BR102015025572A2 - método para a fabricação de uma barra condutora - Google Patents

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Abstract

método para a fabricação de uma barra condutora". a presente invenção refere-se a um método para a fabricação de uma barra condutora e a um uso de uma fita condutora com massa aplicada para a fabricação de uma barra condutora. é descrito um método para a fabricação de uma barra condutora com as seguintes etapas: de aplicar uma massa em um dos lados de uma fita condutora; aplicar uma folha de liberação no outro lado da massa oposto à fita condutora; remover a folha de liberação antes de aplicar a fita condutora ao lado estreito da barra condutora; prover um molde de prensagem com arestas arredondadas no lado interior do molde de prensagem; circundar a barra condutora com a massa e a fita condutora com o molde de prensagem; e prensar a quente a barra condutora com o molde de prensagem.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA BARRA CONDUTORA".
CAMPO TÉCNICO
[001] A presente invenção refere-se a um método para a fabricação de uma barra condutora, e a um uso de uma fita condutora com massa aplicada para a fabricação de uma barra condutora. ANTECEDENTES
[002] Os condutores de enrolamento de máquinas dínamo elétricas são colocados em ranhuras em um núcleo magnético laminado. Quando as correntes fluem nos condutores, os fluxos magnéticos ocorrem através das ranhuras, que causam tensões induzidas e correntes de Foucault no condutor. Fluxos semelhantes ligam as porções de extremidade final do condutor externo da ranhura com algum fluxo de vazamento adicional a partir do rotor e do estator, e causam tensões induzidas semelhantes nas porções de extremidade. Por esta razão, os condutores de grandes máquinas são sempre de construção em filamentos, sendo construídos por um número substancial de filamentos relativamente finos para minimizar a perda pela corrente de Foucault. Os fluxos, no entanto, não são uniformes, mas variam radialmente em densidade, de modo que as tensões de filamentos induzidas variam de filamento para filamento e as correntes de circulação, devido a estas tensões desequilibradas, fluem entre os filamentos provocando perdas e aquecimento excessivos. Por esta razão, é necessário transpor os filamentos, a fim de cancelar o máximo possível das tensões de filamentos desequilibradas para minimizar as correntes de circulação e o aquecimento resultante. As barras de condução ou barras condutoras, nesta área técnica com filamentos transpostos, são comumente referidas como barras Roebel. Essas barras condutoras individuais geralmente contêm uma pilha de dois ou quatro filamentos adjacentes. As barras condutoras têm uma seção transversal retangu- lar com um lado superior mais estreito e menor, e faces laterais maiores. As barras condutoras têm um comprimento de vários metros, dependendo da máquina elétrica a ser aplicada. O impacto mecânico da transposição dos filamentos é que a estrutura da superfície do lado pequeno ou estreito da barra condutora se torna irregular. Esta superfície irregular da barra condutora, nesta etapa de fabricação, complica o envolvimento da camada de isolamento principal e termina em inten-sidades de campo elétrico indefinido. Para o fim da obtenção de uma superfície homogênea, uma massa é aplicada à superfície da barra condutora antes de envolver o isolamento principal em torno da barra condutora. Como uma ferramenta, para aplicar a massa, hastes retangulares de aço são alinhadas ao longo da barra condutora com massa. Uma desvantagem deste método de fabricação é que a barra condutora é pontiaguda na área em que é aplicada a massa. Isto torna necessária uma etapa de fabricação adicional de polimento das arestas. A etapa de polimento é comumente feita manualmente e nem sempre resulta em uma qualidade uniforme e suficiente para um design de alta intensidade do campo elétrico aumentado. Raios e arestas indeterminados aumentam a intensidade do campo elétrico, indesejavelmente levando a um tempo de vida reduzido da respectiva barra condutora. SUMÁRIO
[003] É um objeto da invenção fabricar uma barra condutora para uma máquina elétrica que possui um tempo de vida suficiente, e prover um método de fabricação simples para uma barra condutora.
[004] Este objetivo é resolvido com as características de um método de fabricação e o uso de uma fita condutora com massa aplicada para a fabricação de uma barra condutora de acordo com as reivindicações independentes.
[005] Exemplos adicionais da invenção são descritos nas reivindicações dependentes.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[006] Outras características e vantagens serão mais evidentes a partir da descrição de uma modalidade preferida, mas não exclusiva, do método de fabricação e do uso de uma fita condutora com massa aplicada para a fabricação de uma barra condutora, ilustrada a título de exemplo não limitativo nos desenhos que acompanham, nos quais: [007] a Figura 1 mostra uma vista em perspectiva esquemática de uma parte de uma barra condutora de acordo com um exemplo da invenção, com filamentos intercalados, uma massa nos lados estreitos da barra condutora, uma fita condutora que cobre a massa e pequenas partes do lado comprido, e uma camada de isolamento principal, [008] a Figura 2 mostra uma parte de uma fita condutora com uma massa aplicada na fita condutora e uma folha de liberação que cobre a massa, em que uma seção da folha de liberação é descrita transparente, [009] a Figura 3 mostra uma vista frontal esquemática de um molde de prensagem constituído por quatro partes com arestas arredondadas para abranger uma barra condutora, [0010] a Figura 4 mostra uma vista frontal esquemática de uma seção transversal de uma barra condutora com massa e uma fita condutora aplicada, bem como uma folha adicional como um exemplo de um resultado da fabricação do método descrito, [0011] a Figura 5 mostra uma vista frontal esquemática de um molde de prensagem constituído por nove partes com arestas arredondadas para abranger quatro barras condutoras similares à da Figura 3.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES EXEMPLIFICATI-VAS
[0012] Com referência às figuras, estas mostram diferentes vistas de uma barra condutora 2, uma fita condutora 3 com massa 4 e folha de liberação 6, e um molde de prensagem 10 para a fabricação de uma barra condutora 2, em que números de referência semelhantes designam partes idênticas ou correspondentes ao longo das várias vistas.
[0013] A Figura 1 mostra uma vista em perspectiva esquemática de uma parte de uma barra condutora 2 para aplicação em uma máquina elétrica, especialmente como uma barra para introduzir dentro de entalhes em um estator ou em um rotor de uma máquina dínamo elétrica. No lado esquerdo da Figura 1, a barra condutora 2 é cortada para fins de ilustração. A barra condutora 2 compreende duas camadas encostadas de filamentos empilhados 23 um próximo ao outro. Os filamentos 23 são normalmente feitos a partir de cobre e tem uma seção transversal retangular com raios definidos e um único filamento de isolamento. A barra condutora 2 tem uma seção transversal retangular aproximadamente alongada com uma longa altura e uma largura pequena ou estreita. É visível uma transposição dos filamentos 23, os filamentos 23 mudam de posição entre as duas pilhas de filamentos 23 na parte inferior e na parte superior e são transpostos em altura, de tal modo que os filamentos 23 mudam o nível ao longo do comprimento da barra condutora 2, como pode ser visto na Figura 1. Os filamentos 23 na pilha de primeiro plano têm uma orientação para cima e os filamentos 23 na pilha de fundo, têm uma orientação para baixo, visto a partir da direita para a esquerda. Com várias transposições, o filamento 23 se move a partir da parte inferior para a parte superior da pilha na qual o filamento 23 muda a posição para a pilha no fundo e, por sua vez, se move para baixo para a parte inferior da pilha de filamentos 23 novamente. Uma massa 4 é aplicada aos dois lados estreitos 22 na parte superior e na parte inferior da barra condutora 2, como ilustrado na Figura 1 em uma forma esquemática. A massa 4, de acordo com a presente descrição, pode ser uma massa eletricamente condutora 4, alternativamente, a massa pode ser uma massa eletricamente não condutora 4, ou um material semicondutor. Em um exemplo, a massa 4 é uma resina epóxi viscosa cheia de pó de mica e aditivos condutores e tem uma resistividade entre 1 kQ * cm2 / cm e 50 kQ * cm2 / cm. Outros exemplos de materiais de a massa 4 são silício ou termoplásti-cos. A massa 4 fica curada e endurecida mais tarde. Como é visível na Figura 1, a massa 4 não é aplicada ao lado longitudinal ou longo da barra condutora 2. No entanto, durante a fabricação, um fluxo de massa, ao longo do lado longitudinal, pode ocorrer. A fita condutora 3, que é uma fita condutiva ou uma fita / papel de mica, é aplicada à massa 4 e cobre completamente a massa 4 na parte superior e na parte inferior da barra condutora 2. A fita condutora 3 é um de tira material em forma retangular, como pode ser visto na Figura 1. A fita condutora 3 compreende próximo à fita de mica ou papel de mica uma estrutura de suporte. Esta estrutura de suporte pode compreender tecidos de fibra, por exemplo, E-vidro, folhas, por exemplo, PET, ou uma lã. Opcionalmente, a fita condutora 3 pode ser concebida de acordo com o estado bem conhecido da técnica. Como pode ser visto, a fita condutora 3, nesta etapa de fabricação acabada, cobre a massa endurecida 4 e também uma parte dos lados compridos, aqui em torno de três filamentos 23 nos lados compridos são cobertos pela fita condutora 3. Toda a barra condutora 2 é coberta com uma camada de um isolamento principal 25, o qual é mostrado na Figura 1 em uma vista em corte no lado direito.
[0014] A Figura 2 mostra uma parte esquemática da fita condutora 3, em um exemplo feito a partir de mica. Nesta perspectiva, a massa 4 é aplicada sobre a fita condutora 3. Esta é a perspectiva do lado da barra condutora 2 ao qual a fita condutora 3 com a massa 4 é fixada. Como pode ser visto, a largura da tira de massa 4 essencialmente no meio da fita condutora 3, é menor do que a largura da fita condutora 3, com outras palavras, a fita condutora 3 é mais larga do que a massa 4. A largura da tira de massa 4 é essencialmente idêntica à largura da barra condutora 2, ou seja, o lado estreito 22 da barra condutora 2. A largura, aqui, é geralmente a dimensão horizontal no plano da Figura 2. Pelo exposto acima, é evidente que a fita condutora 3 possui uma largura maior do que o lado estreito 22 da barra condutora 2 e se sobrepõe ao longo das arestas do lado estreito 22, quando aplicada à barra condutora 2, conforme visível na Figura 1. A massa 4 não é endurecida quando aplicada à fita condutora 3, portanto, a massa 4 adere à fita condutora 4 sem fixadores adicionais. Na fita condutora 3 e na massa 4, uma folha de liberação 6 está fixada. A folha de liberação 6 cobre totalmente a massa 4, enquanto que a folha de liberação 6 pode ter uma largura menor do que a fita condutora 3. A folha de liberação 6 é presa de forma amovível à massa 4 sem mais elementos de fixação. Mostrado na Figura 2 está uma seção transparente 61 por uma questão de ilustração da estrutura das três camadas, da fita condutora 3, da massa 4, e da folha de liberação 6, ilustrada com linhas tracejadas. A folha de liberação 6 não é, natural e necessariamente transparente.
[0015] A Figura 3 mostra uma vista frontal esquemática de uma seção transversal de um molde de prensagem 10. O molde de prensagem 10 é composto por quatro partes, uma parte superior 15, duas partes do meio 14, e uma parte inferior 13. O molde de prensagem 10 é concebido para delimitar uma barra condutora 2, conforme descrita acima, quando as quatro partes são montadas, como mostrado na Figura 3. O molde de prensagem 10 tem um comprimento de vários metros para alojar partes principais da barra condutora 2 durante as etapas de fabricação da barra condutora 2. As partes 12 a 17 são montadas por meio de um guindaste ou manualmente. As faces externas do molde de prensagem 10 têm geralmente uma forma retangular semelhante à seção transversal da barra condutora 2 a ser englobada. As faces internas do molde de prensagem 10 são lineares ao longo da altura, do lado mais longo, para se encostar contra a barra condutora 2 durante a fabricação. As faces internas do lado menor do molde de prensagem 10 são arredondadas, as faces possuem arestas arredondadas 12 com um raio definido nas mesmas. Com outras palavras, as faces internas do molde de prensagem 10 que se encostam à barra condutora 2 tem uma seção transversal de uma geometria de um tipo de super elipse, também chamado oval coxo, com linhas essencialmente retas, na parte inferior, superior, e lados da seção transversal como uma linha dobrada e retangular para ligar as linhas retas. A geometria da seção transversal das faces internas é, assim, um retângulo modificado sem ângulo de 90°, ao contrário a um retângulo. Isto pode ser visto na Figura 3. As arestas arredondadas 12 encostam a fita condutora 3 durante a fabricação da barra condutora 2. A fita condutora 3 pode ser uma fita feita de mica ou uma fita eletricamente condutora. O efeito das arestas arredondadas 12 do molde de prensagem 10, e a fita condutora 3 sobrepondo sobre a massa 4, é que a massa 4 sobre a fita condutora 3 é fixada à barra condutora grosseira 2 de uma maneira definida, sem arestas afiadas na massa endurecida 4. Após o endurecimento da massa 4 e da remoção do molde de prensagem 10 da barra condutora 2, não há necessidade de uma etapa de fabricação adicional para a moagem e a limpeza da massa 4. As arestas da barra condutora finalizada 2 definiram o raio que é especialmente vantajoso para evitar a intensidade do campo elétrico aumentada localmente nas arestas em operação. Através do uso do molde de prensagem específico 10 e da fita condutora 3 da forma descrita, a massa 4 é aplicada no ponto, a massa 4, com a fita condutora 3 abaixo, pode ser fixada à barra condutora 2 precisamente em pontos definidos, de modo que as faces de extremidade da massa 4 estejam definidas com precisão. Em detalhe, o processo de fabricação tem as seguintes etapas. A barra condutora bruta 2, como mostrada no lado esquerdo da Figura 1, é normalmente impregnada e os filamentos 23 são dispostos de um modo transposto, como mostrado e descrito. A massa não endurecida 4 com algum poder de viscosidade e adesão, é aplicada à fita condutora 3, que pode ser uma fita de mica ou de composições de mica, em um exemplo. No lado oposto da massa 4, uma folha de liberação 6 é aplicada, por conseguinte, a massa 4 é intercalada entre a fita condutora 3 e a folha de liberação 6, como pode ser visto na Figura 2. A fita condutora 3 possui uma largura maior do que a largura da massa 4 ao longo da fita condutora 3, isto significa que, à esquerda e à direita da fita condutora 3, existem espaços livres não revestidos com a massa 4. A fita condutora 3 tem uma largura de aproximadamente 15 a 30 mm mais ampla do que o lado estreito 22 da barra condutora 2. A fita condutora 3, com a massa 4 e a folha de liberação 6, pode ser enrolada a um rolo por razões de transporte. Na etapa do método de aplicação da massa 4 à barra condutora 2, a fita condutora 3 é, então, desenrolada. Um curto espaço de tempo antes da aplicação da fita condutora 3 à barra condutora 2, a folha de liberação 6 é removida. Esta etapa pode ser feita automaticamente em uma máquina enroladora. A fita condutora 3 é aplicada aos dois lados estreitos 22 da barra condutora 2 com a massa 4 direcionada para a barra condutora 2 e a fita condutora 3 mais distante da barra condutora 2 não entrando em contato com a barra condutora 2 nos pontos nos quais a massa 4 é aplicada. A parte da fita condutora 3 não revestida com a massa 4 é aplicada diretamente à barra condutora 2. Esta é a parte no lado comprido ou no lado longitudinal da barra condutora 2. A configuração é tal que a massa 4 captura os lados estreitos 22 da barra condutora 2, e a fita condutora 3 cobre a massa 4 nos lados estreitos 22, e captura uma pequena parte do lado maior da barra condutora 2, como pode ser visto na Figura 1. A aplicação da massa 4 com a fita condutora 3 pode ser feita manual- mente ou por meio de uma máquina, um enrolador. O enrolador é uma máquina conhecida no estado da técnica que compreende rolos para transportar a fita condutora 3 e suporta a barra condutora 2. Uma folha adicional 8 é envolvida em torno de toda a barra condutora 2, e envolve toda a barra condutora 2. A folha adicional 8 garante que o molde de prensagem 10 não esteja contaminado com a massa 4, e o desgaste no molde de prensagem 10 é evitado. Isto está ilustrado esquemati-camente na Figura 4. A próxima etapa de fabricação, como um exemplo da invenção, é o de montar as quatro partes 13, 14, 15 do molde de prensagem 10 em torno da barra condutora 2. No estado montado, o molde de prensagem 10 é configurado de acordo com a Figura 3, aqui, sem a barra condutora 2. A barra condutora 2 é, então, fixada no interior do molde de prensagem 10. Em particular, a fita condutora 3 adjacente à barra condutora descoberta 2 encosta nas faces estreitas na parte inferior e na parte superior das arestas arredondadas 12, e uma pequena parte dos lados maiores do molde de prensagem 10. Como descrita, a massa 4 capta a barra condutora descoberta 2 nos lados estreitos 22 e não tem contato direto com o molde de prensagem 10. Em outra etapa de fabricação, a barra condutora 2, com o molde de prensagem 10, é colocada em uma prensa a quente na qual altas temperaturas de 130° C a 180° C e pressões de vários KPa (bars), por exemplo, 2000 KPa (20 bars), são aplicadas à barra condutora 2 com a fita condutora 3, a massa 4, e a folha adicional 8 durante várias horas, por exemplo, de 1,5 hora a 3 horas. A folha adicional 8 evita que a massa não endurecida 4 se mova para a prensa a quente. Na prensa a quente, a massa 4 é endurecida, e a massa 4 e a fita condutora 3 são fixadas uma à outra e à barra condutora 2, respectivamente. Após o endurecimento e fixação da barra condutora 2 e do molde de prensagem 10, são removidos da prensa a quente e o molde de prensagem 10 é desmontado.
[0016] O resultado da fabricação é ilustrado de forma esquemática por uma vista de corte frontal da barra condutora 2 da Figura 4. Como pode ser visto na Figura 4, a fita condutora 3 está ligada à barra condutora 2, na parte inferior e na parte superior da barra condutora 2. A fita condutora 3 cobre a massa endurecida 4 na área dos lados estreitos 22 da barra condutora 2. A fita condutora 3, que é uma fita de mica em um exemplo, cobre também as arestas da barra condutora 2 e pequenas partes das faces laterais próximas das arestas e permanecem na barra condutora 2 após a fabricação. Como pode ser visto na Figura 4, os raios definidos com precisão da barra condutora 2 são formados a 0,5 mm até 3 mm, neste exemplo, 2,5 mm. Outras vantagens do método da invenção são que as heterogeneidades de campo elétrico na área da transposição dos filamentos 23 são evitadas. Como não há mais etapas de fabricação a serem realizadas, danos aos filamentos 23 podem ser excluídos. Outra vantagem em relação ao estado da técnica é que a remoção de uma folha portadora para transportar a massa 4 não é necessária enquanto nenhuma folha portadora é aplicada. A função da folha portadora comumente usada para transportar a massa 4 é adotada pela fita condutora 3 da forma descrita.
[0017] A Figura 5 mostra uma vista frontal esquemática de um molde de prensagem 10 composto por nove partes com arestas arredondadas para abranger e fabricar quatro barras condutoras 2, semelhante à Figura 3. Por este meio, a parte superior 15 do molde de prensagem 10 tem duas cavidades para envolver as partes superiores de duas barras condutoras 2. Três partes do meio 14 estão dispostas de forma a serem posicionadas à esquerda, no meio e no lado direito das duas barras condutoras 2. Uma parte intermediária 17 está disposta para encostar as partes do meio 14 na parte superior e na parte inferior. Na parte superior e na parte inferior, a parte intermediária 17 tem duas cavidades cada para envolverem cada duas barras conduto- ras 2. Do mesmo modo, três partes do meio 14 também estão dispostas por baixo da parte intermediária 17 para se encostar a parte intermediária 17. O molde de prensagem 10 é envolvido no fundo com a parte inferior 13 que encosta com as três partes do meio 14 e que tem uma forma simétrica para a parte superior 15 para abranger duas barras condutoras 2. As faces internas do molde de prensagem 10 são moldadas para criar as barras condutoras 2 com arestas arredondadas definidas 12. Como pode ser visto, o molde de prensagem 10 é adequado para a fabricação de quatro barras condutoras 2, simultaneamente. Os exemplos indicados se referem a uma barra condutora 2 como uma barra Roebel, outros exemplos são designados, especialmente uma barra condutora 2, como parte de uma bobina.
[0018] Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes com referência às modalidades exemplificativas da mesma, será evidente para um versado na técnica que várias mudanças podem ser feitas, e equivalentes empregues, sem nos afastarmos do escopo da invenção. A descrição anterior das modalidades preferidas da invenção foi apresentada para fins de ilustração e descrição. Ela não pretende ser exaustiva ou limitar a invenção à forma precisa descrita, e modificações e variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima referidos ou podem ser adquiridas a partir da prática da invenção. As modalidades foram escolhidas e descritas de modo a explicar os princípios da invenção e a sua aplicação prática para permitir a um versado na técnica utilizar a invenção em várias modalidades, que são adequadas para o uso particular contemplado. Pretende-se que o âmbito da invenção seja definido pelas reivindicações aqui apensas, e seus equivalentes. A totalidade de cada um dos documentos mencionados acima é incorporada aqui por referência.
NÚMEROS DE REFERÊNCIA 2 - Barra condutora 3 - Fita condutora 4 - Massa 6 - Folha de liberação 8 - Folha adicional 10 - Molde de prensagem 12 - Aresta arredondada 13 - Parte inferior 14 - Parte do meio 15 - Parte superior 17 - Parte intermediária 22 - Lado estreito 23 - Filamentos 25 - Isolamento principal 61 - Seção transparente REIVINDICAÇÕES

Claims (9)

1. Método para a fabricação de uma barra condutora (2), caracterizado pelo fato de que tem as seguintes etapas, aplicar uma massa (4) em um lado de uma fita condutora (3), prover um molde de prensagem (10) com arestas arredondadas (12) no lado interno (22) do molde de prensagem (10), envolver a fita condutora (3) com a massa aplicada (4) direcionada para a barra condutora (2) em torno da barra condutora (2), aplicar o molde de prensagem (10) à barra condutora (2), prensar a quente a barra condutora (2) por meio do molde de prensagem (10), e remover o molde de prensagem (10).
2. Método para a fabricação de uma barra condutora (2), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fita condutora (3) é mais larga do que a massa (4).
3. Método para fabricação de uma barra condutora (2), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que tem as etapas de aplicar uma folha de liberação (6) no outro lado da massa (4) oposto à fita condutora (3), e remover a folha de liberação (6) antes de aplicar a fita condutora (3) ao lado estreito (22) da barra condutora (2).
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, antes da etapa de prensagem a quente no molde de prensagem (10), a barra condutora (2) é completamente envolvida por uma folha adicional (8), e remove a folha adicional (8) depois da prensagem a quente.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fita condutora (3) é uma fita de mica.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicar a massa (4) com a fita condutora (3) e a folha de liberação (6) é conduzida por um enrolador.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o molde de prensagem (10) é construído a partir de quatro partes, uma parte superior (15), duas partes do meio (14), cada uma para os lados longitudinais da barra condutora (2), e uma parte inferior (13), enquanto que a parte superior (15) e a parte inferior (13), cada uma, têm um raio interno das arestas do lado interno (22) de 2,5 mm.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o molde de prensagem (10) é construído a partir de nove partes, uma parte superior (15), três partes do meio superiores (14) se encostam à parte superior (15), uma parte intermediária (17) se encosta às três partes do meio (14) na parte superior, e se encosta a três partes do meio inferiores adicionais (14) abaixo, e uma parte inferior se encosta às partes do meio (14), através da qual o molde de prensagem (10) é destinado a incluir quatro barras condutoras (2).
9. Uso de uma fita condutora (3) com massa aplicada (4) para a fabricação de uma barra condutora (2), caracterizado pelo fato de que utiliza um método, como definido na reivindicação 1.
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