BR9904716B1 - membro de fixação para bobina isolante, máquina dinamoelétrica com a mesma e método para a fixação da bobina isolante com a mesma. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MEMBRO DE FIXAÇÃO PARA BOBINA ISOLANTE, MÁQUINA DINAMOELÉTRICA COM A MESMA E MÉTODO PARA A FIXAÇÃO DA BOBINA ISOLANTE COM A MESMA".

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um membro de fixação de uma bobina isolante em uma máquina dinamoelétrica, uma máquina dinamoelé- trica equipada com o membro de fixação e um método de fixação da bobina isolante nela.

Máquinas dinamoelétricas tais como os motores elétricos, gera- dores de potência ou o equivalente são fabricadas através da instalação de bobinas isolantes que compreendem materiais isolantes e condutores dentro de rasgos de um núcleo de ferro. Durante a operação, vários tipos de forças tais como a força eletromagnética em uma direção radial, a força de expan- são/contração térmica em uma direção longitudinal, ou o trabalho equiva- lente sobre as bobinas isolantes. Portanto, usualmente, de modo a resistir a estes vários tipos de forças para manter a função como a bobina isolante, nos motores ou nos geradores de potência pequenos, após a instalação das bobinas isolantes (revestimento de mica) dentro dos rasgos de um núcleo de ferro, um tratamento de impregnação/cura de resina é efetuado.

No entanto, em um gerador de potência de tamanho maior, é difícil de impregnar de resina após a instalação das bobinas. Assim, as bo- binas isoladas (revestimento de mica) são impregnadas com resina e cura- das com antecedência, seguido pela instalação das bobinas isoladas trata- das dentro dos rasgos de um núcleo de ferro.

A Fig. 1 é uma vista em perspectiva parcialmente em corte que mostra um exemplo de um estator de uma máquina dinamoelétrica existente deste tipo. Uma bobina isolada 28 que compreende os materiais isolantes 26 e os condutores 27 que é impregnada com a resina e curada com ante- cedência é instalada em um rasgo 3 de um núcleo de ferro 2 que é obtido pela laminação de um número de aços de silício 1. A bobina isolada 28 é presa por espaçadores 29 formados de FRP e posicionadas sobre as su- perfícies de topo e de fundo da Fig. 1 e as cunhas 30 dando uma força de compressão a estes espaçadores 29 em uma direção para cima e para bai- xo da Fig. 1. A dimensão das bobinas isoladas 28 varia e a dimensão dos rasgos 3 do núcleo de ferro 2 também varia. Portanto, em geral os rasgos 3 são formados com uma tolerância. Assim, ocorrem folgas entre as superfí- cies laterais da bobina isolada 28 e as superfícies internas do rasgo 3. Como um resultado disto, em um exemplo existente mostrado na Fig. 1, dentro das folgas 22 que sobram sobre a superfície lateral da bobina isola- da 28, inserindo folhas de FRP 20 conformando os seus tamanhos, a bobina isolada 28 é presa.

Ainda, como mostrado na Fig. 2, no lugar do FRP acima menci- onado, uma mola ondulada 21 feita de FRP é inserida dentro das folgas 22. Neste caso, devido à força de recuperação e a força de atrito da mola on- dulada 21, a bobina isolada 28 é presa.

Ainda mais, em outro exemplo, como mostrado na Fig. 3, sobre uma superfície lateral da bobina isolada 28 um membro de fixação 33 que compreende uma camada de material elástico 31 dentro do qual um enchi- mento inorgânico é preenchido, e uma camada de material elástico 32 den- tro do que um enchimento inorgânico não é preenchido é formada com an- tecedência. Juntamente com este membro de fixação 33, a bobina isolada 28 é instalada dentro do rasgo 3. Devido à força de repulsão do membro de fixação 33 que compreende duas camadas de material elástico 31 e 32, e a força de atrito com o núcleo de ferro 2, a bobina isolada 28 é presa (Patente Canadense N- 932013). Adicionalmente, em ainda outro exemplo proposto no Pedido de Patente Japonesa N° 8-243780, através da formação do mate- rial inorgânico em fibras moídas, a transmissão de calor da bobina isolada para o núcleo de ferro 2 é melhorada.

Ainda outro exemplo é mostrado na Fig. 4, em que uma folha 34 de material elástico tem uma superfície equipada com nervuras que faceiam a superfície interna do rasgo 3, por meio do qual o módulo de elasticidade aparente é reduzido para facilitar a fácil instalação (USP4008409).

As folgas 22 que ocorrem entre a bobina isolada 28 e o rasgo 3 tem alta resistência térmica para causar dificuldade na transmissão do calor De Joule gerado dentro do condutor 27 durante a operação para o núcleo de ferro 2, por meio disto resultando na subida da temperatura da bobina isolada 28. Como um resultado disto, as características elétricas e mecâni- cas do material orgânico que constitui o material isolante 26 são aceleradas na degradação. Conseqüentemente, reduzindo a resistência térmica das folgas 22 pela utilização dos vários tipos de membros de fixação acima mencionados melhoram o desempenho de uma máquina dinamoelétrica.

No entanto, no meio mostrado na Fig. 1, a rigidez da folha de FRP 20 é alta. Portanto, a folha de FRP 20 não pode acompanhar as irre- gularidades formadas sobre a superfície interna do rasgo 3 de um núcleo de ferro 2 constituído de aço silício laminado fino 1. Portanto, mesmo se a folha de FRP 20 for instalada, folgas de minutas permanecem ali para impedir a condução térmica para o núcleo de ferro 2. Ainda, a folha de FRP 20 é im- possível de ser preparada em espessuras continuamente diferentes. Assim, se não existe uma folha de FRP 20 apropriada, a folha de FRP 20 pode não ser utilizada. Conseqüentemente, neste caso, devido às folgas 22 a condu- ção térmica é impedida sobre uma ampla área, e a força que fixa a bobina isolada 28 seria deteriorada.

Quando o meio mostrado na Fig. 2 é adotado, ele pode se con- formar suficientemente a mudanças de dimensão das folgas 22. No entanto, devido à utilização de uma mola ondulada, permanecem folgas entre a bo- bina isolada 28 e o rasgo 3. Isto não é desejável do ponto de vista da con- dução térmica.

O meio mostrado na Fig. 3, pela utilização da camada de mate- rial elástico 31 dentro do qual um material orgânico está composto e a ca- mada de material elástico 32 dentro do qual um material orgânico não está composto, pode se conformar às irregularidades dentro do rasgo 3 e não permite que as folgas permaneçam. No entanto, devido à existência da ca- mada de material elástico 32 que consiste somente em um material orgânico o qual tem baixa condutividade térmica comparado com o material inorgâni- co e os metais, a camada de material elástico 32 impede a condução térmi- ca. Ainda, quando a bobina isolada 28 na qual um membro de fixação 33 que compreende as camadas de material elástico 31 e 32 está preso é ins- talada dentro do rasgo 3 do núcleo de ferro 2, quando vários tipos de vibra- ção que atuam sobre a bobina isolada 28 durante a operação, o membro de fixação 33 pode ser rachado pelas bordas dos aços de silício finos 1 para descascar ou arrancar a superfície da bobina isolada 28. Conseqüente- mente, através da operação por um longo tempo, sobre uma ampla área, as folgas provavelmente irão ocorrer. Quando as fibras moídas ou o equiva- lente são preenchidas, como idênticas com o acima, o membro de fixação 33 provavelmente irá rasgar o que resulta na ocorrência das folgas.

No caso do meio mostrado na Fig. 4, uma camada de material elástico 34 que tem uma superfície equipada com nervuras formadas em corrugações, é formada sobre a bobina isolada 28 para ser instalada. Con- seqüentemente, as folgas ocorrem entre a bobina isolada 28 e o núcleo de ferro 2 para impedir a condução térmica.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção é executada considerando as circunstânci- as acima mencionadas. Um objeto da presente invenção é de fornecer um membro para fixar uma bobina isolada dentro de um rasgo de recepção de bobina de uma máquina dinamoelétrica, uma máquina dinamoelétrica equi- pada com o membro de fixação e um seu método de fixação. Aqui, o mem- bro de fixação da bobina isolada, melhora a condutividade térmica para im- pedir que a subida da temperatura da bobina isolada ocorra e o seu desem- penho da degradação, por meio disto mantendo uma alta confiabilidade por um longo tempo.

Um membro de fixação da presente invenção para obter o objeto mencionado acima é utilizado para fixar uma bobina isolada preparada com antecedência em um rasgo de um núcleo de ferro. Aqui, o membro de fixação da bobina isolada da presente invenção é caracterizado pelo fato de que o membro de fixação é uma folha de laminado que compreende pelo menos uma das folhas de reforço e uma camada de material elástico como borra- cha laminada sobre pelo menos uma superfície de cada folha de reforço. O membro de fixação da bobina isolada, que compreende uma folha de laminado que inclui pelo menos uma folha de reforço e uma cama- da de material elástico como borracha laminado sobre pelo menos uma su- perfície da folha de reforço, comparado com um membro de fixação que é composto somente de uma camada de material elástico como borracha ou uma camada de material elástico dentro da qual o material inorgânico é pre- enchido, é alta na resistência ao cisalhamento. Conseqüentemente, o des- cascamento ou o arrancamento do membro de fixação da bobina isolada devido ao cisalhamento através do contato com as bordas de finos aços de silício que constituem o núcleo de ferro podem ser suprimidos.

Em adição, o membro de fixação composto da folha de reforço e da camada de material elástico como borracha pode se conformar com as irregularidades da superfície interna do rasgo para impedir a ocorrência das folgas, resultando em uma retenção firme da bobina isolada e em uma ex- celente condução térmica. Mais ainda, o membro de fixação o qual tem me- nor ocorrência de descascamento ou arrancamento da bobina isolada pode suprimir o aumento de temperatura da bobina isolada durante um longo pe- ríodo com estabilidade.

Conseqüentemente, pela utilização do membro de fixação da presente invenção, uma máquina de dinamoelétrica que tem uma alta confi- abilidade pode ser fabricada.

Aqui, no membro de fixação da bobina isolada, a folha de refor- ço é pelo menos uma selecionada entre uma película plástica, um tecido trançado ou um tecido não trançado formado de material inorgânico, de material orgânico ou de ambos, e um tecido não trançado calandrado for- mado de material inorgânico, de material orgânico ou de ambos. Por meio disto, o membro de fixação pode reduzir adicionalmente a razão de incidên- cia de cisalhamento e permite suprimir o aumento de temperatura da bobina isolada por um longo período com estabilidade.

Ainda, o membro de fixação é um membro para fixar uma bobina isolada dentro da máquina dinamoelétrica acima mencionada, e a camada de material elástico como borracha acima mencionada está cheia por pelo menos um, de um enchimento inorgânico e um pó de metal cada um tendo uma alta condutividade térmica. Por meio disto, a condução térmica é adici- onalmente melhorada.

Mais ainda, o membro de fixação é um membro para fixar a bo- bina isolada acima mencionada, e sobre uma superfície da camada de ma- terial elástico como borracha que constitui a camada mais externa cortes ou ondulações são fornecidas.

Por meio disto, o coeficiente elástico aparente do membro de fixação da bobina isolada é reduzido para facilitar a instalação da bobina isolada dentro do rasgo. Ainda, o membro de fixação que tem os cortes, co- bre a bobina isolada de modo que a direção dos cortes coincide com uma direção que tem um ângulo com respeito à direção de instalação dentro do rasgo, seguida pela instalação. Implementando deste modo, quando da instalação, os cortes não prendem nas bordas do núcleo de ferro para su- primir o descascamento ou o arrancamento da camada de material elástico como borracha. Como um resultado disto, a ocorrência de porções não ins- taladas pode ser reduzida para suprimir firmemente o aumento de tempera- tura da bobina isolada. Ainda, o membro de fixação que tem a camada de folha de reforço, comparado com um que consiste somente em um material elástico como borracha, é menor em uma razão de incidência de cisalha- mento quando da inserção.

Incidentalmente, o membro de fixação é um membro para fixar a bobina isolada da máquina dinamoelétrica acima mencionada, e a sua re- sistividade de volume na direção de laminação está na faixa de 10° a 10^5 Ω cm. Portanto, dispondo uma camada semicondutora de resistividade de volume na mesma faixa da camada mais externa da bobina isolada, a su- perfície da bobina isolada e do núcleo de ferro é mantida no mesmo poten- cial para suprimir a descarga parcial entre ambos. Assim, a desnaturação, a danificação, o arrancamento, e o descascamento devido à degradação de descarga parcial do membro de fixação podem ser impedidos de ocorrer. Como um resultado disto, o calor gerado dentro da bobina isolada pode ser transmitido ainda mais eficientemente para o núcleo de ferro. Por outro lado, a máquina dinamoelétrica da presente invenção está caracterizada pelo fato de que qualquer um dos membros de fixação acima mencionados da bobina isolada fixa uma bobina isolada preparada com antecedência. Como o membro de fixação da bobina isolada, um que compreende uma folha de laminado de uma ou mais camadas de folhas de reforço e uma camada de material elástico como borracha é utilizado. Con- seqüentemente, comparado com um membro de fixação composto somente de uma camada de material elástico como borracha ou de uma camada de material elástico dentro da qual um enchimento inorgânico está preenchido, a resistência ao cisalhamento é alta. Por meio disto, a ocorrência de des- cascamento e de arrancamento do membro de fixação da bobina isolada devido ao cisalhamento causado pelo contato com as bordas dos finos aços de silício que constituem o núcleo de ferro pode ser reduzido. Ainda, o membro de fixação composto de camadas de folhas de reforço e de material elástico como borracha, pode se conformar com as irregularidades da su- perfície interna de um rasgo, resultando em uma dificuldade de causar fol- gas. Por meio disto, o membro de fixação pode ser mantido firmemente e é excelente em condução térmica. Mais ainda, como o descascamento ou o arrancamento do membro de fixação da bobina isolada ocorre menos, por um longo período, o aumento de temperatura da bobina isolada pode ser suprimido com estabilidade, por meio disto uma máquina dinamoelétrica de alta confiabilidade pode ser fornecida.

Agora, em uma máquina dinamoelétrica da presente invenção, na camada mais externa de uma bobina isolada, uma camada semiconduto- ra de resistividade de volume de 10° a 105 Q.cm é disposta. Por meio disto, quando uma folha de laminado que tem uma resistividade de volume na di- reção de laminação na mesma faixa da camada mais externa é utilizada como um membro de fixação, a superfície da bobina isolada do núcleo de ferro pode ser mantida no mesmo potencial, por meio disto impedindo de ocorrer uma descarga parcial entre ambas. Conseqüentemente, como men- cionada acima, o calor gerado dentro da bobina isolada pode ser mais efici- entemente conduzido para o núcleo de ferro. Ainda, na máquina dinamoelétrica acima mencionada entre o membro de fixação e uma superfície interna do rasgo, uma camada de gra- xa, de composto de óleo, ou de lubrificante inorgânico de alta condução térmica é formada. Por meio disto, o contato com as irregularidades de uma superfície interna do rasgo e a bobina isolada pode ser melhorado para contribuir no melhoramento da condutividade térmica. Em adição, como o atrito que ocorre entre a superfície interna do rasgo e a superfície da folha de laminado como um membro de fixação pode ser reduzido, a ocorrência de cisalhamento na superfície da folha de laminado pode ser adicional- mente reduzida.

Por outro lado, um método de fixação da bobina isolada acima mencionada está caracterizado pelo fato de que, quando uma bobina isola- da preparada com antecedência é instalada dentro de um rasgo de um nú- cleo de ferro de uma máquina dinamoelétrica para fixar, através do membro de fixação da bobina isolada, em pelo menos uma superfície lateral da bobi- na isolada é coberto, seguido pela instalação. Por meio disto, o cisalha- mento da camada de material elástico como borracha devido ao atrito gera- do entre o membro de fixação da bobina isolada e a superfície interna do rasgo pode ser suprimido. Como um resultado, uma máquina dinamoelétrica que tem uma alta confiabilidade pode ser fabricada.

Ainda, um método de fixação de uma bobina isolada da pre- sente invenção relaciona-se a um método de fixação da bobina isolada aci- ma mencionada, e uma sua superfície que faceia a superfície interna de um rasgo está coberta para ser uma camada de material elástico como borra- cha. Implementando deste modo, a camada de material elástico como bor- racha acompanha as irregularidades da superfície interna do rasgo para melhorar o contato. Por meio disto, a condução térmica pode ser adicional- mente melhorada.

Em adição, um método de fixação de uma bobina isolada da presente invenção, no método de fixação da bobina isolada acima mencio- nada, quando um membro de fixação que tem cortes fornecidos sobre uma superfície de uma camada de material elástico como borracha que constitui a camada mais externa é utilizado, cobre de tal modo que os cortes tem um ângulo com respeito à direção de instalação da bobina isolada.

Por meio disto, quando da instalação da bobina isolada, os cor- tes não prendem nas bordas de um núcleo de ferro e assim pode suprimir o descascamento e o arrancamento da camada de material elástico como bor- racha. Conseqüentemente, como a ocorrência de porção não instalada pode ser reduzida, o aumento de temperatura da bobina isolada pode ser firme- mente suprimida.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHOS

Fig. 1 é uma vista em corte parcial de uma máquina dinamoelé- trica para explicar um membro de fixação e um método de fixação de uma bobina isolada convencional.

Fig. 2 é uma vista em corte parcial de uma máquina dinamoelé- trica para explicar um membro de fixação e um método de fixação de uma bobina isolada convencional.

Fig. 3 é uma vista em corte parcial de uma máquina dinamoelé- trica para explicar um membro de fixação e um método de fixação de uma bobina isolada convencional.

Fig. 4 é uma vista em corte parcial de uma máquina dinamoelé- trica para explicar um membro de fixação e um método de fixação de uma bobina isolada convencional.

Fig. 5 é uma vista em perspectiva que mostra uma modalidade de um membro de fixação de uma bobina isolada de acordo com a presente invenção.

Fig. 6 é uma vista em perspectiva que mostra outra modalidade de um membro de fixação de uma bobina isolada de acordo com a presente invenção.

Fig. 7 é uma vista em corte parcial que mostra um modelo de teste de uma máquina dinamoelétrica que utiliza um membro de fixação de acordo com a presente invenção.

Fig. 8 é uma vista em corte parcial que mostra um modelo de teste de uma máquina dinamoelétrica em um membro de fixação convencio- nal.

Fig. 9 é uma vista em corte parcial que mostra um modelo de teste de uma máquina dinamoelétrica em outro membro de fixação conven- cional.

Fig. 10 é uma vista em corte parcial que mostra um modelo de teste de uma máquina dinamoelétrica em ainda outro membro de fixação convencional.

Fig. 11 é uma vista em corte parcial que mostra um modelo de teste de uma máquina dinamoelétrica que utiliza um membro de fixação de acordo com outra modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Com referência aos desenhos, a presente invenção será expli- cada em mais detalhes. A Fig. 5 é uma vista em perspectiva que mostra es- quematicamente uma modalidade de um membro de fixação de uma bobina isolada da presente invenção. Nesta figura, o membro de fixação é uma fo- lha de laminado 5.

A folha de laminado 5 tem um papel de aramida 18 que é um tecido não trançado calandrado. O papel de aramida 18 constitui uma ca- mada de folha de reforço na presente modalidade. Sobre ambas as superfí- cies do papel de aramida 18 que é uma camada de folha de reforço, uma borracha de silicone 19 que tem uma alta condutividade a qual constitui uma camada de material elástico como bocracha é laminado. Assim, na presente modalidade, o papel de aramida 18 é ensanduichado por camadas de bor- racha de silicone 19 que tem alta condutividade térmica. No entanto, sem restrição a isto, um no qual a borracha de silicone 19 que tem alta conduti- vidade térmica é laminado somente sobre uma superfície pode ser utilizado. Ainda, uma pluralidade de folhas de reforço cada uma tendo pelo menos uma superfície sobre a qual uma camada de material elástico como borra- cha é laminada pode ser utilizada. Ainda, como mostrado na Fig. 6, um pa- pel de aramida 18' que não é calandrado pode ser utilizado.

Apesar de que na presente modalidade, um papel de aramida 18 é utilizado como uma camada de folha de reforço, é claro que ela não está restrita a isto. A camada de folha de reforço necessita ser capaz de impedir a ocorrência de descascamento ou de arrancamento que acompa- nha o cisalhamento do material elástico como borracha durante a instalação de uma bobina isolada ou a operação, e ser flexível de modo a ser instalada facilmente dentro da folga entre uma bobina isolada e um rasgo. Por exem- plo, um tecido trançado ou um tecido não trançado formado de material inorgânico, de material orgânico ou de ambos destes, um tecido não trança- do calandrado formado de material inorgânico, material orgânico ou de am- bos destes, ou uma película plástica podem ser adotados. Além do papel de aramida, por exemplo, um tecido de vidro ou um tecido de poliéster pode ser útil.

O material elástico como borracha não está restrito à borracha de silicone 19 que tem alta condutividade térmica tal como mostrado nas Figs. 5 e 6. Em adição, é preferível ser um que contenha qualquer um ou ambos o enchimento inorgânico que tem uma alta condutividade térmica tal como o nitreto de boro, o nitreto de alumínio ou o oxido de alumínio e pó metálico.

A espessura de uma folha de laminado 5 não é particularmente restrita e várias espessuras podem ser selecionadas apropriadamente de- pendendo da dimensão do rasgo a ser empregado e da dimensão da bobina isolada. A resistividade de volume na direção de laminação é, no entanto, preferível estar na faixa de 10° a 105 Q.cm. Quando uma camada semicon- dutora (não-mostrada na figura) cuja resistividade de volume está na mesma faixa é fornecida na camada mais externa da bobina isolada, as superfícies da bobina isolada e do núcleo de ferro podem ser mantidas no mesmo po- tencial. Por meio disto, a descarga parcial entre elas pode ser suprimida.

Ainda, quando a camada mais externa de uma folha de lamina- do 5 que compreende uma folha de reforço e uma camada de material elás- tico como borracha, isto é, a camada que contacta com a superfície interna de um rasgo, é composta de uma camada de material elástico como borra- cha, como mostrado na Fig. 6, é preferível ter os cortes 25 sobre ela. Os cortes 25 reduzem a elasticidade aparente para facilitar a instalação da bo- bina isolada dentro do rasgo. Incidentalmente, quando os cortes 25 são for- necidos, é preferível cobrir a bobina isolada com a folha de laminado 5 como um membro de fixação, de modo que a direção de formação dos cor- tes 25 coincida com uma direção que tem um ângulo com respeito à direção de instalação da bobina isolada dentro do rasgo. Por meio disto, os cortes 25 não agarram as bordas de um núcleo de ferro, e o arrancamento ou o descascamento do material elástico como borracha podem ser suprimidos, e uma porção que não é instalada pode ser suprimida em ocorrência. Os ras- gos 25 preferivelmente são fornecidos com uma profundidade que quase atinja o papel de aramida 18' na direção da espessura da borracha de sili- cone 19 que tem uma alta condutividade térmica, uma camada de material elástico como borracha. Quando a borracha de silicone 19 que tem uma alta condutividade térmica é formada sobre ambas as superfícies do papel de aramida 18', uma camada de folha de reforço, como na modalidade pre- sente, é preferível formar os cortes 25 sobre ambas as suas superfícies.

Quando os cortes 25 são fornecidos deste modo, quando forne- cendo os cortes 25 de modo a coincidirem com uma direção que forma um ângulo prescrito com respeito a uma direção de instalação da bobina isola- da dentro do rasgo, durante a cobertura da bobina isolada com a folha de laminado 5, é somente necessário tomar cuidado com esta direcionalidade.

Em adição, quando uma camada de material elástico como bor- racha é fornecida sobre a camada mais externa, ao invés de formar os cor- tes 25 como descrito acima, uma pluralidade de ondulações pode ser forne- cida sobre a sua superfície. Mesmo por meio disto, a elasticidade aparente da camada de material elástico como borracha pode ser reduzida para faci- litar a instalação da bobina isolada dentro do rasgo. Ainda, comparado com o caso aonde os cortes 25 tal como mostrado na Fig. 6 são fornecidos, a pega pelas bordas do núcleo de ferro pode ser reduzida em ocorrência quando da instalação.

A folha de laminado 5 que é um membro de fixação da bobina isolada acima mencionada está disposta de modo a cobrir pelo menos am- bas as superfícies laterais da bobina isolada preparada com antecedência. A bobina isolada assim coberta pelo membro de fixação é instalada dentro do rasgo de um núcleo de ferro de uma máquina dinamoelétrica e fixada.

A folha de laminado 5 deve ser disposta de modo a cobrir pelo menos uma superfície lateral da bobina isolada. No entanto, ambas as su- perfícies laterais e a superfície do fundo da bobina isolada também podem ser cobertas. No entanto, mesmo nesta modalidade, após a disposição da bobina isolada e do membro de fixação, como explicado na seção do histó- rico da invenção, as cunhas são instaladas. Na presente modalidade, am- bas ou nenhuma das superfícies de topo e de fundo de uma bobina isolada também estão cobertas pela folha de laminado 5 que tem uma camada de material elástico como borracha. Portanto, comparado com o caso aonde somente ambas as superfícies laterais de uma bobina isolada estão cober- tos, a deformação por deslizamento da folha de laminado 5 na direção para cima e para baixo da bobina isolada devido à força de compressão da cu- nha pode ser suprimida. Por meio disto, a bobina isolada pode ser presa mais firmemente.

Um meio para cobrir uma bobina isolada com uma folha de la- minado 5 não é particularmente restrito. Um adesivo ou o equivalente (não- mostrado na figura) pode ser aderido ou enrolado para cobrir. No entanto, quando coberto sem a utilização de um tal adesivo, sem ser influenciado pela condutividade térmica, pela propriedade mecânica ou pela durabilidade térmica que o adesivo tem, uma máquina dinamoelétrica de alta confiabili- dade pode ser fabricada.

Como descrito acima, a folha de laminado 5 é formada através da laminação de uma camada de material elástico como borracha sobre uma camada de folha de reforço. Quando cobrindo a bobina isolada com isto, é preferível cobrir a bobina isolada de modo que a camada de material elástico como borracha, isto é, uma camada de borracha de silicone 19 que tem uma alta condutividade térmica nesta modalidade, seja posicionada so- bre o lado que faceia a superfície interna do rasgo. Como um núcleo de fer- ro que forma um rasgo é uma pilha de uma pluralidade de aços de silício, são formadas uma pluralidade de irregularidades sobre a superfície interna do rasgo. Conseqüentemente, uma camada de material elástico como bor- racha, quando estando em contato com esta superfície irregular, devido à sua força elástica faz um contato íntimo com a sua superfície irregular para resultar na dificuldade de ocorrência das folgas.

Quando a bobina isolada coberta por uma folha de laminado 5 está disposta dentro de um rasgo, entre a folha de laminado 5 e a superfície interna do rasgo, é preferível dispor qualquer uma das camadas de graxa, de composto de óleo, e de lubrificante inorgânico que tenha uma alta con- dutividade térmica. Por meio disto, o contato com a superfície da bobina isolada ou com a superfície interna do rasgo pode ser realçado para resultar em um aperfeiçoamento adicional de condução térmica. Como um meio para dispor qualquer uma das camadas de graxa, de composto de óleo, e de lu- brificante inorgânico de alta condutividade térmica, tipicamente, um meio para revestir estes sobre a superfície da folha de laminado 5 com antece- dência pode ser adotado. Em adição, quando tomando uma constituição de revestir estes sobre a superfície interna do rasgo com antecedência, du- rante o transporte ou o armazenamento da própria bobina isolada coberta pela folha de laminado 5, a graxa ou o equivalente pode ser impedida de descascar.

A seguir, a condução térmica e a resistência ao cisalhamento quando os membros de fixação das presentes modalidades são aplicadas em modelos de teste mostrados nas Figs. 7 a 11 serão explicadas com mo- dalidades.

MODALIDADE 1

A Fig. 7 é uma vista em corte parcial que mostra um modelo de teste da mesma forma que uma máquina dinamoelétrica que emprega um membro de fixação de acordo com uma modalidade da presente invenção. O modelo presente é constituído de um núcleo de ferro 2 composto de uma pilha de aços de silício 1, um rasgo 3 formado no núcleo de ferro 2, um blo- co de alumínio 4 da mesma forma externa que aquela de uma bobina isola- da, e uma folha de laminado 5 que é um membro de fixação enrolado ao redor do bloco de alumínio 4. Incidentalmente, o tamanho do rasgo do mo- delo presente é de 22 cm na direção da altura, 3 cm na direção a largura, e 20 cm na direção da profundidade. Sobre o núcleo de ferro 2 e o bloco de alumínio 4, de modo a verificar a condução térmica, como mostrado na Fig. 7, com o bloco de alumínio como o centro, sobre o seu lado direito os ter- mopares 6, 7, 8, 9, e 10 estão dispostos, e sobre o seu lado esquerdo os termopares 11, 12, 13, 14, e 15 estão dispostos. Ainda, sobre o lado de topo e o lado de fundo do bloco de alumínio 4 dentro do rasgo 3, as espumas de uretano 16 e 17 estão dispostas como um isolante térmico, respectivamente. Incidentalmente, apesar de não-mostrado na figura, sobre os lados de ex- tremidade na direção da profundidade de bloco de alumínio 4 também, as espumas de uretano estão dispostas para a radiação de calor de outras além das superfícies laterais do bloco de alumínio 4, isto é, as superfícies de medição, sejam tão pequenas quando possível.

Ainda, na presente modalidade, quando verificando a condução térmica quando o membro de fixação da presente invenção é adotado, para eliminar a influência da camada isolante na bobina isolada, sem dispor de uma que corresponda à camada isolante da bobina isolada, somente o blo- co de alumínio 4 é utilizado.

A folha de laminado 5 que é um membro de fixação utilizado na presente modalidade é uma na qual o papel de aramida calandrado 18 é ensanduichado por borracha de silicone 19 que tem uma alta condutividade térmica (mostrado na Fig. 5).

Ao bloco de alumínio 4 do modelo de teste de tal constituição, uma quantidade de calor de 300 W é fornecida pela utilização de um aque- cedor revestido, e com os respectivos termopares mostrados na Fig. 7, as temperaturas das porções respectivas são medidas.

Com estas temperaturas, a condutância térmica total de ambas as superfícies laterais do bloco de alumínio 4 é calculada. O resultado está mostrado na Tabela 1.

EXEMPLO COMPARATIVO 1

A Fig. 8 é uma vista em corte parcial de um modelo de teste de uma máquina dinamoelétrica utilizado para confirmar a condução térmica quando um membro de fixação de acordo com uma tecnologia convencional é utilizado. No presente modelo, no lugar da folha de laminado 5 da Fig. 7, uma folha de FRP 20 é aplicada somente sobre uma superfície do bloco de alumínio 4. As outras constituições e condições são idênticas àquelas do caso da modalidade 1 mostrada na Fig. 7. Incidentalmente, a folha de FRP 20 é formada de tecido de vidro laminado e de resina epóxi.

Ao bloco de alumínio 4 do modelo de teste mostrado na Fig. 8, com um aquecedor revestido, a quantidade de calor 300 W é fornecida, e com os respectivos termopares mostrados na Fig. 8, as temperaturas das porções respectivas são medidas. Destas temperaturas, a condutância de calor total de ambas as superfícies laterais de bloco de alumínio 4 é calcu- lada. O resultado está mostrado na Tabela 1.

EXEMPLO COMPARATIVO 2

A Fig. 9 é uma vista em corte parcial de um modelo de teste de uma máquina dinamoelétrica utilizado para confirmar a condução térmica quando um membro de fixação de acordo com outra tecnologia convencio- nal é utilizada. No modelo presente, no lugar da folha de FRP 20 da Fig. 8, uma folha de FRP de seção corrugada 21 é aplicada somente sobre uma superfície do bloco de alumínio 4. As outras constituições e condições são idênticas àquelas do caso do exemplo comparativo 1 mostrado na Fig. 8. Incidentalmente, a folha de FRP 21 que tem uma seção corrugada é, como idêntica ao exemplo comparativo 1, composta de tecido de vidro laminado e de resina epóxi.

Ao bloco de alumínio 4 do modelo de teste mostrado na Fig. 9, com um aquecedor revestido uma quantidade de calor de 300 W é forneci- da, e com os respectivos termopares mostrados na Fig.9, as temperaturas das porções respectivas são medidas. Destas temperaturas a condutância térmica total de ambas as superfícies laterais do bloco de alumínio 4 é cal- culada. O resultado está mostrado na Tabela 1.

EXEMPLO COMPARATIVO 3

A Fig. 10 é uma vista em corte parcial de um modelo de teste de uma máquina dinamoelétrica empregado para confirmar a condução térmica quando um membro de fixação de acordo com ainda outra tecnologia con- vencional é utilizada. No presente modelo, um membro de fixação não está disposto entre a superfície lateral do bloco de alumínio 4 e a superfície in- terna do rasgo 3, e a folga 22 é deixada como está. Este é um modelo do caso aonde durante a fabricação, quando considerando a espessura da fo- lha de FRP e a dimensão das folgas 22 a folha de FRP não pode ser insta- lada parcialmente. Incidentalmente, a folga 22 é formada pela instalação parcial da folha de FRP entre a superfície interna do rasgo 3 e a superfície lateral do bloco de alumínio 4 (não-mostrado na figura).

Ao bloco de alumínio 4 do modelo de teste mostrado na Fig. 10, com um aquecedor revestido, uma quantidade de calor de 300 W é forneci- da, e com os respectivos termopares mostrados na Fig. 10, as temperaturas das respectivas porções são medidas. Destas temperaturas a condutância térmica total de ambas as superfícies laterais do bloco de alumínio 4 é cal- culada. O resultado está mostrado na Tabela 1.

Tabela 1

Condutância térmica total da modalidade 1 e dos exemplos comparativos 1, 2, e 3

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NOTA: Todas as figuras são calculadas designando o valor do exemplo comparativo 3 como 100. Tanto maior é o valor, melhor é a condutância térmica.

Como é óbvio da Tabela 1, a modalidade 1, comparada com os exemplos comparativos 1, 2, e 3, é alta na condutância térmica total. Con- seqüentemente, a modalidade 1 pode transmitir eficientemente o calor de Joule gerado dentro da bobina isolada para o núcleo de ferro para resultar na supressão do aumento de temperatura.

MODALIDADE 2

A Fig. 11 é uma vista em corte parcial que mostra um modelo de teste de uma máquina dinamoelétrica que utiliza um membro de fixação de acordo com outra modalidade da presente invenção. Este modelo é consti- tuído de um núcleo de ferro 2 composto de aços de silício 1 empilhados, um rasgo 3 formado no núcleo de ferro 2, um bloco de alumínio 4 que imita uma bobina isolada, e uma folha de laminado 5 enrolada sobre o bloco de alumí- nio 4. Incidentalmente, uma folha de laminado 5 empregada, identicamente à modalidade 1, é uma obtida pelo ensanduichamento do papel aramida calandrado 18 por borracha de silicone que tem uma alta condutividade tér- mica 19 que esta mostrada na Fig. 5.

Em adição, nesta modalidade, precedendo a instalação do bloco de alumínio 4 equipado com a folha de laminado 5 dentro do rasgo 3, sobre ambas as superfícies laterais internas do rasgo 3 uma graxa de silicone 23 que tem uma alta condutividade térmica (condutividade térmica = 0,8 W/m° K) é revestida. Conseqüentemente, quando o bloco de alumínio 4 é instala- do dentro do rasgo 3, a graxa de silicone 23 intervém entre a folha de lami- nado 5 e o rasgo 3.

De modo a verificar a condução térmica, para o núcleo de ferro 2 e o bloco de alumínio 4, como idêntico à modalidade 1, na direção per- pendicular com respeito à superfície lateral do bloco de alumínio 4, um con- junto de cinco termopares 24 está disposto. Aqui, os conjuntos de termopa- res 24 estão dispostos três na direção de profundidade do bloco de alumínio 4 e também três do conjunto 24 sobre o lado oposto com respeito ao bloco de alumínio 4, isto é, no total seis conjuntos de termopares estão dispostos. Por meio disto, a variação da condutância térmica total na direção de pro- fundidade devido ao escalonamento dimensional do bloco de alumínio 4 e do rasgo 3 é medida. Aqui, as outras constituições do modelo de teste são idênticas à modalidade 1.

Ao bloco de alumínio 4 do modelo de teste, com um aquecedor revestido, uma quantidade de calor de 300 W é fornecida, e com os respec- tivos termopares mostrados na Fig. 11, as temperaturas das respectivas porções são medidas. Destas temperaturas, a variação na direção da pro- fundidade da condutância térmica total de ambas as superfícies laterais do bloco de alumínio 4 é calculada. Os resultados estão mostrados na tabela 2.

EXEMPLO COMPARATIVO 4

Ao modelo de teste idêntico à modalidade 2 exceto pelo fato de que a graxa de silicone de alta condutividade térmica não é revestida sobre a superfície interna do rasgo 3, com um aquecedor revestido, uma quanti- dade de calor de 300 W é fornecida. E com os respectivos termopares, as temperaturas das respectivas porções são medidas. Destas temperaturas, a variação na direção de profundidade da condutância térmica total de ambas as superfícies laterais do bloco de alumínio 4 é calculada. Os resultados estão mostrados na Tabela 2.

Tabela 2

Condutância térmica total da modalidade 2 e do exemplo comparativo 4

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Como é óbvio da Tabela 2, nas posições de medição 1 e 2, não existe uma diferença notável na condutância térmica total. No entanto, na posição de medição 3, a modalidade 2 tem um valor mais alto. Disto, é com- preendido que devido à graxa de alta condutividade térmica, o calor de Joule gerado dentro da bobina de isolamento é transmitido particularmente eficientemente para o núcleo de ferro para resultar na supressão do au- mento de temperatura.

MODALIDADE 3

Com uma folha de laminado 5 de acordo com outra modalidade mostrada na Fig. 6, a resistência ao cisalhamento é avaliada do caso que tem os cortes 25. A folha de laminado 5 tem uma estrutura na qual o papel de aramida 18' que não é calandrado é ensanduichado por camadas de bor- racha de silicone 19 que tem uma alta condutividade térmica. A camada de borracha de silicone 19 que tem uma alta condutividade térmica disposta sobre ambas as superfícies tem vinte cortes 25 por 10 cm com uma profun- didade que atinge a superfície do papel de aramida 18'.

A folha de laminado 5 de uma tal estrutura é enrolada ao redor de um bloco de alumínio 4 imitando uma bobina isolada de modo que a di- reção dos cortes 25 formam um ângulo de 45° com respeito à direção de instalação. Na instalação do bloco de alumínio enrolado dentro do rasgo 3 idêntico à Fig. 7, o bloco de alumínio 4 pode ser instalado dentro do rasgo 3, sem induzir o cisalhamento da folha laminada 5.

EXEMPLO COMPARATIVO 5

A folha de laminado da modalidade 3 é enrolada ao redor de um bloco de alumínio 4 de modo que os cortes 25 estejam perpendiculares com respeito à direção de instalação do bloco de alumínio 4, seguido pela insta- lação da fenda 3. Todas as outras condições são idênticas à modalidade 3.

Como um resultado disto, na instalação do bloco de alumínio 4, a folha de laminado 5 é rasgada em porções aonde a folha de laminado 5 contacta com os cantos de uma superfície de fundo do bloco de alumínio 4. Como um resultado disto, quando do completamento da instalação, aproxi- madamente um quinto do papel de laminado 5 é forçado para fora para cau- sar as folgas entre o bloco de alumínio 4 e a superfície interna do rasgo 3.

Do acima, quando a folha de laminado 5 está equipada com os cortes 25 sobre a sua superfície e enrolada ao redor de um bloco de alumí- nio 4 com um ângulo de 45° com respeito à direção de instalação, as folgas não são prováveis de ocorrerem entre o bloco de alumínio 4 e o rasgo 3 de- vido ao cisalhamento. Conseqüentemente, está confirmado que com uma tal constituição, o calor de Joule gerado dentro de uma bobina isolada pode ser transmitido eficientemente para resultar na supressão do aumento de tem- peratura.

Ficará aparente àqueles familiarizados com a fabricação de má- quinas de dinamoelétricas que várias modificações e melhoramentos da in- venção podem ser feitos sem afastar-se dos ensinamentos acima na inven- ção, conseqüentemente, é a nossa intenção abranger dentro das reivindica- ções anexas o verdadeiro espírito e escopo da invenção.

Claims (10)

1. Membro para fixar uma bobina isolante (28) dentro de um ras- go (3) de um núcleo de ferro (2) de uma máquina dinamoelétrica, a bobina isolante (28) sendo preparada com antecedência, caracterizado por com- preender: uma folha de laminado (5) que tem pelo menos uma camada de folha de reforço (18) e uma camada de material elástico como borracha la- minada (19) pelo menos sobre uma superfície da camada de folha de reforço (18).

2. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 1, caracte- rizado pelo fato de que a camada de reforço (18) é pelo menos uma selecio- nada do grupo que consiste em um tecido trançado, um tecido não trançado, e uma película plástica, o tecido trançado e um tecido não-trançado sendo formados de pelo menos um selecionado do grupo que consiste em um ma- terial inorgânico, um material orgânico, e uma sua combinação.

3. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca- racterizado pelo fato de que a camada de material elástico como borracha (19) é preenchido com pelo menos um selecionado de um enchimento inor- gânico que tem uma alta condutividade térmica e um pó de metal.

4. Membro de fixação de acordo com a qualquer uma das reivin- dicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que sobre uma camada mais ex- terna da camada de material elástico como borracha (19) existem cortes (25) ou ondulações formadas sobre a sua superfície.

5. Membro de fixação de acordo com a qualquer uma das reivin- dicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a resistividade de volume do membro de fixação na direção de laminação está na faixa de 10° a 105 Q.cm.

6. Máquina dinamoelétrica fabricada pela instalação de uma bo- bina isolante (28) preparada com antecedência dentro de um rasgo (3) de um núcleo de ferro (2), caracterizado pelo fato de que qualquer um dos membros de fixação conforme definidos nas reivindicações 1 a 5 está dis- posto entre uma superfície lateral de uma bobina isolante (28) e uma super- fície interna de um rasgo (3).

7. Máquina dinamoelétrica de acordo com a reivindicação 6, ca- racterizado pelo fato de que entre o membro de fixação e uma superfície interna de um rasgo (3), uma camada de graxa, uma camada de composto de óleo, ou uma camada de lubrificante inorgânico que tem uma lata condu- tividade térmica é formada.

8. Método para fixar uma bobina isolante (28), que compreende uma etapa de: instalar uma bobina isolante (28) preparada com antecedência dentro de um rasgo (3) de um núcleo de ferro (2) de uma máquina dinamoe- létrica para fixar, caracterizado por uma superfície lateral da bobina isolante (28) que faceia uma superfície da parede do rasgo (3) do núcleo de ferro (2) está coberta pela utilização de qualquer um dos membros de fixação definidos nas reivindica- ções 1 a 5.

9. Método para fixar uma bobina isolante (28) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a superfície que faceia uma superfície interna do rasgo (3) está coberta com uma camada de material elástico como borracha (19).

10. Método para fixar uma bobina isolante (28) de acordo com as reivindicações 8 e 9, caracterizado pelo fato de que a camada de material elástico como borracha (19) tem uma camada mais externa equipada com cortes (25), em que a camada de material elástico como borracha (19) cobre a bobina isolante de modo que os cortes (25) tem um ângulo com respeito à uma direção de instalação da bobina isolante (28).