按照美国海军部所授予的第3352-766号合同，在本发明中美利坚合众国政府拥有部分权利。 本发明涉及一种电连接器，特别是涉及一种多部件的连接器组件，它适于以搭接的方式连接于发电机转子中相邻电线圈的线圈端头之间，从而把多个线圈接成电串联的形式。这里涉及了维克特（Victor）的美国专利3，292，025（1966年12月13日公布），该专利已经转让给了本发明的受让人，并在此文中引作参考。
在一个发电机中，多个转子绕组，例如大型汽轮发电机的磁场绕组，含有绕成狭长矩形环状的电线圈，它具有长边部分和短端边部分。这些线圈可以用连续的导电体绕制而成为多个相互对准且堆迭而成的狭长矩形的导体环。
汽轮发电机的转子通常是圆柱形的，在它的周边按圆周方向形成相互隔开的狭长的轴向槽。上述的狭长矩形电线圈就放在这些转子槽中，安放的方式是使线圈的每个相对的长边位于一对按予定间隔隔开地轴向槽之一中。在由导体环或线匝组成的堆迭结构中，线圈开头的第一根导线的端头可能会处在导体堆迭结构的底部，而该线圈的终端则可能在堆迭的顶部。在某些情况下，即在很大的发电机中，单个线圈的导体或多股线材可能包含一个或一个以上的矩形截面的铜条，总厚度接近0.75英寸，其宽度约为1.75英寸。上述多个线圈环的堆迭高度可能达6英寸，因而线圈槽的深度要超过这一尺寸，以留出足够的空间来在线材间放入绝缘层和在槽顶部放入线圈楔块。
在绕制发电机用的线圈的一般实践中，线圈都是按被称作右手或左手绕组而绕制的。使得在一对相邻的右手或左手线圈的堆迭结构中，一个线圈的起点处于反向绕制的相邻线圈的终点的同一高度上。同时，各线圈或线环是这样绕制的：要使狭长矩形的线圈的长边之间的距离一般等于转子圆周上各轴向槽之间的距离，这些长边就是放在这些槽内的。线圈的起点和终点位于狭长矩形线圈的较短的端边部分，而含有一个起点或一个终点的较短的端边部分被称为半板。转子线圈的尺寸是这样决定的：当把它们组装于转子槽中时，举例来说，串联的第一个线圈位于如，第二个线圈之内，即第一个线圈是较小且较窄的线圈，通常以同心方式位于第二个较大线圈之内，亦即第二个线圈的矩形的形状要比第一个线圈的对应尺寸更长并更宽，而且第二个线圈的较长边设置在转子上一对比安装第一个线圈的槽间隔更宽的槽内。在这种情况下，每个线圈上较短端边部分都位于相邻的位置，它们的半板也紧密相邻，并且由于各线圈是反向绕制的，所以相邻半板之一相当于一个线圈的终端，而相邻的半板则相当于另一个相邻绕圈的起端。
如上所述，在一系列线圈中，第二个线圈，以及随后要组装在转子中的各线圈，第一个都要比前一个大，并且以同心方式包围前面的线圈，以便使下一个线圈的各较长边部分能装入在圆周方向上与前一个线圈边相互隔开的各轴向槽内。在转子上有大量线圈会使在转子的端部有很大数量的端边部分导体，从而使得在转子端部各槽之间的空非常拥挤。另外，正如这里和维克特（Victor）的专利中所指出的，一系列同心线圈的相邻线圈都是反向绕制的，这样，在一个槽中，线圈从槽的底部绕向顶部，而下一个线圈则从槽的顶部绕向底部，其结果是：一个线圈的最后一根导体的末端和相邻线圈的起点具有从转子的轴向中心线算起的相同径向高度。通常，转子中所有线圈都应以电串联方式连接，并在周缘上或一对线圈的顶部用一个电跨接连接器或连接件来连接两个相邻半板的端部，这两个半板通常是在同一径向高度上的。再用另外一个连接器在一对相邻线圈的堆迭结构的底部来连接相邻半板的端部。继续对各串联的线圈进行这一过程，从而使一个线圈的终端接到相邻线圈的始端，以便使所有线圈成电串联连接。在维克特（Victor）的专利中还进一步提到，由于线圈匝数很多，并且由于导体的截面尺寸很大，在转子端部用于电跨接连接器的空间就是有限的。当需要连接的线圈端头在一对相邻线圈的导体堆迭结构的顶部时，电跨接连接器可以是一个钎接到线圈端头的简单条状导体。但是，在堆迭结构的底部，由于各种电气和机械设计的问题，线圈末端可能不在同一平面上，因而可能在径向上相互偏移。因此，在相邻线圈底部的线圈连接器会有复杂得多的形状，从而需要更高的生产成本。
本发明的一个目的是提供一种改进的用于发电机转子线圈底部端头的电连接器。
本发明的另一个目的是提供一种改进的、多部件电连接器，用于插接发电机电线圈导体的偏移底部。
本发明还有一个目的是提供一种改进的用于发电机转子绕组中线圈的多部件电连接器，它能防止由于作用在它上面的扭曲力所导致的电连接的脱离。
发电机中，一对相邻电线圈的互相面对、轴向隔开且径向偏移的一对导体末端通过一个多部件的电连接器连接在一起，而无需使导体端头相互之间的相对位置有所改变。一对搭接端头部件中的每一块都用钎焊搭接的方式钎接到每个导体的端头上。使用一个跨接部件跨接相互隔开而且有偏移关系的线圈端头，而这个跨接部件通过平坦的接合面钎接到端头部件上。
图1是汽轮发电机转子的截面图，用以表明各转子槽及其中的磁场绕组。
图2是一个放大的截面，表明一个转子截块连同其中的槽及导体。
图3是转子俯视的示意图，表明在其上的多个磁场绕组线圈的环绕关系。
图4是沿着图3中直线4-4的视图，表明要连接的线圈半板端头间的径向偏移关系。
图5是沿着图4中直线5-5的视图，表明要连接线圈半板端头间的水平或侧面的间隔。
图6是用于偏移线圈端头的具有台阶桥状的跨接部件的侧面视图。
图7是沿着本发明图6中的7-7线的台阶桥状部件的侧面视图。
图8是本发明的连接器端头部件的侧面视图。
图9是本发明的连接一对侧面隔开、且有径向偏移的半板的多部件连接器的透视图。
参见图1，发电机转子10包括一排在圆周面上的轴向槽11，这些槽径向地伸向转子的外圈，并且沿着圆周有相等的间距。不论是双极还是四极的转子，其电磁极都是转子上径向相对的部分，例如不开槽的12这一部分，它们被某一电线圈所包围，比如，这些线圈被插入相对的槽13和13′中，这两个槽紧邻于极面12。图2示出一插入转子槽中的狭长矩形线圈的一条较长边的截面。
参看图2，转子的有槽部件9的一个转子槽11含有沿着其侧壁和底壁的一层电绝缘层14。狭长矩形线圈的一条较长边15被示于槽11中，它由矩形截面的导体或线匝16堆迭排列成，这种导体或线匝通常是通过电绝缘物14′相互间适当绝缘的铜条或铜棒。一个狭长矩形线圈有一对相对的较长边和一对相对的较短端边，这一对端边与长边连接起来成为一个矩形。铜条或铜棒可以是铜制的连续长条，用它来绕成一个狭长矩形线圈。另外，线圈也可能是将分段加工成的各个部分适当地连接起来而形成的一个连续的电线圈。同样，每一匝或每一根导体16可以是由许多小截面的铜条组合而成为一根导体或一个线匝16。
再看图3，一个完整的单个矩形线圈17的每一条较长边15和15′都设在一对隔开的槽13和13′的一个中，在极面12的每一侧各有一槽，这使线圈17紧密地围绕极面12。矩形线圈17的一个较短的端边部分18紧挨着转子10的一端，以便连接线圈的较长边15和15′的导体线匝16（图2）而形成一个连续的线圈。放在槽13和13′的线圈17被称为第一线圈，它紧密地围绕着极面12。下一个或第二个线圈19的较长边位于下一组槽20和20′中，它的端边部分21边连接着它的较长边。第三个线圈22位于槽23和23′中，它有一个端边部分24。第三个线圈22以同心方式围绕第一和第二线圈17和19，同时也围绕极面12。另外的串联的线圈可多达9个，它们位于相隔更远的槽中，并围绕上述的线圈。如前所述，线圈是这样绕制或形成的，即每个线圈的始端和终端都位于端边部分，而含有线圈端头的端边部分的那一部分叫做半板。
图2中线匝的堆迭结构在每个如图1中所示的槽里都是重复的，多个线圈相继地放在转子10的一排槽11中。同时，如前所述，每一对线圈是反向绕制的，有时上述的第一个线圈是由槽的底部绕向其顶部，而第二个线圈则从槽的顶部绕向其底部。用图2和图3为例，第二线圈19的一端将位于最上面导体的端边部分21处。在下一个具有包围关系的线圈22中，其第一线匝及其端头在其槽的底部，而线匝的另一端头则在其槽的顶部。
按照图1和图3中所描述的关系，第一线圈的终端和第二线圈的始端将在它们的槽的顶部，或者在图3中其端边部分18和21的上部导体中。这些线端将在侧面被相互隔开，如图3的18和21部分一样，但基本上位于同一平面上，从而大大方便了用桥状跨接部件或电连接器对它们进行电连接，上述电连接器可以是，如，一块短而直的铜条直接钎接到线圈各端头，或者如维克特的美国专利3，229，025中所指出那样，先钎接到一个连接器上，然后再把该连接器钎接到线圈的各端头，以便把直线状的线圈接成电串联的状态，即把一个线圈的末端接到下一个线圈的始端。这种措施将对沿着转子周围一个极面上的所有线圈继续进行下去，使得每个线圈的终端都接到相邻线圈的始端，并使所有线圈都接成电串联的形式。在槽或线圈的顶部把线圈的端头连接起来的接头叫做顶对顶的接头，它可以用于图3中的第一和第二个线圈。但是，由于反向绕制的关系，对于下一对相邻线圈的串联连接，第二和第三个线圈是在底部，而第三和第四个线圈却在顶部，第四和第五个线圈又在底部，以此类推，这样，使得顶对顶和底对底的接头交替出现。在从槽的顶部到底部反向绕制线圈的情况下，线圈的端头可能不会象在槽的顶部那样在同一个平面上。各种因素都会影响在槽的底部的线圈端头而使它们相互之间有偏移。在某些情况下，线圈的匝数可能不同，同时，虽然起始点可能予先确定在槽的顶部，但各个不同线圈在槽里的最后一圈的深度却可能不一样。在另外一些情况下，电气设计上的考虑可能会使得后继的几个槽具有更大的深度。如图1所示（图中所示是被夸大的，以便于理解），在图中相邻于极面12的一系列槽逐个更深地陷入转子10之内，因而，它们的底部末端处于有径向偏移的关系。因此，底对底的接头更为复杂，因为它们不仅必须适应径向偏移，同时还要适合于在刚性的半板接头之间的侧向（或相对于转子轴的轴向）的间隔。这种偏移的情况可在图4中得到很好的说明，这个图是沿着线4-4而取的图3中端边部分的一个视圈，并且仅是相邻的同心线圈的半板端边部分的视图。
在图4中，一线圈，如线圈19的半板端头24是同例如，线圈22的半板端头25相对且有径向偏移的，线圈22是相邻且反向绕制的线圈。另外，端头24和25是侧向（或沿转子轴的轴向）相互隔开的，因为第二和第三个线圈19和22的端边部分是侧向（轴向）相互隔开的，如图3所示。这种安置方式在图5中得到很好说明，图5是图4中沿着线5-5的端面截面视图，其中线圈19和22的所有线匝均被移走，仅留下具有半板的线匝及导线端头的那些线匝。
参阅图5，线圈19的半板的终点是线圈端头24，而相邻线圈22的半板的终点是线圈端头25。线圈端头24和25相互之间并没有同轴关系，而两者既在侧向视隔开又在径向上有偏移。同时，线圈端头24和25显示了在它们的端头处作搭接连接用的切去部分。发电机的各线圈可概括地定义为与如图2所示的堆迭结构中的线匝成同轴且重合安置的多个线匝或线环。线圈在转子极面上形成并安置成：在安放在一个极面上的一对直径较大和较小的线圈中，这对线圈处于同心且相互隔开的状态，每个线圈的半板端头通常都面对面地设置并沿着它们的轴向在径向上有偏移（图4），且在侧向上相互隔开（图5）。各端边部分或各半板均在径向上都有偏移，而侧向上相互隔开并且平行。这两种位置都用下列表述方式来说明：“轴向（侧向，如图3）相互隔开，径向相互偏移”。
如图4和图5所示，线圈端头24和25需要一个连接器来跨接，这个连接器既要适合线圈端头24和25的侧向间隔，又要适合径向的偏移间隔。同时，由于线圈导体固有的刚性和运行时加在其上的电和机械的应力，在连接器和线圈端头之间的电连接应是高强度和低应力的连接。这种连接最好是大面积的平坦接合表面之间的熔融金属的连接。已发现，在本发明的实践中，对所有的连接用钎焊连接可以得到良好的结果。
本发明的连接器组件最好是用作一种改进了的底对底的线圈连接器，它适合于图4和图5中具有侧向间隔和径向偏移的导体端头24和25。本发明的底对底的线圈连接器组件具一个多部件的连接器，它适合于跨接具有隔开特点的线圈端头，它包括一个具有视线圈端头的位置而予先规定形状的桥式或台阶桥式的部件，并包括一对连接器端头件。
台阶部件用于对侧向隔开且径向偏移的端头进行连接，而不需要明显地改变它们予定的位置，这是用一系列平坦的连接表面来完成的，这些平面的位置和朝向都便于有效地进行钎接。这样的一种跨接部件示于图6中。
现在请看图6，一呈台阶桥状部件26的跨接部件包括一个具有矩形截面的刚性的矩形铜条，其相对的两端之间在角度上是不连续的，这是通过将其每一端部弯曲或取别的方向，使它们以90度角的关系反伸展以形成一个台阶形状，这个台阶具有凸出成平面型的且相互平行的接片部分27和28，并且其上分别有平坦表面29和30。
图7是图6中的台阶部件26沿线7-7的前视图，表明图6的表面29和30的优选宽度约2英寸。如图4所示，线圈端头24和线圈端头25处于面对面且有径向相互偏移的情况。本发明的台阶跨接部件26用一个如图8所示的特殊的连接器端头件31连接到诸如端头24和25（图4和5）的相对的导体端头上。
现在参看图8，画成截面图的连接器端头件31包括一个主体，它通常是楔状体32，它有一个水平的下部或底表面33，其长度约等于图6和图7中表面29和30的宽度。楔状体32的上表面34是一个斜的或带斜度的表面，从楔状体32的较厚的一边斜向较窄的一边35。
楔状体32上较厚的部分含有一个在其顶部的切去部分，这部分由一个带尖角的台肩36和切去部分的一个与台肩相交的架面37所组成。在底表面33、且通常相对于顶表面34的台肩36处，还构成一个切去部分，它有一个圆弧台肩38及一个下部的相交架面39。这两个架面37和39相互隔开而相互平行，以组成突出的唇形或突出部分40。突出部分40从通常为楔状连接器的端头件31的较厚一端突出，并稍稍带有朝向底表面33的倾斜度，突出的距离从台肩36算起约为0.875英寸。
在本发明的一种实践中，连接器端头件31的底表面33的宽度约为2.0英寸，而台阶部件26的接片27和28的宽度也为约2英寸。接片表面29和30及端头件表面33都是光滑平面;把端头件31和一个台阶跨接部件放到一起，使它们的接触表面对准成邻接的状态以便进行铜焊钎接，即图8中的端头件31安放在图7的接片27上，使得端头件底表面33（图8）和表面29（图7）能大范围地共同吻合并配准。这些表面29、30和33都是约2.0英寸长。本发明的一个优点是，诸如线圈端头24和25以及端头件31的相互配合的部件宽度都是相等的，并且虽然要克服偏移的关系，但它们都是大面积的钎接表面。
连接器的端头件31用钎焊连接到图6的台阶部件26的各个接片部分27和28上，使得突出部分40相对台阶部件的轴线横向相对地伸展;一个突出部分可以面向一个方向钎接到一个线圈的半板上，而另一个连接器的突出部分则可面向相对方向钎接到另一个相邻线圈的半板上。上述装配后的情况可以由图9的透视图得到很好的显示。
现在参阅图9，连接器组件41包括一个图6所示的台阶部件26，它被定位于图4的相邻线圈端头24和25之间，一对相对朝向的端头件31钎接到接片部件27和28（图6）上，从而端头件31上面对面的突出部件40和图4的线圈端头24和25对准、并位于它们的下面。图4中的每个线圈端头24和25有一个切去部分，它对应于端头件31上突出部分的切去部分36，这样就可以用两个相配合的切去部分来确定一个光滑的搭接连接。这个搭接连接适合于钎接成最后连接。
如图5和图9所示，线圈的半板端头并不是精确地水平的，而是可以有一点弯曲或斜度以适应线圈端头绕组的曲线几何形状。因此最后的钎接搭接连接也不是精确地水平的，并且，由于端头件31的突出部分40有规定的斜度，所以适应了半板的某些斜度和弯曲。另外，转子的转动力将对连接器的端头件的搭接处施加弯曲力，从而趋于使搭接处上部连接表面42产生裂痕。突出部分的斜度会多少减轻这些裂痕或弯曲应力。
本发明连接器组件的部件为在要钎接的表面上进行合适的定位设置了合适的偏移以及角度或斜度，与用整块铜料加工的单体连接器相比，减少了复杂性和加工过程。由于对某一发电机的型号或设计来说，大部分有关连接的尺寸是予先已确定的，本发明的部件可以事先大量制造从而进一步减少生产成本。此外，上述理由也可以成为这样的依据：即可单独地也可与线圈端头一起对本发明的连接器部件进行部分或全部地予先组装。
连接器组件在生产上的简化也可由下列特点得到证实，即端头件31的底表面33的长度（图8）相当于台阶部件26（图9）上突出的接片27和28的和长度。所有转子线圈都是以极小的公差来制造的，并且要用很高的准确度来完成把它们装到转子上去的工作。因此线圈端头的偏移尺寸是予先确定的，并且在装上转子后不宜轻易作明显的修改。因此，本发明的底对底的接头组件提供了一种电连接器，它可以精确地连接偏移的线圈端头而不需要改变或修改如图4和图5所示的线圈端头的相对固定位置。与此同时，四个钎焊连接中，每个提供少量的校正偏差值以便更精确地吻合或适应线圈端头的偏移和轴向间隔关系中的偏差。用本发明的接头组件来连接的线圈端头在角度上或对角线方向也有相对于通过它们之间的垂直中心线的相互的偏移，如图5所示。本发明的台阶部件跨接在线圈端头之间角度上的距离无需任何角度上的定位。这种偏移的跨接是由这种有利关系来实现的：台阶部件26有一个中间部分43，它在线圈之间处于垂直位置，并利用突出接片部分来避免台阶部件26有任何角度的倾斜。在所有的使用本发明的连接器组件的情况下，本发明的跨接部件或台阶部件的形状是可变的，并由半板端头的位置和它们隔开的尺寸所决定。因此，图6和图7的跨接部件可以从平坦的铜条（此时线圈端头位于同一平面）变化到各种台阶形状（此时图6中的中心部分43的长度以及接片27和28的突出距离随线圈端头偏移的尺寸而作相同变化）。更可取的是，任何跨接部件都具有大而平坦的面对面的端部表面，例如跨接部件上的，在靠近线圈端头处或靠近端头件的底表面33处的接片表面29和30。台阶形状可描述为：在原先是直的长条的两个相对的端部平面之间有不连续的角度，例如，在图6中，中间部分43就表示在表面29和30之间或接片27和28之间的不连接角度。角度的不连续性由线圈端头的几何形状所决定，跨接部件横越或跨过线圈端头之间的距离，提供了一个平坦的平面，这个平面与每个连接器端头件中平坦配合平面相平行且接触。
连接器的端头件可总是描述为延伸的楔状部件，如图8所示，当连接到图6和图7的台阶状跨接件26时，它们相对跨接件横向地，例如沿着平分台阶或接片宽度的轴线方向，向相反方向突出。这种结构示于图9中，图中还说明了本发明予先装配好的连接器，其中，在端头件连接到线圈端头之前，端头件31被连接到跨接部件上，例如台阶跨接部件26或平直的条状跨接部件。示于图9的本发明的连接器组件最好位于极面的中心线上，例如在图1中的中心线44或图3中的中心线45上。
虽然本发明通过一个优选实施例进行了公开或描述，但很明显，对于熟悉本技术的人员来说，可以对此作各种改变和修改而不偏离本发明的精神和范围，这些精神和范围都包含在下面的权利要求中。