一種提高永磁電機(jī)定子絕緣處理過程浸漬漆填充效果的工藝方法

李文翔

摘要：永磁電機(jī)中絕緣結(jié)構(gòu)的性能對設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性具有重要的作用，為了有效提升永磁電機(jī)定子絕緣處理過程鐵心槽內(nèi)浸漬漆的填充效果，將依據(jù)永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)特性，獲取永磁電機(jī)定子嵌線過程對定子鐵心槽口的新型密封工藝，以使絕緣結(jié)構(gòu)具有更好的完整性、可靠性。研究結(jié)果顯示，新工藝下鐵心槽內(nèi)結(jié)構(gòu)間隙浸漬漆的填充極為充分，檢測數(shù)據(jù)中絕緣電阻、介質(zhì)損耗、擊穿電壓相較于原始狀態(tài)均具有顯著的增加。

關(guān)鍵詞：永磁電機(jī);定子絕緣;浸漬漆;鐵心槽;密封工藝

引言

絕緣的處理作為電機(jī)生產(chǎn)中至關(guān)重要的內(nèi)容，其性能程度將直接影響電機(jī)的使用周期。在電機(jī)的生產(chǎn)中會采用VPI工藝（真空壓力浸漬）填充以及絕緣烘焙，以獲取較好的絕緣性能。電機(jī)的實(shí)際的絕緣性能與鐵心槽內(nèi)的浸漬漆填充效果具有直接的聯(lián)系，VPI工藝是利用浸漬樹脂將電機(jī)鐵心槽部中槽絕緣與繞組、繞組與繞組的層間等區(qū)域內(nèi)的空隙進(jìn)行填充處理，但槽絕緣與層間絕緣對于浸漬漆的吸附效果不佳，無法保證浸漬漆的有效存留，并且隨著浸漬漆的流失減少將會導(dǎo)致孔洞的產(chǎn)生，最終致使電機(jī)絕緣性能不佳的情況[1]。針對這種情況，為了提升永磁電機(jī)定子絕緣處理過程浸漬填充效果，將提出新型的絕緣處理工藝。

1 電機(jī)定子絕緣槽部結(jié)構(gòu)及絕緣浸漆處理

永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)形式為內(nèi)定子，定子繞組位于結(jié)構(gòu)內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心外圓的鐵心槽中（如圖1所示），繞組與鐵心間由槽絕緣阻隔，由于上下繞組間具有電位差因此二者間采用層間絕緣阻隔。目前永磁電機(jī)絕緣烘焙常用的工藝有兩種，即定子鐵心槽方向與地面水平方式的立式靜止烘焙，以及定子鐵心槽方向與地面平行方式的臥式旋轉(zhuǎn)烘焙。由于槽絕緣與層間絕緣對于浸漬漆的吸附效果不佳，將導(dǎo)致槽內(nèi)浸潰漆的大量流失，因此，在兩種烘培工藝實(shí)施過程中均會出現(xiàn)浸漬漆的流失[2]。

現(xiàn)階段，雖然出現(xiàn)了通過增加線圈放入槽內(nèi)后占用槽內(nèi)空間的比例的方式以降低浸漬漆流失情況，但這種方法的效果并不理想：槽內(nèi)較高的線圈占據(jù)比例不僅會提升嵌線難度，還會導(dǎo)致絕緣因過度壓縮而發(fā)生損傷，進(jìn)而造成浸漬漆吸附效果的不升反降，甚至對槽內(nèi)浸漬漆滲透效果產(chǎn)生影響，無法起到阻隔槽內(nèi)浸漬漆流失的作用。另外也有研究中提出浸漬漆將定子槽口封閉，并配合立式靜止烘焙工藝以提升填充效果，但這種方法進(jìn)行立式靜止烘培時(shí)將會導(dǎo)致浸漬漆集中在繞組底部，形成上層掛漆不足、底層漆膜過厚的問題;在立式靜止烘焙工藝下將造成繞組表面形成漆瘤，影響后續(xù)裝配操作，若對漆瘤進(jìn)行打磨可能造成絕緣受到破壞。因此，有效解決烘培中浸漬漆問題成為目前亟待解決的技術(shù)難題[3]。

2 提高鐵心槽部浸漬漆填充效果的工藝方法

本研究針為提升鐵心槽部浸漬漆填充效果，提出了槽口密封工藝方法。該工藝核心是在嵌線時(shí)采用適用的材料對鐵心槽部兩端實(shí)施處理，使其構(gòu)成密封的環(huán)境，避免在烘培處理時(shí)發(fā)生槽內(nèi)漆液流失;待到浸漬漆完全固化后定子槽將成為密封空間，實(shí)現(xiàn)防潮、防腐以及提升絕緣性能的效果。

根據(jù)電機(jī)定子絕緣槽部結(jié)構(gòu)示意圖可知，繞組被槽絕緣完全包裹，鐵心槽部中槽絕緣與繞組、繞組與繞組的層間存在空隙，這部分空間便成為了烘培工藝中導(dǎo)致浸漬漆流失的通道。對此，在槽絕緣、層間絕緣兩側(cè)增加適型氈可有效填充空間中存在的空隙，使槽部能夠構(gòu)成成為一個(gè)相對密封的空間。

需要注意的是應(yīng)保持電機(jī)絕緣具有充足的爬電距離以確保電機(jī)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。永磁電機(jī)中定子嵌線形式為槽絕緣兩端對稱放置，端口出延伸出20mm，對此將采用厚度為1mm的適型氈，寬度設(shè)置為15mm，單面上膠;適型氈于嵌線前粘貼在槽絕緣內(nèi)側(cè)及層間絕緣兩端（如圖2所示）。適型氈對于漬漆具有較強(qiáng)的吸附效果，在浸漬、烘焙過程中具有較好的適應(yīng)性，可以與浸漬漆構(gòu)成牢固的整體。

3 工藝驗(yàn)證

永磁電機(jī)運(yùn)行環(huán)境通常極為的惡劣，因此電機(jī)的檢修、維護(hù)相對困難，這就要求永磁電機(jī)在長期運(yùn)行中必須具有穩(wěn)定的性能和可靠的質(zhì)量。為了驗(yàn)證本研究中槽口密封工藝的實(shí)踐效果，將采用制作定子局部模型的方式進(jìn)行結(jié)果的對比。

試驗(yàn)中所采用的定子局部模型采用整定子鐵心的1/24（含6個(gè)繞組），按照實(shí)際工藝進(jìn)行模型的生產(chǎn)加工;按照常規(guī)嵌線、浸漆、烘焙工藝處理模型;實(shí)施常規(guī)性能檢測;后測量電子數(shù)據(jù)（絕緣電阻、介質(zhì)損耗、擊穿電壓等）;將模型進(jìn)行剖切檢查浸漬漆填充效果。

通過電子數(shù)據(jù)能夠評價(jià)出絕緣結(jié)構(gòu)的整體性能水平，本研究試驗(yàn)采用原結(jié)構(gòu)、試驗(yàn)?zāi)Ｐ头謩e檢測絕緣電阻、介質(zhì)損耗、擊穿電壓，不同結(jié)構(gòu)各項(xiàng)測驗(yàn)實(shí)施6次，并計(jì)算均值，試驗(yàn)采用同一環(huán)境參數(shù)（環(huán)境溫度21.5 ℃;環(huán)境濕度75%），電子數(shù)據(jù)測量結(jié)果對比如表1所示。

根據(jù)測驗(yàn)結(jié)果顯示，試驗(yàn)?zāi)Ｐ透黜?xiàng)電子數(shù)據(jù)結(jié)果相對于原結(jié)構(gòu)均得到了一定的改善：雖然絕緣電阻升幅程度較小，不過質(zhì)耗均值卻由0.96%減少到0.91%、擊穿電壓均值由25.2 kV增加到27.6 kv。

將結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖切處理可以發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷睦@組主絕緣、匝間絕緣未出現(xiàn)縫隙或是分層的情況，絕緣帶浸潤狀態(tài)良好、未發(fā)生剝落的現(xiàn)象，楔下、層間、槽底邊漆膜附著狀態(tài)優(yōu)良，相較于原結(jié)構(gòu)具有顯著的改善[4]。

4 槽口密封工藝改進(jìn)措施

在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，槽口密封工藝中槽絕緣上的適型氈粘貼在鐵心槽口外側(cè)，但槽絕緣所伸出的部分由于沒有鐵心的限制將可能發(fā)生適型氈張開的情況，嚴(yán)重影響處理的效果。針對此問題可將適型氈改為槽內(nèi)粘貼的形式以進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)[5]。

優(yōu)化改進(jìn)措施一：按照適型氈的厚度增加將槽口位置沖片槽寬度增加0.5～1.0mm，并于槽內(nèi)粘貼;將適型氈設(shè)置在繞組直線部位兩側(cè)，以便于線作加工，但此項(xiàng)措施中加寬槽口位置沖片槽將會造成成本的增加。優(yōu)化改進(jìn)措施二：在嵌線間隙適合的情況下可采用較薄的適型氈（0.2～0.5mm），以此可實(shí)現(xiàn)適型氈的槽內(nèi)粘貼;將適型氈設(shè)置在繞組直線部位兩側(cè)，以便于線作加工。

5 結(jié)語

本研究中所采用的槽口密封技術(shù)可有效提升永磁電機(jī)定子絕緣處理過程浸漬漆填充效果，在實(shí)際應(yīng)用中可為各型永磁電機(jī)的制造加工提供優(yōu)良的技術(shù)支持，保障永磁電機(jī)在長期運(yùn)行中更加的安全、穩(wěn)定、可靠。

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