CN113472097B

CN113472097B - 高海拔变频电机

Info

Publication number: CN113472097B
Application number: CN202110764778.XA
Authority: CN
Inventors: 刘芳春; 李想; 董强亮; 邓万通
Original assignee: Yinchuan Weima Motor Co ltd
Current assignee: Yinchuan Weima Motor Co ltd
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2041-07-07
Also published as: CN113472097A

Abstract

一种高海拔变频电机，涉及变频电机领域，解决现有高海拔电机耐绝缘击穿能力弱，轴电流引起的轴承腐蚀现象严重，电机使用寿命短的问题。高海拔变频电机中，机座的内壁沿轴向设置有密封绝缘层，定子的定子铁心至少由两片硅钢片组成，相邻两个硅钢片之间设有密封绝缘层，定子铁心的端面覆盖有密封绝缘层；转子的主轴的表面设有用于防轴电流的密封绝缘层，凸缘端盖和后端盖的轴承室内设置有密封绝缘层，在轴承室内设有绝缘轴承；主绝缘放置在定子铁心的槽底，主绝缘由一种在涂覆机上利用静电将环氧粉末均匀地吸附在电机铁心上的熔槽绝缘及一种云母制品的高分子聚合复合槽绝缘材料组成，高分子聚合复合绝缘材料在出口槽处折转并进入槽内加强绝缘。

Description

高海拔变频电机

技术领域

本发明涉及变频电机技术领域，尤其涉及一种高海拔变频电机。

背景技术

变频电机广泛采用PWM调制驱动，其输出波形为不同脉宽的方波，通过对电压进行调制，使电机绕组中的电压和通过的电流波形接近于正弦波，其调制频率范围为几百赫兹到几千赫兹，随着 IGCT等新型电子元件的使用，电压、电流波形更加等效于正弦波，其调制频率越来越高，电机在这种高频脉冲方波的电源条件下，其绝缘承受的电动力、热应力、机械力等和传统电机相比，将有着很大的不同。5000m高海拔变频电机的绝缘对电机使用寿命的影响至关重要，高海拔电机绝缘结构及防止轴电流措施是提高电机使用寿命的关键。

试验表明，在常用调制频率的PWM波作用下，当电压达到700V时，一般绝缘材料由于其中杂质或气隙将会发生局部放电。在380V的变频电机中，其脉冲幅值已达到500V以上，加上反向电场叠加和脉冲波行波效应以及热效应，足以使绝缘中的杂质和气隙发生局部放电。现有变频电机采用聚酰亚胺系列绝缘材料和采用真空压力无溶剂浸漆（VPI）的出发点就是靠材料的性能和“无气隙”浸渍来减少杂质和气隙。

目前，制造厂采用3级漆包线代替2级漆包线，即所谓的“变频电机专用导线”其外加涂层绝缘结构由于加大导线间距离而增加安全性。但是，在制造期间，这一面层又会变得更脆。槽绝缘材料目前使用的是NHN、NMN或F级DMD等由几种混合物制成，这类材料具有有机性，不耐电晕。

此外，可用一种含云母的新型槽绝缘，云母的加入使其耐电晕性能较之以有机材料为基础的材料有所提高。通过使用两侧贴有聚酯薄膜的云母纸，实现短期和长期的耐电晕。聚酯薄膜也给这种材料提供足够的强度和刚度。

然而，本申请发明人发现，现有高海拔变频电机绝缘结构主要采用聚酰亚胺薄膜玻璃纤维层绕包线电磁线，电磁线漆膜存在小孔；电动机槽部绝缘结构，多采用多层组合的绝缘，绝缘材料之间形成附加的空气层。这些空气层也难以在浸漆后完全被漆充填，因此绕组的导热、耐潮以及介电性能均不够良好；槽部主绝缘主要采用真空压力浸渍漆用少胶云母带加无碱玻璃丝带构成，槽绝缘采用复合材料6640，耐电晕能力弱；层间绝缘采用环氧酚醛层压布板，容易被击穿；端部匝间绝缘采用两层聚亚酰胺薄膜绕包，端部主绝缘采用真空压力浸渍漆用云母带，绝缘强度低，耐冲击电压能力差；浸渍树脂采用H级无溶剂浸渍漆；导线填充系数差并在间歇会发生局部放电。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高海拔变频电机，用于解决现有的高海拔电机耐绝缘击穿能力弱，轴电流引起的轴承腐蚀现象严重，以及电机使用寿命短的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高海拔变频电机，包括：机座，以及与所述机座对接的凸缘端盖和后端盖，且所述机座内装配有转子和定子；所述机座的内壁沿轴向设置有第一密封绝缘层，所述定子的定子铁心至少由两片硅钢片组成，且相邻两个所述硅钢片之间均设有第二密封绝缘层，同时所述定子铁心的端面均覆盖有所述第二密封绝缘层；所述转子的主轴的表面设有用于防轴电流的第三密封绝缘层，且所述凸缘端盖和所述后端盖的轴承室内均设置有第四密封绝缘层，同时在所述轴承室内设有绝缘轴承；所述第一密封绝缘层、所述第二密封绝缘层、所述第三密封绝缘层和所述第四密封绝缘层均由树脂或树脂聚合物构成；主绝缘放置在所述定子铁心的槽底，所述主绝缘由一种在涂覆机上利用静电将环氧粉末均匀地吸附在电机铁心上的熔槽绝缘及一种云母制品的高分子聚合复合槽绝缘材料组成，且所述高分子聚合复合绝缘材料在出口槽处折转并进入槽内加强绝缘。

其中，具有特薄samica包带的导线放置在所述主绝缘的内部，且盖槽绝缘放置在线圈和槽楔之间，并采用H级硅有机橡胶聚酰亚胺复合玻璃布。

具体地，相间绝缘采用一种具有对树脂良好吸收能力的C级两层聚酯绒布间及一层聚酯薄膜的复合绝缘材料。

进一步地，浸渍漆选用一种耐高温具有较好粘连性的环氧型无溶剂树脂漆。

更进一步地，浸渍漆采用一种电流加热加紫外线烘干浸漆工艺。

实际应用时，所述定子由所述定子铁心、以及绕组线圈、绝缘材料和绑扎带组成。

实际应用时，所述转子由所述主轴和铸铝转子组成。

相对于现有技术，本发明所述的高海拔变频电机具有以下优势：

本发明提供的高海拔变频电机中，首先由于第一密封绝缘层、第二密封绝缘层、第三密封绝缘层和第四密封绝缘层均由树脂或树脂聚合物构成；其次，由于机座的内壁沿轴向设置有第一密封绝缘层，定子的定子铁心至少由两片硅钢片组成，且相邻两个硅钢片之间均设有第二密封绝缘层，同时定子铁心的端面均覆盖有第二密封绝缘层，因此能够有效防止5000m高海拔时定子铁心与机座之间绝缘击穿，从而提高了定子铁心与机座之间绝缘的可靠性，保证电机可长期工作在5000m高海拔地区；由于转子的主轴的表面设有用于防轴电流的第三密封绝缘层，且凸缘端盖和后端盖的轴承室内均设置有第四密封绝缘层，同时在轴承室内设有绝缘轴承，因此能够有效防止电机轴电流对轴承的腐蚀，从而削弱变频电机脉冲电压产生的轴电流对轴承腐蚀，保证轴承在5000m高海拔变频电机上的使用寿命；此外，由于主绝缘放置在定子铁心的槽底，主绝缘由一种在涂覆机上利用静电将环氧粉末均匀地吸附在电机铁心上的熔槽绝缘及一种云母制品的高分子聚合复合槽绝缘材料组成，且高分子聚合复合绝缘材料在出口槽处折转并进入槽内加强绝缘，因此能够有效避免嵌线时槽绝缘的出口处受到很大的机械力而导致机械开裂，同时能够满足长期耐电晕的特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高海拔变频电机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的高海拔变频电机中主绝缘的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的高海拔变频电机中定子的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的高海拔变频电机中转子的结构示意图。

附图标记：

1-机座；2-凸缘端盖；3-后端盖；4-转子；41-主轴；42-铸铝转子；5-定子；51-定子铁心；52-绕组线圈；53-绝缘材料；54-绑扎带；61-熔槽绝缘；62-高分子聚合复合绝缘材料；7-盖槽绝缘；8-线圈；9-槽楔。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的高海拔变频电机进行详细描述。

本发明实施例提供一种高海拔变频电机，如图1和图2所示，包括：机座1，以及与机座1对接的凸缘端盖2和后端盖3，且机座1内装配有转子4和定子5；机座1的内壁沿轴向设置有第一密封绝缘层，定子5的定子铁心51至少由两片硅钢片组成，且相邻两个硅钢片之间均设有第二密封绝缘层，同时定子铁心51的端面均覆盖有第二密封绝缘层；转子4的主轴41的表面设有用于防轴电流的第三密封绝缘层，且凸缘端盖2和后端盖3的轴承室内均设置有第四密封绝缘层，同时在轴承室内设有绝缘轴承；第一密封绝缘层、第二密封绝缘层、第三密封绝缘层和第四密封绝缘层均由树脂或树脂聚合物构成；主绝缘放置在定子铁心51的槽底，主绝缘由一种在涂覆机上利用静电将环氧粉末均匀地吸附在电机铁心上的熔槽绝缘61及一种云母制品的高分子聚合复合槽绝缘材料62组成，且高分子聚合复合绝缘材料62在出口槽处折转并进入槽内加强绝缘。

相对于现有技术，本发明实施例所述的高海拔变频电机具有以下优势：

本发明实施例提供的高海拔变频电机中，首先由于第一密封绝缘层、第二密封绝缘层、第三密封绝缘层和第四密封绝缘层均由树脂或树脂聚合物构成；其次，由于机座1的内壁沿轴向设置有第一密封绝缘层，定子5的定子铁心51至少由两片硅钢片组成，且相邻两个硅钢片之间均设有第二密封绝缘层，同时定子铁心51的端面均覆盖有第二密封绝缘层，因此能够有效防止5000m高海拔时定子铁心与机座之间绝缘击穿，从而提高了定子铁心与机座之间绝缘的可靠性，保证电机可长期工作在5000m高海拔地区；由于转子4的主轴41的表面设有用于防轴电流的第三密封绝缘层，且凸缘端盖2和后端盖3的轴承室内均设置有第四密封绝缘层，同时在轴承室内设有绝缘轴承，因此能够有效防止电机轴电流对轴承的腐蚀，从而削弱变频电机脉冲电压产生的轴电流对轴承腐蚀，保证轴承在5000m高海拔变频电机上的使用寿命；此外，由于主绝缘放置在定子铁心51的槽底，主绝缘由一种在涂覆机上利用静电将环氧粉末均匀地吸附在电机铁心上的熔槽绝缘61及一种云母制品的高分子聚合复合槽绝缘材料62组成，且高分子聚合复合绝缘材料62在出口槽处折转并进入槽内加强绝缘，因此能够有效避免嵌线时槽绝缘的出口处受到很大的机械力而导致机械开裂，同时能够满足长期耐电晕的特点。

其中，如图2所示，具有特薄samica包带的导线放置在主绝缘的内部，且盖槽绝缘7放置在线圈8和槽楔9之间，并采用H级硅有机橡胶聚酰亚胺复合玻璃布。

具体地，相间绝缘采用一种具有对树脂良好吸收能力的C级两层聚酯绒布间及一层聚酯薄膜的复合绝缘材料，从而同其它材料相比漆或树脂流出的危险性减小。

进一步地，浸渍漆选用一种耐高温具有较好粘连性的环氧型无溶剂树脂漆，从而有效避免固化过程中由于溶剂的蒸发在绝缘结构中产生微小气泡，进而保证电机整体绝缘结构中不含空气隙。

更进一步地，浸渍漆采用一种电流加热加紫外线烘干浸漆工艺，从而能够有效地防止浸漆过程中苯乙烯的逸出，进而降低漆膜中气泡的生成，因此能够减小气隙的生成，并有效提高电机的整体绝缘强度。

实际应用时，如图3所示，上述定子5可以由定子铁心51、以及绕组线圈52、绝缘材料53和绑扎带54组成。

实际应用时，如图4所示，上述转子4可以由主轴41和铸铝转子42组成。

综上所述，本发明实施例提供的高海拔变频电机，有效提高了耐电晕性能，针对变频电机早期绝缘损坏的特性，依据绝缘损坏的机理，提出了增强变频绝缘结构的措施，进而有效提高了高海拔变频电机的使用寿命，解决了轴电流对轴承的腐蚀问题，并提高了绝缘轴承在高海拔变频电机上的使用寿命。

此处需要补充说明的是，树脂通常是指受热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下有流动倾向，常温下是固态、半固态，有时也可以是液态的有机聚合物；广义上的定义，可以作为塑料制品加工原料的任何高分子化合物都称为树脂。

聚合树脂又称加聚树脂；由聚合（加聚）反应合成的树脂；由含有双键或三键的分子或由环状分子开环所成的双官能分子形成；一般是线型高分子，具有热塑性。由一种单体聚合而成的称作均聚合树脂（homogeneously polymerized resin），如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯和聚丙烯腈等。

环氧粉末是一种热固性、无毒涂料，固化后形成高分子量交联结构涂层，具有优良的化学防腐性能和较高的机械性能，尤其耐磨性和附着力最佳；该涂料为100%固体，无溶剂，无污染，粉末利用率可达95%以上，是埋地钢质管道的优质防腐涂料。

槽绝缘，是用以隔绝不同导电体的固体，一般还要求固体绝缘材料兼具支撑作用；固体绝缘材料由于密度较高，因而击穿强度也高得多，这对减少绝缘厚度有重要意义。

云母是一种造岩矿物，呈现六方形的片状晶形，是主要造岩矿物之一；云母晶体内部具层状结构，因此呈片状晶体，以六方片状晶体为主。特性是绝缘、耐高温、工业上用得最多的是绢云母，广泛的应用于涂料、油漆、电绝缘等行业。

高分子绝缘材料又称高分子电介质；用来隔离带电的或不同电位的导体，使电流能按一定方向流动的聚合物材料；其体积电阻率一般大于109Ω·cm。高分子材料绝大多数都具有优良的绝缘性，品种繁多，原料来源广泛，易于加工，性能可靠,因此应用十分广泛。

有机硅橡胶又称有机硅氧烷或硅酮橡胶；分子主链为-Si-O-键、以单价有机基团为侧基的线性高分子聚合物，按硫化温度分为高温和室温硫化硅橡胶两类，首者为分子量在100*10⁴以上的固体胶，后者为分子量1*10⁴~5*10⁴的粘稠液体。Si-O键键能(370kJ/mol)比C-C键能(240kJ/mol)高很多，且分子链柔顺，所以耐高、低温性能优异，使用温度为-70~300℃；同时电绝缘性能优良，对人体组织无毒害作用。适用于作空气***的耐高温密封件、绝缘制件、型材、胶管膜片及医疗卫生制品。室温硫化硅橡胶主要用于制作飞机座舱、机身及整体油箱的密封剂和建筑用防水、防漏密封材料。甲基乙烯基硅橡胶比二甲基硅橡胶使用温度范围宽、强度好、压缩永久变形小；而苯基硅橡胶的低温性能更好，在一100℃下仍有弹性，并有更高的耐热、耐幅照性能；氟硅橡胶兼有氟橡胶和硅橡胶的优点，能耐矿物油和化学溶剂。

聚酰亚胺（Polyimide，有时简写为PI）指主链上含有酰亚胺环（-CO-N-CO-）的一类聚合物，是综合性能最佳的有机高分子材料之一。其耐高温达400°C以上，长期使用温度范围-200～300°C，部分无明显熔点，高绝缘性能，103赫兹下介电常数4.0，介电损耗仅0.004～0.007，属F至H级绝缘。

玻璃布（glass-fibre fabric）用玻璃纤维（见无机纤维）织成的织物；具有绝缘、绝热、耐腐蚀、不燃烧、耐高温、高强度等性能，主要用作绝缘材料、玻璃钢的增强材料、化学品过滤布、高压蒸汽绝热材料、防火制品、高弹性传动带、建筑材料和贴墙布等。玻璃质脆，较粗的玻璃纤维织造时容易折断，所以一般用于织制玻璃布的纤维直径为3.8～15.5微米；玻璃纤维可制成长丝和短纤纱。

聚酯纤维，俗称“涤纶”；是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，简称PET纤维，属于高分子化合物。聚酯纤维最大的优点是抗皱性和保形性很好，具有较高的强度与弹性恢复能力；其坚牢耐用、抗皱免烫、不粘毛。

聚酯薄膜（PET）是以聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料，采用挤出法制成厚片，再经拉伸制成的薄膜材料。聚酯薄膜环保胶片 PET胶片乳白胶片等印刷包装耗材，广泛用于玻璃钢行业、建材行业、印刷行业、医药卫生。聚酯膜又叫聚酯薄膜光片涤纶膜感光纸聚脂膜苯锡膜玻璃纸离型膜。

浸渍漆用于浸渍处理电机，电器线圈，填充绝缘***中的间隙和微孔，并在被浸渍物表面形成连续漆膜，并使线圈粘结成一个结实的整体，有效提高绝缘***的整体性，导热性，耐潮性，介电强度和机械强度的性能。

无溶剂型环氧涂料属于高固体分涂料，无溶剂型环氧涂料是不含挥发性有机溶剂的环氧树脂涂料。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种高海拔变频电机，其特征在于，包括：机座，以及与所述机座对接的凸缘端盖和后端盖，且所述机座内装配有转子和定子；所述机座的内壁沿轴向设置有第一密封绝缘层，所述定子的定子铁心至少由两片硅钢片组成，且相邻两个所述硅钢片之间均设有第二密封绝缘层，同时所述定子铁心的端面均覆盖有所述第二密封绝缘层；所述转子的主轴的表面设有用于防轴电流的第三密封绝缘层，且所述凸缘端盖和所述后端盖的轴承室内均设置有第四密封绝缘层，同时在所述轴承室内设有绝缘轴承；所述第一密封绝缘层、所述第二密封绝缘层、所述第三密封绝缘层和所述第四密封绝缘层均由树脂或树脂聚合物构成；主绝缘放置在所述定子铁心的槽底，所述主绝缘由一种在涂覆机上利用静电将环氧粉末均匀地吸附在电机铁心上的熔槽绝缘及一种云母制品的高分子聚合复合槽绝缘材料组成，且所述高分子聚合复合绝缘材料在出口槽处折转并进入槽内加强绝缘。

2.根据权利要求1所述的高海拔变频电机，其特征在于，具有特薄包带的导线放置在所述主绝缘的内部，且盖槽绝缘放置在线圈和槽楔之间，并采用H级硅有机橡胶聚酰亚胺复合玻璃布。

3.根据权利要求2所述的高海拔变频电机，其特征在于，相间绝缘采用一种具有对树脂良好吸收能力的C级两层聚酯绒布间及一层聚酯薄膜的复合绝缘材料。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的高海拔变频电机，其特征在于，浸渍漆选用一种耐高温具有较好粘连性的环氧型无溶剂树脂漆。

5.根据权利要求4所述的高海拔变频电机，其特征在于，浸渍漆采用一种电流加热加紫外线烘干浸漆工艺。

6.根据权利要求1所述的高海拔变频电机，其特征在于，所述定子由所述定子铁心、以及绕组线圈、绝缘材料和绑扎带组成。

7.根据权利要求1所述的高海拔变频电机，其特征在于，所述转子由所述主轴和铸铝转子组成。