3kV級以上高壓高效電機高導熱絕緣結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電機設備技術領域，是一種3kV以上高壓高效電機高導熱絕緣結構。
【背景技術】
[0002]目前，國內高壓電機向高效率方向發展，為了使高壓電機實現高效率化、小型化和低成本化，就需要提高電機的散熱性能，但提高電機的散熱性能以及使電機的效率達到一定程度要受到多方面限制，特別是電機的絕緣系統受電磁方面和原材料方面的制約。通常情況下電機效率提高，電機溫度隨之升高，這是因為電機在運行過程中，電氣絕緣作為熱的障礙體將阻止熱量向鐵芯和冷卻介質發散，導致電機溫度升高，而電機溫度一旦升高，在長時間的運轉下，高的運行溫度就會引起其絕緣材料老化、降低介電性能及機械性能，導致電機功率降低及壽命減少，就會出現燒損毀機現象，存在使用壽命短和安全隱患的問題。因此，就要求電機絕緣具有較高的導熱率。目前國內高壓電機主要依靠改善散熱條件來降低溫升，這樣做勢必增大了電機的體積和制造成本，單機容量也受到很大限制。而定子鐵芯絕緣又是高壓電機絕緣系統中最重要的部分，在很大程度上決定了電機的技術經濟指標，也決定了電機運行的可靠性和使用壽命。而現有高壓電機的絕緣結構沒有達到高效電機的要求，因此，難以實現高壓電機效率提高、溫升下降的目的。為此，研制高壓電機的高導熱絕緣結構乃是當前制造業亟待解決的關鍵問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種既能提高電機效率，又能使電機溫升下降的3kV以上高壓高效電機高導熱絕緣結構。
[0004]實現本發明的目的所采取的技術方案是:該絕緣結構包括:高壓電機中的定子鐵芯、定子線圈、槽楔和電機絕緣紙，其中，定子鐵芯為高導熱有繞組定子鐵芯，采用的是高導熱復合絕緣膠浸漬絕緣結構，電機絕緣紙采用高導熱復合絕緣紙，是由上層絕緣紙、薄膜和下層絕緣紙組成的復合壓制品，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熱復合絕緣膠層；其特征在于:
所述槽楔采用高導熱槽泥填充絕緣結構，高導熱槽泥為按重量百分比配比的70%?90%鐵粉或磁粉與10%?30%高導熱復合絕緣膠混合構成的填充料制品；
所述定子線圈的直線部分和端線部分采用高導熱絕緣纏繞帶連續多層包繞結構，其包繞層為7?9層的半疊包方式；
所述高導熱絕緣纏繞帶是由高導熱云母粉紙層、補強材料層、高導熱復合絕緣膠層復合壓制而成的單面型、雙面型和三合一型三種高導熱絕緣纏繞帶；
所述高導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；
所述的高導熱絕緣纏繞帶的制作方法是按以下步驟進行:
一、高導熱云母粉紙的制作: 步驟1:復合云母粉的制備:按所述配比將挑選出的云母磷片放入煅燒爐內在1000°C?1300°C的高溫下煅燒，在煅燒的過程中，再按所述配比加入氮化鋁，煅燒時間為1?5h，制成煅燒復合云母粉備用；
步驟2:高導熱復合云母粉紙的制備:將煅燒后的復合云母粉置入云母抄紙機上，過網碾壓成型為按設計要求厚度的高導熱復合云母粉紙，收卷后備用；
二、高導熱絕緣纏繞帶的制作方法如下:
a)單面型絕緣纏繞帶:以高導熱復合云母粉紙為基材，用無堿玻璃纖維作單面補強材料，在復合機上，下層為高導熱復合云母粉紙，上層為無堿玻璃纖維，兩層之間涂覆有高導熱復合絕緣膠，其涂覆量為單面型纏繞帶總質量的5%?11%，經復合壓制后，置入烘干爐中，其烘干溫度為115°C?130°C，烘干時間1?3 h，烘干至半固化狀態后，取樣檢測符合膠凝固化的標準即可，制成單面型高導熱絕緣纏繞帶卷材，收卷后備用；
b)雙面型絕緣纏繞帶:以高導熱復合云母粉紙為基材，用無堿玻璃纖維和無堿玻璃纖維布作雙面補強材料，在復合機上，下層為無堿玻璃纖維布，中層為高導熱復合云母粉紙，上層為無堿玻璃纖維，各層間涂覆有高導熱復合絕緣膠，其涂覆量為雙面型纏繞帶總質量的5%?11%，經復合壓制后，置入烘干爐中，其烘干溫度為115°C?130°C，烘干時間1?3 h，烘干至半固化狀態后，取樣檢測符合膠凝固化的標準即可，制成雙面型高導熱絕緣纏繞帶卷材，收卷后備用；
c)三合一型絕緣纏繞帶:以高導熱復合云母粉紙為基材，用無堿玻璃纖維和薄膜作雙面補強材料，在復合機上，下層為薄膜，中層為高導熱復合云母粉紙，上層為無堿玻璃纖維，各層間涂覆有高導熱復合絕緣膠，其涂覆量為三合一型纏繞帶總質量的5%?11%，經復合壓制后，置入烘干爐中，其烘干溫度為115 °C?130 °C，烘干時間1?3 h，烘干至半固化狀態后，取樣檢測符合膠凝固化的標準即可，制成三合一型高導熱絕緣纏繞帶卷材，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卷后，按常規方法在分切機上分別分切成需要的纏繞帶寬度，即為高導熱絕緣纏繞帶狀材料。
[0005]本發明中所用到的高導熱復合絕緣膠以及高導熱絕緣紙是本申請人在先申請的專利，其專利號為:201310635339.4專利名稱為“低壓高效電機高導熱絕緣結構及其制作方法”。
[0006]按照上述方案制成的高壓高效電機高導熱絕緣結構，其有益效果是:
(1)本發明高壓電機的高導熱定子鐵芯，由于在定子線圈的包繞中使用了高導熱絕緣纏繞帶，在槽楔中填充了高導熱槽泥以及在電機定子鐵芯整體浸漬中使用了高導熱復合絕緣膠，可使高壓電機的導熱系數由原先的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絕緣結構的導熱性能，其絕緣可達到F、Η級的電機絕緣要求。
[0007](2)將具有優良導熱性的高導熱絕緣纏繞帶、高導熱槽泥填充料和高導熱復合絕緣膠，應用在高壓電機有繞組定子鐵芯結構中，能克服普通絕緣結構導熱能力差的弊端，并能順利地將電機內部產生的熱量導出，因此，在同等條件下能夠有效地提高高壓電機效率1%?3%，電機溫升下降明顯，其電機平均溫升下降8Κ。以6kV電壓為例，高壓電機成型線圈的單邊厚度由原先的1.8mm減少為1.0mm,可使每臺電機降低制造成本1萬元以上。
[0008](3)在本發明中采用了少膠絕緣體系，所制作的高導熱絕緣纏繞帶具有很高的導熱性、耐熱性、防潮性、電氣性能機械強度和浸漬性能，通過將高導熱絕緣纏繞帶包繞在在電機定子線圈上的直線部分和端線部分，既絕緣又有很好的導熱傳熱性能，實現了電機損耗降低、效率提高、發熱量下降、溫升降低的目的，由此可進一步提高高壓電機工作的穩定性和可靠性，延長電機的使用壽命。
[0009](4)經高導熱VIP處理的定子鐵芯絕緣結構中，絕緣內部無氣隙，整體性能良好，有利于提尚尚壓電機絕緣的電氣性能和耐電壽命，從而達到提尚電機的技術指標，運彳丁壽命及可靠性的有益效果，同時也簡化了高壓電機絕緣的制造工藝，提高了生產效率，降低了成本，而且有利于提尚尚壓電機絕緣質量的穩定性。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是圖1中A_A的截面視圖。
【具體實施方式】
[0011]參看圖1、圖2，本發明的3kV以上高壓高效電機高導熱絕緣結構包括:高壓電機中的定子鐵芯1、定子線圈2、槽楔3和電機絕緣紙4，其中，定子鐵芯1為高導熱有繞組定子鐵芯，采用的是高導熱復合絕緣膠浸漬絕緣結構，電機絕緣紙4采用高導熱復合絕緣紙，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熱復合絕緣膠層，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采用高導熱槽泥填充絕緣結構，高導熱槽泥為鐵粉或磁粉與高導熱復合絕緣膠混合構成的填充料制品；其原料的配比按重量百分比為:鐵粉或磁粉70%?90%、高導熱復合絕緣膠10%?30% ;制作時，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熱絕緣纏繞帶連續多層包繞結構，其包繞層為7?9層的半疊包方式。所述高導熱絕緣纏繞帶是由高導熱云母粉紙層、補強材料層、高導熱復合絕緣膠層復合壓制而成的單面型、雙面型和三合一型三種類型的高導熱絕緣纏繞帶；所述高導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，該高導熱云母粉紙的制作方法是:先進行復合云母粉的制備，將挑選出的云母磷片放入煅燒爐內在1000°C?1300°C的高溫下煅燒，在煅燒的過程中，按所述云母鱗片70?75份、氮化鋁20?30份的配比加入氮化鋁，煅燒時間為1?5h，其煅燒時間的長短是根據煅燒溫度的高低來定，制成煅燒復合云母粉備用；然后將煅燒后的復合云母粉置入云母抄紙機上，過網碾壓成型為按設計要求厚度的高導熱復合云母粉紙，收卷后備用；
本發明的高導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:以高導熱復合云母粉紙為基材，用無堿玻璃纖維作單面補強材料，在復合機上，下層為高導熱復合云母粉紙，上層為無堿玻璃纖維