CN1722579A - 直线电动机用的电缆和用该电缆制造的绕组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直线电动机用的电缆，它由一良好导电的金属导体(6)、一围绕该金属导体的内导电层(7)、一设在该内导电层上面的绝缘层(8)、一围绕该绝缘层的外导电层(9)、一设在该外导电层上面用造成能导电的绝缘材料制的外套(10)以及一设在该外导电层与外套之间的导电的夹层组成。为了便于适应不同的工作电压，该夹层(11)由一种无纺布材料制成，它的厚度大约在300μm和600μm之间，以及它的电阻大约在150Ω/m与500Ω/m之间。

Description

直线电动机用的电缆和 用该电缆制造的绕组

技术领域

本发明涉及一种直线电动机用的电缆及用这种电缆制成的三相绕组。

背景技术

长期以来已知用于不同方式电驱动的直线电动机。在这方面不仅有直流而且有交流的同步和异步电动机。在直线电动机中，不仅固定的定子而且可运动的转子与传统的电动机相反都不是圆形，而是设置为直线的。在直线电动机中，电能如此转换为机械能，即，使机械能可以直接用于平动。直线电动机的使用领域例如是客运、运输业、传送带、行李输送、采矿工程、起重机、拖运设备、机床滑架以及滑阀的操纵。直线电动机原则上可以有一个装在感应子槽内的励磁线圈，它在交流电的情况下设计为三相的。转子则或由用良好导电的材料，如铜或铝制的(异步电动机)，或用永磁性材料制的(同步电动机)轨条组成。

若这种直线电动机例如用于驱动长途特快运输的磁悬浮铁路列车，则感应子并因而还有装在其槽中的电缆要有很大的长度。因为这种直线电动机基于此原因用比较高的电压工作，所以电缆必须配备内导电层和外导电层以及一个屏蔽层。这种设计为中压电缆的电缆的屏蔽层，对于可靠地导引电容充电电流、接地识别、故障定位的可能性以及作为防止围绕导体的各层机械损伤的保护层都是需要的。此外它应防止高电压危及生物。

在由感应子和电缆组成的直线电动机很长的定子中使用具有所述结构的中压电缆时，在电缆的屏蔽层上感应一个高的纵向电压，它例如在100m长的定子中可远高于1KV。为了能不形成如此高的电压，也许可将屏蔽层分成很短的段以及每一段一端接地。这样做既麻烦又昂贵，而且增加了电缆发生故障的危险性。采用已知带屏蔽的中压电缆，即使通过在一个几乎任意长的段的两端使屏蔽层接地，或按几乎任意的距离将三根用于形成绕组的电缆的屏蔽层连接起来，也只能达到低的屏蔽电压。但由于有大的屏蔽电流流动，所以造成大的能量损失和起涡流阻尼的作用。

由DE 3006382A1已知一种用于直线电动机的三相交流电绕组，它由按所述结构的中压电缆组成。在这里所使用的电缆有一个在外部的由被造成有导电能力的绝缘材料制成的外套。至少在定子一侧，在电缆的从槽伸出的绕组端部区域内，设一个沿定子全长延伸的与电缆的导电外套良好接触并可与地电位连接的用良好导电的材料制的条。电缆的被造成能导电的外套同时意味着是它的屏蔽层，它有较小的电导率。通过将外套与连接地电位的条组合，总体上得到一个屏蔽层，它保证良好地引出电容电流，并除此之外保证通过感应电压形成的电流保持得较小。因此，此绕组总体上有低的功率损失以及对场的影响可以忽略不计。因为除此之外不会形成高的电压，所以避免危及生物。

在按前言提及的DE 19638603A1已知的电缆中，在外导电层与在外部的造成能导电的外套之间，存在一个沿电缆全长延伸、周围封闭的作为中间层的金属夹层，通过它提高电缆屏蔽层的电导率。由此应达到将屏蔽层内感应的会降低直线电动机驱动功率的电压和电流保持得尽可能小。此外，通过此金属夹层应导致沿电缆轴线的纵向电阻均匀化，以及保证将费用降到足够低的程度检测接地和引出故障电流。采用这种已知的电缆在许多使用情况下也能做到这些。尽管如此，尤其在高的工作电压时会发生电缆损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是改进前言所述类型的电缆和由这种电缆制成的绕组，使之能以简单的方式适应不同的工作电压，从而可以避免由于工作电压过高造成损坏。

上述关于电缆所提出的技术问题通过这样一种直线电动机用的电缆来解决，它由一良好导电的金属导体、一围绕该金属导体的内导电层、一设在该内导电层上面的绝缘层、一围绕该绝缘层的外导电层、一设在该外导电层上面用造成能导电的绝缘材料制的外套以及一设在该外导电层与外套之间的导电的夹层组成，按照本发明，所述夹层由一种无纺布材料制成，它的厚度大约在300μm和600μm之间，以及它的电阻大约在150Ω/m与500Ω/m之间。

上述关于三相绕组所提出的技术问题则通过一种直线电动机的绕组来解决，其由三根装在一长条的感应子的槽内的电缆组成，该电缆有一个导电的外套和一设在该外套与一外导电层之间的导电夹层，其中，沿由该感应子和三根连接成一个三相绕组的电缆组成的定子的全长，有至少一条用良好导电的材料制的起接地线作用的金属条，该金属条与所述电缆的导电外套良好导电地接触，按照本发明，所述夹层的电阻值比贴靠在电缆外套上的接地线的相应的电阻值大。

在此电缆中，屏蔽层的电阻可以简单的方式适应具体要求。此外，电缆的结构，其制造方法和为此使用的设备可以保持不变。采用无纺布材料进一步提高电缆屏蔽层的电导率，使之能承载足够大的电流，以保证简单和迅速地识别接地。无纺布材料可以仅由石墨纤维或与塑料纤维组合构成。在使用无纺布材料时保持屏蔽层的电阻值如此大，以致不会有导致大的损失的低欧姆次级回路形成。与另一些导线耗损相比，在电缆屏蔽层内感应的电压和电流引起的损失可以忽略不计。无纺布材料的电阻值调整为使它针对电缆具体的使用情况足够大。若在直线电动机的定子内(其中电缆用于三个绕组相线)存在单独的与所有三根电缆导电的外套处于良好接触状态的接地线，则带的电阻值调整为高于用作接地线的金属条电阻值。因此，与用于直线电动机的工作电压无关地经接地线可靠地引出故障和平衡电流。电缆和尤其它的外套有效地防止因电流过大而受损。这同样适用于大的温差的情况下，电缆在白天和夜间以及在不同季节工作时会遭遇这种大的温度差。因此带也能有高精确度地保持其在加工时调整好的电阻值。

当外套挤压成型时，夹层的无纺布材料比较牢固地与外套连接。因此，当贴靠在外导电层上面的电缆的这些层为了连接的目的必须去除时，这就带来了便于装配的附加优点。

附图说明

下面借助附图所示实施方式对本发明予以详细说明，附图中：

图1表示按本发明的一根弯曲成蛇曲形的绕组相线的电缆；

图2表示逐段可看到其结构分层的电缆本身；

图3至8表示存在于电缆结构内作为夹层的无纺布材料的不同布置情况。

具体实施方式

用1表示直线电动机的感应子，它与三相绕组一起构成直线电动机的定子。感应子1由板叠组成，其中设置用于容纳绕组的绕组相线的槽2。此定子是长条的。它可以长许多公里。在本例中绕组相线由电缆组成，例如由图2可看出其更准确的结构。

图1表示电缆3，它蛇曲形延伸地固定在感应子1的槽2内。感应子1未占用的槽2规定用于容纳另外两根有与电缆3相同结构的电缆。为了简单起见它们在图中没有表示。这三根电缆共同构成直线电动机的三相绕组。电缆3结构设计为使它可以简单地变形为蛇曲状延伸，以及无需附加的费用保持其形状，包括处于感应子1外部区域的一绕组端部4。在感应子1的至少一侧可沿其全长延伸一个用良好导电的材料制的用作接地线的金属条5，它与电缆良好地电接触以及连接地电位。

电缆3与另两根电缆一样例如有下列结构：

电缆3的导体设计为绞线6，它由许多单线构成。存在至少两层单线。在这两层中扭绞的方向应是相反的。对于存在多于两层的情况，它们应有交替地相反的捻转方向。这种绞线6可用铝线组成。但也可以采用铜线或铝-铜复合线。

绞线6被内导电层7围绕，它可以挤压成型在绞线上。在这里挤压过程应调整为使导电层7的材料也能侵入存在于绞线6外层的单线之间的楔形区内。因此导电层7与绞线6牢固连接，因为导电层7固定在绞线上。这种紧配合是如此良好，以致导电层7既不会通过弯曲也不会通过轴向负荷与绞线6脱开。内导电层7优选地可使用一种以三元乙丙橡胶(含双环戊二稀)EPDM(Ethylen-Propylen-Dien-Monomer)为基础构成的材料。这是一种以乙烯-丙烯共聚物为基础的材料。在基础材料中添加高活性的导电炭黑。它可以仅仅是一种导电炭黑。也可以使用掺和的多种导电炭黑。

在内导电层7上设一绝缘层8，它在相同的加工过程中同样可通过挤压施加。绝缘层8例如由一种以乙丙橡胶EPR(Ethylen-Propylen-Rubber)为基的混合物组成。同样可在相同的加工过程中在绝缘层8上挤压一个外导电层9，对于外导电层9可以采用与内导电层7相同的材料。通过内导电层7固定在绞线6上，为三个互相牢固连接的层7、8和9总体上提供了一种在绞线6上的优质紧配合，使这些层即使在电缆上安装配件时也不会移动。

电缆3有一个在外部的外套10，它由造成能导电的塑料组成。它同样通过挤压施加。作为用于外套10的材料，适用例如以乙烯的醋酸共聚物为基础的聚合物，它们例如有醋酸含量为30％至70％。在聚合物内添加高导电性的炭黑，优选地至少两种炭黑的组合。

在外导电层9与导电的外套10之间设一个导电的夹层11，它的电阻大约在150Ω/m与500Ω/m之间。夹层11由一个用导电的无纺布材料制的带H(图3至8)组成。无纺布材料可以在总体上由石墨纤维、石墨化的塑料纤维或也可以由一种这些纤维与塑料纤维的组合组成。它的电阻因而可以调整为具体期望或要求的值。带H为构成夹层11可以或绕外导电层9缠绕，或沿纵向绕外导电层9成形，如图3至8中所示。

按图3，带H这样绕电缆3的外导电层9卷绕，即，使它的边互相搭接。搭接U的量可例如在2mm与8mm之间。带H本身作为卷绕带可有10mm至80mm的宽度。

按图4带H也可以将其边互相对接地绕外导电层9卷绕。因此得到一个没有台阶、环形和沿电缆纵向闭合的夹层11。

按构成夹层11的另一种可能性，带H按图5在其边之间留有空隙L地绕外导电层9卷绕。

若带H沿纵向延伸地绕电缆3的外导电层9成形，则得到相同的事实效果，确切地说，按图6有沿纵向延伸搭接的边(搭接量)，或按图7有互相对接的边，以及按图8在纵边之间留有空隙L。对于这种纵向成形，可使用一种宽度从80mm至150mm的较宽的带H。在这里决定性的参数是各电缆的外导电层9的直径。

这种电缆有突出优点地使用于直线电动机的定子中，在定子内存在至少一个起接地线作用的用良好导电的材料制的金属条5。条5与三根存在于定子中的电缆的导电外套10良好导电地接触。例如通过感应形成的大的电流通常经接地的金属线条5导出。这一点通过本电缆是绝对保证的，因为用作夹层11的带H每单位长度的电阻值，至少略大于金属条5相应的单位长度电阻值。

Claims (13)

1.一种直线电动机用的电缆，它由一良好导电的金属导体、一围绕该金属导体的内导电层、一设在该内导电层上面的绝缘层、一围绕该绝缘层的外导电层、一设在该外导电层上面用被造成能导电的绝缘材料制的外套以及一设在该外导电层与外套之间的导电的夹层组成，其特征为：所述夹层(11)由一种无纺布材料制成，它的厚度大约在300μm和600μm之间，以及它的电阻大约在150Ω/m与500Ω/m之间。

2.按照权利要求1所述的电缆，其特征为：所述无纺布材料由石墨纤维组成。

3.按照权利要求1所述的电缆，其特征为：所述无纺布材料由石墨化塑料纤维组成。

4.按照权利要求1所述的电缆，其特征为：所述无纺布材料由一种石墨纤维和/或石墨化塑料纤维与塑料纤维的组合物组成。

5.按照权利要求1至4之一所述的电缆，其特征为：所述无纺布材料作为带(H)绕所述外导电层(9)卷绕。

6.按照权利要求5所述的电缆，其特征为：所述带(H)有搭接边地卷绕。

7.按照权利要求5所述的电缆，其特征为：所述带(H)以其边相互对接地卷绕。

8.按照权利要求5所述的电缆，其特征为：所述带(H)留有空隙(L)地卷绕。

9.按照权利要求1至4之一所述的电缆，其特征为：所述无纺布材料作为带(H)沿纵向延伸地绕所述外导电层(9)成形。

10.按照权利要求9所述的电缆，其特征为：所述带(H)以其纵边相互搭接地成形。

11.按照权利要求9所述的电缆，其特征为：所述带(H)以其纵边互相对接地成形。

12.按照权利要求9所述的电缆，其特征为：所述带(H)在纵边之间留有空隙(L)地成形。

13.一种直线电动机的绕组，其由三根装在一长条的感应子的槽内的电缆组成，该电缆有一个导电的外套和一设在该外套与一外导电层之间的导电夹层，其中，沿由该感应子和三根连接成一个三相绕组的电缆组成的定子的全长，有至少一条用良好导电的材料制的起接地线作用的金属条，该金属条与所述电缆的导电外套良好导电地接触，其特征为：所述夹层(11)的电阻值比用作接地线的金属条(5)的相应的电阻值大。

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