專利名稱：用于發(fā)電機的定子的導(dǎo)體條及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機的領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序 部分的用于發(fā)電機的定子的導(dǎo)體條以及一種用于制造這種導(dǎo)體條的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)電機的定子中的現(xiàn)有的導(dǎo)體條具有圖1中以橫截面示出的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
(還可參看文獻(xiàn)DE19817287)。導(dǎo)體條10包括多個導(dǎo)體元件11，所述導(dǎo) 體元件ll由絕緣體12封閉。絕緣體包括玻璃/云母帶，所述玻璃/云母帶通 過所謂的真空壓力方法被纏繞和浸漬(還可參看HS叫uenz的"Herstdlung von Wicklungen electrischer Maschinen"， 電機的纟兗組的制造，Springer Verlag， 1973， pp. 150-154)。在玻璃/云母帶(在圖2中以附圖標(biāo)記13表示) 中，云母作為所謂的云母紙14提供，所述云母紙14施加到玻璃長絲織物 或玻璃織物15上，以提高機械強度。云母屬于層狀硅酸鹽類型。該層狀原 子結(jié)構(gòu)使得云母晶體具有非常類似于小片的宏觀形狀。
云母紙14包括堆疊的多個小片，所有小片大致位于一個平面上。玻璃 /云母帶13以多層的方式軸向纏繞在導(dǎo)體條上，使得它們重疊。由于電場 相對于條的軸線主要為徑向，因此小片與電場方向垂直定向。云母小片在 該方向上具有非常高的介電強度，由于小片的相似取向，該介電強度此時 整個被給予絕緣體。
然而，介電強度的提高又會損害機械強度，尤其是熱強度和機械強度: 絕緣體的熱膨脹系數(shù)與由絕緣體包封的具有導(dǎo)體元件11的Cu條的熱膨脹 系數(shù)不同，使得Cu和絕緣體12之間的熱應(yīng)力在熱循環(huán)中不可避免地形成。 這些在邊界層中或邊界層附近最大。如果帶此時纏繞成使帶的云母側(cè)面向 條(在纏繞技術(shù)方面以及由于電的原因，這是有利的)，這可容易地導(dǎo)致機 械剪切，其中，第一云母層通常仍保持附著在Cu上。
剪切會產(chǎn)生尺寸相當(dāng)大的空腔，由于以下兩個原因，這些空腔是有害的
-它們降低了相對于條方向的徑向熱傳導(dǎo)； -在它們中會引發(fā)不利的局部放電。
作為抑制空腔的簡單的應(yīng)對措施，第一層通常纏繞面朝下的玻璃，第 二和隨后的層纏繞面朝下的云母。
然而，在這種情況下，出現(xiàn)了兩個問題
-當(dāng)纏繞面朝外的云母時，云母紙14在邊緣上彎曲得厲害，通常會 斷裂。因此，至少一些云母小片會失去它們的取向，這弱化了介電 強度。
-在第一和第二層之間，2個云母層一個直接位于另一個上，通常會 觀察到絕緣體此時在第一層和第二層之間或在第一層的云母中撕 裂，而不是在Cu和第一層之間的接合部處的撕裂。
一種明顯不同的方法采用以下措施
- 一層云母紙初始纏繞在(未硬化)原始條上，并使云母側(cè)面向條。
- 一層導(dǎo)電帶纏繞在該云母紙上，且在接線柱孔(OsennMhe)的附近 電連接到原始條。此時，僅以所需的厚度施加主絕緣體。如果此時 產(chǎn)生脫開，則這非常可能直接在條上的第一云母層中發(fā)生。由于該 空腔因位于它上方的導(dǎo)體帶而具有零電位，因此防止局部放電。
然而，這種措施不能有助于防止熱傳導(dǎo)的降級。除此以外，另一個不 足在于，云母的附加層和導(dǎo)體帶增大了絕緣體的總厚度(每側(cè)為 0.3-0.5mm)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)體條，其中，改善了條與絕緣體之 間的機械連接，且介電強度得到保持或甚至得到提高；以及提供一種該導(dǎo) 體條的制造方法。
上述目的通過權(quán)利要求1至15的全部特征實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案的基本方面在于，為了增強導(dǎo)體元件與絕緣體 之間的機械連接，至少一個夾層設(shè)在絕緣體與導(dǎo)體元件之間。
本發(fā)明的一種構(gòu)造形式的特征在于，夾層包括無紡材料，所述無紡材料優(yōu)選包括玻璃纖維，或特別是由PET制成的熱塑性合成纖維，或碳素纖 維，或它們的混合無紡材料、特別是碳素纖維和熱塑性合成纖維或碳素纖 維和玻璃纖維的混合無紡材料。
無紡材料可特別地施加到玻璃/云母帶上，從而，是三層式帶的一部分， 所述三層式帶同時形成絕緣體的第一層。
如果導(dǎo)體條具有直的區(qū)段，則三層式帶至少在直的區(qū)段中繞著導(dǎo)體元 件纏繞，且三層式帶優(yōu)選在導(dǎo)體條的直的區(qū)段中平齊地纏繞。
本發(fā)明的另一構(gòu)造形式的特征在于，夾層包括由導(dǎo)電聚酯無紡材料和 放置在所述導(dǎo)電聚酯無紡材料上的織物帶構(gòu)成的層序列。
如果導(dǎo)體條具有直的區(qū)段，則由導(dǎo)電聚酯無紡材料構(gòu)成的帶至少在直 的區(qū)段中繞著導(dǎo)體元件纏繞。
聚酯無紡材料繞著導(dǎo)體元件螺旋地、優(yōu)選平齊地以一層纏繞。
然而，還可想到的是，由導(dǎo)電聚酯無紡材料構(gòu)成的片繞著導(dǎo)體元件平 齊地纏繞，并使縱向軸線與導(dǎo)體條的縱向軸線平行，以便在片的相鄰的縱 向邊緣之間產(chǎn)生沿軸向延伸的間隙。
優(yōu)選地，導(dǎo)體條具有大致矩形橫截面，所述大致矩形橫截面具有窄側(cè) 和寬側(cè)，且導(dǎo)電聚酯無紡材料在窄側(cè)借助于導(dǎo)電樹脂粘合到導(dǎo)體元件上。
而且，導(dǎo)電聚酯無紡材料可在導(dǎo)體條的寬側(cè)借助于熱固性硅彈性體粘 合到導(dǎo)體元件上。
然而，也可想到的是，導(dǎo)電聚酯無紡材料在導(dǎo)體條的寬側(cè)通過分離介 質(zhì)與導(dǎo)體元件分離。
一種根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，無紡材料作為夾層施加，且包含 無紡材料的三層式帶繞著原始條纏繞，以施加無紡材料。
另一可能性在于，初始繞著原始條纏繞由導(dǎo)電聚酯無紡材料構(gòu)成的帶 或片，以形成夾層，且由分離和吸收織物帶構(gòu)成的層纏繞在聚酯無紡材料 上。
如果導(dǎo)體條具有大致矩形橫截面，所述大致矩形橫截面具有窄側(cè)和寬 側(cè)，則在施加無紡材料之前，原始條在窄側(cè)涂覆導(dǎo)電樹脂，以粘接無紡材 料。
而且，在施加無紡材料之前，熱固性硅彈性體可施加到原始條的寬側(cè)
7上，或在施加無紡材料之前，分離介質(zhì)施加到原始條的寬側(cè)上。


下面，將參看附圖借助于示例性實施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，附圖包
括
圖l示出了通過本身公知的導(dǎo)體條的簡化橫截面，所述導(dǎo)體條具有內(nèi) 部導(dǎo)體元件和在外部封閉該導(dǎo)體元件的絕緣體；
圖2示出了通過用于構(gòu)造根據(jù)圖1的導(dǎo)體條的絕緣體的玻璃/云母帶的 簡化橫截面(不是按實際比例)；
圖3示出了通過根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的導(dǎo)體條的橫截面的 細(xì)節(jié)，其中具有由無紡材料制成的夾層；
圖4以多個子圖(圖4a-e)示出了本發(fā)明的第二示例性實施例的導(dǎo)體 條的各個制造步驟；
圖5以多個子圖(圖5a-d)示出了本發(fā)明的第三示例性實施例的導(dǎo)體 條的制造的各個步驟；以及
圖6以多個子圖(圖6a-d)示出了本發(fā)明的第四示例性實施例的導(dǎo)體 條的各個制造步驟。
具體實施例方式
圖3中示出了通過根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的導(dǎo)體條的橫截面 的細(xì)節(jié)。在圖3的導(dǎo)體條10上纏繞作為第一層的一薄層的無紡材料17，用 來代替玻璃/云母帶13。該無紡材料17可以包括玻璃纖維、熱塑性合成纖 維(例如PET)或碳素纖維。在一個優(yōu)選實施例中，無紡材料17作為最低 層施加到玻璃/云母帶上而使得具有無紡材料/云母/玻璃的配置形式(從內(nèi) 向外)。包括PET無紡材料的這種三層式帶16在市場上可獲得，且通常用 于連接點的人工再絕緣。
包括PET無紡材料的這種三層式帶16的使用公知于所謂的"富含樹 脂"技術(shù)中。在這種情況下，整個導(dǎo)體條纏繞有三層帶。缺點在于， 一方 面，PET無紡材料層具有差的熱傳導(dǎo)，另一方面，在絕緣體中的云母的總 比例被降低，這不利于介電強度。在根據(jù)圖3的構(gòu)造中，僅第一層以三層式帶16施加；然后使用傳統(tǒng)的
玻璃/云母帶13執(zhí)行纏繞，且使玻璃織物15朝外設(shè)置，這如常規(guī)方式那樣。 絕緣體在浸漬之后或之前被壓縮。因此，無紡材料17被部分?jǐn)D壓到導(dǎo)體元 件11之間的間隙中(參看圖3)。在條己硬化之后，該結(jié)構(gòu)在條與絕緣體之 間形成有效的力配合。而且，熱塑性塑料具有非常好的延展性，使得結(jié)構(gòu) (尤其在升高的溫度下)可自然地吸收仍存在的任何熱力學(xué)應(yīng)力。相似的 作用也可通過碳素纖維無紡材料或碳素纖維/PET混合的無紡材料實現(xiàn)。
具有三層式帶16的該第一層可纏繞在整個條上或當(dāng)由于切向力具有最 大的介電應(yīng)力和熱力學(xué)應(yīng)力時僅纏繞在條的直的部分或區(qū)段上。
在一個優(yōu)選實施例中，第一層平齊地而不是重疊地至少纏繞在直的部 分中(參看圖3中的平齊配合18)。因此，層的厚度被降低(這有利于熱傳 導(dǎo))，且第一層云母14與條的表面盡可能平行(如果纏繞重疊，則總會具 有云母取向還具有徑向分量的位置)。
本發(fā)明的其他構(gòu)造形式可借助于圖4、 5和6解釋，這些圖中的每幅圖 分別描述了導(dǎo)體條的各個制造步驟。
根據(jù)4的方法基于原始條10a，所述原始條10a具有大致矩形的橫截 面，且包括多個導(dǎo)體元件ll，而且所述原始條的端面充填有導(dǎo)電粘合劑19 (圖4a)。
熱固性硅彈性體20施加在未壓實(unverfestigten)的原始條10a的寬 側(cè)。原始條10a的窄側(cè)未涂覆有硅彈性體20。為了確保隨后纏繞的導(dǎo)電無 紡材料百分之百的結(jié)合，窄側(cè)可涂覆有導(dǎo)電樹脂21 (圖4b)。為了清楚起 見，施加的層在圖4中以夸大的厚度表示。
由聚酯無紡材料22構(gòu)成的導(dǎo)電帶螺旋地以一層纏繞在以這種方式制備 的原始條10a上(圖4c)。纏繞應(yīng)優(yōu)選平齊地執(zhí)行(即，沒有重疊)。
然后， 一層織物帶23纏繞在該聚酯無紡材料上，作為分離和吸收帶(圖 4d)。條隨后在熱壓機中以傳統(tǒng)方式壓實。因此，導(dǎo)電聚酯無紡材料22也 粘接地結(jié)合在條上；過多的硅彈性體20被擠出，并被織物帶23吸收。被 粘接地結(jié)合的導(dǎo)電無紡材料22的層可在整個條上延伸或(優(yōu)選地)僅在直 的部分(區(qū)段)上延伸。
在壓實之后，導(dǎo)體條10以傳統(tǒng)方式像往常一樣被用玻璃/云母帶13絕緣和浸漬(對于所有層，玻璃織物15向上)(圖4e)。
厚度為O.lmm的導(dǎo)電PES無紡材料可在市場上獲得，且用于條的所謂 的"環(huán)繞包裹"。這些帶可以以它們的初始寬度(通常為100mm)或更窄 的寬度使用。厚度最低為30um的薄的碳素纖維無紡材料市場上也可獲得。 通過擠壓過程，硅彈性體20在導(dǎo)體元件11的端面上被擠壓到零厚度。條 與導(dǎo)電無紡材料22之間的連接通過保留在導(dǎo)體元件11之間的間隙中的硅 彈性體20提供。由此產(chǎn)生的作用是，附加厚度降低到僅為導(dǎo)電無紡材料22 的厚度，即例如0.1mm。與使用環(huán)氧樹脂的粘合相比，硅彈性體20能夠吸 收機械應(yīng)力而不會撕裂。這實現(xiàn)了絕緣體與條的改進(jìn)連接，且降低了空腔 形成的危險。如果與條的分離仍會在硅彈性體層中發(fā)生，但也存在這樣的 優(yōu)點由于導(dǎo)電的無紡材料，該空腔具有零電位，因此不會局部放電。
圖4所示的方法的一種變型示于圖5中，其中相同的部分以相同的附 圖標(biāo)記表示。根據(jù)圖5的方法以與圖4類似的方式執(zhí)行，除采用大片的導(dǎo) 電無紡材料纏繞在條的直的部分上來代替導(dǎo)電聚酯無紡材料22的螺旋纏繞 帶以外。片的長度與條的直的部分(區(qū)段)的長度對應(yīng)，且片的寬度與條 的周長對應(yīng)或(優(yōu)選)稍小些。
這在軸向上產(chǎn)生窄的間隙24 (圖5c和5d)，過多的樹脂21可通過該 間隙逸出。片優(yōu)選被纏繞成使間隙位于兩個窄側(cè)中的一個窄側(cè)上，如圖5c 和5d所示。與全長為L的直的部分采用單個片不同，也可使用長度為L/n 的n個片。該方法中的其他步驟與圖4中的相同。為了節(jié)省起見，與圖4e 對應(yīng)的用玻璃/云母帶13進(jìn)行的最終的纏繞過程的圖示省略。
圖4所示的方法的另一變型示于圖6中，其中相同的部分仍以相同的 附圖標(biāo)記表示。對于該變型，原始條10a可未被壓實或已被壓實。導(dǎo)電無 紡材料22與原始條10a之間的粘合僅經(jīng)由窄側(cè)進(jìn)行(也使用導(dǎo)電樹脂21)。
原始條10a的寬側(cè)保持原樣(trocken)或通過分離介質(zhì)25 (例如PTFE 噴物或軟膏)處理。導(dǎo)電無紡材料22的纏繞與圖4或5中的纏繞一樣地被 執(zhí)行。這可靠地確保了形成的任何空腔將具有零電位。其他步驟也與圖4 或5類似地執(zhí)行。與第一層的玻璃/云母帶充當(dāng)犧牲的斷裂點的現(xiàn)有技術(shù)相 比，該變型具有的優(yōu)點在于，它明顯更薄(在整個絕緣體厚度中僅增大 0.1-0,2mm)。10導(dǎo)體條
10a原始條
11導(dǎo)體元件
12絕緣體
13玻璃/云母帶
14云母紙
15玻璃織物
16三層式帶
17無紡材料
18平齊配合
19粘合劑
20硅彈性體
21導(dǎo)電樹脂
22聚酯無紡材料(導(dǎo)電的)
23織物帶
24間隙(軸向)
25分離介質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)電機的定子的導(dǎo)體條(10)，所述導(dǎo)體條(10)包括多個內(nèi)部導(dǎo)體元件(11)，所述導(dǎo)體元件(11)在外部由絕緣體(12)封閉，所述絕緣體(12)繞著導(dǎo)體元件(11)纏繞，且包括浸漬的玻璃/云母帶(13)，其特征在于，至少一個夾層(17；22，23)設(shè)在絕緣體(12)與導(dǎo)體元件(11)之間，以增強導(dǎo)體元件(11)與絕緣體(12)之間的機械連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)體條，其特征在于，夾層(17; 22， 23)包 括無紡材料(17)。
3. 如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)體條，其特征在于，無紡材料(17)包括玻 璃纖維。
4. 如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)體條，其特征在于，無紡材料包括特別是由 PET制成的熱塑性合成纖維。
5. 如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)體條，其特征在于，無紡材料(17)包括碳 素纖維。
6. 如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)體條，其特征在于，無紡材料(17)包括混 合織物、優(yōu)選碳素纖維/PET或碳素纖維/玻璃混合織物。 '
7. 如權(quán)利要求2-6中任一所述的導(dǎo)體條，其特征在于，無紡材料(17) 施加到玻璃/云母帶上，從而是三層式帶(16)的一部分，所述三層式帶(16) 同時形成絕緣體(12)的第一層。
8. 如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)體條，其特征在于，導(dǎo)體條(10)具有直的 區(qū)段，且三層式帶(16)至少在直的區(qū)段中繞著導(dǎo)體元件(11)纏繞。
9. 如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)體條，其特征在于，三層式帶(16)在導(dǎo)體 條(10)的直的區(qū)段中平齊地纏繞。
10. 如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)體條，其特征在于，夾層(17; 22， 23)包 括由導(dǎo)電聚酯無紡材料(22)和放置在所述導(dǎo)電聚酯無紡材料(22)上的 織物帶(23)構(gòu)成的層序列。
11. 如權(quán)利要求10所述的導(dǎo)體條，其特征在于，導(dǎo)體條(10)具有直 的區(qū)段，且由導(dǎo)電聚酯無紡材料(22)構(gòu)成的帶至少在直的區(qū)段中繞著導(dǎo) 體元件(11)纏繞。
12. 如權(quán)利要求ll所述的導(dǎo)體條，其特征在于，聚酯無紡材料(22) 繞著導(dǎo)休元件(11)螺旋地、優(yōu)選平齊地以一層纏繞。
13. 如權(quán)利要求ll所述的導(dǎo)體條，其特征在于，由導(dǎo)電聚酯無紡材料 (22)構(gòu)成的片繞著導(dǎo)體元件(11)平齊地纏繞，并使縱向軸線與導(dǎo)體條的縱向軸線平行，以便在片的相鄰的縱向邊緣之間產(chǎn)生沿軸向延伸的間隙。
14. 如權(quán)利要求10至13中任一所述的導(dǎo)體條，其特征在于，導(dǎo)體條(10) 具有大致矩形橫截面，所述大致矩形橫截面具有窄側(cè)和寬側(cè)，且導(dǎo)電聚酯 無紡材料(22)在窄側(cè)借助于導(dǎo)電樹脂(21)粘合到導(dǎo)體元件(11)上。
15. 如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)體條，其特征在于，導(dǎo)電聚酯無紡材料(22) 在導(dǎo)體條(10)的寬側(cè)借助于熱固性硅彈性體(20)粘合到導(dǎo)體元件(11) 上。
16. 如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)體條,其特征在于，導(dǎo)電聚酯無紡材料(22) 在導(dǎo)體條(10)的寬側(cè)通過分離介質(zhì)(25)與導(dǎo)體元件(11)分離。
17. —種用于制造如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)體條的方法，其特征在于，在第一步驟中，夾層(17; 22， 23)初始施加到包括導(dǎo)體元件(11)的原始 條(10a)上，在第二步驟中，玻璃/云母條(13)繞著設(shè)有夾層(17; 22， 23)的原始條(10a)纏繞，以及在第三步驟中，結(jié)構(gòu)(10a， 17， 22， 23， 13)被浸漬和硬化。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，無紡材料(17)被作為 夾層(17; 22， 23)施加，且包含無紡材料(17)的三層式帶(16)繞著 原始條(10a)纏繞，以施加無紡材料(17)。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，由導(dǎo)電聚酯無紡材料(22) 構(gòu)成的帶或片初始繞著原始條(10a)纏繞，以形成夾層(17; 22， 23)， 且由分離和吸收織物帶(23)構(gòu)成的層纏繞在聚酯無紡材料(22)上。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，導(dǎo)體條(10)具有大致 矩形橫截面，所述大致矩形橫截面具有窄側(cè)和寬側(cè)，且在施加聚酯無紡材 料(22)之前，原始條(10a)在窄側(cè)涂覆有導(dǎo)電樹脂(21)，以粘接聚酯 無紡材料(22)。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，在施加聚酯無紡材料(22) 之前，熱固性硅彈性體(20)施加到原始條(10a)的寬側(cè)上。
22. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，在施加聚酯無紡材料(22) 之前，分離介質(zhì)(25)施加到原始條(10a)的寬側(cè)上。
全文摘要
一種用于發(fā)電機的定子的導(dǎo)體條(10)包括多個定位在內(nèi)部的導(dǎo)體元件(11)，所述導(dǎo)體元件(11)在外部由絕緣體(12)封閉，所述絕緣體(12)繞著導(dǎo)體元件(11)纏繞，且包括浸漬的玻璃/云母帶(13)。為了增強導(dǎo)體元件(11)與絕緣體(12)之間的機械粘合，至少一個夾層(17)設(shè)在絕緣體(12)與導(dǎo)體元件(11)之間。
文檔編號H02K15/10GK101584101SQ200880002522
公開日2009年11月18日 申請日期2008年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月18日
發(fā)明者T·鮑曼 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司