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谈谈绝缘材料在电机行业中的应用

谈谈绝缘材料在电机行业中的应用
1 直流电机电枢绝缘结构
直流电机电枢绝缘结构，是由绕组绝缘、换向器绝缘、支架绝缘、扎钢丝绝缘和层间绝缘等组成。由于采用的电枢绕组的型式，电压等级和绑扎材料不同，电枢绝缘结构某些地方有所变化。
1.1 电枢绕组绝缘电枢绕组绝缘结构随绕组结构型式不同而有所区别。为了提高防潮性能，大型直流电机电枢绕组一般采用连续式绝缘。
1.1.1 匝间绝缘作用是绝缘同一线圈中的相邻元件，只承受片间电压。大型直流电机匝间绝缘一般采用裸铜线外半叠包一层0.1毫米云母带，或直接采用高强度漆包双玻璃丝包线。中、小型电机一般采用双玻璃丝包线即可。在F级薄膜绝缘大型电机可采用0.05毫米薄膜半叠包一层并将薄膜“烧结”在导体上，或加包一层玻璃丝带。中、小型电机半叠包0.05毫米薄膜一层或将薄膜“烧结”在导体上。
1.1.2 对地绝缘主绝缘，承受线圈对铁心间的全电压。1000伏级大型电机：0.14毫米醇酸云母带半叠绕三层。660伏级中型电机：0.14毫米醇酸云母带半叠绕二层(连续式绝缘)或0.2毫米云母箔卷包2层(套筒式绝缘)。F级薄膜大型电机：0.05毫米聚酰亚胺薄膜半叠绕四层。中、小型F级或H级电机：0.05毫米聚酰亚胺薄膜半叠绕2～3层。
1.1.3 保护布带主要保护主绝缘免受机械损伤。一般B级绝缘电机采用0.1毫米玻璃丝带半叠绕或平绕一层。F级薄膜绝缘一般不用保护布带，有时为可靠起见，也用0.1毫米玻璃丝带半叠绕一层。
1.1.4 电枢绕组端部绝缘绝缘方式和材料一般和直线部分相同，仅是对地绝缘比直线部分可少包1-2层。虽然端部对地和层间都存在全电压，但主要是因为有层间绝缘和支架绝缘的存在，同时也为了改善冷却条件，所以绕组端部绝缘制造时适当减少。
1.2 线圈在槽内的保护绝缘
1.2.1 槽绝缘防止槽内毛刺或槽口尖棱划伤线圈。B级绝缘：0.2毫米聚脂薄膜一黄玻璃漆布复合绝缘、0.2毫米聚脂薄膜一青壳纸复合绝缘，或用0.2毫米青壳纸代用。F级薄膜绝缘：0.15毫米聚酰亚胺一黄玻璃漆布或0.1毫米聚酰亚胺漆布。
1.2.2 槽底垫条和层间垫条保护绕组在下线过程中免受机械损伤。B级绝缘采用0.5毫米醇酸柔软云母板。F级绝缘采用二苯醚玻璃布板或硅有机云母板。
1.3 电枢线圈端部固定绝缘结构以端部中间带通风孔四层式蛙绕组为例来说明:
1.3.1 支架绝缘大型电机B级绝缘，一般*内层用0.1毫米玻璃丝带半叠绕一层，外面包0.14毫米醇酸云母带半叠绕三层，其外围绕0.3毫米柔软云母板二层，外面半叠绕0.03毫米聚脂薄膜带和0.1毫米玻璃丝带各一层。F级绝缘一般用硅有机云母带和云母板来代替醇酸云母带。
1.3.2 端部层间绝缘承受线圈层间全电压和保护线圈免受相互压伤。B级绝缘一般用0.5毫米衬垫云母板二层，并用0.1毫米玻璃丝布包边，以免运行中飞散。F级绝缘一般用硅有机云母板或F级薄膜。
1.3.3 扎钢丝绝使钢丝和绕组绝缘起来，并保护绕组免受钢丝勒伤。靠近绕组先绕0.6毫米黄绝缘纸板一层，外面绕0.5毫米衬垫云母板二层(用玻璃丝布包边)，*外面绕1毫米黄绝缘纸板一层，每层都用玻璃丝带扎紧。为防止爬电，扎钢丝绝缘比钢丝箍每边宽8-15毫米。为限制钢丝箍中涡流损耗，每10匝钢丝间应垫0.2毫米石棉纸一层，使之相互隔离。F级绝缘扎钢丝绝缘，则是采用二苯醚玻璃布板和硅有机云母板。如用无纬带绑扎端部，则不用垫任何绝缘。
1.3.4 换向器绝缘结构换向器片间云母在换向器中起片间绝缘和增加换向器弹性的作用，要求含胶量小。一般用1.0毫米或1.1毫米换向器云母板5531。F级绝缘则用硅有机云母板。V型环在换向器中承受对地电压，并承受压圈对换向片的束紧力，一般是由5238虫胶云母板热压成型，厚度1000伏级为2毫米。F级绝缘为硅有机型云母板。为了防止尘埃进入换向器3°面，换向器进行了端面涂封，涂封材料为环氧酚醛漆，F级绝缘用1053硅有机树脂。为防止V型环外露部分在运行中飞散，在V型环上扎以玻璃丝绳，玻璃丝带或无纬玻璃丝带。
1.3.5 电枢整体绝缘处理电枢在下线完后，浸三次1032或3404漆，以提高防潮性能，并在表面喷1321或8363灰瓷漆，以改善防灰、防油和防霉性能。
1.4 直流电机主极绝缘结构极身绝缘：承受主极线圈对地电压。
1.4.1 成型极身绝缘，由环氧酚醛玻璃布热压成成型极身绝缘，厚度4毫米。
1.4.2 用0.1毫米玻璃丝布围绕2层，再在外面围绕0.2毫米醇酸云母箔5层，*外层围绕0.1毫米玻璃丝布2层。层间均刷环氧酚醛漆，每层均用电熨斗熨平。
1.4.3 补偿绕组绝缘对地绝缘0.14毫米云母带半叠绕三层，0.1毫米玻璃丝带半叠绕一层(或用0.17*25B级胶粉云母带5438半叠绕四层，热压成型)。槽绝缘0.2毫米聚脂薄膜玻璃漆布复合绝缘1层，槽底垫条0.5毫米环氧酚醛玻璃布板一层。
1.4.4 主极绕组绝缘单层式主极绕组，匝间垫0.1毫米环氧酚醛玻璃布四层，热压成型，首、末两匝加包0.14毫米云母带与0.1毫米玻璃丝带各一层。多层式主极绕组，匝间绝缘用高强度漆包双玻璃丝包线或双玻璃丝包线。外面半叠绕0.1毫米玻璃丝带一层作保护绝缘，并浸3404漆—次。串联绕组(均衡绕组)0.14毫米云母带半叠绕3层，0.1毫米玻璃丝带半叠绕一层，并浸3404漆(1千伏级)。绝缘垫圈，3240环氧酚醛玻璃布板，刷3404漆。厚度根据爬电距离而定。主极整体绝缘处理：浸3404漆一次，以增加导热性和防潮能力。
1.5 换向极绝缘结构换向极绕组固定形式因电机容量、用途不同而有多种形式，其绝缘结构也略有区别。换向极绕组一般系包绕铜线绕组，无层间绝缘。极身绝缘和主极极身包绕方式完全相同。螺杆绝缘有两种：—种是用壁厚1.0～2.0毫米环氧酚醛玻璃布管作为螺杆绝缘，另一种在螺杆上包绕0.1毫米环氧酚醛玻璃布热压成型。绝缘垫块与三角垫块，均为3240环氧酚醛玻璃布板。线夹绝缘：线夹处换向极绕组用0.14毫米云母带半叠绕三层，0.1毫米玻璃丝带半叠绕一层，宽度各边大于线夹各边50毫米。固定夹绝缘：0.3毫米柔软云母板二层(在内)，0.2毫米绝缘纸板二层<在外)，宽度大于固定夹各边12.5毫米，并用直径Φl玻璃丝绳扎紧。1.6 直流电机其它部分绝缘
1.6.1 电枢冲片绝缘 B级绝缘刷1611硅钢片漆。H级绝缘刷1053硅有机漆。
1.6.2 电枢、主极、换向极拉紧螺杆绝缘 B级绝缘一般用5438B级胶粉云母带连续包绕并热压成型。F级用薄膜带连续包绕。
2 高压交流电机定子绝缘
2.1 高压交流电机定子绝缘结构：由于电压等级、绝缘材料和电机容量不同，对运行可靠性影响很大。定子的绝缘结构种类是繁多的。交流高压电机分3000伏、6000伏、10000伏(10500伏)三种电压等级。绝缘等级有A级、B级、F级三种。目前A级绝缘定子绕组已经淘汰，大量的应用B级和F级绝缘。由于各制造厂工艺习惯、工艺装备和绝缘材料来源不同，所以目前生产的B级绝缘高压定子绝缘结构，基本上分三种类型：复合式绝缘结构。直线部分采用5438B级胶粉云母带热压成型，端部采用黄玻璃漆布带(或沥青云母带、自粘性硅橡胶带等)连续半叠绕。原因是B级胶绝缘在固化后弹性较差，嵌线困难，而且端部易受机械损伤，所以端部采用其他绝缘材料，但是复合式绝缘结构的端部电气强度和防潮性能较差。目前国内大多数制造厂还采用复合式结构。全部粉云母端部软下线结构。整个线圈对地绝缘用B级胶粉云母带，直线部分热压成型，端部不固化，外包一层热缩性树脂带，软下线，下线后两端浸漆处理。全部粉云母整体浸漆绝缘结构。线圈直线部分和端部对地绝缘都用粉云母带，线圈不固化直接下线，下线后定子整体浸漆。目前国外(美国、德国、日本等)生产的高压交流电机全部为F级。
2.2 高压交流电机匝间绝缘 3千伏级：一般采用双玻璃丝包线和三玻璃丝包线，层间垫云母带一层，刷环氧��醛漆热压成型。6千伏级：采用双玻璃丝包、双玻璃丝包高强度漆包线，外半叠绕一层云母带，并刷环氧酚醛漆热压成型。10千伏级：比6千伏级多包一层云母带。
2.3 定子对地绝缘由于绝缘工艺、绝缘材料、电压等级不同，绝缘结构和绝缘处理方法也不同。
2.4 同步机磁极绕组绝缘极身绝缘、匝间绝缘、绝缘垫圈几个部分的绝缘材料和处理方式，与直流电机主极绝缘完全相同。
3 电机绝缘趋势
由于材料和工艺的进步，我国高压交流电机绝缘已经用环氧基浸渍漆平-B级胶粉云母带组成的热弹性绝缘(所谓热弹性绝缘是指：使绝缘结构的热膨胀系数和铜的热膨胀系数几乎相等，因而使绝缘是和铜一起膨胀和收缩，绝缘结构能始终附着在铜线表面没有相对位移，因而不会产生空隙)。全部代替了以往的沥青胶+黑云母带的A级绝缘结构，并向定子整体浸漆发展。这样不仅提高了绝缘等级和绝缘电气强度，而且缩小了电机体积，节约了大片云母材料，进一步提高了绝缘可靠性。
直流电机绝缘发展趋势是提高绝缘等级并使绝缘薄膜化，其措施是：首先采用芳香族和杂环族树脂纤维和薄膜(如聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺亚胺等)来作为电机匝间绝缘和主绝缘。其次采用耐热浸渍漆(如二苯醚和改良硅有机漆)。这些芳香族和杂环族薄膜具有电气强度高、耐温高、强度好、抗腐蚀及耐辐射等优点，采用薄膜绝缘后，不仅绝缘等级可以提高到F级和H级(薄膜材料本身为H级绝缘，在制造大型直流电机中，考虑到浸渍漆，加热炉和其他配套材料易解决，所以一般做成F级)，使绝缘厚度大大减小，电机体积缩小，因此电机的技术指标和性能，有很大改进。
国内各电机制造厂目前在采用H级薄膜代替原来B级绝缘方面，已经做了不少工作，效果显著，取得了一定的经验。

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