CN112165228A - 一种直驱风力发电机的定子装配工艺 - Google Patents

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Abstract

一种直驱风力发电机的定子装配工艺，首先进行嵌线：将制造好的线圈嵌入铁芯槽内，打入槽楔对线圈固定；其次连线焊接：对线圈引线搭接连线，对搭接部分焊接，之后对焊接部位的尖角、毛刺打磨。第三为包扎：在两根引线焊接并头的内侧设置两层绝缘片，并将两层绝缘片分别向相反方向折叠，以将两个线头完全隔离；完成后按照原始工艺对引线再进行绝缘包扎。最后是导电环装配焊接：将剩余线圈引线焊接到导电环上，取一片矩形绝缘片，分别进行裁剪、包裹进行加强包扎。之后，按照常规工艺用云母带对导电环与线圈引线焊接部位进行常规绝缘包扎等措施，该措施加强了薄弱环节的绝缘性能。

Description

一种直驱风力发电机的定子装配工艺
技术领域
本发明属于直驱风力发电机领域，具体涉及一种直驱风力发电机的定子装配工艺。
背景技术
风力发电作为当今世界清洁可再生能源开发利用中技术最成熟、发展最迅速、商业化前景最广阔的发电方式之一，已受到广泛重视。由于兆瓦级直驱风力风电机体积及重量大，安装到风塔及运行期间的维修都比较困难，且电机使用的地理环境复杂，长期经受着雨水、盐雾、潮湿的浸湿，因此，对于内定子结构的兆瓦级风力发电机的绝缘结构在防水性能方面就提出了更高的要求。但是常规的电气性能检测不能满足此方面的要求，通过浸水试验，能够快捷有效的发现电机存在的绝缘密封缺陷。
通过对电机浸水试验数据的分析结果，薄弱部位集中在以下部位：线圈槽口部位、线圈串并联并头部位和导电环引线搭接部位，具体表现在：
(1)线圈制造过程中，当线圈涨形后，线圈直线部分和端部过渡位置为多匝并绕，线圈不能继续保持矩形截面，会产生平行错位的现象。而该部位正是线圈嵌入铁芯的槽口位置，由于线圈截面产生变形，在线圈在嵌入铁芯时线圈槽口部位受力易造成绝缘损伤。(2)在连线包扎工步中，两支线圈串联连接，由于两根引线上下搭接，在搭接并头的内侧是绝缘包扎易遗漏部位，容易造成绝缘薄弱。(3)导电环包扎工步中，导电环与线圈引线连接焊接后呈“T”字的形状，形状不规则，空间较小，包扎难度大，易产生漏包或包扎薄弱的现象，绝缘包扎不完整，容易造成该位置绝缘薄弱。(4)线圈引线根部绝缘：在连线焊接和导电环装配焊接过程中采用的是钎焊方式，由于焊接加热时间比较长，这样，距离焊接位置较近的线圈本体绝缘材料受热提前固化，影响后期绝缘材料在浸漆过程中的吸漆效果，造成绝缘薄弱。因此，需要通过绝缘补强提高电机的防水性能，保障绝缘的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种直驱风力发电机的定子装配工艺，以解决上述问题。
一种直驱风力发电机的定子装配工艺，包括以下步骤：
步骤一：嵌线：对叠制合格的铁芯经过清槽后，将制造好的线圈嵌入铁芯槽内，打入槽楔对线圈进行固定；
步骤二：连线焊接：根据绕组连线图对线圈引线搭接连线，连线后，对线圈引线搭接的部分进行焊接，焊接完成后对焊接部位的尖角、毛刺打磨干净；
步骤三：连线包扎：在两根引线搭接并头的内侧设置两层绝缘片，并将两层绝缘片分别向相反方向折叠，以将两个线头完全隔离；完成后按照原有工艺对引线焊接部位再进行绝缘包扎。
通过在两根引线搭接并头的内侧增设的绝缘片，可有效防止并头内侧在绝缘包扎时易遗漏的问题。
步骤四：导电环装配焊接：根据绕组连线图将剩余的线圈引线焊接到导电环上，导电环与线圈引线焊接后呈T字形；
步骤五：导电环包扎：导电环装配完成后，对焊接部位的尖角、毛刺打磨干净；之后，取一片矩形绝缘片，从其中一个长边向另一个长边分别裁剪出两条平行缝隙，使得所述绝缘片形成四个区域；将裁剪后的矩形绝缘片的长边与导电环重合，下翻两条平行缝隙外侧的两部分，以包扎导电环，剩余的中间部分包扎与导电环垂直焊接的引线。完成后按照原始工艺对引线再进行绝缘包扎。
进一步的，对于步骤二和步骤四中进行焊接的所有引线，自引线焊点向线圈一侧150～200mm范围内，在原有绝缘基础上增加2～3层云母带包扎；
通过这样的改变，当最里层引线绝缘因铜线温度高而固化，外层绝缘仍保持柔软状态，后期浸漆后引线绝缘与线圈原有绝缘能够保持一体性，保证绝缘的完整性。
进一步的，步骤一所述线圈的制造过程包括以下步骤：
1)绕梭：通过绕梭机将多匝铜母线绕制成梭形线圈；
2)端部固定：设计与梭形线圈尺寸匹配的U形固定工装，固定于梭形线圈的端部；减少涨形过程中线圈铜线层间错位产生变形的现象。
3)涨形：利用线圈涨形机对绕好的梭形线圈进行涨形，涨形时，涨形机的四个卡爪分别抓住靠近梭形端部的四个点位置，然后进行拉伸、旋转得到所需要的线圈形状；
涨形后的形状、尺寸均与定子嵌线部位相匹配；
4)包扎：首先进行原有包扎(对线圈铜导线使用云母带1/2进行绝缘包扎，属于现有技术)；在原有包扎的基础上，对线圈直线部位距离30-40mm处的线圈R角使用纳化带进行半叠包(是指第二层材料压住第一层材料宽度的1/2)1-2层，长度(线圈轴向长度)为80-150mm；
以此增加线圈对地绝缘，来有效防护因线圈截面变形而造成嵌线过程中线圈对地绝缘损伤；
进一步的，步骤一中所述纳化带尺寸为0.05*20mm。
进一步的，所述绝缘片为F级云母绝缘片，云母带为F级的绝缘云母带。
进一步的，步骤二中，在两根引线搭接并头内侧设置的两层绝缘片，其尺寸为60×60mm。
本发明的有益效果：
通过对绝缘薄弱部位分析，从绝缘材料的使用、绝缘结构的设计、工艺制造过程进行研究改进。
通过U型工装固定和增强线圈槽口绝缘包扎，浸水试验在该部位绝缘电阻合格率由原有的45％提升至90％。
两支线圈串联连接部位，为防止两并头内侧包扎遗漏，在连线内侧绝缘包扎时增加60×60mm一层F级云母绝缘片，将绝缘片对折，两侧剪开上下分别将引线包扎，处理完成后再进行正常绝缘包扎；
对导电环进行二次T形燕尾包扎，可有效提高引线和导电环连接处的薄弱部位绝缘性。
从每支线圈引线自焊接点向下150mm左右范围内，在线圈引线原有绝缘基础上增加3层F级对地绝缘包扎。
附图说明
图1是采用U型工装固定线圈示意图；
图2是线圈制造中采用钠化带二次包扎示意图；
图3是隔绝两根引线搭接并头内侧示意图；
图4是80×60mmF级云母绝缘片裁剪示意图；
图5是80×60mmF级云母绝缘片包扎T形结构示意图；
1、线圈，2、U型工装，3、钠化带，4、线圈R角，5、线圈引线，6、60×60mmF级云母绝缘片，7、80×60mmF级云母绝缘片，8、导电环。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明方法进一步说明。
一种直驱风力发电机的定子装配工艺，包括以下步骤：
步骤一：嵌线：对叠制合格的铁芯经过清槽后，将制造好的线圈嵌入铁芯槽内，打入槽楔对线圈进行固定；
所述线圈的制造过程包括以下步骤：
1)绕梭：通过绕梭机将多匝铜母线绕制成梭形线圈1；
2)端部固定：设计与梭形线圈1尺寸匹配的U形固定工装2，在涨形前固定于梭形线圈1的端部；减少涨形过程中线圈铜线层间错位产生变形的现象(见图1)。
3)涨形：利用线圈涨形机对绕好的梭形线圈1进行涨形，涨形时，涨形机的四个卡爪分别抓住靠近梭形线圈端部的四个点位置，然后进行拉伸、旋转得到所需要的线圈形状；涨形后的形状、尺寸均与定子嵌线部位相匹配；
4)包扎：首先进行初始包扎；在初始包扎的基础上，对线圈直线部位距离30mm处的线圈R角4使用0.05*20mm纳化带3进行半叠包2层，长度为100mm，以此增加线圈对地绝缘(见图2)，来有效防护因线圈截面变形而造成嵌线过程中线圈对地绝缘损伤；
步骤二：连线焊接：根据绕组连线图对线圈引线5搭接连线焊接，焊接完成后对焊接部位的尖角、毛刺打磨干净。
步骤三：连线包扎：在两根引线5搭接并头的内侧设置两层60×60mm绝缘片6，并将两层绝缘片6分别向相反方向折叠，以将两个线头5完全隔离(见图3)；完成后按照原有工艺对引线再进行绝缘包扎。
通过在两根引线搭接并头的内侧增设的绝缘片，可有效防止并头内侧在绝缘包扎时易遗漏的问题。
步骤四：导电环装配焊接：根据绕组连线图将剩余的线圈引线5(定子上敷设的线圈由多个线圈连接而成，除了线圈之间利用引线连接外，必然还会有剩余的引线，最终是需要将所有剩余的引线焊接到导电环上)焊接到导电环8上，导电环8与剩余的线圈引线5焊接后呈T字形；
步骤五：导电环包扎：导电环8装配完成后，对焊接部位的尖角、毛刺打磨干净；之后，取一片80×60mmF级矩形云母绝缘片7，从其中一个长边向另一个长边分别裁剪出两条平行缝隙，使得所述绝缘片形成四个区域A、B、C、D(见图4)；将裁剪后的矩形绝缘片的长边与导电环8重合，下翻两条平行缝隙外侧的两部分A和C，以包扎导电环8，剩余的中间部分B包扎与导电环垂直焊接的引线5(见图5)。完成后按照原有包扎工艺，用云母带对导电环8与线圈引线5焊接部位进行常规绝缘包扎。
对于步骤二和步骤四中进行焊接的所有引线，自引线焊点向线圈一侧150mm范围内，在原有绝缘基础上增加3层云母带；通过这样的改变，当最里层引线绝缘因铜线温度高而固化，外层绝缘仍保持柔软状态，后期浸漆后引线绝缘与线圈原有绝缘能够保持一体性，保证绝缘的完整性。所述绝缘片为F级云母绝缘片，云母带为F级的绝缘云母带。

Claims (6)

1.一种直驱风力发电机的定子装配工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：嵌线：对叠制合格的铁芯经过清槽后，将制造好的线圈嵌入铁芯槽内，打入槽楔对线圈进行固定；
步骤二：连线焊接：根据绕组连线图对线圈引线搭接连线，连线后，对线圈引线搭接的部分进行焊接，焊接完成后对焊接部位的尖角、毛刺打磨干净；
步骤三：连线包扎：首先在两根引线搭接并头的内侧设置两层绝缘片，并将两层绝缘片分别向相反方向折叠，以将两个线头完全隔离；之后按照原有包扎工艺对引线再进行绝缘包扎；
步骤四：导电环装配焊接：根据绕组连线图将剩余的线圈引线焊接到导电环上，导电环与线圈引线焊接后呈T字形；
步骤五：导电环包扎：导电环装配完成后，对焊接部位的尖角、毛刺打磨干净；然后，取一片矩形绝缘片，从其中一个长边向另一个长边分别裁剪出两条平行缝隙，使得所述绝缘片形成四个区域；将裁剪后的矩形绝缘片的长边与导电环重合，下翻两条平行缝隙外侧的两部分，以包扎导电环，剩余的中间部分包扎与导电环垂直焊接的引线；之后按照原有包扎工艺，用云母带对导电环与线圈引线焊接部位进行常规绝缘包扎。
2.如权利要求1所述的一种直驱风力发电机的定子装配工艺，其特征在于，对于步骤二和步骤四中进行焊接的所有引线，自引线焊点向线圈一侧150～200mm范围内，在原有绝缘基础上增加2～3层云母带。
3.如权利要求1或2所述的一种直驱风力发电机的定子装配工艺，其特征在于，步骤一所述线圈的制造过程包括以下步骤：
1)绕梭：通过绕梭机将多匝铜母线绕制成梭形线圈；
2)端部固定：设计与梭形线圈尺寸匹配的U形固定工装，固定于梭形线圈的端部；
3)涨形：利用线圈涨形机对绕好的梭形线圈进行涨形，涨形时，涨形机的四个卡爪分别抓住靠近梭形端部的四个点位置，然后进行拉伸、旋转得到所需要的线圈形状；
4)包扎：首先进行原有包扎；在原有包扎的基础上，对线圈直线部位距离30-40mm处的线圈R角使用纳化带进行半叠包1-2层，长度为80-150mm。
4.如权利要求1或2所述的一种直驱风力发电机的定子装配工艺，其特征在于，步骤一中所述纳化带尺寸为0.05*20mm。
5.如权利要求1或2所述的一种直驱风力发电机的定子装配工艺，其特征在于，所述绝缘片为F级云母绝缘片，云母带为F级的绝缘云母带。
6.如权利要求1或2所述的一种直驱风力发电机的定子装配工艺，其特征在于，步骤三中，在两根引线搭接并头内侧设置的两层绝缘片，其尺寸为60×60mm。
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