200级低压电机散嵌绕组绝缘结构及其绝缘方法

摘要

本发明涉及一种200级低压电机散嵌绕组绝缘结构及其绝缘方法，其主要特点是：通过对低压电机中的定子绕组绝缘、绕组槽部、相间、层间绝缘和绕组槽楔部位采用本发明的绝缘结构，定子绕组整体采用H9161不饱和聚酯亚胺绝缘漆浸烘绝缘结构，以及通过将H9161不饱和聚酯亚胺绝缘漆浸烘在电机定子绕组结构内的绝缘方法，使低压电机散嵌绕组达到既绝缘又有很好的导热传热性能，经热老化试验鉴定，实现了低压电机散嵌绕组耐热等级的温度指数高于200的目标值，满足了低压电机长期在200℃高温环境下正常使用的稳定性和可靠性，延长了低压电机的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体是一种耐热等级为200级的低压电机散嵌绕组绝缘结构及其绝缘方法。

背景技术

低压大功率电机定子绕组在运行中，因长期受到机械振动、电磁力、温度、环境因素的影响，时常发生匝间破压等故障，所以电机绕组制造的好坏，直接关系到电机的运行和使用寿命。电机绕组形式分为成型绕组和散嵌绕组，行业上耐热等级为200级绝缘结构通常为成型绕组，目前尚无散嵌绕组绝缘结构能够达到耐热等级为200级的水平。散嵌绕组一般为1140V以下电机采用的绕组形式，而矿用电机的额定电压普遍选用3300v供电，由于一些煤矿井下电机以及地铁风机等受空间位置的限制，为保证额定电压3300v的矿用电机及地铁风机的性能，必须采用散嵌绕组结构，而现有的散嵌绕组线圈，通常使用的是聚酰亚胺漆包线，其热稳定性较差，耐热等级达不到国家及行业标准规定的200级。由于电机长期在200℃左右的高温恶劣环境中运转，在热老化测试中，使用聚酰亚胺漆包线的绝缘结构在第六周期时基本全部损坏，温度指数只能达到192，拆检后发现电磁线的绝缘层全部老化掉，绝缘失效。因此，现有技术中的低压电机散嵌绕组，其耐热等级难以达到200级水平，使用寿命短，工作可靠性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能提高低压电机的耐热等级，又能提高散嵌绕组使用寿命，还能满足电机长期在200℃高温环境下正常使用，且工作可靠性强的200级低压电机散嵌绕组绝缘结构及其绝缘方法。

实现本发明的目的所采取的技术方案是：该绝缘结构包括：低压电机中的定子绕组绝缘、绕组槽部绝缘、绕组相间绝缘、绕组层间绝缘和绕组槽楔绝缘，其中，定子绕组线圈的电磁线采用MYFE-4耐电压4KV双层聚酰亚胺—氟46复合薄膜绕包铜圆线，定子绕组的槽部铺垫有与槽形相一致的聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸C级复合材料绝缘层和6050聚酰亚胺薄膜的绝缘层，定子绕组的相间、层间分别衬垫有一层或两层聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸C级复合材料绝缘层、定子绕组的槽楔为聚酰亚胺树脂基复合材料层压板绝缘结构。 

所述定子绕组为H9161不饱和聚酯亚胺绝缘漆浸烘绝缘结构。

本发明的200级低压电机散嵌绕组绝缘方法是按以下步骤进行： 

（1）定子绕组线圈的绕制：线圈的电磁线采用MYFE-4耐电压4KV双

层聚酰亚胺—氟46复合薄膜绕包铜圆线，并按照GB/T 17948.1-2000标准要求绕制成定子绕组线圈；

（2）分部绝缘处理：先对定子绕组的槽部进行绝缘处理，在槽内先铺垫

一层聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸C级复合材料，再铺垫一层6050聚酰亚胺薄膜，并将步骤（1）绕制的定子绕组线圈下入槽部，然后分别在绕组的层间、绕组端部的相间衬垫一层或两层聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸C级复合材料进行绝缘，绕组的槽楔采用聚酰亚胺树脂基复合材料层压板绝缘，将定子绕组各部绝缘后，待后续整体绝缘处理； 

（3）整体绝缘处理：将步骤（2）绝缘处理后的定子绕组进行整体浸烘处理，浸烘次数为2次，浸烘工艺为：将定子绕组整体置放于浸渍罐中→抽真空1000Pa→保真空30min→向浸渍罐中输入H9161不饱和聚酯亚胺绝缘漆→加压0.4Mpa～0.5Mpa→保压30min→破压→回漆→吊出浸渍后的定子绕组→滴干20～60min→送入烘干炉中烘干→烘干温度为150±5℃、保温时间为 2～3h→出炉冷却到30～60℃→将浸烘冷却后的定子绕组2次置入浸渍罐中→抽真空1000Pa→保真空20min→向浸渍罐中输入H9161不饱和聚酯亚胺绝缘漆→加压0.4Mpa～0.5Mpa→保压30min→破压→回漆→吊出2次浸渍后的定子绕组→滴干20～60min→送入烘干炉中烘干→烘干温度为150±5℃→保温时间为 5～8h→出炉后，即制成耐热等级可达200级的低压电机散嵌绕组。 

按照上述方案制成的200级低压电机散嵌绕组绝缘结构，其有益效果是：

（1）在低压电机散嵌绕组的制作中，通过对绕组的线圈以及绕组的槽部、相间、层间和绕组槽楔采用本发明所述的材料及绝缘结构，经本发明的绝缘方法处理后，其制作的低压电机散嵌绕组通过上海电器设备检验所热老化试验鉴定，耐热等级的温度指数高于200。 

（2）绕组线圈的电磁线使用MYFE-4双层聚酰亚胺—氟46复合薄膜烧结铜圆线绝缘结构，可做到12周期仍无一击穿，顺利通过热老化试验鉴定，耐热等级的温度指数高于200。

（3）通过将H9161不饱和聚酯亚胺绝缘漆浸烘在电机定子绕组结构内，既绝缘又有很好的导热传热性能，实现了电机损耗降低、效率提高、发热量下降、温升降低的目的，由此满足了低压电机长期在200℃高温环境下正常使用的稳定性和可靠性，延长了低压电机的使用寿命。 

（4）目前国内并无通过热老化鉴定的可靠的200级散嵌绕组绝缘结构，该项发明填补了国内空白，且全部运用国产材料，最大程度的降低了成本。

附图说明

图1是本发明定子绕组槽部剖面的结构示意图；

图2是本发明定子绕组端部的结构示意图。

具体实施方式

参看图1、图2，本发明的200级低压电机散嵌绕组绝缘结构包括：低压电机中的定子绕组1绝缘、绕组槽部7绝缘、绕组相间2绝缘、绕组层间5绝缘和绕组槽楔4绝缘，其中，定子绕组线圈的电磁线3采用MYFE-4耐电压4KV双层聚酰亚胺—氟46复合薄膜绕包铜圆线，定子绕组的槽部7铺垫有与槽形相一致的聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸C级复合材料绝缘层和6050聚酰亚胺薄膜的绝缘层6，定子绕组1的相间2、层间5分别衬垫有一层或两层聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸C级复合材料绝缘层、定子绕组1的槽楔4为聚酰亚胺树脂基复合材料层压板绝缘结构。所述定子绕组1为H9161不饱和聚酯亚胺绝缘漆浸烘绝缘结构。

本发明的200级低压电机散嵌绕组绝缘方法是按以下步骤进行： 

（1）定子绕组线圈的绕制：线圈的电磁线采用MYFE-4耐电压4KV双

层聚酰亚胺-氟46复合薄膜绕包铜圆线，并按照GB/T 17948.1-2000标准要求绕制成定子绕组线圈；

（2）分部绝缘处理：先对定子绕组的槽部进行绝缘处理，在槽内先铺垫

一层聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸C级复合材料，再铺垫一层6050聚酰亚胺薄膜，并将步骤（1）绕制的定子绕组线圈下入槽部，然后分别在绕组的层间、绕组端部的相间衬垫一层或两层聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸C级复合材料进行绝缘，绕组的槽楔采用聚酰亚胺树脂基复合材料层压板绝缘，将定子绕组各部绝缘后，待后续整体绝缘处理； 

（3）整体绝缘处理：将步骤（2）绝缘处理后的定子绕组进行整体浸烘处理，浸烘次数为2次，浸烘工艺为：

第一次浸烘：将分部绝缘处理后的定子绕组整体置放于浸渍罐中→抽真空1000Pa→保真空30min→向浸渍罐中输入H9161不饱和聚酯亚胺绝缘漆→加压0.4Mpa～0.5Mpa→保压30min→破压→回漆→吊出浸渍后的定子绕组→滴干20～60min→再将浸渍滴干后的定子绕组送入烘干炉中烘干→烘干温度为150±5℃、保温时间为 2～3h→出炉冷却到30～60℃；

第二次浸烘：将第一次浸烘冷却后的定子绕组2次置入浸渍罐中→抽真空1000Pa→保真空20min→向浸渍罐中输入H9161不饱和聚酯亚胺绝缘漆→加压0.4Mpa～0.5Mpa→保压30min→破压→回漆→吊出2次浸渍后的定子绕组→滴干20～60min→送入烘干炉中烘干→烘干温度为150±5℃→保温时间为 5～8h→出炉后，即制成耐热等级可达200级的低压电机散嵌绕组。 

在本发明中，所用绝缘材料全部运用国产材料，最大程度的降低了成本，其中在线圈的绕制中，线圈的电磁线采用MYFE-4耐电压4KV双层聚酰亚胺—氟46复合薄膜绕包铜圆线，可大大提高电磁线的耐热等级。该种电磁线为绕包线，绝缘层内层为双面复合薄膜（FHF），最外面采用单面复合薄膜（HF）或FHF薄膜，绕包紧密均匀，经高温烧结使绕包层粘结成为整体。该电磁线可直接在市场上购置。

 采用聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸C级复合材料和6050聚酰亚胺薄膜作为定子绕组的槽部绝缘，使绕组槽部能够达到耐热等级为200级的要求，同时采用聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸C级复合材料用于定子绕组相间绝缘以及绕组层间绝缘，满足了耐热等级为200级的要求。所用的耐高温聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸为柔软型的C级复合材料，是由聚酰亚胺薄膜两面粘以聚芳酰胺纤维纸而成的绝缘材料，具有优异的耐热性和很好的介电性能及机械性能。该C级复合材料和6050聚酰亚胺薄膜均可直接在市场上购置。

采用聚酰亚胺树脂基复合材层压板作为绕组槽楔，能够满足耐热等级为200级的要求。聚酰亚胺树脂基复合材料层压板是以聚酰亚胺树脂为基体，以高性能纤维为增强材料压制而成，具有优良的力学性能、耐腐蚀性能及电性能，其绝缘性能达到200级以上。制作槽楔的层压板材料可直接在市场上购置。

采用H9161不饱和聚酯亚胺绝缘漆，对定子绕组进行真空压力浸烘，能够满足耐热等级为200级的要求。H9161不饱和聚酯亚胺绝缘漆是由哈尔滨庆缘电工材料股份有限公司生产，该绝缘漆可在市场上购置或到厂家直接定购，其主要成分为改性耐高温不饱和聚酯亚胺树脂，活性单体为苯乙烯，具有良好的电气性能、耐热性能、耐化学性和工艺性能好等特点。