交流電機(jī)少膠結(jié)構(gòu)定子嵌線工藝優(yōu)化

李 蕾

(上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司，上海 200240)

0 引言

交流電機(jī)的少膠絕緣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之一是減薄線圈的對(duì)地絕緣，對(duì)地絕緣的減薄意味著可有效增大電機(jī)容量、縮小電機(jī)體積，這是電機(jī)絕緣技術(shù)的又一次重大進(jìn)步。因此減薄絕緣線圈的可靠性在電機(jī)安全運(yùn)行中就顯得至關(guān)重要。

1 試嵌

少膠結(jié)構(gòu)電機(jī)定子嵌線通常在正式嵌線前先進(jìn)行3～4只線圈的試嵌，試嵌可確保正式嵌線工序的順利進(jìn)行，其目的在于對(duì)嵌線進(jìn)行如下確認(rèn)：

1) 確認(rèn)線圈的形狀、尺寸與鐵心的符合程度，嵌入槽內(nèi)的高、寬尺寸是否正確。

2) 確認(rèn)繞組端部之間、上下繞組之間是否有充分的間隙、是否有變形。

3) 確認(rèn)線圈端部間隙及需用綁扎繩直徑；確定端部綁扎的位置(如圖1)及繞組與硬端箍之間的間隙是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

2 端部綁扎

一直以來(lái)許多企業(yè)常規(guī)嵌線工藝方法是“邊嵌線邊綁扎”，其缺點(diǎn)是無(wú)法使端部間隙達(dá)到均等，同時(shí)也不利于墊實(shí)端部，較難達(dá)到整體要求。

我們將少膠結(jié)構(gòu)定子嵌線的綁扎放在線圈全部嵌入槽內(nèi)，打入槽楔后，再進(jìn)行端部的綁扎。此方法便于調(diào)節(jié)、調(diào)整線圈間的端部距離，使端部氣隙更均勻，更容易實(shí)現(xiàn)墊實(shí)兩只線圈端部間隙的要求，使綁扎更結(jié)實(shí)，防止線圈移動(dòng)。在電機(jī)發(fā)生振動(dòng)時(shí)保證線圈端部間的均等距離，有效避免端部線圈的絕緣損傷，保證電機(jī)的正常運(yùn)行。

圖1 綁扎位置確定

3 綁繩直徑選擇

少膠電機(jī)嵌線的端部綁扎，其綁繩需實(shí)際測(cè)量端部間隙后、按間隙大小選擇綁繩的直徑，這樣選擇的綁繩可更好墊滿端部間隙，滿足線圈端部形成整體的要求，也更能滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。但必須注意的是，綁繩的直徑必須首先滿足設(shè)計(jì)要求。

綁繩選擇方法：在線圈端部綁扎一圈的位置上，平均取8處插入塞規(guī)，來(lái)測(cè)定線圈的間隙，根據(jù)8處間隙的平均值，選擇直徑大于平均值1.5倍的綁繩來(lái)綁扎。

4 線圈端部綁扎的優(yōu)化

線圈端部綁扎的目的是使線圈形成整體以承受電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電動(dòng)力，有效防止線圈移動(dòng)，防止由于線圈振動(dòng)造成的絕緣損傷，保證電機(jī)的使用壽命。

4.1 線圈端部間的綁扎

1) 采用彈性聚酯繩綁扎時(shí)，首先必須通過線圈間測(cè)定間隙，選擇直徑大于間隙平均值1.5倍的綁繩進(jìn)行十字綁扎(如圖2)，綁繩墊滿線圈端部間的間隙，使線圈形成結(jié)實(shí)的整體。

圖2 彈性聚酯繩綁扎

考慮到定子線圈端部?jī)删€圈間的電磁力所產(chǎn)生的作用力和反作用力，當(dāng)線圈端部間隙較小、使用φ6聚酯繩來(lái)綁扎都無(wú)法通過時(shí)，則需用滌綸氈包裹熱膨脹氈將線圈間的間隙填實(shí)后(如圖3)，再用綁扎帶進(jìn)行十字綁扎，使綁扎帶完全包裹熱膨脹氈(如圖4)。綁扎帶應(yīng)盡可能地連續(xù)綁扎，以達(dá)到線圈形成結(jié)實(shí)的整體來(lái)承受電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電動(dòng)力，在振動(dòng)時(shí)也能保持線圈間的均等距離，有效防止線圈移動(dòng)。

圖3 膨脹氈墊實(shí)端部

圖4 綁扎帶包裹膨脹氈

2) 熱膨脹氈的尺寸要求：寬度≥25 mm，高度根據(jù)線圈高度配做，以綁好后比線圈高1～2 mm為宜，綁扎帶將熱膨脹氈完全遮蓋?？拷F心的綁扎帶最好避開高阻帶末端，以防止形成電暈影響電機(jī)的使用壽命。

3) 優(yōu)化端部綁扎道數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，以往根據(jù)電機(jī)極數(shù)、中心高確定綁扎道數(shù)，根據(jù)長(zhǎng)期以來(lái)的綁扎經(jīng)驗(yàn)并充分考慮節(jié)約降本，增加了對(duì)線圈端部長(zhǎng)度的考慮，改進(jìn)了端部綁扎道數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，按端部長(zhǎng)度確定綁扎道數(shù)，使綁扎道數(shù)更具合理性。端部綁扎道數(shù)與線圈端部長(zhǎng)度的關(guān)系見表1。

表1 端部綁扎道數(shù)與線圈端部長(zhǎng)度的關(guān)系

4.2 線圈端部軟端箍的綁扎

1) 軟端箍改用φ25玻玻繩

以往軟端箍采用彈性膨體繩，考慮到浸漆烘焙后彈性膨體繩有收縮現(xiàn)象，以及此繩材質(zhì)較軟，經(jīng)綁扎后沒有玻玻繩挺實(shí)，將軟端箍材料改用φ25玻玻繩。

2) 軟端箍的綁扎位置改進(jìn)為靠近線圈鼻部

考慮到線圈鼻部在電機(jī)振動(dòng)時(shí)位移趨勢(shì)最大，軟端箍的綁扎位置改進(jìn)為線圈端部最外側(cè)(靠近鼻部)，在這里綁扎繩受力會(huì)最大，經(jīng)過對(duì)線圈鼻部的強(qiáng)化綁扎有利于保護(hù)其它綁扎部位，提高端部整體可靠性。但必須注意，軟端箍綁扎后不得高出定子壓圈。端箍綁扎位置的改進(jìn)如圖5所示。

3) 軟端箍的綁扎繩采用彈性膨體繩

由于彈性膨體繩具有彈性，且柔軟的特點(diǎn)，可減輕穿繩、拉繩時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且更容易扎緊。因此綁扎軟端箍用的綁扎繩采用彈性膨體繩進(jìn)行，規(guī)格的選用須以填滿間隙為準(zhǔn)，一次墊不滿可綁兩次以上。軟端箍的綁扎方法如圖6所示。

圖5 端箍綁扎位置的改進(jìn)

圖6 軟端箍的綁扎方法

4.3 線圈端部硬端箍的綁扎

1) 硬端箍支架優(yōu)化為螺栓連接結(jié)構(gòu)

根據(jù)長(zhǎng)久以來(lái)硬端箍結(jié)構(gòu)及綁扎經(jīng)驗(yàn)，將中心高630以上2、4極電機(jī)，端箍支架由焊接形式改為螺栓連接結(jié)構(gòu)并加強(qiáng)支架強(qiáng)度，這樣既可以提高支架支撐硬端箍的可靠性，又可使支架具有可調(diào)節(jié)性，方便調(diào)節(jié)硬端箍與線圈端部位置。

2) 硬端箍位置的優(yōu)化

為了更好地增強(qiáng)硬端箍支撐端部的作用，將硬端箍位置由原來(lái)靠近鐵心改為靠近線圈鼻部位置。硬端箍位置的改進(jìn)如圖7所示。

3) 硬端箍與線圈之間必須填實(shí)，采用彈性膨體繩進(jìn)行綁扎，繩的直徑根據(jù)實(shí)際間隙選擇，以墊滿間隙為準(zhǔn)，對(duì)2、4極電機(jī)要求采用一根綁扎繩在每個(gè)線圈上繞兩圈的綁扎方法如圖8所示。

4.4 相內(nèi)連接線的綁扎

圖7 硬端箍位置的改進(jìn)

圖8 每個(gè)線圈繞兩圈方法

為進(jìn)一步確保端部可靠性，防止相內(nèi)連接線松動(dòng)，少膠結(jié)構(gòu)系列電機(jī)增加相內(nèi)連線(小頭子)的整圈綁扎， 材料采用φ10滌玻繩。相內(nèi)連接線的綁扎改進(jìn)如圖9所示。

圖9 相內(nèi)連接線的綁扎

4.5 線圈引出線與相鄰異相線圈鼻部的綁扎

線圈引出線與相鄰異相線圈鼻部距離d需墊入絕緣材料隔開，采用規(guī)定絕緣材料墊緊后，再用綁扎帶十字交叉綁扎。綁扎方法如圖10所示。

圖10 相鄰異相線圈綁扎示意圖

4.6 并連環(huán)引出線及電纜線的綁扎

對(duì)有并聯(lián)環(huán)結(jié)構(gòu)的電機(jī)，其并聯(lián)環(huán)引出線之間應(yīng)填充物墊實(shí)后采用十字交叉綁扎，如圖11所示。

圖11 并聯(lián)環(huán)引出線之間綁扎示意圖

5 引線的焊接方法的優(yōu)化

1) 為了減少環(huán)境污染和節(jié)約焊接耗材，對(duì)于線圈相內(nèi)連接線、極間連線、并聯(lián)環(huán)的焊接采用電阻焊。

2) 以往大部分引線焊接采用對(duì)接方式，此方法焊接時(shí)需要并頭套進(jìn)行連接?，F(xiàn)在采用搭接方式焊接接頭，使焊接更加牢固，節(jié)約了并頭套的使用，使引線焊接的連接方式得到了進(jìn)一步的優(yōu)化。

3) 對(duì)于搭接焊接的方式，其引線搭接方法根據(jù)引線根數(shù)及線規(guī)的不同有所變化，其中規(guī)定1匝銅線的橫截面積合計(jì)在100 mm2以下，焊接重疊尺寸是銅線橫截面的3倍以上；1匝銅線的橫截面積在100 mm2以上，焊接的重疊尺寸是銅線橫截面的4倍以上。其搭接方式如下(見圖12～15)：

a. 銅線為兩根搭接時(shí)

圖12 1 mm≤t(厚度)≤2 mm

b. 銅線為三根以上搭接時(shí)

圖14 t(厚度)≤2 mm

圖15 t(厚度)>2 mm

6 采用在VPI浸漬之前先接電纜線工藝

采用先接引線電纜再VPI浸漬工藝，能優(yōu)化接線處的絕緣密封的性能，更適合于防潮性電機(jī)的要求，也更易于操作。電纜線的綁扎對(duì)此工藝的操作和密封至關(guān)重要，為防止浸漬時(shí)樹脂浸入電纜內(nèi)，必須嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行電纜連接處的密封操作，電纜接好后須在電纜末端套入防護(hù)帽，按要求加以密封。電纜線的綁扎需要注意的是不能綁扎固定在線圈連接線上，應(yīng)固定在線圈端部，保證電纜綁扎牢固不松動(dòng)。

7 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)定子嵌線工藝的優(yōu)化，達(dá)到了提高定子嵌線的整體質(zhì)量和可靠性的目的。優(yōu)化后的嵌線工藝使定子鐵心和線圈形成結(jié)實(shí)的整體，提高了電機(jī)絕緣的電氣、機(jī)械性能，更好的承受電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電動(dòng)力，有效保證了減薄絕緣線圈在電機(jī)運(yùn)行中的安全可靠，同時(shí)電機(jī)的絕緣密封性能也得到了提高。目前我公司交流少膠結(jié)構(gòu)電機(jī)已全部采用優(yōu)化工藝，取得了良好效果，對(duì)其它產(chǎn)品電機(jī)定子嵌線也有很好借鑒作用。