用於安裝具有壓實線圈的轉子繞組的方法

2023-08-03 04:55:16

專利名稱：用於安裝具有壓實線圈的轉子繞組的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於將包括壓實線圈的電繞組安裝在電動旋轉機器的轉子的繞組槽內的方法。
背景技術：
電動旋轉機器例如用於工業用途的發電機(如高壓發電機和渦輪發電機)為本領域公知。在這些電動機器中的常規轉子(例如用於小型和中型燃氣輪機和蒸汽輪機中的渦輪轉子和雙極轉子)包括成壓實線圈(consolidated coil)形式的繞組，這些繞組安裝在環繞轉子周邊的徑向槽內，且所述槽沿轉子的縱向或軸向方向而軸向延伸。通常，壓實線圈由直線形部分形成，該直線形部分包括一疊具有矩形截面的導體，通常由高導電的銅銀合金製成，且具有位於導體條之間的匝間絕緣件，並通過半線圈形元件來進行壓實，以便形成緊湊的線圈封裝件。
當將該線圈封裝件安裝在轉子的繞組槽內時，在線圈封裝件和槽壁之間的充滿空氣的任何空隙都將對於從線圈封裝件向轉子的熱傳導構成顯著的絕熱。太差的傳熱將影響轉子的性能，並因此影響整個電動旋轉機器。
目前，線圈封裝件的安裝這樣進行，即，在將這樣預先形成的封裝件插入轉子的繞組槽內之前，首先將導熱且電絕緣的糊狀組合物施加在線圈封裝件的表面上，其中，糊狀組合物在室溫下固化，用於填滿線圈封裝件和槽壁之間的充滿空氣的空隙。
不過，將線圈封裝件安裝在繞組槽內的上述方法的缺點是，充滿空氣的空隙並不總是完全由糊狀組合物填滿，因此，從繞組至轉子體的導熱可能嚴重惡化。

發明內容
本發明的目的是提供一種方法，該方法至少部分消除了用於將包括壓實線圈的電繞組安裝在電動旋轉機器的轉子的繞組槽內的現有技術方法的相關缺點。
本發明的另一目的是提供一種方法，該方法減小了電動旋轉機器的轉子(該轉子包括壓實線圈)中的熱傳導惡化的危險。
本發明的還一目的是在轉子的繞組槽和插入該槽內的壓實線圈之間提供改進的電絕緣。
還一目的是提供一種方法，該方法具有成本效益，能簡單執行，還可以使電動旋轉機器更可靠地工作。
因此，根據本發明，提供了一種將包括壓實線圈的電繞組安裝在電動旋轉機器的轉子的繞組槽內的方法，對於各壓實線圈，該方法包括以下順序步驟a)將電絕緣材料片布置在壓實線圈的至少一些側面上以形成一線圈封裝件，這些側面為這樣，即，當壓實線圈安裝在繞組槽內時，這些側面將布置在該槽的基本沿徑向的壁處；b)測量所述繞組槽和線圈封裝件的尺寸，並計算由此得到的間隙；c)根據所述計算值而將計算量的熱固化填充料施加至線圈封裝件，並處於電絕緣材料片和壓實線圈之間；d)將線圈封裝件插入該繞組槽中；以及e)通過將在槽內所插入的線圈封裝件加熱至固化溫度來固化該填充料，該計算量和固化溫度選擇為這樣，即，使得在該電動機器的工作溫度狀態下在包含於所插入線圈封裝件中的壓實線圈與該槽的基本沿徑向的壁之間獲得最佳配合。
因此，通過在選定溫度下固化選定計算量的填充料，可以在電動機器的工作溫度狀態下在包含於所插入線圈封裝件中的壓實線圈和槽的基本徑向壁之間達到最佳配合，因此，提高了轉子在工作過程中的熱傳導特性。因此，本發明的方法提供了一種將壓實線圈安裝在轉子的繞組槽中的新穎且可靠和容易的方法。
在下面的詳細說明中將參考附圖更詳細地介紹本發明的實施例和其它優選特徵。
附圖的簡要說明下面將參考附圖更詳細地介紹本發明的實施例，不過應當知道，本發明的保護範圍由所附的獨立權利要求來表示，而不局限於所示的特定實施例，附圖中

圖1A是示意表示將電絕緣材料片的各部分布置在壓實線圈的半線圈形元件側面的分解透視圖；圖1B是表示在將線圈封裝件插入轉子的繞組槽內之前將各電絕緣材料片的各部分布置在線圈封裝件各側面的示意剖視圖；圖2A是轉子的局部剖視圖，表示了插入繞組槽內的線圈封裝件；以及圖2B是在圖2A的線圈封裝件和繞組槽壁之間的邊界處的區域的放大圖。
詳細說明在圖1A-B和圖2A-B中，特別如圖2A所示，表示了常規的壓實線圈2。它將安裝在電動旋轉機器的轉子6的繞組槽4中。圖中只表示了一個繞組槽，但是轉子通常有多個這樣的繞組槽。當轉子的所有繞組槽已經具有相應的壓實線圈，且這些壓實線圈的電導體已經彼此適當連接時，它們就形成了轉子的電繞組。壓實線圈2由直線形部分製成，該直線形部分包括一疊具有矩形截面的導體8，因此導體成條形，且匝間絕緣件10位於導體條之間，並處於該直線形部分的至少縱向中央部分處。該直線形部分被壓實，以形成具有彎頭部分14的C形緊湊線圈12，在該彎頭部分14的最外側區域中，導電條彼此分開並與電絕緣件分開，因此，它們能夠釺焊在位於另一繞組槽中的另一壓實線圈的相應導電條(未示出)上。
為了形成該線圈封裝件，進一步將電絕緣材料片16布置在壓實線圈2的至少這樣一些側面18上，即當該壓實線圈安裝在繞組槽4中時，這些側面將布置在槽4的基本沿徑向的壁20處。優選是，該片布置為兩個分離的、基本剛性的部分17、17′，如圖1A和1B所示。這些分離部分可具有L形截面，包括將基本沿徑向布置的較大表面和將沿周向方向布置的較窄表面，它們位於該壓實線圈的內邊緣以及位於繞組槽的底部。
在該線圈封裝件插入繞組槽內之前，測量繞組槽4的尺寸以及包括分離部分17、17′在內的裝配好的線圈封裝件12的尺寸，特別是沿周向方向的寬度。通過這些測量尺寸，例如通過形成合適差值，計算由此得到的間隙，特別是對應的容積。根據該計算，將合適量的熱固化填充料(優選是矽聚合物)施加至線圈封裝件並處於電絕緣材料片16和壓實線圈2之間。優選是，填充料22可施加至電絕緣材料片16的對著壓實線圈2的內側24，當然，它也可以只施加在壓實線圈側面，或者也施加在壓實線圈側面。
然後，將這樣形成的線圈封裝件插入繞組槽4中，如圖1B和圖2A所示。優選是，然後除去在該槽的開口處和線圈封裝件頂表面處的多餘填充料22。然後，將線圈封裝件加熱至合適的固化溫度，以便使填充料22固化。這裡，填充料的計算量和固化溫度選擇為使得在壓實線圈2和繞組槽之間獲得沿周向方向的最佳配合，該最佳配合至少是在電動機器的工作溫度狀態下出現，即當電動機器運行時，例如旋轉以便發電時。這樣，該配合將在周向方向上是最佳的，這意味著在包含於插入線圈封裝件12中的壓實線圈2的基本沿徑向的側表面與該槽4的對應的相面對的且基本沿徑向的壁20之間進行最佳配合。
優選是，該計算量和固化溫度選擇成使得在電動機器的工作溫度狀態下獲得一種這樣的配合，即，在工作溫度狀態下，電絕緣材料片16和已固化的填充料22在基本未壓縮狀態下至少沿周向方向填充壓實線圈2的所述側面18和繞組槽4的壁20之間的空間。因此，沒有顯著的力作用在填充料22上，特別是沒有顯著的垂直力或沿周向方向的力。對此，該計算量和固化溫度能夠選擇成使得電絕緣材料片16和固化的填充料22在工作溫度狀態下基本完全充滿了壓實線圈2的側表面18和繞組槽4的壁20之間的空間，以便保證熱量從壓實線圈2的電繞組傳導至槽4的壁20並導入轉子體內。
而且，形成底部電絕緣的層26能夠施加在壓實線圈2的底表面上，該底部絕緣件對著槽4的底面28，並位於絕緣材料片的分離部分17、17′的窄表面處。而且，頂部電絕緣件30可以施加在壓實線圈2的頂表面上，該頂表面位於相應繞組槽的開口處。在線圈封裝件12插入槽4中之前或優選是之後，可將該頂部絕緣件30施加在壓實線圈上。
如上所述，各線圈封裝件12安裝在轉子6的全部繞組槽4中，接著將線圈封裝件的繞組相互電連接，以便形成該轉子的整個電繞組。然後，對所插入的線圈封裝件12進行加熱，以便固化該填充料22，優選是在一個操作步驟中對所有線圈封裝件12一起進行加熱。
如圖2A所示，轉子6的本體可以包括徑向通氣管道32，用於冷卻空氣的流通，目的是送走在工作過程中在轉子內產生的熱量。這些管道沿轉子的軸向方向延伸，平行於繞組槽4且位於繞組槽4的每一側上。
在工作時，本發明的方法通過以下順序步驟來實現，見圖1A、1B和2AI測量所述繞組槽4和線圈封裝件12的尺寸，並計算由此得到的間隙和間隙容積。
II根據所述計算值而將合適量的熱固化填充料22施加至線圈封裝件12，並處於電絕緣材料片16與壓實線圈2之間。
III將電絕緣材料片16安裝在壓實線圈2的至少這樣一些側面18上，即，當壓實線圈安裝在繞組槽4內時，這些側面18將位於該槽的基本沿徑向的壁20處。這樣，包括電絕緣材料片在內的壓實線圈現在就形成了該線圈封裝件12。
IV將該線圈封裝件12插入該繞組槽4中。
V通過將在槽4內所插入的線圈封裝件12加熱至固化溫度來固化該填充料22。
附圖所示參考標號表2壓實線圈4繞組槽6轉子8導體10匝間絕緣件12線圈封裝件14半線圈形元件16絕緣材料片17、17′絕緣片的剛性分離部分18壓實線圈的側面20槽的徑向壁22熱固化填充料24絕緣片的內側26底部絕緣層28槽的底面30頂部絕緣件32徑向通氣管道I-V實現本發明方法的順序步驟
權利要求
1.一種將包括壓實線圈(2)的電繞組安裝在電動旋轉機器的轉子(6)的繞組槽(4)內的方法，對於各壓實線圈，該方法包括以下順序步驟a)將電絕緣材料片(16)布置在壓實線圈(2)的至少一些側面(18)上以形成一線圈封裝件(12)，這些側面(18)為這樣，即，當壓實線圈安裝在繞組槽(4)內時，這些側面(18)將布置在該槽的基本沿徑向的壁(20)處；b)測量所述繞組槽(4)和線圈封裝件(12)的尺寸，並計算由此得到的間隙；c)根據所述計算值而將計算量的熱固化填充料(22)施加至線圈封裝件(12)，並處於電絕緣材料片(16)和壓實線圈(2)之間；d)將線圈封裝件(12)插入該繞組槽(4)中；以及e)通過將在槽(4)內所插入的線圈封裝件(12)加熱至固化溫度來固化該填充料(22)，該計算量和固化溫度選擇為這樣，即，使得在該電動機器的工作溫度狀態下在包含於所插入線圈封裝件(12)中的壓實線圈(2)與該槽(4)的基本沿徑向的壁(20)之間獲得最佳配合。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，該計算量和固化溫度選擇為在該電動機器的工作溫度狀態下產生這樣一種配合，即，電絕緣材料片(16)和已固化的填充料(22)在該工作溫度狀態下在基本無壓縮的情況下填充該壓實線圈(2)的所述側面(18)和該繞組槽(4)的壁(20)之間的空間，且沒有任何顯著的力作用在填充料(22)上，特別是沒有任何顯著的垂直力或周向力。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，該計算量和固化溫度選擇為這樣，該電絕緣材料片(16)和已固化的填充料(22)在工作溫度狀態下基本完全充滿了在壓實線圈(2)的所述側面(18)和繞組槽(4)的壁(20)之間的空間，以便保證熱量從壓實線圈的繞組傳導給該槽的壁(20)。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟c)中，該填充料(22)施加於電絕緣材料片(16)的面對著壓實線圈(2)的內側。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，該方法還包括步驟在步驟a)之前，將底部絕緣層(26)施加在壓實線圈(2)的底表面，並面對著該槽(4)的底面(28)。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，該方法還包括步驟將頂部絕緣件(30)施加至該壓實線圈(2)。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，該頂部絕緣件(30)在步驟d)之前施加。
8.根據權利要求6所述的方法，其中，該頂部絕緣件(30)在步驟d)之後施加。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，該方法還包括步驟將多個線圈封裝件(12)插入轉子(6)的對應繞組槽(4)中，並將線圈封裝件(12)的繞組相互電連接，以便形成轉子(6)的完整繞組，為了固化該填充料(22)而對所插入的線圈封裝件(12)的加熱對於全部線圈封裝件來說是在一個工作步驟中一起進行的。
10.根據權利要求1所述的方法，其中，該方法還包括步驟在步驟d)中將線圈封裝件(12)插入該繞組槽(4)中之後，除去多餘量的填充料(22)。
11.根據權利要求1所述的方法，其中，在布置電絕緣材料片(16)的步驟中，該片(16)布置為兩個分離的基本為剛性的部分(17、17′)。
12.根據權利要求1所述的方法，其中，在施加一種熱固化填充料(22)的步驟中，該填充料是矽聚合物。
13.一種電動旋轉機器的轉子，包括安裝在繞組槽(4)中的電繞組，該電繞組由壓實線圈(2)形成，其中，對於各繞組槽在該繞組槽中安裝相應的壓實線圈；電絕緣材料片(16)布置在壓實線圈(2)的至少這樣一些側面(18)上，即，這些側面位於該槽的基本沿徑向的壁處；已熱固化的填充料(22)位於該電絕緣材料片(16)和壓實線圈(2)之間；該已熱固化填充料的量為這樣，即，使得在該電動機器的工作溫度狀態下在壓實線圈(2)與槽(4)的基本沿徑向的壁(20)之間獲得最佳配合。
全文摘要
包括壓實線圈(2)的電繞組安裝在電動旋轉機器的轉子(6)的繞組槽(4)中。對於各壓實線圈，安裝操作包括以下步驟a)將電絕緣材料片(16)布置在壓實線圈(2)上，以便形成線圈封裝件(12)；b)測量所述繞組槽(4)和線圈封裝件(12)的尺寸，並計算由此得到的間隙；c)根據所述計算值而將計算量的熱固化填充料(22)施加在線圈封裝件(12)上並處於電絕緣材料片(16)和壓實線圈(2)之間；d)將線圈封裝件(12)插入繞組槽(4)中；以及e)通過將槽(4)內所插入的線圈封裝件(12)加熱至固化溫度而使填充料(22)固化，考慮到固化溫度，該量計算成使得壓實線圈最佳裝配於槽中。
文檔編號H02K3/32GK1981422SQ200580022751
公開日2007年6月13日 申請日期2005年6月22日 優先權日2004年7月5日
發明者J·安德森, K·U·恩格瓦爾, B·O·戈蘭 申請人:阿爾斯託姆科技有限公司