專利名稱：定子匯流條的擠壓的電絕緣件及其敷貼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及電絕緣材料，尤其針對電機定子匯流條的擠壓外周(ground wall)絕緣材料和將該絕緣材料敷貼在該定子匯流條上的方法。
背景技術(shù)：


圖1示出裝在電動發(fā)電機中的那種定子匯流條(電樞)10的端部分，該電動發(fā)電機例如為產(chǎn)生高壓交流電的發(fā)電機。制造定子匯流條10，使其具有適合于一定發(fā)電機裝置、電壓和功率的任何長度、形狀和橫截面。對于大多數(shù)的高壓應(yīng)用場合，該定子匯流條10不是簡單的直線形狀，而具有復(fù)雜的形狀，有彎曲部分和轉(zhuǎn)向部分。
如圖所示，定子匯流條10由許多銅導(dǎo)線12組成，這些導(dǎo)線由絕緣帶13彼此絕緣。銅導(dǎo)線12這樣配置，使其由分離帶14分成兩排，所有這些銅導(dǎo)線總稱為“裸匯流條”。包圍這兩排銅導(dǎo)線的是定子匯流條(外周)絕緣件15，該絕緣件由多層包裹的云母紙條16組成。通常用多層紙條緊緊包裹導(dǎo)線，通常由紙條的一半寬度覆蓋，或者用半覆蓋方法包裹。該外周絕緣件15用于使定子匯流條10與其中安裝的定子絕緣。
在發(fā)電工業(yè)中廣泛采用圖1所那種外周絕緣件。該云母紙條16是一種由云母子構(gòu)成的半固化片，該云母紙通常襯有單層織物襯層或者一對襯層。將樹脂化合物浸入到該云母紙中，并各個襯層粘接在云母紙上，由此形成半固化條。這種外周絕緣件的例子包含共同轉(zhuǎn)讓給Stackhouse等人的美國專利No.3563850，給Markovitz等人的5618891，給Markovitz等人的6043582以及給Markovitz等人的6359232。在已經(jīng)用犧牲釋放膜包裹，保護該半固化條和防止沾污之后，將定子匯流條10放在熱壓爐中進行真空處理，然后使半固化條16固化。進行真空處理是為了除去半固化條16的樹脂粘接劑中存在的空氣、潮氣和任何溶劑或者揮發(fā)性的化合物，同時通過壓力下的固化，使條型絕緣件形成固體，這樣便將云母子和其相應(yīng)的襯粘接在一起，由此形成無空隙的固體絕緣件，必須從粘接劑中除去空氣、潮氣、溶劑和揮發(fā)性的化合物，以防止在固化絕緣件中形成空隙，否則，這些空隙將負面形成絕緣件的質(zhì)量，并在電介質(zhì)應(yīng)力作用下使絕緣件擊穿而過早地失效。絕緣件的后一種特性稱為耐電壓性，通常由放電和電化學(xué)腐蝕決定。
應(yīng)當(dāng)理解，上述這種外周絕緣件的形成是很費力的，而且制造成本相當(dāng)高。另外，如果沒有正確的控制，則包裹紙條的操作可能造成空隙，這樣便降低了操作可靠性。因此已經(jīng)研究了改進的外周絕緣件和工藝。例如已經(jīng)提出擠壓的外周絕緣件，擠壓外周絕緣件的方法的例子包含共同轉(zhuǎn)讓給Bolon等人的美國專利No.5650031和給Irwin等人的5710475。在這些方法中，使裸定子匯流條通過一擠壓模，該模將沿該匯流條的整個長度就地沉積外周絕緣件。與擠壓外周絕緣件相關(guān)的包括難于使形狀復(fù)雜的定子匯流條通過擠壓模的復(fù)雜技術(shù)問題是大問題，因而具有這種擠壓絕緣件的定子匯流條現(xiàn)在還沒有生產(chǎn)。因此，仍需要一種外周絕緣件，這種絕緣件可以克服用多層包裹云母紙條形成的外周絕緣件的缺點。
發(fā)明概要本發(fā)明提供一種電機的絕緣定子匯流條以及將外部絕緣件敷貼在裸定子匯流條上形成絕緣定子匯流條的方法。本發(fā)明特別針對電動發(fā)電機中定子匯流條的外周絕緣件，該電動發(fā)電機可以操作在高電壓下(例如通常在約13.8-19kV)，該電動發(fā)電機例如為產(chǎn)生交流電的發(fā)電機，該交流電可以輸送到配電網(wǎng)上。
本發(fā)明的外部絕緣件包圍定子匯流條的外周，并沿定子匯流條的縱向長度延伸，最好圍繞該匯流條外周形成無空隙的阻擋絕緣層。該外部絕緣件包括至少一個擠壓部件(例如一個單一的擠壓部件、兩個單獨的擠壓部件等)，該擠壓部件包括電絕緣材料。該至少一個擠壓部件包括相對的一對邊緣，該邊緣平行于匯流條的縱向長度。將該邊緣結(jié)合在一起，使得該至少一個擠壓部件可以完全包圍該匯流條的外周。
本發(fā)明的方法一般包括以下步驟擠壓至少一個構(gòu)成外部絕緣件的擠壓部件。該至少一個擠壓部件包括相對的一對邊緣，該邊緣平行于該至少一個擠壓部件的縱向長度。另外，該擠壓操作形成伸過該至少一個擠壓部件縱向長度的內(nèi)腔。裸定子匯流條隨后可以插入到該外部絕緣件的內(nèi)腔中，使得該外部絕緣件包圍匯流條的外周，并沿其縱向長度延伸。然后將該至少一個擠壓部件的相對一對邊緣結(jié)合在一起，使得匯流條的外周完全由至少一個擠壓部件密封。
本發(fā)明的一個重要方面是，與現(xiàn)有技術(shù)的云母紙帶工藝以及在現(xiàn)場形成擠壓絕緣件的先前想法相比，擠壓外部絕緣件以及將其與裸定子匯流條組裝在一起是更簡單的，而且成本更低。
可以采用已知工藝例如加熱成形工藝，使該絕緣件貼合在匯流條的外周面上，由此可以形成包圍該匯流條的無空隙的阻擋絕緣層。
從下面詳細說明，更能看出本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點。
附圖的簡要的說明圖1是透視方法示出現(xiàn)有技術(shù)的用半固化條包裹的定子匯流條的橫截面圖。
圖2是透視端視圖，示出本發(fā)明第一實施例的由兩片構(gòu)成的包圍定子匯流條的擠壓絕緣件。
圖3和4是透視圖，示出本發(fā)明第二和第三實施例的正插入到單片絕緣件內(nèi)的定子匯流條。
圖5和6分別是本發(fā)明第四實施例的局部端視圖和平面圖，在此實施例中將機械支承件插入到擠壓絕緣件的相對邊緣中，以便加強由邊緣和邊緣之間形成的連接。
圖7示出將本發(fā)明擠壓絕緣件的對接邊緣焊接起來的方法。
本發(fā)明的詳細說明圖2示意示出發(fā)電機絕緣定子匯流條20的橫截面圖，該發(fā)電機是產(chǎn)生高壓交流電的那種發(fā)電機，該交流電直接輸送到配電網(wǎng)或者輸送網(wǎng)上。該定子匯流條20包括圍繞裸匯流條22的定子匯流條(外周)絕緣件24。該裸匯流條的結(jié)構(gòu)與圖1所示定子匯流條10的裸匯流條(12，13和14)相同或者相似，雖然任何一種合適的裸匯流條結(jié)構(gòu)均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖2所示定子匯流條20與圖1所示的定子匯流條10不同之處在于其外周絕緣件24的結(jié)構(gòu)。與圖1所示絕緣件15不同，圖2所示外周絕緣件24包括兩個擠壓部件26和28。各個擠壓部件26和28大體為C形形狀或者U形形狀，按本文的所用，這些擠壓部件包括如圖2所示的擠壓部件26和28的橫截面形狀，即包括底邊30和兩個平行的側(cè)邊32，這兩個側(cè)邊分別垂直于底邊30。這種形狀容易擠壓，并在隨后容易與裸匯流條22組裝在一起，從而得到如圖2所示的定子匯流條20。
在圖2中示出具有多層結(jié)構(gòu)的各個擠壓部件26和28包括電絕緣層34，該絕緣層夾在內(nèi)層和外層36、38的中間。絕緣層34的合適材料包括電測的具有相當(dāng)高電阻的充填熱塑性材料。絕緣材料的選擇性優(yōu)選特性是能夠承受熱形變，以便更緊密地貼合匯流條22。適當(dāng)?shù)某涮顭崴苄运芰习ň垌俊⒕埘啺?、雙馬來酰亞胺(bismaleimides)、氰酸酯(cyanate esters)、聚硫化物以及充填約1％-50％重量陶瓷和/或者顆粒氧化物的硅酮。絕緣層34的適用厚度取決于形成該絕緣層的具體材料。
內(nèi)層和外層36和38可以與絕緣層34同時擠壓，或者在擠壓后層合在一起，或者在擠壓后涂在該絕緣層34上。內(nèi)層和外層36和38的適用材料包括各種導(dǎo)電材料，例如用來形成導(dǎo)電槽口裝甲和定子匯流條外周絕緣件內(nèi)部分段的導(dǎo)電材料。形成導(dǎo)電的內(nèi)層和外層36和38是選擇性的，但是這些層有利于在裸匯流條的導(dǎo)線和絕緣層之間進行較小的相對運動，并可以減小在匯流條22和絕緣件24之間界面上引起的任何電介質(zhì)應(yīng)力。可以換一種方法或者再加上這種方法，即在擠壓絕緣層34的內(nèi)部和/或者外部貼上薄的半導(dǎo)體條。層36和38的適當(dāng)厚度取決于形成該層的具體材料。
從圖2可以明顯看出，各個擠壓的部件26和28具有成對邊緣40和42，其中各個該對相對的邊緣對具有互補的互鎖部件44和46。在圖2中，該部件44和46表示為互鎖的舌形件44和槽46，當(dāng)然也可以采用其它的結(jié)構(gòu)，例如對接連接、互塔連接等。該互鎖部件44和46用于在機械上將擠壓部件26和28的相對邊緣40和42鎖定在一起。該互鎖部件44和46最好沿其相應(yīng)擠壓部件26或者28的整個長度是連續(xù)的，當(dāng)然也可以預(yù)見到，這些部件44和46可以是斷續(xù)的。
如上所述，部件26和28的C形橫截面有利于用擠壓方法形成部件26和28。適合的擠壓方法可以是異形擠壓方法，利用這種方法，可以用多個擠壓機將不同層的材料同時擠壓到特殊設(shè)計的模具中。再將擠壓部件26和28與匯流條22組裝之后，將熱塑性塑料構(gòu)成的部件26和28進行熱成形處理，在這種處理中，對擠壓部件26和28既加熱又加壓，使得該部件26和28軟化，迫使該部件26和28緊密地貼合于匯流條22的外周面上，并密封在擠壓部件26和28與匯流條22之間形成的間隙或者空間。熱成形工藝通過降低擠壓部件26和28中空隙，使得材料更為致密，雖然這種空隙缺陷在擠壓過程期間不太可能形成。適用的加熱成形方法和其參數(shù)取決于構(gòu)成擠壓部件26和28所用的具體材料，并且熟悉熱成形技術(shù)的技術(shù)人員中是周知的。
圖3和4示出圖2所示另一實施例的絕緣件24以及該絕緣件與裸匯流條22組合的方法。在圖3中，該絕緣件24由單一的擠壓部件126形成，該擠壓部件具有長方體形狀，形成中央通道128和位于該長方形四個角中一個角上的一對相對邊緣140和142。圖4還示出由一個擠壓部件226形成的絕緣件24，該擠壓部件具有長方體形狀，構(gòu)成中央通道228以及沿長方體側(cè)面中一個側(cè)面上的單對相對邊緣240和242。在圖3和圖4的實施例中，在將匯流條22插入其中央通道128和228期間或者之后，可以采用焊接方法或者利用連鎖部件(未示出)將邊緣140/142和240/242結(jié)合在一起。
圖5和圖6示出可以加入到圖2-4所示任一實施例中的部件，以便在機械上將擠壓部件26、28、126和128的邊緣40、42、140、142、240和242固定在一起。圖5示出圖2所示擠壓部件26和28中一個擠壓部件的一部分邊緣40，該部分變更成具有形成在其中的槽口46。圖6是平面圖，示出由擠壓部件26和28的相對邊緣40和42形成的接縫，在圖中，各個邊緣40和42已經(jīng)變更成包括示于圖5的那種相對槽46。圖6還示出局部插入到該一對相對槽46中的栓釘48。該栓釘48和槽46之間的緊配合形成擠壓部件26和28的相對邊緣40和42之間的機械連鎖作用。如上面說明的，可以再利用將邊緣40和42的焊接來增強這種連鎖作用。
可以采用與沿擠壓部件26、28、126、226的邊緣40、42、140、142、240和242的安置的連鎖部件一起焊接或者用焊接代替這些連鎖部件的方法。圖7示出用圖4的方法生產(chǎn)的絕緣定子匯流條正在接受焊接操作，在這種操作中，用塑料縫焊接方法沿焊接縫正形成焊接部分(沿著延伸部件226側(cè)邊中的一個側(cè)邊)52。焊接材料可以填充樹脂或者不填充樹脂，這些樹脂的例子包括上述對絕緣層34說明的那些材料。在圖7中示意示出正在用活動的焊接頭54和固定的定子匯流條20執(zhí)行焊接的焊接過程。該焊接頭54最好裝在一個多轉(zhuǎn)軸的機械手(未示出)上，使得可以沿定子匯流條20的長度準確形成焊接部分52，如圖7所示，該定子匯流條具有復(fù)雜的幾何形狀。
盡管已經(jīng)就優(yōu)選實施例說明了本發(fā)明，但是該領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然知道，可以采用其它形式。因此本發(fā)明的范圍僅由以下權(quán)利要求書限定。
附圖編號說明10定子匯流條；12銅導(dǎo)線；13絕緣帶；14分隔器；15外周絕緣件；16云母紙條；20定子匯流條；22裸匯流條；24外周絕緣件；26擠壓部件；28擠壓部件；30底邊；32平行的側(cè)邊；34電絕緣層；36內(nèi)層；38外層；40相對邊緣；42相對邊緣；44部件；46部件；48栓釘；52焊接部分；54焊接頭；126擠壓部件；128中央通道；140相對邊緣；142相對邊緣；226擠壓部件；228中央通道；240相對邊緣；242相對邊緣。
權(quán)利要求
1.一種電機的定子匯流條(20)，該定子匯流條具有包圍其外周面和沿其縱向長度延伸的外部絕緣件(24)，該外部絕緣件(24)包括至少一個擠壓部件(26、28、126、226)，該擠壓部件包含一種電絕緣材料(34)，并包括平行于定子匯流條(20)縱向長度的一對相對邊緣(40、42、140、142、240、242)，該對邊緣(40、42、140、142、240、242)連接在一起，使得由該至少一個擠壓部件(26、28、126、226)完全封閉該定子匯流條的外周面。
2.如權(quán)利要求1所述的定子匯流條(20)，其特征在于，該對相對的邊緣(40、42、140、142、240、242)包括互鎖部件(44、46、48、50)該互鎖部件將邊緣(40、42、140、142、240、242)實際上固定在一起。
3.如權(quán)利要求1所述的定子匯流條(20)，其特征在于，該該對相對的邊緣(40、42、140、142、240、242)被焊接在一起。
4.如權(quán)利要求1所述的定子匯流條(20)，其特征在于，該至少一個擠壓部件(26、28、126、226)包括單一的擠壓部件(126、226)，該擠壓部件限定被連接在一起的該對相對邊緣(140、142、240、242)中每一邊緣。
5.如權(quán)利要求1所述的定子匯流條(20)，其特征在于，該至少一個擠壓部件(26、28、126、226)包括兩個擠壓部件(26、28)，兩個擠壓部件(26、28)中的各個部件限定被連接在一起的該對相對邊緣(40、42)中的相應(yīng)一個邊緣。
6.一種將外部絕緣件(24)敷貼在電機定子匯流條(20)上的方法，該方法包括以下步驟擠壓外部絕緣件(24)，該絕緣件包括至少一個擠壓部件(26、28、126、226)，該擠壓部件包含一種電絕緣材料(34)，該至少一個擠壓部件(26、28、126、226)具有沿其縱向長度延伸的內(nèi)腔(128、228)和平行于其縱向長度的一對相對邊緣(40、42、140、142、240、242)；將定子匯流條(20)插入到外部絕緣件(24)的內(nèi)腔(128、228)中，使得外部絕緣件(24)包圍定子匯流條(20)的外周面，并沿其縱向長度延伸；然后將該至少一個擠壓部件(26、28、126、226)的該對相對邊緣(40、42、140、142、240、242)連接在一起，使得該至少一個擠壓部件(26、28、126、226)完全包圍定子匯流條(20)的外周面。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，擠壓出該至少一個擠壓部件(26、28、126、226)，使得該對相對的邊緣(40、42、140、142、240、242)包括互鎖部件(44、46、48、50)，該互鎖部件由于上述連接步驟在實際上將這些邊緣(40、42、140、142、240、242)固定在一起。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該連接步驟包括將該對相對邊緣(40、42、140、142、240、242)焊接在一起。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該至少一個擠壓部件(26、28、126、226)包括單個擠壓部件(126、226)，該擠壓部件被擠壓以限定該對相對邊緣(140、142、240、242)中的每個邊緣。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該至少一個擠壓部件(26、28、126、226)包括兩個擠壓部件(26、28)，該兩個擠壓部件(26、28)中的各個擠壓部件被擠壓以限定該對相對邊緣(40、42)中相應(yīng)一個邊緣。
全文摘要
一種絕緣定子匯流條(20)和將外部絕緣件(24)敷貼在一裸定子匯流條(22)上以限定該絕緣定子匯流條(20)的方法。該外部絕緣件(24)包圍該裸匯流條(22)的外周面，并沿該匯流條(22)的縱向長度延伸。該外部絕緣件(24)包括至少一個擠壓部件(26、28、126、226)，例如單個擠壓部件(126、226)、兩個單獨的擠壓部件(26、28)等，該至少一個擠壓部件包含電絕緣材料(34)，該至少一個擠壓部件(26、28、126、226)包括相對的平行于匯流條縱向長度的一對相對邊緣(40、42、140、142、240、242)。這些邊緣(40、42、140、142、240、242)被連接在一起，使得該至少一個擠壓部件(26、28、126、226)完全包圍匯流條(22)的外周面。
文檔編號H02K3/32GK1604431SQ20041008520
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月2日
發(fā)明者Y·王, M·K·-F·李, P·C·歐文, H·-P·王 申請人:通用電氣公司