CN1020225C - 电机用高压绝缘 - Google Patents

Abstract

本文介绍一种用于高压电机的绝缘，推荐具有三层的绝缘带作为匝间绝缘，它包括中间云母层(1)，覆盖在中间层两面上具有不同厚度的塑性箔层(2、3)。箔(2、3)外表面上的热塑性粘结层(4、5)将匝间绝缘紧密地粘结在导体元件和主绝缘上。这种结构的绝缘由其在升高温度时的高的电寿命和高的电涌经受能力而出名。

Description

本发明涉及电机用高压绝缘，它包括匝间绝缘和主绝缘，其中匝间绝缘是一条至少呈现三层的绝缘带，它围绕着导体元件，最好是缠绕在漆绝缘导体元件上并与之粘结，该绝缘带包括一主要含有云母的中间层，该中间层的两面由塑性箔覆盖，组合成绕组或棒的导体元件由主绝缘围绕，并安装在电机定子里，随后作为一整体用热固化的浸渍树脂浸渍。

在这方面，本发明涉及的先有技术如瑞士专利申请559451号。

近几年来，对于旋转电机，尤其是高压电机定子绕组的绝缘，后浸渍工艺已获得很大的成功。这些电机的绕组元件由于结构上的原因被设计成所谓整体线圈。绕组绝缘极其重要，尤其在电压载荷突变的情况下（开关和其它带短前沿时间的过电压），并且就绝缘来说，定子绕组是最薄弱的部分。过去，文献中描述过许多由于匝间绝缘引起的故障。

相邻电线圈间的绝缘（匝间绝缘）必须满足数个要求，以便能保证高运转的可靠性。

对于那些匝间绝缘总是经受突变的各种载荷而言，当大部分是带状[缠绕绕组线、侧面导线（section    wire）缠绕的带]、成型线圈（即粘结在边缘和平面上）的绝缘材料加工时满足上述要求，并且当进一步生产（例如浸渍、固化）时，在操作中连续地或反复地作各种试验。

因此，用在匝绝缘的带必须显示高的柔性，同时显示高的机械载荷容许负载量。以前这方面的问题没有解决，因为在某些情况下，这些相互抵触的要求只能部分地满足。由于机械应力的原因，云母层的良好特性（如它的电势垒效应）在某些情况下明显地减小。

另外，在温度升高（操作）时，匝间绝缘必须显示高的晕抗。根据文献中的资料，已经发现以前制做的绝缘材料的长期性能在许多情况下是不适应的。

非常高的电涌经受能力（也就是稳定的匝间绝缘）是非常主要的。国际技术委员会（IEC）的最新推荐值规定了最小电涌经受能力为0.5（4U_N+1）KV（峰值），其中UN＝每圈的额定电压（KVrms）。对U_N＝15KV的电机而言，这意味着匝间绝缘具有大于30.5KV的电涌经受能力。

此外，匝间绝缘部件对浸渍树脂/漆必须耐化学腐蚀。还进一步要求匝间绝缘对（漆包）绕组线和所谓的线圈主绝缘（即，对接地铁的绝缘）有良好的粘接性，以便获得主/匝间绝缘的完整单一结构。

匝间绝缘要求尽可能小的空间，因此非常经济（与有效材料如铜线比较），并且可以便宜地生产和使用。

瑞士专利申请559451介绍的匝间绝缘由四层组成：一层约100μm的云母层，一层薄玻璃纤维层（作为云母层的托层）和覆盖在这二层的两面、具有约8-10μm厚的聚碳酸酯箔层。由玻璃纤维和云母组成的绝缘带中间层由无溶剂粘结剂（最好是B态的环氧树脂）粘结在二层覆盖箔层上。对导体元件施加绝缘形成绝缘导体，并置于线圈里之后，当加压热处理时，在带的重叠处出现过剩的树脂，将绝缘带粘结在单导体上及单导体之间。树脂固化 之后，用这种方法预强化的导体线圈具有（干的）主绝缘，然后用所谓的后浸渍工艺进一步处理。

以往，这种已知方法已获得极大的成功，但该方法要求一个不能省略的比较费时的中间步骤。没有这个中间步骤就不能保证在所述的云母/玻璃纤维层绝缘带的重叠处出现要求的和必要的树脂量。另外，主绝缘的树脂系统必须精确地与覆盖箔匹配，以便保证导体元件绝缘和主绝缘之间能较好地粘结，不存空隙。

据此，对于匝间绝缘绝缘带的后来建议，例如1987年5月5-7日在维也那（Vienna）附近的贝丹（Baden），第三次短路测试局协会（ASTA）国际研讨会发布的会议记要“Tei-lleiterisolation    auf    Glimmerbasis    für    Hoch-spannungsmaschinen”（高压电机用的云母基导体元件绝缘）中已省去了这二个覆盖箔层中的一个，极薄的覆盖箔层用于多层绝缘带。

但是，用这些已知绝缘带仅仅是局部地解决了上述粘接问题。

本发明目的之一是提供一种生产匝间绝缘的新方法，这种匝间绝缘提供了具有小空间要求的高质量匝间绝缘的可能性。本发明目的之二是规定实施这种方法的绝缘带。

本发明的高压绝缘系统具有的特征是，绝缘带的至少一个外表面带有热处理时至少使绝缘带粘结在导体元件上的粘结剂，该绝缘带绕导体（漆绝缘的或裸铜线）缠绕。

在这种结构中，一方面绝缘带可以使用开始提供好的热塑性粘结剂，最好是B态的苯氧树脂，另一方面，也可以在缠绕之前直接使用热塑性粘结剂。

在此必需强调的是，现在裸导体也可以可靠地绝缘。

根据本发明，按照第一种选择实施该方法，使用的绝缘带包括浸渍粘结剂的云母层，该云母层被具有不同厚度、其外表面涂有热塑性粘结剂的塑性箔覆盖在两面上，在此结构中，当绝缘带绕导体元件缠绕时，二层箔中较薄的一层安排在外边。

下面结合附图详细阐述，将对本发明和伴随的许多优点会有更全面的了解。其中：

图1表示本发明导体元件匝绝缘绝缘带的纵向截面;

图2表示电机定子绕组的横向截面;

图3表示图2X的节点放大图。

现在参考附图，在这几张附图中，相同的参考序号表示相同的或相应的部件。在图1绝缘带纵向截面中，约40μm厚浸渍粘结剂（如改进的B态环氧树脂）的云母层1被不同厚度的塑性箔2、3覆盖在两面。两层塑性箔2、3均由改良聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETP）或聚酰亚胺制成，面对导体元件的箔当以后应用在导体元件时，提供一种漆绝缘-在这里例举的例子中箔2的厚度比另一箔3厚1.5至3倍。在这种结构中，箔2基本上决定了机械特性（断裂强度），该特性对绝缘带的加工很重要，并决定了敏感云母带的载流子（空隙），而薄的覆盖箔实际上仅仅起保护作用，由于它的厚度薄，更易于拉伸。箔2和3的外表面涂有热塑性粘结剂4、5。热塑性粘结层的厚度一般是5μm。通常，该热塑性粘结层由B态的苯氧树脂组成。

本发明绝缘系统的结构大致如图2所示，并详细地表示在图3中。若干由匝间绝缘装置8相互绝缘的许多导体元件9中之一安置 在电机叠片定子7中的槽6内。导体线棒由主绝缘10围绕。该导体线棒藉带有插入填隙片11的槽楔12固定在位置里。

图3以放大的比例详细地表示图2中的X部分，可以清楚地看到该例子中匝间绝缘的二层结构和粘结层5，它们熔合形成绝缘带的单一层4+5及粘结层4。

生产图2所示绕组的方法，步骤如下：

A、根据图1生产绝缘带，

B、围绕漆绝缘导体元件缠绕绝缘带，

C、将导体元件成形并组合成线圈或半线圈，

D、施加主绝缘，

E、将线圈或半线圈插入槽内（定子的），

F、在绕组的端部制作开关连接部分，

G、在浸渍槽中后浸渍完全缠绕的定子体，

H、在干燥炉中热处理浸渍的定子。

就上述步骤而论，出现在G、H中的步骤对本发明极其重要，并决定性地影响整个绝缘的质量。

位于箔2和导体元件漆绝缘之间的热塑性粘结层4在热处理时，熔化并将箔2粘结在导体元件上，无需来自云母层1的“树脂余量”。另外，由于毛细作用，当重叠或贴近绕组时，不可避免的空隙也被填满。被使用的另一热塑性粘结层5一方面作为位于上述绝缘带彼此之间的粘结层，另一方面作为绝缘带外层和主绝缘之间的粘结剂。

可以制造一种粘结剂来代替已经备有热塑性粘结层4、5的绝缘带，这种粘结剂仅仅在绝缘带绕导体元件缠绕以前较短的时间内使用，以防该热塑性粘结剂在缠绕时干掉，这样简化了绝缘导体的 处理。

本发明的绝缘带与常规的方法相比，它提供了高质量的热和介质匝间绝缘，减少了空间需求，降低了成本并具有良好的加工性能。这些优点产生于带组合的特殊结构（云母层和载体或滑动带），必须强调的是其中主要联结是二层不同厚度的塑性膜和与热塑性粘结剂共同施加在外边。

大量的试验已表明在升高温度（140℃）时其“电”寿命较常规处理的绝缘带长5至8倍，并且电涌经受能力（在加工好的线圈上测量）约高三倍。所以，具有所述匝间绝缘的电机绕组没有必要另备过电压。

显然，借助于上述说明有可能对本发明做出许多变化和变更，可以理解，这些变化和变更包括在本发明权利要求所保护的范围内，换句话说，可以按照本文具体描述的方法之外的方法实施本发明。

Claims (5)

1、用于电机的高压绝缘，它包括匝间绝缘和主绝缘，其中，匝间绝缘是一条具有至少三层的绝缘带，该绝缘带绕导体元件缠绕并粘接在其上；所述的绝缘带包括一个主要由云母组成的中间层，该中间层的两面由塑性箔覆盖；多个绝缘带施加在其上的导体元件组合形成一个由主绝缘围绕，安装在电机定子中的绕组或线圈并作为一个整体用随后固化的浸渍树脂浸渍；绝缘带上涂有至少使多个导体元件的相邻导件元件在热处理时粘结在一起的粘结剂；其特征在于：覆盖在绝缘带的中间层上的塑性箔分别包括一个厚的塑性箔和一个薄的塑性箔，厚的塑性箔面对相连导体元件并比薄的塑性箔厚1.5至3倍。

2、如权利要求1所述的绝缘，其特征在于：绝缘带施加在其上的导体元件具有一层漆包绝缘。

3、如权利要求1所述的绝缘，其特征在于：所述塑性箔由改良聚对苯二甲酸乙二醇酯（PRTP）或聚酰胺基箔制成。

4、如权利要求1所述的绝缘，其特征在于：所述中间层的厚度约为40μm。

5、如权利要求1所述的绝缘，其特征在于：所述热塑性粘结剂是一种B态的苯氧浸渍树脂，其厚度一般为5μm。