專(zhuān)利名稱(chēng)：一種6kv級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及額定電壓為6kV級(jí)(含額定電壓為6. 0kV、6. 3kV、6. 6kV)的F級(jí)減薄絕緣的高壓電機(jī)絕緣制造領(lǐng)域，具體涉及一種6kV級(jí)(含額定電壓為6. 0kV、6. 3kV、6. 6kV)的減薄絕緣高壓電機(jī)上使用的絕緣結(jié)構(gòu)及這種絕緣結(jié)構(gòu)的制造方法。
背景技術(shù)：
電機(jī)的產(chǎn)生雖有百余年歷史，但工作原理和基本結(jié)構(gòu)一直未有顯著變化，制造技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展主要體現(xiàn)在冷卻系統(tǒng)和絕緣技術(shù)兩方面，而電機(jī)運(yùn)行壽命的主要影響因素之一是電機(jī)絕緣，毫不夸張地說(shuō)，絕緣即是電機(jī)的“心臟”。
在目前F級(jí)中型高壓電機(jī)絕緣的制造領(lǐng)域，真空壓力浸潰技術(shù)(即“VPI”技術(shù))是目前公認(rèn)的應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最先進(jìn)的絕緣制造技術(shù)。在國(guó)內(nèi)，自二十余年前就已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用“中膠整浸VPI”的技術(shù)路線作為電機(jī)絕緣制造和絕緣處理的主要技術(shù)，近十年來(lái)，由于技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，國(guó)外較為先進(jìn)的“少膠整浸VPI ”技術(shù)也在國(guó)內(nèi)越來(lái)越廣泛的使用。目前國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的工業(yè)制造方法上，基本上是以上兩種技術(shù)路線并存的局面。
但是，在國(guó)內(nèi)廠家，無(wú)論是已經(jīng)成熟應(yīng)用的“中膠整浸VPI ”，還是正在逐步推廣的 “少膠整浸VPI ”技術(shù)，都由于存在著諸多缺點(diǎn)比如電機(jī)絕緣的絕緣強(qiáng)度較低、絕緣厚度較厚、電機(jī)運(yùn)行溫升高、產(chǎn)品使用和運(yùn)行壽命短等。這主要是由于V PI技術(shù)中所使用的絕緣材料技術(shù)水平普遍不高而造成的，而且，由于電機(jī)制造企業(yè)過(guò)分注重絕緣材料的低廉價(jià)格和操作工藝性，從而忽視了通過(guò)絕緣材料及絕緣技術(shù)水平的提升達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量提高、產(chǎn)品生產(chǎn)所用材料消耗減少的發(fā)展理念。所以，為了保證高壓電機(jī)的可靠運(yùn)行壽命，電機(jī)設(shè)計(jì)人員和電機(jī)絕緣工程師大多均遵循增加絕緣厚度和絕緣材料的使用量以保證電機(jī)絕緣質(zhì)量的思路設(shè)計(jì)和生產(chǎn)高壓電機(jī)產(chǎn)品，這樣做雖然在表面上看似乎節(jié)約了絕緣材料的成本(使用價(jià)格低廉、性能不高的絕緣材料)，但是由于絕緣厚度厚，相應(yīng)的電機(jī)設(shè)計(jì)尺寸和其他鋼鐵、銅導(dǎo)體材料用量也增加很多，使電機(jī)的總體材料制造一直偏高、電機(jī)尺寸偏大、功率低、 出力小、整個(gè)電機(jī)的外形尺寸很大，給人一種傻大黑粗的感覺(jué)。
如前所述，在電機(jī)制造和電機(jī)絕緣技術(shù)的發(fā)展歷程中，自始至終的核心命題即是 如何在滿(mǎn)足電機(jī)運(yùn)行對(duì)絕緣的要求下，設(shè)計(jì)和使用厚度更薄的絕緣結(jié)構(gòu)和絕緣材料。所以， 電機(jī)絕緣技術(shù)的水平進(jìn)而涉及到電機(jī)的技術(shù)水平最直觀的指標(biāo)即是絕緣厚度。
目前國(guó)內(nèi)在使用“中膠整浸VPI ”和“少膠整浸VPI ”技術(shù)生產(chǎn)6kV級(jí)高壓電機(jī)的企業(yè)，以絕緣厚度判斷，技術(shù)水平大概分為三個(gè)檔次第一類(lèi)企業(yè)，數(shù)量眾多，其絕緣技術(shù)屬于大眾水平，大多數(shù)使用“中膠整浸VPI ”絕緣技術(shù)(少數(shù)使用“少膠整浸VPI ”技術(shù))，該類(lèi)電機(jī)制造企業(yè)生產(chǎn)的6kV級(jí)(含額定電壓為6. 0kV、6. 3kV、6. 6kV)高壓電機(jī)，其匝間絕緣厚度均在O. 55、. 60mm左右，主絕緣厚度在I. 7^2. Omm左右；第二類(lèi)企業(yè)，隨著絕緣技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)量正在逐步增多，其技術(shù)水平發(fā)展相對(duì)較高、建成投產(chǎn)時(shí)間較晚并利用后發(fā)優(yōu)勢(shì)應(yīng)用了部分先進(jìn)的絕緣材料和技術(shù)，一般使用“少膠整浸VPI”技術(shù)，其6kV級(jí)(含額定電壓為 6. OkV,6. 3kV、6. 6kV)高壓電機(jī)的絕緣厚度在O. 50 0· 55mm (匝間絕緣)和I. 3 I. 6mm (主絕緣)的水平；第三類(lèi)企業(yè)，數(shù)量極少，屬于行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)(目前國(guó)內(nèi)僅有廣2家)，該企業(yè)生產(chǎn)的6kV級(jí)高壓電機(jī)也使用“少膠整浸VPI”技術(shù)，絕緣厚度為O. 43mm左右(匝間絕緣)和 I. 0Π. 30mm (主絕緣)，是目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的此電壓等級(jí)的高壓電機(jī)中最薄的。但是，由于該生產(chǎn)絕緣結(jié)構(gòu)的質(zhì)量穩(wěn)定性和絕緣裕度仍有不盡如人意之處，故該廠生產(chǎn)的此種薄絕緣結(jié)構(gòu)的6kV級(jí)高壓電機(jī)產(chǎn)量較小，一直未成為該廠在該電壓等級(jí)產(chǎn)品中的主力。
在國(guó)內(nèi)專(zhuān)利檢索發(fā)現(xiàn)有一名稱(chēng)為“適用于高壓電機(jī)的減薄絕緣結(jié)構(gòu)及絕緣處理方法”、專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01010214455. 5的文獻(xiàn)報(bào)道，該文獻(xiàn)中談到在絕緣層使用聚酯薄膜補(bǔ)強(qiáng)少膠粉云母帶，繞包4層，形成理論絕緣厚度為I. 04mm的絕緣層，經(jīng)不飽和環(huán)氧酯體系浸潰樹(shù)脂VPI處理，烘焙固化，試驗(yàn)線圈的擊穿電壓在45kV 46kV之間；另一種絕緣結(jié)構(gòu)，使用聚酯薄膜補(bǔ)強(qiáng)少膠粉云母帶和玻璃布補(bǔ)強(qiáng)少膠粉云母帶兩種材料，混合繞包5層，形成理論絕緣厚度為I. 30mm的絕緣層，經(jīng)不飽和環(huán)氧酯體系浸潰樹(shù)脂VPI處理，烘焙固化，試驗(yàn)線圈的擊穿電壓在53kV飛SkV之間(兩種絕緣結(jié)構(gòu)對(duì)地絕緣層中使用的云母帶按照該文獻(xiàn)的描述均應(yīng)為厚度為O. 13mm的少膠粉云母帶)；該專(zhuān)利中提到的上述兩種線圈根據(jù)原機(jī)械工業(yè)部JB/T50133-1999標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行判定，結(jié)果為合格，但在該標(biāo)準(zhǔn)中要求6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣擊穿電壓的合格標(biāo)準(zhǔn)最低應(yīng)不少于42kV，而在該文獻(xiàn)實(shí)施例中的擊穿電壓裕度并不大，在使用I. 04mm厚度的絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)，情況尤其明顯，僅比標(biāo)準(zhǔn)高T4kV。所以，按此文獻(xiàn)的方法(I. 04mm厚的絕緣結(jié)構(gòu))批量生產(chǎn)制造高壓電機(jī)絕緣的可能很小，考慮到批量生產(chǎn)時(shí)所產(chǎn)生的質(zhì)量偏差，可能會(huì)有部分線圈的絕緣水平比較危險(xiǎn)。所以，該文獻(xiàn)中的絕緣結(jié)構(gòu)僅僅在絕緣厚度為I. 3mm時(shí)具有較大的絕緣裕度和批量生產(chǎn)的可能。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提出一種6kV級(jí)(含額定電壓為6. 0kV、6. 3kV、6. 6kV)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)及制造方法，以改變我國(guó)高壓電機(jī)的普遍落后形象，其主要是通過(guò)提升絕緣材料的絕緣水平，減薄單項(xiàng)材料的厚度尺寸，從而使絕緣結(jié)構(gòu)的電氣強(qiáng)度顯著提升，絕緣的總厚度大幅減小，并達(dá)到電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和高質(zhì)量生產(chǎn)、縮小電機(jī)體積和尺寸、節(jié)省生產(chǎn)用材、相近尺寸的電機(jī)功率輸出提升、相同容量的電機(jī)縮小電機(jī)尺寸的效果。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
一種6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)，包括含有導(dǎo)線絕緣層的電磁線圈、繞制于電磁線圈上的主絕緣層，上述電磁線圈上的導(dǎo)線絕緣層和主絕緣層的空隙中含有的環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂固化物。
所述電磁線圈由繞組銅扁線根據(jù)設(shè)計(jì)要求繞制若干圈而形成。
所述繞組銅扁線含有導(dǎo)線絕緣層，導(dǎo)線絕緣層是由厚度為O. 070±0. 005mm的聚酯薄膜少膠粉云母帶平包若干層，形成具有雙邊絕緣厚度為O. 35mnT0. 40mm的絕緣層。
所述的在繞組銅扁線上繞包使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶的厚度為 O. 070±0. 005mm，其中包含聚酯薄膜、粉云母紙和膠粘劑。
所述的在繞組銅扁線上繞包使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的聚酯薄膜是厚度為O. 030±0. 003mm、單位面積重量為42±5g、由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制得的電氣絕緣用聚酯薄膜。
所述的在繞組銅扁線上繞包使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的粉云母紙為單位面積重量為58±10g的非煅燒型白粉云母紙。
所述的在繞組銅扁線上繞包使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的膠粘劑為至少含有雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)酸鋅鹽化合物的膠粘劑，膠粘劑的含量為所述云母帶總重量的 2% 12%。
所述的主絕緣層是由聚酯薄膜少膠粉云母帶采用50%疊包的方式疊包若干層所形成的，厚度為O. 6mnTl. Omm的絕緣層。
所述的主絕緣層中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶的厚度為O. 09±0. 01mm，其中包含聚酯薄膜、粉云母紙和膠粘劑。
所述的主絕緣層中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的聚酯薄膜為厚度為 O. 030±0. 003mm、單位面積重量為42±5g、由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制得的電氣絕緣用聚酯薄膜。
所述的主絕緣層中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的粉云母紙為單位面積重量為88±10g的非煅燒型白粉云母紙。
所述的主絕緣層中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的膠粘劑為至少含有雙酚A 型環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)酸鋅鹽化合物的膠粘劑，膠粘劑的含量為所述云母帶總重量的29Γ12%。
所述的電磁線圈上的導(dǎo)線絕緣層和主絕緣層的空隙中含有的環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂固化物，是在線圈經(jīng)過(guò)真空壓力浸潰方式浸潰環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂，使電磁線圈的導(dǎo)線絕緣層、主絕緣層中的微小空隙均被填充飽滿(mǎn)該種樹(shù)脂，并通過(guò)加熱烘焙固化得到的樹(shù)脂固化物。
上述的環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂是主要組分為兩種一種是環(huán)氧值> O. 56當(dāng)量/IOOg 的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，另一種是甲基六氫鄰苯二甲酸酐，以上兩種組分占浸潰樹(shù)脂總重量的80 90%。
本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供里一種6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)制造方法，包括如下步驟
a.使用具有厚度為O. 070±0. 005mm的聚酯薄膜少膠粉云母帶平包若干層，形成具有雙邊絕緣厚度為O. 35mnT0. 40mm的導(dǎo)線絕緣層的繞組銅扁線作為材料繞制電磁線圈。
其中，繞組銅扁線中使用的聚酯薄膜粉云母帶包含聚酯薄膜、粉云母紙和膠粘劑
I.聚酯薄膜厚度為0.030±0.003mm、單位面積重量為42±5g、由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制得的電氣絕緣用聚酯薄膜；2.粉云母紙單位面積重量為58±10g的非煅燒型白粉云母紙；3.膠粘劑含量占該云母帶總重量的29Γ12%的，至少含有雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)酸鋅鹽化合物的膠粘劑。
b.在使用上述繞組銅扁線經(jīng)過(guò)繞線、漲型整型等步驟形成定子線圈后，在電磁線圈上50%疊包若干層厚度為O. 09±0. Olmm的聚酯薄膜粉云母帶、形成絕緣厚度為O.6mnTl. Omm的絕緣層，以此作為主絕緣層。
其中，主絕緣層中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶含有聚酯薄膜、云母紙和膠粘劑
I.聚酯薄膜厚度為O. 030±0. 003mm、單位面積重量為42±5g、由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制得的電氣絕緣用聚酯薄膜；2.粉云母紙單位面積重量為88±10g的非煅燒型白粉云母紙；3.膠粘劑含量占該云母帶總重量的29Γ12%的，至少含有雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)酸鋅鹽化合物的膠粘劑。
c.將經(jīng)過(guò)c步驟后的電磁線圈裝配到定子鐵心中，經(jīng)過(guò)固定、接線綁扎后形成電機(jī)的定子繞組。
d.將c步驟中的定子繞組使用環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂進(jìn)行真空壓力浸潰處理，使繞組各個(gè)線圈的絕緣層中填充滿(mǎn)上述浸潰樹(shù)脂，然后將定子繞組在烘爐中加熱烘培固化，使絕緣層中的樹(shù)脂與絕緣層中的云母帶共同構(gòu)成的絕緣結(jié)構(gòu)固化粘結(jié)為一個(gè)整體，形成具有絕緣效果的電機(jī)定子繞組。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的絕緣結(jié)構(gòu)，導(dǎo)線絕緣層的絕緣強(qiáng)度有較大提升，導(dǎo)線絕緣層的絕緣厚度明顯減薄。
在本發(fā)明中，繞制線圈所用的繞組銅扁線是聚酯薄膜粉云母帶繞包銅扁線，此類(lèi)電磁線在減薄絕緣的同時(shí)提升了絕緣層的擊穿電壓。而在傳統(tǒng)技術(shù)中，尤其是技術(shù)水平不高的企業(yè)(最為典型的是前面提到的第一類(lèi)和第二類(lèi)企業(yè))，其所使用的繞組銅扁線通常為以下幾種1.單玻璃絲包聚酰亞胺薄膜繞包銅扁線、2.雙玻璃絲包聚酰亞胺薄膜繞包銅扁線、3.自粘性玻璃絲包聚酰亞胺薄膜繞包銅扁線、4.自粘性玻璃絲包聚酰亞胺薄膜繞包銅扁線。上述的幾種銅扁線的廣泛應(yīng)用主要基于以下原因1.外包的浸漆玻璃絲在包繞到銅扁線外層后有利于防止導(dǎo)線絕緣在制作線圈過(guò)程中的損傷；2.由于銅扁線絕緣內(nèi)層是半疊包的聚酰亞胺薄膜，在常規(guī)情況下電氣性能相對(duì)較好，結(jié)合外層的浸漆玻璃絲絕緣效果能滿(mǎn)足要求；3.該類(lèi)型的銅扁線上的導(dǎo)線絕緣厚度大多在O. 040mnT0. 060mm之間，絕緣厚度適中。
但是，若要減薄上述的導(dǎo)線絕緣的厚度，這幾種銅扁線就表現(xiàn)出了一些局限I.該類(lèi)銅扁線外包的浸漆玻璃絲的主要作用是提高導(dǎo)線的耐磨性和提供少量絕緣加強(qiáng)，而此類(lèi)結(jié)構(gòu)的繞組銅扁線能夠大大避免銅扁線受到由于機(jī)械磕碰帶來(lái)的損傷，但對(duì)絕緣的加強(qiáng)效果并不高；2.銅扁線上主要起絕緣作用的材料是半迭包的聚酰亞胺薄膜，在這種情況下，在使用該類(lèi)銅扁線制作電磁線圈過(guò)程中，尤其是銅扁線根據(jù)設(shè)計(jì)要求而產(chǎn)生彎曲時(shí)，處于彎曲半徑外圓側(cè)的玻璃絲由于拉伸作用而產(chǎn)生少量開(kāi)裂，此處的絕緣強(qiáng)度僅由絕緣內(nèi)層的聚酰亞胺薄膜承受而顯得較為薄弱；3.若仍以上述銅扁線彎曲的例子來(lái)說(shuō)，彎曲半徑外側(cè)、絕緣內(nèi)層的半疊包聚酰亞胺薄膜同樣受到拉伸作用，從而使絕緣局部處于小于半疊包的狀態(tài)，產(chǎn)生了僅有一層被拉伸的聚酰亞胺薄膜作為絕緣層的情況，進(jìn)而使導(dǎo)線絕緣的裕度進(jìn)一步減小；4.基于上述原理，繞包玻璃絲主要提供了機(jī)械加強(qiáng)而很少提供絕緣加強(qiáng)， 但重要的是其占據(jù)了大部分的銅扁線絕緣厚度，該情況對(duì)在保證絕緣強(qiáng)度的基礎(chǔ)上減薄絕緣厚度十分不利。
基于以上原因，我們?cè)O(shè)計(jì)了厚度為O. 070±0. 005mm的聚酯薄膜少膠粉云母帶繞包銅扁線代替以上幾種常用的銅扁線，假設(shè)該云母帶采用三層平包的方式，則理論上該銅扁線的絕緣厚度為O. 42mm，但是，考慮到在繞包云母帶時(shí)由于拉伸引起云母帶厚度變薄，則實(shí)際絕緣厚度僅在O. 35mnT0. 40mm之間。
本發(fā)明中導(dǎo)線絕緣的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在1.每一層繞包的粉云母帶均具有良好的絕緣性能，整個(gè)絕緣層的所有材料均能提供良好的絕緣加強(qiáng)；2.每一層繞包的粉云母帶均能達(dá)到與聚酰亞胺薄膜等同甚至更好的絕緣強(qiáng)度，這是因?yàn)樵颇笌Р坏薪^緣薄膜，而且含有粉云母這種性能優(yōu)異的富含微孔利于浸潰的無(wú)機(jī)絕緣材料，尤其在經(jīng)過(guò)真空壓力浸潰(VPI)工藝進(jìn)行處理并加熱固化后，整個(gè)絕緣層中的所有微孔均會(huì)被浸潰樹(shù)脂固化物填充飽滿(mǎn)，所以在最大程度上降低了由于銅扁線彎曲使絕緣層被拉伸導(dǎo)致的絕緣強(qiáng)度下降的影響；3.正是基于以上兩點(diǎn)，使銅扁線上的絕緣層具有更好的電氣強(qiáng)度，從而為在滿(mǎn)足同樣性能要求下減薄導(dǎo)線絕緣厚度提供了可能。通過(guò)本發(fā)明，每根銅扁線的導(dǎo)線絕緣厚度均從O. 40mnT0· 60mm減少至O. 35mnT0· 40mm,每根減少了 O. IOmm (以現(xiàn)有技術(shù)的絕緣厚度按 O. 50mm計(jì),本發(fā)明的絕緣厚度按照的O. 40mm計(jì)),而若以較為簡(jiǎn)單的電磁線圈的2排16阻計(jì)算，則僅導(dǎo)線絕緣減薄所帶來(lái)的電磁線圈截面尺寸的減少即相當(dāng)可觀，高度方向上減少了 I. 60mm,寬度方向上減少了 O. 20mm,導(dǎo)線絕緣減薄的厚度占傳統(tǒng)技術(shù)中絕緣厚度的20%。
本發(fā)明的絕緣結(jié)構(gòu)，主絕緣層的絕緣強(qiáng)度有較大提升，主絕緣層的絕緣厚度明顯減薄。
在本發(fā)明中，電磁線圈的主絕緣層使用的是厚度為O. 09±0. Olmm的聚酯薄膜少膠粉云母帶，這相比于傳統(tǒng)技術(shù)中的主絕緣用云母帶(一般為O. 13mm±0. 02mm) 明顯減薄，由此假設(shè)本發(fā)明中的主絕緣層的繞包層數(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)中的繞包層數(shù)相同 (假設(shè)層數(shù)均為n)，則整個(gè)絕緣層的厚度可在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上減薄30%左右((現(xiàn)有技術(shù)云母帶的厚度O. 13X2n-本發(fā)明技術(shù)云母帶的厚度0.09X2n)/現(xiàn)有技術(shù)云母帶的厚度O. 13X2nX100%=30. 8%)。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明的絕緣結(jié)構(gòu)應(yīng)用于 6kV高壓電機(jī)線圈試驗(yàn)，與傳統(tǒng)技術(shù)的絕緣厚度相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)絕緣厚度從現(xiàn)有的普遍應(yīng)用技術(shù)的I. 3^2. Omm減薄到O. 6mnTl· 0mm,絕緣減薄的幅度一般在23% ((I. 3-1. 0)/1. 3X100%=23. 1%)到 60% ( (2. 0-0. 6)/2. OX 100%=60%)之間。另一方面，本發(fā)明的技術(shù)方案經(jīng)電氣試驗(yàn)證實(shí)，本發(fā)明的絕緣結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的電氣性能和相比于傳統(tǒng)技術(shù)更大的絕緣裕度，絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿電壓可以超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求20kV左右，擊穿場(chǎng)強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)分等要求中優(yōu)等品的兩倍以上，即使考慮到本發(fā)明的絕緣結(jié)構(gòu)以后應(yīng)用實(shí)際的電機(jī)絕緣生產(chǎn)中，會(huì)有因?yàn)樯a(chǎn)工藝的分散性出現(xiàn)一定波動(dòng)，但本發(fā)明提供的絕緣裕度也更大。
由以上兩點(diǎn)可以看出，通過(guò)本發(fā)明技術(shù)的應(yīng)用，可以大幅度減少絕緣材料的使用量，進(jìn)一步的，通過(guò)電機(jī)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，使用于電機(jī)制造過(guò)程中的金屬材料，包括銅導(dǎo)體、矽鋼片、鋼鐵結(jié)構(gòu)件、機(jī)座、焊接材料、冷卻器等各種材料和配套設(shè)備以及帶來(lái)的工時(shí)、加工費(fèi)的各項(xiàng)費(fèi)用也明顯節(jié)省。經(jīng)過(guò)粗略的計(jì)算，一臺(tái)6kV級(jí)高壓電機(jī)，絕緣厚度減小2(Γ30%，將促使電機(jī)整體體積減小,一般會(huì)降低電機(jī)生產(chǎn)中的各種材料成本總和的5°/Γ 2%。


圖I為6kV級(jí)高壓電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的線圈直線部分的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
其中I一含有導(dǎo)線絕緣層的電磁線圈、2—主絕緣層、3—表面防護(hù)層。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖I :一種6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)，包括含有聚酯薄膜少膠粉云母帶與環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂固化物構(gòu)成導(dǎo)線絕緣層的電磁線圈I、繞制于電磁線圈外的由聚酯薄膜少膠粉云母帶與環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂固化物構(gòu)成的主絕緣層2、以及繞制于主絕緣層外的表面防護(hù)層3。
所述電磁線圈I由繞組銅扁線根據(jù)設(shè)計(jì)要求繞制若干圈而形成。
所述電磁線圈I中的繞組銅扁線含有導(dǎo)線絕緣層，導(dǎo)線絕緣層是由厚度為O. 070±0. 005mm的聚酯薄膜少膠粉云母帶平包若干層，形成具有雙邊絕緣厚度為 O. 35mm 0. 40mm的絕緣層。
所述電磁線圈I中的在繞組銅扁線上繞包使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶的厚度為O. 070±0. 005mm，其中包含聚酯薄膜、粉云母紙和膠粘劑。
所述電磁線圈I中的在繞組銅扁線上繞包使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的聚酯薄膜是厚度為O. 030±0. 003mm、單位面積重量為42±5g、由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制得的電氣絕緣用聚酯薄膜。
所述電磁線圈I中的在繞組銅扁線上繞包使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的粉云母紙為單位面積重量為58±10g的非煅燒型白粉云母紙。
所述電磁線圈I中的在繞組銅扁線上繞包使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的膠粘劑為至少含有雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)酸鋅鹽化合物的膠粘劑，膠粘劑的含量為所述云母帶總重量的29Γ12%。
所述的主絕緣層2是由聚酯薄膜少膠粉云母帶采用50%疊包的方式疊包若干層所形成的，厚度為O. 6mnTl. Omm的絕緣層。
所述的主絕緣層2中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶的厚度為O. 09±0. 01mm，其中包含聚酯薄膜、粉云母紙和膠粘劑。
所述的主絕緣層2中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的聚酯薄膜為厚度為 O. 030±0. 003mm、單位面積重量為42±5g、由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制得的電氣絕緣用聚酯薄膜。
所述的主絕緣層2中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的粉云母紙為單位面積重量為88±10g的非煅燒型白粉云母紙。
所述的主絕緣層2中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的膠粘劑為至少含有雙酚A 型環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)酸鋅鹽化合物的膠粘劑，膠粘劑的含量為所述云母帶總重量的29Γ12%。
所述的電磁線圈I上的導(dǎo)線絕緣層和所述的主絕緣層2的空隙中含有的環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂固化物，是在線圈經(jīng)過(guò)真空壓力浸潰方式浸潰環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂，使電磁線圈的導(dǎo)線絕緣層、主絕緣層中的微小空隙均被填充飽滿(mǎn)該種樹(shù)脂，并通過(guò)加熱烘焙固化得到的樹(shù)脂固化物。
上述的環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂是主要組分為兩種一種是環(huán)氧值> O. 56當(dāng)量/IOOg 的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，另一種是甲基六氫鄰苯二甲酸酐，以上兩種組分占浸潰樹(shù)脂總重量的80 90%。
所述的表面防護(hù)層是低阻防暈帶。
一種6kV級(jí)(含額定電壓為6. 0kV、6. 3kV、6. 6kV)的高壓電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的制造方法，包括如下步驟
a.使用具有厚度為O. 070±0. 005mm的聚酯薄膜少膠粉云母帶平包若干層,形成具有雙邊絕緣厚度為O. 35mnT0. 40mm的導(dǎo)線絕緣層的繞組銅扁線作為材料繞制電磁線圈。
其中，繞組銅扁線中使用的聚酯薄膜粉云母帶包含聚酯薄膜、粉云母紙和膠粘劑
I.聚酯薄膜厚度為O. 030±0. 003mm、單位面積重量為42±5g、由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制得的電氣絕緣用聚酯薄膜；2.粉云母紙單位面積重量為58±10g的非煅燒型白粉云母紙；3.膠粘劑含量占該云母帶總重量的29Γ12%的，至少含有雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)酸鋅鹽化合物的膠粘劑。
b.在使用上述繞組銅扁線經(jīng)過(guò)繞線、漲型整型等步驟形成定子線圈后，在電磁線圈上50%疊包若干層厚度為O. 09±0. Olmm的聚酯薄膜粉云母帶、形成絕緣厚度為 O. 6mnTl. Omm的絕緣層，以此作為主絕緣層。
其中，主絕緣層中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶含有聚酯薄膜、云母紙和膠粘劑
I.聚酯薄膜厚度為O. 030±0. 003mm、單位面積重量為42±5g、由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制得的電氣絕緣用聚酯薄膜；2.粉云母紙單位面積重量為88±10g的非煅燒型白粉云母紙；3.膠粘劑含量占該云母帶總重量的29Γ12%的，至少含有雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)酸鋅鹽化合物的膠粘劑。
c.將經(jīng)過(guò)c步驟后的電磁線圈裝配到定子鐵心中，經(jīng)過(guò)固定、接線綁扎后形成電機(jī)的定子繞組。
d.將c步驟中的定子繞組使用環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂進(jìn)行真空壓力浸潰處理，使繞組各個(gè)線圈的絕緣層中填充滿(mǎn)上述浸潰樹(shù)脂，然后將定子繞組在烘爐中加熱烘培固化，使絕緣層中的樹(shù)脂與絕緣層中的云母帶共同構(gòu)成的絕緣結(jié)構(gòu)固化粘結(jié)為一個(gè)整體，形成具有絕緣效果的電機(jī)定子繞組。
實(shí)施例
應(yīng)用本發(fā)明絕緣結(jié)構(gòu)制作電機(jī)線圈，使用三層聚酯薄膜云母平包繞包銅扁線作為繞組銅扁線，銅導(dǎo)體截面尺寸為2. 2X5. 0mm，匝間雙邊絕緣厚度為O. 40mm。經(jīng)雙排并繞10 匝、漲型匝間膠化后，繞包厚度為O. 09mm的聚酯薄膜少膠粉云母帶5層，以此作為主絕緣層 (其絕緣厚度為O. 90_)，然后包低阻防暈帶和高阻防暈帶，經(jīng)真空壓力浸潰烘焙固化后，其槽部線圈總尺寸為12. 76mmX27. 96mm，槽部總截面積約為356. 8mm2，其中銅導(dǎo)體總截面積為220mm2，銅導(dǎo)體截面積占線圈槽部總截面積的61. 7%。
若以傳統(tǒng)的電機(jī)線圈作為對(duì)比，假定銅導(dǎo)體尺寸、繞線方式VPI浸漆等工藝完全一樣，使用雙邊匝間絕緣為O. 5mm的繞組線、繞包厚度為O. 13mm的環(huán)氧玻璃中膠粉云母帶 7層，以此作為主絕緣層，(其絕緣厚度為I. 8mm)，其槽部線圈尺寸為14. 76mmX30. 76mm, 槽部總截面積約為454. 0mm2，其中銅導(dǎo)體總截面積為220mm2，銅導(dǎo)體截面積占總截面積的 48. 5%。
權(quán)利要求
1.一種6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括含有導(dǎo)線絕緣層的電磁線圈、繞制于電磁線圈上的主絕緣層，上述電磁線圈上的導(dǎo)線絕緣層和主絕緣層的空隙中含有的環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂固化物；所述電磁線圈由繞組銅扁線繞制若干圈而形成；所述繞組銅扁線含有導(dǎo)線絕緣層，導(dǎo)線絕緣層是由厚度為O. 070±0. 005mm的聚酯薄膜少膠粉云母帶平包若干層，形成具有雙邊絕緣厚度為O. 35mnT0. 40mm的絕緣層；所述的在繞組銅扁線上繞包使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶的厚度為O. 070±0. 005mm，其中包含聚酯薄膜、粉云母紙和膠粘劑；所述的主絕緣層是由聚酯薄膜少膠粉云母帶采用50%疊包的方式疊包若干層所形成的，厚度為O. 6mnTl. Omm的絕緣層；所述的主絕緣層中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶的厚度為O. 09±0. 01mm，其中包含聚酯薄膜、粉云母紙和膠粘劑。
2.如權(quán)利要求I所述的一種6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的在繞組銅扁線上繞包使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的聚酯薄膜是厚度為O. 030±0. 003mm、單位面積重量為42±5g、由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制得的電氣絕緣用聚酯薄膜。
3.如權(quán)利要求I所述的一種6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的在繞組銅扁線上繞包使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的粉云母紙為單位面積重量為58±10g的非煅燒型白粉云母紙。
4.如權(quán)利要求I所述的一種6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的在繞組銅扁線上繞包使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的膠粘劑為至少含有雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)酸鋅鹽化合物的膠粘劑，膠粘劑的含量為所述云母帶總重量的29Γ12%。
5.如權(quán)利要求I所述的一種6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的主絕緣層中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的聚酯薄膜為厚度為O. 030±0. 003mm、單位面積重量為42±5g、由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制得的電氣絕緣用聚酯薄膜。
6.如權(quán)利要求I所述的一種6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的主絕緣層中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的粉云母紙為單位面積重量為88±10g的非煅燒型白粉云母紙。
7.如權(quán)利要求I所述的一種6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的主絕緣層中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶中的膠粘劑為至少含有雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)酸鋅鹽化合物的膠粘劑，膠粘劑的含量為所述云母帶總重量的29Γ12%。
8.如權(quán)利要求I所述的一種6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的電磁線圈上的導(dǎo)線絕緣層和主絕緣層的空隙中含有的環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂固化物，是在線圈經(jīng)過(guò)真空壓力浸潰方式浸潰環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂，使電磁線圈的導(dǎo)線絕緣層、主絕緣層中的微小空隙均被填充飽滿(mǎn)該種樹(shù)脂，并通過(guò)加熱烘焙固化得到的樹(shù)脂固化物。
9.一種6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，包括如下步驟 a.使用具有厚度為O. 070±0. 005mm的聚酯薄膜少膠粉云母帶平包若干層，形成具有雙邊絕緣厚度為O. 35mnT0. 40mm的導(dǎo)線絕緣層的繞組銅扁線作為材料繞制電磁線圈； 其中，繞組銅扁線中使用的聚酯薄膜粉云母帶包含聚酯薄膜、粉云母紙和膠粘劑 聚酯薄膜厚度為O. 030±0. 003mm、單位面積重量為42±5g、由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制得的電氣絕緣用聚酯薄膜； 粉云母紙單位面積重量為58±10g的非煅燒型白粉云母紙； 膠粘劑含量占該云母帶總重量的29Γ12%的，至少含有雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)酸鋅鹽化合物的膠粘劑； b.在使用上述繞組銅扁線經(jīng)過(guò)繞線、漲型整型等步驟形成定子線圈后，在電磁線圈上50%疊包若干層厚度為O. 09±0. Olmm的聚酯薄膜粉云母帶、形成絕緣厚度為O. 6mnTl. Omm的絕緣層，以此作為主絕緣層； 其中，主絕緣層中使用的聚酯薄膜少膠粉云母帶含有聚酯薄膜、云母紙和膠粘劑 聚酯薄膜厚度為O. 030±0. 003mm、單位面積重量為42±5g、由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制得的電氣絕緣用聚酯薄膜； 粉云母紙單位面積重量為88±10g的非煅燒型白粉云母紙； 膠粘劑含量占該云母帶總重量的29Γ12%的，至少含有雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)酸鋅鹽化合物的膠粘劑； c.將經(jīng)過(guò)c步驟后的電磁線圈裝配到定子鐵心中，經(jīng)過(guò)固定、接線綁扎后形成電機(jī)的定子繞組； d.將c步驟中的定子繞組使用環(huán)氧酸酐型浸潰樹(shù)脂進(jìn)行真空壓力浸潰處理，使繞組各個(gè)線圈的絕緣層中填充滿(mǎn)上述浸潰樹(shù)脂，然后將定子繞組在烘爐中加熱烘培固化，使絕緣層中的樹(shù)脂與絕緣層中的云母帶共同構(gòu)成的絕緣結(jié)構(gòu)固化粘結(jié)為一個(gè)整體，形成具有絕緣效果的電機(jī)定子繞組。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種6kV級(jí)高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)及其制造方法，包括含有導(dǎo)線絕緣層的電磁線圈、繞制于電磁線圈上的主絕緣層，上述電磁線圈上的導(dǎo)線絕緣層和主絕緣層的空隙中含有的環(huán)氧酸酐型浸漬樹(shù)脂固化物。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于，導(dǎo)線絕緣層和主絕緣層的絕緣強(qiáng)度都有較大提升，而其絕緣厚度卻明顯減薄。
文檔編號(hào)H02K15/10GK102983654SQ20121016280
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者李雪, 倪永慶, 白雙建 申請(qǐng)人:上海同立電工材料有限公司