專利名稱：線圈的絕緣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子線圈絕緣的方法，這里旋轉(zhuǎn)電機(jī)特別是指直流電機(jī)和交流電機(jī)。
一般來說，這種電機(jī)均有一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子，用于將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能(發(fā)電機(jī))，或者反之將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能(電動(dòng)機(jī))，當(dāng)電機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，定子的導(dǎo)體中產(chǎn)生電壓，所以對(duì)定子的導(dǎo)體應(yīng)進(jìn)行絕緣，不允許在定子的導(dǎo)體之間發(fā)生短路。
旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子線圈可以有各種各樣的結(jié)構(gòu)，其中之一是將多個(gè)相互絕緣的單一導(dǎo)體捆成線束，如此構(gòu)成的導(dǎo)體束一般稱為導(dǎo)線棒，它具有所謂的主絕緣。在制造定子線圈時(shí)，將多個(gè)導(dǎo)線棒的端面與端面相互結(jié)合，這種結(jié)合例如可以通過一個(gè)金屬板實(shí)現(xiàn)，在金屬板上，將第一導(dǎo)線棒的各自絕緣的單一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線棒的各自絕緣的單一導(dǎo)線相互連接，因此，在所述金屬平板區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)線棒的各個(gè)單一導(dǎo)體之間是不被絕緣的。
要將各個(gè)單一導(dǎo)體捆扎成導(dǎo)線棒形式，需將一個(gè)較長(zhǎng)的被絕緣的單一導(dǎo)體在一個(gè)平面上纏繞成一個(gè)橢圓形線圈，稱為線圈原型或骨架。在下面的過程中，所謂的支撐將所述的線圈原型或骨架轉(zhuǎn)變?yōu)槠涑善沸问?，并且安置在電機(jī)的定子中。
在兩個(gè)如上所述的制造方法中，單一導(dǎo)體既可以是圓形的，也可以是矩形的，定子線圈是由多個(gè)單一導(dǎo)體制成的導(dǎo)線棒或線圈原型構(gòu)成，這些導(dǎo)線棒或線圈原型的橫斷面既可以是圓形的，也可以是矩形的，在本發(fā)明中，建議導(dǎo)線棒或線圈原型最好成矩形的橫斷面，它由多個(gè)矩形的單一導(dǎo)體所構(gòu)成。導(dǎo)線棒可以盤繞，也就是說，單一導(dǎo)體相互絞接，也可以不盤繞，也就是說，單一導(dǎo)體并不相互絞接，而是相互平行地敷設(shè)。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，定子線圈(例如導(dǎo)線棒，線圈原型，繞組)的絕緣一般使用云母紙，考慮到機(jī)械強(qiáng)度問題，將這種云母紙用玻璃布載體進(jìn)行強(qiáng)化，并以帶形圍繞導(dǎo)體纏繞，被卷繞的導(dǎo)體在纏繞之后發(fā)生變形，將已纏繞的導(dǎo)體在一種時(shí)效硬化的樹脂中浸漬，形成熱固性塑料的非溶化的絕緣材料，它具有熱塑性基體，以帶形卷繞在導(dǎo)體上，例如可用ASPHALT SCHELLACK公司(見BROWN BOVERI REVIEW第57卷第15頁(yè)署名為R.SCHULER的題為“高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)的絕緣系統(tǒng)”的文章)的聚砜和聚醚丙酮作為絕緣材料(德國(guó)專利文獻(xiàn)DE 4344044A1)。這種絕緣材料在基體的熱熔化溫度之上是可以重新產(chǎn)生塑性變形的。
這些通過纏繞完成的定子線圈的絕緣具有如下缺點(diǎn)，加工費(fèi)時(shí)，并且投入大，其中尤其是卷繞過程和浸漬過程相當(dāng)費(fèi)時(shí)，根據(jù)云母紙的物理特性和浸漬樹脂的特性，幾乎不存在能夠加快工藝處理過程的可能性。而且，這種制造過程對(duì)于要求絕緣較厚的情況也是有缺陷的，當(dāng)云母紙不能充分與定子線圈相適配時(shí)，將使所得到的絕緣容易損壞。特別是在纏繞完成定子線圈之后，由于卷繞機(jī)器的調(diào)整不當(dāng)，可能會(huì)在云母紙上出現(xiàn)褶皺和裂縫，例如通過一個(gè)在云母紙和導(dǎo)體之間的側(cè)面或平面的線匝或者通過一個(gè)不當(dāng)?shù)撵o態(tài)或動(dòng)態(tài)的拉力，這個(gè)作用力是在纏繞過程中施加在云母紙上的。此外，由于在過大的帶狀涂層上施加過壓，它阻礙了絕緣在浸漬原型中被均勻的浸透，于是就獲得了一個(gè)部分或全部含有缺陷的絕緣產(chǎn)品，它的短時(shí)和/或長(zhǎng)期強(qiáng)度性能都有所降低，這種定子線圈絕緣產(chǎn)品的壽命被顯著降低。
此外采用公知的電纜制造技術(shù)和方法對(duì)導(dǎo)線束加外包皮，即將具有圓形斷面的導(dǎo)線束進(jìn)行擠壓，用熱固性塑料或彈性體外包皮，如USA5,650,031和WO97/11831所公開的專利主題所涉及的對(duì)定子線圈加絕緣的方法，其中定子線圈被放入一個(gè)擠壓設(shè)備的中心孔內(nèi)，定子線圈具有一個(gè)復(fù)雜的原型，采用經(jīng)過擠壓的熱固性塑料材料同時(shí)在該復(fù)雜線圈原型的每一側(cè)實(shí)現(xiàn)外包皮，尤其是通過一種復(fù)合擠壓完成外包皮處理。
在已有的電纜制造技術(shù)中，采用聚合物絕緣也是公知的，在電纜上利用熱收縮技術(shù)構(gòu)成絕緣，這里涉及的軟管是具有圓形斷面的預(yù)制軟管，可以由交聯(lián)的熱固性塑料、彈性體、聚偏氟乙烯、PVC、硅樹脂彈性體或聚四氟乙烯制成。這些材料在制造之后在加熱狀態(tài)下伸長(zhǎng)和冷卻，在冷卻之后，材料將保持其擴(kuò)張的形狀。這種特性似乎是由其結(jié)晶體中心所形成，其中擴(kuò)張的大分子是固定的。通過再次加熱，結(jié)晶體區(qū)在超過結(jié)晶體的熔化點(diǎn)之后熔解，于是大分子又恢復(fù)到未擴(kuò)張的狀態(tài)，于是，絕緣實(shí)現(xiàn)收縮。然后，軟管冷收縮的技術(shù)也是公知的，軟管在冷卻狀態(tài)下發(fā)生機(jī)械擴(kuò)張，在擴(kuò)張狀態(tài)下的軟管通過一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)被支撐，軟管在擴(kuò)張的狀態(tài)下能夠長(zhǎng)期維持，此后，軟管通過絕緣構(gòu)件滑移和固定，將支撐結(jié)構(gòu)通過適當(dāng)?shù)姆绞饺サ簦缯敉ㄟ^螺旋形開孔的支撐結(jié)構(gòu)?？墒沁@種已有的收縮技術(shù)不能適用于具有矩形斷面的定子線圈，因?yàn)樗鼍o靠矩形導(dǎo)體的邊緣上的軟管的斷面是圓形斷面，這樣，在收縮之后，或者在電機(jī)運(yùn)行期間短期加載之后，由于熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的作用，定子線圈的絕緣很容易被撕開或發(fā)生斷裂。
在制造定子線圈時(shí)，特別是在彎曲導(dǎo)體時(shí)，以及在加工和組裝定子時(shí)，定子線圈的絕緣必然受到相當(dāng)高的機(jī)械作用力，這種作用力可能會(huì)損壞定子線圈的絕緣。為此，定子線圈的絕緣在電機(jī)運(yùn)行期間應(yīng)當(dāng)能夠滿足綜合要求。一方面，在具有很高電壓的導(dǎo)體和定子之間的絕緣要滿足隔離所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的要求，另一方面，由于在導(dǎo)體中產(chǎn)生熱，對(duì)絕緣提出能夠?qū)崿F(xiàn)必要的熱交換，因?yàn)樵陔姍C(jī)運(yùn)行期間，在絕緣上會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，根據(jù)所用材料的不同的膨脹情況，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械交變應(yīng)力。于是造成在導(dǎo)體和絕緣體之間粘合的剪切力，此外，在絕緣體和定子的槽壁之間的交界表面上會(huì)出現(xiàn)磨粒磨損的危險(xiǎn)。由于存在上述高的作用力，定子線圈的絕緣可能會(huì)出現(xiàn)裂縫，這是導(dǎo)致短路的隱患。如果發(fā)生短路的話，將可能導(dǎo)致整個(gè)電機(jī)的故障，由此需要經(jīng)常或頻繁的維修和高的消耗成本。
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子線圈加以絕緣的方法，正如權(quán)利要求特征部分所描述的，能夠?qū)崿F(xiàn)定子線圈的絕緣，而且定子線圈的絕緣能夠保證電機(jī)具有預(yù)期的持久工作壽命。
本發(fā)明的上述目的是通過獨(dú)立權(quán)利要求1的特征所限定的方法實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明使用彈性體，這是由于彈性體具有高的彈性和高的熱和電氣承載性能，在熱負(fù)載較高的情況下，使用硅樹脂彈性體是非常合適的，在線圈原型上的主絕緣最好具有矩形的橫截面。
在一個(gè)優(yōu)選的方法中，首先將線圈原型的外面加上用彈性體做的外包皮，制成線圈成品，通過漸開線的卷曲，線圈上的絕緣開始強(qiáng)烈拉伸，根據(jù)本發(fā)明，利用彈性體做絕緣材料非常有利，因?yàn)閺椥泽w在受到卷曲應(yīng)力時(shí)，其機(jī)械性能、電氣性能和熱負(fù)載特性都不會(huì)受到損害，影響可以忽略不計(jì)。
彈性體作為主絕緣的材料適合采用壓注模方法制成，壓注模的每個(gè)單一部分最好形成積木式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以便能夠覆蓋常用的線圈原型的幾何尺寸。
線圈原型最好通過注模內(nèi)的一些間隔件或可調(diào)頂頭進(jìn)行同心調(diào)整，所述中心不允許出現(xiàn)下述情況在導(dǎo)線棒和注模之間的每個(gè)位置上的空腔具有同樣的高度。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，環(huán)繞著所述的線圈原型的主絕緣的厚度可以是不同的，不過，在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例中，線圈原型的主絕緣具有相同的厚度。
下面將結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。附圖為

圖1a一個(gè)壓注模的橫截面視圖，它在線圈原型的兩個(gè)邊間通過各間隔件在注模內(nèi)聚集在中心；圖1b一個(gè)壓注模的縱斷面視圖，它在線圈原型內(nèi)通過各間隔件在注模內(nèi)聚集在中心；圖1c一個(gè)壓注模的縱斷面視圖，它在線圈原型內(nèi)通過各不同形式的間隔件在注模內(nèi)聚集在中心；圖2a一個(gè)壓注模的橫截面視圖，在兩個(gè)線圈原型內(nèi)通過可調(diào)節(jié)的頂頭在注模內(nèi)聚集在中心；圖2b一個(gè)壓注模的縱斷面視圖，它在線圈原型內(nèi)通過可調(diào)節(jié)的頂頭在注模內(nèi)聚集在中心；圖3圖2b所示的可調(diào)節(jié)的頂頭的細(xì)節(jié)視圖；圖4a一個(gè)擠壓設(shè)備；及圖4b在一個(gè)擠壓設(shè)備中的線圈原型。
在各附圖所示的本發(fā)明的具體實(shí)施例中，僅展示了說明本發(fā)明改型可能性的基本元件和構(gòu)件，根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備的教導(dǎo)，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員能夠以各種各樣的方式改進(jìn)和完善本發(fā)明，然而所有的改進(jìn)和完善方案均未脫離本發(fā)明的原創(chuàng)思想和原理。
圖4b顯示出一個(gè)線圈原型70，采用擠壓方法使該線圈原型具有一個(gè)主絕緣，對(duì)線圈原型進(jìn)行加工，將一個(gè)較長(zhǎng)的絕緣的單一導(dǎo)體卷繞成一個(gè)平面的橢圓形線圈，所述的較長(zhǎng)的絕緣的單一導(dǎo)體的端頭可以作為線圈引入端72，那么該較長(zhǎng)單一導(dǎo)體的另一端作為線圈的引出端74，在接著的工序中，線圈原型或骨架被展開以成品形式安裝在定子上。
制造線圈原型，既可以使用圓形的單一導(dǎo)體，也可以使用矩形的單一導(dǎo)體。由單一導(dǎo)體加工成的線圈原型70構(gòu)成的定子線圈的橫截面或者是圓形的，或者是矩形的。在本發(fā)明中，推薦采用矩形橫截面的線圈原型70，它由矩形的單一導(dǎo)體所構(gòu)成，使用矩形橫截面的優(yōu)點(diǎn)是有助于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，因?yàn)榫匦螜M截面的單一導(dǎo)體和/或線圈原型70發(fā)生偏移的程度極小。
圖1a是一個(gè)壓注模30的橫截面視圖，其中該線圈原型70的兩個(gè)邊通過各間隔件40在注模內(nèi)聚集在中心，所示壓注模30由一個(gè)上蓋32和一個(gè)底板34構(gòu)成，在兩個(gè)注?？涨恢g具有一個(gè)中間部分36，它由相鄰的注?？涨坏膫?cè)壁所圍成，而兩個(gè)注?？涨坏牧韮蓚€(gè)側(cè)壁由側(cè)板38所形成。在附圖中，顯示了一個(gè)線圈原型的兩個(gè)邊，壓注模的端部是敞開的，它僅環(huán)繞住線圈原型70的一部分。
圖1a中所示的壓注模30具有兩個(gè)注?？涨唬總€(gè)壓注模的注?？涨坏臄?shù)量可以隨時(shí)變換，要減少注模的話，可以例如取出中間部分36，并且向另一端的側(cè)板方向推移兩個(gè)側(cè)板38中的至少一個(gè)。要增加注?？涨坏脑?，例如可以采用多個(gè)降低了擴(kuò)張程度的中間部分36實(shí)現(xiàn)。因此在圖1a中所示的中間部分36可以用兩個(gè)更窄的中間部分代替，于是在兩個(gè)窄的中間部分之間又構(gòu)成了另一個(gè)注模。
壓注模30的單個(gè)部件如上蓋32、底板34、中間部分36和側(cè)板38的幾何尺寸是可以改變的，這些元件構(gòu)成一個(gè)積木式模塊化系統(tǒng)，它能夠適配于各種幾何尺寸的線圈(橫截面、長(zhǎng)度或半徑)，所用的中間部分36和側(cè)板38允許具有不同的高度，否則壓注模的幾何擴(kuò)展是相同的，線圈原型的分層具有不同的橫截面，例如，線圈原型70具有相同的寬度，然而具有不同的高度，此外，一個(gè)線圈原型的一個(gè)邊可以與其高度相一致，但是沿著其縱軸旋轉(zhuǎn)90度安裝在注模內(nèi)，于是該線圈原型70各層具有相同的高度，然而具有不同的寬度。線圈橫截面的小的改變也可以通過加大要澆鑄的主絕緣的層厚度來實(shí)現(xiàn)。通過不同高度的中間部分36和側(cè)板38及不同寬度的中間部分36和側(cè)板38的組合，可以形成許多不同橫截面的線圈原型層。如果采用隔板，可以提高壓注模的積木模塊化系統(tǒng)的靈活性，這些隔板可以作為注?？涨坏膫?cè)板、底板或蓋板，從而減小注模空腔的寬度或高度。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，導(dǎo)電線圈的窄側(cè)和寬側(cè)上的絕緣厚度是相同的，在一個(gè)最佳實(shí)施例中，導(dǎo)電線圈的窄側(cè)的絕緣厚度要大于其寬側(cè)上的絕緣厚度，由此降低了在導(dǎo)線邊緣上的電場(chǎng)強(qiáng)度，并且并不妨礙熱量從寬側(cè)上散失。
在本發(fā)明的另一個(gè)圖中未顯示的實(shí)施例中，線圈原型具有已經(jīng)被卷曲的部分，導(dǎo)電線圈的被卷曲的部分能夠帶有一個(gè)主絕緣，這個(gè)線圈原型具有三維的區(qū)域，它最好與導(dǎo)電線圈的已知公差能夠相匹配，它具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)半徑，因此，線圈原型能夠根據(jù)所需的線圈原型的幾何尺寸由來自一個(gè)積木系統(tǒng)的零部件組裝而成，于是可以大大降低壓注模的成本。采用簡(jiǎn)單和便宜的壓注模所帶來的好處在處理卷曲的導(dǎo)電線圈用的壓注模上似乎無法體現(xiàn)，然而當(dāng)大批量加工時(shí)還是有益的，尤其是對(duì)于與已經(jīng)卷曲的導(dǎo)電線圈相匹配的壓注模，可以適用于多種類型的導(dǎo)電線圈的標(biāo)準(zhǔn)化處理。
當(dāng)工作過程中，這種復(fù)雜的壓注模制成的絕緣能夠提供所需的絕緣和外部爬電保護(hù)，例如通過活動(dòng)區(qū)域，采用注射、交聯(lián)、區(qū)域移動(dòng)、注射、交聯(lián)、區(qū)域移動(dòng)……形成保護(hù)層，此外，也可以采用多成分注模方法形成所需保護(hù)層。
圖1b是圖1a所示的注模空腔的縱剖面圖，在中心具有多個(gè)圓柱形的分隔件40，在通常情況下，線圈原型70的一個(gè)臂伸入注?？涨粌?nèi)，在所有側(cè)上主絕緣具有相同的層厚，利用具有不同高度的分隔件40，可以使環(huán)繞線圈原型70外周圍的主絕緣具有不同的層厚，這里采用圓柱形分隔件40不是必須的，分隔件可以為了不同目的具有正方形或矩形的斷面，這樣使線圈原型與側(cè)板隔開是容易實(shí)現(xiàn)的，可以將線圈的窄的一側(cè)放在注模的底板上，而且不會(huì)滾動(dòng)，圖1c顯示了具有矩形斷面分隔件40，此外，還可以用分隔件將線圈原型完全包圍，這時(shí)完全包圍線圈的分隔件40最好有一側(cè)是斷開的，這樣易于安置線圈。
如上所述，線圈聚集在注?？涨?主絕緣具有相同的層厚)的中心或線圈與注?？涨坏母鞅谟锌障叮镁哂胁煌问胶透叨鹊姆指艏?0，以適當(dāng)?shù)拈g距相互放置在線圈上或注模空腔內(nèi)。建議分隔件都用與主絕緣相同的材料制成，通過這些材料的部分交聯(lián)，使分隔件保持一個(gè)確定的部件穩(wěn)定性。另一方面，它滿足足夠的化學(xué)反應(yīng)結(jié)合特性，能夠與主絕緣的注模材料具有確定的可靠的化學(xué)結(jié)合。根據(jù)所使用的材料，通過簡(jiǎn)單的變換，分隔件的材料的交聯(lián)等級(jí)必須已存在，以便在交界面上其本身和與并沒貫穿交界面的主絕緣的同類的材料同時(shí)滿足必要的機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度要求。
圖2a和2b所示的一個(gè)線圈原型70的兩個(gè)邊通過在注?？涨粌?nèi)的可調(diào)的頂頭42維持線圈原型在中心或與注模空腔留有空隙，一個(gè)調(diào)整帽44能夠精確調(diào)整單個(gè)頂頭42，使它能夠在封閉的壓注模內(nèi)活動(dòng)，當(dāng)彈性體進(jìn)行注射和使用交聯(lián)物期間，線圈被頂頭維持在所要求的位置上。通過如上所述的交聯(lián)過程，被注射的用作主絕緣的彈性體材料具有了必要的強(qiáng)度，使線圈無需頂頭也能維持在其所要求的位置上。當(dāng)主絕緣達(dá)到這一強(qiáng)度之后，頂頭42退回，所出現(xiàn)的空腔被液態(tài)的彈性體所充填，向空腔內(nèi)注射充填液態(tài)材料是通過在頂頭42內(nèi)含有的注射管46(見圖3)實(shí)現(xiàn)的，在頂頭的區(qū)域內(nèi)，被注射的材料可以是液態(tài)的，或柔順的，但是必須具有足夠的反應(yīng)聯(lián)結(jié)能力，并且在交界面上的主絕緣的機(jī)械和電氣性能應(yīng)當(dāng)與主絕緣的同類的材料相一致。在頂頭周圍的受限的材料是固定的，并且也必須是有反應(yīng)能力的。為了促進(jìn)在交界面上發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，可以例如在兩個(gè)間隔頂頭之間設(shè)置一個(gè)加熱區(qū)50(見圖2b)，開始加熱，交聯(lián)反應(yīng)從加熱區(qū)開始，朝著頂頭所在方向擴(kuò)散，在那里延遲一段時(shí)間發(fā)生交聯(lián)，使在頂頭周圍的材料能夠與從注射管46輸入的新鮮的彈性體發(fā)生充分的化學(xué)反應(yīng)，可以代替的和補(bǔ)充的是，可以將頂頭42冷卻，通過冷卻，能夠使頂頭內(nèi)的和頂頭周圍的材料不交聯(lián)。
圖1和2所示的壓注模最好在其縱向端部是敞開的，并且用密封蓋可封閉，將線圈原型壓緊封閉。如果主絕緣分一個(gè)或多個(gè)分段制成，或由積木系統(tǒng)構(gòu)成的多個(gè)壓注模共同組裝成一個(gè)局部的或整體的壓注模，有助于實(shí)現(xiàn)圍繞線圈原型全長(zhǎng)的絕緣。在分段澆鑄過程中產(chǎn)生的鄰接位置可以通過如上所述的交聯(lián)方法形成，于是保證了在鄰接位置上也具有所要求的材料特性。
在圖4a中顯示了一個(gè)擠壓設(shè)備10，它將待加工的材料即作為處于可塑狀態(tài)的模塑材料的彈性體由一個(gè)加壓室經(jīng)過一個(gè)具有相應(yīng)成型的擠壓工具而從噴嘴連續(xù)向外擠壓，輸出的矩形軟管構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的料條，用作線圈原型70外包封的絕緣層4。通過一個(gè)裝料斗12，將原材料(例如卷筒料條，粒料或粉末)輸入到一個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)14內(nèi)，原材料在其中壓縮，預(yù)加熱和轉(zhuǎn)變成一種可塑的成型槳狀物，在轉(zhuǎn)變區(qū)14內(nèi)的傳送過程例如可以通過螺旋輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)，成型區(qū)16負(fù)責(zé)將材料管連續(xù)加工成矩形的線圈斷面。所述的擠壓頭可以在入口區(qū)(及其附近)具有圓形斷面，或者采用的擠壓設(shè)備在材料入口區(qū)具有矩形斷面，主絕緣的材料特性可以通過添加有機(jī)(例如硅酸)和無機(jī)(石英粉)填料進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其滿足電機(jī)所要求的機(jī)械性能，構(gòu)成定子線圈的主絕緣。
圖4b是一個(gè)正在擠壓設(shè)備中的線圈原型70，在線圈原型的較窄的側(cè)面上的半徑不能太小，擠壓設(shè)備環(huán)繞著整個(gè)線圈原型連續(xù)進(jìn)行擠壓。所述擠壓頭的構(gòu)造必須是能夠圍繞著線圈原型工作(參見例如德國(guó)專利DE4326650A1)，因?yàn)橐粋€(gè)封閉的線圈并不是類同于一個(gè)單一導(dǎo)體或?qū)Ь€棒，僅從一側(cè)送入擠壓頭內(nèi)，采用經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的擠壓頭(參見例如美國(guó)專利US5650031)，能夠給彎曲的線圈原型套上外包封，在這種情況下，將擠壓頭安置在線圈原型的一側(cè)(例如在線圈輸出端74上)，并且沿著線圈原型一直移動(dòng)至線圈的另一端(線圈輸入端72)。
擠壓輥76安置在擠壓設(shè)備的上游，將線圈原型的各單一導(dǎo)體緊緊壓接在一起，從而能夠?yàn)榫€圈原型套上均勻的和沒有空腔的外包皮，線圈原型的單一導(dǎo)體相互緊湊地定位，例如臨時(shí)地用彈性材料將單一導(dǎo)體粘結(jié)，或者用抗機(jī)械剪切力的弱膠粘劑粘結(jié)，但是對(duì)隨后線圈的卷曲(展開)之后不造成妨礙。還有，可以使用一種膠粘劑，它的粘結(jié)力在一定的加熱條件(例如在展開之前)下喪失，因此有利于卷曲工藝的進(jìn)行，這種措施在注模方法中使用也是必要的。
在某些實(shí)際應(yīng)用情況下，線圈原型70最好具有槽爬電保護(hù)和可控制(弓形爬電保護(hù))，定子線圈的槽爬電保護(hù)和外部爬電保護(hù)一般發(fā)生在主絕緣和定子槽之間放置的導(dǎo)電材料層上，外部爬電保護(hù)產(chǎn)生一個(gè)限定的單位長(zhǎng)度電位，能夠防止局部放電現(xiàn)象發(fā)生，局部放電例如設(shè)置不同的間距造成在根據(jù)質(zhì)量布置在定子槽上的絕緣線圈可能會(huì)產(chǎn)生高電位而放電，采用本發(fā)明制造的絕緣保護(hù)層是在彈性材料基礎(chǔ)上涂上導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的涂層，本發(fā)明提供了多種應(yīng)用的可能性，保護(hù)層的設(shè)置例如在彈性體上有導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的涂層，相應(yīng)的線卷(例如自身焊接的)通過幅射或加熱可以被交連，也可以采用冷收縮式或熱收縮式漲圈。原則上，外部爬電保護(hù)還可以采用液態(tài)的可塑性材料實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明方法的又一個(gè)推薦的實(shí)施例中，采用多個(gè)先后實(shí)施的注模方法或采用兩次或三次復(fù)合擠壓方法形成所需的主絕緣和/或外部爬電保護(hù)。在注模方法中，可以采用具有不同斷面的不同的壓注模，或者在同一個(gè)壓注模中進(jìn)行，在相應(yīng)的注模步驟下，用填充型材(隔板)形成注模空腔，為隨后形成的層留下必要的空間，再有一種可能性，注?？涨痪哂锌苫顒?dòng)的區(qū)域，這種可活動(dòng)的區(qū)域?qū)儆谧⒛？涨坏囊徊糠?，它的安置要求僅在可控制調(diào)整區(qū)(槽爬電保護(hù)直到調(diào)整控制端)內(nèi)澆鑄一個(gè)附加層。
槽爬電保護(hù)最好僅在導(dǎo)線棒所在區(qū)域形成，滯后地形成在槽內(nèi)。弓形爬電保護(hù)用于防止在槽爬電保護(hù)的末端上發(fā)生尖端放電，弓形爬電保護(hù)可以按如上所述的方法形成。
在一個(gè)圖中未示出的對(duì)現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備改進(jìn)了的拉伸設(shè)備中，定子線圈被加工成適合于安置在定子內(nèi)的形狀，已經(jīng)絕緣的線圈在夾具中被傳送至拉伸設(shè)備中，并且依靠夾具的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于半徑規(guī)加工成所需的卷曲形狀，在半徑規(guī)和從線圈的主絕緣之間安置一個(gè)保護(hù)層，它使由半徑規(guī)產(chǎn)生的壓力均勻分布在表面上，防止所述的絕緣層被過分壓傷。由于機(jī)械負(fù)載能夠被均勻分布，由彈性體構(gòu)成的絕緣層不致受損，這種漸開線的彎曲使絕緣層得到很大的拉長(zhǎng)，常規(guī)的材料將會(huì)出現(xiàn)高溫?zé)崴軘嗔褤p傷。聚乙烯具有必要的柔韌性，但是不能滿足電機(jī)所要求的常規(guī)的抗高溫性能，不過對(duì)于在具有較小熱效率(T＜90度)的電機(jī)上的使用，可以從原理上考慮以類似的方式使用聚乙烯。同樣的原則也適用于其他柔韌性好的熱塑性材料。
由于線圈的斷面是由許多單一導(dǎo)線捆成的線束，線圈的主絕緣經(jīng)過彎曲加工之后，在線圈的表面上相對(duì)于主絕緣布置的各單一導(dǎo)線相互之間可能會(huì)有相對(duì)位移，因此建議在線圈原型和主絕緣之間敷設(shè)隔離層，它使單一導(dǎo)線相對(duì)于主絕緣的位移具有更小的磨擦力，這例如可以通過用隔離劑處理導(dǎo)電棒實(shí)現(xiàn)。如果沒有內(nèi)部爬電保護(hù)措施，所述的位移大多是不敏感的，因?yàn)樵趶澢秶?在控制調(diào)整之后)內(nèi)的這種電場(chǎng)是減小的。
主絕緣采用彈性體材料制成，彈性體具有高的彈性，由此它還具有高的電氣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，特別是在帶有大的熱負(fù)載的電機(jī)的情況下，最好使用硅樹脂彈性體。彈性體(與其他材料相比)的采用允許使用注模和擠壓方法，并且在材料的耐久性方面和機(jī)械柔韌性方面可達(dá)到較高的要求。所選用的彈性體可以是冷交聯(lián)型或熱交聯(lián)型彈性體，如果是冷交聯(lián)型，所述交聯(lián)例如通過混合兩種成分開始，其中一種成分包含交聯(lián)劑；如果是熱交聯(lián)型，所述彈性體放置在壓注模內(nèi)和/或如上所述在給線圈原型70加外包皮之后，最后，建議送熱空氣(烘箱)或者通過電阻或電感加熱線圈原型。
權(quán)利要求
1.一種制造線圈原型、特別是定子線圈的主絕緣的方法，其中所述的線圈原型具有一個(gè)矩形的斷面，所述主絕緣是由彈性體構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中絕緣外包皮帶有硅樹脂彈性體。
3.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其中絕緣外包皮是通過一種擠壓方法實(shí)現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-2中之一的方法，其中絕緣外包皮是通過一種壓注模方法實(shí)現(xiàn)的。
5.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其中所述線圈原型通過擴(kuò)張?zhí)幚碜優(yōu)榱硪环N形式。
6.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其中所述線圈原型是采用多個(gè)單一導(dǎo)體組裝而成，所述單一導(dǎo)體最好具有矩形的斷面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述單一導(dǎo)體被臨時(shí)相互連接在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中之一的方法，其中主絕緣在所有側(cè)面上具有相同的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中之一的方法，其中主絕緣的較窄側(cè)的厚度等同于其寬度。
10.經(jīng)絕緣處理的線圈原型70或用于定子線圈的線圈，是根據(jù)前述任何一個(gè)方法制造的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法,用于制造線圈原型、特別是定子線圈的主絕緣,其中所述的線圈原型具有一個(gè)矩形的斷面,并且所述主絕緣是由彈性體構(gòu)成。
文檔編號(hào)H02K3/34GK1324137SQ0112077
公開日2001年11月28日 申請(qǐng)日期2001年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月12日
發(fā)明者T·鮑曼, J·厄斯特赫爾德, D·舒爾茨 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆電力有限公司