CN112564364B - 一种高压电机的绝缘结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高压电机绝缘领域内的一种高压电机的绝缘结构，包括线圈绝缘、槽绝缘和整体绝缘，线圈绝缘包括导体绝缘和端部绝缘，槽绝缘包括槽内绝缘和槽口绝缘，导体绝缘为以聚酰亚胺‑F46复合薄膜包覆并烧结为整体的圆铜线作为导电体。本发明可有效解决现有绝缘技术无法满足10000V高压电机导体绝缘需求，使用过程中存在放电等危险情况的问题。

Description

一种高压电机的绝缘结构

技术领域

本发明涉及高压电机绝缘领域，具体涉及一种高压电机的绝缘结构。

背景技术

绝缘***是电机的重要组成部分，它的性能和状态决定了电机在运行中的安全和寿命。常规高压电机的电压为3000V、6000V、10000V等，其目前常规的高压绝缘***能够满足一般高压电机使用要求，但是对于特殊要求(高频、高压、真空、特殊环境、电气参数等)的高压电机采用常规的高压绝缘***就会出现无法克服的问题。无法满足其绝缘需求，常出现电晕、局部击穿放电等现象，电晕产生的热效应、臭氧和氦的氧化物等，会使得线圈内部局部温度升高，导致胶粘剂变质、碳化，股线绝缘和云母变白，进而使得股线松散、短路，绝缘老化。击穿放电包括导体绝缘击穿放电、槽口放电等，放电会造成绝缘击穿、空气电离等问题，使得整体绝缘受到严重损坏，严重影响高压电机的使用安全性。

发明内容

本发明意在提供一种高压电机的绝缘结构，以解决现有绝缘技术无法满足10000V高压电机导体绝缘需求，使用过程中存在放电等危险情况的问题，满足特殊要求(高频、高压、真空、特殊环境、电气参数等)电机的使用。

为达到上述目的，本发明的基础技术方案如下：一种高压电机的绝缘结构，包括线圈绝缘、槽绝缘、相间绝缘和整体绝缘，线圈绝缘包括导体绝缘和端部绝缘，槽绝缘包括对地绝缘和槽口绝缘，导体绝缘为圆铜线外包聚酰亚胺-F46复合薄膜并烧结为整体，聚酰亚胺-F46复合薄膜为线圈匝间绝缘和绕组的对地绝缘之一。

本方案的原理及优点是：在10000V级高压电机的绝缘结构中，首次采用以聚酰亚胺-F46复合薄膜，经高温烧结后使其与包覆的圆铜线粘结成为整体的导电体和线圈绝缘，其“聚酰亚胺-F46复合薄膜”作为线圈的匝间绝缘与绕组的对地绝缘的一部分。经过这样处理的圆铜线绝缘厚度达到0.63mm以上，耐电压8700V，击穿电压达到15000V，可有效承担高压电机的匝间电压和冲击匝间电压，避免使用过程中出现导体绝缘失效，有效保证线圈绝缘稳定可靠。

进一步，相间绝缘为垫设在相邻相间的五多层多少胶粉云母箔。作为优选这样在线圈端部的相间用少胶粉云母箔，在后续经过真空压力浸漆处理后可有效进行相间绝缘，形成绝缘层紧密可靠，可有效避免相间击穿产生短路电流。

进一步，端部绝缘为半叠包在线圈端部的六层多胶粉云母带。作为优选这样采用半叠包的方式对线圈端部再次加强绝缘保护，经过真空压力浸漆处理后，保证线圈端部在铁芯外得到有效绝缘和足够的机械强度。

进一步，端部绝缘还包括加强处理结构，加强处理结构为在线圈端部包覆多层多胶云母层并涂刷有高压绝缘环氧树脂自然固化。作为优选这样在相间绝缘和叠包绝缘的基础上再次对线圈端部进行整体的绝缘，并增加环氧树脂，使得线圈端部整体的场强得到改善，提高线圈绕组的起晕电压，有效控制电晕的产生，保证线圈绝缘稳定可靠。

进一步，槽内设有防电晕结构，防电晕结构包括在槽内从铁芯至线圈依次设置的低阻漆层、低阻箔层、薄膜云母带、玻璃云母带、薄膜云母带。作为优选通过低阻漆和低阻箔有效保证定子铁芯槽内的防电晕效果，采用薄膜云母带与玻璃云母带结合使用的方式，有利于后续浸绝缘漆后有效锁定绝缘漆，增强铁芯槽内线圈绕组的绝缘效果。

进一步，玻璃云母带设置有六层，薄膜云母带和玻璃云母带均为高压少胶云母带。作为优选这样对绝缘漆的吸收锁定效果更好，对铁芯槽内线圈绕组的绝缘保护效果更优。

进一步，对地绝缘包括对线圈裹包八层少胶粉云母箔。作为优选这样在后续经过真空压力浸漆处理后，可有效进行对地绝缘，形成的绝缘层紧密可靠。

进一步，槽口绝缘包括玻璃布压板，玻璃布压板上开设有与定子槽尺寸相同的槽口。作为优选这样采用绝缘的玻璃布压板作为定子铁芯的压板，使得定子铁芯两端绝缘效果更好，定子铁芯槽口作为容易击穿的部位，采用玻璃布压板增大了铁芯槽出线口的爬电距离，有效提高绝缘性能，避免主绝缘损伤和出线口的主绝缘击穿放电。

进一步，槽口绝缘还包括位于槽楔下方的挂漆垫，挂漆垫为耐热多孔吸附性材质。作为优选这样通过增设耐热多孔吸附性的挂漆垫，在后续整体浸漆烘焙过程中可有效增加挂漆量，封闭圆铜线与铁芯槽口之间的间隙，降低空气电离的风险，同时有效防止槽口放电。

进一步，挂漆垫为毛毡、矿物棉垫或玻璃棉垫的一种。作为优选采用这几种材料作为挂漆垫在浸漆后挂漆量更多，使用过程中耐高温，对槽口的绝缘保护和对间隙的封闭效果更优。

进一步，整体绝缘包括包覆填充在定子整体各绝缘之间的绝缘漆，是将绕组铁芯整体进行真空压力浸漆，使高压定子绕组与各绝缘材料之间填充满绝缘漆并与定子铁芯固化为一体。作为优选这样在完成各部位绝缘后再进行整体的真空压力浸漆工艺处理，使得绝缘漆在压力的作用下充满绝缘***的各个微小空间，在经过烘焙固化形成一个绝缘整体，显著增加绝缘效果，有效避免使用过程中出现电晕、击穿放电等现象。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中槽绝缘的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：定子铁芯1、玻璃布压板2、端部绝缘3、槽内绝缘4、挂漆垫5、槽楔6、电磁线7。

实施例基本如附图1所示：一种高压电机的绝缘结构，包括线圈绝缘、槽绝缘和整体绝缘，线圈绝缘包括导体绝缘和端部绝缘3，槽绝缘包括槽内绝缘4和槽口绝缘，导体绝缘为以聚酰亚胺-F46复合薄膜包覆并烧结为整体的圆铜线作为导电体电磁线7。端部绝缘3包括相间绝缘和叠包绝缘，相间绝缘为垫设在相邻相间的五层多胶粉云母箔。叠包绝缘包括在线圈端部半叠包的六层多胶粉云母带。端部绝缘3还包括包覆在相间绝缘和叠包绝缘外侧的多胶云母层，多胶云母层的层间涂刷有环氧树脂。结合图2所示，槽内绝缘4包括从铁芯至线圈依次设置的低阻漆层、低阻箔层、薄膜云母带、玻璃云母带、薄膜云母带。玻璃云母带设置有六层，薄膜云母带和玻璃云母带均为高压少胶云母带。槽口绝缘包括玻璃布压板2，玻璃布压板2上开设有与定子槽尺寸相同的槽口。槽口绝缘还包括位于槽楔6下方的挂漆垫5，挂漆垫5为耐热多孔吸附性材质。整体绝缘包括包覆填充在定子整体各绝缘之间的绝缘漆。具体实施过程如下：高压电机定子线圈的高压电磁线7采用聚酰亚胺-F46复合薄膜包覆圆铜线，经高温烧结后使其粘结成为整体的导电体，聚酰亚胺-F46复合薄膜是由聚酰亚胺薄膜单面或双面涂布聚全氟代乙丙烯树脂经高温烧结而成，该薄膜综合了聚酰亚胺薄膜和氟塑料的特点，耐高低温，不易燃烧，阻燃性达到了UL-94/V-0级，具有优良的电气性能、尺寸稳定性、抗化学腐蚀性，在使用过程中能迅速融化粘结成型。这样处理后的电磁线7绝缘厚度达到0.63mm，耐电压8700V，击穿电压15000V，能够有效承担高压电机的匝间电压和冲击匝间电压。定子铁芯1槽内的主绝缘材料采用0.13mm厚的高压少胶云母箔5442T，其耐电压不小于1500V，采用多层裹包电磁线7的绝缘结构，定子线圈采用散嵌绕组的方式嵌入定子槽内。定子槽内先喷涂防电晕的低阻漆，再放一层低阻箔加强防电晕效果，再放一层薄膜云母带5442DC，再放六层玻璃云母带5442T，再放一层薄膜云母带5442DC，这样在整体真空压力浸漆工序时可有效的锁定绝缘漆，增强绝缘效果。铁芯槽端部采用玻璃布板作为压板，相比常规金属压板，能够有效增大出线口的爬电距离，避免主绝缘损伤和出线口的主绝缘击穿。在定子槽口的槽楔6下垫设一层2mm厚的毛毡作为挂漆垫5，在真空压力浸漆工艺时吸附绝缘漆，增加挂漆量，有效封闭圆铜线与铁芯槽口之间的间隙，降低空气电离的风险，同时也防止槽口放电。在定子线圈位于铁芯槽外侧的端部，先用五层多胶粉云母箔垫在相间形成相间绝缘，然后在线圈端部半叠包六层0.13*25的多胶粉云母带，绑扎后与定子一起浸烘高压绝缘树脂进行固化，最后在端部包覆多胶云母层，层间涂刷9811环氧树脂，改善线圈端部场强，提高线圈绕组的起晕电压。最后将电机定子整体放在密封罐中，抽离空气，注入绝缘漆将定子浸覆，再加压使绝缘漆在压力的作用下充满绝缘***的各个微小空间，再经过烘焙形成一个绝缘整体，显著增加整体绝缘效果。经过这样处理得到的高压电机绝缘结构，定子铁芯1槽、槽口、定子线圈端部均得到有效加强的绝缘保护，整体经真空压力浸漆处理，各部位有效填充绝缘漆，整体各部位绝缘性能稳定可靠，能够有效满足10000V高压电机的使用需求，有效避免电晕、击穿放电等现象的发生，保证高压电机的长时间稳定安全运行。通过上述10000V级高压电机的绝缘结构与绝缘工艺处理制造的样机，经试验，满足并超过国标《JB/T 843-2008》高压电机电晕技术指标。样机的耐压试验满足高压电机出厂耐压试验技术指标要求。样机的泄漏电流优于常规高压电机绝缘结构的水平。

绕组对地耐电压试验：

序号	施加电压	U-V对地(泄漏电流A)	U-W对地(泄漏电流A)
				1	7000V	0.043	0.042
2	8000V	0.048	0.047
				3	9000V	0.056	0.056
4	10000V	0.063	0.062
				5	11000V	0.072	0.074
6	12000V	0.084	0.083
				7	13000V	0.092	0.092

绕组相间耐电压试验：

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (3)

1.一种高压电机的绝缘结构，其特征在于：定子线圈为散嵌线圈，包括线圈绝缘、槽绝缘、相间绝缘和整体绝缘，线圈绝缘包括导体绝缘和端部绝缘，所述端部绝缘为半叠包在线圈端部的六层多胶粉云母带，所述相间绝缘为垫设在相邻相间的多层少胶粉云母箔，槽绝缘包括对地绝缘和槽口绝缘，对地绝缘包括对线圈裹包八层少胶粉云母箔，在铁芯槽内分层裹包散嵌线圈的直线部分，所述槽口绝缘包括玻璃布压板和位于槽楔下方的挂漆垫，玻璃布压板上开设有与定子槽尺寸相同的槽口，挂漆垫为耐热多孔吸附性材质，所述导体绝缘为圆铜线外包聚酰亚胺-F46复合薄膜并烧结为整体，聚酰亚胺-F46复合薄膜为线圈匝间绝缘和绕组的对地绝缘之一，高压电机定子线圈为散嵌线圈，槽内设有防电晕结构，防电晕结构包括在槽内从铁芯至线圈依次设置的低阻漆层、低阻箔层、薄膜云母带、玻璃云母带及薄膜云母带；整体绝缘是将绕组铁芯整体进行真空压力浸漆，使高压定子绕组与各绝缘材料之间填充满绝缘漆，并与定子铁芯固化为一体。

2.根据权利要求1所述的一种高压电机的绝缘结构，其特征在于：所述端部绝缘还包括加强处理结构，加强处理结构为在线圈端部包覆多层多胶云母层并涂刷有高压绝缘环氧树脂层。

3.根据权利要求2所述的一种高压电机的绝缘结构，其特征在于：所述挂漆垫为毛毡、矿物棉垫或玻璃棉垫的一种。

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