[发明专利]场线圈绕组组件

说明书

技术领域

本发明大体上涉及电动机的场组件，并且更具体地涉及场线圈绕组组件(field coil winding assemblies)。

背景技术

常规的电动机如与燃气涡轮和蒸汽涡轮一起使用的发电机，使用转子或场，转子槽被加工至该转子或场中。在场线圈绕组组件中，转子槽收纳由叠置的铜线圈制成的场绕组的传导线匝，铜线圈互连以便产生期望的磁通量图案。铜线圈叠置在位于转子槽的槽室绝缘件之间。楔形件在转子槽的开口端处使用，以保持叠置的铜线圈就位。在场线圈绕组组件中，由线匝绝缘件和粘合剂构成的线匝绝缘系统在铜线圈之间使用，以提供铜线圈的机械分离和电分离两者。粘合剂位于铜线圈或线匝绝缘件的一侧上，且线匝绝缘件通过使用粘合剂而附接到铜线圈。铜线圈和线匝绝缘系统可具有对齐的通风开口或径向导管，通风开口或径向导管对准从而允许冷却气体(例如，空气或氢气)流过叠置的铜线圈。

即使通风路径可嵌入铜线圈内且穿过铜线圈，大量的热应力、机械应力和其它应力也施加到槽绕组绝缘件和线匝绝缘系统上。高达155℃的温度在一些发电机中是可能的。对于其转子以3600rpm自旋的60Hz的电机，离心压缩力可高达12000psi。热应力和机械应力可引发线匝绝缘系统的退化。在形态缺陷和气穴可能存在的情况下，这可削弱线匝绝缘系统的某些场所。随后，这可引起铜线圈之间的线匝短路，铜线圈的外观在表面上由线匝绝缘系统的电击穿引起。穿过线匝绝缘件的电场的存在可加重线匝短路的风险，但该效果极小，这是由于穿过线匝绝缘系统的场强度不大于100V/mil，且更具体而言，场对于某些氢冷却的发电机不大于70V/mil。此外，几微米的铜线圈的径向振动可由线匝短路、引发的场灵敏度、不平衡电感和热膨胀引起。此外，线匝绝缘件的轴向移动、线匝绝缘件与铜线圈之间的粘合损失引起的线匝绝缘件的迁移可引发径向导管的阻塞，引起热应力退化，导致负反馈循环。

线匝短路和线匝绝缘件迁移可能是发电机的问题，其可与粘合的逐渐损失和线匝绝缘系统的不适当的热阻相关联。粘合的损失可起因于制造和/或粘合剂化学性质的类型和/或老化。粘合能力可与粘合剂的热能力成反比。粘合剂化学性质限制了几百兆瓦的大型电动机的线匝绝缘件使用者的粘合剂选择。此外，粘合剂化学性质不益于热应力占主导的环境。此外，不存在提高具有降低线匝短路和线匝迁移的风险的牢固特征的场线圈绕组组件的机械完整性的快速、受控和可承受的制造方法。分解开各个线圈以形成受控且期望的表面轮廓是艰巨且昂贵的。在室温或热空气中形成氧化铜层可能消耗时间和空间、可能不均一、且不实际。将铜增粘剂放入粘合剂中已是昂贵的，且不能保证其对均匀性的效果。

发明内容

本公开内容的第一方面提供了一种方法，包括：制备场线圈绕组组件，包括清洁多个铜线圈；在清洁之后，通过在溶液中氧化各个铜线圈来在各个铜线圈上产生氧化铜层；在产生之后清洗各个铜线圈；在清洗之后干燥各个铜线圈；在干燥之后，将线匝绝缘系统应用到各个铜线圈，其中线匝绝缘系统包括线匝绝缘件和粘合剂，其中线匝绝缘件包括玻璃纤维增强的聚酰胺酰亚胺、玻璃纤维增强的聚酯或玻璃纤维增强的高温酚醛环氧树脂中的至少一者；在应用后固化具有线匝绝缘系统的各个铜线圈；以及将具有线匝绝缘系统的多个铜线圈叠置在位于转子的多个转子槽中的各个。

本公开内容的第二方面提供了一种方法，包括：清洁多个铜线圈；在清洁之后，通过在溶液中氧化铜线圈来在铜线圈上产生氧化铜层；在产生之后清洗铜线圈；在清洗之后干燥铜线圈；在干燥之后，将线匝绝缘系统应用到铜线圈，其中线匝绝缘系统包括线匝绝缘件和粘合剂；以及在应用之后固化具有线匝绝缘系统的铜线圈。

本公开内容的第三方面提供了一种场线圈绕组组件，包括：包括多个转子槽的转子；叠置在各个转子槽中的多个铜线圈；以及多个线匝绝缘系统，各个线匝绝缘系统均设在两个铜线圈之间，且粘合到两个铜线圈中的至少一者，其中线匝绝缘系统包括线匝绝缘件和粘合剂，并且其中线匝绝缘件包括玻璃纤维增强的聚酰胺酰亚胺、玻璃纤维增强的聚酯或玻璃纤维增强的高温酚醛环氧树脂中的至少一者。

从结合附图的以下详细描述中，本发明的这些及其它方面、优点和显著特征将变得清楚，其中相似的部分在附图中始终由相似的参考标号指定，公开本发明的实施例。

一种制备场线圈绕组组件的方法，包括：

清洁多个铜线圈；

在清洁之后，通过在溶液中氧化各个铜线圈来在各个铜线圈上产生氧化铜层；

在产生之后清洗各个铜线圈；

在清洗之后干燥各个铜线圈；