CN101154848A - 回转电机的定子线圈 - Google Patents

Abstract

一种长期具有下述优良特性的回转电机定子线圈，既不降低定子线圈对地绝缘层的树脂浸渍性，使定子线圈对地绝缘层和定子铁芯槽之间保持有脱模性并能防止表面电晕放电的发生。回转电机定子线圈的导体周围被对地绝缘层和表面电晕放电防止层所覆盖，装配在定子铁芯槽后和该定子铁芯一起由热固化性浸渍树脂浸渍并固化而成为一体。上述表面电晕放电防止层由半导电性带和在半导电性带的单面配置了幅宽比该半导电性带窄的氟化物非粘接材料层的复合带缠卷而成，使得上述定子铁芯槽与对地绝缘层分别和上述带的半导电性面相接触，上述非粘接材料层配置在半导电性带之间，在该非粘接材料层的幅宽方向上留有间隙。

Description

回转电机的定子线圈

本申请是申请号为97180532.6、申请日为1999年6月10日、发明名称为“回转电机的定子线圈”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及回转电机的定子线圈，该回转电机是由在定子线圈装配到定子铁芯槽内的状态下进行树脂浸渍及固化的全浸渍方式制造的。

背景技术

通常，在高压回转电机定子线圈的制造方法中有两种线圈浸渍方式，即先使定子线圈单件进行树脂浸渍、再通过热压进行加热固化、然后组装在定子铁芯槽内并连线的单件浸渍方式和先将树脂浸渍前的定子线圈装入定子铁芯槽内并连线后再进行树脂浸渍、固化的整体浸渍方式。就整体浸渍方式来说，由于定子线圈和定子铁芯浸渍树脂后紧密地固结在一起，线圈整体的机械刚度高，并且定子线圈和定子铁芯间的热阻抗比由单体浸渍方式加工所得产品的热阻抗小，所以与单件浸渍方式相比能有效抑制运行过程中因定子线圈导体发热而引起定子线圈温度的上升。此外，由整体浸渍方式加工时，浸渍及固化工序一次完成，所以具有能够缩短制造工艺的优点。

另一方面，由整体浸渍方式加工的回转电机可实现小型、大容量化，所以又出现了增大定子线圈导体电流密度的趋势，这样，定子线圈的发热量也增加了，通常，回转电机运行时定子线圈导体产生的热能成了一种驱动力，使定子线圈表面和定子铁芯槽之间由于热膨胀系数不同而产生剪切应力。随着定子线圈导体发热量的增加，上述剪切应力也增大，因此就出现了定子线圈对地绝缘层内发生脱落和龟裂等缺陷的问题。

针对上述问题，作为减缓定子线圈对地绝缘层内发生剪切应力的方法，提出本申请的发明人在在先申请日本特愿平8-120222号说明书中进行了阐述，即提出了在定子线圈对地绝缘层外周缠卷非粘接带的方法。

图9是上述现有定子线圈的说明图，图中表示了高压回转电机中使用定子线圈时铁芯槽的出口部位结构。图中，1是定子铁芯，13是定子线圈、13a是上部线圈、13b是下部线圈、3是定子线圈导体、4是定子线圈对地绝缘层、5是楔形压块、6是中间填充物、7是定子铁芯槽、8是导电性非粘接带、9是半导电性带。

图10是上述导电性非粘接带8长度方向上局部示意说明图，该导电性非粘接带8作了单面防电晕处理。图11是定子铁芯槽7内装配的现有定子线圈配置状态说明图。

也就是说，在定子线圈导体3的周围按设定层数缠卷有云母带以形成定子线圈对地绝缘层4，将单面进行了防电晕处理的导电性非粘接带8(如图10所示)的进行了防电晕处理的面14对着定子线圈对地绝缘层4一侧并与定子线圈对地绝缘层4表面呈半重迭状态缠卷，其上再以半重迭状态缠卷半导电性带9。

把上述定子线圈13插入定子铁芯槽7中并压入楔形压块5将定子线圈13固定后，进行电气、机械地连接各定子线圈13的接线，然后进行树脂浸渍及固化处理。

导电性非粘接带8上进行了防电晕处理的面与定子线圈对地绝缘层4的表面之间经过树脂浸渍坚固地粘接在一起，而未进行防电晕处理的面与半导电性带9之间形成了当施加了一定大小的剪切力时即可脱模的结构。

因此，上述定子线圈对地绝缘层4和定子铁芯槽7之间产生的剪切应力由于半导电性带9和导电性非粘接带8的脱模而得到减缓，所以在上述定子线圈对地绝缘层4上不产生剪切力，从而能够防止定子线圈对地绝缘层4内脱落和龟裂的发生。

由于上述导电性非粘接带8，定子铁芯1和定子线圈13的表面得以电连接，所以上述结构还能够防止表面电晕放电的发生。

但是，在上述回转电机的定子线圈中，由于导电性非粘接带8使用了氟化物薄膜，该薄膜对于浸渍树脂的可润性极差，如图11所示在薄膜之间缠卷部位发现因薄膜的紧密贴合而产生了密封效果，这样就降低了浸渍树脂的定子线圈对地绝缘层4的树脂浸渍性。因此，定子线圈对地绝缘层4中易于出现树脂未浸渍部分，其结果是会出现定子线圈机械强度以及电气特性降低的危险。

发明内容

本发明正是为解决上述课题而提出来的，其目的在于提供一种长期具有下述优良特性的回转电机定子线圈，即不降低定子线圈对地绝缘层的树脂浸渍性，使定子线圈对地绝缘层和定子铁芯槽之间保持有脱模性并能防止表面电晕放电的发生。

发明的公开

本发明的第一种回转电机定子线圈，具有在导体周围并覆盖该导体的定子线圈对地绝缘层和覆盖该定子线圈对地绝缘层的表面电晕放电防止层，该定子线圈配置在定子铁芯槽内并与定子铁芯一起由热固化浸渍树脂浸渍并固化，该树脂固化物使该定子线圈与上述定子铁芯成一体结构；在上述定子线圈中，上述表面电晕放电防止层由半导电性带和在半导电性带的单面配置了幅宽比该半导电性带窄的氟化物非粘接材料层的复合带缠卷而成，使得上述定子铁芯槽与对地绝缘层分别和上述带的半导电性面相接触，且上述非粘接材料层配置在半导电性带之间，在该非粘接材料层的幅宽方向上留有间隙。这样，上述回转电机定子线圈长期具有下述优良特性，即不降低定子线圈对地绝缘层的树脂浸渍性，使定子线圈对地绝缘层和定子铁芯槽之间保持有脱模性并能防止表面电晕放电的发生。

本发明第2种回转电机定子线圈是在上述第1种回转电机定子线圈中、在定子线圈对地绝缘层一侧缠卷了半导电性带。

本发明第3种回转电机定子线圈是在上述第1种回转电机定子线圈中、在定子线圈对地绝缘层一侧缠卷了复合带。因此提高了工艺性。

本发明第4种回转电机定子线圈中具有在导体周围并覆盖该导体的定子线圈对地绝缘层和覆盖该对地绝缘层的表面电晕放电防止层，该定子线圈配置在定子铁芯槽内并与定子铁芯一起由热固化浸渍树脂浸渍并固化，该树脂固化物使该定子线圈与上述定子铁芯成一体结构；在上述定子线圈中，上述表面电晕放电防止层由在半导电性带的单面设置了幅宽比该半导电性带窄的氟化物非粘接材料层的复合带缠卷而成，使得上述定子铁芯槽与定子线圈对地绝缘层分别与上述带的半导电性面相接触，且上述非粘接材料层配置在半导电性带之间，在该非粘接材料层的幅宽方向上留有间隙。这样，上述回转电机定子线圈长期具有下述优良特性，即不降低定子线圈对地绝缘层的树脂浸渍性，使定子线圈对地绝缘层与定子铁芯槽之间保持有良好的脱模性并能防止表面电晕放电的发生。

本发明第5种回转电机定子线圈是在上述第1种回转电机定子线圈中使用了比用在复合带中的半导电性带幅宽窄的半导电性带。这样，定子线圈对地绝缘层的树脂浸渍性进一步得到提高。

本发明第6种回转电机定子线圈是在上述第1种回转电机定子线圈中、在定子线圈对地绝缘层或者定子铁芯槽与缠卷的复合带之间缠卷了比用在复合带中的半导电性带幅宽窄的半导电性带。这样，能够确保在定子线圈对地绝缘层或定子铁芯槽之间的导电性。

本发明第7种回转电机定子线圈是在上述第5或第6种回转电机定子线圈中相对缠卷了比用于复合带中的半导电性带幅宽窄的半导电性带。这样，能够进一步确保与定子线圈对地绝缘层或定子铁芯槽之间的导电性。

本发明第8种回转电机定子线圈是在上述第1或第4种回转电机定子线圈中、使用了由半导电性纺织物或无纺布制作的半导电性带。因此提高了浸渍性。

本发明第9种回转电机定子线圈是使上述第1或第4种回转电机定子线圈中的非粘接材料具有导电性。因此可以简化定子线圈对地绝缘层表面与定子铁芯槽之间的电连接。

本发明第10种回转电机定子线圈是使上述第1或第4种回转电机定子线圈中非粘接材料具有绝缘性。因此形成了良好的脱模性。

本发明第11种回转电机定子线圈是使上述第1或第4种回转电机的定子线圈中非粘接材料由导电性非粘接材料及绝缘性非粘接材料形成。这样，定子线圈对地绝缘层表面和定子铁芯槽之间的电连接方式得以简化且有良好的脱模性。

本发明第12种回转电机定子线圈是在上述第10或第11种回转电机定子线圈中使用的绝缘性非粘接材料由PTFE、PFA、ETFE或PVDF等材料形成。因此，具有良好的脱模性。

附图说明

图1是使用了本发明实施例的定子线圈的高压回转电机铁芯槽出口部位结构图，

图2是本发明有关的复合带10的说明图，

图3是配置在定子铁芯槽7内的本发明实施例1的定子线圈2配置状态说明图，

图4是配置在定子铁芯槽7内的本发明实施例2的定子线圈2配置状态说明图，

图5是配置在定子铁芯槽7内的本发明实施例3的定子线圈配置状态说明图，

图6是配置在定子铁芯槽7内的本发明实施例4的定子线圈2配置状态说明图，

图7是配置在定子铁芯槽7内的本发明实施例5的定子线圈2配置状态说明图，

图8是配置在定子铁芯槽7内的本发明实施例6的定子线圈2配置状态说明图，

图9是现有的定子线圈说明图，

图10是现有的导电性非粘接带说明图，

图11是配置在定子铁芯内的现有的定子线圈13配置状态说明图。

具体实施方式

图1是高压回转电机的定子槽出口部结构说明图，用以说明本发明实施例的定子线圈。2是本发明实施例的回转电机定子线圈，1是硅钢片积层而成的定子铁芯、3是定子线圈导体、4是定子线圈对地绝缘层、5是楔形压块、6是中间填充物、7是定子铁芯槽、9是半导电性带、10是复合带。

本发明实施例的回转电机定子线圈2中具有定子线圈导体3，在该定子线圈导体3外侧由云母带缠卷形成的、可浸渍进树脂的定子线圈对地绝缘层4，和在该对地绝缘层4外侧用以防止与定子铁芯槽7之间产生电晕放电的表面电晕放电防止层；该表面电晕放电防止层由带有半导电性的半导电性带9和下述复合带10缠卷而成。

上述定子线圈2被放置在定子铁芯槽7内并与定子铁芯1一起在热固性浸渍树脂中浸渍而固化，由该树脂的固化物使其与上述铁芯1成为一体。

图2是本发明有关的表面电晕放电防止层中使用的复合带10的说明图，图中表示了复合带10的长度方向上的一部分，11是非粘接材料层。复合带10是帖附了幅宽比半导电性带9窄(例如小于半导电性带9幅宽的一半)的非粘接性薄膜作为非粘接材料层11而构成的。该复合带10必须用如下的方式缠卷。

也就是说，须在定子铁芯槽7或定子线圈对地绝缘层4与上述带的半导电性面相接触的状态下缠卷，并且，在上述非粘接材料层11与定子线圈对地绝缘4以及定子铁芯槽7之间至少存在一层以上的半导电性带层，这样，由于半导电性带9和复合带10的非粘接材料层11之间易于全面脱模，所以能有效地缓和运行时发生的定子铁芯槽和定子线圈对地绝缘层表面间的剪切应力，抑制定子线圈对地绝缘层内的剥离及龟裂的发生。

由于上述非粘接材料层11在幅宽方向设有间隙的状态下缠卷，相当于将带架空后进行缠卷的状态，所以能够确保定子线圈对地绝缘层4内流入浸渍树脂的通路，易于对定子线圈对地绝缘层4进行树脂的浸渍。

为了在定子线圈对地绝缘层4的外周上设有上述表面电晕放电放止层，在缠卷半导电性带9和复合带10时，既可以先将半导电性带9缠卷后再缠卷带10，也可以与上述次序相反或者两者均为复合带，只要定子铁芯槽7和对地绝缘层4与上述带的半导电性面相接触就行。

如果使上述半导电性带的幅宽比用在复合带中的半导电性带的幅宽窄，则与缠卷上述半导电性带的状态相比较，由于单位长度对应的间隙更大，所以更易于进行浸渍。

如果在定子线圈对地绝缘层4或定子铁芯槽7与缠卷的复合带10之间缠卷了比用于复合带的半导电性带幅宽窄的半导电性带，则可确保定子线圈对地绝缘层4和定子铁芯槽7之间的导电性。

如果使用比上述复合带10中的半导电性带9幅宽更窄的半导电性带并对齐缠卷的话，导电性将更好。

如果上述半导电性带9由半导电性纺织物或无纺布做成的话，则能同时保持导电性和浸渍性。

如果上述复合带10的非粘接材料层11具有导电性的话，则工艺性好且能确保导电性。

作为上述复合带10中使用的绝缘性非粘接材料可用PTFE(聚四氟乙烯)、ETFE(乙烯四氟乙烯共聚物)、PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基乙烯共聚物)或PVDF(聚偏氟乙烯)等材料，特别是PTFE具有优越的脱模性。

如果使诸如上述复合带10的非粘接材料层11由导电性非粘接材料和绝缘性非粘接材料交互配置而成的话，由于上述非粘接材料层11由导电性非粘接材料和绝缘性非粘接材料形成，所以不仅具有优越的脱模性，而且工艺性好并可简化电连接方式。

下面进一步说明具体的实施例。

实施例1：

图3是定子铁芯槽内配置的本发明实施例1的定子线圈配置状态说明图。

如图3所示，在定子线圈导体上按设定层数缠卷若干层云母带以形成定子线圈对地绝缘层4，其周围以半重迭方式缠卷着半导电性带9，该半导电性带9上缠卷有复合带10，复合带10的非粘接材料层11的幅宽方向上设有间隙。因此，从复合带10缠卷面的表面上看，相当于非粘接材料单独以一定间隙缠卷其上。

根据上述结构，由于确保了复合带10内浸渍树脂的流入路径，所以定子线圈对地绝缘层4的树脂浸渍性变好。

如果半导电性带9由半导电性的织物或无纺布制作的话，则定子线圈对地绝缘层4的树脂浸渍性更为理想。

如果复合带10的非粘接材料是聚四氟乙烯的话，由于其脱模性比起别的氟化物薄膜优良的多，所以因定子制造过程中浸渍后的加热固化·冷却时，和机器运行过程中起动·停止时产生的在定子铁芯槽和定子线圈表面间的剪切应力，半导电性带9与复合带10的非粘接材料层11之间易于脱离，能够防止定子线圈对地绝缘层4内剥离及龟裂等问题的发生。

由于上述聚四氟乙烯是绝缘材料，而定子线圈对地绝缘层4的表面和定子铁芯槽表面间须导通，所以必须将定子铁芯槽长度方向上中央部位规定区域中的复合带10的非粘接材料层11去除，使得复合带10的半导电性带9与在定子线圈对地绝缘层4的表面缠卷的半导电性带9能够导通。这样，就可以防止表面电晕放电的发生。

作为复合带10的非粘接材料层11也可以使用具合导电性的PEA、ETFE、PVDF等氟化物薄膜。这样，由于非粘接材料层11具有导电性，勿须在定子铁芯槽的长度方向中央部位的规定区域内去除复合带10的非粘接材料层11，所以具有良好的工艺性。

作为复合带10的非粘接材料层11如果将上述绝缘性非粘接材料和导电性非粘接材料一起形成在半导电性带上的话，则不仅具有优越的脱模性和工艺性，而且具有导电性。

实施例2：

图4是配置在定子铁芯槽内的本发明实施例2的定子线圈配置状态说明图。

如图4所示的定子线圈具有如下结构：在定子线圈导体上按设定层数缠卷有云母带以形成定子线圈对地绝缘层4，其外周缠卷有复合带10，该复合带10上、定子铁芯槽一侧配有非粘接材料层11、该非粘接材料层11的幅宽方向上留有间隙；上述复合带10的外周还缠卷有另一复合带10，该复合带10的非粘接材料层11配置在靠定子线圈对地绝缘层4一侧且保持在与上述复合带10的非粘接材料层11相对峙的位置上(图4中是在重迭位置上)。

上述两层复合带10的缠卷方向相反，所以，能够确保最初缠卷的非粘接材料层11所形成的定子线圈对地绝缘层4的浸渍树脂流入通路不被外层缠卷的非粘接材料层11堵塞而保持畅通。

在本实施例中，因为两层复合带10之间非粘接材料层11相对配置，所以能够极大地提高其间的脱模性。

但是，缠卷的两层复合带相对配置的状态下，非粘接材料层之间易于打滑，所以有必要采取在复合带每缠卷适当长度处配置胶粘带之类防滑措施。

此外，复合带10可采用与实施例1相同规格、相同使用方法的复合带。

实施例3：

图5是配置在定子铁芯槽内的本发明实施例3的定子线圈配置状态说明图。

如图5所示，定子线圈具有如下结构：用比上述复合带10中使用的半导电性带幅宽更窄的半导电性带12相对缠卷两层以取代上述实施例1中的半导电性带9，其它缠卷结构与实施例1相同。

由于使用了两层对齐缠卷的窄幅半导电性带12，所以能够确保与定子线圈对地绝缘层4的表面之间的导通，而且与半导电性带9以半重迭状态缠卷的实施例1相比，由于沿半导电性带表面浸渍树脂的路径变短，所以其浸渍性得以提高。

此外，可以使用与实施例1相同的复合带10，且使用方法相同。

实施例4：

图6是配置在定子铁芯槽内的本发明实施例4的定子线圈配置状态说明图。

如图6所示，定子线圈具有如下结构：定子线圈导体上按设定层数缠卷的云母带形成定子线圈对地绝缘层4，其外周缠卷了复合带10，该复合带10的非粘接材料层11靠定子铁芯槽一侧配置而且该非粘接材料层11的幅宽方向上设有间隙使其缠卷时不被重迭，在复合带10之上以半重迭状态缠卷有半导电性带9。

根据上述缠卷结构，由于复合带10缠卷过程中可以看到非粘接材料层11的表面，所以能够改善缠卷时的工艺性。

此外，可以使用与实施例1相同的复合带10，且使用方法相同。

实施例5：

图7是配置在定子铁芯槽内的本发明实施例5的定子线圈配置状态说明图。

如图7所示，定子线圈具有如下结构：在半导电性带9和复合带10按实施例1的方式缠卷后，再用实施例3中使用的窄幅半导电性带对齐缠卷。

如上所述，由于追加缠卷了窄幅的半导电性带12，可以确保复合带10与定子线圈铁芯槽之间的导通，能够使由于半导电性带层增加而引起的浸渍性阻碍减小到最低限度。

此外，可以使用与实施例1相同的复合带10，且使用方法相同。

实施例6：

图8是配置在定子铁芯槽内的本发明实施例6的定子线圈配置状态说明图。

如图8所示，定子线圈的结构如下：首先将实施例3中使用的窄幅半导电性带12对齐缠卷在定子线圈对地绝缘层4的外侧，然后与实施例4一样将复合带10和半导电性带9缠卷在上面。

这样，由于追加缠卷了窄幅的半导电性带12，可以确保复合带10与定子线圈对地绝缘层4之间导通，能够使由于半导电性带层增加而引起的浸渍性阻碍减少到最低限度。

此外，可以使用与实施例1相同的复合带10，并且使用方法相同。

本发明适用于发电机及大型电动机等高压回转电机的定子线圈、核反应堆用线圈等大型线圈，能够解决伴随该类设备的小型、大容量化而由热负荷引起的绝缘破坏问题，使之成为高可靠性的机器。

Claims (9)

1.一种回转电机的定子线圈，具有：在导体周围覆盖该导体的定子线圈对地绝缘层和覆盖该定子线圈对地绝缘层的表面电晕放电防止层，该定子线圈容纳在定子铁芯槽内并与定子铁芯一起由热固化浸渍树脂浸渍并固化，通过上述热固化浸渍树脂的固化物使该定子线圈与上述定子铁芯一体化；该定子线圈的特征在于：

上述表面电晕放电防止层构成为缠绕半导电性带和与该半导电性带不同地在半导电性带的单面设置了宽度比上述半导电性带窄的、具有导电性的非粘接材料层的复合带，

上述定子线圈对地绝缘层与上述半导电性带或上述复合带的半导电性面相接触，在上述复合带的非粘接材料层的宽度方向上留有间隙那样地进行缠绕。

2.根据权利要求1所述的回转电机定子线圈，其特征在于：在对地绝缘层一侧缠卷半导电性带。

3.根据权利要求1所述的回转电机定子线圈，其特征在于：在对地绝缘层一侧缠卷复合带。

4.一种回转电机的定子线圈，具有：在导体周围覆盖该导体的定子线圈对地绝缘层和覆盖该定子线圈对地绝缘层的表面电晕放电防止层，该定子线圈容纳在定子铁芯槽内并与定子铁芯一起由热固化浸渍树脂浸渍并固化，通过上述热固化浸渍树脂的固化物使该定子线圈与上述定子铁芯一体化；该定子线圈的特征在于：

上述表面电晕放电防止层构成为缠绕多个在半导电性带的单面设置了宽度比上述半导电性带窄的、具有导电性的非粘接材料层的复合带，

相对地配置上述多个复合带的上述非粘接材料层面，在上述复合带的非粘接材料层的宽度方向上留有间隙那样地进行缠绕。

5.根据权利要求1所述的回转电机定子线圈，其特征在于：半导电性带的宽度比复合带的半导电性带的宽度窄。

6.根据权利要求1所述的回转电机定子线圈，其特征在于：在对地绝缘层或定子铁芯槽一侧缠卷了宽度比复合带的半导电性带窄的第二半导电性带。

7.根据权利要求5或6所述的回转电机定子线圈，其特征在于：对齐缠卷了宽度比复合带的半导电性带窄的半导电性带。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的回转电机定子线圈，其特征在于：半导电性带由半导电性纺织物或无纺布制成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的回转电机定子线圈，其特征在于：非粘接材料层是导电性的PFA、ETFE或PVDF。

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