西气东输电机定子线圈制造

徐雪权

(上海电气集团上海电气集团上海电机厂有限公司， 上海　200240)

西气东输电机定子线圈制造

徐雪权

(上海电气集团上海电气集团上海电机厂有限公司， 上海200240)

摘要：结合了西气东输同步电动机定子线圈的结构特点，分别阐述了线圈制造中匝间短路、直线截面尺寸超差、凸缝的问题，并着重分析问题产生的原因，通过从设计、绝缘、模具、工艺等几方面提出解决措施和方法。为类似定子线圈制造提供了参考和借鉴。

关键词：同步电动机；定子线圈；短路；尺寸；凸缝

0引言

西气东输项目是直驱型大容量超高转速交流调速同步电动机，以往这类电机国内无法供货，大都被国外SIMEMENS、GE或ABB等公司所垄断。因此研发、制造此类电机对于提高国产电气装备制造水平，保障国家能源安全具有十分重要的战略意义，也是企业可持续发展的需要。

1定子线圈结构

西气东输电机定子线圈结构为半组式且槽部采用360°罗贝尔换位，换位节距短。定子线圈由108根条式线圈组合而成，上下层各54根，是由两排导线合并而成，每排导线需一次排线和两次换位压弯(见图1)。线圈主绝缘采用少胶VPI绝缘，防晕采用一次成型防晕结构。

2制造难点、问题及原因分析

针对该定子线圈的结构特点并结合设备制造能力，特制了许多工装、落实了相应的工艺方法和措施。为节约模具成本保证成型、胶化后线圈的差异性，线圈成型、胶化模采用二模合一、端部凹模的结构(见图2)。槽部360°换位采用定制换位节距板、S弯压模、换位模工装等。

试制6组(上、下层)定子线圈，碰到最大难点、问题是：股间、排间短路、直线截面匝间胶化尺寸达不到图纸要求(高度个别点一般超差+0.70～+1 mm，宽度个别点一般超差+0.40～+0.70 mm)、凸缝等。

图2　成型胶化模

2.1短路原因分析

短路试验发现共有7处短路，分布在直线处、360°换位处、直线与端部R处、端部处、端部与引线R处。

1) 定子线圈电磁线太薄只有1.6 mm，易引起360°换位处、直线与端部R处、端部与引线R处成型时电磁线叠片，由于排线、整形电磁线受到敲击力，绝缘易损伤或存在损伤隐患，可能导致股间、排间短路。

2) 换位节距短只有33 mm，360°换位时电磁线过度弯折，电磁线绝缘易损伤，可能导致股间、排间短路。

3) 直线加热胶化时加压控制方式不当，电磁线绝缘易损伤，可能导致股间、排间短路。

4) 直线360°换位高度上下二端处衬垫材料有待改进，以改善直线加热、加压胶化时电磁线绝缘受损的情况，以降低股间、排间短路率。

2.2直线截面胶化尺寸达不到图纸尺寸原因分析

1) 模具直线胶化垫条强度不够，经过冷压、热压手工扳紧力，直线胶化垫条变形，线圈直线受压不够，导致线圈直线压不到位，截面尺寸达不到图纸要求。

2) 模具直线截面胶化垫条尺寸与线圈直线截面胶化尺寸不匹配，模具直线截面胶化垫条尺寸拟考虑线圈下公差，以使线圈直线匝间胶化时直线处于较好的受力状态，确保线圈直线匝间胶化后截面尺寸。

2.3凸缝原因分析

成型胶化模直线与端部接口处接缝太大，引起匝间胶化时胶挤堆在此处，引起很大的凸逢(见图3)。凸逢修整易引起绝缘损伤或损伤隐患，如不修整凸逢，也易引起包扎对地绝缘时尺寸控制。

图3　直线胶化凸逢

3改进措施

经过初步试制情况及原因分析，多方位调整、改进设计、绝缘、模具、工艺以及提高操作者责任性，具体改进措施如下。

3.1设计

1) 定子线圈电磁线厚度由原来1.6 mm增加到1.8 mm，以改善360°换位处、直线与端部R处、端部与引线R处成型时电磁线易叠片，减少排线、敲击整形，电磁线受到整形的敲击力，绝缘易损伤的情况；减少修整成型时电磁线叠片的工艺机率，最低限度降低成型时电磁线叠片修整绝缘损伤程度，以降低股间、排间短路率。

2) 换位节距从33 mm增加到37 mm，改善360°换位时电磁线过度弯折，电磁线绝缘受损的情况，以降低股间、排间短路率。

3) 需要调整的数据

由于已包对地绝缘后线圈高度尺寸比图纸要求尺寸小0.70 mm，同时也考虑到设计定子线圈截面高度尺寸时没有考虑电磁线的累积公差、松散系数及匝间胶化压缩量的最佳取值，因此定子线圈匝间胶化后直线截面高度尺寸允许比图纸尺寸大0.70 mm，即高度考核尺寸由38.8 mm改为39.5 mm；宽度尺寸维持原状必须符合图纸要求。

3.2绝缘

1) 360°换位高度上下二端处用适形材料和多胶云母板740-1垫平，一是缓解直线匝间胶化加热、加压电磁线绝缘的冲击力，电磁线绝缘受损的情况，以降低股间、排间短路率；二是多胶云母板740-1胶化后换位处平整、服贴，不影响尺寸，也有利于后序包扎对地绝缘质量。

2) 防晕问题，低阻防晕带包扎长度为每一端伸出铁心加齿压板30 mm，高阻防晕带由原来150 mm增加到250 mm。

3) 直线匝间平包一层0.1×25涤纶丝带，不得搭接，以减少直线截面尺寸超差机率；端部匝间疏包一层0.1×25涤纶丝带，不建议用玻璃丝带包扎。

3.3模具

1) 调整模具直线截面胶化垫条尺寸(一是增加模具直线胶化垫条强度；二是协调模具直线截面胶化垫条尺寸与线圈直线截面胶化尺寸配比恰当)，以确保模具直线胶化垫条冷压、热压不变形，确保线圈直线胶化受压均匀、到位、直线截面胶化尺寸符合图纸要求。

2) 模具直线垫块平直度校直，保证定子线圈直线成型时的直线平直度，确保线圈直线胶化受压均匀、到位、直线截面胶化尺寸符合图纸要求。

3) 直线与端部接口接缝处修平整，且接口接缝间隙处理、调整(也不能完全闭合，加热要膨胀)，以调节到合适的间隙，保证定子线圈匝间胶化后直线与端部接口接缝处平整、没有凸缝现象(见图4)，同时也确保下道工序进口包带机包扎对地绝缘的质量。

图4　改进后直线胶化无凸逢

4) 增加与线圈接触面模具粗糙度，模具有裂纹等问题予以修复，保证线圈成型、胶化质量。

3.4工艺

1) 匝间胶化前股间、排间校短路试验取消，待匝间胶化后股间、排间一次校短路试验从而避免了线圈转运过程中变形。

2) 定子线圈采用先成型后固化工艺方法，这种工艺方法工序简单操作方便，定子线圈端部成型、固化都在成型模上完成，避免了线圈的序间转运，消除了成型模与胶化压模的差异性，保证线圈形状同时可大大节约模具成本。

3) 定子线圈匝间胶化加热、加压拟分段、分档控制，即匝间胶化通电以全压的1/3压力对直线部分进行初压，当直线温度控制在150℃左右时，对直线部分上面、侧面加全压，并注意全压时应反复对线圈直线上面、侧面施压一直至侧面板与垫条完全合拢，然后再对二个端部加全压，操作秩序必须先从线圈直线转角开始，上面、 侧面施压，然后依次向引线方向逐步加至侧面板与垫条完全合拢为止。

4) 定子线圈成型后匝间胶化前直线360°换位高度上下二端处先垫适形材料和多胶云母板740-1，平包一层0.1×25涤纶丝带，1/4叠包0.05聚四氟乙烯薄膜一层，1/2叠包聚酯薄膜二层。端部疏包一层0.1×25涤纶丝带，1/4叠包0.05聚四氟乙烯薄膜一层，1/2叠包聚酯薄膜二层。如此工艺处理，保证定子线圈匝间胶化后拆模方便；增加定子线圈匝间胶化箍紧力；防止定子线圈加热、加压相互滑动损伤绝缘的机率；有效控制线圈直线截面尺寸。

5) 对地绝缘包扎在进口机器人包带机上进行，通过调节包扎张力和包扎视角，确保对地绝缘包扎后的线圈尺寸符合图纸要求。整个端部绝缘外面再半叠包一层单面透气保护带，防止绕组VPI浸渍后烘培固化时线圈端部树脂的流失，使端部绕组绝缘表面平整、光滑，提高绝缘层内部的致密性和起晕电压。

4结语

经过上述设计、绝缘、模具、工艺改进措施，有效地控制了定子线圈股间、排间短路问题；确保了线圈直线匝间胶化截面尺寸；解决了线圈匝间胶化后直线与端部接口接缝处凸缝现象，完成了西气东输电机定子线圈制造任务。

西气东输电机定子线圈成功制造，为今后线圈的制造拓宽了思路和视野，提升了我公司线圈制造工艺水平。

·信息点滴·

未来10年喀麦隆拟3886亿元投资电力领域

能源不足每年造成喀麦隆损失0.5个百分点的经济增长。近来，喀麦隆公共电力公司Eneo总经理Joel Nana Kontchou表示，为了摆脱能源不足，未来10年喀麦隆将投资37万亿西非法郎(约合人民币3868亿元)于电力领域。

根据Kontchou的说法，总投资中有25万亿西非法郎(约合人民币2613亿元)将投资发电基础设施建设。相较目前的1200MW电力容量，到2025年旨在增长到3000MW。输电方面大约需要7000亿西非法郎(约合人民币73.2亿元)的投资。Kontchou指出，到2025年，喀麦隆将努力实现75%的电力覆盖，减少85%的断电。目前城区的覆盖率仅50%，而农村地区更低。

未来，喀麦隆将从一个电力领域严重危机的国家转变成向中非出口电力的国家。

20150402