线圈的绝缘制造技术

本发明专利技术涉及一种方法，用于制造线圈原型、特别是定子线圈的主绝缘，其中所述的线圈原型具有一个矩形的断面，并且所述主绝缘是由弹性体构成。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于将旋转电机定子线圈绝缘的方法，这里旋转电机特别是指直流电机和交流电机。一般来说，这种电机均有一个定子和一个转子，用于将机械能转换成电能(发电机)，或者反之将电能转换成机械能(电动机)，当电机进入运行状态后，定子的导体中产生电压，所以对定子的导体应进行绝缘，不允许在定子的导体之间发生短路。旋转电机的定子线圈可以有各种各样的结构，其中之一是将多个相互绝缘的单一导体捆成线束，如此构成的导体束一般称为导线棒，它具有所谓的主绝缘。在制造定子线圈时，将多个导线棒的端面与端面相互结合，这种结合例如可以通过一个金属板实现，在金属板上，将第一导线棒的各自绝缘的单一导线和第二导线棒的各自绝缘的单一导线相互连接，因此，在所述金属平板区域内的导线棒的各个单一导体之间是不被绝缘的。要将各个单一导体捆扎成导线棒形式，需将一个较长的被绝缘的单一导体在一个平面上缠绕成一个橢圆形线圈，称为线圈原型或骨架。在下面的过程中，所谓的支撑将所述的线圈原型或骨架转变为其成品形式，并且安置在电机的定子中。在两个如上所述的制造方法中，单一导体既可以是圆形的，也可以是矩形的，定子线圈是由多个单一导体制成的导线棒或线圈原型构成，这些导线棒或线圈原型的横断面既可以是圆形的，也可以是矩形的，在本专利技术中，建议导线棒或线圈原型最好成矩形的横断面，它由多个矩形的单一导体所构成。导线棒可以盘绕，也就是说，单一导体相互绞接，也可以不盘绕，也就是说，单一导体并不相互绞接，而是相互平行地敷设。根据现有技术，定子线圈(例如导线棒，线圈原型，绕组)的绝缘一般使用云母纸，考虑到机械强度问题，将这种云母纸用玻璃布载体进行强化，并以带形围绕导体缠绕，被卷绕的导体在缠绕之后发生变形，将已缠绕的导体在一种时效硬化的树脂中浸渍，形成热固性塑料的非溶化的绝缘材料，它具有热塑性基体，以带形卷绕在导体上，例如可用ASPHALT SCHELLACK公司(见BROWN BOVERI REVIEW第57卷第15页署名为R.SCHULER的题为“高压旋转电机的绝缘系统”的文章)的聚砜和聚醚丙酮作为绝缘材料(德国专利文献DE 4344044A1)。这种绝缘材料在基体的热熔化温度之上是可以重新产生塑性变形的。这些通过缠绕完成的定子线圈的绝缘具有如下缺点，加工费时，并且投入大，其中尤其是卷绕过程和浸渍过程相当费时，根据云母纸的物理特性和浸渍树脂的特性，几乎不存在能够加快工艺处理过程的可能性。而且，这种制造过程对于要求绝缘较厚的情况也是有缺陷的，当云母纸不能充分与定子线圈相适配时，将使所得到的绝缘容易损坏。特别是在缠绕完成定子线圈之后，由于卷绕机器的调整不当，可能会在云母纸上出现褶皱和裂缝，例如通过一个在云母纸和导体之间的侧面或平面的线匝或者通过一个不当的静态或动态的拉力，这个作用力是在缠绕过程中施加在云母纸上的。此外，由于在过大的带状涂层上施加过压，它阻碍了绝缘在浸渍原型中被均匀的浸透，于是就获得了一个部分或全部含有缺陷的绝缘产品，它的短时和/或长期强度性能都有所降低，这种定子线圈绝缘产品的寿命被显著降低。此外采用公知的电缆制造技术和方法对导线束加外包皮，即将具有圆形断面的导线束进行挤压，用热固性塑料或弹性体外包皮，如USA5,650,031和WO97/11831所公开的专利主题所涉及的对定子线圈加绝缘的方法，其中定子线圈被放入一个挤压设备的中心孔内，定子线圈具有一个复杂的原型，采用经过挤压的热固性塑料材料同时在该复杂线圈原型的每一侧实现外包皮，尤其是通过一种复合挤压完成外包皮处理。在已有的电缆制造技术中，采用聚合物绝缘也是公知的，在电缆上利用热收缩技术构成绝缘，这里涉及的软管是具有圆形断面的预制软管，可以由交联的热固性塑料、弹性体、聚偏氟乙烯、PVC、硅树脂弹性体或聚四氟乙烯制成。这些材料在制造之后在加热状态下伸长和冷却，在冷却之后，材料将保持其扩张的形状。这种特性似乎是由其结晶体中心所形成，其中扩张的大分子是固定的。通过再次加热，结晶体区在超过结晶体的熔化点之后熔解，于是大分子又恢复到未扩张的状态，于是，绝缘实现收缩。然后，软管冷收缩的技术也是公知的，软管在冷却状态下发生机械扩张，在扩张状态下的软管通过一个支撑结构被支撑，软管在扩张的状态下能够长期维持，此后，软管通过绝缘构件滑移和固定，将支撑结构通过适当的方式去掉，例如摘掉通过螺旋形开孔的支撑结构。可是这种已有的收缩技术不能适用于具有矩形断面的定子线圈，因为所述紧靠矩形导体的边缘上的软管的断面是圆形断面，这样，在收缩之后，或者在电机运行期间短期加载之后，由于热应力和机械应力的作用，定子线圈的绝缘很容易被撕开或发生断裂。在制造定子线圈时，特别是在弯曲导体时，以及在加工和组装定子时，定子线圈的绝缘必然受到相当高的机械作用力，这种作用力可能会损坏定子线圈的绝缘。为此，定子线圈的绝缘在电机运行期间应当能够满足综合要求。一方面，在具有很高电压的导体和定子之间的绝缘要满足隔离所产生的电磁场的要求，另一方面，由于在导体中产生热，对绝缘提出能够实现必要的热交换，因为在电机运行期间，在绝缘上会产生很高的温度，根据所用材料的不同的膨胀情况，会产生机械交变应力。于是造成在导体和绝缘体之间粘合的剪切力，此外，在绝缘体和定子的槽壁之间的交界表面上会出现磨粒磨损的危险。由于存在上述高的作用力，定子线圈的绝缘可能会出现裂缝，这是导致短路的隐患。如果发生短路的话，将可能导致整个电机的故障，由此需要经常或频繁的维修和高的消耗成本。本专利技术的目的是提供一种对旋转电机的定子线圈加以绝缘的方法，正如权利要求特征部分所描述的，能够实现定子线圈的绝缘，而且定子线圈的绝缘能够保证电机具有预期的持久工作寿命。本专利技术的上述目的是通过独立权利要求1的特征所限定的方法实现的。本专利技术使用弹性体，这是由于弹性体具有高的弹性和高的热和电气承载性能，在热负载较高的情况下，使用硅树脂弹性体是非常合适的，在线圈原型上的主绝缘最好具有矩形的横截面。在一个优选的方法中，首先将线圈原型的外面加上用弹性体做的外包皮，制成线圈成品，通过渐开线的卷曲，线圈上的绝缘开始强烈拉伸，根据本专利技术，利用弹性体做绝缘材料非常有利，因为弹性体在受到卷曲应力时，其机械性能、电气性能和热负载特性都不会受到损害，影响可以忽略不计。弹性体作为主绝缘的材料适合采用压注模方法制成，压注模的每个单一部分最好形成积木式系统结构，以便能够覆盖常用的线圈原型的几何尺寸。线圈原型最好通过注模内的一些间隔件或可调顶头进行同心调整，所述中心不允许出现下述情况在导线棒和注模之间的每个位置上的空腔具有同样的高度。在本专利技术的范围内，环绕着所述的线圈原型的主绝缘的厚度可以是不同的，不过，在本专利技术的优选的实施例中，线圈原型的主绝缘具有相同的厚度。下面将结合附图进一步说明本专利技术的具体实施例。附图为附图说明图1a一个压注模的横截面视图，它在线圈原型的两个边间通过各间隔件在注模内聚集在中心；图1b一个压注模的纵断面视图，它在线圈原型内通过各间隔件在注模内聚集在中心；图1c一个压注模的纵断面视图，它在线圈原型内通过各不同形式的间隔件在注模内聚集在中心；图2a一个压注模的横截面视图，在两个线圈原型内通过可调节的顶头在注模内聚集在中心；图2b一个压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造线圈原型、特别是定子线圈的主绝缘的方法，其中所述的线圈原型具有一个矩形的断面，所述主绝缘是由弹性体构成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T鲍曼，J厄斯特赫尔德，D舒尔茨，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆瑞士有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]