電機(jī)散嵌繞組定子絕緣工藝探討

電機(jī)在制造的過(guò)程中采用的絕緣材料、機(jī)構(gòu)及其相關(guān)的工藝等，不但會(huì)涉及到整體結(jié)構(gòu)的布局以及相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)，而且還會(huì)直接的影響后期電機(jī)能否可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，很多時(shí)候電機(jī)的設(shè)計(jì)和制造水平在某些時(shí)候可以通過(guò)其絕緣系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)上直接體現(xiàn)出來(lái)。隨著社會(huì)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，相對(duì)于傳統(tǒng)的電機(jī)絕緣技術(shù)人們對(duì)于當(dāng)代電機(jī)的絕緣可靠性提出了更高的要求標(biāo)準(zhǔn)。散嵌繞阻定子絕緣處理技術(shù)工藝相對(duì)來(lái)說(shuō)比較難，工藝相對(duì)比較復(fù)雜，為了保障其后期的絕緣性能，我們必須不斷的開(kāi)發(fā)和研究新型的絕緣材料、先進(jìn)的制造工藝、合理的絕緣結(jié)構(gòu)等相關(guān)技術(shù)，這樣能夠讓電機(jī)的絕緣系統(tǒng)，滿(mǎn)足在后期長(zhǎng)時(shí)間承受各種熱、電以及各種苛刻的運(yùn)行工況的考驗(yàn)。

1 我國(guó)電機(jī)絕緣材料以及相關(guān)工藝介紹

在我國(guó)絕緣材料這個(gè)行業(yè)從某種程度上來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常分散的行業(yè)，絕緣材料主要可以分為：電氣絕緣用樹(shù)脂浸漬纖維制品、電氣絕緣用漆、卷繞制品、電氣絕緣用塑膠制品、電氣絕緣用膠粘帶、柔軟符合材料、電氣絕緣用云母制品等等。而且針對(duì)電機(jī)所用的絕緣材料的生產(chǎn)廠(chǎng)家也數(shù)量眾多，必然出現(xiàn)質(zhì)量層次不齊，因此，對(duì)于電機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)選擇合適的絕緣材料就顯得非常困難。電機(jī)的絕緣材料中常用的部分主要是浸漬漆、電磁線(xiàn)以及槽絕緣三個(gè)部分，他們的加工工藝以及質(zhì)量性能將直接影響到電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)性能。

1.1 浸漬漆以及相關(guān)工藝介紹

目前，國(guó)內(nèi)的浸漬漆可以分為無(wú)溶劑漆和有溶劑漆兩個(gè)類(lèi)型，等級(jí)分為B、F、H級(jí)。其中B級(jí)的主要是用在一些小功率的電機(jī)上，F(xiàn)級(jí)主要是用在Y，Y2等一些列電機(jī)，而H級(jí)主要是用在礦山、防爆、鐵道牽引電機(jī)等一些特殊的電機(jī)上面。傳統(tǒng)的有溶劑浸漬漆在烘焙的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的揮發(fā)物質(zhì)，固化后的固體含量能達(dá)到45%，這導(dǎo)致繞阻間會(huì)留有大量的空氣間隙；而且很多時(shí)候其溶劑都有一定的毒性，這在烘焙的過(guò)程中會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境造成極大的污染。無(wú)溶劑浸漬漆相對(duì)來(lái)說(shuō)優(yōu)勢(shì)明顯，比如其擁有滲透的填充性比較好、固化整體性號(hào)、黏結(jié)性好以及絕緣的質(zhì)量比較高等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 電磁線(xiàn)

我國(guó)額定電壓在380-690V的電動(dòng)機(jī)大多是采用的兩級(jí)漆膜標(biāo)準(zhǔn)漆包線(xiàn)，但是其耐壓的強(qiáng)度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低，而且很多時(shí)候漆包線(xiàn)都有小孔，在使用的過(guò)程中容易出現(xiàn)老化，這會(huì)導(dǎo)致漆變得越來(lái)越脆，產(chǎn)生裂紋。

1.3  槽絕緣材料

目前，市場(chǎng)上的槽絕緣材料主要由NMN、NHN、DMD等幾種混合物構(gòu)成。這種復(fù)合材料主要是運(yùn)用在一些傳統(tǒng)的電機(jī)上，但是由于其存在較大的缺點(diǎn)，不能耐電暈，因此不太適合變頻電機(jī)的應(yīng)用。

2 散嵌繞阻絕緣結(jié)構(gòu)研究及試驗(yàn)分析

2.1 匝間絕緣結(jié)構(gòu)分析

散嵌繞阻電機(jī)通常都是用電磁線(xiàn)本身的絕緣層當(dāng)做匝間的絕緣，當(dāng)電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候或者啟動(dòng)的瞬間，線(xiàn)圈每匝承受的電壓峰值成為了確定匝間絕緣結(jié)構(gòu)最直接的依據(jù)。根據(jù)匝間試驗(yàn)得到的限值公式為：

其中UP是匝間試驗(yàn)的電壓峰值，UN代表的是電機(jī)的額定電壓。比如電機(jī)的額定電壓為3.3KV，依據(jù)上面公式能得到UP=11.83KV，也就是定子線(xiàn)圈匝間絕緣應(yīng)該能夠承受的電壓峰值為11.83KV的沖擊。如果線(xiàn)圈的匝數(shù)為30匝，那么每匝承受的沖擊電壓峰值為0.39KV。但是因?yàn)槔@阻的形式比較特殊是弓形的換位結(jié)構(gòu)，此時(shí)第一匝和第十二匝是相鄰的位置，那么這兩匝之間的匝間電壓將變得非常大，大約為每匝承受的電壓峰值的12倍左右即4.68KV。通過(guò)分析能夠得到，必須選擇更加合適的電磁線(xiàn)，才能滿(mǎn)足上述要求。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證研究確定電磁線(xiàn)選用漆包薄膜玻璃絲繞包線(xiàn)，其絕緣的厚度為0.3mm，繞包線(xiàn)的擊穿電壓比較高可以達(dá)到12000V。另外，為了增強(qiáng)絕緣性能在換位層添加一層0.05mm的亞胺薄膜。

2.2 主絕緣結(jié)構(gòu)部分分析

絕緣的主要結(jié)構(gòu)分為兩種：一種是槽絕緣加厚型的絕緣結(jié)構(gòu)，其定子的線(xiàn)圈一般采用的是5462-1S少膠的玻璃布來(lái)補(bǔ)強(qiáng)云母帶半疊包3層，其中雙面絕緣的厚度能夠達(dá)到1.2mm；另一種就是線(xiàn)圈絕緣加厚型，定子的線(xiàn)圈采用的云母帶半疊包是4層的，比前者多一層，同時(shí)其雙面絕緣的厚度比前者多了0.4mm。

3 電機(jī)散嵌繞阻定子絕緣工藝研究分析

3.1 絕緣的處理相關(guān)技術(shù)分析

由于散嵌繞阻定子的絕緣處理難度很大，很多時(shí)候存在鐵心槽內(nèi)的填充不夠飽滿(mǎn)、烘焙后繞阻端的掛漆量不夠充分以及有的時(shí)候電纜線(xiàn)內(nèi)還容易灌漆等等。因此，為了保證此類(lèi)定子的絕緣處理達(dá)到要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，我們采用的是真空的壓力浸漆^[4]。真空壓力浸漆的技術(shù)主要就是把需要處理的工件放在一個(gè)準(zhǔn)備好的密閉容器中，然后人工抽成真空的狀態(tài)；然后再通過(guò)壓差的方法將絕緣漆注入到真空灌內(nèi)部，再額外施加一定的壓力，這樣就能夠使得絕緣漆滲透到真空罐內(nèi)部工件的每一個(gè)縫隙，最終達(dá)到浸漆的目的。通過(guò)真空壓力技術(shù)能夠使得漆膜均勻而且緊密，處理后的工件線(xiàn)圈絕緣性能更加優(yōu)秀，因此通過(guò)這種技術(shù)處理帶繞阻的定子鐵芯能夠有效的提高定子的絕緣特性

3.2 絕緣處理技術(shù)的相關(guān)工藝驗(yàn)證試驗(yàn)

為了電機(jī)散嵌繞阻定子的浸漆質(zhì)量能夠得到有效的保障，一般會(huì)先做定子模型鐵芯的浸漆烘焙驗(yàn)證工作，其主要的過(guò)程可以概括為以下幾個(gè)方面：首先就是用帶繞阻的疊壓來(lái)模擬定子的鐵芯，疊壓式來(lái)模擬定子的鐵芯，定子的鐵芯槽內(nèi)對(duì)稱(chēng)的嵌入定子線(xiàn)圈4匝，這樣就可以一共嵌入12槽的定子線(xiàn)圈。模擬定子浸漆的主要工藝流程為：烘潮-浸漆工件-抽空氣達(dá)到真空-保住真空狀態(tài)-輸入漆-增加壓力然后保住壓力-卸載拿下工件-旋轉(zhuǎn)烘焙。通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn)存在一定的問(wèn)題，即絕緣漆的填充定子線(xiàn)圈不能完全到位，不夠飽滿(mǎn)。

3.2 散嵌繞阻定子絕緣試驗(yàn)問(wèn)題分析

根據(jù)驗(yàn)證試驗(yàn)，我們對(duì)電機(jī)散嵌繞阻定子絕緣處理工藝進(jìn)行總結(jié)，主要概況為以下幾點(diǎn):

⑴就是由于散嵌繞阻定子絕緣的嵌線(xiàn)特點(diǎn)，下層邊在進(jìn)槽以后應(yīng)該用壓鐵提前進(jìn)行預(yù)壓工藝操作，上層邊后進(jìn)槽端的處理應(yīng)該選擇操作熟練的工人完成理線(xiàn)操作，這能夠有效的避免下線(xiàn)引起的導(dǎo)線(xiàn)交叉問(wèn)題發(fā)生的概率，同時(shí)還對(duì)真空壓力浸漆的處理工藝以及后面的烘焙效果起到了積極的作用。

⑵在后面的試驗(yàn)驗(yàn)證的時(shí)候，定子引出的電纜懸掛在真空罐內(nèi)進(jìn)行浸漆處理時(shí)，需要將定子的電纜線(xiàn)粘貼在定子的外圓表上，同時(shí)還應(yīng)該進(jìn)行一次完整的，相同產(chǎn)品的制作過(guò)程的檢驗(yàn)^]。

⑶從模擬鐵芯的試驗(yàn)結(jié)果能看出，散嵌繞阻在真空壓力中進(jìn)行浸漆工藝處理時(shí)，因?yàn)閽炱岬男Ч麤](méi)有成型線(xiàn)圈的理想。因此，后期我們考慮盡可能的縮短滴漆的時(shí)間，在滿(mǎn)足工藝要求的前提下將滴漆的時(shí)間減少，這有利掛漆的實(shí)際效果。同時(shí)，在浸漆完成以后，工件從卸載到吊裝送進(jìn)烘焙爐的過(guò)程中，也應(yīng)該考慮時(shí)間因素，盡可能的將整個(gè)過(guò)程控制在一定的時(shí)間范圍內(nèi)。

3.3解決散嵌繞阻定子直線(xiàn)度相關(guān)工藝措施

通過(guò)上述的相關(guān)工藝能夠很好的解決電機(jī)散嵌繞阻定子繞阻端部以及槽內(nèi)掛漆量的相關(guān)問(wèn)題。但是在選擇烘焙的環(huán)節(jié)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)定子的鐵芯軸向發(fā)生變形的現(xiàn)象，當(dāng)鐵芯變形后直接就會(huì)影響到后期的定子鐵芯套基座出現(xiàn)問(wèn)題。為了充分的解決定子鐵芯變形的問(wèn)題，我們經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)研究分析，原來(lái)是由于前期的旋轉(zhuǎn)烘焙的工裝導(dǎo)致的結(jié)果，后期我們根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)了新型的旋轉(zhuǎn)浸漆的烘焙工裝。這種工裝能夠有效的解決定子鐵芯變形的問(wèn)題，而且對(duì)于定子浸漆電纜線(xiàn)綁扎的問(wèn)題也起到了有效的解決效果，大大的縮短了操作的時(shí)間，提高了整體的效率，而且有效的保障了定子在浸漆完成后到出灌后到烘焙爐所用的時(shí)間在一定的范圍內(nèi)。這樣就能夠從根本上縮短滴漆所用時(shí)間，讓浸漆的質(zhì)量得到了有效的保障。

綜上所述，由于電機(jī)散嵌繞阻定子的絕緣工藝相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，而且難度比較大。但是經(jīng)過(guò)大量的工藝驗(yàn)證研究分析，我們能夠確定散嵌繞阻定子絕緣的處理工藝，并且成功的解決了散嵌繞阻定子絕緣處理的相關(guān)問(wèn)題和難點(diǎn)。從繞阻端部掛漆量不足、槽內(nèi)填充不夠飽滿(mǎn)以及定子帶電纜線(xiàn)容易灌漆到定子的軸向容易變形這幾個(gè)主要問(wèn)題都得到了有效的解決，為后期散嵌繞阻定子鐵芯絕緣處理方面的工藝積累了大量的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

本文來(lái)源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://xwlcp.cn/w/qk/21223.html