CN1138771A - 电机定子绕组杆的电与冷却液连接的连接装置的修理方法 - Google Patents
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Abstract
一种修理电机定子绕组杆的电与冷却液连接的连接装置的方法，包含感应加热去除现有连接装置、清理新件待焊部位、铣削杆端端面、在相邻导体元件间在杆端侧内制出横竖窄槽、推上第一连接构件将杆端包住、用铜箔与/或焊料箔填充接合间隙以及窄槽、通过感应加热及添加焊料将第一连接构件与杆端焊接起来、肉眼检查焊接接头、将第二连接构件焊到第一连接构件上、进行密封性检查。可实现高质量焊接而无需拆卸定子绕组，并可随时检查。
Description
本发明涉及一种用于电机的定子绕组杆的电流连接以及将冷却液输入定子绕组杆的空心导体元件或从其中排出的连接装置的修理方法，在由空心导体元件构成的、或有可能除了空心导体元件以外还包括有实心导体元件的定子绕组的连接装置中，所有的导体元件都由一个金属结构件包住并与其焊接起来，并且导体元件相互之间也焊接起来，这个结构件伸出导体元件之外形成一个水室，并终接于一个将冷却液输入或排出的连接配件。
在水冷电机的定子绕组端部中，冷却液通过绝缘软管从环形集流管供应给在导体杆端头的所谓水室。该水室由一个连接装置构成，在这个连接装置中，空心导体元件被一个金属结构件包住并与其焊接起来，空心导体元件相互之间也焊接起来。金属结构件伸出导体元件之外形成该水室，并终接于一个将冷却液输入或排出的连接配件。该连接装置同时用作电流接线头。
连接装置在电机运转期间承受高的机械负荷(振动)。即使是非常微小的泄漏也会给电机带来后果严重的损伤。如果这样的损伤发生了，焊接接头只要有可能就必须更新。一般来说，只有将定子绕组拆出或甚至整个更换。因此，亟需有一种能够在不拆卸定子绕组的情况下实现修理的方法。
因此本发明的目的在于提供一种修理本文开头所述类型的连接装置的方法，这种方法要能够易于实现并且不需要拆卸或整个更换定子绕组，但又保证焊接接头不出现泄漏。
根据本发明，这个目的将通过包含以下步骤的方法来实现：
-通过感应加热将现有的连接装置从杆端取下；
-将杆端的准备固定新的连接装置的部位清理干净；
-对杆端的端面进行材料去除加工，特别通过铣削加工；
-在相邻的导体元件之间、在杆的端侧内沿横向与竖向制出窄槽；
-将一个第一连接构件推上使其将杆端完全包住；
-用铜箔与/或焊料箔填充在第一连接构件与杆端的外表面之间留下的间隙；
-用铜箔与/或焊料箔填充形成在杆的端侧内的窄槽；
-对第一连接构件与杆端进行感应加热并添加焊料进行焊接；
-至少用肉眼检查如此形成的焊接接头；
-通过焊接将一个第二连接构件装到第一连接构件的自由端面上；
-检查以这种方式制成的连接装置的密封性。
本发明是基于这样的考虑，将对现有的连接装置的改动减到最小并同时随时保持着对修理措施的质量监控。其中包括创造清洁的、明确界定的、面积比较大的焊接部位，以及由铜制的与焊料制成的、或由两者结合制成的填充带来填充所形成的间隙、使得只有极小的间隙留下以便在随后的焊接中通过毛细作用将其完全填充住的办法。此外，要强调将连接构件分成两件式的优点，这种结构便于接近待制出的焊接接头、从而允许随时进行检查。此外，这样的两件式结构还赋予两个连接构件的结设计更大的灵活性，特别在它们的分界面的布置上。这分界面可以设置成使得一方面第一连接构件的焊接/检查可以容易地进行、另一方面第二连接构件可以跟现有的冷却液管道以及电流接线头实现实际上的“无缝”连接。
本发明的实施例以及其它由此达致的优点将在下文中借助于附图详细说明。
本发明的实施例示意地示出在附图中，其中：
图1是通过一个用于电机的定子绕组杆的电流连接以及将冷却液输入定子绕组杆的空心导体元件并从其中排出的公知的连接装置的纵向截面；
图2是沿图1的A-A线取的连接装置的横截面；
图3是在相邻导体元件间制出槽缝后通过靠近端面的杆端的横截面；
图4是通过图3的杆端的纵向截面；
图5是通过一个可采用本发明的修理方法的两件式连接装置的纵向截面，设置在导体杆的端面内的槽缝用特殊的垫片填充；
图6是图5中的细节X的放大图；
图7是通过一个可采用于本发明的修理方法的两件式连接装置的纵向截面，与图5和图6不同之处在于空心导体元件的端头被扩张了；
图8是通过图7的杆端在靠近端面处的纵向截面，在此端面处在四个空心导体元件会合的部位制有孔并随后在孔内装填铜的圆形材料；
图9是沿图8的B-B线取的、通过杆端的横截面；
图10是通过一个连接装置的纵向截面，其中两个连接构件之间的分界面沿连接配件的方向配置；
图11是通过一种除了包含空心导体元件外还包含实心导体元件的定子绕组杆的杆端的横截面。
用于在下文将要描述的修理方法的起始物件是一种用于如图1与图2所示的电机的定子绕组杆的电流连接以及将冷却液输入定子绕组杆的空心导体元件或从其中排出的公知的连接装置。
在此实例中，仅以空心导体元件1构成的定子绕组杆在其端头设有一个金属结构件2的形式的连接装置。这个连接装置包围着由所有导体元件构成的整体，向外伸出构成一个所有导体元件1的冷却通道4均通入其中的水室3，并终接有一个输入或排出冷却液的连接配件5。导体元件1相互之间以及与金属结构件2之间用硬钎焊连接。在图1与2中夸大地示出的以焊料填充的焊道以标号6标示。连接装置的电流接线头S(图1中以虚线表示)在示例中设在水室3的外侧并在图1中略去，因为它对理解本发明并非必要。
在电机运转一段较长的时间以后，在焊接处可能会发生泄漏。如果水室3像通常的大多数较老的电机那样用铜铸出，水室的壁自身也可能会出现泄漏。结果是，冷却水流入绕组端部空间内，或者更为危险的是流入导体杆内，这是无论如何必须避免的。这样的连接装置的更换由于绕组端部空间很狭小而变成非常困难。拆卸定子绕组一般说来由于经济上的原因是行不通的。本发明就从此出发。
本发明的修理方法概括描述如下，主要包含以下方法步骤：
a)通过感应加热将现有的连接装置(金属结构件2)从杆端取下；
b)将杆端的准备固定新的连接装置的部位清理干净；
c)对杆端的端面进行材料去除加工，特别通过铣削加工；
d)在相邻的导体元件1之间、在杆的端侧内沿横向与竖向制出到达预定深度的窄槽7以去除导体元件之间的“老”焊料；
e)将一个铜制的第一连接构件2a推上使其将杆端完全包住；
f)用铜箔与/焊料箔填充在第一连接构件2a与杆端的外表面之间留下的间隙；
g)用铜箔与/或焊料箔或两者结合来填充形成在杆的端侧内的窄槽7；
h)对第一连接构件2a与杆端进行感应加热并添加焊料进行焊接；
I)至少用肉眼检查如此形成的焊接接头；
j)通过焊接将一个铜制的第二连接构件2b装到第一连接构件2a的自由端面上；
k)检查以这种方式制成的连接装置的密封性。
在步骤a)中，金属结构件2用感应方法加热到焊料的熔化温度，从而将其从杆端拉出。用于对结构件与焊接接头的对准的局部加热装置属于现有技术，因此不再详述。
随后跟着步骤b)，对焊接部位进行机械清理，例如通过刷擦或砂光来完成。因此，起氧化皮的材料和疏松的老焊料都被去除直到露出光洁的铜与/或光洁的焊料。
接着步骤c)，导体杆的端面通过切削加工、最好通过铣削，直到加工成一个清洁的铜表面。
在步骤d)中，在相邻导体元件1的先前的焊道中制出宽度b约为0.5mm和深度t约为10至15mm的窄槽7，如图3与4所示。这可以用一个固定在杆端上的辅助装置上的圆片铣刀来实现。重要的是，槽的宽度b设定成使空心导体元件的外壁在铣削过程中也被包括进去，因而，槽7的一直延伸到四个导体元件相互邻接的交叉点8上的侧壁都被加工到露出导体的铜。
在步骤e)中，金属连接构件的一个第一连接构件2a推套在以这样的方式准备好的杆端上。此第一连接构件2a是用实心的轧制铜材制出，通过切削加工制成相应的形状，因此不是铸件。这个第一连接构件2a的内孔在杆一侧的端头的尺寸尽可能地对应于原来的杆端，它突出杆端一定的距离S。由于考虑到随后的第二连接构件2b的装配，突出的尺寸应当选择尽可能地大，这将在后面结合图10进行讨论。
现在(步骤f)用第一填料带9来填充可能仍旧存在在第一连接构件2a的内壁与导体杆的整个外表面之间的间隙。这种第一填料带9的为人公知的标号为SILFOS，以各种不同成份和厚度-0.1mm至1mm-供应。必要时也可以使用铜箔带，以便尽可能将较大的间隙完全填堵住。
在步骤g)中，现在用第二填料带10来填充槽7。由于这里的待填充的槽7的宽度b是通过铣削刀具形成的并由此确定的，填料带10最好考虑由一层铜的中间层11带有设置在两侧的焊料层12、13来组成，这在图6中详细示出。这样就可以使焊缝保持尽可能地小，从而使所有间隙在焊接过程中由于毛细作用而被填满。
这样准备好的杆端连同推套上的第一连接构件现在进行感应加热并加入焊料进行焊接(步骤h)。当小心进行焊接时，不会出现焊料渗入冷却通道4内并在其内凝固住的危险，特别是在杆端是水平地伸展的时候。这种危险之所以不会出现还由于冷却通道的内壁会被在前面进行的操作过程中形成的一层氧化层覆盖住，这层氧化层阻止了冷却通道的内壁被焊料浸润。
在对第一连接构件2a进行焊接以后，在步骤i)中，所有焊接部位都要经过检查，视其有无孔隙。甚至在此阶段也可以进行密封性检查，例如通过将第一连接构件临时封闭住并用例如氦气例如从电机的另一端压入。
在检查完毕后，需要时可对焊接部位进行后处理，然后在步骤j)中将第二连接构件2b装在第一连接构件2a上，在两者之间的焊接部位上插入焊料箔(在图5中未示出)然后焊接在一起。这第二连接构件2b跟第一连接构件2a一样也是用实心的铜材制出，也是通过切削加工制成相应的形状，因而也不是铸件。为了完整性的原因，在此应当提及，在此实施例以及所有其它变型中，电流接线头是设在第二连接构件2b上的，而且在第二连接构件2b焊到第一连接构件上以前已经配备好。为了加大两个连接构件2a、2b的焊接面并简化相互之间的调整，它们的端面上制有台阶。用于此焊接头处的硬钎料的熔点可以比用于将一连接构件2a焊到杆端的焊料的熔点低一些，以避免损及先前焊好的焊接接头。这里所用的硬钎料含有较高的银组份。
在所有钎焊连接完成以后，按步骤k)进行最终检查，除了用肉眼检查外还要通过例如用氦气加压进行密封性检查。
除了在前面描述的、为申请人当时认为是优选的修理方法以外，还可能有各种在不脱离本发明的范围之内的变型。一种这样的变型特别涉及步骤g)。它在图7至9中作为示例进行说明。
在第一连接构件2a被推上并且在可能仍存在在这连接构件与杆端的外表面之间的间隙被填充以后，用厚度约为0.1mm的“普通”焊箔带嵌入槽7内。然后降空心导体元件1在其端侧端头处扩张直到在步骤d)中铣出的槽7在其端侧被闭合上为止(见图7，其中其宽度被夸大地示出的槽已被硬钎料所填充)。通过这样的扩张仍不能闭合的、仍然留在四个相邻导体元件的会合处的主要的间隙8就要被扩钻到大约13至15mm的深度。在此显示出用一个1至1.5mm的钻头就足以实现。用圆铜材制的、13至15mm的销钉插入这些钻孔内(见图8与9)将间隙封闭住。这个工序的目的在于使所有间隙都实际上被封闭住以为流动的焊料创造毛细条件，让焊料能够流入并留在其中。接着就按所描述的方式进行h)至k)各步骤。
在开头已提到，在本发明的修理方法中，要进行两个在时间上和在空间上都是跟随着的焊接过程。在这样的过程中，总是存在随后的焊接过程损害先前的焊接的质量的危险。在本情况中，一方面可以通过适当地选择硬钎料的熔点来避免这种危险。另一种可能性在于设计一种连接结构、精确地说是设计两个连接构件2a与2b的分界面的位置布置，使第二次焊接的部位尽可能远离第一次焊接的部位，亦即增大距离S(见图5与7)。但是，这要取决于修理点的现实结构情况。在带有如图10示意地示出的比较大的伸出部的连接装置中，两个连接构件2a与2b的分界面T可以设置得离开导体杆的端面很远并靠近连接配件5。但是，对描述过的修理方法没有甚么改动，最多也只是现在可以在两个硬钎焊操作中采用同一种焊料。
本发明的修理方法在前文中只是结合一种只由空心导体元件1构成的导体杆来进行描述。不言而喻，这方法也适用于除了空心的导体元件1以外还具有实心的导体元件15的定子绕组杆(见图11)。在这样的结构中，根据本发明的教导，在去除原有的连接装置、清理杆端的外表面及铣平杆端的端面以后，在所有导体元件1、15之间制出窄槽。也就是在相邻的空心的与实心的导体元件之间以及在两个相邻的实心导体元件15之间都制出窄槽。涉及到步骤g)的另外的可选方案(只用焊料箔填充槽7并扩张空心导体元件1)在这里是可行的，但要取决于空心导体元件在导体杆本身内的分布情况。
在所有的本发明的实施变型中，重要的是在任何情况下都要注意到，所有的先前焊道都要被加工到从杆端起算一个预定的深度、从而能够被“新”的焊料良好地浸润，并且要避免对焊接来说是过大的间隙，或是将这些过大的间隙填充住(毛细焊接)。
Claims (4)
1.一种用于电机的定子绕组杆的电流连接以及将冷却液输入定子绕组杆的空心导体元件或从其中排出的连接装置的修理方法，在由空心导体元件构成的、或有可能除了空心导体元件以外还包括有实心导体元件的定子绕组的连接装置中，所有的导体元件都由一个金属结构件包住并与其焊接起来，并且导体元件相互之间也焊接起来，这个结构件伸出导体元件之外形成一个水室，并终接于一个将冷却液输入或排出的连接配件，其特征在于该方法包含以下步骤：
a)通过感应加热将现有的连接装置从杆端取下；
b)将杆端的准备固定新的连接装置的部位清理干净；
c)对杆端的端面进行材料去除加工，特别通过铣削加工；
d)在相邻的导体元件(1)之间、在杆的端侧内沿横向与竖向制出窄槽(7)；
e)将一个铜制的第一连接构件(2a)推上使其将杆端完全包住；
f)用铜箔与/或焊料箔填充在第一连接构件(2a)与杆端的外表面之间留下的间隙；
g)用铜箔与/或焊料箔、或两者结合来填充形成在杆的端侧内的窄槽(7)；
h)对第一连接构件(2a)与杆端进行感应加热并添加焊料进行焊接；
i)至少用肉眼检查如此形成的焊接接头；
j)通过焊接将一个铜制的第二连接构件(2b)装到第一连接构件(2a)的自由端面上；
k)检查以这种方式制成的连接装置(2a、2b)的密封性。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，制出在导体元件(1，1、15)之间的槽(7)用带(10)填充，该带具有一层铜的中间层(11)，其两侧设置有焊料箔(12、13)。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述槽(7)中只插入焊料箔，随着将空心导体元件(1)扩张直到相邻的空心导体元件在其边缘处相接为止，还在于留在四个相邻导体元件会合处(8)的间隙用铜销钉(14)来填充。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，留在四个空心导体元件(1)会合处(8)的间隙要经过事先扩钻。
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