專利名稱：直線電動機(jī)用的電纜和用該電纜制造的繞組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直線電動機(jī)用的電纜及用這種電纜制成的三相繞組。
背景技術(shù)：
長期以來已知用于不同方式電驅(qū)動的直線電動機(jī)。在這方面不僅有直流而且有交流的同步和異步電動機(jī)。在直線電動機(jī)中，不僅固定的定子而且可運動的轉(zhuǎn)子與傳統(tǒng)的電動機(jī)相反都不是圓形，而是設(shè)置為直線的。在直線電動機(jī)中，電能如此轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，即，使機(jī)械能可以直接用于平動。直線電動機(jī)的使用領(lǐng)域例如是客運、運輸業(yè)、傳送帶、行李輸送、采礦工程、起重機(jī)、拖運設(shè)備、機(jī)床滑架以及滑閥的操縱。直線電動機(jī)原則上可以有一個裝在感應(yīng)子槽內(nèi)的勵磁線圈，它在交流電的情況下設(shè)計為三相的。轉(zhuǎn)子則或由用良好導(dǎo)電的材料，如銅或鋁制的(異步電動機(jī))，或用永磁性材料制的(同步電動機(jī))軌條組成。
若這種直線電動機(jī)例如用于驅(qū)動長途特快運輸?shù)拇艖腋¤F路列車，則感應(yīng)子并因而還有裝在其槽中的電纜要有很大的長度。因為這種直線電動機(jī)基于此原因用比較高的電壓工作，所以電纜必須配備內(nèi)導(dǎo)電層和外導(dǎo)電層以及一個屏蔽層。這種設(shè)計為中壓電纜的電纜的屏蔽層，對于可靠地導(dǎo)引電容充電電流、接地識別、故障定位的可能性以及作為防止圍繞導(dǎo)體的各層機(jī)械損傷的保護(hù)層都是需要的。此外它應(yīng)防止高電壓危及生物。
在由感應(yīng)子和電纜組成的直線電動機(jī)很長的定子中使用具有所述結(jié)構(gòu)的中壓電纜時，在電纜的屏蔽層上感應(yīng)一個高的縱向電壓，它例如在100m長的定子中可遠(yuǎn)高于1KV。為了能不形成如此高的電壓，也許可將屏蔽層分成很短的段以及每一段一端接地。這樣做既麻煩又昂貴，而且增加了電纜發(fā)生故障的危險性。采用已知帶屏蔽的中壓電纜，即使通過在一個幾乎任意長的段的兩端使屏蔽層接地，或按幾乎任意的距離將三根用于形成繞組的電纜的屏蔽層連接起來，也只能達(dá)到低的屏蔽電壓。但由于有大的屏蔽電流流動，所以造成大的能量損失和起渦流阻尼的作用。
由DE 3006382A1已知一種用于直線電動機(jī)的三相交流電繞組，它由按所述結(jié)構(gòu)的中壓電纜組成。在這里所使用的電纜有一個在外部的由被造成有導(dǎo)電能力的絕緣材料制成的外套。至少在定子一側(cè)，在電纜的從槽伸出的繞組端部區(qū)域內(nèi)，設(shè)一個沿定子全長延伸的與電纜的導(dǎo)電外套良好接觸并可與地電位連接的用良好導(dǎo)電的材料制的條。電纜的被造成能導(dǎo)電的外套同時意味著是它的屏蔽層，它有較小的電導(dǎo)率。通過將外套與連接地電位的條組合，總體上得到一個屏蔽層，它保證良好地引出電容電流，并除此之外保證通過感應(yīng)電壓形成的電流保持得較小。因此，此繞組總體上有低的功率損失以及對場的影響可以忽略不計。因為除此之外不會形成高的電壓，所以避免危及生物。
在按前言提及的DE 19638603A1已知的電纜中，在外導(dǎo)電層與在外部的造成能導(dǎo)電的外套之間，存在一個沿電纜全長延伸、周圍封閉的作為中間層的金屬夾層，通過它提高電纜屏蔽層的電導(dǎo)率。由此應(yīng)達(dá)到將屏蔽層內(nèi)感應(yīng)的會降低直線電動機(jī)驅(qū)動功率的電壓和電流保持得盡可能小。此外，通過此金屬夾層應(yīng)導(dǎo)致沿電纜軸線的縱向電阻均勻化，以及保證將費用降到足夠低的程度檢測接地和引出故障電流。采用這種已知的電纜在許多使用情況下也能做到這些。盡管如此，尤其在高的工作電壓時會發(fā)生電纜損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是改進(jìn)前言所述類型的電纜和由這種電纜制成的繞組，使之能以簡單的方式適應(yīng)不同的工作電壓，從而可以避免由于工作電壓過高造成損壞。
上述關(guān)于電纜所提出的技術(shù)問題通過這樣一種直線電動機(jī)用的電纜來解決，它由一良好導(dǎo)電的金屬導(dǎo)體、一圍繞該金屬導(dǎo)體的內(nèi)導(dǎo)電層、一設(shè)在該內(nèi)導(dǎo)電層上面的絕緣層、一圍繞該絕緣層的外導(dǎo)電層、一設(shè)在該外導(dǎo)電層上面用造成能導(dǎo)電的絕緣材料制的外套以及一設(shè)在該外導(dǎo)電層與外套之間的導(dǎo)電的夾層組成，按照本發(fā)明，所述夾層由一種無紡布材料制成，它的厚度大約在300μm和600μm之間，以及它的電阻大約在150Ω/m與500Ω/m之間。
上述關(guān)于三相繞組所提出的技術(shù)問題則通過一種直線電動機(jī)的繞組來解決，其由三根裝在一長條的感應(yīng)子的槽內(nèi)的電纜組成，該電纜有一個導(dǎo)電的外套和一設(shè)在該外套與一外導(dǎo)電層之間的導(dǎo)電夾層，其中，沿由該感應(yīng)子和三根連接成一個三相繞組的電纜組成的定子的全長，有至少一條用良好導(dǎo)電的材料制的起接地線作用的金屬條，該金屬條與所述電纜的導(dǎo)電外套良好導(dǎo)電地接觸，按照本發(fā)明，所述夾層的電阻值比貼靠在電纜外套上的接地線的相應(yīng)的電阻值大。
在此電纜中，屏蔽層的電阻可以簡單的方式適應(yīng)具體要求。此外，電纜的結(jié)構(gòu)，其制造方法和為此使用的設(shè)備可以保持不變。采用無紡布材料進(jìn)一步提高電纜屏蔽層的電導(dǎo)率，使之能承載足夠大的電流，以保證簡單和迅速地識別接地。無紡布材料可以僅由石墨纖維或與塑料纖維組合構(gòu)成。在使用無紡布材料時保持屏蔽層的電阻值如此大，以致不會有導(dǎo)致大的損失的低歐姆次級回路形成。與另一些導(dǎo)線耗損相比，在電纜屏蔽層內(nèi)感應(yīng)的電壓和電流引起的損失可以忽略不計。無紡布材料的電阻值調(diào)整為使它針對電纜具體的使用情況足夠大。若在直線電動機(jī)的定子內(nèi)(其中電纜用于三個繞組相線)存在單獨的與所有三根電纜導(dǎo)電的外套處于良好接觸狀態(tài)的接地線，則帶的電阻值調(diào)整為高于用作接地線的金屬條電阻值。因此，與用于直線電動機(jī)的工作電壓無關(guān)地經(jīng)接地線可靠地引出故障和平衡電流。電纜和尤其它的外套有效地防止因電流過大而受損。這同樣適用于大的溫差的情況下，電纜在白天和夜間以及在不同季節(jié)工作時會遭遇這種大的溫度差。因此帶也能有高精確度地保持其在加工時調(diào)整好的電阻值。
當(dāng)外套擠壓成型時，夾層的無紡布材料比較牢固地與外套連接。因此，當(dāng)貼靠在外導(dǎo)電層上面的電纜的這些層為了連接的目的必須去除時，這就帶來了便于裝配的附加優(yōu)點。


下面借助附圖所示實施方式對本發(fā)明予以詳細(xì)說明，附圖中圖1表示按本發(fā)明的一根彎曲成蛇曲形的繞組相線的電纜；圖2表示逐段可看到其結(jié)構(gòu)分層的電纜本身；圖3至8表示存在于電纜結(jié)構(gòu)內(nèi)作為夾層的無紡布材料的不同布置情況。
具體實施例方式
用1表示直線電動機(jī)的感應(yīng)子，它與三相繞組一起構(gòu)成直線電動機(jī)的定子。感應(yīng)子1由板疊組成，其中設(shè)置用于容納繞組的繞組相線的槽2。此定子是長條的。它可以長許多公里。在本例中繞組相線由電纜組成，例如由圖2可看出其更準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)。
圖1表示電纜3，它蛇曲形延伸地固定在感應(yīng)子1的槽2內(nèi)。感應(yīng)子1未占用的槽2規(guī)定用于容納另外兩根有與電纜3相同結(jié)構(gòu)的電纜。為了簡單起見它們在圖中沒有表示。這三根電纜共同構(gòu)成直線電動機(jī)的三相繞組。電纜3結(jié)構(gòu)設(shè)計為使它可以簡單地變形為蛇曲狀延伸，以及無需附加的費用保持其形狀，包括處于感應(yīng)子1外部區(qū)域的一繞組端部4。在感應(yīng)子1的至少一側(cè)可沿其全長延伸一個用良好導(dǎo)電的材料制的用作接地線的金屬條5，它與電纜良好地電接觸以及連接地電位。
電纜3與另兩根電纜一樣例如有下列結(jié)構(gòu)電纜3的導(dǎo)體設(shè)計為絞線6，它由許多單線構(gòu)成。存在至少兩層單線。在這兩層中扭絞的方向應(yīng)是相反的。對于存在多于兩層的情況，它們應(yīng)有交替地相反的捻轉(zhuǎn)方向。這種絞線6可用鋁線組成。但也可以采用銅線或鋁-銅復(fù)合線。
絞線6被內(nèi)導(dǎo)電層7圍繞，它可以擠壓成型在絞線上。在這里擠壓過程應(yīng)調(diào)整為使導(dǎo)電層7的材料也能侵入存在于絞線6外層的單線之間的楔形區(qū)內(nèi)。因此導(dǎo)電層7與絞線6牢固連接，因為導(dǎo)電層7固定在絞線上。這種緊配合是如此良好，以致導(dǎo)電層7既不會通過彎曲也不會通過軸向負(fù)荷與絞線6脫開。內(nèi)導(dǎo)電層7優(yōu)選地可使用一種以三元乙丙橡膠(含雙環(huán)戊二稀)EPDM(Ethylen-Propylen-Dien-Monomer)為基礎(chǔ)構(gòu)成的材料。這是一種以乙烯-丙烯共聚物為基礎(chǔ)的材料。在基礎(chǔ)材料中添加高活性的導(dǎo)電炭黑。它可以僅僅是一種導(dǎo)電炭黑。也可以使用摻和的多種導(dǎo)電炭黑。
在內(nèi)導(dǎo)電層7上設(shè)一絕緣層8，它在相同的加工過程中同樣可通過擠壓施加。絕緣層8例如由一種以乙丙橡膠EPR(Ethylen-Propylen-Rubber)為基的混合物組成。同樣可在相同的加工過程中在絕緣層8上擠壓一個外導(dǎo)電層9，對于外導(dǎo)電層9可以采用與內(nèi)導(dǎo)電層7相同的材料。通過內(nèi)導(dǎo)電層7固定在絞線6上，為三個互相牢固連接的層7、8和9總體上提供了一種在絞線6上的優(yōu)質(zhì)緊配合，使這些層即使在電纜上安裝配件時也不會移動。
電纜3有一個在外部的外套10，它由造成能導(dǎo)電的塑料組成。它同樣通過擠壓施加。作為用于外套10的材料，適用例如以乙烯的醋酸共聚物為基礎(chǔ)的聚合物，它們例如有醋酸含量為30％至70％。在聚合物內(nèi)添加高導(dǎo)電性的炭黑，優(yōu)選地至少兩種炭黑的組合。
在外導(dǎo)電層9與導(dǎo)電的外套10之間設(shè)一個導(dǎo)電的夾層11，它的電阻大約在150Ω/m與500Ω/m之間。夾層11由一個用導(dǎo)電的無紡布材料制的帶H(圖3至8)組成。無紡布材料可以在總體上由石墨纖維、石墨化的塑料纖維或也可以由一種這些纖維與塑料纖維的組合組成。它的電阻因而可以調(diào)整為具體期望或要求的值。帶H為構(gòu)成夾層11可以或繞外導(dǎo)電層9纏繞，或沿縱向繞外導(dǎo)電層9成形，如圖3至8中所示。
按圖3，帶H這樣繞電纜3的外導(dǎo)電層9卷繞，即，使它的邊互相搭接。搭接U的量可例如在2mm與8mm之間。帶H本身作為卷繞帶可有10mm至80mm的寬度。
按圖4帶H也可以將其邊互相對接地繞外導(dǎo)電層9卷繞。因此得到一個沒有臺階、環(huán)形和沿電纜縱向閉合的夾層11。
按構(gòu)成夾層11的另一種可能性，帶H按圖5在其邊之間留有空隙L地繞外導(dǎo)電層9卷繞。
若帶H沿縱向延伸地繞電纜3的外導(dǎo)電層9成形，則得到相同的事實效果，確切地說，按圖6有沿縱向延伸搭接的邊(搭接量)，或按圖7有互相對接的邊，以及按圖8在縱邊之間留有空隙L。對于這種縱向成形，可使用一種寬度從80mm至150mm的較寬的帶H。在這里決定性的參數(shù)是各電纜的外導(dǎo)電層9的直徑。
這種電纜有突出優(yōu)點地使用于直線電動機(jī)的定子中，在定子內(nèi)存在至少一個起接地線作用的用良好導(dǎo)電的材料制的金屬條5。條5與三根存在于定子中的電纜的導(dǎo)電外套10良好導(dǎo)電地接觸。例如通過感應(yīng)形成的大的電流通常經(jīng)接地的金屬線條5導(dǎo)出。這一點通過本電纜是絕對保證的，因為用作夾層11的帶H每單位長度的電阻值，至少略大于金屬條5相應(yīng)的單位長度電阻值。
權(quán)利要求
1.一種直線電動機(jī)用的電纜，它由一良好導(dǎo)電的金屬導(dǎo)體、一圍繞該金屬導(dǎo)體的內(nèi)導(dǎo)電層、一設(shè)在該內(nèi)導(dǎo)電層上面的絕緣層、一圍繞該絕緣層的外導(dǎo)電層、一設(shè)在該外導(dǎo)電層上面用被造成能導(dǎo)電的絕緣材料制的外套以及一設(shè)在該外導(dǎo)電層與外套之間的導(dǎo)電的夾層組成，其特征為所述夾層(11)由一種無紡布材料制成，它的厚度大約在300μm和600μm之間，以及它的電阻大約在150Ω/m與500Ω/m之間。
2.按照權(quán)利要求1所述的電纜，其特征為所述無紡布材料由石墨纖維組成。
3.按照權(quán)利要求1所述的電纜，其特征為所述無紡布材料由石墨化塑料纖維組成。
4.按照權(quán)利要求1所述的電纜，其特征為所述無紡布材料由一種石墨纖維和/或石墨化塑料纖維與塑料纖維的組合物組成。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的電纜，其特征為所述無紡布材料作為帶(H)繞所述外導(dǎo)電層(9)卷繞。
6.按照權(quán)利要求5所述的電纜，其特征為所述帶(H)有搭接邊地卷繞。
7.按照權(quán)利要求5所述的電纜，其特征為所述帶(H)以其邊相互對接地卷繞。
8.按照權(quán)利要求5所述的電纜，其特征為所述帶(H)留有空隙(L)地卷繞。
9.按照權(quán)利要求1至4之一所述的電纜，其特征為所述無紡布材料作為帶(H)沿縱向延伸地繞所述外導(dǎo)電層(9)成形。
10.按照權(quán)利要求9所述的電纜，其特征為所述帶(H)以其縱邊相互搭接地成形。
11.按照權(quán)利要求9所述的電纜，其特征為所述帶(H)以其縱邊互相對接地成形。
12.按照權(quán)利要求9所述的電纜，其特征為所述帶(H)在縱邊之間留有空隙(L)地成形。
13.一種直線電動機(jī)的繞組，其由三根裝在一長條的感應(yīng)子的槽內(nèi)的電纜組成，該電纜有一個導(dǎo)電的外套和一設(shè)在該外套與一外導(dǎo)電層之間的導(dǎo)電夾層，其中，沿由該感應(yīng)子和三根連接成一個三相繞組的電纜組成的定子的全長，有至少一條用良好導(dǎo)電的材料制的起接地線作用的金屬條，該金屬條與所述電纜的導(dǎo)電外套良好導(dǎo)電地接觸，其特征為所述夾層(11)的電阻值比用作接地線的金屬條(5)的相應(yīng)的電阻值大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直線電動機(jī)用的電纜，它由一良好導(dǎo)電的金屬導(dǎo)體(6)、一圍繞該金屬導(dǎo)體的內(nèi)導(dǎo)電層(7)、一設(shè)在該內(nèi)導(dǎo)電層上面的絕緣層(8)、一圍繞該絕緣層的外導(dǎo)電層(9)、一設(shè)在該外導(dǎo)電層上面用造成能導(dǎo)電的絕緣材料制的外套(10)以及一設(shè)在該外導(dǎo)電層與外套之間的導(dǎo)電的夾層組成。為了便于適應(yīng)不同的工作電壓，該夾層(11)由一種無紡布材料制成，它的厚度大約在300μm和600μm之間，以及它的電阻大約在150Ω/m與500Ω/m之間。
文檔編號H01B13/00GK1722579SQ20051007295
公開日2006年1月18日 申請日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者彼得·贊佐夫, 哈拉爾德·布西, 喬格·塔利安 申請人:尼克桑斯公司