專利名稱：制造導線棒的方法
技術領域：
本發明涉及制造包括多個彼此電絕緣的股線的導電的導線棒的方法。這類導線棒可以用作如旋轉電機如發電機或變壓器中的定子導線。其股線彼此間以某種方式纏繞的導線棒也被稱作“羅貝爾線棒”。與由許多有圓形或六角形橫截面的鋼絲構成的鋼絲繩不同，這樣一個導線棒的股線通常具有矩形橫截面。
背景技術：
為了減少如一旋轉電機中的電損，使其中所用的定子導線的股線彼此絕緣。因此，一導線棒由裝備一絕緣材料的股線組裝而成。如通過兩步涂覆法，可以實現將一絕緣材料施加至該股線上，其中在第一步中，將一塑料粉末施加至該股線表面上以形成一粉末層。在第二步中，燒結此粉末層，使塑料熔化且根據需要交聯并固化。如此形成的絕緣層必須形成一完整且基本均勻的薄膜以實現它的絕緣功能。
為了在燒結該粉末層時產生一完成的且基本均勻的絕緣層，將該粉末層施加至該股線上的施加厚度必須具有特定的最小厚度。經驗表明，要滿足的施加厚度的下限約為50μm。然而，薄的絕緣層較為有利，因為一方面，在該導線棒的總橫截面保持不變時，可以增大導電橫截面，由此一來，裝備該導線棒的機器的性能提高了。另一方面，股線絕緣層厚度的減小也可被用來減小導線棒的總橫截面，而不會因此削弱裝備該導線棒的機器的性能。結果，從股線之間的熱傳遞加強中也可以看出更薄的股線絕緣層的優勢。重要的是，只要該導線棒的股線因不同損耗而不同地發熱。由于改善了股線之間的熱傳遞，所以可以至少部分地平衡不同溫度。
發明內容
本發明所關注的問題是一由多個股線構成的導線棒的制造方法，該方法使得形成特別薄的絕緣層變為可能。
根據本發明，通過具有權利要求1所述特征的方法來解決該問題。
本發明基于這樣的總思路，即燒結過程分兩步走，其中在第一燒結階段內，單獨股線的絕緣層的至少一部分沒有完全固化，而在第二燒結階段內，組裝好的導線棒內的股線相互壓緊，由此一來，構成絕緣層的塑料的一部分擠出并在股線之間涌出，只有留在絕緣層中的分塑料部分硬。通過這個方法，可以獲得非常小的絕緣層厚。例如，在股線燒結的第一燒結階段內已完全固化的絕緣層部分在待組裝導線棒的第二燒結階段內造成在相鄰股線之間保留下一個足以確保絕緣層絕緣功能的絕緣層。
在一優選實施例中，將許多絕緣層施加至所述股線上，至少最里面的絕緣層基本上完全固化。這樣就確保了，至少已完全固化的絕緣層在擠出絕緣材料時仍留在所述股線之間并保證了絕緣效果。
根據一特別有利的改進方案，至少一個基本完全固化的絕緣層可以來源于一個施加厚度小于約50μm的粉末層。該實施例利用這樣的認識即在在形成有效絕緣的本發明方法中，各股線的至少一個基本完全固化的絕緣層不一定在股線制造期間內已形成一完成均勻的薄膜。這是因為，只要在固化絕緣層內還有孔隙，則這些孔隙被隨后施加的絕緣層填充，其中這種填料即便在第二燒結階段內擠出絕緣材料時仍然留在股線之間。因此，最終在導線棒組裝狀態下，可以形成該絕緣層所需的完整均勻薄膜。
在另一個實施例中，股線的至少一個在股線燒結時未完全固化的的絕緣層可以來源于一粉末層，該粉末層由一塑料粉末形成，該塑料粉末中混有粗填料，其平均顆粒直徑小于粉末層涂覆厚度。在擠出該絕緣材料時，粗填料起到間隔物作用并防止了塑料在第二燒結期間內被完全擠出，由此保證了留在股線之間的塑料量仍足以在股線之間形成一個能發揮功能的絕緣。這個特殊實施例即使在股線絕緣層在第一燒結階段內沒完全固化時也有效，因此，可獲得特別薄的絕緣層。
如果如此選擇形成絕緣的塑料并實現第二燒結階段的燒結，即組裝好的導線棒的股線在第二燒結階段過程中隨著絕緣材料固化而相互粘結，則本發明方法可以特別適當地工作。因此，可以省掉用于加強和穩定組裝好的導線棒的輔助措施。
由從屬權利要求和以下對本發明優選實施例的描述中得到了本發明方法的其它重要特征和優勢。
具體實施例方式
為了根據本發明的方法來制造導線棒，首先，必須制造待裝配成導線棒的股線。具有待制造股線的橫截面的且由導電材料如銅構成的一非絕緣的無端金屬絲被用于股線制造。不變形的股線是通過將無端金屬絲定尺切斷到股線長度而由無端金屬絲制成的。根據待制造導線棒的類型，股線在定尺切斷后可以進行彎曲且尤其是彎頭，以實現股線的預期三維形狀。
然后，將至少一個絕緣層施加到如此制成的股線上。在這種情況下，通過兩步涂覆法進行絕緣層的施加。在第一分步驟中，給各自股線的待絕緣區涂上一層塑料粉末。特別適用作涂覆粉末的是熱固化塑料或彈性塑料如環氧樹脂和有機硅樹脂。為改善絕緣的機械特性，如為了減小熱膨脹系數或降低塑料在高溫和高負荷下的流動，可以按10％-80％濃度將無機填料混入塑料里。
如在一靜電流化床室或靜電噴霧室內實現所述股線的涂覆，它可以小于待涂覆的股線。這樣一個涂覆室在相對兩端有開口，通過所述開口，待涂覆股線逐個地或每次不止一個地經過涂覆室。例如，通過該股線或這些股線經過該涂覆室的進給情況，可對塑料粉末的施加量和進而粉末層涂覆厚度進行控制。為了使塑料粉末保持粘附于所述股線的表面上，要在涂覆操作中施加靜電。
然后是第二分步驟，其中燒結施加的粉末層。在燒結期間內，加熱塑料，這樣，塑料熔化且至少部分固化，在這里，形成絕緣層。如果只將唯一一個絕緣層施加到該股線上，則如此控制燒結，即絕緣層不完全固化。如果將許多絕緣層施加至該股線上，則如此控制燒結，即至少一個外部絕緣層沒有完全固化。
最好在一單獨的燒結室內實現此第二分步驟并且可以按照連續方式進行，在這里，例如可設置光學加熱器、電子加熱器或感應加熱器。在燒結期間內，塑料粉末熔化及熔合。在熱固化材料的情況下，也存在塑料的熱交聯。所述熔合和/或交聯形成了所需的絕緣層。在熱固化塑料的情況下，固化程度與交聯程度有關。因此，在熱固性塑料的情況下，如此控制至少用于一個絕緣層的燒結過程，即該熱固性絕緣層不交聯或只部分交聯。如借助溫度和熱處理時間，可以控制交聯程度或固化程度。以這種方式產生的沒有完全固化或交聯的絕緣層仍然可以發生熱反應。
只要所述股線已經以這種方式具有一個或多個絕緣層，它們就可以被組裝成一導線棒。以這種方式組裝成的導線棒則可以彎曲成其在完成后應有的理想形狀。在一個適當的裝置中，股線在組裝好的導線棒內彼此壓緊。同時，重新進行燒結，在這次燒結中，沒有完全固化或交聯的絕緣層的塑料再次至少部分熔化。通過擠壓股線，熔化塑料被擠出，在這里，減小了股線之間的絕緣厚度。如此擠出的塑料收集在如導線棒的相應空洞內或導線棒表面上。
在這個被稱作“熱擠壓”的作業中，相鄰股線的絕緣層最好接合，這樣一來，組裝好的導線棒的股線彼此粘結。在塑料固化后，該導線棒固化到所需形狀。
在一個特殊的實施例里，例如，其平均顆粒尺寸約為40μm的環氧樹脂粉末可被用來形成該絕緣。此環氧樹脂粉末中入填有40％的TiO2，此填料具有如約0.2μm的d50值。有利地施加四個絕緣層，結果，在燒結后獲得了約100μm的絕緣厚度。在這種情況下，如此控制先施加的燒結絕緣層，即絕緣層幾乎完全固化，該例如相當于如在約180℃溫度下的約3分鐘-5分鐘的燒結時間。隨后，按照這樣的程度燒結隨后的三個粉末層，即剛好略超過最小粘性。結果，最后這三個絕緣層沒有固化或只略微固化，結果，塑料基本上保持在所謂的“狀態B”內。因此，整個絕緣皮的約3/4處于狀態B。在組裝好的導線棒的熱壓裝配中，處于狀態B的塑料變得能夠自由流動且從復合層中被擠出。在此實施例里，在將熱壓裝配導線棒時，絕緣層厚減小到約30μm，而不存在均勻性和因此產生的絕緣層的絕緣效果方面的質量下降。
因此，與其中為產生均勻層而粉末層的涂覆厚度必須約為50μm的傳統方法相比，按照本發明方法實現的絕緣層厚度大約可以減半。
在另一個特殊實施例中，例如，其平均顆粒尺寸約為40μm的環氧樹脂粉末可被用來形成該絕緣。此環氧樹脂粉末如充填有30％的TiO2，此填料的平均顆粒尺寸可以約為0.2μm。此外，按照這個特殊實施例，將一粗填料混入該塑料粉末里。粗填料可以占到塑料粉末的約10質量％。該粗填料最好包括絕緣材料如陶瓷或石英。在此，例如優選平均顆粒尺寸約為15μm的石英玻璃珠。此塑料粉末也按照如四層方式施加，結果，燒結絕緣層的總厚度同樣約為100μm。在這里，熱燒結每個絕緣層，其中每一層的燒結過程且尤其是熱處理時間是如此控制的，即不發生固化或出現最小固化，其中恰好略超過最小粘性；在約180℃溫度下，每層的燒結如只用10秒-20秒。通過這個方式，所有絕緣層都基本上保持在沒有固化的狀態B。
在組裝導線棒的隨后的熱壓裝配期間內，所述粗填料用作間隔物并且造成液化塑料未被完全擠出。該粗填料也保證了相鄰股線在熱擠壓期間內不會彼此導電接觸。
在此實施例中，在熱擠壓期間內可以獲得用于在相鄰股線之間的絕緣的約20μm的最終厚度，其中在這里，也不必容忍可獲得的絕緣的均勻性的降低。因為如此形成的絕緣層總是歸因于兩個股線，其中在這兩個股線之間形成該絕緣層，每個股線具有厚度約10μm的絕緣層(假想)。這樣一來，與過去制成的絕緣層厚度相比，得到了五倍的改善。
權利要求
1.一種制造一包括多個彼此電絕緣的股線的導電導線棒的方法，它包括以下步驟A制造所述股線，B將至少一個絕緣層施加至所述股線上，分別具有如下分步驟B1用一塑料粉末涂覆所述股線的待絕緣區域；B2伴隨著塑料熔化和塑料的至少部分固化地將該粉末層燒結成一個絕緣層，其中如此進行該燒結，即至少一個外絕緣層沒有完全固化，C將許多絕緣的股線組裝成一個導線棒，D在相互壓緊在該導線棒內的所述股線的同時，燒結所述股線的絕緣層，其中沒有完全固化的絕緣層中的塑料至少部分再次熔化并且在所述股線之間被擠出，留在所述股線之間的塑料基本上完全固化。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟B中，施加多個絕緣層，其中至少最里面的絕緣層基本上完全固化。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，至少一個基本上完全固化的絕緣層來源于一個施加厚度小于約50μm的粉末層。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，只有所述的最里面的絕緣層基本完全固化，所有的其它絕緣層都沒有完全固化。
5.如權利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，至少一個在步驟B中沒有完全固化的絕緣層來源于一個由塑料粉末形成的粉末層，所述塑料粉末已混有一粗填料，該粗填料的平均顆粒尺寸小于該粉末層的施加厚度。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟B中，所有的絕緣層都沒有完全固化。
7.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述粗填料由一電絕緣材料組成。
8.如權利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，如此選擇形成該絕緣的塑料并如此進行步驟D的燒結，即所述組裝導線棒的股線彼此粘結。
全文摘要
本發明涉及一種制造一包括多個彼此電絕緣的股線的導電導線棒的方法，它包括以下步驟A制造所述股線，B將至少一個絕緣層施加至所述股線上，分別具有如下分步驟B1用一塑料粉末涂覆所述股線的待絕緣區域；B2伴隨著塑料熔化和塑料的至少部分固化地將該粉末層燒結成一個絕緣層，其中如此進行該燒結，即至少一個外絕緣層沒有完全固化，C將許多絕緣的股線組裝成一個導線棒，D在相互壓緊在該導線棒內的所述股線的同時，燒結所述股線的絕緣層，其中沒有完全固化的絕緣層中的塑料至少部分再次熔化并且在所述股線之間被擠出，留在所述股線之間的塑料基本上完全固化。
文檔編號H02K3/14GK1498452SQ02806715
公開日2004年5月19日 申請日期2002年3月15日 優先權日2001年3月16日
發明者T·鮑曼, T·克拉姆特, H·-C·尼恩博格, T 申請人:阿爾斯托姆(瑞士)有限公司