3kV級(jí)以上高壓高效電機(jī)高導(dǎo)熱絕緣結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電機(jī)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，是一種3kV以上高壓高效電機(jī)高導(dǎo)熱絕緣結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)高壓電機(jī)向高效率方向發(fā)展，為了使高壓電機(jī)實(shí)現(xiàn)高效率化、小型化和低成本化，就需要提高電機(jī)的散熱性能，但提高電機(jī)的散熱性能以及使電機(jī)的效率達(dá)到一定程度要受到多方面限制，特別是電機(jī)的絕緣系統(tǒng)受電磁方面和原材料方面的制約。通常情況下電機(jī)效率提高，電機(jī)溫度隨之升高，這是因?yàn)殡姍C(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，電氣絕緣作為熱的障礙體將阻止熱量向鐵芯和冷卻介質(zhì)發(fā)散，導(dǎo)致電機(jī)溫度升高，而電機(jī)溫度一旦升高，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)下，高的運(yùn)行溫度就會(huì)引起其絕緣材料老化、降低介電性能及機(jī)械性能，導(dǎo)致電機(jī)功率降低及壽命減少，就會(huì)出現(xiàn)燒損毀機(jī)現(xiàn)象，存在使用壽命短和安全隱患的問(wèn)題。因此，就要求電機(jī)絕緣具有較高的導(dǎo)熱率。目前國(guó)內(nèi)高壓電機(jī)主要依靠改善散熱條件來(lái)降低溫升，這樣做勢(shì)必增大了電機(jī)的體積和制造成本，單機(jī)容量也受到很大限制。而定子鐵芯絕緣又是高壓電機(jī)絕緣系統(tǒng)中最重要的部分，在很大程度上決定了電機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，也決定了電機(jī)運(yùn)行的可靠性和使用壽命。而現(xiàn)有高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)沒(méi)有達(dá)到高效電機(jī)的要求，因此，難以實(shí)現(xiàn)高壓電機(jī)效率提高、溫升下降的目的。為此，研制高壓電機(jī)的高導(dǎo)熱絕緣結(jié)構(gòu)乃是當(dāng)前制造業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種既能提高電機(jī)效率，又能使電機(jī)溫升下降的3kV以上高壓高效電機(jī)高導(dǎo)熱絕緣結(jié)構(gòu)。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采取的技術(shù)方案是:該絕緣結(jié)構(gòu)包括:高壓電機(jī)中的定子鐵芯、定子線圈、槽楔和電機(jī)絕緣紙，其中，定子鐵芯為高導(dǎo)熱有繞組定子鐵芯，采用的是高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠浸漬絕緣結(jié)構(gòu)，電機(jī)絕緣紙采用高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣紙，是由上層絕緣紙、薄膜和下層絕緣紙組成的復(fù)合壓制品，其中，在上層絕緣紙與薄膜之間及下層絕緣紙與薄膜之間涂覆有高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠層；其特征在于:
所述槽楔采用高導(dǎo)熱槽泥填充絕緣結(jié)構(gòu)，高導(dǎo)熱槽泥為按重量百分比配比的70%?90%鐵粉或磁粉與10%?30%高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠混合構(gòu)成的填充料制品；
所述定子線圈的直線部分和端線部分采用高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶連續(xù)多層包繞結(jié)構(gòu)，其包繞層為7?9層的半疊包方式；
所述高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶是由高導(dǎo)熱云母粉紙層、補(bǔ)強(qiáng)材料層、高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠層復(fù)合壓制而成的單面型、雙面型和三合一型三種高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶；
所述高導(dǎo)熱云母粉紙層為云母磷片和氮化鋁兩種原料的混合制品，其兩種原料的配比按重量份為:云母鱗片70?75份、氮化鋁20?30份；
所述的高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶的制作方法是按以下步驟進(jìn)行:
一、高導(dǎo)熱云母粉紙的制作: 步驟1:復(fù)合云母粉的制備:按所述配比將挑選出的云母磷片放入煅燒爐內(nèi)在1000°C?1300°C的高溫下煅燒，在煅燒的過(guò)程中，再按所述配比加入氮化鋁，煅燒時(shí)間為1?5h，制成煅燒復(fù)合云母粉備用；
步驟2:高導(dǎo)熱復(fù)合云母粉紙的制備:將煅燒后的復(fù)合云母粉置入云母抄紙機(jī)上，過(guò)網(wǎng)碾壓成型為按設(shè)計(jì)要求厚度的高導(dǎo)熱復(fù)合云母粉紙，收卷后備用；
二、高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶的制作方法如下:
a)單面型絕緣纏繞帶:以高導(dǎo)熱復(fù)合云母粉紙為基材，用無(wú)堿玻璃纖維作單面補(bǔ)強(qiáng)材料，在復(fù)合機(jī)上，下層為高導(dǎo)熱復(fù)合云母粉紙，上層為無(wú)堿玻璃纖維，兩層之間涂覆有高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠，其涂覆量為單面型纏繞帶總質(zhì)量的5%?11%，經(jīng)復(fù)合壓制后，置入烘干爐中，其烘干溫度為115°C?130°C，烘干時(shí)間1?3 h，烘干至半固化狀態(tài)后，取樣檢測(cè)符合膠凝固化的標(biāo)準(zhǔn)即可，制成單面型高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶卷材，收卷后備用；
b)雙面型絕緣纏繞帶:以高導(dǎo)熱復(fù)合云母粉紙為基材，用無(wú)堿玻璃纖維和無(wú)堿玻璃纖維布作雙面補(bǔ)強(qiáng)材料，在復(fù)合機(jī)上，下層為無(wú)堿玻璃纖維布，中層為高導(dǎo)熱復(fù)合云母粉紙，上層為無(wú)堿玻璃纖維，各層間涂覆有高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠，其涂覆量為雙面型纏繞帶總質(zhì)量的5%?11%，經(jīng)復(fù)合壓制后，置入烘干爐中，其烘干溫度為115°C?130°C，烘干時(shí)間1?3 h，烘干至半固化狀態(tài)后，取樣檢測(cè)符合膠凝固化的標(biāo)準(zhǔn)即可，制成雙面型高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶卷材，收卷后備用；
c)三合一型絕緣纏繞帶:以高導(dǎo)熱復(fù)合云母粉紙為基材，用無(wú)堿玻璃纖維和薄膜作雙面補(bǔ)強(qiáng)材料，在復(fù)合機(jī)上，下層為薄膜，中層為高導(dǎo)熱復(fù)合云母粉紙，上層為無(wú)堿玻璃纖維，各層間涂覆有高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠，其涂覆量為三合一型纏繞帶總質(zhì)量的5%?11%，經(jīng)復(fù)合壓制后，置入烘干爐中，其烘干溫度為115 °C?130 °C，烘干時(shí)間1?3 h，烘干至半固化狀態(tài)后，取樣檢測(cè)符合膠凝固化的標(biāo)準(zhǔn)即可，制成三合一型高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶卷材，收卷后備用；
d)分切成帶:分別將a)、b)、c)三種類型的纏繞帶卷材開(kāi)卷后，按常規(guī)方法在分切機(jī)上分別分切成需要的纏繞帶寬度，即為高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶狀材料。
[0005]本發(fā)明中所用到的高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠以及高導(dǎo)熱絕緣紙是本申請(qǐng)人在先申請(qǐng)的專利，其專利號(hào)為:201310635339.4專利名稱為“低壓高效電機(jī)高導(dǎo)熱絕緣結(jié)構(gòu)及其制作方法”。
[0006]按照上述方案制成的高壓高效電機(jī)高導(dǎo)熱絕緣結(jié)構(gòu)，其有益效果是:
(1)本發(fā)明高壓電機(jī)的高導(dǎo)熱定子鐵芯，由于在定子線圈的包繞中使用了高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶，在槽楔中填充了高導(dǎo)熱槽泥以及在電機(jī)定子鐵芯整體浸漬中使用了高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠，可使高壓電機(jī)的導(dǎo)熱系數(shù)由原先的0.16W/°C m提高至0.4ff/°C m，提高了 1.875倍，有效改善了高壓電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性能，其絕緣可達(dá)到F、Η級(jí)的電機(jī)絕緣要求。
[0007](2)將具有優(yōu)良導(dǎo)熱性的高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶、高導(dǎo)熱槽泥填充料和高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠，應(yīng)用在高壓電機(jī)有繞組定子鐵芯結(jié)構(gòu)中，能克服普通絕緣結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱能力差的弊端，并能順利地將電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出，因此，在同等條件下能夠有效地提高高壓電機(jī)效率1%?3%，電機(jī)溫升下降明顯，其電機(jī)平均溫升下降8Κ。以6kV電壓為例，高壓電機(jī)成型線圈的單邊厚度由原先的1.8mm減少為1.0mm,可使每臺(tái)電機(jī)降低制造成本1萬(wàn)元以上。
[0008](3)在本發(fā)明中采用了少膠絕緣體系，所制作的高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶具有很高的導(dǎo)熱性、耐熱性、防潮性、電氣性能機(jī)械強(qiáng)度和浸漬性能，通過(guò)將高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶包繞在在電機(jī)定子線圈上的直線部分和端線部分，既絕緣又有很好的導(dǎo)熱傳熱性能，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)損耗降低、效率提高、發(fā)熱量下降、溫升降低的目的，由此可進(jìn)一步提高高壓電機(jī)工作的穩(wěn)定性和可靠性，延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。
[0009](4)經(jīng)高導(dǎo)熱VIP處理的定子鐵芯絕緣結(jié)構(gòu)中，絕緣內(nèi)部無(wú)氣隙，整體性能良好，有利于提尚尚壓電機(jī)絕緣的電氣性能和耐電壽命，從而達(dá)到提尚電機(jī)的技術(shù)指標(biāo)，運(yùn)彳丁壽命及可靠性的有益效果，同時(shí)也簡(jiǎn)化了高壓電機(jī)絕緣的制造工藝，提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，而且有利于提尚尚壓電機(jī)絕緣質(zhì)量的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中A_A的截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]參看圖1、圖2，本發(fā)明的3kV以上高壓高效電機(jī)高導(dǎo)熱絕緣結(jié)構(gòu)包括:高壓電機(jī)中的定子鐵芯1、定子線圈2、槽楔3和電機(jī)絕緣紙4，其中，定子鐵芯1為高導(dǎo)熱有繞組定子鐵芯，采用的是高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠浸漬絕緣結(jié)構(gòu)，電機(jī)絕緣紙4采用高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣紙，該絕緣紙4是由上層絕緣紙、薄膜和下層絕緣紙組成的復(fù)合壓制品，其中，在上層絕緣紙與薄膜之間及下層絕緣紙與薄膜之間涂覆有高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠層，其所用的上、下層絕緣紙均采用高性能的Ν0ΜΕΧ紙或杜邦紙或昆特紙或聚楓紙或聚芳紙或惡二挫紙。在本發(fā)明中，絕緣紙4和纏繞帶中所用的薄膜均采用聚酯薄膜或亞胺薄膜。槽楔3采用高導(dǎo)熱槽泥填充絕緣結(jié)構(gòu)，高導(dǎo)熱槽泥為鐵粉或磁粉與高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠混合構(gòu)成的填充料制品；其原料的配比按重量百分比為:鐵粉或磁粉70%?90%、高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠10%?30% ;制作時(shí)，只需將所述兩種原料按照配比量配制后，攪拌混合均勻，即可使用。在定子線圈2的直線部分和端線部分采用高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶連續(xù)多層包繞結(jié)構(gòu)，其包繞層為7?9層的半疊包方式。所述高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶是由高導(dǎo)熱云母粉紙層、補(bǔ)強(qiáng)材料層、高導(dǎo)熱復(fù)合絕緣膠層復(fù)合壓制而成的單面型、雙面型和三合一型三種類型的高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶；所述高導(dǎo)熱云母粉紙層為按重量份配比的云母磷片70?75份和氮化鋁20?30份兩種原料的混合制品，該高導(dǎo)熱云母粉紙的制作方法是:先進(jìn)行復(fù)合云母粉的制備，將挑選出的云母磷片放入煅燒爐內(nèi)在1000°C?1300°C的高溫下煅燒，在煅燒的過(guò)程中，按所述云母鱗片70?75份、氮化鋁20?30份的配比加入氮化鋁，煅燒時(shí)間為1?5h，其煅燒時(shí)間的長(zhǎng)短是根據(jù)煅燒溫度的高低來(lái)定，制成煅燒復(fù)合云母粉備用；然后將煅燒后的復(fù)合云母粉置入云母抄紙機(jī)上，過(guò)網(wǎng)碾壓成型為按設(shè)計(jì)要求厚度的高導(dǎo)熱復(fù)合云母粉紙，收卷后備用；
本發(fā)明的高導(dǎo)熱絕緣纏繞帶包括單面型絕緣纏繞帶、雙面型絕緣纏繞帶和三合一型絕緣纏繞帶三種，各型纏繞帶的制作方法如下:
a)單面型絕緣纏繞帶:以高導(dǎo)熱復(fù)合云母粉紙為基材，用無(wú)堿玻璃纖維作單面補(bǔ)強(qiáng)材料，在復(fù)合機(jī)上，下層為高導(dǎo)熱復(fù)合云母粉紙，上層為無(wú)堿玻璃纖維