一种提高永磁电机定子绝缘处理过程浸渍漆填充效果的工艺方法

李文翔

摘要：永磁电机中绝缘结构的性能对设备运行的稳定性具有重要的作用，为了有效提升永磁电机定子绝缘处理过程铁心槽内浸渍漆的填充效果，将依据永磁电机的结构特性，获取永磁电机定子嵌线过程对定子铁心槽口的新型密封工艺，以使绝缘结构具有更好的完整性、可靠性。研究结果显示，新工艺下铁心槽内结构间隙浸渍漆的填充极为充分，检测数据中绝缘电阻、介质损耗、击穿电压相较于原始状态均具有显著的增加。

关键词：永磁电机;定子绝缘;浸渍漆;铁心槽;密封工艺

引言

绝缘的处理作为电机生产中至关重要的内容，其性能程度将直接影响电机的使用周期。在电机的生产中会采用VPI工艺（真空压力浸渍）填充以及绝缘烘焙，以获取较好的绝缘性能。电机的实际的绝缘性能与铁心槽内的浸渍漆填充效果具有直接的联系，VPI工艺是利用浸渍树脂将电机铁心槽部中槽绝缘与绕组、绕组与绕组的层间等区域内的空隙进行填充处理，但槽绝缘与层间绝缘对于浸渍漆的吸附效果不佳，无法保证浸渍漆的有效存留，并且随着浸渍漆的流失减少将会导致孔洞的产生，最终致使电机绝缘性能不佳的情况[1]。针对这种情况，为了提升永磁电机定子绝缘处理过程浸渍填充效果，将提出新型的绝缘处理工艺。

1 电机定子绝缘槽部结构及绝缘浸漆处理

永磁电机结构形式为内定子，定子绕组位于结构内转子铁心外圆的铁心槽中（如图1所示），绕组与铁心间由槽绝缘阻隔，由于上下绕组间具有电位差因此二者间采用层间绝缘阻隔。目前永磁电机绝缘烘焙常用的工艺有两种，即定子铁心槽方向与地面水平方式的立式静止烘焙，以及定子铁心槽方向与地面平行方式的卧式旋转烘焙。由于槽绝缘与层间绝缘对于浸渍漆的吸附效果不佳，将导致槽内浸溃漆的大量流失，因此，在两种烘培工艺实施过程中均会出现浸渍漆的流失[2]。

现阶段，虽然出现了通过增加线圈放入槽内后占用槽内空间的比例的方式以降低浸渍漆流失情况，但这种方法的效果并不理想：槽内较高的线圈占据比例不仅会提升嵌线难度，还会导致绝缘因过度压缩而发生损伤，进而造成浸渍漆吸附效果的不升反降，甚至对槽内浸渍漆渗透效果产生影响，无法起到阻隔槽内浸渍漆流失的作用。另外也有研究中提出浸渍漆将定子槽口封闭，并配合立式静止烘焙工艺以提升填充效果，但这种方法进行立式静止烘培时将会导致浸渍漆集中在绕组底部，形成上层挂漆不足、底层漆膜过厚的问题;在立式静止烘焙工艺下将造成绕组表面形成漆瘤，影响后续装配操作，若对漆瘤进行打磨可能造成绝缘受到破坏。因此，有效解决烘培中浸渍漆问题成为目前亟待解决的技术难题[3]。

2 提高铁心槽部浸渍漆填充效果的工艺方法

本研究针为提升铁心槽部浸渍漆填充效果，提出了槽口密封工艺方法。该工艺核心是在嵌线时采用适用的材料对铁心槽部两端实施处理，使其构成密封的环境，避免在烘培处理时发生槽内漆液流失;待到浸渍漆完全固化后定子槽将成为密封空间，实现防潮、防腐以及提升绝缘性能的效果。

根据电机定子绝缘槽部结构示意图可知，绕组被槽绝缘完全包裹，铁心槽部中槽绝缘与绕组、绕组与绕组的层间存在空隙，这部分空间便成为了烘培工艺中导致浸渍漆流失的通道。对此，在槽绝缘、层间绝缘两侧增加适型毡可有效填充空间中存在的空隙，使槽部能够构成成为一个相对密封的空间。

需要注意的是应保持电机绝缘具有充足的爬电距离以确保电机能够安全稳定的运行。永磁电机中定子嵌线形式为槽绝缘两端对称放置，端口出延伸出20mm，对此将采用厚度为1mm的适型毡，宽度设置为15mm，单面上胶;适型毡于嵌线前粘贴在槽绝缘内侧及层间绝缘两端（如图2所示）。适型毡对于渍漆具有较强的吸附效果，在浸渍、烘焙过程中具有较好的适应性，可以与浸渍漆构成牢固的整体。

3 工艺验证

永磁电机运行环境通常极为的恶劣，因此电机的检修、维护相对困难，这就要求永磁电机在长期运行中必须具有稳定的性能和可靠的质量。为了验证本研究中槽口密封工艺的实践效果，将采用制作定子局部模型的方式进行结果的对比。

试验中所采用的定子局部模型采用整定子铁心的1/24（含6个绕组），按照实际工艺进行模型的生产加工;按照常规嵌线、浸漆、烘焙工艺处理模型;实施常规性能检测;后测量电子数据（绝缘电阻、介质损耗、击穿电压等）;将模型进行剖切检查浸渍漆填充效果。

通过电子数据能够评价出绝缘结构的整体性能水平，本研究试验采用原结构、试验模型分别检测绝缘电阻、介质损耗、击穿电压，不同结构各项测验实施6次，并计算均值，试验采用同一环境参数（环境温度21.5 ℃;环境湿度75%），电子数据测量结果对比如表1所示。

根据测验结果显示，试验模型各项电子数据结果相对于原结构均得到了一定的改善：虽然绝缘电阻升幅程度较小，不过质耗均值却由0.96%减少到0.91%、击穿电压均值由25.2 kV增加到27.6 kv。

将结构进行剖切处理可以发现，试验模型的绕组主绝缘、匝间绝缘未出现缝隙或是分层的情况，绝缘带浸润状态良好、未发生剥落的现象，楔下、层间、槽底边漆膜附着状态优良，相较于原结构具有显著的改善[4]。

4 槽口密封工艺改进措施

在实际应用中发现，槽口密封工艺中槽绝缘上的适型毡粘贴在铁心槽口外侧，但槽绝缘所伸出的部分由于没有铁心的限制将可能发生适型毡张开的情况，严重影响处理的效果。针对此问题可将适型毡改为槽内粘贴的形式以进行优化改进[5]。

优化改进措施一：按照适型毡的厚度增加将槽口位置冲片槽宽度增加0.5～1.0mm，并于槽内粘贴;将适型毡设置在绕组直线部位两侧，以便于线作加工，但此项措施中加宽槽口位置冲片槽将会造成成本的增加。优化改进措施二：在嵌线间隙适合的情况下可采用较薄的适型毡（0.2～0.5mm），以此可实现适型毡的槽内粘贴;将适型毡设置在繞组直线部位两侧，以便于线作加工。

5 结语

本研究中所采用的槽口密封技术可有效提升永磁电机定子绝缘处理过程浸渍漆填充效果，在实际应用中可为各型永磁电机的制造加工提供优良的技术支持，保障永磁电机在长期运行中更加的安全、稳定、可靠。

参考文献：

[1]吴细坤，李信，成艺. 电机散嵌绕组定子绝缘工艺探讨[J]. 企业科技与发展，2018，（03）：204-205.

[2]曾智，李鸿岩，陈立斌，等. 有机硅在高速铁路领域的应用[J]. 有机硅材料，2017，31（S1）：96-105.

[3]刘杰军，陈求索，魏雄强，等. 电加热紫外光固化浸漆工艺在新能源汽车电机制造中的应用[J]. 电机与控制应用，2021，48（02）：101-105.

[4]唐勇军，罗剑，秦凤，等. 水溶性聚酯绝缘浸渍漆的制备及性能研究[J]. 绝缘材料，2019，52（05）：29-34.

[5]牛佳. 电机修理节电的技术措施探讨[J]. 山东工业技术，2018，（20）：199.