專利名稱：導電體,渦輪發電機以及用于為一個導電體建立外部輝光放電保護的方法
技術領域：
本發明涉及一種可粘貼在槽中的導電體，它具有一絕緣層和一個設置其上的外部輝光放電保護裝置。本發明還涉及一種渦輪發電機，它具有一個由這種導電體形成的定子繞組。本發明此外還涉及一種為一個可粘貼在槽中的導電體建立外部輝光放電保護的方法。
在由Springer出版社于1963年分別在柏林、哥廷根以及海德堡出版的書名為“大型電機的絕緣”的一書(作者Hartmut.Meier)第80頁上，對大型電機的定子繞組的繞組元件進行了闡述。其中指出大型電機的定子繞組由在很大程度上相同的各個繞組元件組成。繞組元件為減小附加損失由各個相互絕緣且相互緊密結合的繞組線段組成。最常見的是勒貝爾桿(Roebelstab)，其中的每個繞組線段在槽區域內一次性穿過槽高度(Nuthoehe)內的所有層，使得通過一個槽橫場在每個繞組線段內感應出大致相同的電壓。在該書的第83頁至85頁上進一步描述了一個導電體是如何利用一個稱為云母箔的云母帶來實現絕緣的。在制成的絕緣層上涂覆有一導電層，該涂層作為外部輝光放電保護層阻止在絕緣表面和槽壁之間不可避免的空氣間隙內發生放電。
在由Springer出版社于1973年分別在維也納和紐約出版的書名為“電機繞組的制造”的一書(作者H.Sequenz)第156頁上，詳細描述了一種用于導電棒的外部輝光放電保護。該外部輝光放電保護必須有足夠的導電能力，以便在整個導電棒的縱向長度及環周上保證有安全的電位平衡。但該導電能力也不允許超過某個值，以防止因槽縱向電壓或槽橫場引起一個能破壞涂層并最終損壞絕緣的電流。在將導電棒插入槽中時，必須要保證與接地的疊片鐵芯有良好的觸點接通。以前已經很多次地采用了由纖維狀的帶，例如石棉帶、聚酯綁帶或其它類似物制成的繞組。這些帶上又涂有導電漆并具有一定的撓性，以便與定子層疊的鐵片輪廓相匹配。在該書第150頁第2.2.3章上則記載了真空浸漬的云母帶絕緣層。利用可硬化的、無溶劑的樹脂進行真空浸漬可以實現采用不同類型的細云母片或片狀云母片來制造導體絕緣層。在全浸漬方法(第153頁)中，導電棒首先通過纏繞一種云母帶來絕緣，并配備輝光放電保護層，然后再插入定子的疊片鐵芯的槽中。隨后整個定子、亦即疊片鐵芯和其中設置的電繞組全浸漬在一種樹脂中。電繞組的導電體與疊片鐵芯粘貼在一起。
專利文獻WO97/04515 A1公開了一種用于電機的繞組元件。該繞組元件由被一絕緣層包繞的導電體組成。在該絕緣層上涂有一外部輝光放電保護層。該外部輝光放電保護層是一條兩面都涂有半傳導性層的纏繞帶。該纏繞帶自重疊地纏繞在絕緣層上。由此在內、外兩層半傳導性層之間形成電接觸。其結果是，帶的內部基本上無電位且因此不會產生輝光放電。帶的內部包含一分離層(中間層)，該分離層在疊片鐵芯和繞組元件有不同的機械膨脹度的情況下作為預定斷裂點裂開。由此減低在疊片鐵芯和繞組元件之間的熱應力。
本發明的目的在于提供一種導電體，它可粘貼在槽中并且具有一種可便于制造的外部輝光放電保護裝置。本發明的另一目的在于提供一種具有一定子繞組的渦輪發電機，其定子繞組的導體具有一種便于制造的外部輝光放電保護裝置。本發明還有一目的在于提供一種為一個可粘貼在槽中的導電體建立外部輝光放電保護的方法，該方法可簡便且廉價地實施。
本發明的第一個目的通過一種可粘貼在一槽的槽壁上的導電體來實現，該導電體由一種導電金屬構成，它具有一包繞該導電金屬的絕緣層以及一個設置在該絕緣層上的外部輝光放電保護裝置，其中，該外部輝光放電保護裝置具有a)一分離層，槽壁和導電金屬之間的不同熱膨脹通過該分離層可得到補償，a)一至少弱導電的基層，b)一條具有一定帶寬并包含所述分離層在內的帶，c)另一條至少弱導電的帶，其中d)所述基層設置在絕緣層上，并且e)第一條帶和第二條帶相互重疊地纏繞在基層上。
導電體被一種樹脂浸漬在例如一個電機的疊片鐵芯的例如一個槽中。通過樹脂的硬化，導電體與絕緣層連同作為膠粘劑基體的外部輝光放電保護裝置與槽粘貼在一起。這樣導電體就與槽壁粘貼。由于導電體和槽壁通常具有不同的機械膨脹系數，在整個裝置受熱或受冷時就會導致在導電體和槽壁之間產生熱應力。這樣的機械應力可能會不受控制地導致在不同的位置處產生裂紋，尤其是在已硬化的膠粘劑基體上會產生裂紋。這樣的裂紋可能引起輝光放電，這會進一步損傷絕緣層，甚至最終導致絕緣失效。所述分離層用于將因熱應力引起的裂紋集中在一個受到調節控制的區域內。在該區域之外實際上不可能出現裂紋，因為機械應力通過分離層已被降低。通過將分離層放置在兩個等電位的區域之間，就能避免因分離層上的裂紋引起輝光放電。所述第一區域由基層構成，第二區域由第二條至少弱導電的帶和槽壁構成。該第二條帶與槽壁電接觸。第二條帶與第一條帶相重疊地纏繞在基層上。由此該第二條帶也與基層電接觸。這兩個區域因此變得電位相同。這樣，分離層就設置在兩個等電位的區域之間且因此不會遭受可能導致輝光放電的尖峰電位。
上述裝置不僅提供了有效的外部輝光放電保護，更重要的是它能特別方便且價廉地制造。尤其是還存在機械生產的可能性，因為第一條帶和第二條帶可在一道工序中一同通過一個自動卷繞機來卷繞。
所述基層優選同樣被制成一條帶。
第二條帶優選具有和第一條帶相同的帶寬并且相對于第一條帶錯開半個帶寬。這樣導電體可被第一和第二條帶均勻地纏繞。第一和第二條帶優選分別緊貼纏繞，不形成空隙。由第一和第二條帶構成的雙帶因此半重疊地纏繞，這會形成均勻厚度的外部輝光放電保護層。
第一條帶優選具有片狀云母(云母片)。例如可在紙質基材上設置云母片。通過該云母片可十分簡便地實現分離層。云母片在一定的機械應力下可相對滑動。導電體也因此盡管被粘貼也能相對于槽壁移動。通過該分離層形成預定斷裂點，該處在導電體和槽壁存在不同的機械應力時會裂開。從而可補償不同的熱膨脹并使得不再形成需引起注意的機械應力。
第一條帶優選是一個可膨脹的層。此時分離層就不再形成預定斷裂點，而是通過一定的柔性在存在不同的機械膨脹度的情況下，使導電體能相對于槽壁滑動。第一條帶在此優選是一條彈性帶，尤其是一條硅橡膠帶。
此外，第一條帶上優選具有許多通孔。這樣可保證膠粘劑滲透過第一條帶到達絕緣層。該膠粘劑例如是一種合成樹脂。利用它來浸漬導電體的絕緣層并使導電體全面粘貼在槽壁或槽上。
本發明的第一個目的同樣可通過一種可粘貼在一槽的槽壁上的導電體來實現，該導電體由一種導電金屬和被一層可膨脹的分離層包繞的一絕緣層構成，通過該分離層可補償槽壁和導電體不同的熱膨脹。
利用該可膨脹的分離層就以特別簡便的方式實現了，當導電體相對于槽壁存在不同的機械膨脹度時降低導電體和槽壁之間的熱應力。通過使可膨脹的分離層變形可實現這一點。
分離層優選不粘貼并且具有溫度穩定性。它優選是一種硅橡膠帶。此外，所述分離層上優選具有許多通孔。導電體優選設計用于一臺渦輪發電機的定子繞組。
本發明的第二個目的通過一種渦輪發電機來實現，它具有用上述導電體制成的定子繞組。
本發明的第三個目的通過一種為一個可粘貼在一槽的槽壁上的導電體、尤其是為被一絕緣層包繞的導電體建立外部輝光放電保護的方法來實現，按照該方法，a)在絕緣層上敷設一層至少弱導電的基層；b)將第一條帶連同第二條至少弱導電的帶一起纏繞在基層上，其中，第二條帶相對于第一條帶錯開地纏繞在基層上，c)由第一條帶提供一分離層，通過該分離層可補償槽壁和導電體之間的不同熱膨脹。
上述方法的優點與前述本發明導電體所取得的優點一樣。
分離層優選是一片狀云母帶。
分離層優選可膨脹，尤其可以是一硅橡膠帶。
下面借助附圖對本發明的一實施例予以詳細說明。所示附圖均是示意性的且不按比例示出。附圖中
圖1示出一個設置在一槽中的導電體；圖2示出導電體的縱剖面；圖3示出一渦輪發電機。
相同的附圖標記在不同的附圖中有一樣的代表意義。
圖1為一個導電體1的立體透視圖。該導電體1具有一導電金屬3。圖中沒有示出該導電金屬3的結構輪廓。但該導電金屬3通常由一些繞組線段以及可能還有用于冷卻液體的冷卻通道構成。該導電金屬3被一絕緣層5包繞。在絕緣層5上敷設有半傳導性的基層7。該基層7可以是例如一個纏繞在絕緣層5上的帶。一個設計成分離層10的第一條帶11連同一第二條帶9相重疊地纏繞在該基層7上。第二條帶9呈半導性。由基層7、第二條帶9以及第一條帶11共同構成一個外部輝光放電保護裝置6。導電體1設置在一槽13的槽壁15上。借助第二條帶9沿導電體1的縱向實現電位均衡(Potentialvergleichmaessigung)，從而防止在槽壁15和導電體1之間產生輝光放電。
可用一種合成樹脂將導電體1浸漬在槽13中，并使之與槽13粘貼。當由導電體1和槽13構成的整個裝置受熱或受冷時，在導電體1和槽壁15之間產生不同的機械膨脹。由于導電體1與槽壁15粘貼在一起，這不同的機械膨脹就會導致機械應力，機械應力會引起裂紋，裂紋則會引起輝光放電。為減少和/或控制這種裂紋的產生設置分離層10。
該分離層10例如可以是片狀云母帶。當機械應力作用在其上時，在這樣一種片狀云母帶中的云母薄片就會形成相對滑動。這會導致形成預定斷裂點， 因熱應力引起的裂紋集中在此處。所述第二弱導電帶9和弱導電基層7包繞該分離層10。因此，分離層10和所產生的裂紋都位于一個無電位區中。通過使第二條弱導電帶9以一半帶寬重疊卷繞在構成分離層10的第一條帶11上，使第二條帶9既與基層7接觸又位于分離層10之外，來達到無電位。這樣，基層7與第二條帶9電接觸，第二條帶9又與槽壁15電接觸。基層7和第二條帶9以及槽壁15因而有相同的電位。分離層10因此位于一個無電位區中。
也可以通過用一條硅橡膠帶作為第一條帶11來構成分離層10。這樣一種硅橡膠帶可膨脹，它能通過變形來補償性地承受導電體1和槽壁15不同的熱膨脹。
通過用基層7和兩個共同纏繞的帶9，11可特別簡便且廉價地構成所述外部輝光放電保護裝置6。此外，該外部輝光放電保護裝置6也存在機械化生產的可能性。
圖2為一個導電體1的縱剖面圖。與圖1所示相同，該導電體1由一種導電金屬3構成，在其外部包繞有一層絕緣層。在絕緣層5上敷設有弱導電基層7。第一和第二條帶11，9共同纏繞在該弱導電基層7上。它們分別具有一個帶寬B。第二條帶9相對于第一條帶11錯移半個帶寬B/2。這個由第二條帶9和第一條帶11構成的雙條帶半重疊地纏繞在基層7上，這意味著第一條帶11和第二條帶9相互緊貼連接地纏繞，不留中間間隙。第二條帶9呈弱導電性，它能保證外部輝光放電保護裝置6與一個在圖2中未示出的槽壁15電接觸。分離層10可如上所述由第一條帶11，例如一條硅橡膠帶構成。
圖3示出一個渦輪發電機21。該渦輪發電機21具有一個沿一條軸線24定向的轉子23。該轉子23包括一根軸25，其上設有一個轉子繞組27。轉子23被一個定子29同心圍繞。定子29包括一疊片鐵芯31，在其內表面上平行于軸線24地制有一些槽13。槽13內安設有導電體1，圖3中僅示例性地示出了其中的一個導電體1。導電體1構成一個定子繞組28。該導電體1按照前面對圖1和圖2的描述具有一個外部輝光放電保護裝置6，該放電保護裝置6由一條構成分離層10的第一條帶11和一條弱導電的第二條帶9組成。整個定子29被全部浸漬在一種樹脂中。通過這種全浸漬來浸漬導電體1的絕緣層5并使導電體1可抗振動地與疊片鐵芯31粘貼在一起。定子29連同轉子23一起設置在一個殼體35中。
權利要求
1.一種可粘貼在一槽(13)的槽壁(15)上的導電體(1)，該導電體由一種導電金屬(3)構成，它具有一包繞該導電金屬(3)的絕緣層(5)以及一個設置在該絕緣層(5)上的外部輝光放電保護裝置(6)，其中，該外部輝光放電保護裝置(6)具有一分離層(10)，槽壁(15)和導電金屬(3)之間的不同熱膨脹通過該分離層(10)可得到補償，其特征在于，該外部輝光放電保護裝置(6)還具有a)一至少弱導電的基層(7)，b)一條包含所述分離層(10)在內的第一條帶(11)和c)另一條至少弱導電的帶(9)，其中d)所述基層(7)設置在絕緣層(5)上，并且e)第一條帶(11)和第二條帶(9)相互重疊地纏繞在基層(7)上。
2.如權利要求1所述的導電體(1)，其特征在于，第一條帶(11)和第二條帶(9)具有一個帶寬(B)，其中，第二條帶(9)相對于第一條帶(11)錯開半個帶寬(B)。
3.如權利要求1或2所述的導電體(1)，其特征在于，第一條帶(11)具有片狀云母。
4.如權利要求1或2所述的導電體，其特征在于，分離層(10)是一可膨脹層。
5.如權利要求4所述的導電體，其特征在于，第一條帶(11)是一條可膨脹帶，尤其是一條硅橡膠帶。
6.如權利要求4或5所述的導電體，其特征在于，第一條帶(11)上具有許多通孔(12)。
7.如上述任一項權利要求所述的導電體，其特征在于，它用于構成一個渦輪發電機(21)的定子繞組(28)。
8.一種可粘貼在一槽(13)的槽壁(15)上的導電體(1)，該導電體由一種帶有一絕緣層(5)的導電金屬(3)構成，該絕緣層被一分離層(10)包繞，槽壁(15)和導電金屬(3)之間的不同熱膨脹通過該分離層(10)可得到補償，其特征在于，該分離層(10)可膨脹。
9.如權利要求8所述的導電體(1)，其特征在于，所述分離層(10)是一條彈性帶，尤其是一條硅橡膠帶。
10.如權利要求9所述的導電體(1)，其特征在于，所述分離層(10)上具有許多通孔(12)。
11.如權利要求9或10所述的導電體(1)，其特征在于，它用于構成一個渦輪發電機(21)的定子繞組(28)。
12.一種渦輪發電機(21)，它具有一個用上述任一項權利要求所述的導電體(1)構成的定子繞組(28)。
13.一種為一個可粘貼在一槽(13)的槽壁(15)上、被一絕緣層(5)包繞的導電體(1)建立外部輝光放電保護(6)的方法，其中，a)在絕緣層(5)上敷設一層至少弱導電的基層(7)；b)將一條帶(11)連同另一條至少弱導電的帶(9)相重疊地一起纏繞在基層(7)上，其中，第二條帶(9)相對于第一條帶(11)有一定錯移地重疊纏繞在基層(7)上，c)由第一條帶(11)提供一分離層(10)，通過該分離層(10)可補償槽壁(15)和導電體(1)之間的不同熱膨脹。
14.如權利要求13所述的方法，其中，第一條帶(11)是一條片狀云母帶。
15.如權利要求13所述的方法，其中，第一條帶(11)可膨脹，它尤其是一條硅橡膠帶。
全文摘要
本發明涉及一種導電體(1),它可被粘貼在一個槽(13)中,其中,該導電體(1)被一個外部輝光放電保護裝置(6)包繞。在所述外部輝光放電保護裝置(6)內設有一分離層(10),它可補償導電體(1)和槽(13)不同的熱膨脹。所述分離層(10)是一條可膨脹帶。所述外部輝光放電保護裝置(6)包括一半傳導性的基層(7)和兩條相互重疊纏繞的帶(9,11)。所述導電體很容易用機器生產。
文檔編號H02K15/10GK1338141SQ00802784
公開日2002年2月27日 申請日期2000年1月10日 優先權日1999年1月18日
發明者英戈·蒂曼 申請人:西門子公司