專(zhuān)利名稱(chēng)：用于以高壓工作的電機(jī)的繞組頭的隔絕帽以及具有這種隔絕帽的機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及如權(quán)利要求I前序部分所述的用于繞組頭的隔絕帽。此外，本發(fā)明還涉及一種具有繞組頭的電機(jī)，所述繞組頭具有這種隔絕帽。
背景技術(shù)：
利用高壓工作的電機(jī)例如發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)特別是滑環(huán)式電動(dòng)機(jī)的(轉(zhuǎn)子或定子的)電繞組在端部上具有繞組頭，從板單元中突出的繞組桿在所述繞組頭中成對(duì)地彼此電連接。所述電連接通常通過(guò)孔環(huán)進(jìn)行，所述孔環(huán)與繞組桿的去掉絕緣部的導(dǎo)體端部焊接。然后連接部位通過(guò)套上專(zhuān)用的隔絕帽進(jìn)行電隔絕。這種繞組頭的實(shí)例由DE 1281015B, DE4237079AUEP 1821389A1 或 US 4，309，636A 公開(kāi)。
在現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)了用于利用高壓工作的電機(jī)的繞組頭的隔絕帽，其處于高壓勢(shì)上。這種隔絕帽不能在外側(cè)接地。此外公知的是，隔絕帽在內(nèi)側(cè)設(shè)置梯度材料(Gradientenmaterial)(參見(jiàn)例如W2004038735A1)以便降低隔絕帽內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度。但是這種類(lèi)型的隔絕帽在外側(cè)仍處于高壓，因此其外表面不能接地。但是出于不同的電和機(jī)械原因有利的是，能夠?qū)⑦@種隔絕帽的外表面接地。為此需要這樣一種隔絕帽，其在內(nèi)側(cè)可處于高壓并且在外側(cè)可處于高壓與地電勢(shì)之間的任意電壓勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種本文開(kāi)頭所述類(lèi)型的隔絕帽，其允許外表面接地。此外，本發(fā)明的任務(wù)還在于，提供一種電機(jī)，所述電機(jī)包括具有這種隔絕帽的繞組頭。所述任務(wù)或其他任務(wù)通過(guò)權(quán)利要求I和7的特征的總體解決。根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于利用高壓工作的電機(jī)的繞組頭的隔絕帽，所述繞組頭包括多個(gè)從繞組槽中突出的、被絕緣的繞組桿，所述繞組桿在其端部上成對(duì)地彼此導(dǎo)電連接，其中，電連接的區(qū)域分別通過(guò)以開(kāi)口推套到其上的隔絕帽對(duì)外隔絕。本發(fā)明的特征是，所述隔絕帽在內(nèi)部具有器件，所述器件允許所述電連接區(qū)域中的高電場(chǎng)向著所述隔絕帽的處于地電勢(shì)的外側(cè)逐漸降低。本發(fā)明的一個(gè)構(gòu)型的特征是，所述逐漸降低器件包括由梯度材料制成的梯度層(Gradientenschicht),在套上隔絕帽的情況下,所述梯度層從所述電連接的區(qū)域中延伸至所述隔絕帽的開(kāi)口。該構(gòu)型的一個(gè)進(jìn)一步方案的特征是，所述隔絕帽具有中央絕緣層，所述中央絕緣層在外側(cè)上設(shè)有外部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層，在所述中央絕緣層的內(nèi)側(cè)上在所述電連接的區(qū)域中設(shè)置內(nèi)部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層，所述梯度層從所述內(nèi)部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層延伸至所述隔絕帽的開(kāi)口。所述梯度層尤其在有限的搭接區(qū)中搭接所述內(nèi)部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層。另一構(gòu)型的特征是，所述梯度層很大程度上嵌入到所述隔絕帽的中央絕緣層中。另一構(gòu)型的特征是，所述梯度層很大程度上設(shè)置在所述隔絕帽的中央絕緣層上。本發(fā)明利用高壓工作的電機(jī)包括繞組，所述繞組具有繞組頭，其特征是，所述繞組頭配備有如本發(fā)明所述的隔絕帽。優(yōu)選所述繞組頭的至少一個(gè)隔絕帽在外側(cè)上接地。特別是所述繞組頭的全部隔絕帽在外側(cè)上接地或整個(gè)繞組頭接地。


以下借助實(shí)施例結(jié)合附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。附圖示出圖I :是繞組頭的兩個(gè)繞組桿的透視性簡(jiǎn)化側(cè)視圖，所述繞組桿在端部上彼此電連接并且通過(guò)套上的隔絕帽對(duì)外隔絕；圖2 :是本發(fā)明的第一實(shí)施例的隔絕帽的剖視圖；圖3 :是本發(fā)明的第二實(shí)施例的隔絕帽的剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖I以透視性簡(jiǎn)化側(cè)視圖示出繞組頭10的兩個(gè)繞組桿11和12，這些繞組桿在端部上彼此電連接并且通過(guò)套上的隔絕帽16對(duì)外隔絕。繞組桿11和12為了相對(duì)于未示出的板單元絕緣(這些繞組桿安裝到所述板單元的槽中)而被外絕緣結(jié)構(gòu)13包圍,所述絕緣結(jié)構(gòu)在所述繞組桿11、12的端部上被去除掉以便釋放所述繞組桿11、12的中央電導(dǎo)體14以進(jìn)行電連接。為了進(jìn)行電連接，設(shè)置一個(gè)專(zhuān)門(mén)的孔環(huán)15，所述孔環(huán)與所述繞組桿11、12的暴露出的導(dǎo)體端部例如焊接。為了對(duì)所述電連接14、15進(jìn)行絕緣，設(shè)置隔絕帽16。根據(jù)本發(fā)明，所述隔絕帽16這樣構(gòu)成，使得所述電連接14、15可處于高壓勢(shì)上，而隔絕帽16的外側(cè)可被保持在地電勢(shì)或地電勢(shì)與高壓勢(shì)之間的任意電勢(shì)上。這通過(guò)設(shè)置在隔絕帽16內(nèi)部的專(zhuān)門(mén)器件實(shí)現(xiàn)。所述專(zhuān)門(mén)器件包括梯度層，所述梯度層能夠以不同的方式設(shè)置在所述隔絕帽16的內(nèi)部。在圖2和3中以縱剖視圖示出這種布置結(jié)構(gòu)的兩個(gè)實(shí)施例。圖2示出隔絕帽16a，其在縱剖視圖中具有形成一內(nèi)空間17的U形輪廓并且在一個(gè)側(cè)上設(shè)有開(kāi)口 23。所述隔絕帽16a具有中央絕緣層20，所述中央絕緣層在外側(cè)上全面地被外部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層21覆蓋。在所述中央絕緣層20的內(nèi)側(cè)上，在接收電連接14、15的區(qū)域中設(shè)置內(nèi)部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層18。此外設(shè)置梯度層19，所述梯度層從所述內(nèi)部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層18延伸至所述隔絕帽16a的開(kāi)口 23。所述梯度層19在該實(shí)施例中很大程度上嵌入到隔絕帽16a的中央絕緣層20中。所述梯度層在一個(gè)有限的搭接區(qū)22中搭接所述內(nèi)部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層18。在圖3的實(shí)施例中，隔絕帽16b的梯度層19很大程度上布置在隔絕帽16b的中央絕緣層20的表面上。在這里也設(shè)置與所述內(nèi)部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層18的有限的搭接區(qū)22。所述梯度層19(在運(yùn)行中)引起一個(gè)電場(chǎng)梯度，所述電場(chǎng)梯度從電連接14、15區(qū)域中的高壓延伸至隔絕帽16a、b的外表面21并且由此在所述外表面21上允許可自由選擇的電勢(shì)。例如可考慮將梯度材料、例如在本文開(kāi)頭所述的文獻(xiàn)WO 2004038735A1中公開(kāi)的梯度材料作為所述梯度層19的材料。利用這種隔絕帽16a、b可實(shí)現(xiàn)單個(gè)帽的接地，但是也可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)繞組頭的接地。當(dāng)例如繞組桿的表面在機(jī)器中接地時(shí)，則由此降低或完全消除不期望的局部放電的風(fēng)險(xiǎn)。另一優(yōu)點(diǎn)在于，接地后的隔絕帽允許將機(jī)器的接地后的部件進(jìn)行機(jī)械式固定。由此顯著改善機(jī)械穩(wěn)定性并且簡(jiǎn)化繞組頭的結(jié)構(gòu)。另外的優(yōu)點(diǎn)在于，恰恰與高壓機(jī)器例如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)或滑環(huán)式電動(dòng)機(jī)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)改善的效率、更高的可應(yīng)用性并且(在滑環(huán)式電動(dòng)機(jī)的情況下)在臨界的環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)提高的運(yùn)行可靠性。視機(jī)器的類(lèi)型而定，本發(fā)明的隔絕帽可在轉(zhuǎn)子繞組和/或定子繞組中使用。本發(fā)明隔絕帽的另一優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)使用該隔絕帽可使整個(gè)繞組頭接地。 在大量電機(jī)的情況下在運(yùn)行期間存在的風(fēng)險(xiǎn)是，在繞組頭中匯集有由塵屑和油組成的混合物，所述混合物可導(dǎo)致爬電距離并且從而導(dǎo)致絕緣故障。通常，高壓繞組在板體的區(qū)域中在外部接地。從板體的槽到各個(gè)繞組桿的電連接部位，外表面上的電壓一直上升到機(jī)器的高壓。繞組外表面上的這個(gè)高壓在空氣中要求在繞組元件本身之間以及與處于地電勢(shì)或?qū)儆谄渌辔坏睦@組元件之間具有足夠的距離。當(dāng)機(jī)器并且特別是繞組被污染時(shí)，存在一定的局部放電風(fēng)險(xiǎn)以及繞組上的爬電距離風(fēng)險(xiǎn)。這可導(dǎo)致故障并且導(dǎo)致絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿。如果現(xiàn)在將繞組頭總體上接地，則繞組元件之間在空氣中的距離在其他參數(shù)方面、特別是在冷卻方面被優(yōu)化。于是可消除或至少大大降低繞組元件與機(jī)器的接地部件之間的空氣距離。通過(guò)這種方式使得機(jī)器相對(duì)于塵屑和濕氣具有故障容忍性。使繞組頭總體上接地可有利地在使用本發(fā)明的隔絕帽的情況下實(shí)現(xiàn)。但是也可以考慮的是，在無(wú)專(zhuān)門(mén)的隔絕帽的情況下以其他方式實(shí)現(xiàn)整體接地的優(yōu)點(diǎn)。參考標(biāo)號(hào)表10繞組頭11，12 繞組桿13絕緣結(jié)構(gòu)14 導(dǎo)體15 孔眼16，16a，b 隔絕帽17內(nèi)空間18內(nèi)部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層19梯度層20絕緣層21外部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層22搭接區(qū)23開(kāi)口(隔絕帽)
權(quán)利要求
1.一種用于利用高壓工作的電機(jī)的繞組頭(10)的隔絕帽(16a，b)，所述繞組頭(10)包括多個(gè)從繞組槽突出的、被絕緣的繞組桿(11，12)，所述繞組桿在其端部上成對(duì)地彼此導(dǎo)電連接，其中，電連接(15)的區(qū)域分別通過(guò)利用開(kāi)口(23)推套到該區(qū)域上的隔絕帽(16a，b)對(duì)外隔絕，其特征在于，所述隔絕帽(16a，b)在內(nèi)部(17)具有器件(19)，所述器件允許所述電連接區(qū)域中的高電場(chǎng)向著所述隔絕帽(16a，b)的處于地電勢(shì)的外側(cè)(21)逐漸降低。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的隔絕帽，其特征在于，所述逐漸降低器件包括由梯度材料制成的梯度層(19)，在套上所述隔絕帽(16a，b)的情況下，所述梯度層從所述電連接(15)的區(qū)域中延伸至所述隔絕帽(16a，b)的開(kāi)口(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔絕帽，其特征在于，所述隔絕帽(16a，b)具有中央絕緣層(20)，所述中央絕緣層在外側(cè)上設(shè)有外部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層(21)，在所述中央絕緣層(20)的內(nèi)側(cè)上在所述電連接(15)的區(qū)域中設(shè)置內(nèi)部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層(18)，所述梯度層(19)從所述內(nèi)部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層(18)延伸至所述隔絕帽(16a，b)的開(kāi)口(23)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔絕帽，其特征在于，所述梯度層(19)在受限制的搭接區(qū)(22)中搭接所述內(nèi)部的導(dǎo)體或半導(dǎo)體層(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的隔絕帽，其特征在于，所述梯度層(19)很大程度上嵌入到所述隔絕帽(16a)的中央絕緣層(20)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的隔絕帽，其特征在于，所述梯度層(19)很大程度上設(shè)置在所述隔絕帽(16b)的中央絕緣層(20)上。
7.一種利用高壓工作的電機(jī)，其包括繞組，所述繞組具有繞組頭(10)，其特征在于，所述繞組頭(10)配備有根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的隔絕帽(16a，b)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電機(jī)，其特征在于，使所述繞組頭(10)的至少一個(gè)隔絕帽(16a，b)在外側(cè)上接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)，其特征在于，所述繞組頭(10)的全部隔絕帽(16a，b)在外側(cè)上接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于利用高壓工作的電機(jī)的繞組頭(10)的隔絕帽(16a)，所述繞組頭(10)包括多個(gè)從繞組槽中突出的、被絕緣的繞組桿，所述繞組桿在其端部上成對(duì)地彼此導(dǎo)電連接，其中，電連接的區(qū)域分別通過(guò)以開(kāi)口(23)推套到其上的隔絕帽(16a)對(duì)外隔絕。通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)改善，即，所述隔絕帽(16a，b)在內(nèi)部(17)具有器件(19)，所述器件允許所述電連接區(qū)域中的高電場(chǎng)向著所述隔絕帽(16a)的處于地電勢(shì)的外側(cè)(21)逐漸降低。
文檔編號(hào)H02K3/38GK102761190SQ20121012963
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者A·克普夫勒, M·胡維勒, T·克拉姆特 申請(qǐng)人:阿爾斯通法國(guó)水電公司