具有密封結構的電機鐵心以及組合裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種具有密封結構的電機鐵心以及組合裝置，其中，電機鐵心的結構如下：鐵心齒槽的槽口的底部內壁呈階梯狀，所述熱膨脹材料抵接在下層階梯的表面，所述膨脹材料的厚度高于所述下層階梯和上層階梯之間的高度差。通過本發明的技術方案，將鐵心齒槽的槽口的底部內壁加工成階梯狀并在階梯部位設置熱膨脹材料，從而在槽楔與鐵芯的齒槽的內壁之間形成密封結構，防止水氣進入到鐵芯的齒槽的內部破壞絕緣結構，并且能夠阻止真空壓力浸漬后漆的流失。
【專利說明】具有密封結構的電機鐵心以及組合裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電機鐵心，尤其涉及一種具有密封結構的電機鐵心以及電機鐵心和槽楔的組合裝置。
【背景技術】
[0002]1、電機的絕緣結構以及槽楔結構的說明
[0003]在電機的生產過程中，需要在定子或轉子的鐵心上開設齒槽，并在齒槽內布置線圈，然后在齒槽的槽口安裝各種形狀槽楔，從而將線圈固定在齒槽內。常用的制作槽楔的材料有:3020— 3023(該數字為絕緣材料的型號)酚醛層壓紙板；竹(經過絕緣處理，達到絕緣等級E級)；3230酚醛層壓玻璃布板，3231苯胺酚醛層壓玻璃布板(經過絕緣處理，達到絕緣等級B級);3240環氧酚醛層壓玻璃布板(經過絕緣處理，達到絕緣等級B級F級)；3250娃有機環氧玻璃布板和聚二苯醚層壓玻璃布板。電機作為發電設備，需要對繞組線圈以及周圍結構作為好絕緣，現有技術的鐵心齒槽的絕緣結構如圖1至圖3所示，其中，也示出了槽楔的幾種常見形狀。電機繞組齒槽絕緣結構主要包括:槽楔1、槽絕緣2、匝間絕緣3、層間絕緣4、保護絕緣5、對地絕緣6、槽底墊條7。其中，槽絕緣2 —般采用復合材料(DMDM( 一種聚酯薄膜)或DMD( —種聚酯纖維))。其中，圖1中的槽楔I的截面形狀為扇形，圖3中的槽楔I的截面形狀為六邊形，圖5中的槽楔I的截面形狀為梯形。圖2、圖4、圖6分別是圖1、圖3、圖5的局部放大圖，其示出了上述幾種“槽楔I”與鐵心齒槽的內壁之間的接觸狀況，可以看出，在“槽楔I ”與鐵心齒槽的內壁之間存在著間隙。
[0004]2、浸漆絕緣處理的技術說明以及存在的缺陷
[0005]在電機制造過程中，繞組本身也要經過嚴格的絕緣處理，以提高機械、電氣及其它防護性能。浸漆處理是電機制造中很關鍵的工序。浸漆處理處理是指用絕緣漆浸潰填充內層和覆蓋表面的處理工序。繞組絕緣處理的目的是:1)提高耐潮性。絕緣在潮濕空氣中將不同程度地吸收潮氣，從而引起絕緣性能惡化，絕緣經浸漆、干燥固化后，就能將其細孔填滿并在表面形成光滑致密的漆膜，可提高阻止潮氣和其它介質侵入的能力。2)減緩老化程度，提高導熱性能和散熱效果。因此，可延緩老化過程，從而延長絕緣結構的使用壽命。絕緣漆的熱導率約為空氣的五倍，用漆填充空氣隙后能改善絕緣結構的導熱性能，提高散熱效果。3)提高電氣性能和機械性能。絕緣漆的絕緣強度及其它電性能遠高于空氣，經絕緣處理后，繞組粘接成一個整體，既提高了繞組的電氣性能，又避免了由于電磁力、振動和冷熱伸縮引起的絕緣松動與磨損。4)提高化學穩定性。經絕緣處理后，漆膜能防止絕緣材料與有害的化學介質接觸而損壞絕緣性能。然而，在真空加壓浸漆工藝中存在著許多內在的矛盾。漆的粘度和它的溶劑量有關系，溶劑越多，固體含量越少，漆的粘度就越低。如果使用低粘度的漆，雖然漆的滲透能力強、能很好地滲透到繞組的各空隙中去，但因為漆基的含量少，當溶劑揮發以后，留下的空隙較多，使防潮能力、導熱能力、機械強度和絕緣強度都受到影響。如果使用的漆粘度過高，則漆難以滲入到繞組內部，即發生滲不透的現象，防潮能力、導熱能力、機械強度和電氣強度同樣到不到要求。
[0006]目前國內電機廠生產的電機一般采用二次浸漆。采用的工藝是熱沉浸工藝，烘干次數為2次。浸漆的過程由預烘、第一次浸漆、滴漆、第一次烘干、第二次浸漆、滴漆、第二次烘干組成。第一次浸漆時為了使漆較好地填充到繞組內部，浸漆的時間應該長一些；第二次浸漆主要是為了形成表面漆膜，不需太長的時間，從另一方面來說，如果第二次浸漆的時間太長，反而會將第一次浸漆漆膜損壞，得不到好的浸漆效果。在兩次滴漆過程中時間尺度就存在矛盾。不僅影響漆的流失量，還影響二次浸漆鐵心內外圓表面掛漆量。掛漆量小，不用刮漆，但是，漆的流失必然造成槽內絕緣之間存在空隙，產生進水、吸入潮氣損壞絕緣的隱串
■/Q1、O
[0007]而現有技術的槽楔結構，沒有進行有效的密封措施，雖然有利于漆的進入，但阻攔不了滴漆時漆的流失。
[0008]3、現有槽楔與槽絕緣多孔介質濕熱膨脹造成的絕緣缺陷
[0009]現有槽楔采用的復合材料由纖維和基體組成。由于纖維和基體的熱膨脹性能不同，單向纖維增強的復合材料在熱膨脹性能方面也具有各向異性(力學性能為各向異性的)。另外，樹脂基體一般在濕度環境下易于吸潮，而纖維一般吸潮性較差。復合材料吸潮后產生變形，由于纖維和基體吸潮性不同，使復合材料的濕度變形也具有各向異性。
[0010]由于纖維的斷裂應變比基體的斷裂應變大，在基體材料開裂之后，纖維繼續被拉長，同時基體的開裂造成基體的卸載，基體變形小，這樣，在纖維和基體之間由于剪應力大大增加而造成界面脫膠，造成現有槽楔與鐵心槽口硅鋼片脫粘。水和潮氣沿著脫粘縫隙流盡槽內。
[0011]槽絕緣多孔介質材料復合時需經高溫固化處理，在風電機組低溫時將存在殘余應力。當材料受到全約束、部分約束、或不均勻加熱或降溫時，材料不能或不完全能自由膨脹或收縮，在材料中將產生熱應力；當材料吸濕或受熱去濕后也將產生濕應力，即復合材料的濕熱效應。
[0012]4、現有槽楔的缺陷分析
[0013]通過上述第I至3點的相關內容可以看出，在浸漆處理工序、潮濕環境下的物理化學反應以及現有槽楔本身的結構特性，都會對電機齒槽部分的絕緣結構造成很大影響。現有的槽楔結構的缺陷主要在于以下幾個方面:
[0014]I)在真空加壓浸漆工藝所表現出的內在矛盾已經表明現有槽楔結構雖然利于漆的進入，但阻攔不了第一次浸潰后滴漆時漆沿著現有槽楔的流失。
[0015]2)現有技術在使用槽楔固定齒槽內的線圈時，由于鐵心槽口的齒疊片與槽楔是不同的材質，彈性模量差距很大，現有槽楔自由端與鐵心槽口的齒疊片之間借助絕緣漆(或膠)形成的粘接層界面會出現“脫粘”現象，潮氣和水自然會進入槽內破壞絕緣，甚至出現損壞的介質(液體狀)的流失現象。
[0016]3)現有技術也有使用導磁材料制作槽楔的，以發揮槽楔導磁的作用。借助導磁槽楔使得現有槽楔的導磁能力增強，均勻槽內磁通，降低了電機損耗，提高了電機效率。但是，這種技術并不能保證槽楔與鐵心齒槽之間粘接層界面牢固，不能阻止潮氣和水沿著粘接層斷裂縫隙自然進入槽內破壞絕緣。并且這種技術用于自然環境中的風力發電機，導磁槽楔材料表面周圍出現大量絮狀物、鐵磁物質，甚至堵塞氣隙、破壞定轉子之間絕緣。
【發明內容】
[0017]本發明的實施例提供一種具有密封結構的電機鐵心以及電機鐵心和槽楔的組合裝置，使得在槽楔與鐵芯的齒槽的內壁之間形成密封結構，防止水氣進入到鐵芯的齒槽的內部破壞絕緣結構，并且阻止真空壓力浸潰后漆的流失。
[0018]為達到上述目的，本發明的實施例提供了一種具有密封結構的電機鐵心，鐵心齒槽的槽口的底部內壁呈階梯狀，所述熱膨脹材料抵接在下層階梯的表面，所述膨脹材料的厚度高于所述下層階梯和上層階梯之間的高度差。
[0019]本發明的實施例還提供了一種具有密封結構的電機鐵心和槽楔的組合裝置，包括電機槽楔和上述的電機鐵心。
[0020]本發明的技術方案，通過將鐵心齒槽的槽口的底部內壁加工成階梯狀并在階梯部位設置熱膨脹材料，從而在槽楔與鐵芯的齒槽的內壁之間形成密封結構，防止水氣進入到鐵芯的齒槽的內部破壞絕緣結構，并且能夠阻止真空壓力浸潰后漆的流失。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為現有技術的鐵心齒槽的絕緣結構之一；
[0022]圖2為圖1中槽楔部分的局部放大圖；
[0023]圖3為現有技術的鐵心齒槽的絕緣結構之二 ；
[0024]圖4為圖3中槽楔部分的局部放大圖；
[0025]圖5為現有技術的鐵心齒槽的絕緣結構之三；
[0026]圖6為圖5中槽楔部分的局部放大圖；
[0027]圖7為本發明實施例的基于圖1的改進方案的結構示意圖之一(材料膨脹前)；
[0028]圖8為本發明實施例的基于圖1的改進方案的結構示意圖之一(材料膨脹后)；
[0029]圖9為本發明實施例的基于圖1的改進方案的結構示意圖之二(材料膨脹前)；
[0030]圖10為本發明實施例的基于圖1的改進方案的結構示意圖之二(材料膨脹后)；
[0031]圖11為本發明實施例的基于圖3的改進方案的結構示意圖之一(材料膨脹前)；
[0032]圖12為本發明實施例的基于圖3的改進方案的結構示意圖之一(材料膨脹后)；
[0033]圖13為本發明實施例的基于圖3的改進方案的結構示意圖之二(材料膨脹前)；
[0034]圖14為本發明實施例的基于圖3的改進方案的結構示意圖之二(材料膨脹后)；
[0035]圖15為本發明實施例的基于圖3的改進方案的結構示意圖之三(材料膨脹前)；
[0036]圖16為本發明實施例的基于圖3的改進方案的結構示意圖之三(材料膨脹后)；
[0037]圖17為本發明實施例的基于圖3的改進方案的結構示意圖之四(材料膨脹前)；
[0038]圖18為本發明實施例的基于圖3的改進方案的結構示意圖之四(材料膨脹后)；
[0039]圖19為本發明實施例的基于圖3的改進方案的結構示意圖之五(材料膨脹前)；
[0040]圖20為本發明實施例的基于圖3的改進方案的結構示意圖之五(材料膨脹后)；
[0041]圖21為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之一(材料膨脹前)；
[0042]圖22為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之一(材料膨脹后)；
[0043]圖23為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之二(材料膨脹前)；
[0044]圖24為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之二(材料膨脹后)；
[0045]圖25為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之三(材料膨脹前)；
[0046]圖26為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之三(材料膨脹后)；
[0047]圖27為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之四(材料膨脹前)；
[0048]圖28為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之四(材料膨脹后)；
[0049]圖29為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之五(材料膨脹前)；
[0050]圖30為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之五(材料膨脹后)；
[0051]圖31為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之六(材料膨脹前)；
[0052]圖32為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之六(材料膨脹后)；
[0053]圖33為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之七(材料膨脹前)；
[0054]圖34為本發明實施例的基于圖5的改進方案的結構示意圖之七(材料膨脹后)。
[0055]附圖標號說明:
[0056]1-槽楔、2-槽絕緣、3-阻間絕緣、4-層間絕緣、5-保護絕緣、6_對地絕緣、7_槽底墊條、8-熱膨脹材料、9-鐵芯的齒部、10-槽口的側向內壁、11-槽口的底部內壁、12-內槽的側向內壁、13-槽楔的側向外壁、14-槽楔的底部外壁、16-槽口的底部內壁的上層階梯、15-槽口的底部內壁的下層階梯。
【具體實施方式】
[0057]發明人對潮濕環境下電機槽絕緣絕緣材料破壞失效機理進行深入研究和分析，具體地，發明人對風力發電機電機定子真空浸漆過程、風力發電機運行使用過程、停機過程、氣候季節交替過程中的電機材料所處的各種環境等因素進行深入研究。其中，將電機定轉子的固相骨架疊片間、導線與多層絕緣材料(采用高分子材料)、槽內絕緣間等定位在在“多孔材料”屬性范疇。對于這些多孔材料涉及如下的物理現象:定子和轉子材料中的多孔介質內部的熱傳導、空隙間氣體、液體滲流的熱對流、液相水蒸發與氣相水蒸氣凝結的相變傳熱；定子轉子內部多孔介質(材料)與環境之間的水、水蒸氣及空氣(含鹽霧)質量擴散的傳質范疇；在依靠導線產熱、引起定子內部材料間氣體(水蒸氣與干空氣)狀態變化(相變:液相水蒸發或水蒸氣凝結)；當材料處于加熱過程時，其中的水蒸氣質量會因為相變而改變，由此引起材料間、多孔介質材料內部水蒸氣密度分布會改變，形成水蒸氣密度梯度(即:擴散的驅動力)；內部含水率變化與環境相對濕度相平衡(電機外側濕空氣濕度與氣隙內部、多孔介質材料內部的濕空氣濕度的大小決定著內外兩側的水蒸氣的傳質即水蒸氣傳遞方向)。
[0058]試驗證實的多孔介質(材料)在加熱時的規律顯示:季節和氣候因素的溫度、濕度變化會直接導致絕緣電阻值變化。此外，試驗資料證據圖像及數據顯示:繞組溫度上升規律反應不了鐵心疊片間依靠自然風冷側遠端的溫度情形，多孔材料內部產熱后氣隙的氣壓變化顯示快速上升，但由于內部各處泄露途徑不一致，會出現壓力降落快慢也不一致的情景。特別重要的是:材料內部疊片間、導線與多層(高分子)絕緣材料、槽內絕緣間給水蒸氣介入所能提供的自身空隙與孔隙率是上述機理存在的前提。
[0059]現有火電、水電電機絕緣體系標準建立在工頻50HZ基礎上，風力發電機定子電能輸出經變流器主動整流，表面上看是諧波注入定子線圈，導線中的諧波成分作為諧波內熱源產熱速率是諧波頻率的4次方，這個熱源產熱速率遠遠高于工頻熱源產熱速率，而高分子絕緣材料強電場下的熱脹冷縮試驗考核速率卻不是這樣的，因為材料潮濕后再次受熱的膨脹系數發生了變化，這也會提醒絕緣體系中絕緣材料的濕漲特性的考核，此外，多次濕熱膨脹后對水的浸潤浸潰的特性也發生了變化。同時，潮濕后及潮濕后受熱其內部會產生各種“氣泡”，而氣泡又是容易發生局部放電的部位。固體電解質的電導和結構有關，多孔材料的電導隨大氣濕度的增加而劇增，這是由于毛細管作用呼吸空氣中的水分連接污穢雜質，導致表面電阻和體積電阻變小(由于水分浸入)，因此，對多孔材料而言，濕度影響特別突出。另外，在制造過程中浸潰不良或運行中的熱脹冷縮、振動都可能在絕緣材料間形成氣隙。局部放電產生的“針孔”，能夠使氣隙體積膨脹，進而使材料開裂、分層成為“多孔結構”。因此,除水分自身會引起絕緣材料電導增加外,還使絕緣材料內部堿性、酸性物質水解，電導進一步增大，另外，如果絕緣表面形成水膜，表面泄露電導也大大增加。
[0060]另外，電機鐵心疊片間表面張力的作用可使鐵心齒槽內的液體薄膜沿著相鄰層間壁面的流動，從而與鐵心支架聯通。液體從槽內沿著鐵心疊片間隙360度向心或輻射滲透的模型與鐵心疊片間隙結構是對應的(可以參見《多孔介質中的滲流物理》作者:(奧)雅第安.Ε.薛定諤(A.Ε.Scheidegger)著，王鴻勛等譯，石油工業出版社出版時間:1982)，使用滲流力學基本定律“達西定律”進行分析可知:水分更容易浸潤鐵心疊片的間隙并將空氣向外擠出(稱之為“驅替理論”)。因此，在電機內部繞組烘潮加熱溫度高于100攝氏度的情況下，要控制內部產生大量氣化物質所造成對絕緣材料的開裂性破壞。這些內容從《多孔材料傳熱傳質及其數值分析》(作者:俞昌銘著，出版社:清華大學出版社，出版時間:2011年6月I日)著作也有所體現，其中介紹了多孔介質內溫度緩慢上升的總體規律，以及氣體壓力響應對時間而言是先急速上升而后緩慢下降，氣體壓力的上升是“當地”(材料自身溫度以及環境溫度等因素)溫度上升所致，而氣體壓力的下降是氣體在材料內部滲流所致。
[0061]風力發電機或海上油田作業電機的運行環境對絕緣系統及其材料提出特殊要求。電機繞組與變流器構成一體，PWM (脈沖寬度調)方波脈沖頻率可達4-20KHZ，高頻作用使得介質損耗、局部放電、空間電荷對絕緣的老化作用加劇，導致絕緣過早失效。在電機生產過程中，盡管采用了較先進的浸潰工藝如真空壓力浸潰(VPI)等，但仍不可避免的在電磁線絕緣交界區域會產生“氣泡”或“氣隙”。從電場強度角度來講，氣泡中的電場強度要比周圍介質中高得多，而氣體擊穿場強比液體或固體低得多，因而很容易在氣泡中首先出現放電。放電破壞高分子結構，造成裂解，局部熔化和化學降解，產生H(氫)和0(氧)，腐蝕絕緣材料形成“微孔”。熱老化通過冷熱循環造成絕緣材料“離層”、“龜裂”、變形。機械老化由熱應力、運行中的振動、熱循環等原因產生，表現為絕緣結構的疲勞、裂紋、松弛、磨損等。風場中的定子繞組的電磁振動使齒槽、槽口及端部的主絕緣部分持續地承受著交變機械負荷，造成絕緣局部缺陷或“分層”。環境因素造成的老化主要表現為灰塵、油污、鹽分和其它腐蝕物質對絕緣的污染和侵蝕，以及野外運行機組長期經雨水絕緣吸潮或冷卻后表面凝露。在酸、堿、水分作用下，絕緣層“濕漲”、“泡漲”，引起老化的同時，水分在熱循環過程氣化、冷凝，形成更大“空隙”。老化的表征是由于吸潮、變質、污損使絕緣電阻降低、泄露電流增加和介質損耗增加，由于絕緣層脫殼、剝落、龜裂造成局部放電量增加，其結果都是導致絕緣電氣性能、機械性能劣化剩余耐壓水平和壽命減少，最終導致絕緣的破壞。
[0062]下面再呈現槽絕緣材料中屬于多孔介質材料的凍結過程的研究結果。多孔介質孔隙中的凝聚物質和處于大空間中的同種物質不同，呈現不同的物性，多孔介質中的融解點和大空間不同。在電機強磁場作用下，進入電機氣隙內的水被磁化時，水分子本身結合的狀態也由長鏈變為短鏈，使得水容易滲入堅硬的鐵心疊片細縫中，促進疊片間的毛細現象，使水更容易滲入經過真空壓力浸漆后的多孔絕緣材料中，使鐵心疊片銹蝕后的形態發生變化，變為疏松的已被水流帶走的沉渣狀物。
[0063]此外，發明人還查閱國家重點基礎研究發展計劃資助項目中的相關內容。國家納米中心采用光學視頻接觸角測定儀測量了磁處理水在不同固體表面的接觸角，以考察水分子的團聚和表面張力的變化情況。在水經過靜磁場作用后(永磁風力發電機停運時存在靜磁場對進入氣隙中的存水的作用)，在親水性很強的云母材料(電絕緣材料)表面上，水完全鋪展，接觸角幾乎等于0，銅材料(導線)的表面上更容易浸潤。在紫外光吸收中發現譜線強度隨波長減少指數增加，表明磁處理水中存在大量如氫鍵鏈的團簇結構。在中紅外區的紅外吸收譜存在6個吸收峰，在溫度和磁場改變時，這6個吸收峰是始終存的，與純凈水的情況下一致，即磁處理水的6個吸收峰的特性不隨外磁場和溫度的改變而改變，這表明，這6個峰值代表了水的一種固有特性。在近紅外區的紅外吸收譜上發現許多新的峰和峰的頻率移動，強磁場處理過的水具有一個明顯的飽和效應和記憶效應，表明水中存在確有磁場作用的耙子(磁性單元)，但它們是有限的，不隨外界因素而改變。在電機內電磁場作用時，它們有相互作用表現出一種順磁特性。在50?90°C的范圍內不但出現多個峰而且峰的頻率和強度是變化的，在溫度的上升和下降變化時出現不可逆過程等奇特效應。這再次表明水中存在大量的團蔟結構。在永磁電機停運時，在靜磁場作用下對水粘度、電導率和接觸角的變化進行了試驗，試驗結果表明:在靜磁場作用下，水的粘度隨磁場作用時間的增長而降低，同時，磁場強度越大，粘度降低得越快。水的電導率隨磁場作用時間的增加而增加，水在銅材料表面上接觸角減小了大約0.4°，水在石墨和銅兩種材料的表面上更容易浸潤，其根本原因在于水經過磁場處理后，由于分子間的成鍵和團聚狀態的改變和極性的增強，使其表面張力減小的緣故。
[0064]基于上述的從高分子絕緣材料在潮濕振動環境下電機中多孔材料內滲流損壞絕緣機理認識，同時永磁電機定子繞組絕緣材料承受熱膨脹變形和振動，不同位置承受不同的應力作用，當某一點(例如彎曲環節)材料機械應力超過化學鍵的強度時，發生化學鍵的斷裂(例如繞組鼻部彎曲環節的材料爆裂情形)，導致聚合物(絕緣材料)表面和內部的局部放電，這是局部老化的另一主要原因。電場作用下聚合物中存在水分產生放電水樹脂，水樹脂開始于空隙和雜質處，水樹脂的產生和成長需要幾個月到幾年時間，水樹脂的成長因頻率增加而加速(在直流電壓下無水樹脂產生)。
[0065]以上是發明人對電機槽絕緣絕緣材料破壞失效機理的研究和分析，基于這些研究和分析的結果，發明人提出了本發明的技術方。下面將通過【具體實施方式】對本發明的技術方案進行進一步詳細介紹，發明人針對上述現有技術以及相關理論知識進行了深入研究，為開發槽楔新功能、立足槽楔作為保護電機槽內絕緣的“門戶”，探索電機槽內絕緣防護、阻止水和潮氣進入提出防護結構新方案。
[0066]為了便于說明，以圖1 (在其他圖中，槽楔各個方向的定義相同)為例，將圖1的左右方向定義為槽楔的寬度方向，將圖1的上下方向定義為槽楔的厚度方向，將垂直于圖1的紙面的方向定義為槽楔的長度方向。
[0067]實施例一
[0068]本發明的實施例對現有技術的槽楔進行了改進，在現有槽楔的基礎上，增加了密封結構，提出了具有密封結構的電機槽楔。在槽楔的外壁上設置有凹槽，在凹槽中設置有熱膨脹材料，熱膨脹材料受熱膨脹后與鐵心齒槽的內壁接觸。其中，熱膨脹材料優選為彈性熱膨脹材料，具體地，可以采用熱膨脹性玻璃氈或者熱膨脹橡膠等。
[0069]下面結合附圖對凹槽以及膨脹材料的具體結構進行詳細說明，為了便于說明，對相關結構進行定義說明。鐵心的齒部9之間的部分稱為齒槽，并且將鐵心的齒槽劃分為兩個部分，用于嵌入槽楔的部分稱作槽口，將槽口以外的部分稱作內槽，線圈嵌入在內槽中。齒槽的內壁根據所處的位置不同劃分為槽口的側向內壁10、槽口的底部內壁11、內槽的側向內壁12。槽楔的外壁也劃分為槽楔的側向外壁13和槽楔的底部外壁14。作為示例，圖7至圖30示出了在圖1至圖6所示的現有的槽楔結構的基礎上進行的各種方式的改進。其中，圖7至圖10是針對圖1和圖2所示的槽楔的改進方案，圖11至圖20是針對圖3和圖4所示的槽楔的改進方案，圖21至圖30是針對圖5和圖6所示的槽楔的改進方案。需要說明的是凹槽的設置均為左右對稱方式，圖中僅示出了一側的結構。此外，凹槽數量可以為多個，凹槽可以(全部凹槽或部分凹槽)沿槽楔的長度方向貫通，或者凹槽的長度短于槽楔的長度。
[0070]對于凹槽的設置位置，可以如圖7至圖18以及圖21至圖24所示，設置在槽楔的側向外壁13上，也可以如圖25至圖30所示，設置在槽楔的底部外壁14上，也可以如圖19和圖20所示，設置在槽楔的底部外壁與側向外壁的第二交界區域。下面分別對這三種類型的開槽位置以及相應的結構變形進行詳細介紹:
[0071]1、在將凹槽設置在槽楔的側向外壁13的情況下，開槽方式優選為以下方式:
[0072]I)凹槽的開槽方向為槽楔的寬度方向。如圖7至圖8所示，作為對圖1和圖2所示的現有的槽楔的結構的改進，在槽楔I的側向外壁上設置了凹槽，并且開槽的方向是沿著與鐵心的徑向垂直的方向，即從圖7和圖8中來看是呈水平方向，熱膨脹材料在受熱膨脹后，將沿鐵心齒槽的槽口的側向內壁延展，填充槽楔的側向外壁與槽口的側向內壁之間的間隙以及鐵心的鐵心疊片之間的縫隙。從圖8中可以看出，熱膨脹材料沿著槽口的側向內壁延展，已經超出了凹槽的寬度范圍，增大了槽楔與槽口的接觸面積，將圖2中的局部空隙填滿，形成了緊密的密封結構。另外，槽楔一般是由層壓板構成的，層壓板的纖維方向就是沿著與鐵心的徑向垂直的方向，因此，這樣的開槽方式由于是順著層壓板的纖維方向，因此，對于構成槽楔的層壓板的力學性能影響較小。圖11至圖14的開槽方式與圖7和圖8 —樣，只不過是基于圖3和圖4所示的槽楔結構所進行的改進，該槽楔的截面形狀為六邊形，其中，從槽楔的截面圖形上來看，圖11和圖12的凹槽位于六邊形的上半部分的側邊上，圖13和圖14的凹槽位于六邊形的下半部分的側邊上。圖21和圖22的開槽方式也是與圖7和圖8 —樣，只不過是基于圖5和圖6所示的槽楔的形狀所進行的改進，該槽楔的截面形狀為梯形。
[0073]2)凹槽的開槽方向為與鐵心齒槽的槽口的側向內壁垂直的方向。如圖9至圖10所示，作為對圖1和圖2所示的現有的槽楔的結構的改進，其與圖7和圖8的不同之處在于，開槽的方向是與鐵心齒槽的槽口的側向內壁垂直的方向，即從圖9和圖10中來看是呈傾斜向上的方向。圖9和圖10的開槽方向與構成槽楔的層壓板的纖維方向呈一定角度，相比圖7和圖8的開槽方向，會對槽楔的層壓板的力學性能有一定的影響，但是，由于開槽方向是與槽口的側向內壁垂直的，使得熱膨脹材料對界面壓緊程度較好。圖15至圖18的開槽方式與圖9和圖10 —樣，只不過是基于圖3和圖4所示的槽楔所進行的改進，圖15和圖16的凹槽位于六邊形的上半部分的側邊上，圖17和圖18的凹槽位于六邊形的下半部分的側邊上。圖23和圖24的開槽方式也是與圖9和圖10 —樣，只不過是基于圖5和圖6所示的槽楔的形狀所進行的改進。
[0074]2、在將凹槽設置在槽楔的底部外壁14上的情況下，開槽方式優選為以下方式:
[0075]I)凹槽設置在與鐵心齒槽的槽口的底部內壁對應的槽楔的底部外壁上。如圖25和圖26所示，作為對圖5和圖6所示的現有的槽楔所進行的改進，凹槽設置在與鐵心齒槽的槽口的底部內壁對應的槽楔的底部外壁上。如圖26所示，熱膨脹材料在受熱膨脹后，能夠沿鐵心齒槽的槽口的底部內壁延展，填充槽楔的底部外壁與槽口的底部內壁之間的間隙。
[0076]2)凹槽設置在與鐵心齒槽的槽口的底部內壁和鐵心齒槽的內槽的側向內壁的第一交界區域對應的槽楔的底部外壁上。如圖27和圖28所示，作為對圖5和圖6所示的槽楔的改進，凹槽設置在槽楔的底部外壁14上，具體位置是對應于上述的鐵心齒槽的內壁的第一交界區域，其開槽方向是垂直于鐵心齒槽的槽口的底部內壁的。如圖28所示，熱膨脹材料在受熱膨脹后，能夠沿鐵心齒槽的槽口的底部內壁和鐵心齒槽的內槽的側向內壁延展，填充槽楔的底部外壁、第一交界區域的附近的鐵芯齒槽的內壁以及槽絕緣這三者之間的間隙。
[0077]3)凹槽在寬度方向橫跨鐵心齒槽的槽口的底部內壁和槽絕緣，優選地，凹槽的寬度橫跨鐵心齒槽的槽口的底部大部分內壁和槽絕緣。如圖29和30所示，作為對圖5和圖6所示的槽楔進行的改進，凹槽設置在槽楔的底部外壁14上，由于凹槽的寬度較寬，橫跨鐵心齒槽的槽口的底部內壁和槽絕緣，因此，如圖30所示，熱膨脹材料在受熱膨脹后，能夠沿鐵心齒槽的槽口的底部內壁、鐵心齒槽的內槽的側向內壁以及槽絕緣延展，填充槽楔的底部外壁與鐵心齒槽的槽口的底部內壁之間的間隙、槽楔的底部外壁與槽絕緣之間的間隙以及槽絕緣與內槽的側向內壁之間的間隙。
[0078]3、凹槽設置在槽楔的底部外壁與側向外壁的第二交界區域。如圖19和圖20所示，作為對圖3和圖4所示的槽楔進行的改進，其凹槽設置的位置設置在上述的第二交界區域，圖19和圖20中，槽楔的截面形狀為六邊形，其開槽的位置實際上是在六邊形的側邊與六邊形的底邊第一交界區域(在本發明的實施例中，將其視為在槽楔的底部外壁上開槽)，其凹槽的形狀與其他圖中的凹槽形狀略有區別，凹槽的截面形狀類似矩形的一個角。該凹槽正好對應于鐵心齒槽的槽口的側向內壁和鐵心齒槽的內槽的側向內壁的第三交界區域，其開槽的方向也是朝向該第三交界區域的。如圖20所示，熱膨脹材料在受熱膨脹后，能夠沿鐵心齒槽的槽口的側向內壁和鐵心齒槽的內槽的側向內壁延展，填充第三交界區域的鐵心齒槽的內壁、第二交界區域附近的槽楔的外壁以及槽絕緣這三者之間的間隙。
[0079]通過對本發明實施例的槽楔結構的詳細介紹可知，本發明實施例具有如下技術效果:
[0080]I)在上述技術方案中，僅僅是在現有槽楔的具備形成凹槽而沒有改變現有槽楔的整體結構，從而在不改變現有槽楔(如環氧酚醛層壓玻璃布板)承載力學性能基礎上，增加了槽楔與鐵心齒槽間的粘接層彈性和密封性能。彈性熱膨脹材料能夠在與鐵心齒槽的內壁后進行延展，與鐵心齒槽的內壁上凸凹不平的縫隙接觸“生根”，粘接界面不宜斷裂。將現有槽楔的局部粘接界面從光滑面變成局部熱膨脹材料，有助于絕緣漆和粘接劑與其形成牢固的彈性粘接層。在有了這個彈性粘接層，改變了現有槽楔與鐵心齒槽內壁之間的“片”狀粘接層，成為“T”字形、或斜“T”字形狀膨脹粘接層。通過局部“T”字形、或斜“T”字形狀膨脹粘接層，相比現有的“片”狀粘結層能夠降低由于接觸部分的剪應力造成的斷裂幾率。其中，“T”字頭上一橫代表現有槽楔與槽口鐵心齒槽接觸面的沿鐵心徑向縫隙，一豎代表在現有槽楔內局部所開的槽。
[0081]2)通過這種“T”字形、或斜“T”字形狀膨脹粘接層結構可以解決浸漆后漆沿現有槽楔的徑向流失問題，從而提高浸漆的飽滿率，降低電機受潮氣侵蝕的風險，提高絕緣可靠性。
[0082]3)開槽不需增加或不過多增加傳統槽楔沿電機徑向的厚度，不僅可在槽楔與鐵心齒槽內壁之間形成密封，還可以在鐵心齒槽內壁、槽楔的外壁以及槽絕緣三者的交界區域依靠充滿絕緣漆(膠)的彈性膨脹材料形成密封，阻止水和潮氣進入槽內破壞絕緣。通過在這三者交界區域設置具有彈性的熱膨脹材料的絕緣層，將鐵心齒槽的深度方向與齒槽的寬度方向連成一體去覆蓋齒槽內的絕緣結構，在原有的密封體系中，增加了這一第二道“防線”，這一雙層體系大大強化了槽內絕緣結構的防水防潮能力，并能有效阻止浸漆后漆的徑向流失。
[0083]此外，在本實施例的基礎上，本發明實施例的主體還可以為具有密封結構的電機鐵心和槽楔的組合裝置，其包括具有鐵心齒槽的電機鐵心和上面各種類型的電機槽楔。
[0084]實施例二
[0085]本實施例提供的方案是一種具有密封結構的電機鐵心，如圖31和圖32所示，作為對圖5和圖6所示的現有的鐵心結構所進行的改進，本實施例與實施例一的不同之處在于，熱膨脹材料沒有設置在槽楔的凹槽中，而是直接設置在鐵心齒槽的槽口處。在本實施例中，鐵心齒槽的槽口的底部內壁呈階梯狀(不同于現有技術之處)，熱膨脹材料抵接在下層階梯的表面，膨脹材料的厚度高于下層階梯和上層階梯之間的高度差。如圖32，熱膨脹材料受熱膨脹后，沿著上層階梯的表面延展，填充上層階梯的表面與槽楔的底部側面之間的間隙。
[0086]作為本實施方式的進一步變形，如圖33和圖34所示，熱膨脹材料的寬度橫跨下層階梯和槽絕緣。這樣，如圖34所示，熱膨脹材料受熱膨脹后，沿著上層階梯的表面延展，填充上層階梯的表面與槽楔的底部側面之間的間隙，并且熱膨脹材料還朝向鐵心齒部的內槽方向延展，填充槽楔的底部外壁與槽絕緣之間的間隙以及槽絕緣與內槽的側向內壁與槽絕緣之間的間隙。
[0087]本實施例除了具有實施例1的技術效果外，還巧妙地利用了鐵心齒槽的槽口的底部內壁的階梯狀結構，用來容置熱膨脹材料，從而使得熱膨脹材料膨脹后能有與鐵心齒槽更加緊密的粘結，將鐵心齒槽的深度方向與齒槽的寬度方向連成一體去覆蓋齒槽內的絕緣結構，從而進一步強化了槽內絕緣結構的防水防潮能力，并能有效阻止浸漆后漆的徑向流失。
[0088]此外，在本實施例的基礎上，本發明實施例的主體還可以為具有密封結構的電機鐵心和槽楔的組合裝置，其包括具有鐵心齒槽的電機鐵心和上面各種類型的電機槽楔。
[0089]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種具有密封結構的電機鐵心，其特征在于，鐵心齒槽的槽口的底部內壁呈階梯狀，所述熱膨脹材料抵接在下層階梯的表面，所述膨脹材料的厚度高于所述下層階梯和上層階梯之間的高度差。
2.根據權利要求1所述的電機鐵心，其特征在于，所述熱膨脹材料受熱膨脹后，沿著所述上層階梯的表面延展，填充所述上層階梯的表面與所述槽楔的底部側面之間的間隙。
3.根據權利要求1所述的電機鐵心，其特征在于，所述熱膨脹材料的寬度橫跨所述下層階梯和槽絕緣。
4.根據權利要求3所述的電機鐵心，其特征在于，所述熱膨脹材料受熱膨脹后，沿著所述上層階梯的表面延展，填充所述上層階梯的表面與所述槽楔的底部側面之間的間隙，并且所述熱膨脹材料還朝向所述鐵心齒部的內槽方向延展，填充所述槽楔的底部外壁與所述槽絕緣之間的間隙以及所述槽絕緣與所述內槽的側向內壁與所述槽絕緣之間的間隙。
5.一種具有密封結構的電機鐵心和槽楔的組合裝置，其特征在于，包括具有電機槽楔和如權利要求1至4任一所述的電機鐵心。
【文檔編號】H02K15/10GK104319911SQ201410536661
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月11日 優先權日:2014年10月11日
【發明者】王棟, 馬盛駿, 劉承前, 趙祥 申請人:新疆金風科技股份有限公司