专利名称：用于楔住一个电机的绕组,尤其是定子绕组的弹性绝缘元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转电机的技术领域。本发明涉及在为此所含有的在板材的槽中用于楔住一个电机的绕组，尤其是定子绕组的弹性绝缘元件。
这样的绝缘元件例如公开在说明书US-A-3,949,255或者US-A-4,200,816中。
弹性绝缘元件尤其是位于旋转电机的定子中以弹性地将定子绕组固定(楔住)在板材的槽中。该定子绕组一般是具有绝缘截面的绝缘导体束，其以较小的间隙插入到定子的槽中。为了保证绕组在凹槽中的固定，该楔入压力通过绕组的特有物质并且通过在工作时的电磁压力和在短路时能够以此方式保持静止，使绕组能够不存在松动和振动。
尤其是用于较小的机械装置的传统的槽楔是棱形处理的绝缘材料。作为绝缘材料一般都使用玻璃纤维强化的环氧树脂(例如见US-A-4,200,818)。在塑料弹性中间位址的帮助下(Vlies，Filz)此楔粘合在板形包裹件齿形体的凹槽中并且将绕组和板材的一部分进行浸渍处理。一个另外的传统的楔结构是基于双楔的效率方式。两个相互叠放的平楔嵌入该楔槽中，其中的预应力通过一个平楔的轴向推形成(例如见US-A-3,949,255)。
双楔形式的缺点是该楔结构是坚硬和没有弹性的。该预应力也是不确定的。该凹槽填料的热膨胀因为坚硬的楔入而在凹槽填料上导致压力的异常提高，这能够导致具有不希望的绕组松动的凹槽填料非常强的设置。
没有弹性的楔件的缺点是借助于塑料的波形弹簧而减弱了该楔入(US-A-3,949,255)。对此在一个坚硬的楔和绕组之间(或者在两个楔之间)设置弹性的波形弹簧。所必需的预应力通过确定的波形弹簧的中间压力达到。通过设置过程所损失的填料通过波形弹簧的补充弹力进行补偿。对于弹性楔件的另一个解决方法是应用弹性楔。通过相应薄的楔或者中间掏出的楔(凹凸楔)该楔的弹性被提高并且预应力被降低。通过这种解决方法该设置过程在已知的范围内的凹槽中进行填充时被补偿。
一个最小的预应力的永久保持在两个弹性楔的方法时只能够被保证，因为弹性塑料元件在弹性也能够完全被保持，然而已知的是所有的强化塑料在长时间的弯曲压力和特别高的温度下易于流动或者蠕变。如复杂的试验所示，额定值流动过程已经在一般的工作过程中出现，因为使用了具有热固的集束装置的纤维强化的塑料。另外在高温的短时间的工作干扰时，这种流动过程是严重的，以致于出现绕组的松动。
本发明的任务在于给出用于绕组的楔入的绝缘元件，其中该绝缘元件的流动/松动以及影响楔件的弹性的绝缘材料的流动/松动能够可靠地被避免。
此任务在开头所述的技术的绝缘材料元件的基础上如此地被解决，该绝缘材料元件含有一个条形的金属弹簧芯，其在周围各个侧面由绝缘材料包围。本发明的芯在组成为，不使用比弹性元件长的绝缘材料体，而是在其中埋入金属弹性芯。该绝缘材料在功能上不仅用于金属弹簧芯的电绝缘，而且甚至是附加的用于相应的构件成型所必需的。其对于构件的机械性能的贡献必需是相对尽可能高而且是适中的。该金属弹簧芯，其优选是由非导磁材料、弹性金属，尤其是不锈钢组成，并且其厚度是几个微米，优选是2和3mm，本身在高温时时间上示出了没有流动性。
按照本发明的绝缘材料元件的优选的实施例在特征在于含有金属弹簧芯装置，以此在金属弹簧芯中感应的涡流受到限制。以此避免了通过在机器中的高的气隙感应激发了在元件中的具有相应的热效率的强的涡流。此实施例的一个优选的改进的特征在于，用于限制感应涡流的装置含有缝隙形状的切口，其在金属弹簧芯的纵向分布设置并且分别从金属弹簧芯的纵边出发伸入到金属弹簧芯的内部。通过含有该切口，该金属弹簧芯分成各个扇区。以此达到了可能的环形，其中能够流动有涡流，该环形的对电和热不重要的几何尺寸是受到限制的。该缝隙在此如此设置，该金属弹簧芯的机械弹簧作用被优选地保持。这例如能够以此被实现，该切口替换的从金属弹簧芯的相对的纵边伸入到金属弹簧芯的内部，并且从不同的纵边出发的切口在金属弹簧芯的内部桥接。
本发明的绝缘材料元件的外壳优选含有一个纤维强化的塑料，尤其是纤维强化的热固性塑料或者高温的热塑料。对此达到了该外壳以及埋入材料的设置在压力的作用下是较小被忽略的。
为了避免通过推动电压产生的分层，按照另外的优选实施例附加含有一个装置以改善金属弹簧芯和外壳之间的机械连接。对此一方面考虑了该金属弹簧芯含有一粘结剂，另外作为附加的改善机械连接的装置，该金属弹簧芯含有分开设置的包皮。另外为了形成良好的连接，通过因为涡流所含有的在金属弹簧芯中的切口(缝隙)基于与埋入材料的形状可靠的连接保证了平均的压力传导。
本发明的绝缘材料元件能够有选择的作为槽连接楔或者作为波形弹簧构成，并且可以作为槽连接楔或者作为波形弹簧或者使用在有槽连接楔和波形弹簧的组合中。
如果该元件作为槽连接楔构成，其优选的可以在底侧含有凹形的或者在上侧含有一个凸形的横截面。以此能够有利的影响弹性的机械特性。
如果该元件作为波形弹簧构成，则该金属弹簧芯波形地构成。该波形在此优选的沿波形弹簧的纵向含有小于90°的角度，尤其是大约45°。如果该金属弹簧芯是由具有直的纵边的条形件构成，并且为了限制在金属弹簧芯直的涡流而含有切口，该切口基本上垂直于波形延伸，以此同时实现了波形弹簧的优选的弹性和电特性。
其他的实施例在从属权利要求中给出。
本发明下面通过实施例借助于附图进行详细的解释。
图1 根据本发明的槽连接楔的结构的绝缘材料元件的优选实施例的横截面，图2 按照图1的具有用于避免涡流的重叠(回纹形状)切口的槽连接楔的部分剖面俯视图，图3 与图2相比较的不具有重叠的切口的槽连接楔，图4 与图2相比较的具有成对(鱼骨形状)设置的切口和附加的包皮以保证在金属弹簧芯和包皮之间的形状可靠连接的槽连接楔，图5 与图1相比较地描述了按照本发明的具有凸凹包皮以改变机械特性的槽连接楔，
图6 按照图2的由图5得出的槽连接楔的俯视图，图7 按照本发明的在具有切口的波形弹簧的结构中的绝缘材料元件的第一优选实施例的部分剖面俯视图，图8 按照图7的波形弹簧的侧视图，和图9 按照本发明的在具有回纹形状构成的波纹金属弹簧芯的波形弹簧结构中的绝缘材料元件的第二优选实施例的部分剖面俯视图。
图1和图2以横截面和部分剖面俯视图的形式示出了按照本发明的在槽连接楔10的结构中的绝缘材料元件的第一优选实施例。该槽连接楔10作为平的长的条形件构成并且侧面通过两个V形的纵边13、14进行限制，以致于整个给出了一个棱形的横截面(图1)，其一般并且特征也是用于槽连接楔。该槽连接楔10含有一个平条形状的金属弹簧芯11，其在各个侧面通过绝缘材料的包皮12进行包围，该包皮使芯与定子的叠放的板材形成直接的接触，并且以此避免了具有地区热点的杂散电流和大量的板材连接的危险。该金属弹簧芯11优选具有一个简单的直角的截面并且具有几毫米的厚度，尤其是2到3mm的范围。其优选地由温度稳定的具有弹性的非磁金属，例如不锈钢组成。包皮12不仅具有绝缘的功能，而且同时还用于使槽连接楔10通过简单形式的相应的成型给出一个必需的棱形的截面。
金属弹簧芯11被埋入到玻璃纤维强化的塑料制作的通过12中。所有的热固塑料以及热塑料适合于作为集束装置，其分别根据所含有的温度范围进行选择。应注意的是该塑料在此应用中功能上不仅用于绝缘金属弹簧芯，而且甚至附加的是对于槽连接楔10的(例如棱形)成型所必需的。对此的器件的机械特性的值是尽可能高而且适中的。然而对此应该注意到，在压力作用下的埋入材料的设置是较少忽略的，因为没有强化的塑料不是太适合此目的。在选择纤维强化的塑料用于此包皮12和对金属弹簧芯11进行处理(例如使用粘结剂)，注意到一个良好的边界平面粘结(粘合)，以避免由于推动电压所产生的分层。
除了金属弹簧芯11的电绝缘以外，另外还应该注意通过在使用位址的高的气隙电感在金属弹簧芯11中没有激发具有相应的热效率的较强的涡流。这以此达到了，该金属弹簧芯11没有贯通地构成，而是按照图2通过替换设置的从纵边13、14向内延伸的并且在内部重叠的切口15中分成单个的扇区，其相互组成回纹形状。以此实现了一个可能的环形，其中能够流动涡流，对电和热性能不重要的几何尺寸受到限制。与切口15相连接的缝隙在此如此设置，该金属弹簧芯11的机械弹性被有利的保持。
代替在图2中示出的具有在金属弹簧芯11的内部重叠的切口15的缝隙，自然还能够考虑切口15的其他的设置。在图3的实施例中该切口15被替换的设置，其没有进行重叠。以此得到了器件的另外的机械性能。图3中的槽连接楔10的内部结构在此在横截面上是与图1的实施例相一致的。
缝隙的其他的实施例在图4中给出了相同的内部结构。在此该切口15从两个纵边13、14出发成对地相对设置并且以此构成了鱼骨形状的切口图形。另外对于切口15在此实施例中在中间的扇区还设置有孔16。以此该形状可靠的在金属弹簧芯11和包皮12的埋入材料之间的连接另外还改善了已经存在的切口15。替换该孔16，为此还自然可以含有其他类型的可调节或者不可调节成型的凹槽。
在一个另外的在图5和6中描述的槽连接楔20的情况下，对于金属弹簧芯21含有图2的金属弹簧芯11的形状和缝隙(切口25)，而图5的包皮22的横截面的进一步改变，包皮22全部加厚地构成，对此在底侧26上为凹形以及在上侧27是凸形地构成。通过楔件的这种凹凸结构在原有的厚度上整个地提高了弹性并且预应力被减少。
在按照本发明的绝缘材料元件的在图7到9所示出的实施例中涉及波形弹簧30以及40的结构，其与相应的槽连接楔共同作用以弹性地楔入该绕组。图7和8的波形弹簧30含有一个波纹形状的金属弹簧芯31，其再一次通过由纤维强化的绝缘材料(高温环氧化物)组成的包皮32进行包封，该波形的金属弹簧芯31分别与一个在上和下侧面上的玻璃热固塑料的预浸带共同组合以形成一个三明治并且随后形成一个相应的波纹形状。所产生的波形弹簧30在图8的侧视图中含有可识别具有波形33的波形件，其在波形弹簧30的纵向具有小于90°的角度，尤其大约为45°。具有可替换的和重叠的切口34的缝隙是同样如此倾角的以定位纵轴，切口34垂直于波形33的方向。
而涡流在图7的实施例中通过相应的切口34限制在一个原始贯穿的条形的金属弹簧芯31中，在图9的实施例中该波形弹簧40通过一个金属弹簧芯41设置在抵抗高涡流的包皮42中，其作为回纹形状的条状件构成，其中该回纹形状的波形件在波形弹簧40的纵向具有小于90°的角度，优选大约为45°。该波形弹簧40的波形在此以同样的方式构成和定向，如同图7、8的波纹弹簧30的波形33。然而也可以自然理解为，在金属弹簧芯的本发明的范围内，该缝隙和包皮能够采用非常不同的结构，而保持所希望的机械和弹性，保证了芯件的绝缘，并且该涡流和与此相联系的热负载能够被限制在可忍受的程度上。
参考标识表10 槽连接楔11 金属弹簧芯12 包皮(绝缘材料)13、14 纵边15 切口(缝隙形状)16 孔20 槽连接楔21 金属弹簧芯22 包皮(绝缘材料)23、24 纵边25 切口(缝隙形状)26 下侧(凹形横截面)27 上侧(凸形横截面)30、40 波形弹簧31、41 金属弹簧芯32、42 包皮(绝缘材料)33 波形34 切口(缝隙形状)
权利要求
1.在为此所设置的板材的凹槽中楔入一个电机的绕组，尤其是定子绕组的弹性的绝缘材料元件，其特征在于，该绝缘材料元件(10、20、30、40)含有一个条形的金属弹簧芯(11、21、31、41)，其在各个侧面通过由绝缘材料组成的包皮(12、22、32、42)包围。
2.如权利要求1的绝缘材料元件，其特征在于，该金属弹簧芯(11、21、31、41)由一非磁弹性金属，优选为不锈钢所组成。
3.如权利要求1和2之一的绝缘材料元件，其特征在于，该金属弹簧芯(11、21、31、41)具有几毫米的厚度，优选为2和3mm之间。
4.如权利要求1至3之一的绝缘材料元件，其特征在于，该金属弹簧芯(11、21、31)含有一个装置(15、25、34)，以此在金属弹簧芯(11、21、31)中的感应涡流受到限制。
5.如权利要求4的绝缘材料元件，其特征在于，该用于限制感应涡流的装置含有一个缝隙形状的切口(15、25、34)，其分别分布设置在金属弹簧芯(11、21、31)的纵向由金属弹簧芯(11、21、31)的纵边出发伸入到金属弹簧芯(11、21、31)的内部。
6.如权利要求5的绝缘材料元件，其特征在于，该切口(15、25、34)交替地从金属弹簧芯(11、21、31)的相对的纵边出发伸入到金属弹簧芯(11、21、31)的内部。
7.如权利要求6的绝缘材料元件，其特征在于，从不同的纵边出发的切口(15、21、34)在金属弹簧芯(11、21、31)的内部重叠。
8.如权利要求5的绝缘材料元件，其特征在于，从相对的纵边出发的切口(15)成对地面对设置。
9.如权利要求1至8之一的绝缘材料元件，其特征在于，该包皮(12、22、32、42)由纤维强化的塑料，尤其是高温热固塑料或者高温热塑料构成。
10.如权利要求9的绝缘材料元件，其特征在于，另外含有用于改善金属弹簧芯(11、21、31、41)和包皮(12、22、32、42)之间的机械连接的装置。
11.如权利要求10的绝缘材料元件，其特征在于，另外预先含有通过粘结剂改善金属弹簧芯(11、21、31、41)的机械连接的装置。
12.如权利要求10的绝缘材料元件，其特征在于，另外含有通过分布设置的孔(16)改善金属弹簧芯(11)的机械连接的装置。
13.如权利要求1至12之一的绝缘材料元件，其特征在于，该绝缘材料元件作为槽连接楔(10、20)构成。
14.如权利要求13的绝缘材料元件，其特征在于，该槽连接楔(20)在下侧(26)含有一个凹形以及在上侧(27)含有一个凸形的横截面。
15.如权利要求1至12的绝缘材料元件，其特征在于，该绝缘材料元件作为波形弹簧(30、40)构成。
16.如权利要求15的绝缘材料元件，其特征在于，该金属弹簧芯(31、41)是波形地构成，并且该波形(33)在波形弹簧(30、40)的纵向含有小于90°的角度，优选为大约45°。
17.如权利要求16的绝缘材料元件，其特征在于，该金属弹簧芯(31)是由具有直的纵边的一个条形件形成，并且为了限制金属弹簧芯(31)中的涡流含有切口(34)，并且该切口基本上垂直于波形(33)延伸。
18.如权利要求16的绝缘材料元件，其特征在于，该金属弹簧芯(41)作为回纹形状的条形件构成，并且该回纹形状的波纹在波形弹簧(40)的纵向含有小于90°的角度，优选为大约45°。
19.在一个为其所设置的板形包裹件的凹槽中以槽连接楔(10、20)的形状和/或波形弹簧(30、40)的形状来弹性楔入电机的绕组的按照权利要求1到18之一的绝缘材料元件的应用。
全文摘要
在为此所设置的板材的凹槽中楔入一个电机的绕组,尤其是定子绕组的弹性的绝缘材料元件,以此实现了良好的机械和同时的电性能,该绝缘材料元件(10)含有一个条形的金属弹簧芯(11),其在各个侧面通过由绝缘材料组成的包皮(12)包围。
文档编号H02K3/48GK1241060SQ9911011
公开日2000年1月12日 申请日期1999年7月2日 优先权日1998年7月2日
发明者T·鲍曼, R·约霍, J·厄斯特黑尔德 申请人:Abb研究有限公司