一種提高永磁電機定子絕緣處理過程浸漬漆填充效果的工藝方法

李文翔

摘要：永磁電機中絕緣結構的性能對設備運行的穩定性具有重要的作用，為了有效提升永磁電機定子絕緣處理過程鐵心槽內浸漬漆的填充效果，將依據永磁電機的結構特性，獲取永磁電機定子嵌線過程對定子鐵心槽口的新型密封工藝，以使絕緣結構具有更好的完整性、可靠性。研究結果顯示，新工藝下鐵心槽內結構間隙浸漬漆的填充極為充分，檢測數據中絕緣電阻、介質損耗、擊穿電壓相較于原始狀態均具有顯著的增加。

關鍵詞：永磁電機;定子絕緣;浸漬漆;鐵心槽;密封工藝

引言

絕緣的處理作為電機生產中至關重要的內容，其性能程度將直接影響電機的使用周期。在電機的生產中會采用VPI工藝（真空壓力浸漬）填充以及絕緣烘焙，以獲取較好的絕緣性能。電機的實際的絕緣性能與鐵心槽內的浸漬漆填充效果具有直接的聯系，VPI工藝是利用浸漬樹脂將電機鐵心槽部中槽絕緣與繞組、繞組與繞組的層間等區域內的空隙進行填充處理，但槽絕緣與層間絕緣對于浸漬漆的吸附效果不佳，無法保證浸漬漆的有效存留，并且隨著浸漬漆的流失減少將會導致孔洞的產生，最終致使電機絕緣性能不佳的情況[1]。針對這種情況，為了提升永磁電機定子絕緣處理過程浸漬填充效果，將提出新型的絕緣處理工藝。

1 電機定子絕緣槽部結構及絕緣浸漆處理

永磁電機結構形式為內定子，定子繞組位于結構內轉子鐵心外圓的鐵心槽中（如圖1所示），繞組與鐵心間由槽絕緣阻隔，由于上下繞組間具有電位差因此二者間采用層間絕緣阻隔。目前永磁電機絕緣烘焙常用的工藝有兩種，即定子鐵心槽方向與地面水平方式的立式靜止烘焙，以及定子鐵心槽方向與地面平行方式的臥式旋轉烘焙。由于槽絕緣與層間絕緣對于浸漬漆的吸附效果不佳，將導致槽內浸潰漆的大量流失，因此，在兩種烘培工藝實施過程中均會出現浸漬漆的流失[2]。

現階段，雖然出現了通過增加線圈放入槽內后占用槽內空間的比例的方式以降低浸漬漆流失情況，但這種方法的效果并不理想：槽內較高的線圈占據比例不僅會提升嵌線難度，還會導致絕緣因過度壓縮而發生損傷，進而造成浸漬漆吸附效果的不升反降，甚至對槽內浸漬漆滲透效果產生影響，無法起到阻隔槽內浸漬漆流失的作用。另外也有研究中提出浸漬漆將定子槽口封閉，并配合立式靜止烘焙工藝以提升填充效果，但這種方法進行立式靜止烘培時將會導致浸漬漆集中在繞組底部，形成上層掛漆不足、底層漆膜過厚的問題;在立式靜止烘焙工藝下將造成繞組表面形成漆瘤，影響后續裝配操作，若對漆瘤進行打磨可能造成絕緣受到破壞。因此，有效解決烘培中浸漬漆問題成為目前亟待解決的技術難題[3]。

2 提高鐵心槽部浸漬漆填充效果的工藝方法

本研究針為提升鐵心槽部浸漬漆填充效果，提出了槽口密封工藝方法。該工藝核心是在嵌線時采用適用的材料對鐵心槽部兩端實施處理，使其構成密封的環境，避免在烘培處理時發生槽內漆液流失;待到浸漬漆完全固化后定子槽將成為密封空間，實現防潮、防腐以及提升絕緣性能的效果。

根據電機定子絕緣槽部結構示意圖可知，繞組被槽絕緣完全包裹，鐵心槽部中槽絕緣與繞組、繞組與繞組的層間存在空隙，這部分空間便成為了烘培工藝中導致浸漬漆流失的通道。對此，在槽絕緣、層間絕緣兩側增加適型氈可有效填充空間中存在的空隙，使槽部能夠構成成為一個相對密封的空間。

需要注意的是應保持電機絕緣具有充足的爬電距離以確保電機能夠安全穩定的運行。永磁電機中定子嵌線形式為槽絕緣兩端對稱放置，端口出延伸出20mm，對此將采用厚度為1mm的適型氈，寬度設置為15mm，單面上膠;適型氈于嵌線前粘貼在槽絕緣內側及層間絕緣兩端（如圖2所示）。適型氈對于漬漆具有較強的吸附效果，在浸漬、烘焙過程中具有較好的適應性，可以與浸漬漆構成牢固的整體。

3 工藝驗證

永磁電機運行環境通常極為的惡劣，因此電機的檢修、維護相對困難，這就要求永磁電機在長期運行中必須具有穩定的性能和可靠的質量。為了驗證本研究中槽口密封工藝的實踐效果，將采用制作定子局部模型的方式進行結果的對比。

試驗中所采用的定子局部模型采用整定子鐵心的1/24（含6個繞組），按照實際工藝進行模型的生產加工;按照常規嵌線、浸漆、烘焙工藝處理模型;實施常規性能檢測;后測量電子數據（絕緣電阻、介質損耗、擊穿電壓等）;將模型進行剖切檢查浸漬漆填充效果。

通過電子數據能夠評價出絕緣結構的整體性能水平，本研究試驗采用原結構、試驗模型分別檢測絕緣電阻、介質損耗、擊穿電壓，不同結構各項測驗實施6次，并計算均值，試驗采用同一環境參數（環境溫度21.5 ℃;環境濕度75%），電子數據測量結果對比如表1所示。

根據測驗結果顯示，試驗模型各項電子數據結果相對于原結構均得到了一定的改善：雖然絕緣電阻升幅程度較小，不過質耗均值卻由0.96%減少到0.91%、擊穿電壓均值由25.2 kV增加到27.6 kv。

將結構進行剖切處理可以發現，試驗模型的繞組主絕緣、匝間絕緣未出現縫隙或是分層的情況，絕緣帶浸潤狀態良好、未發生剝落的現象，楔下、層間、槽底邊漆膜附著狀態優良，相較于原結構具有顯著的改善[4]。

4 槽口密封工藝改進措施

在實際應用中發現，槽口密封工藝中槽絕緣上的適型氈粘貼在鐵心槽口外側，但槽絕緣所伸出的部分由于沒有鐵心的限制將可能發生適型氈張開的情況，嚴重影響處理的效果。針對此問題可將適型氈改為槽內粘貼的形式以進行優化改進[5]。

優化改進措施一：按照適型氈的厚度增加將槽口位置沖片槽寬度增加0.5～1.0mm，并于槽內粘貼;將適型氈設置在繞組直線部位兩側，以便于線作加工，但此項措施中加寬槽口位置沖片槽將會造成成本的增加。優化改進措施二：在嵌線間隙適合的情況下可采用較薄的適型氈（0.2～0.5mm），以此可實現適型氈的槽內粘貼;將適型氈設置在繞組直線部位兩側，以便于線作加工。

5 結語

本研究中所采用的槽口密封技術可有效提升永磁電機定子絕緣處理過程浸漬漆填充效果，在實際應用中可為各型永磁電機的制造加工提供優良的技術支持，保障永磁電機在長期運行中更加的安全、穩定、可靠。

參考文獻：

[1]吳細坤，李信，成藝. 電機散嵌繞組定子絕緣工藝探討[J]. 企業科技與發展，2018，（03）：204-205.

[2]曾智，李鴻巖，陳立斌，等. 有機硅在高速鐵路領域的應用[J]. 有機硅材料，2017，31（S1）：96-105.

[3]劉杰軍，陳求索，魏雄強，等. 電加熱紫外光固化浸漆工藝在新能源汽車電機制造中的應用[J]. 電機與控制應用，2021，48（02）：101-105.

[4]唐勇軍，羅劍，秦鳳，等. 水溶性聚酯絕緣浸漬漆的制備及性能研究[J]. 絕緣材料，2019，52（05）：29-34.

[5]牛佳. 電機修理節電的技術措施探討[J]. 山東工業技術，2018，（20）：199.