CN101789654A - 变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘方法及装置，采用具有聚酰亚胺杂化纳米材料绝缘层的电磁线制作定子绕组，定子采用散嵌单层绕组结构，再在定子绝缘槽、对地绝缘和相间绝缘中采用有耐电晕能力的NHN复合箔进行隔离绝缘处理，再将电机定子置于装有TJ1158H级无溶剂浸渍漆的真空容器中，并在无溶剂浸渍漆中添加浸渍漆总量3-5％的无机纳米材料(如粒径50-100纳米的氧化铝衍生物)，利用真空压力整浸(又称V.P.I)绝缘处理工艺进行整浸烘干处理。在电机定子经过整浸处理后在电机表面形成坚固的耐电晕漆膜，电机总装清洗后安装在变压器上以后，在对变压器进行抽取高度真空处理，真空度为压力在1×10^-5到1×15^-6毫米汞柱，在到达所需真空度后再灌入变压器油。

Description

变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘方法及装置

技术领域

本发明涉及一种变压器的部件绝缘方法及装置结构，具体说是变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘方法及装置结构，主要用于各种电力机车的变压器油泵电机定子的绝缘。

背景技术

对于电力机车变压器油泵电机，虽然电机的线圈与其它部件在制成定子、转子时，已具有一定的绝缘能力，如漆包线是由漆膜作导线匝间绝缘；铁芯槽内有槽绝缘等。但漆包线上薄薄的一层漆膜作为导线匝间绝缘，非常薄弱，易受损伤，且漆包线、槽绝缘、槽楔相互移动，电机在启动运行和停止时，绝缘材料要承受电磁振动和机械振动的冲击，还要受到空气中潮气、灰尘、盐雾、和工作环境中腐蚀气体或液滴的浸蚀，并经受运行时发热条件的老化，电机在这种条件下要正常工作，必须将线圈与其相邻部位用绝缘漆浸渍，使导线、槽绝缘等绝缘部件用绝缘树脂包封成为密实坚固的整体。

从用户调查中得出：电力机车变压器油泵电机在使用中出现故障最多的是绕组击穿、绕组短路、绕组断路、绕组烧坏等，甚至我国最近引进的西门子牵引变压器油泵也出现匝间短路造成多起牵引变压器烧损，这些都属于电机绝缘问题。电机寿命的长短主要取决于绝缘质量，而电机绝缘质量的好坏，除了和电机绝缘结构有关外，还和电机绝缘处理有关。绝缘结构属于设计问题，绝缘处理属于制造工艺问题，因此为了保证电机长期可靠运行，绝缘结构一旦设计定型，绝缘处理就是电机制造中一个关键环节。目前对于电力机车变压器油泵电机的绝缘处理就是利用绝缘材料对电机的部件进行绝缘处理；绝缘材料通常指阻滞热、电或声通过的材料，用于绝缘的不传导材料。所谓绝缘就是使用不导电的物质将带电体隔离或包裹起来，以对触电起保护作用的一种安全措施。良好的绝缘对于保证电气设备与线路的安全运行，防止人身触电事故的发生是最基本的和最可靠的手段。电机从绕制线圈开始，直到装配出成品都牵涉到绝缘工艺。电机绝缘一直是电机生产中的重要环节。根据生产经验电机绝缘结构一旦确定后，电磁线、引出线、轴绝缘、槽绝缘、相间绝缘、匝间绝缘、接线板等部件，若选用得当，一般较少出故障。若绝缘处理过程中由于绝缘材料选用不当或绝缘材料质量不稳定，或没有按绝缘处理工艺严格操作，一般来讲出现的问题较多，且具体表现也多种多样，有的问题当时不易发现，直到装成整机后或货到客户时才出现，这将给企业带来很大损失。

通过对目前电力机车变压器油泵电机都是由变频器供电的，特别是绝缘处理的分析，发现之所以电力机车变压器油泵电机的绝缘会出现问题，很大程度是因为绝缘材料的选用及制作工艺不当所造成的。现在的电力机车变压器油泵电机的绝缘处理都是采用先用一种聚乙烯薄膜对电机定子进行包扎，再对整个装置进行绝缘浸漆处理，虽现在开始采用真空压力整浸(又称V.P.I)绝缘处理工艺，为减薄电机绕组的对地绝缘厚度、缩小体积、减轻重量创造了有利条件。但目前电力机车变压器油泵电机定子绝缘系统一直采用单只线棒多胶模压成型后，再嵌入定子铁心。这样制做的电机定子线圈之间绝缘的连续性、整体性差，介电强度低，介质损耗高。电机运行可靠性差，而且生产效率低，因此需要进一步加以改进。

发明内容

本发明的目的，就是为了克服现有电力机车变压器油泵电机的绝缘处理方式的不足，提出一种绝缘效果更好，电机定子线圈之间绝缘的连续性、整体性更好，介电强度高，介质损耗低。电机运行可靠性好的变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明提出了技术实施方案是：一种变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘方法，采用具有聚酰亚胺杂化纳米材料绝缘层的电磁线制作定子绕组，定子采用散嵌单层绕组结构，再在定子绝缘槽、对地绝缘和相间绝缘中采用有耐电晕能力的NHN复合箔进行隔离绝缘处理，再将电机定子置于装有TJ1158H级无溶剂浸渍漆的真空容器中，并在无溶剂浸渍漆中添加浸渍漆总量3-5％的无机纳米材料(如粒径50-100纳米的氧化铝衍生物)，利用真空压力整浸(又称V.P.I)绝缘处理工艺进行整浸烘干处理。在电机定子经过整浸处理后在电机表面形成坚固的耐电晕漆膜，电机总装清洗后安装在变压器上以后，在对变压器进行抽取高度真空处理，真空度为压力在1×10^-5到1×15^-6毫米汞柱，在到达所需真空度后再灌入变压器油。

根据本发明的方法所提出的装置是：一种变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘装置，包括电机定子壳体1、电机定子铁心2和定子绕组线圈3，定子绕组线圈3嵌在电机定子铁心2上，定子绕组线圈3由电磁线绕制成，整个电机定子为散嵌单层绕组结构；其特点在于：定子绕组线圈3的电磁线是采用具有聚酰胺酰亚胺杂化纳米材料绝缘层的电磁线制作的，并在定子绝缘槽4内嵌有吸附耐电晕无溶剂浸渍漆的NHN复合箔，且在电机对地绝缘结构中采用有耐电晕能力的NHN复合箔作为隔离绝缘层；电机定子表面整体浸渍有TJ1158H级无溶剂浸渍漆，且在无溶剂浸渍漆含有浸渍漆总量3-5％的无机纳米材料(如粒径50-100纳米的氧化铝衍生物)，线圈端部和电机定子表面形成坚固的耐电晕漆膜。

采用上述技术方案后，可以具有以下几个优点。

1、电磁线采用聚酰胺酰亚胺杂化纳米技术开发出来的绝缘层，具有高的抗高频电击穿能力和高强度的网状的分子，这种新材料高频电击穿后纳米材料不会在击穿点析出。始终结合在分子键上，化学稳定性高，可有效防止电动机的高频匝间击穿；

2、槽对地绝缘和相间绝缘采用能吸附耐电晕无溶剂浸渍漆的NHN复合箔，可以有效提高，电机定子线圈之间绝缘的连续性，介质损耗低；

3、选择耐电晕和耐变压器油的TJ1158H级无溶剂浸渍漆，整体绝缘性更好，尤其是添加了微量无机纳米材料使得电机的介电强度和耐电晕寿命更高。

4、线圈端部和电机定子表面形成坚固的耐电晕漆膜，在高真空的变压器油有很好的散热效果，能长时耐受变频器供电的高频与脉冲PWM电压的能力。

附图说明

图1是本发明的转子结构示意图；

图2是本发明的定子结构示意图。

图中：1、电机定子壳体；2、电机定子铁心；3、定子绕组线圈；4、定子绝缘槽；5、NHN复合箔；6、隔离绝缘层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如附图1-2所示，本发明为一种变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘处理方法，采用具有聚酰胺酰亚胺杂化纳米材料绝缘层的电磁线制作定子绕组，定子采用散嵌单层绕组结构，再在定子绝缘槽和对地绝缘中采用能吸附耐电晕无溶剂浸渍漆的NHN复合箔进行隔离绝缘处理，再将电机定子置于装有TJ1158H级无溶剂浸渍漆的容器中，并在无溶剂浸渍漆添加浸渍漆总量3-5％的无机纳米材料(如粒径50-100纳米的氧化铝衍生物)，利用真空压力整浸(又称V.P.I)绝缘处理工艺进行整浸处理。在电机经过整浸处理后安装在变压器上以后，在对变压器进行抽取高度真空处理，真空度为压力在1×10^-5到1×15^-6毫米汞柱，在到达所需真空度后再灌入变压器油。

根据本发明的方法所提出的装置是：一种变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘装置，包括电机定子壳体1、电机定子铁心2和定子绕组线圈3，定子绕组线圈3嵌在电机定子铁心2上，定子绕组线圈3由电磁线绕制成，整个电机定子为散嵌单层绕组结构；其特点在于：定子绕组线圈3的电磁线是采用具有聚酰胺酰亚胺杂化纳米材料绝缘层的电磁线制作的，并在定子绝缘槽4内嵌有吸附耐电晕无溶剂浸渍漆的NHN复合箔5，且在电机对地绝缘结构中采用有耐电晕能力的NHN复合箔作为隔离绝缘层6；电机定子表面整体浸渍有TJ1158H级无溶剂浸渍漆，且在无溶剂浸渍漆含有浸渍漆总量3-5％的无机纳米材料(如粒径50-100纳米的氧化铝衍生物)，线圈端部和电机定子表面形成坚固的耐电晕漆膜。

所述的无机纳米材料可以是由金属/陶瓷、金属/金属或陶瓷/陶瓷组成的无机纳米复合材料，如粒径50-100纳米的氧化铝衍生物；也可以是由聚合物/无机或聚合物/聚合物组成的聚合物纳米复合材料。用于环氧树脂纳米复合材料的无机纳米材料有SiO2、TiO2、Al2o3、ZnO、黏土等。

Claims (10)

1.一种变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘方法，其特征在于：采用具有聚酰亚胺杂化纳米材料绝缘层的电磁线制作定子绕组，定子采用散嵌单层绕组结构，再在定子绝缘槽和对地绝缘中采用能吸附耐电晕无溶剂浸渍漆的NHN复合箔进行隔离绝缘处理，再将电机定子置于装有TJ1158H级无溶剂浸渍漆的容器中，并在无溶剂浸渍漆添加浸渍漆总量3-5％的无机纳米材料，利用真空压力整浸绝缘处理工艺进行整浸处理；在电机经过整浸处理后安装在变压器上以后，在对变压器进行抽取高度真空处理，真空度为压力在1×10^-5到1×15^-6毫米汞柱，在到达所需真空度后再灌入变压器油。

2.如权利要求1所述的变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘方法，其特征在于：所述的无机纳米材料是由金属/陶瓷、金属/金属或陶瓷/陶瓷组成的无机纳米复合材料。

3.如权利要求1所述的变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘绝缘方法，其特征在于：所述的无机纳米材料是如粒径50-100纳米的氧化铝衍生物。

4.如权利要求1所述的变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘方法，其特征在于：所述的无机纳米材料是由聚合物/无机、聚合物/聚合物组成的聚合物纳米复合材料。

5.如权利要求1所述的变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘方法，其特征在于：所述的无机纳米材料是SiO2、TiO2、Al2o3、Caco3、ZnO或黏土。

6.一种变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘装置，包括电机机壳、电机转子和电机定子，电机定子上嵌有电磁线绕制成的定子线圈，电机定子为散嵌单层绕组结构，其特征在于：电机定子线圈是采用具有聚酰胺酰亚胺或聚酰亚胺杂化纳米材料绝缘层的电磁线制作的；在定子绝缘槽内嵌有能吸附耐电晕无溶剂浸渍漆的NHN复合箔，并在电机对地绝缘结构中采用有耐电晕能力的NHN复合箔作为隔离绝缘层；电机定子表面整体浸渍有TJ1158H级无溶剂浸渍漆，且在无溶剂浸渍漆含有浸渍漆总量3-5％的无机纳米材料。

7.如权利要求5所述的电力机车变压器油泵电机的绝缘装置，其特征在于：所述的无机纳米材料是由金属/陶瓷、金属/金属或陶瓷/陶瓷组成的无机纳米复合材料。

8.如权利要求5所述的变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘装置，其特征在于：所述的无机纳米材料是粒径50-100纳米的氧化铝衍生物。

9.如权利要求5所述的变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘装置，其特征在于：所述的无机纳米材料是由聚合物/无机、聚合物/聚合物组成的聚合物纳米复合材料。

10.如权利要求5所述的变频器供电的电力机车变压器油泵电机定子绝缘装置，其特征在于：所述的无机纳米材料是SiO2、TiO2、Al2o3、ZnO或黏土等。

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