用於以高壓工作的電機的繞組頭的隔絕帽以及具有這種隔絕帽的機器的製作方法

2023-10-19 09:47:47 1

專利名稱：用於以高壓工作的電機的繞組頭的隔絕帽以及具有這種隔絕帽的機器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電機領域。本發明涉及如權利要求I前序部分所述的用於繞組頭的隔絕帽。此外，本發明還涉及一種具有繞組頭的電機，所述繞組頭具有這種隔絕帽。
背景技術：
利用高壓工作的電機例如發電機或電動機特別是滑環式電動機的(轉子或定子的)電繞組在端部上具有繞組頭，從板單元中突出的繞組杆在所述繞組頭中成對地彼此電連接。所述電連接通常通過孔環進行，所述孔環與繞組杆的去掉絕緣部的導體端部焊接。然後連接部位通過套上專用的隔絕帽進行電隔絕。這種繞組頭的實例由DE 1281015B, DE4237079AUEP 1821389A1 或 US 4，309，636A 公開。
在現有技術中公開了用於利用高壓工作的電機的繞組頭的隔絕帽，其處於高壓勢上。這種隔絕帽不能在外側接地。此外公知的是，隔絕帽在內側設置梯度材料(Gradientenmaterial)(參見例如W2004038735A1)以便降低隔絕帽內部的電場強度。但是這種類型的隔絕帽在外側仍處於高壓，因此其外表面不能接地。但是出於不同的電和機械原因有利的是，能夠將這種隔絕帽的外表面接地。為此需要這樣一種隔絕帽，其在內側可處於高壓並且在外側可處於高壓與地電勢之間的任意電壓勢。

發明內容
因此本發明的任務在於，提供一種本文開頭所述類型的隔絕帽，其允許外表面接地。此外，本發明的任務還在於，提供一種電機，所述電機包括具有這種隔絕帽的繞組頭。所述任務或其他任務通過權利要求I和7的特徵的總體解決。根據本發明，提出了一種用於利用高壓工作的電機的繞組頭的隔絕帽，所述繞組頭包括多個從繞組槽中突出的、被絕緣的繞組杆，所述繞組杆在其端部上成對地彼此導電連接，其中，電連接的區域分別通過以開口推套到其上的隔絕帽對外隔絕。本發明的特徵是，所述隔絕帽在內部具有器件，所述器件允許所述電連接區域中的高電場向著所述隔絕帽的處於地電勢的外側逐漸降低。本發明的一個構型的特徵是，所述逐漸降低器件包括由梯度材料製成的梯度層(Gradientenschicht),在套上隔絕帽的情況下,所述梯度層從所述電連接的區域中延伸至所述隔絕帽的開口。該構型的一個進一步方案的特徵是，所述隔絕帽具有中央絕緣層，所述中央絕緣層在外側上設有外部的導體或半導體層，在所述中央絕緣層的內側上在所述電連接的區域中設置內部的導體或半導體層，所述梯度層從所述內部的導體或半導體層延伸至所述隔絕帽的開口。所述梯度層尤其在有限的搭接區中搭接所述內部的導體或半導體層。另一構型的特徵是，所述梯度層很大程度上嵌入到所述隔絕帽的中央絕緣層中。另一構型的特徵是，所述梯度層很大程度上設置在所述隔絕帽的中央絕緣層上。本發明利用高壓工作的電機包括繞組，所述繞組具有繞組頭，其特徵是，所述繞組頭配備有如本發明所述的隔絕帽。優選所述繞組頭的至少一個隔絕帽在外側上接地。特別是所述繞組頭的全部隔絕帽在外側上接地或整個繞組頭接地。


以下藉助實施例結合附圖詳細闡述本發明。附圖示出圖I :是繞組頭的兩個繞組杆的透視性簡化側視圖，所述繞組杆在端部上彼此電連接並且通過套上的隔絕帽對外隔絕；圖2 :是本發明的第一實施例的隔絕帽的剖視圖；圖3 :是本發明的第二實施例的隔絕帽的剖視圖。
具體實施例方式圖I以透視性簡化側視圖示出繞組頭10的兩個繞組杆11和12，這些繞組杆在端部上彼此電連接並且通過套上的隔絕帽16對外隔絕。繞組杆11和12為了相對於未示出的板單元絕緣(這些繞組杆安裝到所述板單元的槽中)而被外絕緣結構13包圍,所述絕緣結構在所述繞組杆11、12的端部上被去除掉以便釋放所述繞組杆11、12的中央電導體14以進行電連接。為了進行電連接，設置一個專門的孔環15，所述孔環與所述繞組杆11、12的暴露出的導體端部例如焊接。為了對所述電連接14、15進行絕緣，設置隔絕帽16。根據本發明，所述隔絕帽16這樣構成，使得所述電連接14、15可處於高壓勢上，而隔絕帽16的外側可被保持在地電勢或地電勢與高壓勢之間的任意電勢上。這通過設置在隔絕帽16內部的專門器件實現。所述專門器件包括梯度層，所述梯度層能夠以不同的方式設置在所述隔絕帽16的內部。在圖2和3中以縱剖視圖示出這種布置結構的兩個實施例。圖2示出隔絕帽16a，其在縱剖視圖中具有形成一內空間17的U形輪廓並且在一個側上設有開口 23。所述隔絕帽16a具有中央絕緣層20，所述中央絕緣層在外側上全面地被外部的導體或半導體層21覆蓋。在所述中央絕緣層20的內側上，在接收電連接14、15的區域中設置內部的導體或半導體層18。此外設置梯度層19，所述梯度層從所述內部的導體或半導體層18延伸至所述隔絕帽16a的開口 23。所述梯度層19在該實施例中很大程度上嵌入到隔絕帽16a的中央絕緣層20中。所述梯度層在一個有限的搭接區22中搭接所述內部的導體或半導體層18。在圖3的實施例中，隔絕帽16b的梯度層19很大程度上布置在隔絕帽16b的中央絕緣層20的表面上。在這裡也設置與所述內部的導體或半導體層18的有限的搭接區22。所述梯度層19(在運行中)引起一個電場梯度，所述電場梯度從電連接14、15區域中的高壓延伸至隔絕帽16a、b的外表面21並且由此在所述外表面21上允許可自由選擇的電勢。例如可考慮將梯度材料、例如在本文開頭所述的文獻WO 2004038735A1中公開的梯度材料作為所述梯度層19的材料。利用這種隔絕帽16a、b可實現單個帽的接地，但是也可以實現整個繞組頭的接地。當例如繞組杆的表面在機器中接地時，則由此降低或完全消除不期望的局部放電的風險。另一優點在於，接地後的隔絕帽允許將機器的接地後的部件進行機械式固定。由此顯著改善機械穩定性並且簡化繞組頭的結構。另外的優點在於，恰恰與高壓機器例如發電機、電動機或滑環式電動機相結合實現改善的效率、更高的可應用性並且(在滑環式電動機的情況下)在臨界的環境條件下實現提高的運行可靠性。視機器的類型而定，本發明的隔絕帽可在轉子繞組和/或定子繞組中使用。本發明隔絕帽的另一優點在於，通過使用該隔絕帽可使整個繞組頭接地。 在大量電機的情況下在運行期間存在的風險是，在繞組頭中匯集有由塵屑和油組成的混合物，所述混合物可導致爬電距離並且從而導致絕緣故障。通常，高壓繞組在板體的區域中在外部接地。從板體的槽到各個繞組杆的電連接部位，外表面上的電壓一直上升到機器的高壓。繞組外表面上的這個高壓在空氣中要求在繞組元件本身之間以及與處於地電勢或屬於其他相位的繞組元件之間具有足夠的距離。當機器並且特別是繞組被汙染時，存在一定的局部放電風險以及繞組上的爬電距離風險。這可導致故障並且導致絕緣結構的擊穿。如果現在將繞組頭總體上接地，則繞組元件之間在空氣中的距離在其他參數方面、特別是在冷卻方面被優化。於是可消除或至少大大降低繞組元件與機器的接地部件之間的空氣距離。通過這種方式使得機器相對於塵屑和溼氣具有故障容忍性。使繞組頭總體上接地可有利地在使用本發明的隔絕帽的情況下實現。但是也可以考慮的是，在無專門的隔絕帽的情況下以其他方式實現整體接地的優點。參考標號表10繞組頭11，12 繞組杆13絕緣結構14 導體15 孔眼16，16a，b 隔絕帽17內空間18內部的導體或半導體層19梯度層20絕緣層21外部的導體或半導體層22搭接區23開口(隔絕帽)
權利要求
1.一種用於利用高壓工作的電機的繞組頭(10)的隔絕帽(16a，b)，所述繞組頭(10)包括多個從繞組槽突出的、被絕緣的繞組杆(11，12)，所述繞組杆在其端部上成對地彼此導電連接，其中，電連接(15)的區域分別通過利用開口(23)推套到該區域上的隔絕帽(16a，b)對外隔絕，其特徵在於，所述隔絕帽(16a，b)在內部(17)具有器件(19)，所述器件允許所述電連接區域中的高電場向著所述隔絕帽(16a，b)的處於地電勢的外側(21)逐漸降低。
2.根據權利要求I所述的隔絕帽，其特徵在於，所述逐漸降低器件包括由梯度材料製成的梯度層(19)，在套上所述隔絕帽(16a，b)的情況下，所述梯度層從所述電連接(15)的區域中延伸至所述隔絕帽(16a，b)的開口(23)。
3.根據權利要求2所述的隔絕帽，其特徵在於，所述隔絕帽(16a，b)具有中央絕緣層(20)，所述中央絕緣層在外側上設有外部的導體或半導體層(21)，在所述中央絕緣層(20)的內側上在所述電連接(15)的區域中設置內部的導體或半導體層(18)，所述梯度層(19)從所述內部的導體或半導體層(18)延伸至所述隔絕帽(16a，b)的開口(23)。
4.根據權利要求3所述的隔絕帽，其特徵在於，所述梯度層(19)在受限制的搭接區(22)中搭接所述內部的導體或半導體層(18)。
5.根據權利要求3或4所述的隔絕帽，其特徵在於，所述梯度層(19)很大程度上嵌入到所述隔絕帽(16a)的中央絕緣層(20)中。
6.根據權利要求3或4所述的隔絕帽，其特徵在於，所述梯度層(19)很大程度上設置在所述隔絕帽(16b)的中央絕緣層(20)上。
7.一種利用高壓工作的電機，其包括繞組，所述繞組具有繞組頭(10)，其特徵在於，所述繞組頭(10)配備有根據權利要求1-6中任一項所述的隔絕帽(16a，b)。
8.根據權利要求7所述的電機，其特徵在於，使所述繞組頭(10)的至少一個隔絕帽(16a，b)在外側上接地。
9.根據權利要求8所述的電機，其特徵在於，所述繞組頭(10)的全部隔絕帽(16a，b)在外側上接地。
全文摘要
本發明涉及一種用於利用高壓工作的電機的繞組頭(10)的隔絕帽(16a)，所述繞組頭(10)包括多個從繞組槽中突出的、被絕緣的繞組杆，所述繞組杆在其端部上成對地彼此導電連接，其中，電連接的區域分別通過以開口(23)推套到其上的隔絕帽(16a)對外隔絕。通過以下方式實現改善，即，所述隔絕帽(16a，b)在內部(17)具有器件(19)，所述器件允許所述電連接區域中的高電場向著所述隔絕帽(16a)的處於地電勢的外側(21)逐漸降低。
文檔編號H02K3/38GK102761190SQ20121012963
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月27日 優先權日2011年4月29日
發明者A·克普夫勒, M·胡維勒, T·克拉姆特 申請人:阿爾斯通法國水電公司