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GEBIET DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Isoliersysteme für elektrische Maschinen, und genauer betrifft sie die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit einer Isolierung, die mit Statorstabkomponenten verwendet wird, durch die Hinzufügung von Füllstoffen mit hoher Wärmeleitfähigkeit.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Isoliermaterialien für elektrische Maschinen wie Generatoren, Motoren und Transformatoren weisen im Allgemeinen ein Glasfasergewebe und/oder eine Kombination aus Glasfasergewebe, einem Harzbindemittel, einem Glimmerpapier und ähnlichen Materialien auf. Solche Isoliermaterialien müssen im Allgemeinen die mechanischen und physikalischen Eigenschaften haben, die den verschiedenen elektrischen Belastungen der elektrischen Maschinen standhalten können, und gleichzeitig für eine angemessene Isolation sorgen. Außerdem sollten die Isoliermaterialien extremen Schwankungen der Betriebstemperaturen standhalten können und für lange Standzeiten ausgelegt sein.
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In den letzten Jahren hat sich die Wärmeleitfähigkeit einer allgemeinen Isolierung durch die Zugabe von Füllstoffen mit hoher Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,3 W/mK auf etwa 0,5 W/mK (Watt pro Meter pro Grad Kelvin) verbessert. Insbesondere wird jedoch in Bezug auf Statorstäbe E-Glas (elektrisches Fiberglas) im Allgemeinen zur Isolierung der Leiter, als vertikaler Separator, und als Verstärkung in Isolierbändern verwendet. Solches E-Glas kann eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,99 W/mK aufweisen. Ebenso kann auch DacronTM-Glas (eingetragenes Warenzeichen von Invista North America S. A. R. L. Corporation) verwendet werden. DacronTM-Glas kann eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,4 W/mK aufweisen.
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Durch Verringern des Wärmewiderstands der Statorstabkomponenten kann eine verbesserte Wärmeübertragung zwischen den Statorstableitern und dem Statorkern erhalten werden. Genauer kann die Stromdichte des Kupferleiters durch effektives Kühlen der Leiter erhöht werden. Daher besteht ein Wunsch nach noch weiteren Verbesserungen der Wärmeleitfähigkeit, um mehr Leistung und/oder einen höheren Wirkungsgrad für existierende elektrische Maschine zu erzeugen oder um neue Einheiten von geringerer Größe zu niedrigeren Kosten zu produzieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Statorstab geschaffen, der mehrere Leiter und eine Isolierschicht aufweist, die um die mehreren Leiter herum angeordnet ist. Die Isolierschicht umfasst mehrere Schichten, und die mehreren Schichten beinhalten eine oder mehrere elektrisch isolierende Schichten und eine oder mehrere wärmeleitende Schichten.
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Die eine oder die mehreren elektrisch isolierenden Schichten des Statorstabs können Glimmer und/oder Fiberglas aufweisen, und die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten können mindestens eines von Bornitrid (BN), Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AlN), Siliziumnitrid (Si3N4), Magnesiumoxid (MgO), Zinkoxid (ZnO), Strontiumtitanat (SrTiO3), Titandioxid (TiO2), Siliziumdioxid (SiO2) oder Diamant (C) aufweisen.
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Die eine oder die mehreren elektrisch isolierenden Schichten weisen Glimmer auf, und die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten jedes der oben genannten Statorstäbe können Bornitrid (BN) und/oder Aluminiumoxid (Al2O3) aufweisen.
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Die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten jedes der oben genannten Statorstäbe können eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1 W/mK aufweisen.
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Die Isolierschicht jedes der oben genannten Statorstäbe kann aus mehreren überlappenden Schichten bestehen.
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Die eine oder die mehreren elektrisch isolierenden Schichten jedes der oben genannten Statorstäbe können aus einer oder mehreren überlappenden Schichten bestehen, und die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten können aus einer oder mehreren überlappenden Schichten bestehen; und wobei die eine oder die mehreren elektrisch leitenden Schichten im Wesentlichen angrenzend an die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten angeordnet sein können.
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Die eine oder die mehreren elektrisch isolierenden Schichten jedes der oben genannten Statorstäbe können aus einer oder mehreren überlappenden Schichten bestehen, und die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten besteht aus einer oder mehreren überlappenden Schichten; und die eine oder die mehreren elektrisch leitenden Schichten und die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten sind miteinander verschränkt.
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Die Isolierschicht jedes der oben genannten Statorstäbe kann ein Verhältnis von elektrischer Isolierung zu Wärmeleitfähigkeit haben, das durch eine Anzahl der einen oder mehreren elektrisch isolierenden Schichten und eine Anzahl der einen oder mehreren wärmeleitenden Schichten gestaltet wird.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Isoliersystem geschaffen mit einer Isolierschicht, die um einen oder mehrere Leiter herum angeordnet ist. Die Isolierschicht weist mehrere Schichten auf, und die mehreren Schichten umfassen eine oder mehrere elektrisch isolierende Schichten und eine oder mehrere wärmeleitende Schichten.
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Die eine oder die mehreren elektrisch isolierenden Schichten jedes oben genannten Isoliersysteme können Glimmer und/oder Fiberglas aufweisen, und die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten können mindestens eines von Bornitrid (BN), Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AlN), Siliziumnitrid (Si3N4), Magnesiumoxid (MgO), Zinkoxid (ZnO), Strontiumtitanat (SrTiO3), Titandioxid (TiO2), Siliziumdioxid (SiO2) oder Diamant (C) aufweisen.
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Die eine oder die mehreren elektrisch isolierenden Schichten jedes der oben genannten Isoliersysteme können Glimmer aufweisen, und die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten weisen Bornitrid (BN) und/oder Aluminiumoxid (Al2O3) auf.
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Die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten jedes der oben genannten Isoliersysteme können eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1 W/mK aufweisen.
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Die Isolierschicht jedes der oben genannten Isoliersysteme kann aus mehreren überlappenden Schichten bestehen.
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Die eine oder die mehreren elektrisch isolierenden Schichten jedes der oben genannten Isoliersysteme können aus einer oder mehreren überlappenden Schichten bestehen, und die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten bestehen aus einer oder mehreren überlappenden Schichten; und wobei die eine oder die mehreren elektrisch leitenden Schichten im Wesentlichen angrenzend an die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten angeordnet sein können.
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Die eine oder die mehreren elektrisch isolierenden Schichten jedes der oben genannten Isoliersysteme können aus einer oder mehreren überlappenden Schichten bestehen, und die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten können aus einer oder mehreren überlappenden Schichten bestehen; und wobei die eine oder die mehreren elektrisch isolierenden Schichten und die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten einander miteinander verschränkt sind.
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Die Isolierschicht jedes der oben genannten Isoliersysteme kann ein Verhältnis von elektrischer Isolierung zu Wärmeleitfähigkeit aufweisen, das durch eine Anzahl der einen oder mehreren elektrisch isolierenden Schichten und eine Anzahl der einen oder mehreren wärmeleitenden Schichten gestaltet wird.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Isoliersystem geschaffen mit einer Isolierschicht, die um einen oder mehrere Leiter herum angeordnet ist. Die Isolierschicht weist eine oder mehrere wärmeleitende Schichten auf. Die Isolierschicht ist als Windungsisolierung gestaltet, und die Isolierschicht ist zwischen einzelnen Windungen und/oder um einzelne Windungen herum angeordnet.
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Die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten des oben genannten Isoliersystems können mindestens eines von Bornitrid (BN), Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AlN), Siliziumnitrid (Si3N4), Magnesiumoxid (MgO), Zinkoxid (ZnO), Strontiumtitanat (SrTiO3), Titandioxid (TiO2), Siliziumdioxid (SiO2) und Diamant (C) aufweisen.
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Die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten jedes der oben genannten Isoliersysteme können Bornitrid (BN) und/oder Aluminiumoxid (Al2O3) aufweisen. 1Die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten jedes der
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Die eine oder die mehreren wärmeleitenden Schichten jedes der oben genannten Isoliersysteme können eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1 W/mK aufweisen, und wobei die Isolierschicht aus mehreren überlappenden Schichten besteht.
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Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Durchschnittsfachmann beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung in Zusammenschau mit den mehreren Zeichnungen und den folgenden Ansprüchen deutlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Darstellung eines Statorstabs gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine seitliche Querschnittsdarstellung einer Statorspule gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine Querschnittsdarstellung einer Isolierschicht gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine Querschnittsdarstellung einer Isolierschicht gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine Querschnittsdarstellung einer Isolierschicht gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine seitliche Querschnittsdarstellung eines Roebel-Statorstabs gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
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7 ist eine seitliche Querschnittsdarstellung eines Roebel-Statorstabs mit zwei Windungen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nun wird auf die Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente in den mehreren Darstellungen bezeichnen. 1 und 2 zeigen eine Statorspule oder einen Statorstab 100 wie hierin beschrieben. Wie oben beschrieben, kann die Statorspule oder der Statorstab 100 mit elektrischen Maschinen verwendet werden, die in der Technik bekannt sind. Eine elektrische Maschine weist im Allgemeinen mehrere Statorspulen oder -stäbe 100 auf. Die mehreren Statorspulen oder -stäbe 100 können identisch sein und können über- oder umeinander angeordnet sein.
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Allgemein beschrieben kann jede Statorspule oder jeder Statorstab 100 eine Anzahl von Leitern 120 aufweisen. Die Leiter 120 können aus Kupfer, Kupferlegierungen, Aluminium oder ähnlichen Materialien bestehen. Eine Schicht aus Leiterisolierung 130 kann einzelne Leiter 120 voneinander trennen. In diesem Beispiel kann die Leiterisolierung 130 ein typisches E-Glas, Daglass oder eine ähnliche Art von Glasmaterial beinhalten. Das E-Glas kann ein Borsilikat-Fiberglas mit geringem Alkaligehalt und mit guten elektro-mechanischen Eigenschaften und guter Chemikalienbeständigkeit sein. E-Glas, oder Glas von elektrischer Güte, weist ausgezeichnete Faserbildungsfähigkeiten auf und wird als Verstärkungsphase in Fiberglas verwendet. Das E-Glas kann eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,99 W/mK aufweisen. Daglass kann ein Faden mit einer Mischung aus Polyester- und Glasfasern sein. Daglass kann eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,4 W/mK aufweisen. Ein Glasfasergewebe aus E-Glas, Daglass oder aus ähnlichen Arten von Materialien kann beliebige Webdichten, Gewichte, Dicken, Festigkeiten und andere Eigenschaften aufweisen.
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Wie in 2 dargestellt ist, weist die Statorspule oder der Statorstab 100 zwei Säulen (Stapel) 140 aus den Leitern 120 auf. Es kann jede Anzahl von Säulen 140 oder Stapeln verwendet werden. Die Säulen 140 können durch einen vertikalen Separator 150 voneinander getrennt sein. Typische vertikale Separatoren 150 können Papier, Filz oder Glasfasergewebe beinhalten, das bzw. der mit einem Harz behandelt ist, das nach dem Trocknen fließt und die Säulen/Stapel 140 miteinander bindet. Die Separatoren 150 sorgen auch für eine zusätzliche elektrische Isolierung zwischen den Säulen 140. Die Säulen 140 können auch von einer Schicht aus Erdungswandisolierung 155 umgeben sein. Wie oben beschrieben, kann die Erdungswandisolierung 155 üblicherweise aus mehreren Lagen von Glimmerpapier, einem Glasfasergewebe oder unidirektionalen Glasfasern und einem Harzbindemittel aufgebaut sein. Die Erdungswandisolierung 155 hat im Allgemeinen die Form von mehreren Lagen aus Glimmerverbundband, das um die Säulen/Stapel 140 gewickelt ist.
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Um die Leistungsfähigkeit der Ankerwicklung 100 einer elektrischen Maschine zu verbessern, kann man verschiedene Strategien verfolgen. Eine Option ist die Erhöhung der Spannungsfestigkeit der Isolierung, wodurch man einen dünneren Isolierungsaufbau für die gleiche Nennspannung erhält. Diese Option hat die Vorteile einer dünneren Erdungswandisolierung, was einen besseren Wärmestrom von Leitern zum Statorkern ermöglicht, wodurch ein stärkerer Strom durch Leiter fließen kann, ohne dass sich die Messwerte eines Thermoelements ändern, was einen besseren Wirkungsgrad oder eine bessere Ausgangsleitung ermöglichen würde. Ein weiterer Vorteil einer dünneren Erdungswandisolierung würde ein zusätzliches Leitervolumen in Kombination mit einer verbesserten Wärmeübertragung über die dünnere Erdungswandisolierung ermöglichen, was eine erhöhte Strombelastungsfähigkeit ermöglicht, um den Wirkungsgrad oder die Leistungsausgabe für einen Stab oder eine Spule von gleicher Größe zu erhöhen. Ein weiterer Vorteil einer dünneren Erdungswandisolierung würde eine verringerte Stab- oder Spulengröße mit dem gleichen Leitervolumen und dem zusätzlichen Potential, die Große der elektrischen Maschine zu verringern, ermöglichen.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung verbessert die Wärmeleitfähigkeit der Ankerstab-Erdungswandisolierung durch die Aufbringung eines Gewebematerials, das mit Harz behandelt ist, welches einen Füllstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit enthält, während des Prozesses der Aufbringung des Hauptbandes für die Erdungswandisolierung. Dieses beschichtete Gewebesubstrat kann mit mehreren Isoliersystemen verwendet werden und unabhängig vom Statorstab- oder Statorspulenverarbeitungstyp aufgebracht werden. Das Ziel ist, dieses neue beschichtete Material mit hydrostatisch gehärteten, druckgehärteten oder unterdruckimprägnierten (VPI) Erdungswandisoliersystemen zu verwenden. Die Erdungswandisolierung kann ein beschichtetes und imprägniertes Gewebe beinhalten, das ein Harz aufweist, das einen Füllstoff von hoher Wärmeleitfähigkeit enthält, wie Bornitrid, mit einer Formulierung, die mit mehreren oder spezifischen Härtungschemikalien und Glimmerbandkonstruktionen kompatibel ist. Der Prozentanteil dieses Materials gegenüber der übrigen Erdungswandisolierung kann zwischen 10 und etwa 50 liegen, wobei die Auswirkung auf dielektrische Eigenschaften abgewogen wird. Mengen über oder unter diesem Bereich können verwendet werden, wenn dies für die jeweilige Anwendung gewünscht ist.
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3 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Isolierschicht 355 (zwei Bandschichten), die, wie in 2 dargestellt, als Teil der Konstruktion der Erdungswandisolierung 155 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die Isolierschicht 355 besteht aus mehreren Schichten, und diese Schichten weisen verschiedene Eigenschaften auf. Zum Beispiel kann eine elektrisch leitende Schicht 310 aus einem Glimmerpapier oder einem Glimmerverbundband bestehen. Die elektrisch isolierende Schicht 310 kann Glimmer oder Fiberglas in Kombination mit Folien, Fäden, Matten oder Geweben oder Kombinationen davon aufweisen, um den Glimmer während der Aufbringung zu stützen. Ein Harzbindemittel kann verwendet werden, um die einzelnen Schichten der elektrisch isolierenden Schicht 310 zu verbinden und dazwischen vorhandene Lücken zu füllen. Der Hauptzweck der elektrisch isolierenden Schicht 310 ist die elektrische Isolierung, und diese Schicht weist keine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Die elektrisch isolierende Schicht 310 kann aus einer oder mehreren elektrisch isolierenden Schichten gebildet sein.
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Eine wärmeleitende Schicht 320 kann eine Gewebekomponente sein, die mit Harz behandelt ist, das einen Füllstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit enthält. Der Füllstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann mindestens eines von Bornitrid (BN), Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AlN), Siliziumnitrid (Si3N4), Magnesiumoxid (MgO), Zinkoxid (ZnO), Strontiumtitanat (SrTiO3), Titandioxid (TiO2), Siliziumdioxid (SiO2), Diamant (C) oder Kombinationen davon sein. Nur zwei Beispiele: Aluminiumoxid (Al2O3) weist eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 20 W/mK auf, und Bornitrid (BN) weist eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 600 W/mK auf. Eine wärmeleitende Schicht 320 kann aus einem Glasgewebe bestehen, das mit Harz beschichtet ist, das den Füllstoff mit der hohen Wärmeleitfähigkeit enthält. Die Menge an zugesetztem Füllstoff kann abgeändert werden, um eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit für eine bestimmte Anwendung zu erhalten (z. B. kann die eine oder können die mehreren wärmeleitenden Schichten eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1 W/mK aufweisen).
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Das Maß an elektrischer Isolierung, die von der elektrisch leitenden Schicht 310 bereitgestellt wird, und das Maß an Wärmeleitfähigkeit, die von der wärmeleitenden Schicht 320 bereitgestellt wird, kann nach Wusch für spezifische Maschinenanwendungen angepasst werden. In diesem Beispiel sind zwei gleich dicke Schichten vorhanden, um eine Ausgewogenheit zwischen elektrischer Isolierung und Wärmeleitfähigkeit zu erhalten. Man beachte, dass die Schicht 310 oberhalb oder unterhalb der Schicht 320 angeordnet sein kann. Jedoch kann die Isolierschicht insgesamt durch Ändern der Anzahl der Schichten im jeweiligen Abschnitt für eine gegenüber der Wärmeleitfähigkeit erhöhte oder verringerte elektrische Isolierung ausgelegt werden. Wenn man beispielsweise ein höheres Verhältnis von elektrischer Isolierung gegen Wärmeleitfähigkeit braucht, dann kann die Anzahl der elektrisch isolierenden Schichten erhöht werden (z. B. vier Schichten 310 gegenüber zwei Schichten 320). Wenn man dagegen ein kleineres Verhältnis von elektrischer Isolierung gegen Wärmeleitfähigkeit braucht, dann kann die Anzahl der wärmeleitenden Schichten erhöht werden (z. B. zwei Schichten 310 gegenüber drei Schichten 320).
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4 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Isolierschicht 455 mit einer verschränkten Konfiguration einer oder mehrerer elektrisch isolierender Schichten 410 und einer oder mehrerer wärmeleitender Schichten 420 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Isolierschicht 455 kann auch als Windungs- oder Erdungswandisolierschicht verwendet werden. In diesem Beispiel überlappen die einzelnen elektrisch isolierenden Schichten 410 die einzelnen wärmeleitenden Schichten 420, und beide Arten von Schichten erstrecken sich durch die gesamte Dicke der Isolierschicht. Diese Gestaltung sorgt für eine bessere Wärmeleitfähigkeit (im Vergleich zu der Isolierschicht, die in 2 dargestellt ist, da sich die wärmeleitenden Schichten durch die gesamte Dicke der Isolierschicht hindurch erstrecken. In diesem Beispiel sind gleich viele elektrisch isolierende Schichten 410 und wärmeleitende Schichten 420 dargestellt. Man beachte, dass man das Maß der Verschränkung zwischen den Schichten variieren könnte (gegenüber dem, das in 4 dargestellt ist), wie für die jeweilige Anwendung gewünscht.
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5 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Isolierschicht 555 mit einer verschränkten Konfiguration einer oder mehrerer elektrisch isolierender Schichten 510 und einer oder mehrerer wärmeleitender Schichten 520 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Isolierschicht 555 kann auch als Windungs- oder Erdungswandisolierschicht verwendet werden. Jedoch ist in diesem Beispiel eine andere Anzahl von elektrisch isolierenden Schichten 510 mit den wärmeleitenden Schichten 520 verschränkt. Beide Arten von Schichten erstrecken sich durch die gesamte Dicke der Isolierschicht. Diese Konfiguration zeigt, wie die Isolierschicht 555 für eine gegenüber der Wärmeleitfähigkeit erhöhte oder verringerte elektrische Isolierung ausgelegt werden kann. Wenn man beispielsweise, wie dargestellt, ein höheres Verhältnis von elektrischer Isolierung gegen Wärmeleitfähigkeit benötigt, dann kann die Anzahl der elektrisch isolierenden Schichten 510 erhöht werden (z. B. zwei Schichten 510 pro eine Schicht 520). Wenn man dagegen ein niedrigeres Verhältnis von elektrischer Isolierung gegen Wärmeleitfähigkeit braucht, dann kann die Anzahl der wärmeleitenden Schichten erhöht werden (z. B. eine Schicht 310 gegenüber drei Schichten 320). Es wurden nur einige Beispiele dargestellt, aber man sieht, dass ein hoher Grad an Gestaltungsmöglichkeit besteht, um das jeweilige Verhältnis von elektrischer Isolierung gegen Wärmeleitfähigkeit bedarfsgemäß abstimmen zu können, indem man die Anzahl von Schichten in jeder der elektrisch isolierenden Schichten 510 und wärmeleitenden Schichten 520 anpasst. Man beachte, dass man das Maß der Verschränkung zwischen den Schichten abändern könnte (gegenüber dem, das in 5 dargestellt ist), wie für die jeweilige Anwendung gewünscht.
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6 und 7 sind Querschnittsdarstellungen von Leiterstäben 610, 720 in einer verdrillten bzw. transponierten Konfiguration. Diese Art der Konfiguration wird in der Regel als Roebelstab oder -konfiguration bezeichnet. Fig. zeigt 6 einen Roebel-Statorstab mit Hilfsleitern 612, einer Erdungswandisolierung, 614, und einer Nut-Glimmschutzarmierung 616. 7 zeigt einen Roebel-Statorstab 720 mit zwei Windungen, der Hilfsleiter 722 (Stränge oder einzelne Hilfsleiter) aufweist, die im Nutabschnitt verdrillt sind. Bei einigen sind die Stränge auch im Endarm außerhalb der verdrillt. Die getapelten Halbleiter sind mit einer Windungsisolierung 724 umwickelt, und die Windungsisolierung 724 ist dann mit einer Erdungswandisolierung, 726, umwickelt. In diesem Beispiel weist das Isoliersystem eine Isolierschicht 724 auf, die um einen oder mehrere Leiter 722 herum angeordnet ist. Die Isolierschicht weist mehrere Schichten auf, einschließlich einer oder mehrerer elektrisch isolierender Schichten und einer oder mehrerer wärmeleitender Schichten, wie oben beschrieben. In diesem Beispiel ist die Isolierschicht als Windungsisolierung gestaltet, wo die Isolierschicht zwischen einzelnen Windungen 728 und um einzelne Windungen 728 herum angeordnet ist. Jedoch sei klargestellt, dass die Windungsisolierung entweder zwischen einzelnen Windungen oder um einzelne Windungen herum angeordnet sein könnte, wie für die jeweilige Anwendung gewünscht. Die hoch wärmeleitende Schicht (oder eine oder mehrere wärmeleitende Schichten) könnte allein als Windungsisolierung verwendet werden.
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Man beachte, dass die hierin beschriebene Isolierschicht auf jeden Leiter in jeder elektrischen Maschine angewendet werden kann. Zum Beispiel kann die Isolierschicht als Erdungswandisolierung in Motoren oder Generatoren, als Leiterisolierung, als Statorstabisolierung oder für jeden anderen Leiter verwendet werden, wo es gewünscht ist, eine bessere Wärmeleitfähigkeit oder einen hohen Grad der Gestaltungsfreiheit in Bezug auf das Verhältnis von elektrischer Isolierung gegenüber Wärmeleitfähigkeit zu erhalten.
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Diese Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Weise zu ihrer Ausführung, zu beschreiben und um den Fachmann in die Lage zu versetzen die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu auch die Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen und Systemen und die Ausführung enthaltener Verfahren gehören. Der schutzwürdige Bereich der Erfindung wird von den Ansprüchen definiert und kann andere Beispiele einschließen, die für den Fachmann naheliegend sein mögen. Diese anderen Beispiele sollen im Bereich der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortlaut der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortlaut der Ansprüche nur unerheblich unterscheiden.
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Ein Statorstab weist mehrere Leiter und eine Isolierschicht auf, die um die mehreren Leiter herum angeordnet ist. Die Isolierschicht umfasst mehrere Schichten, und die mehreren Schichten umfassen eine oder mehrere elektrisch isolierende Schichten und eine oder mehrere wärmeleitende Schichten.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Statorspule, Statorkern
- 120
- Leiter
- 130
- Leiterisolierung
- 140
- Säulen, Stapel
- 150
- vertikaler Separator
- 155
- Erdungswandisolierung
- 310
- elektrisch leitende Schicht
- 320
- wärmeleitende Schicht
- 355
- Isolierschicht
- 410
- elektrisch leitende Schicht
- 420
- wärmeleitende Schicht
- 455
- Isolierschicht
- 510
- elektrisch leitende Schicht
- 520
- wärmeleitende Schicht
- 555
- Isolierschicht
- 610
- Leiterstab
- 612
- Hilfsleiter
- 614
- Erdungswandisolierung
- 616
- Nut-Glimmschutzarmierung
- 720
- Leiterstab
- 722
- Hilfsleiter
- 724
- Windungsisolierung
- 726
- Erdungswandisolierung
- 728
- einzelne Windungen
