專利名稱：液冷發(fā)電機定子線棒夾的電鍍方法、裝置和電鍍的線棒夾的制作方法
背景技術：
電力發(fā)電機的水冷定子線棒包括多個小的矩形堅固中空銅線束，所述銅線束彼此銅焊在一起以形成線棒。線束端部被銅焊到一個端部接頭上，所述接頭通常被稱為定子線棒夾。一個蓋被銅焊到夾窗上。該端部接頭作為定子線棒的電連接件和冷卻流動連接件。
中空端部接頭通常包括一個用于定子線棒冷卻液體進入和流出的封閉腔室，所述冷卻液體通常是去離子水。在一個端部處，該端部接頭接收定子線棒的線束端部。該接頭與定子線棒最外周的銅線束彼此銅焊在一起。該接頭的相反端被連接到定子冷卻導管上。
液冷定子線棒夾的設計近年來有了很大變化。然而，液冷定子線棒夾通常包含混合的堅固中空、彼此銅焊在一起的線束，和一個被銅焊到夾窗上的蓋。在工作中，該中空線束傳送水以冷卻線棒。隨著時間推移，有可能在定子線棒端部和定子線棒接頭之間、在蓋和線夾之間以及在相鄰線束之間的連接部附近產(chǎn)生泄漏。在許多管路連接處也會發(fā)生泄漏。通常認為，主要的泄漏機理是在銅焊接合部的內表面處的銅焊合金中開始的縫隙腐蝕過程?？p隙腐蝕是一種局部腐蝕形態(tài)，它通常與微環(huán)境水平上的滯留溶液有關。這種滯留微環(huán)境容易出現(xiàn)在縫隙中，比如在銅焊過程中形成的微表面凹部，尤其是在線束和銅焊合金的邊界處?？p隙腐蝕由縫隙內局部化學性質的變化引發(fā)，比如縫隙中轉變?yōu)閬喠姿岘h(huán)境。接頭腔室中的滯留水與銅焊合金和銅線束相接觸。該冷卻劑接觸銅焊接點并且銅線束被認為會導致發(fā)生腐蝕和隨后引起的泄漏。
通過定子線棒端部連接件發(fā)生的冷卻劑泄漏的現(xiàn)場修補技術已經(jīng)非常成熟了。通過一些不同的測試，比如真空減弱以及可示蹤氦測試，可識別出泄漏部位。
環(huán)氧阻擋涂層法已經(jīng)被用作修補和防止泄漏的方法。在美國專利NO.5,605,590中公開了環(huán)氧阻擋涂覆方法的一個實例，該專利的公開內容在此結合作為參考。該環(huán)氧阻擋涂層已被用于提供對由水引起的沿線束包的銅焊長度方向的腐蝕的保護。環(huán)氧涂層是手動噴射的。在噴射過程中可能會產(chǎn)生凹部和氣穴。因此，該工藝屬于勞動密集型工藝，并需要100％的檢驗。結果是，該工藝屬于勞動密集型工藝，完成它需要很長時間，并且可能會產(chǎn)生缺陷。
在液冷發(fā)電機中還存在其它泄漏問題。事實上，水冷發(fā)電機具有多種形式的泄漏。定子線棒端部縫隙腐蝕是主要的一種。但是其它泄漏是由制造過程中產(chǎn)生的多孔性、開裂以及局部損傷引起的，而不是由于腐蝕造成的。
因此需要一種改進的用于修補和防止液冷發(fā)電機中的泄漏的方法。特別是，需要在定子線棒和線棒夾之間的接合處進行腐蝕保護。該腐蝕保護應當是經(jīng)得起考驗的，并能夠應用于多種定子線棒夾設計，包括用于凹入銅焊、齊平銅焊以及抬高的中空線束銅焊設計的線夾。還需要一種改進的用于修補和防止發(fā)電機水通道內的泄漏的方法，該泄漏由其它原因引起。

發(fā)明內容
本發(fā)明提出一種電鍍方法，所述方法將薄層金屬阻擋涂層沉積到液冷定子線棒夾的一部分或整個內表面上。該金屬層提供了防腐蝕阻擋涂層，用以防止水到達易受腐蝕區(qū)域，比如線棒夾與線束的銅焊接點?？梢猿练e不同的材料比如銅或鎳作為金屬阻擋涂層。
因此，本發(fā)明可體現(xiàn)在一種用于電鍍部件內部的裝置中，所述裝置包括入流管，所述入流管用于使電鍍溶液流到所述部件的內部；出流管，所述出流管用于使電鍍溶液流出所述部件的內部；泵，所述泵用于引導電鍍溶液通過所述入流管并且用于將所述電鍍溶液通過所述出流管抽出；陽極，所述陽極設置在所述電鍍溶液中并且電連接至電源；以及作為陰極被電連接至所述電源的所述部件。
本發(fā)明還可體現(xiàn)在一種密封定子線棒的方法中，所述方法利用內部液體流通使得所述定子線棒的至少一部分上流有冷卻劑，所述方法包括電鍍所述定子線棒的至少一部分內部潤濕表面。
本發(fā)明還可體現(xiàn)在一種密封接頭內表面的方法中，其中所述接頭接收定子線棒端部以形成大體上液體不可透過的密封，所述接頭具有接收通過接頭中的開口的液體的腔室，并且所述腔室與形成至少一部分所述定子線棒的中空線束相連通，所述方法包括以下步驟在所述腔室內設置電鍍溶液；設置要在所述電鍍溶液中沉積的金屬或金屬合金陽極；連接所述陽極與作為陰極的電流源正端子；電連接所述定子線棒與所述電流源的負端子；以及在所述陽極和所述陰極之間形成電位，以啟動金屬離子從陽極電泳遷移到部件的導電內表面。
本發(fā)明還可體現(xiàn)在定子線棒端部和接收所述端部以形成大體上液體不可透過的密封的接頭中，所述接頭具有用于接收通過接頭中的開口的液體的腔室，并且所述腔室與形成至少一部分所述定子線棒的中空線束相連通，以及用于使液體流動通過中空線束，其中至少一部分所述接頭的內表面具有設置于其上的金屬層，其中所述金屬層通過電鍍進行沉積。


圖1是液冷定子繞組裝置的示意圖，圖中示出了連接至入口冷卻劑集管和出口冷卻劑集管的定子線棒和端部接頭；圖2是施鍍裝備的橫截面示意圖，所述施鍍裝備用于對部件如定子線棒夾的內部施鍍；和圖3是施鍍裝備的示意圖，所述施鍍裝備用于在線棒被淹沒在循環(huán)溶液中的同時進行施鍍。
具體實施例方式
電力發(fā)電機的水冷定子線棒包括多個小的矩形堅固中空銅線束，所述銅線束彼此銅焊在一起并被銅焊到端部接頭上。該端部接頭作為定子線棒的電連接件和液壓連接件。該端部接頭通常包括一個用于定子線棒冷卻液體進入和流出的封閉腔室，所述冷卻液體通常是去離子水。端部接頭的另一個開口接收定子線棒的線束端部，所述接頭與定子線棒最外周的銅線束彼此銅焊在一起。隨著時間推移，在定子線棒端部和定子線棒接頭之間以及在相鄰線束之間的連接部附近產(chǎn)生泄漏?；谛孤┓治鼋Y果，通常認為，主要的泄漏機理是在銅焊接合部的內表面處的銅焊合金中開始的縫隙腐蝕過程?？p隙腐蝕由縫隙內局部化學性質的變化引發(fā)，比如縫隙中轉變?yōu)閬喠姿岘h(huán)境。
在液冷發(fā)電機中還存在其它泄漏問題。除了線夾縫隙腐蝕泄漏之外，其它泄漏的例子是線夾開裂泄漏、線夾窗泄漏、管道泄漏以及接頭泄漏、以及連接環(huán)泄漏。
通過定子線棒端部連接件發(fā)生的泄漏的現(xiàn)場修補技術已經(jīng)比較成熟了。
在本發(fā)明的實施例中，采用電鍍方法在液冷定子線棒的水通道的整個內表面上或有選擇地例如在具有高腐蝕危險的或者具有高泄漏可能性的目標區(qū)域上沉積薄的金屬阻擋涂層。該金屬層提供了防腐蝕阻擋涂層，以防止水到達易受腐蝕區(qū)域，比如線棒夾與線束的銅焊接點。同時，涂層能夠基本上修補和防止產(chǎn)生所有其它類型的泄漏。
現(xiàn)在參照附圖，尤其是圖1，圖中示出了一種在典型液冷發(fā)電機中使用的液冷定子繞組裝置。圖中示出定子鐵芯具有定子鐵芯凸緣12和鐵芯肋14，定子線棒16穿過徑向延伸槽并終止于端部接頭18和20的相對端。入口軟管22連接入口接頭18與入口冷卻劑集管24，出口軟管26連接出口接頭20與出口冷卻劑集管28。每一個定子線棒16包括多個堅固中空銅線束，所述線束彼此并排并且相互重疊進行設置。接頭，例如接頭20，包括由例如銅等導電材料形成的線夾30。該線夾包括在一端具有用于接收定子線棒16線束的線性開口的主體。在相對端，提供了一個在使用中通常與銅管32相接合的開口，所述銅管作為用于使液體冷卻劑例如去離子水流入或流出腔室34的電連接和液壓連接部件，所述腔室由定子線棒夾30以及堅固中空銅線束的暴露端限定。腔室中的液體或者流入接頭并在接頭包括入口接頭時流動通過中空線束以便冷卻，或者當該接頭作為出口接頭時，從中空線束接收液體冷卻劑以便排出。如上所述，堅固中空線束彼此銅焊在一起，并且一個蓋被銅焊到線夾窗上。這些接合點隨時間推移是發(fā)生泄漏的潛在部位。
在本發(fā)明的實施例中，包括線夾30和定子線棒16之間的易受腐蝕的銅焊接點的定子線棒夾30的內部以及線夾銅焊密封的蓋子，均被電鍍，從而在整個內表面上沉積一薄金屬層。該金屬層提供了防腐蝕阻擋涂層，以防止水到達易受腐蝕和/或易泄漏區(qū)域，比如線棒夾與線束的銅焊接點以及蓋與線夾的銅焊密封部。
通過絕緣目標定子線棒夾，包括它和定子線棒之間的銅焊接點，例如通過部分拆卸以使得可以到達遠離定子線棒的線夾的一端，對進行電鍍來說是有利的。參照圖2，通過實例示意性地示出了一種用于電鍍定子線棒夾的適當組件。在所示實施例中，塑料管40牢固連接到線夾上，并向上遠離線夾延伸，以限定出施鍍溶液的上表面42，而施鍍溶液44將充注定子線夾限定出的腔室34。設置泵46用以使施鍍溶液44循環(huán)通過鍍槽，所述鍍槽由定子線夾30的內部以及管道40的內部限定出。施鍍溶液可首先經(jīng)管道40導入線夾內部，或者泵可經(jīng)入流管48加注鍍液。在后一種情況中，提供一個施鍍溶液的貯存器(未示出)，并使其與泵操作連接。在任何一種情況下，再循環(huán)流動管50使流體重復循環(huán)至泵(如果有的話，還循環(huán)至貯存器)，并除去一切氣體，比如氫氣泡，其被截留在線夾內部的最高部分。所產(chǎn)生的循環(huán)流動有利促進了攪動。
在圖2所示的實施例中，陽極52是10標準長度的絕緣銅線，所述絕緣銅線被剝去數(shù)英寸并卷成線圈以減小總體尺寸。當然，銅線僅僅是可被設置作為陽極的可消耗金屬原料的一個例子。其它可選物包括金屬網(wǎng)眼結構。當然不會存在陽極和被電鍍的部件之間的電接觸。因此，在示例性實施例中，陽極被插入到例如由非導電材料制成的雙壁多孔袋54中，以防止電接觸但是允許溶液流過。該陽極被連接到合適的電源(在測試裝置中使用2-3伏直流電源)上。該裝置本身作為陰極例如通過觸點56被電連接到電源上。
在圖2所示的組件中，貯存器可以是封閉的，且遠離導管。另一種可選方式是，可以設置再循環(huán)系統(tǒng)，其中遠端是不封閉的，但是流體在定子線棒的每一端流經(jīng)線夾30，線夾和各個銅焊接點的內部同時施鍍，如圖3示意性地示出。在所示實施例中，施鍍溶液貯存器60、62與每一個線夾流動連通，并且設置泵64以使施鍍溶液循環(huán)通過線夾和線棒16。
雖然沒有詳細示出，但是，在實踐中該裝置例如利用加熱帶被加熱至40到50攝氏度。還可以采用電解質回流管中的直列式加熱器進行加熱。
酸性銅電解溶液的典型實例是例如水、硫酸、硫酸銅以及微量鹽酸的混合物。許多有機成分加入到該混合物中，用以對例如輸送到電鍍表面上的銅進行調節(jié)和分配。兩種基本的有機添加物通常被稱作“光亮劑/均勻劑”和“載體”。
電鍍槽通常包括充滿電鍍溶液，與要進行處理的區(qū)域或部件表面流動連通的(非金屬)容器以及作為陽極的電鍍金屬離子源。在所示實施例中，電鍍槽包括部件(線夾30)內部34、導引管40內部體積、入流和出流管48，50，以及遠距離溶液貯存器(如果存在的話)，以及作為陽極的繞線銅線52，或者設置在導引管40和/或線夾30內的其它可消耗的金屬源。該離子供給裝置必須能夠連續(xù)供源至近短路負載。通常的銅電鍍液具有有效的滿載運行“阻抗”，范圍從0.025歐姆到0.015歐姆。被稱作陰極的用于接收電鍍鍍層的表面連接至電流源的負端子，所述電鍍鍍層在本實例中為線夾、定子線棒以及其間的銅焊接點。當陽極和陰極(目標部件)之間形成電位時，在目標部件上進行在本實例中例如為銅的沉積。所產(chǎn)生的電場引發(fā)銅離子從陽極向陰極導電表面的電泳遷移，其中當金屬離子從溶液中析出時，離子電荷得以中和。結果是，在目標表面上沉積出一層均勻的、薄的平滑光亮銅涂層。
應該注意到，如果預期空氣或放出的氣體可能會被截留在例如縫隙或凹入的盲區(qū)中，那么在這些區(qū)域中的鍍層將會受到阻止，并且可能需要進行壓力處理?？梢酝ㄟ^限定該水通道系統(tǒng)為一個能夠被密封和加壓的閉合回路而施加壓力處理。此外，設置回流管以便將流體抽出定子線夾的垂直上部，如上所述，有利于去除截留空氣或放出氣體，從而便于均勻施鍍。
繼續(xù)進行電鍍過程，直到獲得約1到3毫米的沉積層。只需要拔掉電源即可在任何時候停止該過程。
作為電鍍單種金屬的其它可選方式，還可對銅焊接點進行雙層電鍍，其中先進行第一次電鍍，然后在第一電鍍層上進行第二次電鍍。應當意識到，特別是在鍍層涂層具有選擇性特性時，與單層電鍍相比，雙層電鍍可以獲得更強的耐久性；例如，下面的一層電鍍膜具有強耐蝕性，而第二電鍍膜具有氣密性、耐久性和耐蝕性。
作為另一種可選方式，定子線棒和/或線夾的水通道例如可以在裝配前進行電鍍，然后在裝配之后可以再次進行電鍍，以對銅焊接點施鍍，從而在特定區(qū)域或特定部分中有效進行雙層電鍍。
根據(jù)本發(fā)明，所有具有形成泄漏路徑的潛在可能的接點都被電鍍。按照這種方式，現(xiàn)場發(fā)電機的定子線棒端部連接處的現(xiàn)有泄漏部位得到修補。此外，通過對所有潛在連接處的泄漏路徑提供保護涂層，從而提供了一種密封，該密封將確保在未來不會形成泄漏路徑。也就是，電鍍不僅把液體冷卻劑與銅焊材料隔開并且在相鄰線束和最外面的線束的接點之間形成密封，還可被用以沉積一層材料以密封冷卻劑流動路徑的整個內表面，從而所有潛在泄漏路徑都得到密封，防止未來產(chǎn)生泄漏。雖然本發(fā)明特別適用于現(xiàn)有發(fā)電機的現(xiàn)場修補，但是本發(fā)明還可適用于最初制造期間的發(fā)電機，以提供保護防止未來產(chǎn)生泄漏。
如上所述，由于這里所公開的方法能夠在流動系統(tǒng)的整個潤濕表面上施加除層，因此該方法可以解決線夾縫隙腐蝕泄漏的問題以及液冷發(fā)電機中的其它泄漏問題。例如，本發(fā)明的方法可以用于解決線夾開裂泄漏、線夾窗泄漏、管道和接頭泄漏以及連接環(huán)泄漏等問題。因此，雖然已經(jīng)結合當前所被認為最實際和優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應當理解，本發(fā)明不限于所公開實施例的特定描述，相反，本發(fā)明旨在包括落入附屬技術方案的精神和范圍內的多種變型和等同結構。
部件列表定子鐵芯凸緣12鐵芯肋14定子線棒16接頭18，20入口軟管22冷卻劑集管24，28出口軟管26線夾30銅管32腔室34塑料管40上表面42施鍍溶液44泵46入流管48出流管50陽極52多孔袋54觸點56貯存器60，6權利要求
1.一種定子線棒端部和接收所述端部以形成大體上液體不可透過的密封的接頭(18)，(20)，所述接頭(18)，(20)具有用于接收通過接頭(18)，(20)中的開口的液體的腔室(34)，并且所述腔室(34)與形成至少一部分所述定子線棒(16)的中空線束相連通，以及用于使液體流動通過中空線束，其中至少一部分所述接頭(18)，(20)的內表面具有設置于其上的金屬層，其中所述金屬層通過電鍍進行沉積。
2.一種用于對部件內部進行電鍍的裝置，包括入流管(48)，所述入流管用于使電鍍溶液(44)流到所述部件的內部；出流管(50)，所述出流管用于使電鍍溶液(44)流出所述部件的內部；泵(46)，所述泵用于引導電鍍溶液(44)通過所述入流管(48)并且用于將所述電鍍溶液(44)通過所述出流管(50)抽出；陽極(52)，所述陽極設置在所述電鍍溶液(44)中并且電連接至電源；以及作為陰極被電連接至所述電源的所述部件。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，還包括導引管(40)，該導引管連接至所述部件的入口端部，用以利用所述部件的所述內部限定電鍍槽。
4.根據(jù)權利要求2所述的裝置，還包括操作連接到所述泵(46)上的電鍍溶液(44)源，所述泵(46)從所述貯存器中抽吸電鍍溶液(44)，并將其經(jīng)所述入流管(48)泵送至所述部件內部(34)。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其中所述泵(46)使電鍍溶液(44)通過所述出流管(50)回流到所述貯存器。
6.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中所述陽極(52)包括可消耗的金屬源。
7.一種密封定子線棒(16)的方法，所述方法利用內部液體流通使得所述定子線棒的至少一部分上流有冷卻劑，所述方法包括電鍍所述定子線棒(16)的至少一部分內部潤濕表面。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中所述電鍍方法包括以下步驟在所述腔室(34)內設置電鍍溶液(44)；設置要在所述電鍍溶液(44)中沉積的金屬或金屬合金陽極(52)；連接所述陽極(52)與作為陰極的電流源正端子；電連接所述定子線棒(16)與所述電流源的負端子；以及在所述陽極(52)和所述陰極之間形成電位，以啟動金屬離子從陽極(52)電泳遷移到部件的導電內表面。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括將所述電鍍溶液(44)泵入所述腔室(34)，并將所述電鍍溶液(44)抽吸出所述腔室(34)，以由此經(jīng)所述腔室(34)循環(huán)電鍍溶液(44)。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括連接導引管(40)至所述部件的入口端部，用以利用所述部件的所述內部限定電鍍槽。
全文摘要
對連接到定子線棒(16)端部上的定子線棒夾(30)的內部進行電鍍，使得金屬阻擋涂層覆蓋在定子線棒(16)和線夾之間的銅焊接點上面，從而在接點處和在接點周圍限定出大體上液體不能透過的密封部。
文檔編號H02K3/00GK1783652SQ20051002303
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月18日 優(yōu)先權日2004年11月18日
發(fā)明者Y·王 申請人:通用電氣公司