度bL 导线束的宽度d同侧切口4的相邻距离s切口宽度t切口深度A铁芯部分BA之后的弯曲较大部分CB与D之间弯曲较小部分D导体条的出口部分
权利要求
1一种用于电机的定子绕组的导体绕组杆，它由相互换位和相互绝缘的绕组线段(3、3a、3b)组成，在其整个长度上包覆着主绝缘(8)，绕组线段经过换位后，在导线束狭窄侧上产生位于绕组线段和主绝缘之间的空腔，在空腔内填入半导体物质(5)，它的一侧覆盖有半导体条(2，2a)，其特征在于，这种半导体条(2、2a)由纤维强化的塑料制成，在这种导体条的绕组端部弓形部分(B，C)上交替地沿着其长度方向的正交方向形成一些切口(4)，它的深度大约为导体条宽度(d)的一半，它的宽度(s)与导体条厚度为同一个数量级。
2根据权利要求1所述的导体绕组杆，其特征在于，所述半导体条是多段结构，并且在它的弯曲较大的部分(B)内包括一个压制件(2a)，它具有与这一部分(B)的几何形状紧密配合的形状。
3根据权利要求1或2所述的导体绕组杆，其特征在于，切口的深度(t)为导体条宽度(b)的60-80％，而且在一侧上的两个相邻切口(4)之间的距离为10到20毫米。
4根据权利要求1-3之一所述的导体绕组杆，其特征在于，导体条(2、2a)的宽度(b)为1-4毫米，小于导体组的宽度(bL)。
5.根据权利要求1-4之一所述的导体绕组杆，其特征在于，如果需要的话，在导体条(2、2a)的外边缘下面环绕着填料层(5)，该边缘的半径为2-3毫米。
全文摘要
电机的定子绕组由相互换位和相互绝缘的绕组线段(3)组成，在其整个长度上包覆着主绝缘(8)。在绕组线段和主绝缘之间的空腔内填入半导体物质(5)，它的一侧覆盖有由纤维强化的塑料制成的半导体条(2，2A)。在这种导体条的端部弓形部分上交替地沿着其长度方向的正交方向形成一些切口(4)，它的深度大约为导体条宽度(d)的一半，它的宽度(S)与导体条厚度为同一个数量级。
文档编号H02K3/32GK1153416SQ9611456
公开日1997年7月2日 申请日期1996年11月18日 优先权日1995年11月18日
发明者T·包曼, J·厄斯特赫德 申请人:亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司