[发明专利]带次槽的转子中转子槽的绝缘

说明书

本发明涉及对带有次槽的电机的以常规方式冷却的转子中转子槽绝缘部分的改进。

一般的大型电机采用锻造的磁性材料转子，转子中有机加工的槽，转子槽的绝缘系统是通过使次槽中的冷却剂气流经过导体和绝缘层中开孔的这种常规方式而进行冷却的。以这种方式，对于转子槽的形状、绝缘、以及使线圈散热的冷却气流通道的效率，都存在着难以克服的空间利用设计问题，特别是对于希望能通过极高电流的场合更是如此。例如，转子槽中的各铜条是用一些槽衬或绝缘片而与转子的磁性材料绝缘的。由于大型电机转子带有使冷却剂气体流过铜绕组中的径向气流通道的次槽，因此绕组除了要与转子材料绝缘之外还必须支承在次槽上面。通常是在转子槽与次槽连接处放置较厚的称之为次槽罩的绝缘片来完成这些功能的。除了完成支承和绝缘功能外，次槽罩还设有绝缘的孔，使冷却剂气体可由次槽流到铜绕组中。当然，这些孔减小了导体到转子的电路长度，因此，在绕组与转子槽底部之间提供了一条沿面漏电（electrical  creepage）路经。另外，一个值得注意的绝缘问题是气体冷却剂本身可能被例如碳尘的导电颗粒所污染。

由于存在这些问题，因此已有技术的次槽罩采用了相当复杂的形状，例如图1中所示的构形。图1示出了一个次槽10和具有图示断面的一个全宽度的次槽罩1，其中还包括沿其长度方向的机加工成间距2至4英寸的通气孔6。将一种呈L形的槽衬2和3的短脚插到次槽罩每一侧面的窄缝中，并在将其装置到转子槽中之前用粘接剂粘紧。

吉金斯（Jenkins）等人于1989年8月22日公告的共同转让的美国专利US-4859891中的图1示出了这种次槽罩。该已共同转让的专利还示出了另外设计方案的几个实施例，其中次槽也可加工成与转子槽具有相同的深度。这种方案允许插入一个U形槽衬，例如，该槽衬可穿过整个槽和次槽而延伸，其中的绕组导体是用第二个U形插入件支撑在次槽上面的，而该U形插入件是紧贴安置在槽底部的U形槽衬的里面。尽管这种方案不再需要次槽罩，但它只能改善空间利用率。

再一种方案是装设两个直条的槽衬片，并在槽的顶端和底端处设有厚的绝缘挡块（creepage  block）。虽然该实施例的次槽罩看来没有图1所示的那样复杂，但其径向空间利用率较低，结果导致须用较大的转子，并且须要额外的加工，以便在绝缘挡块上加工出通气孔。

还有一种方案是将大量短塑料块压制在一起，以形成一个具有图1所示断面的次槽罩。这些塑料块的轴向长度应与通气孔的间距一致，使每一块中都有一个通气孔。这些塑料块与单独一个U形槽衬装配在一起，其方法是压其中一个塑料块，使之压穿U形槽衬底部的孔口，而从U形套的另一侧将一个相配的塑料块接合到其上。这种装配方法应对U形槽衬套整个长度上的每一个孔重复进行。显然，这一方案相当复杂和费时。

发明人发现，在采用带有次槽的转子的电机中，转子槽能用两个槽衬来绝缘，其中每一槽套都有一个附加的弯折部分，于是利用该槽衬表面的两侧和使其沿面漏电路径几乎完全伸到径向的轴平面内而使该槽衬部件能伸到次槽中。这种延伸的沿面漏电路径的表面自身是干净的，因为它们不会聚集碳尘和其他来自气体冷却剂的有害物质。另外，发明人对于转子槽绝缘问题的新构思是不用使用次槽罩。

因此，本发明的基本目的是提供一种较简单的更通用的转子槽绝缘系统，该系统部件较少但却能使转子的冷却均匀有效。

参照以下说明，所附的权利要求和附图可更清楚地了解本发明的上述目的和其他目的以及本发明的优点。

图1是电机转子槽和次槽的简图，图中示出已有技术中的呈L形的槽衬和次槽罩。

图2是转子槽的剖面图，图中示出按本发明专门压制的槽衬，该槽衬径向延伸到次槽中，并且无需次槽罩。

如图1所示，使用呈L形的槽衬2和3是公知的，它们与次槽罩1配合，用于使转子槽中的铜排绕组4与转子铁心5绝缘。次槽罩和槽衬被制成在槽和次槽10的整个长度上延伸，并且可做成具有图1所示的相当复杂的断面形状。

这种次槽罩包括在带次槽的转子设计方案中，转子中具有将气体冷却剂输送到铜排的径向通道6中的次槽。因此，次槽罩需有孔，孔之间一般间隔2到4时，使气体冷却剂（例如空气或氢气）可从次槽10流过铜条中的孔6。然而，次槽罩绝缘体中的这些孔造成了沿面漏电或放电路径，工作时其中可受到导电颗粒例如气体冷却剂中所含碳尘的污染，所以，像图1所示的这类已有技术中的次槽罩采用了相当复杂的形状和具有较厚的厚度。如图1所示，L形槽衬元件的短脚插到次槽罩两侧的窄缝中，并在组装到转子槽中之前用粘合剂将其粘牢。然后，将绕组导体4，绝缘挡块7和燕尾形槽楔8装入槽中。绝缘挡块7使铜排与燕尾形槽楔绝缘，槽楔承受转子运转时作用在线圈上的径向向外的力。