1. 引言
我国高压电机需求从90年后迅速增长,作为电机的核心部件定子线圈的制造工艺也在不断发生新的变化。随着新电工材料的不断开发,对电机行业关键件的制造工艺带来了变革。在目前电机制造行业,除了超大型高压电机受制造条件的限制和工艺设备环境的制约,还在采用模压定子线圈工艺进行制造和生产。国内绝大部分大中型高压电机定子线圈绝缘制造,已普遍采用少胶云母带包绝缘(白坯嵌线工艺),配合真空压力浸漆工艺技术进行电机线圈的生产制造,减少了绝缘厚度,降低了电机温升,同时大大缩短了线圈制造周期,节省了模压线圈工序,降低了线圈加工成本,使得高压定子的产品质量和品质有了很大的提髙。少胶云母带绝缘(白坯线圈嵌线)工艺,得到了电机制造业广泛的推广应用。
2. 定子线圈的少胶白坯嵌线工艺
2.1定子线圈嵌线工艺现状。
根据我公司多年少胶带线圈嵌线工艺的实践,也积累了一些经验。由于工艺装备条件的限制,铁心冲制质量差异大,线圈加工质量也不稳定,定子嵌线间隙各企业有所不同,我公司一般嵌线间隙在0.7mm左右,起初在少胶工艺实施阶段,对地故障频发,故障率在1.2%,居高不下。为此,我们专门成立了攻关小组,逐台解剖对地故障线圈进行分析,我们发现,对地故障主要分为两类,一类在槽口或通风道槽口,造成的绝缘损伤,或包绝缘带时接口重叠,线圈出现薄弱点,使绝缘削弱,导致线圈直线部分与铁心对地;第二类是在线圈制作时包绝缘层中出现了空虚夹层,引发高压电流顺着绝缘层中的皱纹夹层放电到其它的绝缘薄弱点,将线圈绝缘体击穿而产生破压。根据现象剖析,我们发现,在定子嵌线时常常有难嵌进的线圈,且有挤伤线圈绝缘带的现象,而且线圈经多道工序加工的变形,特别是长铁心小跨距,线圈的直线度超差。由于节省了模压工序,少胶云母带含胶量相应少,在包线圈绝缘时,云母带与线圈的贴合不够紧密,都是造成白坯定子线圈嵌线困难导致损伤绝缘的原因。而且,线圈嵌线时由于绝缘带有气体挥发物产生,将造成绝缘空虚夹层,所以,嵌线时还必须保证线圈嵌进定子铁心槽中有一定的紧度,这就要求包扎好绝缘的线圈直线边的直线度有一定的要求。为此,我们尝试用嵌线前热复形的方法解决这个问题。
2.2气动整压复型机的设计。
(1)首先,我们设计一个气动装置,将线圈在烘箱里预热60~80℃保温30min,拿出线圈在气动整压复形机上进行复形。
(2)设计思路:设计移动、固定两个压块,压块的行程设计为60mm,压块按线圈直线边长可快捷更换,由两个燕尾块定位连接,一个固定压块,固定在工作台上,一个为移动压块,移动块和气动增力头连接,并设计了导柱、导套,导柱设计在移动压块上,导套和前轴向座设计在工作台上(固定),气缸在移动时始终有导柱、导套的引导,保证增力气缸平行移动时的平行要求(气动整压复型机的原理图见图1)。
(3)工作原理:打开截止阀1,压缩空气经过气源处理三联件2,启动脚踏开关,电磁阀3打开,增压气缸水平移动,将线圈直线边压紧,保持10秒左右,松开脚踏开关,电磁阀3关闭,压缩空气经电磁滑阀的消声器放出,移动块退回,完成线圈整压复形。
(2)从表1中可以看出,整压线圈后能达到设计值。由于线圈的包扎是人工操作,一致性相对难控制,尺寸离散型大,通过整压加热,可以挤出绝缘带中的一部分气体挥发物,线圈的直线的直线边更平直,校正了工序间转序人为的线圈直线度的超差,绝缘带层与层之间能够贴服紧密,有利于嵌线工作的进行,,减少由于绝缘不服贴造成的嵌线绝缘损坏发生,线圈对地故障大大下降,故障率由原来的1.2%下降为0.6%取得了很好的效果。
(3)随着电机新产品不断开发,新材料新工艺的运用越来越多,我公司在高压定子少胶工艺基础上,新开发减薄少胶定子线圈工艺已经开始推广,由于定子线圈包绝缘经整压后,尺寸可以性对控制在一定范围,为加快推进减薄少胶工艺奠定了理论基础,压缩了嵌线间隙,有效地降低了电机温升值。目前我公司高压定子H450以下定子嵌线间隙控制在0.4mm;H500控制嵌线间隙在0.5mm;H560~710嵌线间隙控制在0.6mm。通过运用高压定子线圈在嵌线前的复形整压,更好地配合了新产品的研发 ,减少了电机发热故障,降低了生产成本,高压电机的产品质量稳步上升。高压定子整压复形的应用,也给一些小规模电机制造厂家提供了可参考的经验。
4. 结论
通过对定子线圈白坯嵌线整压复型工艺的应用,为减小定子嵌线间隙创造了条件,保证了线圈的直线度要求,降低了电机的温升,使得高压电机定子的产品质量有了很大的提升。
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