CN208656535U - 一种电机定子绝缘结构及牵引电机定子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机定子绝缘结构及牵引电机定子。所述绝缘结构在定子铁芯的定子槽的槽壁面上覆盖有槽绝缘，在定子槽内设有多组叠置的电磁线圈，多组电磁线圈自下而上分为至少两层电磁线圈组，每一层的电磁线圈组包括多匝电磁线圈；相邻两层电磁线圈组之间通过层间绝缘隔开，每一匝电磁线圈外包覆有匝间绝缘，在匝间绝缘与槽绝缘之间还通过主绝缘隔开，所述定子槽内还设有横向布置的膨胀材料层。本实用新型的绝缘结构绝缘能力强，且定子结构稳定可靠。

Description

一种电机定子绝缘结构及牵引电机定子

技术领域

本实用新型涉及一种电机定子及其绝缘结构，属于电机定子绝缘领域。

背景技术

牵引电机主要由定子和转子两大部分组成。牵引电机运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势；运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，其由定子铁芯、定子线圈和机座等组成。定子铁芯通常由多个定子冲片叠压而成并通过齿压板将位于两端的定子冲片的齿部压紧。

每个定子冲片上均设有多个齿，相邻的两个齿之间具有齿槽，构成定子铁芯的定子冲片的齿槽互相重叠形成定子槽，该定子槽沿定子铁芯的轴线方向延伸，定子线圈放置在定子槽内，位于两端的定子槽称为定子槽口。定子线圈包括定子绕组和外包绝缘，定子绕组由电磁线叠绕而成，位于定子槽口处的线圈由直线状过渡为弯曲状。

由于牵引电机温升较高，温差变化较大，导致线圈热膨胀变形较大，尤其是定子槽口处的圆弧过渡的线圈会产生很大热应力，而且定子槽口处为磁场转换最频繁区域，电磁力交变冲击较大，故定子槽口处的线圈表面的绝缘层极易发生破损，降低了电机运行的可靠性。

此外，在电机制造过程中，定子槽口处的线圈易发生机械破损，不便于电机的制造，降低了生产效率。

在公知的技术中，电机的电压越高，绝缘厚度越厚，1140V电机和6000V电机均有成熟的绝缘结构，目前的电机的绝缘显得相对较厚，缩小了槽的有效面积，同时使电机的热量不容易散发出去，降低了材料的利用率。

中国专利公开号CN102938593A、CN202978497U公开了一种3300V煤专电机定子线圈绝缘结构，其包括带有定子槽的定子铁芯，定子槽内缠绕有电磁线圈组，电磁线圈组由沿定子顺长向延伸的直线部分和绕过定子端部的端线部分构成，电磁线圈组在同一定子槽内的直线部分为里外设置，电磁线圈组的直线部分外圈均包裹有复合箔，同一定子槽内的相邻直线部分之间设有热膨胀毡，同一定子槽内所有所述电磁线圈组的直线部分及其外圈的复合箔和所述热膨胀毡共同包裹在一聚酯薄膜套内。本实用新型是为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种在牵引电机中满足轨道交通车辆牵引变流器供电的使用要求，同时使绝缘厚度适当减薄，结构可靠、绝缘厚度适中的绝缘结构。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种电机定子绝缘结构及牵引电机定子，该绝缘结构绝缘能力强，且定子结构稳定可靠。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种电机定子绝缘结构，其结构特点是，在定子铁芯的定子槽的槽壁面上覆盖有槽绝缘，在定子槽内设有多组叠置的电磁线圈，多组电磁线圈自下而上分为至少两层电磁线圈组，每一层的电磁线圈组包括多匝电磁线圈；相邻两层电磁线圈组之间通过层间绝缘隔开，每一匝电磁线圈外包覆有匝间绝缘，在匝间绝缘与槽绝缘之间还通过主绝缘隔开，所述定子槽内还设有横向布置的膨胀材料层。

由此，通过槽绝缘、主绝缘、匝间绝缘和层间绝缘四重绝缘，可以提高电机定子的绝缘能力，同时采用膨胀材料层，可以保证定子在定子槽内不会松动引起绝缘磨耗、耐压击穿等故障，从而保证了定子结构更稳固。

根据本实用新型的实施例，还可以对本实用新型作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

为了保证定子的各绝缘与本体粘固在一起，所述槽绝缘、主绝缘、匝间绝缘和层间绝缘之间通过浸渍漆固结在一起。同时，可以在槽楔下设置膨胀材料层，增强定子槽内电磁线圈的挂漆能力，使电机定子挂漆均匀，有利于电机散热，防止挂漆不均产生的龟裂。

优选地，所述槽绝缘为芳香聚酰胺膜。在满足槽绝缘功能的同时，减小了占用槽空间。

优选地，所述电磁线圈为单股电磁线绕制结构。

优选地，所述电磁线圈的主绝缘为聚酰亚胺薄膜和包覆在聚酰亚胺薄膜上的聚酯玻璃丝带。更优选地，所述电磁线圈的直线段外包覆的聚酰亚胺薄膜的厚度小于电磁线圈的端部外包覆的聚酰亚胺薄膜的厚度。

优选地，所述定子槽的槽口处装有槽楔，所述槽楔与电磁线圈的顶部之间设有所述的膨胀材料层。即所述定子槽的槽楔下有膨胀材料层。这样，槽楔与包好绝缘的定子线圈在定子槽内通过膨胀材料毛毡隔开。膨胀材料层可以保证定子结构更稳固。本实用新型优选在槽楔的下毛毡或其他膨胀材料层，即在槽楔下或电磁绕组层间和槽底增加膨胀材料，使槽楔、电磁绕组在定子槽内固定牢固。

为了保证槽底的绝缘性能，所述定子槽的槽底设有膨胀材料层。

为了提高空间利用率，所述层间绝缘的厚度为0.1mm-0.4mm，和/或所述匝间绝缘的厚度为0.02mm-0.05mm，和/或所述主绝缘的厚度为0.08mm-0.2mm。

基于同一个发明构思，本实用新型还提供了一种牵引电机定子，其包括开设有定子槽的定子铁芯和设置在所述定子槽内的多个电磁线圈，所述定子槽的槽口处装有槽楔；所述牵引电机定子具有所述的电机定子绝缘结构。由此，绝缘结构能有效保障电机在变频变压下牵引制动运行的绝缘安全。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的匝间薄膜绝缘的厚度小，绝缘强度和结构强度大。

与CN103401377A、CN102938593A、CN205070645U、CN103401377A相比，本实用新型的牵引电机是列车运行的动力执行部件，既有牵引时的电动机作用，也有制动时的发电机左右，牵引变流器供给的是谐波含量很多的正弦电压，绝缘系统不仅要承受高频谐波电压，还有牵引制动时的电压冲击。本实用新型的绝缘结构能有效保障电机在变频变压下牵引制动运行的绝缘安全。

最后，本实用新型的匝间绝缘（厚度约为0.038mm）及主绝缘（厚度约为0.12mm）厚度薄。电机定子的整体绝缘200级，强度高。此外，槽绝缘所占空间体积小，在相同槽空间尺寸下，铜绕组占比空间大，定子槽利用率高。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的结构原理图；

图2是图1的纵剖视图；

图3是图2的局部放大图（定子槽口处）；

图4是图2的局部放大图（层间结合处）。

在图中

1-槽楔；2-槽绝缘；3-主绝缘；4-匝间绝缘；5-电磁线；6-层间绝缘；7-定子铁芯；8-膨胀材料层。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种牵引电机定子绝缘结构，牵引电机的定子绝缘要求按绝缘等级200级进行设计，如图3和4所示，主要包括匝间绝缘4，主绝缘3，槽绝缘2，定子浸渍漆等绝缘结构。如图2所示，在定子铁芯7的定子槽的槽壁面上覆盖有槽绝缘2，在定子槽内设有多组叠置的电磁线圈，多组电磁线圈自下而上分为至少两层电磁线圈组，每一层的电磁线圈组包括多匝电磁线圈；相邻两层之间通过层间绝缘6隔开，每一匝电磁线圈外包覆有匝间绝缘4，在匝间绝缘4与槽绝缘2之间还通过主绝缘3隔开，定子槽的槽口处设有槽楔1，在槽楔1的下方放置作为膨胀材料层8的毛毡。所述毛毡、槽绝缘2、主绝缘3、匝间绝缘4和层间绝缘6之间通过浸渍漆固结在一起。

当然，膨胀材料层8也可以设置在层间绝缘的位置，即层间绝缘6兼作膨胀材料层8，或者膨胀材料层8设置在定子槽的槽底，即槽底垫条兼作膨胀材料层8，但这两种替代方案的工艺稍复杂。

其中，匝间绝缘4是对电磁线匝间绝缘性能及弯折绝缘性能提出了的要求；主绝缘3对电机绕组的绝缘绕包提出了要求；槽绝缘2主要解决绕组对地绝缘性能，定子浸渍漆不仅要保证电机绝缘性能，同时在湿热交变环境下，保持绝缘满足电机运行要求。整个绝缘系统应相互兼容，使用同质材料，确保寿命周期内，定子绕组绝缘可靠、散热均衡、结构强度满足要求。

本实施例的槽绝缘2采用0.175mm芳香聚酰胺Nomex T410，厚度小，结构强度大，满足槽绝缘功能的同时，减小了占用槽空间。

本实施例的线圈为单股电磁线绕制结构，电磁线绝缘即为匝间绝缘4。电磁线采用杜邦0.038mm卡普顿耐电晕CR型薄膜（Kapton 150FCR019）作为绕包材料，以51%-53%叠包后经过高频烧结完成，标称绝缘厚度0.23mm。

电磁线对地绝缘强度大于6kV，平均7kV，2倍厚度弯折后大于5kV。

本实施例的线圈直线部优选采用200级0.12mm聚酰亚胺薄膜少胶粉云母带T5463-1D以48%-50%叠包一次；线圈端部采用T5463-1D以48%-50%叠包两次；整只线圈用0.1×25mm聚酯玻璃丝带MF0611以48%-50%叠包一次。

线圈直线部对地绝缘强度大于18kV，端部相间绝缘强度大于60kV。

本实施例的线圈层间密封处理方案为：出槽口后，在线圈上下层之间加垫羊毛毡，增强槽内线圈挂漆能力。其中，层间绝缘（垫片）厚度：0.2mm。槽底垫条厚度：0.5mm。槽楔厚度：2mm。槽深方向线圈装配间隙：0.29mm。槽宽方向线圈装配间隙：0.14mm。

本实施例的定子组和转子组采用200级不饱和聚酯亚胺Voltatex4202进行VPI浸渍，旋转烘焙。

本实施例的定子引接线、中性点焊接处焊后用锉刀将尖角和突出点挫平，确保表面圆滑无尖角，对焊接后的凹凸台阶处采用硅橡胶泥填平。

对焊接后处理完成的裸露导体采用0.5mm硅橡胶自粘带以50%-60%叠包率实施防水包封处理，并与绝缘包层阶梯搭接5-10mm；在使用自粘性硅橡胶带进行包扎的过程中应适当拉伸，使其延长20%-30%；随后，采用T5463-1D以48%-50%叠包两次，最后用0.1×25mm聚酯玻璃丝带MF0611以48%-50%叠包一次。

一种牵引电机定子，如图1和2所示，包括开设有定子槽的定子铁芯7和设置在所述定子槽内的多个电磁线圈，所述定子槽的槽口处装有槽楔1；所述牵引电机定子具有所述的电机定子绝缘结构。所述定子槽的槽底设有垫片。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种电机定子绝缘结构，其特征在于，在定子铁芯（7）的定子槽的槽壁面上覆盖有槽绝缘（2），在定子槽内设有多组叠置的电磁线圈，多组电磁线圈自下而上分为至少两层电磁线圈组，每一层的电磁线圈组包括多匝电磁线圈；相邻两层电磁线圈组之间通过层间绝缘（6）隔开，每一匝电磁线圈外包覆有匝间绝缘（4），在匝间绝缘（4）与槽绝缘（2）之间还通过主绝缘（3）隔开，所述定子槽内还设有横向布置的膨胀材料层（8）。

2.根据权利要求1所述的电机定子绝缘结构，其特征在于，所述槽绝缘（2）、主绝缘（3）、匝间绝缘（4）和层间绝缘（6）之间通过浸渍漆固结在一起。

3.根据权利要求1所述的电机定子绝缘结构，其特征在于，所述槽绝缘（2）为芳香聚酰胺膜。

4.根据权利要求1所述的电机定子绝缘结构，其特征在于，所述电磁线圈为单股电磁线绕制结构。

5.根据权利要求1所述的电机定子绝缘结构，其特征在于，所述电磁线圈的主绝缘（3）为聚酰亚胺薄膜和包覆在聚酰亚胺薄膜上的聚酯玻璃丝带。

6.根据权利要求5所述的电机定子绝缘结构，其特征在于，所述电磁线圈的直线段外包覆的聚酰亚胺薄膜的厚度小于电磁线圈的端部外包覆的聚酰亚胺薄膜的厚度。

7.根据权利要求1所述的电机定子绝缘结构，其特征在于，所述定子槽的槽口处装有槽楔（1），所述槽楔（1）与电磁线圈的顶部之间设有所述的膨胀材料层（8）。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的电机定子绝缘结构，其特征在于，所述膨胀材料层（8）为毛毡膨胀垫条。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的电机定子绝缘结构，其特征在于，所述层间绝缘（6）的厚度为0.1mm-0.4mm，和/或所述匝间绝缘（4）的厚度为0.02mm-0.05mm，和/或所述主绝缘（3）的厚度为0.08mm-0.2mm。

10.一种牵引电机定子，包括开设有定子槽的定子铁芯（7）和设置在所述定子槽内的多个电磁线圈，所述定子槽的槽口处装有槽楔（1）；其特征在于，所述牵引电机定子具有如权利要求1-9中任一项所述的电机定子绝缘结构。