CN110492646A - 匝间绝缘结构及其构成的发电机转子线圈 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发电机技术领域，特别涉及一种匝间绝缘结构，包括：铜母线、漆膜及胶粘带；所述铜母线表面涂覆水溶性半无机绝缘漆形成一层所述漆膜；所述胶粘带包裹在所述漆膜和所述铜母线组成的层叠结构外周。本发明还涉及一种发电机转子线圈，包括：转子主体和匝间绝缘结构；多个所述匝间绝缘结构绕在所述转子主体上。本发明提供一种匝间绝缘结构及其构成的发电机转子线圈，采用水溶性半无机绝缘漆在铜母线表面形成一层漆膜，且能够在产生绝缘效果的同时，提高绝缘结构的热传导性和耐磨性，从而减少转子绕组因绝缘结构破损而导致线圈短路的情况发生，克服了当前转子线圈匝间绝缘容易磨损和出现拼缝的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及发电机技术领域，特别涉及一种匝间绝缘结构及其构成的发电机转子线圈。
背景技术
我国经济依然保持稳定增长，随着各种电动设备的快速发展和市场应用，我国对电力的需求在今后仍将呈现增长趋势。汽轮发电机、水轮发电机生产过程中，转子线圈匝间需要进行相应的绝缘结构设计，优良的转子线圈匝间绝缘性能可提高发电机运行的稳定性，否则将造成不同程度的匝间短路缺陷，将引起转子电流增大，绕组温度升高，导致发电机无功功率降低，同时导致震动加剧。
目前，发电机转子的线圈匝间绝缘结构，通常是在铜母线表面刷胶，之后加垫环氧板，或者进一步绕包浸胶玻璃丝带，最后热压成型。这样的结构存在一定缺陷，转子运行过程中匝间绝缘与铜线之间，存在一定的剪切力导致绝缘结构磨损破坏，进而引起匝间短路。此外，环氧垫条在线圈端部圆弧部分会产生拼缝，拼缝处容易堆积灰尘油污，发电机在运行过程中拼缝处绝缘性能下降，容易发生短路故障。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的发电机转子绝缘结构易损坏的技术问题，提供了一种间绝缘结构及其构成的发电机转子线圈。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种匝间绝缘结构，其特征在于，包括：铜母线、漆膜及胶粘带；所述铜母线表面涂覆水溶性半无机绝缘漆形成一层所述漆膜；所述胶粘带包裹在所述漆膜和所述铜母线组成的层叠结构外周。
进一步的，所述水溶性半无机绝缘漆的成分包含：水溶性树脂基体、固化剂、无机填料、水及助剂。
进一步的，所述无机填料包含钛白粉、二氧化硅、氮化硼、氧化铝、氧化镁、蒙脱土、氧化石墨烯中的至少一种。
进一步的，所述无机填料的含量在20％-80％。
进一步的，所述胶粘带为玻璃丝补强粘带。
进一步的，所述水溶性树脂基体为水溶性酚醛树脂体系、水溶性醇酸树脂体系、水溶性聚酯树脂体系或水溶性丙烯酸树脂体系。
进一步的，所述胶粘带包括一体设置的胶粘层及补强层，所述补强层为网状结构。
进一步的，所述漆膜的厚度为0.15-0.40mm；所述胶粘带的厚度为 0.06-0.30mm。
本发明还提供了一种发电机转子线圈，包括：转子主体和多个匝间绝缘结构；多个所述匝间绝缘结构绕在所述转子主体上。
进一步的，多个所述匝间绝缘结构依次镶嵌在所述转子主体上形成层叠结构。
本发明提供的一种匝间绝缘结构及其构成的发电机转子线圈至少具备以下有益效果或优点：
本发明提供一种匝间绝缘结构及其构成的发电机转子线圈，铜母线表面涂覆水溶性半无机绝缘漆形成一层漆膜；胶粘带包裹在漆膜和铜母线组成的层叠结构外周。采用水溶性半无机绝缘漆在铜母线表面形成一层漆膜，区别于传统的有机绝缘漆，属于环保材料，且能够在产生绝缘效果的同时，提高绝缘结构的热传导性和耐磨性，从而减少转子绕组因绝缘结构破损而导致线圈短路的情况发生，克服了当前转子线圈匝间绝缘容易磨损和出现拼缝的缺点。同时，胶粘带进一步提高绝缘性能，有效防止在转子槽内线圈窄面间可能引起的闪络放电。
附图说明
图1为本发明实施例提供的匝间绝缘结构示意图；
图2为本发明实施例提供的又一匝间绝缘结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-母铜线，2-漆膜，3-胶粘带，31-补强层，32-胶粘层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种匝间绝缘结构，它主要包括：铜母线1、漆膜 2及胶粘带3。铜母线1表面涂覆水溶性半无机绝缘漆形成一层漆膜2，单匝线圈表面水溶性半无机绝缘漆固化后厚度为0.15-0.40mm(0.15mm、 0.18mm、0.20mm或0.40mm)。胶粘带3包裹在漆膜2和铜母线1组成的层叠结构外周，本发明实施例中，胶粘带3采用玻璃丝补强粘带，胶粘带 3的厚度为0.06-0.30mm(0.06mm、0.08mm、0.20mm或0.30mm)。
如图1所示，铜母线1通常是具有两个宽面两个窄面的长方形线圈，这种形状的铜母线1不会在使用过程中出现滚动的情况。这里应该指出的是，本发明实施例对铜母线1的具体形状不做限定，铜母线1还可以是其它稍作修改具有平面的形状。其次，本发明实施例中水溶性半无机绝缘漆可涂覆在铜母线1的任意一个宽面上形成漆膜2，或者任意一个宽面和两个窄面同时涂覆水溶性半无机绝缘漆形成漆膜2，或者两个宽面及两个窄面都涂覆水溶性半无机绝缘漆形成漆膜2。当然，由于匝间绝缘单匝线圈是层叠嵌入转子槽内，从节约成本的角度考虑，在满足绝缘要求的前提下，铜母线1宽面的单面涂覆水溶性半无机绝缘漆即可。
本发明实施例中，水溶性半无机绝缘漆的成分包含：水溶性树脂基体、固化剂、无机填料、水及助剂。其中，无机填料包含钛白粉、二氧化硅、氮化硼、氧化铝、氧化镁、蒙脱土、氧化石墨烯中的至少一种。无机填料的含量在20％-80％(如20％、50％或80％)。将主要由树脂材料和无机填料混合组成的水溶性半无机绝缘漆涂覆在铜母线1的表面上，固化后形成的漆膜 2为铜母线1提供绝缘结构，并作为相邻铜母线1之间的绝缘结构，该层绝缘结构环保，在工艺过程中不会产生挥发性有毒气体，无机填料使绝缘性能提升的同时，还兼具高导热性和耐磨性，在铜母线1和漆膜2组成的层叠结构外周包裹有胶粘带3，胶粘带3在铜母线1之间进一步提高绝缘性能，同时有效防止在转子槽内线圈窄面间可能引起的闪络放电。
具体地，如图1所示，铜母线1的表面置于水平朝上位置，将水溶性半无机绝缘漆涂覆在表面，经过固化后形成一层均匀的漆膜2，如有需要，对漆膜2边缘不规则位置作修整。水溶性树脂基体为水溶性酚醛树脂体系、水溶性醇酸树脂体系、水溶性聚酯树脂体系或水溶性丙烯酸树脂体系。本实施例中使用的树脂是醇酸树脂体系，因为醇酸树脂固化成膜后，有很好的韧性和附着力，并具有良好的耐磨性、耐候性和绝缘性等。当然，在本公开的其他实施例中，树脂还可以是其他种类。本实施例中的无机填料选用的是纳米二氧化硅，其表面经过硅烷偶联剂KH550处理过。当然，在本公开的其他实施例中，无机填料还可以是其他材料，为了使无机材料与树脂充分混合，可对无机填料表面做一些化学或物理处理，或者添加其他分散剂、表面活性剂等。本实施例中选用的无机填料是KH550修饰过的纳米二氧化硅，其与醇酸树脂混合均匀，未发现沉降现象。需要指出的是，如果无机填料选用的是微米级粒度，固化形成的漆膜2有可能在越靠近铜母线1表面处的无机填料浓度越大。但是，其他实施例中并未发现不良情况。
如图2所示，水溶性半无机绝缘漆涂覆在铜母线1表面形成漆膜2后，再采用胶粘带3包裹于铜母线1与漆膜2组成的层叠结构外周。这种结构具有两个好处：第一，胶粘带3能够增强相邻线圈之间的粘接力，使转子在高速运行过程中不易松动，尽量避免了绝缘结构之间的摩擦，因而可降低转子匝间短路的发生几率；第二，这层包裹的胶粘带3进一步提高绝缘性能，有效防止在转子槽内线圈窄面间可能引起的闪络放电。
本发明实施例中，胶粘带3包括一体设置的胶粘层31及补强层32，补强层32采用有机硅玻璃纤维，可为胶粘带3提供足够的强度，同时有机硅玻璃纤维的耐热等级可达到H级，具有优良的耐热性。此外，有机硅玻璃纤维可渗透胶黏剂，以使胶粘带3与漆膜2接触面紧密粘接在一起，粘接层固化后的拉伸强度可以达到200MPa以上，减小漆膜2与胶粘带3以及相邻线圈之间的剪切力。当然，补强层32也可以是其他材料。
本发明实施例提供的一种匝间绝缘结构及其构成的发电机转子线圈至少具备以下有益效果或优点：
本发明实施例提供一种匝间绝缘结构及其构成的发电机转子线圈，铜母线表面涂覆水溶性半无机绝缘漆形成一层漆膜；胶粘带包裹在漆膜和铜母线组成的层叠结构外周。采用水溶性半无机绝缘漆在铜母线表面形成一层漆膜，区别于传统的有机绝缘漆，属于环保材料，且能够在产生绝缘效果的同时，提高绝缘结构的热传导性和耐磨性，从而减少转子绕组因绝缘结构破损而导致线圈短路的情况发生，克服了当前转子线圈匝间绝缘容易磨损和出现拼缝的缺点。同时，包胶粘带进一步提高绝缘性能，有效防止在转子槽内线圈窄面间可能引起的闪络放电。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种匝间绝缘结构，其特征在于，包括：铜母线、漆膜及胶粘带；所述铜母线表面涂覆水溶性半无机绝缘漆形成一层所述漆膜；所述胶粘带包裹在所述漆膜和所述铜母线组成的层叠结构外周。
2.根据权利要求1所述的匝间绝缘结构，其特征在于，所述水溶性半无机绝缘漆的成分包含：水溶性树脂基体、固化剂、无机填料、水及助剂。
3.根据权利要求2所述的匝间绝缘结构，其特征在于，所述无机填料包含钛白粉、二氧化硅、氮化硼、氧化铝、氧化镁、蒙脱土、氧化石墨烯中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的匝间绝缘结构，其特征在于，所述无机填料的含量在20％-80％。
5.根据权利要求1所述的匝间绝缘结构，其特征在于，所述胶粘带为玻璃丝补强粘带。
6.根据权利要求1所述的匝间绝缘结构，其特征在于，所述水溶性树脂基体为水溶性酚醛树脂体系、水溶性醇酸树脂体系、水溶性聚酯树脂体系或水溶性丙烯酸树脂体系。
7.根据利要求1-6任一项所述的匝间绝缘结构，其特征在于，所述胶粘带包括一体设置的胶粘层及补强层，所述补强层为网状结构。
8.根据利要求1-6任一项所述的匝间绝缘结构，其特征在于，所述漆膜的厚度为0.15-0.40mm；所述胶粘带的厚度为0.06-0.30mm。
9.一种发电机转子线圈，其特征在于，包括：转子主体和多个权利要求1所述的匝间绝缘结构；多个所述匝间绝缘结构绕在所述转子主体上。
10.根据权利要求9所述的发电机转子线圈，其特征在于，多个所述匝间绝缘结构依次镶嵌在所述转子主体上形成层叠结构。
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