CN120226248A - 树脂注入设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种注入树脂以将杆固定到发电机的槽中的方法以及一种执行该注入的设备。根据该方法，管被插入到杆和槽之间。重复经由管将具有一定粘度的树脂注入到杆和槽之间以及将管缩回预定距离的步骤，直到管已经缩回离开发电机或直到管已经缩回预定量。

Description

树脂注入设备及使用方法

背景技术

发电机并且特别是三相同步发电机通常用于发电活动，以使用例如燃气涡轮、蒸汽涡轮、风力涡轮、水力涡轮等的原动机产生电网适用的电力。发电机通常包括在操作期间保持静止的定子以及相对于定子旋转的转子。转子通常包括两个或更多个磁极，当旋转时所述磁极与定子相互作用以在期望的频率和电压下产生期望的电流。

发明内容

定子杆会随着时间的推移而变松，尤其是在以频繁的负载变化操作或暴露于瞬态事件的发电机中。当杆变松时，在杆与芯中的槽之间可能形成间隙，这可能影响发电机的机械和/或电气特性；从而降低发电机的寿命。

真空压力浸渍(VPI)是一种已知的工艺，其使用真空和压力来用树脂密封材料。单真空压力浸渍(SVPI)具有相对容易的杆更换和各种方式来添加绝缘或紧密的楔形件以将杆固定在槽中。整体真空压力浸渍(GVPI)具有在浸渍期间胶合到槽的杆。目前，需要昂贵且耗时的重绕来固定所述杆。

期望的是避免对于松动绕组的完全重绕GVPI定子绕组，并且在不移除定子或转子的情况下将杆固定在槽中。

根据一个实施例，提供了一种用于在发电机的杆和槽之间注入流体的注入设备。该注入设备包括流体室、管和力构件。所述管布置在所述流体室的端部处并且包括径向孔。所述力构件与所述树脂室连通以迫使流体从所述室进入所述管中并且离开所述径向孔。所述管具有至少为100mm的长度。

注入设备用于在槽和杆之间注入流体，例如树脂、酒精或空气，以将杆固定在槽中。管插入到杆和槽之间的插入位置的小尺寸以及管插入到槽和杆之间的距离特别具有挑战性。为了使管配合在插入位置中，管的外直径需要足够小以将管插入到插入位置中。外直径的尺寸影响管的内直径的尺寸。较小的内直径与较大的内直径相比产生更多的阻力并且降低流率，这对注入粘性流体产生挑战。另外，应该考虑壁厚，其是内直径和外直径之间的距离。薄的管壁可能是易碎的或者不具有以便插入管的足够的刚度。厚的管壁可能将流率降低到不足的量。在实施例中，管具有在2.5mm与3.2mm之间的外直径，其壁厚为0.4mm或更大。在另一个实施例中，管具有在2.5mm与3mm之间的外直径，其壁厚为0.4mm或更大。在具体的实施例中，管的外直径为3mm和/或内直径为2mm。

管中的孔的数量可以基于流体的粘度或待插入的流体的类型而变化。例如，单个孔可以用于具有较低粘度的流体，而多个孔可以用于具有较高粘度的流体。例如，单个孔可以用于粘度大于0厘泊(cP)且小于1200cP的树脂，并且多个孔可以用于粘度高于1200cP的树脂，例如粘度在2000至10000cP的范围内的树脂。孔的数量的变化允许调节流体出口压力和速度，以便于得到期望的结果，例如用树脂覆盖或用酒精清洁。

管中的孔的布置可基于流体类型或流体粘度而变化。例如，如果树脂要在杆和槽之间被引导，则对于具有多个孔的管，孔中的每一个可面向相同的方向，例如，沿着管线性地布置，以控制树脂的方向。在插入树脂之前，可在杆和槽之间注入其它流体，例如，可注入诸如酒精的清洁流体，以移除杆和槽之间的碎屑。对于清洁流体，可能期望径向地交错这些孔。交错布置相对于线性布置允许流体接触更多位置。空气可以用作干燥用的流体。

为了便于将管插入杆和槽之间，管可在管的插入端部处逐渐变细。插入端部可被堵塞以防止流体在插入端部处被释放并且迫使流体从径向孔被释放。

当管的尺寸小于流体室中的流出通道时，可以在流体室和管之间设置适配器。适配器在一端处附接到流体室中的出口通道，并且管可以插入到适配器的端部中，应用压缩配件以固定所述管。

在注入期间或注入之后，管缩回预定距离。可能期望标记管以指示预定距离。预定距离可表示径向冷却孔的位置。定子中的径向冷却孔被分开一定距离，该距离取决于定子，并且可在10mm至150mm的范围内。通过缩回预定距离，可以避免流体填充径向冷却孔。

管可以在槽壁和杆之间的足够大以容纳所述管的任何位置处被插入。应当理解，槽壁的拐角和杆之间的间隙通常比槽壁和杆之间的间隙具有更大的空间。这样，插入位置通常是拐角。

在以下示例及其变型的描述中，将结合附图更详细地解释上述本发明的性质、特征和优点以及实现它们的方式。示例及相应的变型用来解释本发明并且不是将本发明限制于其中指出的特征的组合，甚至是关于功能特征的组合。此外，在以下示例中公开的任何特征可以被认为是独立的，并且与以上实施例及其另外方面中的任何实施例的特征适当地组合。

附图说明

为了容易地识别任何特定元件或动作的讨论，附图标记中的最高(一个或多个)数位指代该元件首次被引入所在的图号。

图1是沿发电机中心线、旋转或纵向轴线截取的发电机的截面图。

图2是适用于图1的发电机的转子的透视图。

图3是适用于图1的发电机的定子的一部分的透视图。

图4图示了定子槽的截面部分的示意图。

图5图示了定子槽的截面部分的示意图。

图6图示了定子槽的截面部分的示意图，以示出间隙和插入位置。

图7图示了根据一个实施例的主题的方面。

图8图示了用于插入设备的管的实施例。

图9图示了用于插入设备的管的实施例。

图10图示了用于插入设备的管的另一实施例。

图11图示了用于插入设备的管的另一实施例。

图12图示了用于插入设备的管的另一实施例。

图13图示了根据一个实施例的方法1300。

具体实施方式

在详细解释任何实施例之前，应当理解，本发明在其应用中不限于在本说明书中阐述的或在以下附图中图示的部件的构造和布置的细节。本发明能够有其它实施例，并且能够以各种方式被实践或执行。而且，应当理解的是，本文所使用的措辞和术语是用于描述的目的并且不应当被认为是限制性的。

现在将参考附图描述涉及系统和方法的各种技术，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。以下讨论的附图以及在本专利文件中用于描述本公开的原理的各种实施例仅作为说明，并且不应以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理可以在任何适当布置的设备中实现。应当理解，被描述为由某些系统元件执行的功能可以由多个元件来执行。类似地，例如，元件可以被配置为执行被描述为由多个元件执行的功能。将参考示例性非限制性实施例来描述本申请的多个创新教导。

此外，应当理解，除非在一些示例中明确地限制，否则应当宽泛地解释本文中所使用的词语或短语。例如，术语“包括”、“具有”和“包含”以及其派生词意味着包括而没有限制。单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。此外，如本文所使用的术语“和/或”指代并涵盖相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有可能的组合。术语“或”是包含性的，意思是“和/或”，除非上下文清楚地另外指出。短语“与其相关联”和“与其相关”以及其派生词，可以意味着包括、被包括在其中、与其互连、包含、被包含在其中、连接到其或与其连接、联接到其或与其联接、能够与其通信、与其协作、交错、并置、接近、绑定到其或与其绑定、具有、具有其属性等。此外，虽然本文中可能描述多个实施例或构造，但是在没有相反的具体陈述的情况下，关于一个实施例描述的任何特征、方法、步骤、部件等同样适用于其它实施例。

此外，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文可以用于指代各种元件、信息、功能或动作，但是这些元件、信息、功能或动作不应当受这些术语限制。相反，这些数字形容词用于将不同的元件、信息、功能或动作彼此区分。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件、信息、功能或动作可以被称为第二元件、信息、功能或动作，并且类似地，第二元件、信息、功能或动作可以被称为第一元件、信息、功能或动作。

此外，术语“邻近”可以意味着元件相对靠近但不接触另外的元件，或者意味着元件接触另外的部分，除非上下文另外清楚地指示。此外，除非明确地另外说明，否则短语“基于”旨在意味着“至少部分地基于”。术语“约”或“基本上”或类似术语旨在覆盖在该尺寸的正常工业制造公差内的值的变化。如果没有工业标准可用，则百分之二十的变化将落入这些术语的含义内，除非另有说明。

如图1中所示，发电机100包括定子300和被支撑以在定子300内旋转的转子200。定子300包括围绕并基本上包围定子芯104的定子壳体102。通常，定子芯104由在纵向方向(沿着旋转轴线)上堆叠的多个叠片106构成。每个叠片106包括切口或以其它方式成形以限定转子芯的期望特征，包括孔洞108，所述孔洞108的尺寸被设置成接收转子200。

在一些构造中，提供了定子冷却系统110以冷却定子300并提高定子300的效率和功率密度。在一些构造中，冷却气体被用作定子冷却剂。然而，较大的定子300可包括液体冷却，例如水冷却。

转子200包括转子轴112、转子轴延伸部114以及联接到转子轴延伸部114的两个保持环116。所示的转子轴延伸部114由定位在转子200的各端处的轴承118支撑以便旋转。涡轮联接器120定位在转子200的一端处，以便于将转子200连接到涡轮(例如，燃气涡轮、蒸汽涡轮、水力涡轮、风力涡轮等)或连接到另一原动机。转子200的相对端可包括激励器联接器122，其允许连接到激励器或其它旋转设施。

图1中所示的发电机100是同步发电机100。然而，异步发电机或马达可以包括本文所述的特征。

图2更详细地图示了图1的转子200。转子轴112包括沿转子轴112纵向延伸的一系列转子槽202。转子绕组204定位在转子槽202内以限定一对或多对磁极。在所示的构造中，两个磁极由转子绕组204形成。然而，如果期望，其它构造可以包括四个磁极、八个磁极或更多个磁极。转子200(有时称为场)也可包括换向器206，其提供到激励器的连接，该激励器以期望的电压将电流提供到定子绕组以产生磁场。

转子200还可包括转子冷却系统208，其操作以冷却转子200。在一些构造中，转子200与采用诸如氢的另一流体的其它构造一起被空气冷却。

转到图3，更详细地图示了定子芯104。在大多数构造中，定子芯104由在纵向方向上堆叠的一系列叠片106形成。叠片106中的每一个包括多个齿302，这些齿围绕定子芯104圆周地均匀地间隔开，以限定沿定子芯104长度延伸的一系列槽。杆304定位在槽内并且彼此电连接以限定一系列绕组306。在所示的发电机100中，绕组306被布置成限定三相。通常，三相被电气地布置成可根据期望来限定Δ电路或Y电路。当然，如果期望，其它构造可以包括单相。

作为定子冷却系统110的一部分，杆304中的每一个可包括一个或多个冷却剂通道308，其允许冷却剂沿杆304的长度流动。

在操作中，激励器或其它系统以期望的电压将电流提供到转子200。电流流过转子绕组204以在两极发电机中建立两个磁极以及在较高极发电机中建立更多的磁极。涡轮或其它原动机联接到转子200并操作以使转子200以期望的速度旋转。对于具有两极转子200的同步发电机，转子以3600RPM旋转以产生60Hz的电力。对于50Hz的电力，转子200以3000RPM旋转。

转子200的旋转磁场与发电机的绕组306相互作用，以便感应出与转子200的速度成比例的频率交变的三相电流。转子200和定子300中的每一个被冷却以增加转子200和定子300的电流密度，同时还保持期望的效率和维护间隔。

图4图示了GVPI型定子的定子槽的一部分400的截面的示意图。定子槽部分400包括槽壁406，其形成容纳杆304的通道。定子槽部分400还包括块体402，其为楔形件或间隔件。间隔件被设置在相邻的杆304之间，而楔形件被布置在径向最外侧的杆304上。填充物404例如树脂被布置在每个槽壁406和杆304之间以及在杆304和块体402之间。应当理解，树脂404覆盖杆304和槽壁406或块体402之间的更多或全部空间，并且该图示仅为了清楚地示出在何处形成填充物404而不是示出树脂的长度或量。

如果填充物404已经劣化或者以其他方式在杆304和槽壁406或块体402之间不存在，则杆304可能在槽中变松。图5以夸大的情形图示了定子槽部分500的横截面的示意图，其中在杆304和槽壁406或块体402之间不存在填充物404。

图6图示了具有用于管的插入位置602的定子槽部分500的截面的示意图。间隙出现在没有填充物的地方，并且可以存在于杆被倒圆所在的拐角、拐角间隙606中，或者存在于槽壁侧面和杆之间、壁间隙604中。所示插入位置602位于拐角间隙606中。在杆304和相邻的槽壁406的拐角之间或者在杆304和块体402之间，拐角间隙606大约为3mm。这是比壁间隙604更大的间隙。应该理解，插入位置可出现在大到足以容纳管的任何间隙处。

图7是与插入工具相兼容的管700的示意图。管具有外直径702、内直径704和长度710。壁厚712被限定为外直径702和内直径704之间的距离。管700的一端图示了成角度的末端706，以便于插入。插塞位于末端端部处，以阻止流体从位于管700的一个端部处的管的末端706被注入，并且迫使流体从径向孔被注入。在图9-图12中图示了径向孔。

图8是树脂注入工具800的示意图，所述树脂注入工具包括流体室802、管700、适配器806、夹具810和力构件804。

管700布置在流体室802的端部处。管700包括成角度的末端706，以使在插入位置602中的插入更容易。插塞被布置在末端区域中，以防止流体在末端处被释放并且迫使流体从管700上的至少一个径向孔流出。管包括在预定距离处的标记808，以视觉地指示在何处停止注入以避免填充径向冷却孔。

适配器806将管700固定到流体室802。管700的与末端706相对的端部被插入适配器806中并经由夹具810固定。

所述力构件与所述树脂室连通以迫使流体从所述室进入所述管中并且随后离开所述径向孔。

图9是与插入工具相兼容的管900的示意图，并且其用于注入具有大于0cP且小于1200cP的粘度的低粘度树脂。管900包括单个径向孔902以引导树脂流。

图10是与插入工具相兼容的管1000的示意图，并且其用于注入具有大于1200cP的粘度的较高粘度树脂。管1000包括多个径向孔1002，这些径向孔面向相同的径向方向以从每个径向孔1002在相同的方向上引导树脂流。

图11是与插入工具相兼容的管1100的示意图，并且其用于注入清洁流体。管1100包括多个径向交错的力构件804。交错的孔面向不同的径向方向，这允许流体在多个方向上流动。更具体地，径向孔1102彼此垂直。

图12是与插入工具相兼容的管1200的示意图，并且其用于注入空气。管1200包括多个径向孔1202，其以螺旋形配置径向交错，从而允许流体在多个方向上流动。

一种使用注入工具的方法在图13中图示。在框1302中，方法1300将管插入到杆和槽之间的间隙中。在框1304中，方法1300经由管将具有第一粘度的树脂注入到杆和槽之间。在框1306中，方法1300将第一管缩回预定距离。在框1308中，方法1300在其中重复第一树脂的注入和第一管的缩回，直到管已经缩回离开发电机或直到管已经缩回预定量。在框1310中，方法1300在其中将径向孔的开口在插入期间布置成面向注入树脂的方向。

将管插入到其间的小的插入间隙中并沿着槽引导管特别具有挑战性。也就是说，需要一定的柔性以插入管，但是需要一定的刚性以使管顺着槽穿行。管的端部被设计成允许其被插入，同时还以最小的流动损失将树脂引导到其预期到达的位置。管的设计保持刚性，从而允许在注入树脂时通过以预定速率移除管来控制位置以及精确计量树脂的流动。

已经描述了描述特定流体的各种实施例。应该理解，可以使用其它流体。此外，已经示出了用于不同流体用途的管的各种实施例，例如不同粘度的树脂、清洁流体和空气。本领域技术人员将认识到，这些仅仅是示例，并且孔的位置可以与所示的图中不同，并且孔的数量可以变化。例如，较低粘度的树脂可与多个径向孔一起使用，而较高粘度的树脂可与单个径向孔一起使用。另外，孔的交错可处于与所述的径向位置不同的径向位置。孔的交错可与任何树脂一起使用。

所述设备和方法允许在定子和转子处于原位就位的同时将杆重新附接到槽。

尽管已经详细描述了本公开的示例性实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的最广泛形式的精神和范围的情况下，可进行本文公开的各种改变、替换、变化和改进。

本申请中的描述不应被解读为暗示任何特定元件、步骤、动作或功能是必须被包括在权利要求范围中的必要要素：专利主题的范围仅由所允许的权利要求限定。此外，这些权利要求中没有一个权利要求旨在调用“装置加功能”权利要求配置，除非确切的词语“用于……的装置”后面有分词。

Claims (12)

1.一种将杆固定到发电机的槽中的注入设备，包括：

流体室；

布置在所述流体室的端部处的管，所述管包括径向孔；以及

力构件，所述力构件与所述树脂室连通以迫使流体从所述室进入所述管中并且离开所述径向孔；

其中，所述管具有至少为100mm的长度。

2.如权利要求1所述的注入设备，

其中，所述管具有在2.7mm与3.2mm之间的外直径、在1.8mm与2.8mm之间的内直径。

3.如权利要求1或2所述的注入设备，

其中，所述管的所述外直径为3mm。

4.如权利要求1至3中任一项所述的注入设备，

其中，所述内直径为2mm。

5.如权利要求1至4中任一项所述的注入设备，

其中，在所述管中仅配置有单个径向孔。

6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，

其中，所述管包括多个径向孔。

7.如权利要求6所述的注入设备，

其中，所述多个孔的至少一部分在所述管中直线地对准。

8.如权利要求6所述的注入设备，

其中，所述多个孔的至少一部分径向地交错。

9.如权利要求1至8中任一项所述的注入设备，

其中，所述管的端部被堵塞。

10.如权利要求1至9中任一项所述的注入设备，其包括：

适配器，所述适配器将管连接到所述流体室，

其中，所述管被插入到所述适配器内并被夹持以将所述管固定在所述适配器内。

11.如权利要求1至10中任一项所述的注入设备，其包括：

标记，所述标记指示预定距离，所述预定距离表示所述定子中的径向冷却孔。

12.一种使用根据权利要求1至11中任一项所述的注入设备的方法，其包括：

将所述管插入到所述杆和所述槽之间的间隙中；

经由所述管将具有第一粘度的树脂注入到所述杆和所述槽之间；以及

将所述第一管缩回预定距离；

其中，重复所述第一树脂的所述注入和所述第一管的缩回，直到所述管已经缩回离开发电机或直到所述管已经缩回预定量；并且

其中，将所述径向孔的所述开口在所述插入期间布置成面向所述注入树脂的方向。