端部平面化的波紋彈簧和硬化定子線棒護面的制作方法
【專利說明】端部平面化的波紋彈簧和硬化定子線棒護面
[0001 ] 相關(guān)申請案的交叉引用
[0002]本申請主張于2014年8月28日提交的當(dāng)前待決的第62/043，187號美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)。該申請以引用方式全文并入本申請中，以實現(xiàn)連續(xù)地公開。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體上涉及一種定子，具體來說，涉及一種波紋彈簧(ripplespring)，所述波紋彈簧具有大體呈平面的端部，以減小磨耗引發(fā)的定子繞組損壞的趨勢，同時涉及一種定子線棒，所述定子線棒(stator bar)具有耐熱和硬化護面層(hardened armorlayer)。
【背景技術(shù)】
[0004]發(fā)電機中的電樞繞組，也稱為定子線棒或繞組，需要在計劃停機期間定期檢查，以檢驗其運行狀態(tài)。在一些發(fā)電機中，發(fā)電機的定子磁軛圍繞電樞芯子并且部分包封電樞繞組。所述定子繞組由多個銅導(dǎo)線構(gòu)成，所述銅導(dǎo)線纏繞在電樞中形成電流環(huán)路。所述電樞繞組以特定方式布置在定子槽內(nèi)，使發(fā)電機能夠在運行期間維持所需電壓、電流和使用壽命。
[0005]發(fā)電機的定子繞組通常承受多種應(yīng)力，例如電磁和機械力、電場、化學(xué)和熱應(yīng)力。施加在定子線棒表面上的機械應(yīng)力可以是橫向、徑向和軸向使用的。線棒在槽內(nèi)的橫向和徑向運動通常由固位系統(tǒng)約束，所述固位系統(tǒng)包括波紋彈簧，所述波紋彈簧對定子施加徑向和周向固位力，以便于減小定子線棒繞組在所述定子槽內(nèi)的運動。
[0006]用于已知定子繞組的橫向運動的現(xiàn)代繞組固位系統(tǒng)可能使用了數(shù)千個波紋彈簧。沿定子線棒安置在定子芯子與線棒之間的波紋彈簧稱為側(cè)波紋彈簧。它們通常被壓縮約70 %到90 %。傳統(tǒng)單波紋彈簧包括紋波，用于在波紋振幅內(nèi)吸收定子繞組的振動位移。在接近槽端的位置，施加在定子線棒上的力相對較高。因此，當(dāng)波紋彈簧磨損時，定子線棒的橫向力可能增加彈簧和護面定子線棒表面的磨損相關(guān)損壞。此現(xiàn)象可能縮短所設(shè)計的定子繞組的使用壽命，導(dǎo)致意外停機并且可能引起停工時間成本。當(dāng)側(cè)波紋彈簧邊緣或端部的不平波紋飾面被定子線棒的護面玻璃層磨損時，還可能產(chǎn)生其他磨損問題。在這種情況下，由于接地壁絕緣厚度減小，維修或更換的頻率和需求可能增加。定子繞組表面可能被波紋彈簧的棱磨損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的第一方面提供了一種波紋彈簧，所述波紋彈簧包括:主體，所述主體包括中心部分，所述中心部分具有大體呈正弦形狀的表面；以及大體呈平面的端部，所述端部從所述中心部分的每一端延伸。
[0008]其中，所述大體呈正弦形狀的表面具有沿第一軸延伸的振幅，并且每個大體呈平面的端部在大約所述大體呈正弦形狀的表面的振幅中部的位置從所述大體呈正弦形狀的表面延伸。
[0009]其中，所述主體包括多個層，所述多個層包括沿玻璃方向布置的纖維玻璃，其中所述主體沿長度方向延伸，并且其中所述大體呈正弦形狀的表面包括沿脊部方向延伸的多個脊部以及凹部。其中所述長度方向和所述脊部方向大體上垂直。其中所述玻璃方向與所述脊部方向大體平行。其中所述玻璃方向以與所述脊部方向大體垂直或大體平行以外的方式傾斜。其中所述玻璃方向以與所述長度方向大體平行的方式傾斜。
[0010]其中，所述脊部方向以與所述長度方向大體垂直以外的方式傾斜。其中所述玻璃方向以與所述長度方向大體垂直或大體平行以外的方式傾斜。其中所述玻璃方向以與所述長度方向大體垂直的方式傾斜。其中所述玻璃方向與所述長度方向大體平行。
[0011]其中所述多個層包括多個玻璃層片，每個層片包括彼此大體垂直的至少兩個玻璃束。其中每個大體呈平面的端部包括圓形邊緣。其中所述主體包括注入酚醛環(huán)氧樹脂的E玻璃半導(dǎo)體復(fù)合材料，并且進一步包括位于所述注入環(huán)氧樹脂的E玻璃半導(dǎo)體復(fù)合材料上的碳纖維玻璃層。所述波紋彈簧進一步包括犧牲性防磨板，所述犧牲性防磨板沿所述主體延伸并且與其一體地連接。其中所述波紋彈簧是側(cè)波紋彈簧。
[0012]所述波紋彈簧進一步與以下項結(jié)合使用:電機，所述電機具有轉(zhuǎn)子和定子，所述定子具有定子芯，所述定子芯具有多個定子槽;多個定子線棒，所述定子線棒大體包含在所述多個定子槽內(nèi)；并且其中所述波紋彈簧位于所述多個定子線棒中的至少一個定子線棒與所述定子芯之間。所述波紋彈簧進一步包括位于所述多個定子線棒中的至少一個定子線棒上的護面層，所述護面層包括注入酚醛環(huán)氧樹脂的玻璃復(fù)合材料。其中所述護面層具有邵氏硬度(shore D hardness)為大于約92的頂柱D。
[0013]本發(fā)明的第二方面涉及一種定子線棒，所述定子線棒包括:定子線棒芯；半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體圍繞所述定子線棒芯安置;絕緣層，所述絕緣層圍繞所述半導(dǎo)體層安置；以及護面層，所述護面層至少部分圍繞所述絕緣層安置，所述護面層包括注入酚醛環(huán)氧樹脂的(novalac epoxy resin impregnated)玻璃復(fù)合材料(glass composite)。其中所述護面層具有邵氏硬度大于約92的頂柱D。
[0014]本發(fā)明的第三方面提供了一種定子線棒，所述定子線棒包括:定子線棒芯;半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體圍繞所述定子線棒芯安置;絕緣層，所述絕緣層圍繞所述半導(dǎo)體層安置；以及護面層，所述護面層至少部分圍繞所述絕緣層安置，所述護面層包括大體呈U形的柔性陶瓷管道，所述管道被配置成與所述絕緣層的表面相符。
[0015]本發(fā)明的說明性方面用于解決本說明書中所述的問題以及/或者未討論的其他問題。
【附圖說明】
[0016]從以下結(jié)合附圖對本發(fā)明各方面進行的詳細描述中可更容易理解本發(fā)明的這些和其他特征，附圖描繪了本發(fā)明的多個實施例，其中:
[0017]圖1示出了傳統(tǒng)電機的透視端視圖。
[0018]圖2示出了圖1中所示電機定子芯和槽的一部分的局部分解圖。
[0019]圖3示出了電機定子中的槽的局部截面圖。
[0020]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的波紋彈簧的截面圖。
[0021 ]圖5和圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的波紋彈簧的平面圖。
[0022]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的波紋彈簧的主體的截面圖。
[0023]圖8到圖14示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的波紋彈簧的玻璃、脊部/凹部和長度方向布置的平面示意圖。
[0024]圖15示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于波紋彈簧的犧牲性防磨板的截面圖。
[0025]圖16示出了圖15所示的犧牲性防磨板的替代實施例的截面圖。
[0026]圖17示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的定子線棒的截面圖，所述定子線棒包括護面層。
[0027]應(yīng)注意，本發(fā)明的附圖不必按比例繪制。附圖僅用于示出本發(fā)明的典型方面，因此不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。在附圖中，相同編號表示附圖間的相同元件。
【具體實施方式】
[0028]圖1是電機10的透視端視圖。電機10包括芯子16，所述芯子具有多個定子槽12，所述定子槽包含用于產(chǎn)生電磁通量的繞組。定子槽12被配置成容納安置在所述定子槽內(nèi)的定子繞組，所述定子槽被界定在芯子16的內(nèi)周周圍(也稱為定子芯)。所述定子繞組可由多個平線棒或定子線棒構(gòu)成，所述平線棒或定子線棒連接在一起，構(gòu)成預(yù)定繞組通路。在本發(fā)明的一個方面中，所述定子線棒通過羅貝爾(roebelling)加工的矩形銅絞線組合件制成。轉(zhuǎn)子(未圖示)可以安置在定子芯16中的開口 18內(nèi)，其中空氣或冷卻劑間隙界定在轉(zhuǎn)子與定子芯16之間。參考數(shù)字20示出了將參考圖2詳述的定子的局部分解圖。電機10可以是任何旋轉(zhuǎn)電機或電動機，包括但不限于電動機或發(fā)電機。
[0029]圖2示出了圖1中的電機10的一部分的局部分解圖。在本發(fā)明的一個方面中，定子20包括下定子線棒22、上定子線棒24以及一個或多個槽內(nèi)填料26、28，這些填料至少部分置于每個定子槽21中。楔形物或固位系統(tǒng)包括固位裝置或波紋彈簧32。在本發(fā)明的一個方面中，所述固位裝置包括波紋彈簧32，所述波紋彈簧至少部分置于定子槽21中，使波紋彈簧32鄰近槽內(nèi)填料26或槽內(nèi)填料28中的至少一個。波紋彈簧32隨后使用多個定子楔形物側(cè)34和定子楔形物36固定在定子槽21中。例如，相對于定子楔形物36沿箭頭38所示的第一方向移動定子楔形物側(cè)34，或者相對于定子楔形物側(cè)34沿箭頭40所示的第二方向移動定子楔形物36可對內(nèi)部(下)定子線棒22和上定子