專利名稱：3～5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子線圈的絕緣結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于3 5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制造領(lǐng)域，涉及到一種實用的3 5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子線圈的絕緣結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種新型的清潔能源，對減少不可再生的石化能源的消耗和減少二氧化碳、二氧化硫等對環(huán)境的污染具有很重要的意義，是國家重點大力發(fā)展的新型能源項目。隨著風(fēng)力發(fā)電廠和風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計制造技術(shù)的進(jìn)步，單機(jī)容量越做越大，從1. 5兆瓦、2 兆瓦、5兆瓦、6兆瓦都有制造，但按照風(fēng)力發(fā)電廠的優(yōu)化設(shè)計，需要3 5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其絕緣結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以滿足3 5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的要求。由于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)大都安裝在我國三北地區(qū)和海上以及沿海地區(qū)。三北地區(qū)地勢高，氣溫低，晝夜溫差大，風(fēng)沙大；海上和沿海地區(qū)鹽霧腐蝕嚴(yán)重，空氣濕度大，一般相對濕度95%，最大100%，這樣的運行環(huán)境，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的絕緣破壞作用非常大。同時，3 5兆瓦級的風(fēng)力發(fā)電機(jī)都安裝在近百米的高空上，安裝非常困難，故障檢修同樣面臨非常大的困難，安裝和檢修的費用極高。因為這些因素的存在，就要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)的絕緣非?？煽?。所以在設(shè)計風(fēng)力發(fā)電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)時要認(rèn)真考慮發(fā)電機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性，同時，3 5兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量大，為減小該發(fā)電機(jī)的體積和重量，減小定子電流以減小定子的損耗，定子電壓選定為6000V，這樣電壓較高同時由于電機(jī)的容量大使定子電流較大，線圈的橫截面較大，成型和嵌線難度大，所以在設(shè)計3 5兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)時，要考慮線圈制造工藝的適應(yīng)性。風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在近百米的高空，還會受到雷電過電壓的作用，所以在設(shè)計3 5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)時，要考慮線圈應(yīng)具有耐電暈的能力。此外風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運行時還要受到機(jī)械力、電磁力、震動的作用，使發(fā)電機(jī)絕緣處于交變應(yīng)力的作用，加速電機(jī)絕緣的老化。在業(yè)內(nèi)都把電機(jī)線圈稱為電機(jī)的心臟，而線圈絕緣則是電機(jī)心臟的心臟， 經(jīng)過多年來的統(tǒng)計，電機(jī)發(fā)生的故障50%以上是由于線圈絕緣損壞而引起的。所以對電機(jī)定子線圈絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容
針對兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)嚴(yán)酷的工作環(huán)境和惡劣的工作條件，本發(fā)明的目的在于提供一種能滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用環(huán)境和工作條件的3 5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子線圈的絕緣結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方式實現(xiàn)的3 5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子線圈的絕緣結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于包括以下步驟
1)、銅扁線半疊一層耐電暈聚酰亞胺薄膜在定子線圈國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜-F46 復(fù)合薄膜燒結(jié)銅扁線的外面半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜帶；
2)、半疊包一層單面補強少膠云母帶，步驟1)上半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜單面補強少膠云母帶；3)、半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜，再在其步驟2)上半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄
膜；
4)、半疊包一層單面補強少膠云母帶，再在其步驟3)上疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜單面補強少膠云母帶；
5)、半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜，再在其步驟4)上半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄
膜；
6)、半疊包一層單面補強少膠云母帶，再在其步驟5)上半疊包一層國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜單面補強少膠云母帶；
7)、半疊包一層聚四氟乙烯帶，再在其步驟10)上半疊包一層活化處理過的聚四氟乙烯
帶；
8)、半疊包一層低電阻防電暈保護(hù)帶，在線圈直線部分半疊包一層低電阻防電暈保護(hù)
帶；
9)、半疊包一層高電阻防電暈保護(hù)帶，在線圈端部半疊包一層高電阻防電暈保護(hù)帶。本發(fā)明，匝間絕緣厚度由0. 40mm 0. 50mm減少到0. 21mm，對地絕緣厚度直線部分由3. 2mm減少到2. 14mm,絕緣耐熱等級由F級提高到200級，這樣就可以減小電機(jī)的體積和重量，實現(xiàn)小型輕量化或保持電機(jī)同樣的體積和重量就可以增大電機(jī)的功率。本發(fā)明中采用經(jīng)活化處理過的聚四氟乙烯薄膜帶半疊包在對地絕緣的外面，可以有效地防潮濕，防鹽霧腐蝕和其他化學(xué)物質(zhì)對絕緣的侵蝕，為防電暈在線圈的直線部分和端部分別半疊包一層低電阻防電暈保護(hù)帶和高電阻防電暈保護(hù)帶云帶，這些措施可以有效地防止電機(jī)在遭受過電壓時線圈絕緣內(nèi)外電腐蝕的破壞，提高電機(jī)的運行的可靠性和使用壽命。本發(fā)明可用于 3 5兆瓦雙饋型和直驅(qū)型6000V風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子線圈上，本發(fā)明的絕緣結(jié)構(gòu)所用的關(guān)鍵原材料耐電暈聚酰亞胺薄膜及其作為補強材料的少膠云母全部為國產(chǎn)材料，具有自主的知識產(chǎn)權(quán)，價格只有進(jìn)口耐電暈聚酰亞胺薄膜帶的三分之一，適用范圍廣。采用本發(fā)明制作的 3 5兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子線圈經(jīng)真空壓力浸漬后，各項性能都達(dá)到了“JB/T50132-1999 中型高壓電機(jī)定子線圈成品產(chǎn)品質(zhì)量分等”中優(yōu)等品的水平，線圈電氣強度的安全裕度大于10倍。


圖1是本發(fā)明的實施例1絕緣結(jié)構(gòu)的直線部分示意圖。圖2是本發(fā)明的實施例1絕緣結(jié)構(gòu)的端部部分示意圖。圖3是本發(fā)明的實施例2絕緣結(jié)構(gòu)的直線部分示意圖。圖4是本發(fā)明的實施例2絕緣結(jié)構(gòu)的端部部分示意圖。
具體實施例方式實施例1:
由圖1知，3 5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子線圈的絕緣結(jié)構(gòu)的制作方法，是由6匝定子線圈構(gòu)成的國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜-F46復(fù)合薄膜燒結(jié)銅扁線1的外面半疊包一層0. 025mm 國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜帶2，再在其上半疊包一層0. Ilmm國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜單面補強少膠云母帶3 ；再在其上半疊包一層0. 025mm國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜帶2 ；再在其上半疊包一層0. Ilmm國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜單面補強少膠云母帶3 ；再在其上半疊包一層 0. 025mm國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜帶2 ；再在其上半疊包一層0. Ilmm國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜單面補強少膠云母帶3 ；再在其上半疊包一層0. 05mm活化處理過的聚四氟乙烯帶4 ； 線圈直線部分最外面半疊包一層0. 08mm低電阻防電暈保護(hù)帶5 ；由圖2知，線圈端部最外面半疊包一層0. 14mm高電阻防電暈保護(hù)帶6。圖1中數(shù)字符號說明如下 a, b分別為銅扁線的厚度和寬度； a+0. 21為銅扁線絕緣后的厚度； b+0. 21為銅扁線絕緣后的寬度；
(b+0. 21)+2. 14為線圈直線部分包過對地絕緣后的寬度； 6 ( a+0. 21 ) +2. 14為線圈直線部分包過對地絕緣后的高度。圖2中數(shù)字符號說明如下
(b+0. 21)+2. 38為線圈端部部分包過對地絕緣后的寬度； 6 (b+0. 21)+2. 38為線圈端部部分包過對地絕緣后的高度； 6為一個線圈由6匝構(gòu)成。實施例2:
由圖3知，3 5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子線圈的絕緣結(jié)構(gòu)的制作方法，是將定子線圈的四根國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜-F46復(fù)合薄膜燒結(jié)銅扁線1按圖3所示由6匝構(gòu)成，每匝在高度方向上由兩根絕緣銅扁線疊繞而成疊并在一起作為一匝，外面半疊包一層0. 025mm國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜帶2，然后將規(guī)定匝數(shù)組成一個線圈，在其外面半疊包一層0. 025mm 國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜帶2，再在其上半疊包一層0. Ilmm國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜單面補強少膠云母帶3 ；再在其上半疊包一層0. 025mm國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜帶2 ；再在其上半疊包一層0. Ilmm國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜單面補強少膠云母帶3 ；再在其上半疊包一層0. 025mm國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜帶2 ；再在其上半疊包一層0. Ilmm國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜單面補強少膠云母帶3 ；再在其上半疊包一層0. 05mm活化處理過的聚四氟乙烯帶 4 ；在線圈直線部分半疊包一層0. 08mm低電阻防電暈保護(hù)帶5 ；由圖4知，端部半疊包一層 0. 14mm高電阻防電暈保護(hù)帶6。圖3是本實施例直線部分示意圖。數(shù)字符號說明如下 a, b分別為銅扁線的厚度和寬度；
a+0. 21為銅扁線絕緣后的厚度； b+0. 21為銅扁線絕緣后的寬度；
2 (b+0. 21)+0. 10為線圈直線部分絕緣后的寬度；2為兩根絕緣銅扁線并繞； 2 (b+0. 21)+0. 10+2. 14為線圈直線部分包過對地絕緣后的寬度，； 12 (a+0. 21)+6*0. 10+2. 14為線圈直線部分包過對地絕緣后的高度；12為一個線圈由6 匝構(gòu)成，每匝在高度方向上由兩根絕緣銅扁線疊繞而成，即6*2=12 ；
0. 10為每匝線圈外面半疊包一層0. 025*20耐電暈聚酰亞胺薄膜帶的厚度。圖4是本實施例端部部分示意圖。數(shù)字符號說明如下
2 (b+0. 21)+0. 10+2. 38為線圈端部部分包過對地絕緣后的寬度； 12 (a+0. 21)+6*0. 10+2. 38為線圈端部部分包過對地絕緣后的高度。
定子線圈的匝間絕緣選用具有很高電氣性能和機(jī)械性能、絕緣耐熱等級高達(dá)200 級的又具有很高耐電暈?zāi)芰Φ膰a(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜-F46復(fù)合薄膜燒結(jié)電磁線本身的絕緣，不再附加其他絕緣。絕緣厚度薄，由云母帶作為線圈電磁線絕緣時的0. 40 0. 50mm 減少到0. 2Γ0. 22mm ；線圈的對地絕緣采用國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜和國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜單面補強少膠云母帶交替繞包到線圈上。為抵御鹽霧腐蝕和運行環(huán)境中其他化學(xué)物質(zhì)對線圈絕緣的侵蝕，在線圈外面再半疊包一層經(jīng)活化處理的聚四氟乙烯帶，為防電暈在線圈直線部分半疊包一層低電阻防電暈保護(hù)帶，端部半疊包一層高電阻防電暈保護(hù)帶。線圈的對地絕緣厚度由全云母帶絕緣時的3. 2 mm減小到2. 14mm。
權(quán)利要求
1. 3 5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子線圈的絕緣結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于包括以下步驟1)銅扁線半疊一層耐電暈聚酰亞胺薄膜；2)半疊包一層單面補強少膠云母帶；3)半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜；4)半疊包一層單面補強少膠云母帶；5)半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜；6)半疊包一層單面補強少膠云母帶；7)半疊包一層聚四氟乙烯帶；8)半疊包一層低電阻防電暈保護(hù)帶；9)半疊包一層高電阻防電暈保護(hù)帶；其特征在于1)、銅扁線半疊一層耐電暈聚酰亞胺薄膜在定子線圈國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜-F46 復(fù)合薄膜燒結(jié)銅扁線的外面半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜帶；2)、半疊包一層單面補強少膠云母帶步驟1)上半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜單面補強少膠云母帶；3)、半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜再在其步驟2)上半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜；4)、半疊包一層單面補強少膠云母帶再在其步驟3)上疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜單面補強少膠云母帶；5)、半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜再在其步驟4)上半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜；6)、半疊包一層單面補強少膠云母帶再在其步驟5)上半疊包一層國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜單面補強少膠云母帶；7)、半疊包一層聚四氟乙烯帶再在其步驟10)上半疊包一層活化處理過的聚四氟乙烯帶；8)、半疊包一層低電阻防電暈保護(hù)帶在線圈直線部分半疊包一層低電阻防電暈保護(hù)帶；9)、半疊包一層高電阻防電暈保護(hù)帶在線圈端部半疊包一層高電阻防電暈保護(hù)帶。
全文摘要
3～5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子線圈的絕緣結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于包括以下步驟1)銅扁線半疊一層耐電暈聚酰亞胺薄膜；2)半疊包一層單面補強少膠云母帶；3)半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜；4)半疊包一層單面補強少膠云母帶；5)半疊包一層耐電暈聚酰亞胺薄膜；6)半疊包一層單面補強少膠云母帶；7)半疊包一層聚四氟乙烯帶；8)半疊包一層低電阻防電暈保護(hù)帶；9)半疊包一層高電阻防電暈保護(hù)帶。本發(fā)明絕緣耐熱等級由F級提高到200級，可以有效地防潮濕，防鹽霧腐蝕和其他化學(xué)物質(zhì)對絕緣的侵蝕，提高電機(jī)的運行的可靠性和使用壽命，線圈電氣強度的安全裕度大于10倍。
文檔編號H02K15/12GK102158022SQ20111012851
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者劉發(fā)喜, 朱浩, 朱艾成, 王乃衛(wèi), 許惠麟, 郭振報 申請人:江蘇冰城電材股份有限公司