CN1756047B - 用于发电机定子的快速按要求重绕的方法 - Google Patents

Abstract

定子汇流条重绕方法包括：拆卸发电机现场中的定子汇流条(16、18)，测量定子汇流条(16、18)，把测量结果的数字表示值发送给加工中心并生成需要更换的定子汇流条和定子的三维模型。所述定子汇流条三维模型被置入定子三维模型以保证配合精度。生成了刀具及定子汇流条图形并加工出定子汇流条样品。所制出的定子汇流条样品的三维模型与名义的三维模型进行比较以保证精度。制造出替换的定子汇流条并成批量发送和组装于现有的发电机中。

Description

用于发电机定子的快速按要求重绕的方法

技术领域

本发明涉及地面安装的生产现有电力的发电机的定子汇流条重绕装置，并且特别是涉及与原设备制造商无关的按要求定子汇流条重绕方法，用以提高现有发电机中定子汇流条的质量及可靠性。

背景技术

地面安装的发电机通常包括配置于定子铁芯槽中的多个定子汇流条。如众所周知的，每根汇流条通常包括多股独立的导电线。每根汇流条具有相对的端部，它们是扭转的并且通常在周边圆锥的方向上延伸。每个端部例如通过铜焊连接于另一个定子汇流条，以构成绕定子的至少一个相位中的电路。居于各端部中间的定子汇流条部分通常是刚性的并直线地延伸。汇流条的各端部常常称为端绕组，当各端部从定子铁芯延伸并从直线的中间部分扭转时，汇流条的各端部可沿圆锥顺时针方向或反时针方向分度。对于每种不同形式的发电机，在每根定子汇流条的相对端部处所述端绕组构成独特的形状。

以往曾发现：最好是用新的定子绕组替换较旧的发电机中的现有的定子绕组，所述新的定子绕组具有增强的质量和可靠性。例如，在现有发电机中的较旧的定子绕组常有沥清或石棉绝缘材料，所述沥清或石棉绝缘材料是低性能的并且可能不如新的时候效率高。结果是，许多发电机操作者渴望用能提高技术性能的新定子绕组替换这些较旧的定子绕组。而本发明能应用于定子重绕，例如：端绕组支架及槽结构、连接环等等，为方便起见，术语“定子汇流条”将以较广泛的意义被应用于整个本说明书及权力要求书中。

在过去，发电机定子汇流条更换常常由原发电机供应商，即原设备制造商(OEM)来完成。这些供应商常保留有所供应的原设备的数据，而因此手头握有只有该特定型式发电机才有的定子汇流条测量数据。因而，原设备制造商可容易地供应替换的定子汇流条。然而，非OEM供应商是有缺点的，因为他们无法获得有关定子汇流条形状的、对在该特定型式发电机中的替换件来说必需的数据。发电机拥有者将希望从非OEM供应商获得定子汇流条替换件，通常拥有者会提供测量停机时间(与计划停机时间相反)，以允许该供应商测量现有的定子汇流条和反过来设计该定子汇流条的形状。然而，非计划测量停机对拥有者可能要付出代价，并使供应替换的定子汇流条的非OEM供应商增加成本。

还有，在进一步增加成本的定子汇流条测量阶段之后，设计、制造刀具和加工新的定子汇流条需要大量时间。例如，替换的定子汇流条能被安装之前，替换的定子汇流条的外形精度本身以及它们与现有的定子的配合需要有附加的和必需的检测。常常是，测量与安装之间的时间延续超过六个月或更长。除了测量停机时间和附加的订货至交货的时间之外，与非OEM供应商更换定子汇流条有关的其它成本影响到与由OEM供应商更换定子汇流条有关的成本。因此，需要减少订货至交货间的时间和与更换现有发电机的定子汇流条有关的成本，以便能实现与原设备制造商无关的价格合理的定子汇流条重绕。

发明内容

在本发明的优先实施例中，提供了重绕发电机定子汇流条的方法，它包括步骤：(a)测量在发电机现场的至少一个现有定子汇流条的形状；(b)生成所测量的一个定子汇流条形状的数字表示值；(c)应用所述数字表示值来加工新的定子汇流条，以制造基本符合所述数字表示值的所述新的定子汇流条；(d)生成新的定子汇流条的数字表示值；(e)生成现场发电机的定子的数字表示值；(f)比较新的定子汇流条与所述定子的数字表示值，以确定所述定子与新的定子汇流条的相应数字表示值的配合精度；和(g)把所制成的新的定子汇流条装入发电机现场的发电机定子之中。

附图说明

图1是延伸穿过发电机定子铁芯的定子汇流条的简略图解；

图2是从定子铁芯伸出的上及下定子汇流条的端视图，图解它们的转动及扭转；

图3是现场测量装置的简略图解，所述测量装置用于测量从现有发电机取出的定子汇流条的轮廓；

图4是用于制成替换的定子汇流条的各端部的模板的一个端部的简略图解；和

图5是图解根据本发明的优先实施例的按要求及时重绕定子的方法的方框图。

具体实施方式

现在参考图1，它简略地图解通常以10标注的发电机的半个剖面，发电机10具有轴向中心线12，转子14绕中心线12转动，以传统方式产生电力。如所图解的，上及下定子汇流条16、18分别配置于定子铁芯槽中，并且分别包含有中段部分20、22，中段部分20、22通常直线地穿过定子铁芯。从定子铁心露出的每根定子汇流条的各端部，如图2中所示在不同的方向上延伸，并且通常成圆锥形状和扭转。将会理解：每根定子汇流条的端部被连接于另一根定子汇流条的端部以构成穿过定子的电路。传统上，每根定子汇流条由多根导体构成，例如被捆扎在一起的铜股线，例如它们利用捆扎带缠在绝缘体上。在较旧的发电机中，所述绝缘体可能由沥清或石棉材料制成，它们通常是低性能材料，特别是定子汇流条的替换件可提高绝缘性能。

人们还将理解到：对于特定型式的发电机，每根定子汇流条的每个端部或端绕组都是彼此不相同的。在特定型式的单台发电机内通常有几百根定子汇流条，每根具有独特形状的端绕组，该独特形状具有普通圆锥形构造和扭转，并且该各端部在绕定子的圆锥顺时针方向或逆时针方向上延伸。没有来自原定子汇流条供应商的数据，定子汇流条的非OEM供应商要以高质量、合理成本方式提供定子汇流条重绕来提高现有发电机是困难的。

为了以合理成本方式可靠地再制造替换的定子汇流条，本发明的一个方面提供了：

1.便携的测量装置，它可运输至现有发电机的现场，并且它具有快速测量现有的定子汇流条的能力；

2.自动的三维(3D)建模工具，它将从测量装置获取测得的数据并生成一模型，所述模型提供定子汇流条的重要尺寸样品；

3.刀具数据库，它含有关键的发电机及定子汇流条特性数据，它能使一台或多台加工中心判别：在各种定子汇流条的加工中心中是否存在刀具或是需要新的刀具；

4.三维分析工具，当在发电机现场测量时，它用来比较定子汇流条的各名义模型和比较所制造的替换定子汇流条的各三维模型；

5.通用的及标准的模板，用于安装各种工具，以在制造期间构成替换的定子汇流条的形状；和

6.自动的工具，用于从基于名义的及实际的汇流条测量值的参数模型生成配套有捆扎带、绝缘体及径向环的虚拟定子，能使所述工具在模拟的定子汇流条被置入所述虚拟定子中时，用模拟的定子汇流条完成虚拟比较及校验。这就能为装配而进行比较，例如比较：内汇流条间距、横跨间距、放电间隙、导线对准-校验、单黄铜粒与股线对股线和其它各参数。

将会理解到：在提供重绕的过程中，将在尽可能程度上再审查原有的电力及机械结构，并将在重绕期间采取最新的及现行的电力、机械及材料的措施。因此，所述重绕将尽可能在技术上进行更新。

参考图3，简略地图解了便携式测量装置或滑轨30，它可被携带至需要定子汇流条重绕的现有发电机的现场。在所述发电机现场，在正常的计划停机时间内，定子汇流条被从发电机中取出。通过从定子汇流条样品上切去端臂或者从一端至另一端测量整个定子汇流条来制备所述定子汇流条。在图3中，定子汇流条，例如汇流条16，被图解成安装在测量滑轨的端支承32之间。作为替代所图解的台架式测量装置，所述测量装置可包括安装了激光传感器的小的自动臂。总之，传感器34越过所取下的定子汇流条的长度，使三维(3D)的定子汇流条形状数字化(转换为数据)。还测量了定子汇流条的转动及扭转。这个测量装置可使用定子汇流条的现成自动编程技术，而线圈式自动卷绕机具有倒转(逆)设计来生成测量值。

如图5中所简略表示的，含有测量值的数据文件以电子方式被发送至一台或多台加工设备。在加工设备处，应用传统的三维建模工具使所述数据文件被用于建立定子汇流条的三维模型。所述三维建模工具也可生成定子汇流条图形和定子汇流条冲压机及端部模板的工具模型。因此，所述三维建模工具有：直接接收自现场测量的、来自卷绕机自动编程文件的或直接来自过去的定子汇流条图形的数据文件，生成定子汇流条、定子汇流条图形的模型，并生成用于三维的冲压机和端部模板的工具模型。在这个阶段中，为了预存的刀具而检查现有的刀具数据库。如果刀具不能快速地获得，所述模型就被用于快速的CNC(计算机数字控制)冲压机并制成刀具，例如从地方销售商传至加工中心。

例如，如图4所图解的，快速模板被用于：在定子汇流条制造网络的按要求及时重绕定子的各种制作现场使模板制作标准化。模板可包括：可调节的中间或铁芯部分40，和在所述铁芯部分的两个端部的两个可调节端部夹具42，仅有一个端部夹具42被图示。铁芯部分的每个端部具有夹紧件44，以把定子汇流条的铁芯部分固定在快速模板上。端臂夹具42具有检验孔46，检验孔46决定各成型块的位置，所述各成型块决定端部形状的组成表面。成型块48是机加工的，并且应用三维建模工具及定子汇流条模型来分配各检验孔的位置。在快速模板中只有铁芯长度是可连续调节的。所有其它的调节是不连续的，以便使可靠性变得最大和各加工中心之间的模板变化为最小。刀具数据库被保存，以使被循环(使用)的刀具变得最多，和为将来应用而从这个特定重绕方法中学习经验教训。

然后在一台或多台加工中心上制造上及下汇流条样品。然后在制造汇流条时采用模压的，例如来自用于缠绕汇流条的卷绕机的数据被用来模制所加工的汇流条。然后该模型数据与所测量的从现有发电机取下的定子汇流条的名义模型进行比较，以便确认模型精度，如图5所图解。由此，可确定所加工的汇流条形状与定子汇流条的名义的或测得的形状方面的任何差异，并且在需要时纠正制造方法。

还在发电机现场测量现有发电机的定子，并提供三维模型。然后把定子汇流条的数字表示值与所述虚拟定子进行比较，例如，当实际制造时定子汇流条的三维模型以电子(显示)方式被装入虚拟定子中。加入了虚拟的槽支架、捆扎带和径向环来纠正定子汇流条的位置，以便检验内汇流条间距、横跨间距、放电间隙和导线对正。

一旦完成首批定子汇流条的制造并通过三维建模检验了精度，首批定子汇流条被运往发电机现场，或如图5中所图解的按次序被加工。这主要对应于具定子汇流条替换件的制造速度的组装速度，并且提供使新的替换定子汇流条装入现有发电机的阶段性组装。所述制造设备为立即组装连续地发送多批所造的替换汇流条，所述立即组装包括：把定子汇流条各端部互相铜焊起来和进行电气测试。这个阶段以完整重绕并把发电机交还给发电机操作者而结束。

通过应用上面描述的方法，将会理解到：完全消除了先前需要的测量停机时间，而测量可在计划停机时间内完成。另外，方法的刀具制造、制造及检验的各阶段时间被显著地缩减，能使替换的定子汇流条在基本类似的时间范围内安装在现有发电机内，而成本如同原设备供应商用替换的定子汇流条更换现有的定子汇流条一样。因此，本方法能按要求及时更换现有发电机中的定子汇流条。

虽然联系了目前认为最实际及最优的实施例对本发明进行了描述，但应懂得本发明不局限于已公开的实施例，而且相反，其意图是涵盖包含于附录的权利要求书的精神和目标中的各种修正和等效结构。

零件清单

10	发电机
		16、18	定子汇流条
30	型材

Claims (7)

1.用于在现场上的发电机的定子汇流条重绕的方法，该方法包括步骤：

(a)测量在发电机现场的一个现有定子汇流条的形状；

(b)生成所测量的一个定子汇流条形状的数字表示值；

(c)应用所述数字表示值来加工新的定子汇流条，以制造基本符合所述数字表示值的所述新的定子汇流条；

(d)生成新的定子汇流条的数字表示值；

(e)生成现场发电机的定子的数字表示值；

(f)比较新的定子汇流条与定子的数字表示值，以确定所述定子与新的定子汇流条的相应数字表示值的配合精度；和

(g)把所制成的新的定子汇流条装入在发电机现场的发电机定子之中。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：步骤(a)包含使一个定子汇流条的测量数字化并生成所测量的定子汇流条的数字模型。

3.根据权利要求1的方法包括：作为制造刀具的基础，应用所测量的一个定子汇流条形状的数字表示值来加工刀具；而步骤(c)包含：应用所述制成的刀具去制造新的定子汇流条，所述刀具包括可调节的铁芯部分和在所述铁芯部分的两个端部的两个可调节端部，所述两个可调节端部具有决定成型块的位置的检验孔，所述成型块决定新的定子汇流条的端部形状的组成表面。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于包括：保留含有用于制造定子汇流条的预有刀具的数字表示值的刀具数据库；应用所测量的一个定子汇流条形状的数字表示值去生成刀具的数字表示值；和使所述刀具数据库与刀具的所述数字表示值进行比较，以确定用于制造新的定子汇流条的预有刀具的可获得性，所述刀具包括可调节的铁芯部分和在所述铁芯部分的两个端部的两个可调节端部，所述两个可调节端部具有决定成型块的位置的检验孔，所述成型块决定新的定子汇流条的端部形状的组成表面。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于包括：比较所测量的一个定子汇流条形状与新的定子汇流条的数字表示值，以确定当用所测量的一个定子汇流条和新的定子汇流条的形状的数字表示值来表示时，新的定子汇流条与所述一个定子汇流条之间的符合精度。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于包括：测量存在于发电机现场的第二定子汇流条的形状；生成所测量的第二定子汇流条形状的数字表示值；应用所测量的第二定子汇流条形状的数字表示值来制造新的第二定子汇流条；生成新的第二定子汇流条的数字表示值，并比较新的第二定子汇流条与所述定子的数字表示值，以确定第二定子汇流条与所述定子的各相应数字表示值的符合精度。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于包括：比较所测量的第二定子汇流条与新的第二定子汇流条的形状的数字表示值，以确定当用所测量的第二定子汇流条与新的第二定子汇流条的形状的数字表示值来表示时，新的第二定子汇流条与所测量的第二定子汇流条之间的符合精度。

Images