用于在電機(jī)中使用的羅貝爾線棒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及用于插入電機(jī)的定子中的羅貝爾(Roebel)線棒和電機(jī)的槽口中的兩層式繞組。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)特別地是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，諸如連接到燃?xì)鉁u輪或蒸汽渦輪上的同步發(fā)電機(jī)(渦輪發(fā)電機(jī))，或者連接到水力渦輪上的同步發(fā)電機(jī)(水力發(fā)電機(jī))，或者異步發(fā)電機(jī)或同步或異步電動(dòng)機(jī)，或者還有其它類(lèi)型的電機(jī)。
[0003]電動(dòng)發(fā)電機(jī)的繞組導(dǎo)體置于疊片磁芯中的槽口中。當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，在槽口中出現(xiàn)磁通量，這會(huì)在導(dǎo)體中引起電壓和渦電流。相似的通量連接槽口外部的導(dǎo)體的端部線圈部分，一些額外的泄漏通量來(lái)自轉(zhuǎn)子和定子，而且相似地在端部部分中引起電壓。由于這個(gè)原因，大型機(jī)器的導(dǎo)體總是具有絞合結(jié)構(gòu)，由大量較薄的繩股組成，以最大程度地減小渦電流損失。但是，通量不均勻，而且其密度沿徑向改變，使得引起的繩股電壓由于繩股的不同而不同，而且這些不平衡的電壓引起的循環(huán)電流在繩股之間流動(dòng)，導(dǎo)致過(guò)度的損失和加熱。由于這個(gè)原因，必須使繩股換位，以便盡可能消除不平衡的繩股電壓，以最大程度地減少循環(huán)電流和產(chǎn)生的加熱。在此技術(shù)領(lǐng)域中的具有換位繩股的導(dǎo)電線棒通常被稱(chēng)為羅貝爾線棒。這些單個(gè)羅貝爾線棒包含成堆疊的兩個(gè)相鄰繩股。
[0004]US 3647932A描述了一種用于電動(dòng)發(fā)電機(jī)的換位繩股式導(dǎo)體，其具有四個(gè)繩股堆疊，繩股在導(dǎo)體的槽口部分中換位，使得各個(gè)堆疊在線棒的連續(xù)縱向截面中移動(dòng)到不同的橫向位置，使得堆疊在線棒的相對(duì)的端部處的橫向位置上反轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，繩股還換位成使得在槽口的相對(duì)的端部處的相對(duì)繩股位置反轉(zhuǎn)，使得導(dǎo)體完全換位，繩股位置在沿槽口的橫向方向和槽口的深度方向反轉(zhuǎn)。
[0005]在諸如渦輪發(fā)電機(jī)的同步機(jī)中，定子中的槽口窗口或槽口開(kāi)口可較大，而且另外，可能與羅貝爾線棒的繩股相距相當(dāng)小的距離。如果這些繩股大，則它們可能會(huì)遭受高的渦電流損失，因?yàn)橛衼?lái)自空氣間隙的徑向場(chǎng)。通過(guò)減小繩股寬度，這樣的損失將急劇下降。對(duì)于單個(gè)羅貝爾線棒，減小繩股寬度的解決辦法是轉(zhuǎn)換成雙羅貝爾線棒布置，其在各排成堆疊的繩股中具有四個(gè)繩股。如果已經(jīng)應(yīng)用了雙羅貝爾線棒技術(shù)，而且繩股仍然大，則可能必須更進(jìn)一步減小繩股寬度。通過(guò)設(shè)計(jì)六個(gè)堆疊而非四個(gè)堆疊來(lái)轉(zhuǎn)換成三羅貝爾線棒，而使具有四個(gè)繩股堆疊的雙羅貝爾線棒的繩股寬度減小到原始寬度的大約2/3，這可使得徑向場(chǎng)在繩股中引起的渦電流損失減小超過(guò)1/2。
[0006]因此，問(wèn)題在于如何保證在應(yīng)用六堆疊羅貝爾線棒時(shí)，循環(huán)電流受到抑制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目標(biāo)是提供對(duì)羅貝爾線棒布置提供解決方案，該布置具有六個(gè)或更多個(gè)繩股堆疊，其中，循環(huán)電流損失小。
[0008]此目標(biāo)由根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求所述的羅貝爾線棒和在電機(jī)的槽口中的羅貝爾線棒的兩層式繞組實(shí)現(xiàn)。
[0009]在從屬權(quán)利要求中描述另外的改進(jìn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]根據(jù)在附圖中以非限制性示例的方式示出的羅貝爾線棒和兩層式繞組的優(yōu)選但非排他性實(shí)施例的描述，另外的特性和優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見(jiàn)，其中:
圖1顯示作為本發(fā)明的示例的羅貝爾線棒的頂部六個(gè)繩股和繩股的第一換位方案的示意性俯視圖；
圖2顯示作為本發(fā)明的示例的羅貝爾線棒的頂部六個(gè)繩股和繩股的第二換位方案的示意性俯視圖，羅貝爾線棒具有空心繩股和堅(jiān)實(shí)繩股；
圖3顯示作為本發(fā)明的示例的羅貝爾線棒的頂部六個(gè)繩股和繩股的第三換位方案的示意性俯視圖；
圖4顯示作為本發(fā)明的示例的羅貝爾線棒的頂部六個(gè)繩股和繩股的第四換位方案的示意性俯視圖；
圖5顯示作為本發(fā)明的示例的羅貝爾線棒的頂部六個(gè)繩股和繩股的第五換位方案的示意性俯視圖。
[0011]圖6顯示電機(jī)的定子的槽口的示意圖，其中，根據(jù)本發(fā)明的示例的兩個(gè)羅貝爾線棒容納在槽口內(nèi)。
[0012]部件列表 1-56繩股
1堅(jiān)實(shí)繩股 17空心繩股
60-64,70,71羅貝爾線棒 70第一羅貝爾線棒 71第二羅貝爾線棒 75槽口 76槽口開(kāi)口 80兩層式繞組 81第一對(duì)繩股 82第二對(duì)繩股 83第三對(duì)繩股。
【具體實(shí)施方式】
[0013]參照附圖，這些圖顯示羅貝爾線棒的五個(gè)示意性俯視圖，其中，相同參考標(biāo)號(hào)表示若干幅圖中的相同或?qū)?yīng)的部件。
[0014]圖1顯示作為本發(fā)明的示例的羅貝爾線棒60的頂部六個(gè)繩股(1-6)與繩股(1-6)的第一換位方案的示意性俯視圖。繩股(1-6)通常由銅制成，并且由于浸漬而彼此絕緣。羅貝爾線棒60在從左到右顯示的視圖中具有幾米的長(zhǎng)度。羅貝爾線棒60布置成置于電機(jī)的定子的槽口 75中。主要地，兩個(gè)羅貝爾線棒60在槽口 75中布置在彼此上，這在本領(lǐng)域中被命名為兩層式繞組80。六個(gè)繩股(1-6)是六個(gè)列的最上面的繩股(1-6)，其中，各個(gè)列由圖1-5中的三個(gè)繩股組成。換句話(huà)說(shuō)，在圖1-5的示例中，三個(gè)繩股堆疊在彼此上，并且這些成疊堆或成列的三個(gè)繩股中的六個(gè)疊堆或列彼此緊挨著并排地布置。然后各個(gè)羅貝爾線棒60-64中的繩股的總數(shù)為十八。圖1顯示換位順序，第一對(duì)繩股80的上繩股1換位成第三對(duì)繩股82的下繩股6，第二對(duì)繩股81的上繩股3換位成第二對(duì)繩股81的下繩股4，并且第一對(duì)繩股80的下繩股2換位成第三對(duì)繩股82的上繩股5。這個(gè)構(gòu)造可命名為羅貝爾線棒60的繩股1-10的某種交叉換位，尤其是所謂的假交叉換位。在圖1中，以及在圖2、3、5中顯示了繩股1-56三次180°的角的換位，從而使得相應(yīng)的羅貝爾線棒60、61、62、64進(jìn)行540°的角的總(combined)換位。清楚的是獲得對(duì)稱(chēng)的羅貝爾線棒60-64，被釋放的位置(即，繩股1-64從該位置換位)必須由另一個(gè)繩股1-56代替。相應(yīng)地，由相應(yīng)的換位繩股1-56占據(jù)的位置必須由將被代替的繩股1-56釋放。
[0015]圖2顯示作為本發(fā)明的示例的羅貝爾線棒61的頂部六個(gè)繩股(11-16)和繩股(11-16)的第二換位方案的示意性俯視圖，其中，羅貝爾線棒61具有空心繩股(17-19)和堅(jiān)實(shí)繩股(11-16)。空心繩股(17-19)由絕緣銅或不銹鋼設(shè)計(jì)而成，空心繩股具有空心的內(nèi)部空間，以便在要求高的高功率應(yīng)用中冷卻羅貝爾線棒(60-64)。這里顯示的是換位方案的某個(gè)構(gòu)造，其使得繩股(1-56)處的循環(huán)電流損失小。詳細(xì)地說(shuō)，在下面描述本發(fā)明的示例的繩股(1-56)的換位。設(shè)計(jì)了六個(gè)直繩股(1-6)，而且它們彼此貼靠，它們分布成三對(duì)繩股(80,81,82) ο三對(duì)繩股(80,81,82)各自包含兩個(gè)相鄰繩股(1_56)，因此是繩股11和12、繩股13和14和繩股15和16?；旧?，繩股1_56換位到另一個(gè)繩股1_56的位置表示第二繩股1-56將置于成堆疊的繩股1-56中更深的水平。類(lèi)似地，待換位的繩股1-56的位置將由在這個(gè)繩股1-56的原始位置下方的繩股1-56接替。因而，當(dāng)繩股1-56占據(jù)最高水平處的位置時(shí)，處于最低水平的繩股1-56必須換位。線棒換位的結(jié)構(gòu)和羅貝爾化原則上在本領(lǐng)域中是已知的。在圖2中，第一對(duì)繩股80的上繩股11換位成第三對(duì)繩股82的下繩股16，第二對(duì)繩股81的上繩股13換位成第二對(duì)繩股81的下繩股14，并且第一對(duì)繩股80的下繩股12換位成第三對(duì)繩股82的上繩股15，然后進(jìn)行一次下者:第一對(duì)繩股80的上繩股17換位成第二對(duì)繩股81的下繩股14，第一對(duì)繩股80的下繩股18換位成第三對(duì)繩股82的上繩股15，并且第二對(duì)繩股81的上繩股19換位成第三對(duì)繩股82的下繩股16。此示例公開(kāi)一種順序，其中，兩次某種假交叉換位的后面是一次某種平行換位。
[0016]圖3顯示羅貝爾線棒的繩股1-56的換位方案(也被命名為羅貝爾化)的本發(fā)明的另一個(gè)示例。如在俯視圖中顯示的那樣，第一對(duì)繩股80的上繩股20換位成第二對(duì)繩股81的下繩股23，第一對(duì)繩股80的下繩股21換位成第三對(duì)繩股82的上繩股24，并且第二對(duì)繩股81的上繩股22換位成第三對(duì)繩股82的下繩股25。上面這個(gè)換位方案連續(xù)應(yīng)用三次。然后，連續(xù)三次下者:第一對(duì)繩股80的上繩股29換位成第三對(duì)繩股82的下繩股25，第二對(duì)繩股81的上繩股30換位成第二對(duì)繩股81的下繩股23，并且第一對(duì)繩股80的下繩股31換位成第三對(duì)繩股82的上繩股24。上面描述的各自連續(xù)三次的兩個(gè)不同的換位方案的這個(gè)換位沿著羅貝爾線棒62的長(zhǎng)度重復(fù)。此示例公開(kāi)了一種順序，其中三次某種平行換位的后面是三次某種假交叉換位。
[0017]圖4顯示具有不同的換位方案的本發(fā)明的另一個(gè)示例。這里，連續(xù)三次下者:第一對(duì)繩股80的上繩股38 (或32)換位成第二對(duì)繩股81的下繩股35，第一對(duì)繩股80的下繩股39 (或33)換位成第三對(duì)繩股82的上繩股36，并且第二對(duì)繩股81的上繩股40 (或34)換位成第三對(duì)繩股82的下繩股37。在繩股35-43的這些換位之后，像下面這樣三次連續(xù)地對(duì)羅貝爾線棒63應(yīng)用換位。第一對(duì)繩股80的下繩股43換位成第三對(duì)繩股82的上繩股36，第一對(duì)繩股80的上繩股41換位成第三對(duì)繩股82的下繩股37，并且第二對(duì)繩股81的上繩股42換位成第二對(duì)繩股81的下繩股35。此示例公開(kāi)了一種順序，其中兩次或三次某種平行換位的后面是三次某種假交叉換位。在不同于根據(jù)圖1、2、3、5的示例的圖4的這個(gè)示例中，實(shí)現(xiàn)兩次180°角的換位和一次120°角的換位，從而使得羅貝爾線棒63進(jìn)行480°角的總換位。
[0018]圖5顯示本發(fā)明的另一個(gè)示例。