CN1236215A - 高压绝缘的定子绕组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种至少具有一个定子绕组杆(10)的电机用高压绝缘的定于绕组,其定于绕组杆(10)被一种绕组绝缘(13)所包围,绕组绝缘包含了许多相互上下布置的绝缘层(22),同时每个绝缘层(22)是由布置在支承体(16)上的绝缘材料,尤其是以云母纸(14)形式的绝缘材料组成。由于采用了抗热的塑料膜片作为支承体(16),而且这种膜片由于夹入了一种能够抵抗电晕放电的填料进行了改性,因此同样地达到了较好的热力利用(排除热量)和较好的介电利用(耐压强度)。

Description

高压绝缘的定子绕组
本发明涉及电机的技术领域。它涉及一种至少具有一个定子绕组杆的电机用高压绝缘的定子绕组，其定子绕组杆被一种绕组绝缘所包围。绕组绝缘包含了许多相互上下排布的绝缘层，同时每个绝缘层是由布置在支承体上的绝缘材料，尤其是云母纸形式的绝缘材料组成。
这样一种定子绕组应用了纺织物或无纺布作为云母纸的支承体，根据目前的技术状况这都是众所周知的。
例如用于发电的高压发电机，或者高压电动机，其定子绕组通常是由插入在定子叠片铁芯的相应槽内并在那里固定的绕组杆组成。为了与定子叠片铁芯绝缘这定子绕组由一种耐高压的绕组绝缘所包围，这种绝缘为多层的带缠绕住绕组杆，并且接着用(无溶剂的)浸渍树脂浸渍。这种绝缘的缠绕带主要由云母纸组成，由于受力原因要把这种云母纸放在一种支承体上并与之相连结一起。作为支承体材料通常应用纺织物或者由绝缘材料(玻璃纤维或塑料纤维)制成的无纺布。同时这支承体又为以后的浸渍提供了必要的中间空间。
对于一种规定的用于绕组绝缘的材料来说，如果对耐压强度的要求提高了，那必然引起绝缘的厚度或者缠绕层数量的增加。但是与此同时，随着绝缘厚度的增加，绕组与定子叠片铁芯之间的热传导却恶化了，这就使损耗热量的排出出现了问题。此外，在给定的定子几何尺寸下绕组只能有较小的导线截面，由此会使所产生的功率降低。
本发明的任务是提出一种绕组绝缘以更好地充分利用电机，同样这种绕组绝缘的特色就在于更好的介电应用(耐压强度)和更好的热应用(抗热性)。
对于开头所述类型的定子绕组是通过以下方法来完成其任务的：用一种(高级的)耐热塑料膜片作为支承体，这种膜片又通过加入一种能够抗电晕放电的填料进行了改良。通过应用一种改性的塑料膜片，例如这种膜片已用商标KAPTON CR由杜邦(DuPont)公司提供并且已经用于导线的绝缘，它作为支承体材料就可以在相同的击穿强度下使绕组绝缘的厚度减小，或者保持厚度不变而使击穿强度提高了。由于这种膜片式的支承体同时使绝缘的构造均质化了。由于采用了这种膜片使运行场强能达到＞3kv/mm，电机的热利用大于F级。
本发明的第一种优先考虑的实施形式其特征在于，用一种由聚酰亚胺或PEN制成的塑料膜片作为支承体，并用一种金属氧化物，尤其是氧化铝或者氮化硼作为填料。通过对这种膜片材料的专门选择就保证了使这种支承体满足了机械的和电气的要求。这种填料使支承体能够抵抗电晕放电或者辉光放电的降阶作用。
如果按照本发明的第二种优选的实施形式使支承体作成三层结构，那么由机械和电气性能来说是一种特别有利的组合，此时，一个不含填料的核心层就布置在含有填料的两个复盖层之间，而且这支承体的三个层的厚度大约各占这支承体厚度的1/3。无填料的核心层首先保证了机械强度，而有填料的复盖层则保护了支承体表面以防止电晕放电。
在实践中已经过考验的本发明的定子绕组的另一种优选实施形式的特征在于，绕组绝缘要用浸渍树脂浸渍；为使浸渍更容易在绝缘层之间布置了通道；为了在绝缘层之间构成通道，布置了由纺织物，尤其是由玻璃织物制成的中间层；一个绝缘层和一个中间层的厚度之比约为5∶1；并且在中间层之间分别布置了几层绝缘层，从而使绝缘层的数量和中间层的数量总共按5∶1的比例。因此就可能充分地浸渍，而不会使绕组绝缘的电气和热力性能恶化。
其它的专利实施形式由相关的权利要求中得出。
以下按照实施例结合附图对本发明进行详细的说明，附图表示为：
图1：作为本发明基础的定子绕组杆的构造实例，以横断面表示；
图2：一个绕组绝缘的放大局部剖视图，这种绕组绝缘按照技术现状在织物形的支承体上采用了云母纸。
图3：按本发明的一种优选实施例的一个绕组绝缘的放大局部剖视图，支承体上的绝缘为云母纸，支承体为具有织物形中间层的一个改性塑料膜片，而且
图4：在图3对面的放大局部剖视图中表示了绝缘带组合的内部三层构造，这是按照本发明的另外一种优选的实施例。
图1表示了作为本发明基础的定子绕组杆的构造实例的横断面。定子绕组杆10有一个基本为直角形的横断面，并且包含了许多紧装的绕组单根导线11(例如由铜制成)，这些线段各由一个绕组线段绝缘12所包围，并且形成一个组件，这板叠总体在外面则由绕组绝缘13包围住。按目前技术状况绕组绝缘的构造如图2局部放大剖视所示。绕组绝缘包含了许多相互叠置缠绕的绝缘层21。每个绝缘层21都包括一层云母纸14和另外一层，即由云母纸14平面连接并保证绝缘层21以必要的机械强度的支承体15。按目前技术状况，支承体15通常由相对来说厚的织物或无纺布组成，由此降低了有介电作用的云母纸14的堆装密度。
按图3所示，本发明则采用了另一种方法：对绝缘层22应用了一种比较来说薄的，改性的塑料膜片作为云母纸14的支承体16，这种膜片优先是由聚酰亚胺或PEN制成的具有高级热力性能塑料膜片，并含有一种金属氧化物，尤其是氧化铝或者氮化硼作为填料。填料的作用是使塑料膜片能抵抗电晕放电或者辉光放电。商业上已经有一种合适的经改性的塑料膜片，例如杜邦(Dupont)公司的商标为KAPTON CR的产品。
填料基本上可以均匀地分布在膜片里。但是因为填料会降低膜片的机械性能，而且首先是在膜片的靠表面范围内需要这填料，因此特别有利的是按图4使单个的支承体16作成三层结构，此时有一层核心层19，它不会填料，布置在两层含有填料的复盖层18和20之间。支承体16的三个层的厚度大约各占这支承体厚度的1/3。这样的膜片作为支承体与已知的按图2的织物构造相比较，首先提高了绝缘的介电长时强度，按照绝缘结构的不同可提高到多倍。
对于一种只是由云母纸14和膜片支承体16所构成的绝缘结构来说其缺点是，这种结构首先当其厚度较大时(对于高压发电机来说这是普遍采用的)就难于浸渍透，这是因为与织物支承体15相比来说，膜片支承体16使浸渍树脂难于浸入绝缘结构。因此按照图3在绝缘层22之间布置一些细小的通道以使浸渍容易，那就是有优点的，这些通道是通过在绝缘层22之间布置了由一层细织物构成的中间层17来形成的。绝缘层22和中间层17的厚度比最好约为5∶1。如果在中间层17之间分别布置了多层绝缘层，从而使绝缘层22的数量和中间层17的数量总体上按5∶1的比例，那么绕组绝缘13就可以可靠地保证充分浸渍。中间层17不仅使浸渍透更容易，而且此外还加强了完工后的绝缘结构，包括机械的性能。
对于绕组绝缘13的厚度较小时也可以完全不要这中间层17。
总的来说，采用本发明后定子绕组绝缘的介电性能和热力性能都大大改善。
符号表如下：
10．定子绕组杆        19．核心层
11．绕组线段          21．绝缘层(按目前技术)
12．绕组线段的绝缘    22．绝缘层(按本发明)
13．绕组绝缘
14．云母纸
15．支承体(例如织物)
16．支承体(改性塑料膜片)
17．中间层(玻璃织物)
18．20．覆盖层

Claims (12)

1．至少具有一个定子绕组杆(10)的电机用高压绝缘的定子绕组，其定子绕组杆(10)被一种绕组绝缘(13)所包围，绕组绝缘包含了许多相互上下排布的绝缘层(22)，同时每个绝缘层(22)是由布置在支承体(16)上的绝缘材料，尤其是呈云母纸(14)形式的绝缘材料组成，其特征在于，用一种抗热的塑料膜片作为支承体(16)，而这种膜片通过加入一种能够抵抗电晕放电的填料已作了改性。
2．按权利要求1所述的定子绕组，其特征在于，用一种由聚酰亚胺或PEN制成的塑料膜片作为支承体(16)。
3．按权利要求2所述的定子绕组，其特征在于，采用金属氧化物，尤其是氧化铝作为填料。
4．按权利要求2所述的定子绕组，其特征在于，采用氮化硼作为填料。
5．按权利要求1-4中任一项所述的定子绕组，其特征在于，将支承体(16)作为三层结构，同时，没有填料的核心层(19)放在含有填料的两层复盖层(18,20)之间。
6．按权利要求5所述的定子绕组，其特征在于，支承体(16)中三层(18,19,20)的厚度大约分别占支承体(16)厚度的1/3。
7．按权利要求1-6中任一项所述的定子绕组，其特征在于，在绝缘层(22)内这绝缘材料(14)与支承体(16)的厚度比例大约为2∶1。
8．按权利要求1-7中任一项所述的定子绕组，其特征在于，绕组绝缘(13)用浸渍树脂来浸渍。
9．按权利要求8所述的定子绕组，其特征在于，在绝缘层(22)之间布置有通道以使浸渍更容易。
10．按权利要求9所述的定子绕组，其特征在于，在绝缘层(22)之间布置了由织物，尤其是由玻璃织物制成的中间层(17)，以形成通道。
11．按权利要求10所述的定子绕组，其特征在于，一个绝缘层(22)和一个中间层(17)的厚度比例大约为5∶1。
12．按权利要求10和11中的一项所述的定子绕组，其特征在于，在中间层(17)之间分别布置了多层绝缘层(22)，因此绝缘层(22)的数量和中间层(17)的数量总体上达到5∶1的比例。
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Address after: Baden, Switzerland

Applicant after: Al Storm [Switzerland] Ltd.

Address before: Baden, Switzerland

Applicant before: Asea Brown Boveri AG

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication