CN116345763A - 一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于定子线圈绝缘技术领域，特别涉及一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构。其技术方案为：一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构，包括包覆在线圈槽部电磁线上的直线部位主绝缘，还包括在线圈端部R部位电磁线上从内到外依次包扎的端部R部位加强绝缘和端部R部位主绝缘；所述直线部位主绝缘和端部R部位主绝缘包括交错混合半叠包的玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带，端部R部位加强绝缘为半叠包在线圈端部R部位电磁线上的玻璃布补强聚酰亚胺薄膜中胶粉云母带或聚酰亚胺薄膜。本发明提供了一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构。

Description

一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构

技术领域

本发明属于定子线圈绝缘技术领域，特别涉及一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构。

背景技术

定子线圈绝缘技术是电机的关键核心技术，电机的运行寿命主要取决于定子线棒绝缘的寿命，定子线圈主绝缘的电气性能对电机的安全可靠运行起着至关重要的作用。定子线圈主绝缘工作场强是电机额定相电压与主绝缘厚度的比值，定子线圈主绝缘工作场强设计值的高低体现了电机绝缘设计的先进性，工作场强越高、线圈主绝缘厚度越薄，主绝缘散热能力越好。

研究结果表明，定子线圈主绝缘的工作场强提高30％(即主绝缘厚度减薄约20％～30％)，电机的槽利用率提高17％～25％，电机效率增加0.1％～0.3％，定子温升下降3K～8K，电机重量减轻5％～15％。减薄定子线圈主绝缘、提高工作场强能够有效降低电机制造成本，减小电机体积，解决运输、安装等一系列问题。

目前，行业内6kV高压电机定子线圈主绝缘云母带包扎5层，厚度1.30mm，工作场强2.66kV/mm，10kV高压电机定子线圈主绝缘云母带包扎8层，厚度2.0mm，工作场强2.78kV/mm，达不到高效电机效率和温升的指标要求。因此，需要开发出一种高工作场强定子线圈绝缘结构，在保证定子线圈主绝缘电气强度的情况下，进一步提高工作场强、减薄主绝缘厚度，以达到增加电机槽利用率，减少铜耗和机械损耗，提高电机效率的目的。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构。

本发明所采用的技术方案为：

一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构，包括包覆在线圈槽部电磁线上的直线部位主绝缘，还包括在线圈端部R部位电磁线上从内到外依次包扎的端部R部位加强绝缘和端部R部位主绝缘；所述直线部位主绝缘和端部R部位主绝缘包括交错混合半叠包的玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带，端部R部位加强绝缘为半叠包在线圈端部R部位电磁线上的玻璃布补强聚酰亚胺薄膜中胶粉云母带或聚酰亚胺薄膜。

作为本发明的优选方案，所述电磁线的材料为聚酰亚胺-氟46复合薄膜烧结聚酯薄膜云母带绕包扁铜线或聚酰亚胺-氟46复合薄膜烧结聚酰亚胺薄膜云母带绕包扁铜线。

作为本发明的优选方案，所述电磁线的绝缘厚度为0.40mm～0.60mm。

作为本发明的优选方案，对于额定电压6kV高压电机，端部R部位加强绝缘从出定子铁心10mm处向线圈端部方向半叠包1层玻璃布补强聚酰亚胺薄膜中胶粉云母带或聚酰亚胺薄膜，端部R部位加强绝缘的包扎长度范围为60mm～120mm；端部R部位主绝缘包括交错混合半叠包的3.5层玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带。

作为本发明的优选方案，对于额定电压6kV高压电机，直线部位主绝缘包括交错混合半叠包的3.5层玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带，直线部位主绝缘的包扎厚度为0.93mm。

作为本发明的优选方案，对于额定电压10kV高压电机，端部R部位加强绝缘从出定子铁心10mm处向线圈端部方向半叠包1～2层玻璃布补强聚酰亚胺薄膜中胶粉云母带或聚酰亚胺薄膜，端部R部位加强绝缘包扎长度范围为80mm～160mm；端部R部位主绝缘包括交错混合半叠包的5.5～6.5层玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带。

作为本发明的优选方案，对于额定电压10kV高压电机，直线部位主绝缘包括交错混合半叠包的5.5～6.5层玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带，直线部位主绝缘包扎厚度为1.46mm～1.72mm。

作为本发明的优选方案，所述直线部位主绝缘外包覆有槽部防晕结构，槽部防晕结构为厚度为0.06mm的低电阻防晕带。

作为本发明的优选方案，所述端部R部位主绝缘外包覆有端部防晕结构，端部防晕结构为厚度为0.13mm的高电阻防晕带；端部防晕结构外包覆有保护层。

本发明的有益效果为：

1.本发明大幅提高电机定子线圈主绝缘工作场强，该绝缘结构的电气强度优良，有效提升电机定子槽满率、缩小电机尺寸，减少铜耗和机械损耗，降低定子温升，具有较大的经济效益。

2.本发明增加了定子线圈端部R部位主绝缘的机械强度，有效避免定子线圈搬抬、转运和嵌线过程中因为矫形而造成出槽口区域绝缘机械应力损伤的风险，提升定子绕组运行稳定性和可靠性。

3.本发明在保证定子线圈绝缘电气性能的前提下，减薄定子线圈主绝缘，提高主绝缘工作场强，6kV电机定子线圈主绝缘云母带包扎层数由5层减薄到3.5层，厚度由1.30mm减薄到0.93mm，主绝缘减薄28.8％，工作场强由2.66kV/mm提升到3.75kV/mm，工作场强提升40.8％；6kV高压电机效率提升0.1％，温升下降3K，电机重量减轻12％，降本增效明显。

4.本发明在保证定子线圈绝缘电气性能的前提下，减薄定子线圈主绝缘，提高主绝缘工作场强，10kV电机定子线圈主绝缘云母带包扎层数由8层减薄到5.5层～6.5层，厚度由2.08mm减薄到1.46mm～1.72mm，主绝缘减薄17.3％～30.0％，工作场强由2.78kV/mm提升到3.36kV/mm～3.97kV/mm，工作场强提升20.9％～42.8％；10kV高压电机效率提升0.1％～0.2％，温升下降3K～5K，电机重量减轻11％～16％，降本增效明显。

5.本发明减薄了定子线圈槽部防晕结构厚度，进一步增加电机槽满率；减薄了定子线圈端部防晕结构厚度，进一步增加定子绕组端部斜边间隙，提高电机起晕电压水平。

附图说明

图1是线圈槽部绝缘的结构示意图；

图2是线圈端部R部位绝缘的结构示意图；

图3是线圈端部R部位加强绝缘的结构示意图。

图中：1-电磁线；2-直线部分主绝缘；3-槽部防晕结构；4-端部R部位加强绝缘；5-端部R部位主绝缘；6-端部防晕结构；7-保护层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1～图3所示，本实施例的电机定子线圈高工作场强绝缘结构，其目的是在不降低定子线圈主绝缘电气性能的前提下，减薄定子线圈直线部分主绝缘2厚度、提高直线部分主绝缘2工作场强，使定子线圈直线部分主绝缘2工作场强提高到3.97kV/mm。同时，在线圈端部R部位进行绝缘加强处理，提高端部R部位的电气强度，还减薄了低电阻防晕层和高电阻防晕层厚度。这种方法具有操作简单和适用性广的特点，提高电机定子槽满率、缩小电机尺寸，减少铜耗和机械损耗，降低定子温升。

具体技术方案如下：

(1)定子线圈电磁线1使用电气性能和机械性能优良的聚酰亚胺-氟46复合薄膜烧结聚酯薄膜云母带绕包扁铜线或聚酰亚胺-氟46复合薄膜烧结聚酰亚胺薄膜云母带绕包扁铜线，电磁线1绝缘厚度为0.40mm～0.60mm。

(2)定子线圈电磁线1绕制成型后，在导线直线部分涂刷环氧改性导线胶，半叠包1层0.03mm聚四氟乙烯薄膜，对导线直线部分进行热模压成型，提高导线平整度。热压温度为170℃～190℃，保温时间不低于30分钟。

(3)对于额定电压6kV高压电机，定子线圈端部R部位主绝缘5结构：包扎主绝缘云母带前先包扎端部R部位加强绝缘4，从出定子铁心10mm处向线圈端部方向半叠包1层玻璃布补强聚酰亚胺薄膜中胶粉云母带或聚酰亚胺薄膜，包扎长度范围60mm～120mm，如图3所示；在端部R部位加强绝缘4表面包扎端部R部位主绝缘5，端部R部位主绝缘5交错混合半叠包3.5层玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带。

(4)对于额定电压6kV高压电机，定子线圈直线部分主绝缘2结构：定子线圈直线部分主绝缘2交错混合半叠包3.5层玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带，主绝缘包扎厚度0.93mm，云母带包扎张力50N～60N,主绝缘工作场强3.75kV/mm。

(5)对于额定电压10kV高压电机，定子线圈端部R部位主绝缘5结构：包扎主绝缘云母带前先包扎端部R部位加强绝缘4，从出定子铁心10mm处向线圈端部方向半叠包1～2层玻璃布补强聚酰亚胺薄膜中胶粉云母带或聚酰亚胺薄膜，包扎长度范围80mm～160mm，如图3所示；在端部R部位加强绝缘4表面包扎端部R部位主绝缘5，端部R部位主绝缘5交错混合半叠包5.5～6.5层玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带。

(6)对于额定电压10kV高压电机，定子线圈直线部分主绝缘2结构：定子线圈直线部分主绝缘2交错混合半叠包5.5～6.5层玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带，直线部分主绝缘2包扎厚度1.46mm～1.72mm，云母带包扎张力50～60N,主绝缘工作场强3.36kV/mm～3.97kV/mm。

(7)定子线圈槽部防晕结构3使用减薄厚度的低电阻防晕带，由常规0.09mm厚的低电阻防晕带减薄为0.06mm厚的低电阻防晕带，进一步增加电机槽满率。

(8)定子线圈端部防晕结构6使用减薄厚度的高电阻防晕带，由常规0.20mm厚的高电阻防晕带减薄为0.13mm厚的高电阻防晕带，进一步增加定子绕组端部斜边间隙，提高电机起晕电压水平。

(9)定子线圈嵌入铁心前，使用冷压工装对白坯定子线圈进行冷压，冷压尺寸为线圈宽度尺寸较铁心槽型尺寸小0.3mm～0.5mm。

(10)白坯定子线圈嵌线前在铁心槽口部位使用0.08mm厚聚芳酰胺纤维纸进行保护，嵌线时，整体将定子线圈压入铁心槽内。

(11)定子线圈整体嵌线完成后，使用耐热等级H级的环境友好型无溶剂浸渍树脂进行真空压力浸渍，浸渍树脂是由高纯度环氧树脂和耐高温树脂组成、配以特种潜伏性固化剂的环保型耐高温浸渍树脂，以低粘度超支化不饱和聚酯调节粘度，具有优异的“三防”性能。

(12)电机整体真空压力浸渍过程中，监测电机定子绕组电容变化趋势，根据电容测试曲线的增长率判断电机定子绕组绝缘浸渍情况，当定子绕组电容增长率≤0.5％/h时，定子绕组主绝缘浸渍良好。

(13)电机真空压力浸渍完成后，采取旋转烘焙的方式，使浸渍树脂保留在定子绕组主绝缘内，提高定子绕组主绝缘的密实性，旋转烘焙的转速为1r/min～5r/min。

本发明大幅提高电机定子线圈主绝缘工作场强，该绝缘结构的电气强度优良，有效提升电机定子槽满率、缩小电机尺寸，减少铜耗和机械损耗，降低定子温升，具有较大的经济效益。

本发明增加了定子线圈端部R部位主绝缘5的机械强度，有效避免定子线圈搬抬、转运和嵌线过程中因为矫形而造成出槽口区域绝缘机械应力损伤的风险，提升定子绕组运行稳定性和可靠性。

本发明在保证定子线圈绝缘电气性能的前提下，减薄定子线圈主绝缘，提高主绝缘工作场强，6kV电机定子线圈主绝缘云母带包扎层数由5层减薄到3.5层，厚度由1.30mm减薄到0.93mm，主绝缘减薄28.8％，工作场强由2.66kV/mm提升到3.75kV/mm，工作场强提升40.8％；6kV高压电机效率提升0.1％，温升下降3K，电机重量减轻12％，降本增效明显。

本发明在保证定子线圈绝缘电气性能的前提下，减薄定子线圈主绝缘，提高主绝缘工作场强，10kV电机定子线圈主绝缘云母带包扎层数由8层减薄到5.5层～6.5层，厚度由2.08mm减薄到1.46mm～1.72mm，主绝缘减薄17.3％～30.0％，工作场强由2.78kV/mm提升到3.36kV/mm～3.97kV/mm，工作场强提升20.9％～42.8％；10kV高压电机效率提升0.1％～0.2％，温升下降3K～5K，电机重量减轻11％～16％，降本增效明显。

本发明减薄了定子线圈槽部防晕结构3厚度，进一步增加电机槽满率；减薄了定子线圈端部防晕结构6厚度，进一步增加定子绕组端部斜边间隙，提高电机起晕电压水平。

实例1：

10kV高压电机定子线圈主绝缘高工作场强绝缘结构及其电气性能测定。本实施例的高压电机定子线圈绝缘结构如图1和图2所示，包括包覆在线圈槽部电磁线1上的直线部位主绝缘，还包括在线圈端部R部位电磁线1上从内到外依次包扎的端部R部位加强绝缘4和端部R部位主绝缘5；所述直线部位主绝缘和端部R部位主绝缘5包括交错混合半叠包的玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带，端部R部位加强绝缘4为半叠包在线圈端部R部位电磁线1上的玻璃布补强聚酰亚胺薄膜中胶粉云母带或聚酰亚胺薄膜。

所述的电磁线1是聚酰亚胺-氟46复合薄膜烧结聚酯薄膜云母带绕包扁铜线，绝缘厚度0.60mm。所述的主绝缘是由环氧玻璃少胶粉云母带和聚酰亚胺薄膜少胶粉云母带交错半叠包组成。所述的端部R部位加强绝缘4是从出定子铁心10mm处向线圈端部方向半叠包2层玻璃布补强聚酰亚胺薄膜中胶粉云母带，包扎长度120mm。所述的槽部防晕结构3是在线圈槽部主绝缘表面半叠包1层低电阻防晕带。所述的端部防晕结构6和保护层7是在线圈端部半叠包1层高电阻防晕带和1层热收缩带。所述10kV高压电机定子线圈高工作场强绝缘结构如表1所示。

表1 10kV高压电机定子线圈高工作场强绝缘结构。

定子线圈槽部主绝缘在全自动包带机上交错半叠包0.13mm×25mm薄膜少胶云母带和0.14mm×25mm环氧玻璃少胶云母带，控制主绝缘单面包扎厚度1.59mm，主绝缘工作场强3.63kV/mm,使用耐热等级H级的环境友好型无溶剂浸渍树脂进行真空压力浸渍烘焙固化，测试线圈的电气性能如表2所示。

表2高工作场强定子线圈电气性能。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构，其特征在于：包括包覆在线圈槽部电磁线(1)上的直线部位主绝缘，还包括在线圈端部R部位电磁线(1)上从内到外依次包扎的端部R部位加强绝缘(4)和端部R部位主绝缘(5)；所述直线部位主绝缘和端部R部位主绝缘(5)包括交错混合半叠包的玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带，端部R部位加强绝缘(4)为半叠包在线圈端部R部位电磁线(1)上的玻璃布补强聚酰亚胺薄膜中胶粉云母带或聚酰亚胺薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构，其特征在于：所述电磁线(1)的材料为聚酰亚胺-氟46复合薄膜烧结聚酯薄膜云母带绕包扁铜线或聚酰亚胺-氟46复合薄膜烧结聚酰亚胺薄膜云母带绕包扁铜线。

3.根据权利要求2所述的一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构，其特征在于：所述电磁线(1)的绝缘厚度为0.40mm～0.60mm。

4.根据权利要求1所述的一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构，其特征在于：对于额定电压6kV高压电机，端部R部位加强绝缘(4)从出定子铁心10mm处向线圈端部方向半叠包1层玻璃布补强聚酰亚胺薄膜中胶粉云母带或聚酰亚胺薄膜，端部R部位加强绝缘(4)的包扎长度范围为60～120mm；端部R部位主绝缘(5)包括交错混合半叠包的3.5层玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带。

5.根据权利要求1所述的一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构，其特征在于：对于额定电压6kV高压电机，直线部位主绝缘包括交错混合半叠包的3.5层玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带，直线部位主绝缘的包扎厚度为0.93mm。

6.根据权利要求1所述的一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构，其特征在于：对于额定电压10kV高压电机，端部R部位加强绝缘(4)从出定子铁心10mm处向线圈端部方向半叠包1～2层玻璃布补强聚酰亚胺薄膜中胶粉云母带或聚酰亚胺薄膜，端部R部位加强绝缘(4)包扎长度范围为80mm～160mm；端部R部位主绝缘(5)包括交错混合半叠包的5.5～6.5层玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带。

7.根据权利要求1所述的一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构，其特征在于：对于额定电压10kV高压电机，直线部位主绝缘包括交错混合半叠包的5.5～6.5层玻璃布补强少胶粉云母带和薄膜补强少胶粉云母带，直线部位主绝缘包扎厚度为1.46mm～1.72mm。

8.根据权利要求1所述的一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构，其特征在于：所述直线部位主绝缘外包覆有槽部防晕结构(3)，槽部防晕结构(3)为厚度为0.06mm的低电阻防晕带。

9.根据权利要求1所述的一种电机定子线圈高工作场强绝缘结构，其特征在于：所述端部R部位主绝缘(5)外包覆有端部防晕结构(6)，端部防晕结构(6)为厚度为0.13mm的高电阻防晕带；端部防晕结构(6)外包覆有保护层(7)。

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