端部平面化的波纹弹簧和硬化定子线棒护面的制作方法
【专利说明】端部平面化的波纹弹簧和硬化定子线棒护面
[0001 ] 相关申请案的交叉引用
[0002]本申请主张于2014年8月28日提交的当前待决的第62/043，187号美国临时专利申请的优先权。该申请以引用方式全文并入本申请中，以实现连续地公开。
技术领域
[0003]本发明总体上涉及一种定子，具体来说，涉及一种波纹弹簧(ripplespring)，所述波纹弹簧具有大体呈平面的端部，以减小磨耗引发的定子绕组损坏的趋势，同时涉及一种定子线棒，所述定子线棒(stator bar)具有耐热和硬化护面层(hardened armorlayer)。
【背景技术】
[0004]发电机中的电枢绕组，也称为定子线棒或绕组，需要在计划停机期间定期检查，以检验其运行状态。在一些发电机中，发电机的定子磁轭围绕电枢芯子并且部分包封电枢绕组。所述定子绕组由多个铜导线构成，所述铜导线缠绕在电枢中形成电流环路。所述电枢绕组以特定方式布置在定子槽内，使发电机能够在运行期间维持所需电压、电流和使用寿命。
[0005]发电机的定子绕组通常承受多种应力，例如电磁和机械力、电场、化学和热应力。施加在定子线棒表面上的机械应力可以是横向、径向和轴向使用的。线棒在槽内的横向和径向运动通常由固位系统约束，所述固位系统包括波纹弹簧，所述波纹弹簧对定子施加径向和周向固位力，以便于减小定子线棒绕组在所述定子槽内的运动。
[0006]用于已知定子绕组的横向运动的现代绕组固位系统可能使用了数千个波纹弹簧。沿定子线棒安置在定子芯子与线棒之间的波纹弹簧称为侧波纹弹簧。它们通常被压缩约70 %到90 %。传统单波纹弹簧包括纹波，用于在波纹振幅内吸收定子绕组的振动位移。在接近槽端的位置，施加在定子线棒上的力相对较高。因此，当波纹弹簧磨损时，定子线棒的横向力可能增加弹簧和护面定子线棒表面的磨损相关损坏。此现象可能缩短所设计的定子绕组的使用寿命，导致意外停机并且可能引起停工时间成本。当侧波纹弹簧边缘或端部的不平波纹饰面被定子线棒的护面玻璃层磨损时，还可能产生其他磨损问题。在这种情况下，由于接地壁绝缘厚度减小，维修或更换的频率和需求可能增加。定子绕组表面可能被波纹弹簧的棱磨损。
【发明内容】
[0007]本发明的第一方面提供了一种波纹弹簧，所述波纹弹簧包括:主体，所述主体包括中心部分，所述中心部分具有大体呈正弦形状的表面；以及大体呈平面的端部，所述端部从所述中心部分的每一端延伸。
[0008]其中，所述大体呈正弦形状的表面具有沿第一轴延伸的振幅，并且每个大体呈平面的端部在大约所述大体呈正弦形状的表面的振幅中部的位置从所述大体呈正弦形状的表面延伸。
[0009]其中，所述主体包括多个层，所述多个层包括沿玻璃方向布置的纤维玻璃，其中所述主体沿长度方向延伸，并且其中所述大体呈正弦形状的表面包括沿脊部方向延伸的多个脊部以及凹部。其中所述长度方向和所述脊部方向大体上垂直。其中所述玻璃方向与所述脊部方向大体平行。其中所述玻璃方向以与所述脊部方向大体垂直或大体平行以外的方式倾斜。其中所述玻璃方向以与所述长度方向大体平行的方式倾斜。
[0010]其中，所述脊部方向以与所述长度方向大体垂直以外的方式倾斜。其中所述玻璃方向以与所述长度方向大体垂直或大体平行以外的方式倾斜。其中所述玻璃方向以与所述长度方向大体垂直的方式倾斜。其中所述玻璃方向与所述长度方向大体平行。
[0011]其中所述多个层包括多个玻璃层片，每个层片包括彼此大体垂直的至少两个玻璃束。其中每个大体呈平面的端部包括圆形边缘。其中所述主体包括注入酚醛环氧树脂的E玻璃半导体复合材料，并且进一步包括位于所述注入环氧树脂的E玻璃半导体复合材料上的碳纤维玻璃层。所述波纹弹簧进一步包括牺牲性防磨板，所述牺牲性防磨板沿所述主体延伸并且与其一体地连接。其中所述波纹弹簧是侧波纹弹簧。
[0012]所述波纹弹簧进一步与以下项结合使用:电机，所述电机具有转子和定子，所述定子具有定子芯，所述定子芯具有多个定子槽;多个定子线棒，所述定子线棒大体包含在所述多个定子槽内；并且其中所述波纹弹簧位于所述多个定子线棒中的至少一个定子线棒与所述定子芯之间。所述波纹弹簧进一步包括位于所述多个定子线棒中的至少一个定子线棒上的护面层，所述护面层包括注入酚醛环氧树脂的玻璃复合材料。其中所述护面层具有邵氏硬度(shore D hardness)为大于约92的顶柱D。
[0013]本发明的第二方面涉及一种定子线棒，所述定子线棒包括:定子线棒芯；半导体层，所述半导体围绕所述定子线棒芯安置;绝缘层，所述绝缘层围绕所述半导体层安置；以及护面层，所述护面层至少部分围绕所述绝缘层安置，所述护面层包括注入酚醛环氧树脂的(novalac epoxy resin impregnated)玻璃复合材料(glass composite)。其中所述护面层具有邵氏硬度大于约92的顶柱D。
[0014]本发明的第三方面提供了一种定子线棒，所述定子线棒包括:定子线棒芯;半导体层，所述半导体围绕所述定子线棒芯安置;绝缘层，所述绝缘层围绕所述半导体层安置；以及护面层，所述护面层至少部分围绕所述绝缘层安置，所述护面层包括大体呈U形的柔性陶瓷管道，所述管道被配置成与所述绝缘层的表面相符。
[0015]本发明的说明性方面用于解决本说明书中所述的问题以及/或者未讨论的其他问题。
【附图说明】
[0016]从以下结合附图对本发明各方面进行的详细描述中可更容易理解本发明的这些和其他特征，附图描绘了本发明的多个实施例，其中:
[0017]图1示出了传统电机的透视端视图。
[0018]图2示出了图1中所示电机定子芯和槽的一部分的局部分解图。
[0019]图3示出了电机定子中的槽的局部截面图。
[0020]图4示出了根据本发明实施例的波纹弹簧的截面图。
[0021 ]图5和图6示出了根据本发明实施例的波纹弹簧的平面图。
[0022]图7示出了根据本发明实施例的波纹弹簧的主体的截面图。
[0023]图8到图14示出了根据本发明实施例的波纹弹簧的玻璃、脊部/凹部和长度方向布置的平面示意图。
[0024]图15示出了根据本发明实施例的用于波纹弹簧的牺牲性防磨板的截面图。
[0025]图16示出了图15所示的牺牲性防磨板的替代实施例的截面图。
[0026]图17示出了根据本发明实施例的定子线棒的截面图，所述定子线棒包括护面层。
[0027]应注意，本发明的附图不必按比例绘制。附图仅用于示出本发明的典型方面，因此不应视为限制本发明的范围。在附图中，相同编号表示附图间的相同元件。
【具体实施方式】
[0028]图1是电机10的透视端视图。电机10包括芯子16，所述芯子具有多个定子槽12，所述定子槽包含用于产生电磁通量的绕组。定子槽12被配置成容纳安置在所述定子槽内的定子绕组，所述定子槽被界定在芯子16的内周周围(也称为定子芯)。所述定子绕组可由多个平线棒或定子线棒构成，所述平线棒或定子线棒连接在一起，构成预定绕组通路。在本发明的一个方面中，所述定子线棒通过罗贝尔(roebelling)加工的矩形铜绞线组合件制成。转子(未图示)可以安置在定子芯16中的开口 18内，其中空气或冷却剂间隙界定在转子与定子芯16之间。参考数字20示出了将参考图2详述的定子的局部分解图。电机10可以是任何旋转电机或电动机，包括但不限于电动机或发电机。
[0029]图2示出了图1中的电机10的一部分的局部分解图。在本发明的一个方面中，定子20包括下定子线棒22、上定子线棒24以及一个或多个槽内填料26、28，这些填料至少部分置于每个定子槽21中。楔形物或固位系统包括固位装置或波纹弹簧32。在本发明的一个方面中，所述固位装置包括波纹弹簧32，所述波纹弹簧至少部分置于定子槽21中，使波纹弹簧32邻近槽内填料26或槽内填料28中的至少一个。波纹弹簧32随后使用多个定子楔形物侧34和定子楔形物36固定在定子槽21中。例如，相对于定子楔形物36沿箭头38所示的第一方向移动定子楔形物侧34，或者相对于定子楔形物侧34沿箭头40所示的第二方向移动定子楔形物36可对内部(下)定子线棒22和上定子