CN105264749A - 在电动发电机中用于定子绕组的线棒到线棒连接的可调绝缘罩 - Google Patents

Abstract

一种用于使电动发电机中的至少两个电连接的定子线棒绕组端部(18，20)绝缘的绝缘罩(10)。所述罩(10)包括用于与第二构件(14)相配合的第一构件(12)，所述第一构件(12)的表面上的第一互锁结构(52)和所述第二构件(14)的表面上的第二互锁结构(50)。当通过将所述第一构件(12)和所述第二构件(14)放置成接触来安装所述罩(10)，以使所述线棒绕组端部(18，20)绝缘时，第一互锁结构(52)和第二互锁结构(50)强制地锁定以防止第一构件(12)和第二构件(14)的相对位移。

Description

在电动发电机中用于定子绕组的线棒到线棒连接的可调绝缘罩

技术领域

本发明一般涉及一种用于形成定子绕组的线棒到线棒连接的装置，并且更具体地涉及一种用于形成线棒到线棒连接的绝缘罩。

背景技术

发电机是一种类型电动发电机，其包括圆筒形定子和位于该定子的中央开口内的转子。转子由涡轮机械旋转。转子绕组携带产生磁场的电流。当转子磁场切割定子绕组时，转子旋转在附近的定子绕组内产生电流。定子电流被供应到安装到发电机框架上的多个主要且中性的电引线，然后通过输配系统供应到电力负载。

定子芯包括数千个薄钢叠片，所述薄钢叠片可以在竖直取向上被堆叠并被夹紧在一起，以形成设置在发电机框架内的圆筒状定子芯。各叠片均限定中央开口，并且因此当被堆叠时，轴向开口延伸穿过芯。叠片可以由多个穿过芯从端部到端部延伸的轴向贯通螺栓保持在一起。

在大部分发电机中，定子绕组包括设置在径向槽内完全围绕定子芯的圆周延伸的定子线线棒。各定子线棒均进一步延伸超出芯的端面。某些线棒端部包括合并的线棒头部，其被成形为将紧密径向对准的两个线棒端部(线棒端部对)放置成超过芯端面。这些线棒端部对中的几个围绕芯的圆周被设置。在各线棒端部对中，两个线棒端部被电连接，以形成线棒端部连接。线棒端部连接被分成几个属于不同绕组相的交替组。

每个组均包括几个当被连接在一起时形成一个相绕组的线棒端部连接。

在一个绕组相组的任何两个相邻的线棒端部连接之间存在比较低的电压。但定子绕组的全电压可以存在于不同相组的相邻端部连接之间。在现代发电机中，定子绕组电压可以达到高达30千伏的值。

为了避免相邻线棒端部连接之间的电击穿，这些端部连接彼此绝缘。此外，在运行期间，绝缘技术和材料一定不能恶化，在运行期间也不能降低绕组，特别是可能经受高电动力负载的端部绕组的机械强度。在包括高电压测试、高负载运行和瞬态短路电流的各种发电机运行条件下在延长周期期间，电绝缘布置必须保持完整无缺。

现有技术公开了用于定子绕组线棒的端部连接的至少两个电绝缘布置。连续带布置包括许多圈电绝缘带，其采用绝缘和粘结物质浸渍并被热处理。

屏障布置包括安装在相邻线棒端部连接之间以防止这些端部连接之间的击穿电流的流动的各种几何形状的绝缘构件或屏障。

附图说明

基于附图在以下描述中对本发明进行说明，附图示出了：

图1是定子芯的端视图的图示，其描绘了定子线棒端部和用于定子线棒端部的绝缘罩。

图2是图1的可调节绝缘罩的第一构件和第二构件的透视图。

图3和图4是用于与图2的第一构件和第二构件一起使用的一个互锁机构的近视图。

图5是定子芯的端视图的图示，其描绘了第一构件和第二构件。

图6是可调节绝缘罩的另一实施例的分解图。

图7是可调节绝缘罩的又一实施例的视图。

图8是用于与图2的第一构件和第二构件一起使用的对准结构的视图。

图9和图10是根据本发明的另一实施例的绝缘罩的视图。

具体实施方式

本发明人已经认识到，现有技术的带布置的使用使发电机组装、拆卸和维修工艺复杂化，并且不提供具有所需机械刚度的端部绕组结构。这种方法需要一系列可能难以执行的组装步骤，并且不会产生基于实地观察的一致结果。还需要大量的不被强制(positively)锁定在一起并且必须在树脂粘合件固化期间被暂时夹紧的单个部件。此外，固化必须在进入后续步骤之前完成。最后一步通常包括用带捆扎线棒端部以在发电机运行期间在唯一存在的锁定机构(树脂粘合)出现故障的情况下，提供用于固定所述组件的最终冗余的锁定机构。显然该方法需要大量时间和许多步骤来执行。

在现有技术的屏障结构可以在高电压发电机中使用，但要求在修理期间必须被移除并且然后重新安装的附加部件。

本发明的一个实施例包括用于电动发电机的线棒到线棒端部连接的可调节两部分绝缘罩，还包括用于可移除地接合两部分的强制锁定部件。所述罩减少了组装罩所需要的单个零件的数量，从而简化了组装/重新组装的整体复杂性，并减少了组装/重新组装的时间。

如图1所示，在一个实施例中，本发明的电介质绝缘罩10包括两个接口连接部件12和14，其包围两个电连接的定子线棒绕组端部18和20的端部区域。线棒绕组端部18和20从定子芯端面24延伸。罩10也使连接的线棒端部绝缘以抵抗来自也从端面24延伸的近侧线棒端部的飞弧。

罩10通过化学工艺被附连到线棒绕组端部，所述化学工艺例如是环氧树脂浸渍的涤纶布被插入线棒绕组端部和罩10之间，接着是罩10的树脂涂覆。

在定子线棒绕组端部18和20中的每个内的冷却剂通道30也被示出。导电板34接近各线棒绕组端部的端部区域电连接两个线棒绕组端部。

在图1的结构中，构件12和14被构造成通过朝向端面24的轴向中心线径向移位构件12和/或在相反的方向上，即远离端面24的轴向中心线径向移位构件14，来包围线棒绕组端部18和20的端部区域。因此，如图1和图2所示，当在线棒绕组端部18和20的端部区域周围就位时，构件12根据各种方案和结构嵌套在构件14内或联接到构件14或与构件14相配合。

构件12和14由设置在每个重叠或互锁区域40内的互锁机构互锁成可拆卸的接合。参见图2。

互锁机构的一个实施例以接合构造在图3的近视图并且以脱离构造在图4的近视图中被示出。在本实施例中互锁机构包括在腿部或侧壁14B的面向内的表面上的多个锥形脊(齿)或突起50，所述锥形脊(齿)或突起与腿部或侧壁12B的面向外的表面上的相应的锥形脊(齿)或突起52相配合。

锥形脊50和52也可被称为棘齿，因为它们允许构件14和其侧壁14B相对于构件12朝向定子的中心线的运动。该方向在图3中由箭头60示出。但棘齿的形状和配合构造防止逆着箭头60的方向的运动。但是应该注意的是，构件12可以被朝向构件14径向向内移位或构件14可以被朝向构件12径向向外移位。也参照图5。

锥形脊50和52的使用额外确保了罩10已经被正确安装，因为当脊50和52啮合时，将听到独特的“啪嗒(snap)”声。该“啪嗒”声表示强制锁定状态，即线棒端部18和20已被捕获在电介质绝缘罩10内。

上述脊50和52可被设置在构件12和14的一个腿部或侧壁上。在另一个实施例中，相应的多个锥形脊也被设置在构件14的侧壁14A的面向内的表面上，用于与构件12的侧壁12A的面向外的表面上的多个锥形脊配合。该附加的多个脊的在附图中未示出。

为构件12和14提供强制互锁功能的其他几何形状，通常被称为接合几何形状可代替所示的脊被使用。例如，构件中的第一构件可在其表面中设置有凹陷或设有在其中形成的完整贯通壁开口，并且构件中的第二构件可以设有突起，该突起在组装期间当构件被拉到一起时沿第一构件的壁滑动，但然后在到达组装位置时落入凹陷或开口内，以将两个构件锁定在一起。

构件壁的自然弹性可提供推动突起进入凹陷或开口中的力，或突起可由弹簧或弹性体材料，例如弹簧加载销机构，推向其组装位置。在本实施例中，两个构件可以被组装成仅单个几何形状，或可选择的多个组装几何形状可通过包括一个以上凹陷/开口和/或一个以上的突起来实现。

其它接合几何形状对本领域技术人员是已知的，因此可以被采用以提供互锁功能。这些接合几何形状中的某些可以协作以允许构件12和14一起并朝向组装状态的相对运动，但防止在相反方向上的运动。

可以看出，形状互锁以允许一个构件相对于另一个构件在第一方向上的位移，但不允许在第二方向上的位置，并且形状提供了强制锁定机构。

为了提供构件12和14之间的长期刚性接合，在棘齿互锁已经被实现之后，粘合材料，例如清漆或环氧树脂被刷在构件12和14的重叠侧壁上。粘合剂材料(参照图1中的附图标记74)被涂敷并被允许固化以提供用于将构件12和14保持在期望的位置的额外的结构支撑。

可替代地，在构件12和14接合之前，粘合材料可被涂敷到互锁锥形脊50和52。在接合之后，粘合材料固化以将锥形脊50和52刚性地粘在一起。

图5示出了在围绕线棒绕组端部18和20的下部位置就位的构件12，和在与构件12锁定之前，在朝向发电机的中心线的方向上延伸的构件14。

如在图1和图2中进一步所示，在一个实施例中，通风通道70和72(也称为通气口)被固定到构件12和14的相应连接段12C和14C或与其一体形成。当与现有技术的线棒端部罩相比时，具有一体冷却剂通道的这个实施例减少了组件数量。

芯冷却剂的一部分通过通风通道70和72离开定子芯并且被捕获在冷却剂增压室(未示出)内。额外排出的芯冷却剂离开冷却剂通道30。

在另一个实施例中，通风通道70和72不与构件12和14一体形成，但当空间允许时，通风通道70和72相反使用粘合剂(例如，环氧树脂粘合材料)、胶粘材料或本领域技术人员公知的另一复合接合材料，被代替附连到侧壁12A，12B，14A和14B或连接段12C和14C中的任一者。

图7示出了包括构件90和92的另一个实施例，其中通风通道不固定到构件90和92或与其一体形成。

在采用构件90和92的应用中，在构件90和92就位后，通风通道70和72被安装，由此允许通风通道70和72的定制安装。如有需要，通风通道70和72可被调整和定位成容纳构件90和92、线棒绕组端部18和20及连接板34。通风通道70和72使用粘合剂(例如环氧树脂粘合材料)、胶粘材料或本领域技术人员公知的另一种复合接合材料被固定在适当位置。垫片和/或涤纶材料可以被用于正确定位通道70和72。因此，本实施例允许通风通道70和72的定制安装和定位。

在另一实施例中，构件80和82被水平移位以围绕线棒端部18和20接合。参见图6的分解图。构件80和82包括互锁或重叠区域86和88(线棒端部18和20的近端表面)，所述互锁或重叠区域进一步包括互锁机构，诸如上述锥形脊。

构件12，14，80和82可以被挤压成带有或不带有通风通道70和72。在基于树脂的基板上，成型挤压材料可以包括玻璃或云母电介电绝缘材料的复合材料。替代地，该构件可以由诸如热固性的绝缘材料块加工或切割而成，其通常是嵌有云母粉或等效材料的环氧基片中的玻璃纤维层状织物。如果通风通道不存在，构件12，14，80和82也可通过在芯轴上纺丝形成。

所描述的锥形区域50和52可以是构件12，14，80和82的挤出横截面的一部分，或者可以通过从构件12，14，80和82的适当表面上除去材料被加工成这些材料。在一个实施例中，脊在一个方向上处于约0.030至约0.045英寸之间，并且在另一方向上处于约0.045至约0.068英寸，以形成如图3和4所示的直角三角形截面。构件12和14的公称壁厚处于约0.15至约0.18英寸之间。

在图2的实施例中，通风通道70和72可以由绿色玻璃或等效复合块加工而成，然后使用环氧胶粘剂或其它复合接合材料粘合到每个构件12，14，80和82。

绝缘罩构件12和14的切向或周向分离或未对准通常是由线棒绕组端部18和20的切向分离或未对准引起的。该未对准在侧壁12A，12B，14A，14B和两个线棒绕组端部18和20的侧表面之间形成间隙。

该间隙通过添加由树脂或环氧树脂浸渍涤纶构成的补偿支撑垫、复合封堵材料或本领域技术人员熟悉的等效间隙填充元件封闭。该间隙也可填充有合适的泡沫或塑料封装材料。

这些填充间隙结构和粘合剂中的任一个的使用趋于硬化包围线棒端部18和20的绝缘罩10，这将提高发电机运行期间的动态响应。通过这些结构和粘合剂施加在构件12和14的内表面上的力还有助于减轻运行期间绝缘罩构件12和14的轴向分离的可能性。

对于图6的实施例及其图示的构件80和82，切向或周向未对准或分离通过构件80朝向构件82的移位被去除或至少最小化，或反之亦然，在此之后，构件80和82被锁定成接合。间隙填充材料然后被用于消除任何剩余的圆周间隙。

返回到图1和图2的采用构件12和14的实施例，线棒端部18和20的径向偏移或未对准通过沿互锁锥形脊50和52移位绝缘罩构件12和14，也就是说，通过构件12朝向构件14的径向位移，或反之亦然，被补偿或最小化。

如果需要材料去除，以克服由于这种径向调整可能会导致的干扰，通风通道70和72中的一个或两个可能需要重新定位或减小尺寸。如有需要，通风通道70和72对于应用可以是尺寸过大的，或者如果通道尺寸过小(即通道不完全占据通风通道70和72与相应构件12和14的连接段12C和14C(参照图2)之间的径向间隙)，可以用块、涤纶垫或等效结构填隙。

在本发明的一个实施例中，提供了一种导向件以确保构件12和14的快速和准确对准。图8示出了这种特征。一个这样的导向结构包括设置在构件14的侧壁14A的面向内的表面上的突出部100，用于与设置在构件12的侧壁12A的面向外的表面上的槽102配合。

槽/突出部对可以设置在构件12和14的一端或两端。

图9示出了用于使电动发电机20的定子线棒绕组端部18和/或20绝缘的罩的另一个实施例，其中朝向彼此移动以安装罩的构件形成为可变形罩110的端部构件。罩110在图9中在安装状态，并在图10中在安装之前被示出。如在图10中可以看到的，罩110已经变形为开放形状，其构件112，114分开以围绕两个线棒绕组端部18和20安装罩。在图9中，罩110通过将构件112，114一起移动以围绕线棒绕组端部封闭罩110而被关闭。在一个实施例中，罩的互锁构件116A和116B可以包括一个或多个突起116A以及一个或多个开口116B。

本发明预期在发电机现场维修期间，当需要端部绕组的拆卸和安装(和绝缘)时，减少停机时间。与现有技术相比，本发明减少了独特的组装部件的数量，并减少了独特的组装步骤的数量。

除了在现场使用，本发明减少了发电机组装时间，并提供更一致的组装产品。部分由于组装期间当构件12和14被结合在一起时将听到独特的啪嗒声，这是有利的。

虽然本发明的各种实施例已经被示出和描述，但显然，这些实施例仅通过示例的方式被提供。许多变化、改变和替换可以被作出而不脱离本文的本发明。因此，本发明仅由所附权利要求的精神和范围限制。

Claims (19)

1.一种用于使电动发电机内的定子线棒绕组端部绝缘的罩，所述罩包括：

用于与第二构件配合的第一构件；

所述第一构件的表面包括第一互锁结构；

所述第二构件的表面包括第二互锁结构；并且

当通过使所述第一构件和第二构件接触安装所述罩，以使所述线棒绕组端部绝缘时，所述第一互锁结构和所述第二互锁结构强制锁定以防止所述第一构件和所述第二构件的相对位移。

2.根据权利要求1所述的罩，其中所述第一构件嵌套在所述第二构件内，所述第一互锁结构包括设置在所述第一构件的面向外的表面上的多个脊，并且所述第二互锁结构包括设置在所述第二构件的面向内的表面上的多个脊，并且当所述罩被安装以使所述线棒绕组端部绝缘时，所述第一互锁结构和所述第二互锁结构协作，以允许所述第一构件和所述第二构件在第一方向上的相对位移，并防止所述第一构件和所述第二构件在第二方向上的相对位移，其中所述第一方向与所述第二方向相反。

3.根据权利要求2所述的罩，其中所述第一方向包括所述第一构件和所述第二构件中的一个朝向所述第一构件和所述第二构件中的另一个的位移。

4.根据权利要求2所述的罩，还包括将所述第一构件和所述第二构件粘附在一起的粘合剂。

5.根据权利要求1所述的罩，其中所述第一互锁结构包括凹陷或开口，并且所述第二互锁结构包括用于捕获在所述凹陷或所述开口内的突起。

6.根据权利要求1所述的罩，还包括至少一个通风通道，在所述罩被安装以使所述线棒绕组端部绝缘之后，所述至少一个通风通道附连到所述第一构件和所述第二构件中的一个。

7.根据权利要求1所述的罩，其中所述第一构件和所述第二构件均包括通过连接段连接的第一相对侧壁和第二相对侧壁，所述第一互锁结构设置在所述第一构件的侧壁的面向外的表面上，并且所述第二互锁结构设置在所述第二构件的侧壁的面向内的表面上，其中当所述罩被安装以使所述线棒绕组端部绝缘时，所述第一互锁结构在互锁区域与所述第二互锁结构互锁。

8.根据权利要求7所述的罩，其中所述互锁区域接近所述线棒绕组端部的侧表面。

9.根据权利要求8所述的罩，其中所述第一构件和所述第二构件中的一个朝向所述第一构件和所述第二构件中的另一个的位移减小了所述罩与所述线棒绕组端部之间的径向间隙。

10.根据权利要求7所述的罩，还包括分别设置在所述第一构件和所述第二构件的相应连接段上的第一通风通道和第二通风通道。

11.根据权利要求7所述的罩，其中所述互锁区域接近所述线棒绕组端部的端面。

12.根据权利要求11所述的罩，其中所述构件朝向彼此的相对位移减小了所述罩与所述线棒绕组端部之间的周向间隙。

13.根据权利要求1所述的罩，还包括设置在所述线棒绕组端部的面向外的表面和所述罩的面向内的表面之间的间隙填充材料。

14.根据权利要求1所述的罩，其中所述电动发电机包括发电机和电动机中的一个。

15.根据权利要求1所述的罩，还包括：

所述第一互锁结构被设置在所述第一构件的第一面向外的表面上，并且所述第二互锁结构被设置在所述第二构件的第一面向内的表面上；

绝缘的所述罩还包括设置在所述第一构件的第二面向外的表面上的第三互锁结构和设置在所述第二构件的第二面向内的表面上的第四互锁结构；

所述第一面向外的表面和所述第二面向外的表面间隔开，并且所述第一面向内的表面和所述第二面向内的表面间隔开；

并且当通过将所述第一构件和所述第二构件放置成接触来安装所述罩以使所述线棒绕组端部绝缘时，所述第一互锁结构和所述第二互锁结构强制地锁定在一起，并且所述第三互锁结构和所述第四互锁结构强制地锁定在一起。

16.一种用于使电动发电机内的电连接的定子线棒绕组端部绝缘的罩，所述罩包括：

第一端部构件和第二端部构件，所述罩可变形成使所述第一端部构件和所述第二端部构件分开的第一形状，用于围绕所述线棒绕组端部安装所述罩，并且所述罩可变形成使所述第一端部构件和所述第二端部构件接合在一起的第二形状，用于围绕所述线棒绕组端部闭合所述罩；并且

所述第一构件包括第一互锁结构，且所述第二构件包括第二互锁结构，所述第二互锁结构与所述第一互锁结构协作以在所述罩围绕所述线棒绕组端部被闭合时将所述构件强制地锁定在一起。

17.根据权利要求16所述的罩，其中所述罩包括至少两个刚性表面和连接所述刚性表面的柔性材料。

18.一种用于电动发电机内的定子线棒绕组端部的罩，所述罩包括：

第一罩构件和第二罩构件，所述第一罩构件和所述第二罩构件被配置成当在电动发电机内被组装在一起时，包围定子线棒绕组端部；和

在所述罩构件之间协作的接合几何形状，所述接合几何形状被配置成允许所述罩构件一起并朝向组装位置的相对运动，并防止所述罩构件分开并远离所述组装位置的相对运动。

19.根据权利要求18所述的罩，其中所述接合几何形状包括在所述第一罩构件的表面上的第一脊，所述第一脊与所述第二罩构件的表面上的第二脊相配合。