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电机散嵌绕组定子绝缘工艺探讨

作者:吴细坤,李信,成艺来源:《企业科技与发展》日期:2018-07-19人气:140

电机在制造的过程中采用的绝缘材料、机构及其相关的工艺等,不但会涉及到整体结构的布局以及相关的设计参数,而且还会直接的影响后期电机能否可靠、稳定的运行。因此,很多时候电机的设计和制造水平在某些时候可以通过其绝缘系统的各项技术参数指标上直接体现出来。随着社会的不断创新和发展,相对于传统的电机绝缘技术人们对于当代电机的绝缘可靠性提出了更高的要求标准。散嵌绕阻定子绝缘处理技术工艺相对来说比较难,工艺相对比较复杂,为了保障其后期的绝缘性能,我们必须不断的开发和研究新型的绝缘材料、先进的制造工艺、合理的绝缘结构等相关技术,这样能够让电机的绝缘系统,满足在后期长时间承受各种热、电以及各种苛刻的运行工况的考验。

1 我国电机绝缘材料以及相关工艺介绍

在我国绝缘材料这个行业从某种程度上来说是一个非常分散的行业,绝缘材料主要可以分为:电气绝缘用树脂浸渍纤维制品、电气绝缘用漆、卷绕制品、电气绝缘用塑胶制品、电气绝缘用胶粘带、柔软符合材料、电气绝缘用云母制品等等。而且针对电机所用的绝缘材料的生产厂家也数量众多,必然出现质量层次不齐,因此,对于电机的生产企业来说选择合适的绝缘材料就显得非常困难。电机的绝缘材料中常用的部分主要是浸渍漆、电磁线以及槽绝缘三个部分,他们的加工工艺以及质量性能将直接影响到电机的绝缘结构性能。

1.1 浸渍漆以及相关工艺介绍

目前,国内的浸渍漆可以分为无溶剂漆和有溶剂漆两个类型,等级分为B、F、H级。其中B级的主要是用在一些小功率的电机上,F级主要是用在Y,Y2等一些列电机,而H级主要是用在矿山、防爆、铁道牵引电机等一些特殊的电机上面。传统的有溶剂浸渍漆在烘焙的过程中,会产生大量的挥发物质,固化后的固体含量能达到45%,这导致绕阻间会留有大量的空气间隙;而且很多时候其溶剂都有一定的毒性,这在烘焙的过程中会对周边的环境造成极大的污染。无溶剂浸渍漆相对来说优势明显,比如其拥有渗透的填充性比较好、固化整体性号、黏结性好以及绝缘的质量比较高等优点。

1.2 电磁线

我国额定电压在380-690V的电动机大多是采用的两级漆膜标准漆包线,但是其耐压的强度相对来说比较低,而且很多时候漆包线都有小孔,在使用的过程中容易出现老化,这会导致漆变得越来越脆,产生裂纹。

1.3  槽绝缘材料

目前,市场上的槽绝缘材料主要由NMN、NHN、DMD等几种混合物构成。这种复合材料主要是运用在一些传统的电机上,但是由于其存在较大的缺点,不能耐电晕,因此不太适合变频电机的应用。

2 散嵌绕阻绝缘结构研究及试验分析

2.1 匝间绝缘结构分析

散嵌绕阻电机通常都是用电磁线本身的绝缘层当做匝间的绝缘,当电机在运行的时候或者启动的瞬间,线圈每匝承受的电压峰值成为了确定匝间绝缘结构最直接的依据。根据匝间试验得到的限值公式为:

其中UP是匝间试验的电压峰值,UN代表的是电机的额定电压。比如电机的额定电压为3.3KV,依据上面公式能得到UP=11.83KV,也就是定子线圈匝间绝缘应该能够承受的电压峰值为11.83KV的冲击。如果线圈的匝数为30匝,那么每匝承受的冲击电压峰值为0.39KV。但是因为绕阻的形式比较特殊是弓形的换位结构,此时第一匝和第十二匝是相邻的位置,那么这两匝之间的匝间电压将变得非常大,大约为每匝承受的电压峰值的12倍左右即4.68KV。通过分析能够得到,必须选择更加合适的电磁线,才能满足上述要求。经过验证研究确定电磁线选用漆包薄膜玻璃丝绕包线,其绝缘的厚度为0.3mm,绕包线的击穿电压比较高可以达到12000V。另外,为了增强绝缘性能在换位层添加一层0.05mm的亚胺薄膜。

2.2 主绝缘结构部分分析

绝缘的主要结构分为两种:一种是槽绝缘加厚型的绝缘结构,其定子的线圈一般采用的是5462-1S少胶的玻璃布来补强云母带半叠包3层,其中双面绝缘的厚度能够达到1.2mm;另一种就是线圈绝缘加厚型,定子的线圈采用的云母带半叠包是4层的,比前者多一层,同时其双面绝缘的厚度比前者多了0.4mm。

3 电机散嵌绕阻定子绝缘工艺研究分析

3.1 绝缘的处理相关技术分析

由于散嵌绕阻定子的绝缘处理难度很大,很多时候存在铁心槽内的填充不够饱满、烘焙后绕阻端的挂漆量不够充分以及有的时候电缆线内还容易灌漆等等。因此,为了保证此类定子的绝缘处理达到要求的质量标准,我们采用的是真空的压力浸漆[4]。真空压力浸漆的技术主要就是把需要处理的工件放在一个准备好的密闭容器中,然后人工抽成真空的状态;然后再通过压差的方法将绝缘漆注入到真空灌内部,再额外施加一定的压力,这样就能够使得绝缘漆渗透到真空罐内部工件的每一个缝隙,最终达到浸漆的目的。通过真空压力技术能够使得漆膜均匀而且紧密,处理后的工件线圈绝缘性能更加优秀,因此通过这种技术处理带绕阻的定子铁芯能够有效的提高定子的绝缘特性

3.2 绝缘处理技术的相关工艺验证试验

为了电机散嵌绕阻定子的浸漆质量能够得到有效的保障,一般会先做定子模型铁芯的浸漆烘焙验证工作,其主要的过程可以概括为以下几个方面:首先就是用带绕阻的叠压来模拟定子的铁芯,叠压式来模拟定子的铁芯,定子的铁芯槽内对称的嵌入定子线圈4匝,这样就可以一共嵌入12槽的定子线圈。模拟定子浸漆的主要工艺流程为:烘潮-浸漆工件-抽空气达到真空-保住真空状态-输入漆-增加压力然后保住压力-卸载拿下工件-旋转烘焙。通过模拟发现存在一定的问题,即绝缘漆的填充定子线圈不能完全到位,不够饱满。

3.2 散嵌绕阻定子绝缘试验问题分析

根据验证试验,我们对电机散嵌绕阻定子绝缘处理工艺进行总结,主要概况为以下几点:

⑴就是由于散嵌绕阻定子绝缘的嵌线特点,下层边在进槽以后应该用压铁提前进行预压工艺操作,上层边后进槽端的处理应该选择操作熟练的工人完成理线操作,这能够有效的避免下线引起的导线交叉问题发生的概率,同时还对真空压力浸漆的处理工艺以及后面的烘焙效果起到了积极的作用。

⑵在后面的试验验证的时候,定子引出的电缆悬挂在真空罐内进行浸漆处理时,需要将定子的电缆线粘贴在定子的外圆表上,同时还应该进行一次完整的,相同产品的制作过程的检验]

⑶从模拟铁芯的试验结果能看出,散嵌绕阻在真空压力中进行浸漆工艺处理时,因为挂漆的效果没有成型线圈的理想。因此,后期我们考虑尽可能的缩短滴漆的时间,在满足工艺要求的前提下将滴漆的时间减少,这有利挂漆的实际效果。同时,在浸漆完成以后,工件从卸载到吊装送进烘焙炉的过程中,也应该考虑时间因素,尽可能的将整个过程控制在一定的时间范围内。

3.3解决散嵌绕阻定子直线度相关工艺措施

通过上述的相关工艺能够很好的解决电机散嵌绕阻定子绕阻端部以及槽内挂漆量的相关问题。但是在选择烘焙的环节中,经常会出现定子的铁芯轴向发生变形的现象,当铁芯变形后直接就会影响到后期的定子铁芯套基座出现问题。为了充分的解决定子铁芯变形的问题,我们经过多次的试验研究分析,原来是由于前期的旋转烘焙的工装导致的结果,后期我们根据实际情况设计了新型的旋转浸漆的烘焙工装。这种工装能够有效的解决定子铁芯变形的问题,而且对于定子浸漆电缆线绑扎的问题也起到了有效的解决效果,大大的缩短了操作的时间,提高了整体的效率,而且有效的保障了定子在浸漆完成后到出灌后到烘焙炉所用的时间在一定的范围内。这样就能够从根本上缩短滴漆所用时间,让浸漆的质量得到了有效的保障。

综上所述,由于电机散嵌绕阻定子的绝缘工艺相对来说比较复杂,而且难度比较大。但是经过大量的工艺验证研究分析,我们能够确定散嵌绕阻定子绝缘的处理工艺,并且成功的解决了散嵌绕阻定子绝缘处理的相关问题和难点。从绕阻端部挂漆量不足、槽内填充不够饱满以及定子带电缆线容易灌漆到定子的轴向容易变形这几个主要问题都得到了有效的解决,为后期散嵌绕阻定子铁芯绝缘处理方面的工艺积累了大量的宝贵经验。



本文来源:《企业科技与发展》:http://www.zzqklm.com/w/qk/21223.html

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