CN102158021A - 5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法 - Google Patents

5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法 Download PDF

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朱浩
许慧麟
王乃卫
郭振报
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Abstract

5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法，是由耐电晕聚酰亚胺薄膜F46复合薄膜烧结铜扁线的绝缘、耐电晕聚酰亚胺薄膜和少胶云母带、聚四氟乙烯带；低电阻防电晕保护带和高电阻防电晕保护带组成，本发明匝间绝缘厚度由0.70mm减少到0.21mm，对地绝缘厚度由5mm减少到3.12-3.32mm,绝缘耐热等级由F级提高到200级，减小了电机的体积和重量，实现了小型轻量化，保持电机同样的体积和重量就可以增大电机的功率。并有较高的安全裕度。

Description

5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法
技术领域
本发明属于5兆瓦风力发电机定子制造技术领域，涉及到一种实用的5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构。
背景技术
风力发电机是一种新型的清洁能源，对减少不可再生的石化能源的消耗和减少二氧化碳、二氧化硫等对环境的污染具有很重要的意义，是国家重点大力发展的新型能源项目。
由于大型风力发电机大都安装在我国三北地区和海上以及沿海地区。三北地区地势高，气温低，昼夜温差大，风沙大；海上和沿海地区盐雾腐蚀严重，空气湿度大，一般相对湿度95%，最大100%，这样的运行环境，对风力发电机的绝缘破坏作用很大。同时，5兆瓦的风力发电机都安装在上百米的高空上，重量几十吨，安装非常困难，故障检修困难就很大，费用也很高，这些因素的存在，就要求风力发电机的绝缘更为可靠。所以在设计风力发电机绝缘结构时要认真考虑发电机的环境适应性，同时，5兆瓦风力发电机定子电压为10KV,高电压大电流，线圈的横截面较大，成型和嵌线难度大，所以在设计风力发电机绝缘结构时，要考虑线圈制造工艺的适应性。5兆瓦级风力发电机容量大，为减小该发电机的体积和重量，减小定子电流以减小定子的损耗，定子电压选定为10KV, 属于高压电机，线圈要考虑防电晕措施，同时风力发电机安装在上百米的高空，还会受到雷电过电压的作用，所以在设计风力发电机绝缘结构时，要考虑线圈应具有耐电晕的能力。此外风力发电机在运行时还要受到机械力、电磁力、震动的作用，使发电机绝缘处于交变应力的作用，加速电机绝缘的老化。所以在设计风力发电机绝缘结构时，要充分考虑线圈绝缘受到这些因素的综合作用影响。在业内都把电机线圈称为电机的心脏，而线圈绝缘则是电机心脏的心脏，经过多年来的统计，电机发生的故障50%以上是由于线圈绝缘损坏而引起的。所以对电机定子线圈绝缘结构的设计是非常重要的。
发明内容
针对风力发电机严酷的工作环境和恶劣的工作条件，本发明的目的在于提供一种5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构，是由耐电晕聚酰亚胺薄膜F46复合薄膜烧结铜扁线作为匝间绝缘；将耐电晕聚酰亚胺薄膜和单面补强材料的少胶云母带多次交叉半叠包后再叠包聚四氟乙烯带作为对地绝缘；再将线圈的直线部分半叠包一层低电阻防电晕保护带，端部部分半叠包一层高电阻防电晕保护带构成绝缘结构。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法，是由耐电晕聚酰亚胺薄膜F46复合薄膜烧结铜扁线的绝缘、耐电晕聚酰亚胺薄膜和少胶云母带、聚四氟乙烯带；低电阻防电晕保护带和高电阻防电晕保护带组成，制作方法包括以下步骤：其特征在于：
1）、铜扁线半叠一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：将一根或多根定子线圈的烧结铜扁线的外面半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；
所述的步骤1）中的多根定子线圈的烧结铜扁线是将定子线圈的四根耐电晕聚酰亚胺薄膜-F46复合薄膜烧结铜扁线叠并在一起作为一匝，外面半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜，然后按规定匝数组成一个线圈，形成多根定子线圈的烧结铜扁线。
2）、半叠包一层单面补强少胶云母带：步骤1）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；
3）、半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：再在其步骤2）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；
4）、半叠包一层单面补强少胶云母带：再在其步骤3）上叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；
5）、半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：再在其步骤4）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；
6）、半叠包一层单面补强少胶云母带：再在其步骤5）上半叠包一层国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；
7）、半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：再在其步骤6）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；
8）、半叠包一层单面补强少胶云母带：再在其步骤7）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；
9）、半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：再在其步骤8）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；
10）、半叠包一层单面补强少胶云母带：再在其步骤9）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；
11）、半叠包一层聚四氟乙烯带：再在其步骤10）上半叠包一层活化处理过的聚四氟乙烯带﹙4﹚；
11）、半叠包一层低电阻防电晕保护带：在线圈直线部分半叠包一层低电阻防电晕保护带；
12）、半叠包一层高电阻防电晕保护带：在线圈端部半叠包一层0.14mm高电阻防电晕保护带。
所述的耐电晕聚酰亚胺薄膜的厚度为0.024-0.28mm。
所述的单面补强少胶云母带是0.09-0.13mm的耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带。
所述的聚四氟乙烯带是0.045-0.055mm活化处理过的聚四氟乙烯带。
所述的低电阻防电晕保护带是0.065-0.090mm的低电阻防电晕保护带。
所述的高电阻防电晕保护带是0.12-0.15mm的高电阻防电晕保护带。
本发明，匝间绝缘厚度由0.70mm减少到0.21mm，对地绝缘厚度由5mm减少到3.12-3.32mm,绝缘耐热等级由F级提高到200级，减小了电机的体积和重量，实现了小型轻量化，保持电机同样的体积和重量就可以增大电机的功率。采用聚四氟乙烯薄膜带半叠包在对地绝缘的外面，可以有效地防潮湿，防盐雾腐蚀和其他化学物质对绝缘的侵蚀；在线圈的直线部分再半叠包一层低电阻防晕带，端部再半叠包一层高电阻防晕带，以此来提高电机的运行的可靠性和使用寿命。本发明的绝缘结构所用的关键原材料耐电晕聚酰亚胺薄膜及其作为补强材料的少胶云母全部为国产材料，具有自主的知识产权，价格只有进口耐电晕聚酰亚胺薄膜带的三分之一，适用范围广。可用于5兆瓦双馈型和直驱型风力发电机的定子线圈，并有较高的安全裕度。
附图说明
图1是本发明实施例1的直线部分示意图。
图2是本发明实施例1的端部部分示意图。
图3是本发明实施例2的直线部分示意图。
图4是本发明实施例2的端部部分示意图。
具体实施方式
实施例1：单根铜扁线5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法：
如图1所示，在定子线圈国产耐电晕聚酰亚胺薄膜-F46复合薄膜烧结铜扁线1的外面半叠包一层0.025mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜2，再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.025mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜2；再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.025mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜2；再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.025mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜2；再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.025mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜2；再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.05mm活化处理过的聚四氟乙烯带4；在线圈直线部分半叠包一层0.08mm低电阻防电晕保护带5。由图2知，端部半叠包一层0.14mm高电阻防电晕保护带6。
实施例图1、图2中数字符号说明如下：
a+0.21为铜扁线包过绝缘的厚度；
b+0.21为铜扁线包过绝缘的宽度；
﹙b+0.21﹚+3.22为线圈包过对地绝缘后直线部分的宽度；
8﹙b+0.21﹚+3.22为线圈包过对地绝缘后直线部分的高度；
﹙b+0.21﹚+3.46为线圈包过对地绝缘后端部部分的宽度；
8﹙b+0.21﹚+3.46为线圈包过对地绝缘后端部部分的高度；
8为一个线圈中有8匝导体；
3.22为线圈对地绝缘厚度。
实施例2：多根定子线圈的烧结铜扁线5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法：
如图3所示，将四根国产耐电晕聚酰亚胺薄膜-F46复合薄膜烧结铜扁线1按图示的结构叠并在一起作为一匝，外面半叠包一层0.026mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜2，然后将规定匝数组成一个线圈，在其外面半叠包一层0.026mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜2，再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.026mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜2；再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.026mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜2；再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.026mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜2；再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.026mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜2；再在其上半叠包一层0.11mm国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带3；再在其上半叠包一层0.05mm活化处理过的聚四氟乙烯带4；在线圈直线部分半叠包一层0.08mm低电阻防电晕保护带5。由图4知，端部半叠包一层0.14mm高电阻防电晕保护带6。
实施例图3、图4中数字符号说明如下：
a+0.21为铜扁线绝缘后的厚度；
b+0.21为铜扁线绝缘后的宽度；
2﹙b+0.21﹚+0.10为4根铜扁线绝缘后两根并绕后再叠绕在一起构成线圈的一匝，外面再半叠包一层0.025×20耐电晕聚酰亚胺薄膜带后的宽度；
2﹙b+0.21﹚+0.10+3.22为线圈包过对地绝缘后直线部分的总宽度；
14﹙b+0.21﹚+7×0.10+3.22为线圈包过对地绝缘后直线部分的高度；
2﹙b+0.21﹚+0.10+3.46为线圈包过对地绝缘后端部部分的宽度；
14﹙b+0.21﹚+7×0.10+3.46为线圈线圈包过对地绝缘后端部部分的高度；
14为7匝绝缘铜扁线﹙每匝由两并两叠绝缘铜扁线构成﹚在高度方向上的导体数；
3.22为线圈对地绝缘厚度；
2为线圈一匝导体由2根烧结铜扁线叠绕构成；
14为每支线圈由7匝导体并绕构成，铜扁线总数为2×7=14；
0.10为每匝导体上半叠包一层0.025×20耐电晕聚酰亚胺薄膜带的厚度；
5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构，定子线圈的匝间绝缘选
用具有很高电气性能和机械性能、绝缘耐热等级高达200级的又具有很高耐电晕能力的耐电晕聚酰亚胺薄膜-F46复合薄膜烧结电磁线本身的绝缘，不在附加其他绝缘。绝缘厚度薄，由云母带作为线圈电磁线绝缘时的0.70mm减少到0.21mm;线圈的对地绝缘采用耐电晕聚酰亚胺薄膜和耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带交替绕包到线圈上。为抵御盐雾腐蚀和运行环境中其他化学物质对线圈绝缘的侵蚀，在线圈外面再半叠包一层经活化处理的聚四氟乙烯带，为防电晕在线圈的直线部分半叠包一层低电阻防晕带，端部半叠包一层高电阻防晕带。线圈的对地绝缘厚度由全云母带时的5mm减小到3.12-3.32mm。

Claims (6)

1.5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法，是由耐电晕聚酰亚胺薄膜F46复合薄膜烧结铜扁线的绝缘、耐电晕聚酰亚胺薄膜和少胶云母带、聚四氟乙烯带；低电阻防电晕保护带和高电阻防电晕保护带组成，制作方法包括以下步骤：其特征在于：
1）、铜扁线半叠一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：将一根或多根定子线圈的烧结铜扁线的外面半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；
所述的步骤1）中的多根定子线圈的烧结铜扁线是将定子线圈的四根耐电晕聚酰亚胺薄膜-F46复合薄膜烧结铜扁线叠并在一起作为一匝，外面半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜，然后按规定匝数组成一个线圈，形成多根定子线圈的烧结铜扁线；
2）、半叠包一层单面补强少胶云母带：步骤1）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；
3）、半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：再在其步骤2）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；
4）、半叠包一层单面补强少胶云母带：再在其步骤3）上叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；
5）、半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：再在其步骤4）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；
6）、半叠包一层单面补强少胶云母带：再在其步骤5）上半叠包一层国产耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；
7）、半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：再在其步骤6）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；
8）、半叠包一层单面补强少胶云母带：再在其步骤7）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；
9）、半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜：再在其步骤8）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜；
10）、半叠包一层单面补强少胶云母带：再在其步骤9）上半叠包一层耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带；
11）、半叠包一层聚四氟乙烯带：再在其步骤10）上半叠包一层活化处理过的聚四氟乙烯带﹙4﹚；
12）、半叠包一层低电阻防电晕保护带：在线圈直线部分半叠包一层低电阻防电晕保护带；
13）、半叠包一层高电阻防电晕保护带：在线圈端部半叠包一层0.14mm高电阻防电晕保护带。
2.根据权利要求1所述的5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法，其特征在于：所述的步骤1）中的耐电晕聚酰亚胺薄膜的厚度为0.024-0.28mm。
3.根据权利要求1所述的5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法，其特征在于：所述的步骤2）中的所述的单面补强少胶云母带是0.09-0.13mm的耐电晕聚酰亚胺薄膜单面补强少胶云母带。
4.根据权利要求1所述的5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法，其特征在于：所述的步骤11）中的所述的聚四氟乙烯带是0.045-0.055mm活化处理过的聚四氟乙烯带。
5.根据权利要求1所述的5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法，其特征在于：所述的步骤12）中的所述的低电阻防电晕保护带是0.065-0.090mm的低电阻防电晕保护带。
6.根据权利要求1所述的5兆瓦风力发电机定子线圈的绝缘结构的制作方法，其特征在于：所述的步骤13）中的所述的高电阻防电晕保护带是0.12-0.15mm的高电阻防电晕保护带。
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AD01 Patent right deemed abandoned

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C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned