CN1104079C - 电机转子绕组外端的绑带及绕组外端的绑扎方法 - Google Patents

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Abstract

在用于电机转子(1)的绕组外端(20)上的绑带(19)中，主要由塑料填质及夹于其中的纤维材料组成，绑带(19)通过把纤维带(15)缠绕在绕组外端(20)上而形成。塑料填质由热塑料组成。此外，还描述了把纤维带加到电机绕组外端上的方法。

Description

电机转子绕组外端的绑带及 绕组外端的绑扎方法
本发明涉及一种电机转子的绕组外端的绑带，它同样涉及一种电机转子的绕组外端的绑扎方法。
这种电机转子绕组外端的绑带在由H.Sequenz，Springer Verlag主编的″Hersfellung der Wicklung Elektrischer Maschinen″[电机绕组的制造]一书第236页中公开过，在那文献中，电机转子绕组外端的绕组由钢丝或浸渍过树脂的玻璃纤维构成的绑带固定。绕组外端的进一步固定和支撑是用胀圈，在那个文献中没有描述。钢丝绑带尽可能仅由一层相互紧挨着的钢丝圈而构成。绝缘层位于绑带和绕组之间。铜或非磁性钢用作绕组电线的材料。
热固玻璃纤维绑带由浸渍过树脂的玻璃纤维带构成，它沿绕组外端周边缠绕多层。从使用热固玻璃绑带中可知道其构造和绑扎的效果了。市场上，能得到大量具有热固填质的玻璃纤维带，象浸渍过无溶解树脂的玻璃纤维。在绑扎过程中，以一尽可能高的预应力来实现该操作，最大可用预应力是由玻璃纤维带的拉伸强度决定的。热固绑带材料通过热源剧烈加热以使树脂熔化为液体。由于预应力的作用，在绑扎时，外层树脂能渗透至底层，这样会导致一部分预应力在树脂硬化前消失。在操作过程中预应力必须以下述方式使用，即余留在硬化材料中的预应力是以补偿绕组外端在工作过程中产生的离心力。与钢丝绑带相比，玻璃绑带的优点是，尤其能减低成品的费用，免去专用绝缘层，弹性强度较高，由于重量轻在离心力作用下而有较少的聚集物，等等。
然而，所需绑带的厚度是作为绕组外端使用玻璃绑带或钢丝绑带的选择依据。开始使用超过8mm厚的热固玻璃绑带，然后用更多圈数的热固纤维材料也不再对玻璃绑带的强度有任何影响。因此，当需要更高强度时，就要用钢丝绑带代替玻璃绑带。
因此，本发明的目的是提供一种在厚度尽可能低的情况下而具有较高预应力和较高强度的新型绑带，而绑带用于开始提及的电机转子绕组外端上。
因此，本发明的目的是这样实现的：
本发明提供一种用于电机转子的绕组外端的绑带，其主要由塑料填质及夹于其中的纤维材料组成，该绑带通过把纤维带缠绕到绕组外端上而形成，其中：该塑料填质是由热塑料组成。
本发明的核心是由热塑料组成的纤维带的塑料填质。
本发明的优点也能看出，特别是在使用热塑料纤维带过程中，由于松驰作用，不会产生预应力损失。因而，每圈热塑性纤维带的更多预应力被使用，这样为了获得专用预应力和强度仅需要较少层数的纤维带。这就意味着与热固绑带相比，可减少热塑性绑带的厚度，借此转子在工作过程中产生的热量可以更好地散发。此外，由于所需的热塑性绑带厚度低，先前使用的钢丝绑带可用热塑性绑带来代替。另一优点是，通过使用这种绑带，缩短了绑扎热塑性绑带的时间，降低了制造成本。
此外，专用的绑扎方法还要进一步说明。
本发明比较完整的理解和其许多优点可以从本发明的较佳实施例介绍中得知；同样在结合附图，通过下面详细地描述就能更好地领会本发明，图中：
图1是用于本发明绕组外端绑扎的装置的侧视图；
图2是图1装置中沿平面II-II的部分剖面图；
图3是图2中III的放大视图；
图4是预应力分布曲线图；
图5是本发明没有压滚轮用于绕组外端绑扎的另一装置图。
图中所示的仅仅是那些需要用于理解本发明的部件。
现参看附图，其中，几幅附图中的同一参考标记表示相同或相应的部件。图1中，电机转子旋转支撑于轴承座3、4的轴端2a、2b上，与轴承座3成一体的是旋转装置，图中未显示，通过旋转装置转子1能绕旋转转子轴30转动。位于转子1上方的是桥门架5，它能与旋转转子轴30平行转动。基本上与桥门架5垂直设置的是支撑臂7，它能沿桥门架5的横向支架6水平移动。设置在支撑臂7的下端，与转子1而对的是压力缸8。通过压力缸8和支架9，顶块10能垂直移动，并以一可调整力紧压在转子1的绕组外端20上。顶块10在此情况下起到把热塑性纤维复合材料带15加压到绕组外端20上的作用。
如图2和图3所示，顶块10由压滚轮11，导向轮12和加热装置14组成，顶块10的部件11，12，14通过图中未显示的支架与另外的部件相连接。热塑性纤维带15由放绕装置16从绑带材料滚筒13放绕。热塑性纤维带15然后经过导向轮12到达加热装置14。在此，热塑性纤维带15通过加热元件18加热，至少在正对加热装置14的表面，使之至少受热至热塑性纤维带15的热塑性填质的熔点。通过压滚轮11，热塑性纤维带15被压到绕组外端20上并冷却，以便它牢固地粘结在绕组外端20上。在此情况下，放绕装置16的转动速度低于转子1的转动速度，以此放绕装置16可对热塑性纤维带15施加一个可调的拉力。因此纤维带15在一专用预应力下被加到绕组外端上。在热塑性纤维带15的第一股加到绕组外端20上后，位于绕组外端上的热塑性纤维带15的外表面，即远离绕组外端的面，经过加热装置14的加热元件17加热，同样至少加热至热塑性填质的熔点。这样就导致热塑性纤维带15的两个相对的表面被熔化，并在压滚轮11的作用下产生最佳熔合。由于使用热塑性纤维带15，至少有一层绑带19，它具有适当的预应力。象加热元件17、18是由供气装置提供热空气的。
根据本发明，绑扎材料是由热塑性纤维复合材料带组成。这些绑带是由夹入了纤维的热塑性填质组成的，含纤纤量超过了60％。满足相应需求的任何热塑料都能被用作热塑性填质，最好是芳烃塑料，特别是聚醚酮或聚醚亚胺。
具有相应理想拉伸强度的任何有用纤维材料都能被用作纤维，最好是碳纤维或玻璃纤维。
选取的一些热塑性纤维复合材料带的材料特性如表1所示。表中所示的带子是由玻璃或碳纤维以及填质组成，而填质是由聚苯撑硫(PPS)
举例   材料   纤维类型   填质    密度(g/cm3)   拉伸强度(MPa)  弹性系数(GPa)
  a   QLG4068   玻璃  聚苯撑硫     1.65    1110     44
  b   QLC4160   碳  聚苯撑硫     1.5    1837     114
  c   QLC4064   碳  聚苯撑硫     1.5    1950     121
  d   PEI-S2   玻璃  聚醚亚胺     1.6    1170     55
  e   APC2-S2   玻璃  聚醚酮     1.6    1170     55
  f   APC2-AS4   碳  聚醚酮     1.5    2070     140
  g   苯乙烯玻璃   玻璃   聚酯     1.6   800-1200    40-60
表1聚醚亚胺(PEI)或聚醚酮(PEEK)组成。用a、b、c表示的材料带是由Quadrax公司生产的，用d、e、f表示的材料带是由ICI纤维公司生产的，具有热固填质的用作比较例子的g是由the Isola Von Roll公司生产的。
举例中的a、b、c、d和g带子的使用最高温度大约为200℃，而e和f的使用最高温度大致为240℃。PEEK正常工作温度，大约为400℃，PPS大约为340℃。
在图4中，画出了在纤维带工作过程中使用的预应力31对余留预应力32的分布曲线。在热塑性纤维带15的分布曲线33中，其平均值35高于热固纤维带的分布曲线34中的平均值36。热塑性纤维带15的安全系数37小于热固纤维带的安全系数38，也就是说，热塑性纤维带的特性曲线33的变异性比特性曲线34的变异性小。这种情况可从热塑性纤维带工作过程中的事实得到解释，由于松驰作用的结果，仅仅损失很少一部分预应力。实验表明，热塑性绑带的余留预应力至少为原预应力的70～100％。因此，为了获得具有一专用预应力的绑带，和热固纤维带相比，仅需要较少圈数的热塑性纤维带，如下表2所示。
纤维类型   玻璃纤维   碳纤维
热塑性纤维带的圈数与具有玻璃纤维的热固纤维带的圈数的比值 ＜0.7 ＜0.4
表2
从表2可知，例如，用具有碳纤维的热塑性绑带代替具有玻璃纤维的热固绑带时，绑扎的厚度减少到原来的2/5还多。因此，原来使用的钢绑带可用热塑性绑带来代替。
如图5所示，热塑性纤维带15在没有压滚轮11情况下通过接合力F而使用，特别是在相对较小的绕组外端20的情况下，也就是说，在半径较小的绕组外端情况下。接合力F在此情况下与加在带子15上的拉力成正比，与绕组外端20的半径成反比。在此情况下，必须考虑到由电机参数事先确定了的绕组外端的半径和表1中由拉伸强度确定的作用于带子15上的最大拉力。然而，由于绕组外端半径是足够小，而可用的拉力是足够大，因此，就可以省去图2和图3中的压滚轮。所以工作过程很少有变化，由此可大大地被简化，这样也节省投资成本。另一优点是绑扎方法并不由绕组外端的导条的几何形状和拓扑形状而定。
发电机和电动机的胶圈，它起固定和支撑绕组外端的作用，也可用热塑性纤维带制成的绑带来代替。这种情况可通过使用非常好的热塑性纤维带和由此而成的薄形绑带而能实现。
当然本发明并不局限于如图所示和上述的的实施例。借助于热塑性纤维带，绑带可由单个涨圈组成。这样也有优点，即转子产生的热经过涨圈之间的空隙能够散发出去。
显然，根据以上描述，可对本发明作许多修改和变化。因此可以理解，在后面的权利要求范围内，除了这里特别描述之外，本发明也可以实现。

Claims (7)

1、用于电机转子(1)的绕组外端(20)的绑带(19)，主要由塑料填质及夹于其中的纤维材料组成，绑带(19)通过把纤维带(15)缠绕到绕组外端(20)上而形成，其特征在于：塑料填质是由热塑料组成。
2、如权利要求1所述的绑带，其特征在于：维维材料是由玻璃纤维和/或碳纤维组成。
3、如权利要求1所述的绑带，其特征在于：热塑料是芳烃热塑料。
4、电机转子(1)的绕组外端(20)的绑扎方法，由纤维和塑料填质复合而成的至少一层带子(15)在预应力作用下被加到绕组外端(20)上，其特征在于：由纤维嵌入热塑性填质构成的带子(15)经过放绕装置(16)被放绕，其中带子(15)通过至少有一加热装置(14)组成的顶块(10)加到绕组外端(20)上，热塑性纤维带(15)由加热装置(14)加热，至少在正对绕组外端(20)的那一面，被加热至塑料填质熔点之上，然后带子(15)被加到绕组外端(20)上，并冷却至塑料填质熔点之下。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在顶块(10)至少有加热装置(14)和压滚轮(11)组成，带子(15)通过压滚轮(11)被加压至绕组外端(20)上。
6、如权利要求5所述的方法，其特征在于：压至绕组外端(20)上的带子(15)通过压滚轮(11)冷却至塑料填质熔点之下。
7、如权利要求4或5所述的方法，其特征在于：加至绕组外端(20)上的热塑性纤维带(15)通过加热装置(14)加热，至少在远离绕组外端(20)的那一面，被加热至塑料填质熔点之上。
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