CZ324496A3 - Electrically-conducting bar - Google Patents

Description

Vynález se týká vodičové tyče pro statorové vinutí elektromotorického stroje, kterážto vodivá tyč se stává z navzájem spolu na sobě naskládaných a vůči sobě navzájem elektricky izolovaných dílčích vodičů,které jsou po celé jejich délce obklopeny hlavní izolací, přičemž na obou úzkých stranách tyče nacházející se dutiny mezi dílčími vodiči a hlavní izolací, vzniklé při sestavování tyče z dílčích vodičů, jsou vyplněny elektricky polovodivou hmotou, která je zakryta elektricky polovodivou vrstvou nebo páskem.

Vynález vychází přitom ze stavu techniky, jak vyplývá např. z pat. spisu US 5,066.

Dosavadní_stay_techniky

Vodičové tyče pro statorové vinutí elektrického stroje sestávají u větších jednotek z navzájem na sobě naskládaných a navzájem proti sobě izolovaných díl čích vodičů. Tyto jsou po celé jejich délce obklopeny společnou hlavní izolací, která se táhne přes oba úseky čěl vinutí nebo úseky čelních třmenů. V důsledku vzájemného naskládání dílčích vodičů na sfebe vznikají na úzkých stranách vodičového svazku dutiny mezi dílčími vodiči a hlavní izolací. Tyto se normálně vyplní elektricky polovodivou hmotou a jsou zakryty elektricky polovodivou vrstvou nebo odpovídajícím páskem.

Polome hran této vodičové tyče je v normálním pří pádě dán poloměrem hran dílčích vodíčů^aje v přímé čá sti drážek obvykle kolem 0,5mm. Při střihových lisováních, která se používají v ohybech úseku cela vinutí, může se tento poloměr hran stát zřetelně menším, nežli 0,5 mm. Naproti tomu je na ploché straně tyče elektrické pole na hraně s poloměrem hrany 0,5 mm, 3krát až 4-krát větší. Z tohoto důvodu mají prakticky eůeltroclé průrazy při zkoušení vodičových tyčí svůj původ v oblasti hran. Při provozním napětí se průrazům zabrání velkým dimenzováním tlouškty hlavní izolace. To má opět za následek, že tlouštka izolace na plochých stranách je větší, nežli je elektricky potřeb· né, což se nevýhodně projeví při nepřímém chlazení vinutích statoru na odvodu tepla. Existuje tudíž velká potřeba, tlouštku hlavní izolace zmenšit a sice jak na přímé části drážek, tak také v poměrně komplikovaně zahnuté části čela vinutí vodičové tyče, ne bol v posledně uvedeném případě dochází k výměně tepla prostřednictvím chladicího plynu, nejčastěji vzdu chu, proudícího skrz čelo vinutí.

Aby se uvedená napěťová přepětí na hranách tyče snížila na přijatelnou míru, musí se poloměry hran zvýšit na hodnoty větší než 1,5 mm. Toho lze dosah nout jen přídavným opracováním vodičových tyčí,ještě neopatřených hlavní izolací.

U elektrického stroje, známého z pat. spisu US 5,066.881 je za účelem vytvoření rovného povrchu,je vodičový svazek vytvořený z navzájem na sebe nasklá daných dílčích vodičů opatřen na svých úzkých stra nach plnivem, aby se vyplnily dutiny mezi dílčími vo dici a hlavní izolací, vznikající při skládání díl čích vodičů navzájem na sebe. Tato mezivrstva z pl niva je na hranách zaoblena. Toto plnivo je zakryvrstvou sestávající z textilních, ze skelných vláken a pyrolyz ováných uhlíkových sloučenin, která se táhne kolem zaoblených hran vrstvy pojivá až k nejhořejším příp. nejdolejaám dílčím vodičům voaičového svazku a způsobuje elektrické napojení uvedených na hlavní izolaci. Tato textilní vrstva má plošnou elektrickou vodivost mezi 200 Ohmy až 10 MOhmy pro plošnou jednotku. 0 poloměru zaoblení není v pat. spisu US 5,066 £81 nic uvedeno, stejně tak tam nejsou žádné údaje o složení plniva a jeho aplikaci nebo také o zaoblení. Může se ale vycházet z toho, že poloměr zaoblení leží v rozsahu, který snižuje shora uvedené zvýšení napětí. Nevýhodné zdá se však, že se známým postupem jen stěží dá dosáhnout rovného povrchu na úzkých stranách. Také tvarování a/nebo dodatečné opracování:plnicí vrstvy za účelem definitivního a všade rovnoměrného zaoblení hran tyče by^oylo spíše komplikované a nákladné.

?oůstata_vynálezu_.

Úkolem vynálezu je, vytvořit vodiSovou tyč shora uvedeného druhu, která má rovný povrch na obou úzkých stranách tyče a u které je nanesení zaoblení na hrány vodičového svazku možné jednoduchými prostředky.

Tento úkol se podle vynálezu řeší tím, že elek tričky vodivý pásek sestává z umělé hmoty zesílené skelnými vlákny, který má v úseku čela vinutí vodi čové tyče napříč ke svému podélnému směru střídavě zářezy, které jsou hlubší nežli poíovina šířky pásku, se šířkou zářezu, který je řád^9?^m^?^velikosti ťloušl tky^oágku..

Takovýto vodivý pásek dokonale přikrývá úzkou stranu vodičového svazku a má rovný a prakticky hladký povrch. V důsledku zářezů je bočně v určitých mezích ohebný a může se tímto způsobem přizpůsobit zakřivení vodičových tyčí v části čela vinutí bez velkých vratných sil a/nebo deformací. Při montáží může se jednoduchými prostředky působit příp. tlačit na měkké plnivo, čímž se odstraní všechny dutiny mezi nejhořéjsími a nejdolejšími dílčími vodiči a vodi*· vým páskem.Zatlačování se může v nejjednodušším případě provésti ovinutím pásu, srážejícího se v teple a následným ohřátím tyče, přičemž se mohou výhodně za řadit oddělovací fólie nebo pásy, které se rovněž srážejí v teple.

Vodivý pásek může se, ale nemusí, průběžně na svých podélných hranách zaoblovat. Prokázalo se však jako účelné, provésti zaoblení teprve po nanesení vodivého pásku. Toto se může provésti například pomocí elektricky, nebo pneumaticky poháněného nástroje,například ruční frézy. Hladký povrch úzké strany vodičového svazku dosažený vodivým páskem slouží jako definované výškové vedení pro frézovací nástroj* Vý hodné je dále to, aby šířka vodivého paCu byla o 1 až 2 mm menší, nežli šířka vodičového svazku, takže plnivo, vystupující při stlačování se tvaruje po dle hrany.

Příklad;/ provedení vynálezu, jakož i jimi dosažené přednosti budou, v dalším textu blíže vysvětleny za pomoci výkresu.

Přehled obrázků na výkrese.

Na výkrese jsou příklady vynálezu znázorněny sché maticky.

Na obr. 1 je schématicky znázorněn pohled ze shora na úsek čela vinutí vodičové tyče.

Na pesek, obr. 2 je znázorněn pohled ze shora na vodivý jak se používá pro lehce zkřivený úsek čela vi nut í.

Na obr. 3 je pásek pro výstup znázorněn pohled ze shora na vodivý z drážky.

Na obr. 4 je znázorněn příčný řez vodičovým svazkem sestávajícího z dílčích vodičů.

N’a obr. 5 je znázorněn kem podle obr. 4 s plnivem úzkých stranách svazku.

příčný řez vodičovým svaza vodivým páskem na obou

Na obr. 6 je znázorněn příčný řez vodičovým svazkem podle obr. 5, který je za účelem stlačení a zpěvně ní opatřen oddělovacími a srážecími fóliemi.

Na obr. 7 je znázorněn detail z obr. 6 se zvět šeným průřezem oblasti hran vodičového svazku podle obr. 5.

Na obr. 8 je znázorněn příčný řez vodičovým svazkem podle obr. 6 po odstranění fólií a zaoblení hran

Na obr. 9 je znázorněn průřez hotovou vodičoVou tyčí opatřenou hlavní izolací.

??íklady_orovedení_vynálezu.

Tyč statorového vinutí velkého elektrického stro je např. turbogenerátoru, obsahuje v podstatě čtyři úseky; drážkovou nebo železnou část A_x poměrně silně zakřivený úsek B za výstupem z tělesa 1 statorových plechů, málo zakřivený 150 cm i více dlouhý úsek C, na který navazuje opět silně zakřivený úsek D, kde se provádí další zapojení tyčí.

Při výrobě velkých vodičových tyčí má velký výz nam to, aby všechny plochy vodičových tyčí byly pokud možno rovné. To platí zejména pro elektrické stroje s nepřímým chlazením statorového vinutí.U tohoto typu strojů provádí se odvod tepla z vodičové tyče prostřednictvím tělesa statorových plechů, opatřeného radiálními a/nebo axiálními chladicími kanály.

V drážkové části A na širokých stranách tyče z to samotného důvodu, aby se zajistil dobrý přestup tepla, na úzkých stranách tyče aby se umožnilo optimální zaklínování tyče v drážce. íalé v části čela vinutí je snaha docílit co možná rovné a hladké povrchy tyčí. Přitom účinek chlazen není zde v popředí

Hladké a rovné povrchy vodičových tyčí zjednodušují zabudování podpěrných a výztužných prvků v čele vinutí Pro všechny úseky tyče platí, aby tlouštka hlavni izo· láce byla co nejmenší, což kromě činitele plnění měd v železné části snižuje celkově výrobní náklady vodičových tyčí.

Zde pak začíná vynález. S dále popsaným vynálezem je možné, dosáhnout kromě zmenšení tlouštky hlavní izolace také rovných a hladkých povrchů tyčí, aniž by se záporně ovlivnily elektrické vlastnosti izolace.

Podstatným prvkem vynálezu přitom je specielně vytvořený vodivý pásek 2 o typické tlouštce 1 mm z elektricky polovodivé tvrzené skelné tkaniny. Takováto tvrzená skelná tkanina sestává normálně z umělé hmoty zesílené skelnými vlákny, přičemž umělá hmota,na příklad epoxidová pryskyřice se stane pomocí přísad, jako sazí nebo grafitu, elektricky polovodivou. Místo skelných vláken mohou se také použít uhlíková vlákna. Tyto vodivé pásky 2 se uspořádají, jak bude později ještě blíže popsáno mezi vodičovým svazkem, vytvořeným z dílčích vodičů 3 a hlavní izolací. V železné části A jsou tyto vodivé pásky tvořeny jednoduchými deskami se šířkou, která je o 1 až 2 mm menší,nežli je šířka vodičového svazku.

V čele vinutí, tedy v úsecích B_x C a případně D má vodivý pásek 2 kolmo ke svému podélnému směru, střídavě zářezy 4, s hloubkou t, která je větší,než li polovina šířky b pásku. Šířka s zářezu 4 leží přitom Γ _ Yypicky v řádové velikosti tlouštky pásu ( & 1 mm), viz obr. 2. Vzdálenost střídavě z obou stran provedených zářezů 4 řídí se při tom podle požadovaného zakřivení podélné hrany. Pro poměrně málo zakřivený úsek C tyče^^L prokázala vzdálenost d mezi dvěma zářezy 4 jedné strany pásku o

I až 20 mm jako dostačující, přičemž hloubka t je mezi 60 a 80 % šířky b pásku,

U 50 mm širokých vodivých pásku 2 s takto vytvořenými zářezy 4 dá se potom, jak vyplývá z jednoduchých matematických vztahu, jinak tuhá podélná hrana vodivého pásku se ohne na vzdálenosti 2d o několik úhlcvých stupňů.

V silně zakřiveném úseku B nastupuje na miste podlúňlého vodivého pásku 2 tvarovaný díl 2a přizpůsobený geometrii tohoto úseku, ze stejného mate riálu ják je znázorněno v obr. 3. Tento tvarovaný díl 2a má analogicky s vodivým páskem 2 střídavě z β bou stran zářezy 4, které směřují přibližně do stře du kružnice zakřivení a jejich hloubka je mezi 60 a 80 % šířky tvarovaného dílu.

V závěsném úseku D vodičové tyče může se kromě jiného vypustit umístění tvarovaného dílu 2a,jestliže je zajištěno, že oddělení potenciálu je až k této oblasti úplně uzavřeno, a mezi vodičovým svazkem a izolačním povrchem hlavní izolace 8 se tedy vyskytuje jen neptrný potenciální rozdíl.

Za pomoci výkresů a obr. 4 až 9 bude nyní v dalším popsána výroba vodičové tyče podle vynálezu.

Vycházejíce z vodičového svazku (obr. 4) se stávajícího z navzájem na sobě naskládaných a vůči sobě navzájem izolovaných dílčích vodičů 3, opatří se prázdná místa nacházející se vedle nejkrajněj ších dílčích vodičů 3a, 3h na horní a dolní úzké hraně svazku, elektricky polovodivým plnivem 5, například vodivým tmelem a nato se zakryje vodivým jláskem 2 příp. tvarovaným dílem 2a. Šířka b vodivého páska 3 příp. tvarovaného dílu 2a je při tom výhodně o 1 až 2 mm menší, nežli šířka b^ vodičového svazku, viz obr. 7. K_olem tohoto svazku se ovine, při současném mezizařazení oddělovací fólie 6, srážející se pás 7 a podrobí se tepelnému zpra cování při zvýšené teplotě 120° až 150°. Přitom se plnivo 5, tvořené vodivým tmelem, zatlačí do ještě zbývajících dutin a zpevní se. Přitom se provádí současně tvarování hran, jak je v obr. 7 zjednodušeně zná zornáno. Pro podporu stlačivacího procesu muže se přitom použít také oddělovací fólie srážecí fólie, srá žející se ve směru po obvodu svazku. Výhodné je dálo to, jestliže podélné hrany vodivého pásku 2 směrované směrem ven a tvarovaného dílu 2a^sezaokrouhlí nebo alespoň zalomí. To vyžaduje sllačování svazku při srážení a způsobuje to určitou deformaci zaoblení .

Po vytvrzení plniva 5 tvořeného,'vodivým tmelem, se bandáž, tvořená oddělovací fólií 6 a srážejícím se pásem 7, opět odstraní a hrany vodíčového svazku se zaoblí ručním nástnojera,např. pneumaticky poháněnou ruční frézou, na poibměr hrany 2,5 - 0,5 mm.Při tomto zaoblování lze sotva zabránit tomu, aby se nejkrajnější dílčí vodiče 3a, 3b místně neodfrézovaly. Tento úběr materiálu je však tak nepatrný, že se týká jen nepodstatně malého dílu příčného zářezu dílčího vodiče, takže proud tekoucí tímto vodičem prakticky není ovlivněn. Ofrézování dílcích vodičů 3a, 3b může být dokonce žádoucí, nebot tímto způsobem se ovlivní odporové, nikoliv tedy kapacitní elektrické napojení těchto dílčích vodičů na vodicí pásek, Že se při tomto postupu také místné poškodí izolace dílčích vodičů je nerozhodující, nebot tato ”obnažená” místa se bezprostředně napojí na později umístňovanou hlavní i zolaci 8. Tímto způsobem vzniká tyč, jak je v obr. 8 znázorněna v příčném řezu, která se na to opatří známým způsobem hlavní izolací 8, viz obr.9.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Vodičová tyč pro statorové vinutí elektrického stroje, kterážto vodičová tyč sestává z navzájem spolu na sobě naskládaných a vůči sobě navzájem e lektricky izolovaných dílčích vodičů, které jsou po celé jejich délce obklopeny hlavní izolací, přičemž na obou úzkých stranách tyče nacházející se dutiny mezi dílčími vodiči a hlavní izolací, vzniklé při se stavování tyče z dílčích vodičů, jsou vypínány elek tričky polovodivou hmotou, která je zakryta elektricky polovodivým páskem, vyznačující se tím, že elektricky polovodivý pásek (2, 2a) sestává z umělé hmo ty, zpevněné vlákny, který má v úseku (B, C) čel vinutí vodičové tyče kolmo k jeho podélnému směru střídavě zářezy (4), které jsou hlubší nežli polovina šířky (b) pásku, se šířkou (s) zářezu (4), která leží v řádové velikosti tlouštkypásku.
2. 2. Vodičová tyč podle nároku 1, vyznačující se tím, že elektricky polovodivý pásek je vytvořen jako vícedílný a v silně zakřiveném úseku (B) tyče sestává z tvarovaného dílu (2a) přizpůsobenému zhruba geome trii tohoto úseku (B).
3. 3. Vodičová tyč podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že hloubka (t) zářezů (4) je mezi 60 a 80 % šířky (b) pásku a vzdálenost mezi dvěma sousedními zářezy (4) na jedné straně je mezi 10 a 20 mm.
4. 4. Vodičová tyč podle některého z předcházejících nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že šířka (b) pásku (2, 2a) je o 1 až 4 mm menší, nežli šířka (b^) vodičového svazku.
5. 5. VočLičová tyč podle některého z předcházejících nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že vnější hrany pásku (2, 2a) a případně pod nimi ležící vrstva plniva (5) jsou zaobleny, přičemž poloměr hrany je mezi 2 a 3 mm.