硅谷杂志：VPI少胶云母绝缘结构的设计及应用 |
| 2012-11-14 13:21 作者：阮文志 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网11月14日文】 据《硅谷》杂志2012年第17期刊文称，将煤矿专用防爆电动机定子绕组绕包扎绝缘材料采用少胶粉云母带配合VPI真空压力浸漆设备及工艺，解决电动机应用环境特殊等潮湿、积水恶劣工况下定子绕组的绝缘电机问题，从而提升电动机的防潮性能，提升设备运行的可靠性。
煤矿用隔爆型三相异步电动机广泛应用于煤矿井下掘进机、采煤机、皮带输送机、刮板输送机、变频调速电机、大型泵站等综采综掘设备中，受潮湿、积水、粉尘等因素影响，长时间运行于潮湿的环境对电机绝缘的防潮、防水性能提出了较高的要求，由于受国内绝缘材料生产工艺限制，过去定子绕组线圈包扎材料的浸透性较差，同时受VPI设备真空度不好等因素限制，少胶云母绝缘包扎不能很好地使用。本应用旨在通过反复试验，以推广少胶云母材料及VPI工艺在煤矿专机中的应用。
1现状
煤矿专用隔爆电动机不同于常规的民用电机。受煤矿井下空间、安装条件、使用环境、特殊行业等诸多限制，电动机根据主机配套需求，均设计为非标电机，尤其是掘进机、采煤机、刮板输送机等直接应用于综采工作面的驱动电机，受限于主机设备安装空间限制，留给电动机的配套安装尺寸非常有限，这就决定了电动机本身的设计尺寸很有限，为了满足设备正常运转时的各项性能指标，尤其是绕组的温升指标。这项指标通常由两方面引起，一方面是绕组的散热，它取决于设计时的热负荷和绝缘的包扎厚度，另一方面是损耗，它主要取决于铁心的铁损耗铜损耗。铁损值与绝缘的包扎厚度是相对立的，不能单纯考虑一个方面，要互相兼顾平衡。以往线圈的包扎采用两层及以上的进口杜帮薄膜1/2半迭包，包扎层数少，绝缘厚度小，耐电压强度高，但弊端是浸透性差，挂漆量小，空气湿度相对较高时，绕组的防潮性能不好，常出现绝缘电阻降低造成设备不能起动等电气故障，长期以来困扰着不少设计人员。
2结构设计及VPI工艺
2.1结构设计
近两年来，国内一些企业引进消化吸收国外少胶云母材料及制造设备与工艺技术，设计生产了适用于国内电机及电气生产企业的少胶云母制品。在浸渍设备方面，设计及制造技术的提高大幅度提升了VPI设备的真空度，从以往的3000Pa提升到50～80Pa，从而为少胶云母带的实际应用提供了技术支撑。按照这样的应用思路，设计者提供了图1中一种少胶云母绝缘设计结构，并对这种结构提供了一种VPI浸漆工艺参数。
图1
1）定子线圈铜扁线；2）0.11×20玻璃布补强少胶云母带；3）0.11×20玻璃布补强少胶云母带；4）0.11×20聚酰亚胺薄膜-玻璃布双面补强少胶云母带6.0.09×20无纺布透气保护带。
采用上述绝缘结构设计，线圈的绝缘层数仍然与前述杜帮薄膜1/2半迭包相同，绝缘厚度也相同。在定子绕组浸漆时，在真空作用下，浸渍漆完全透入绝缘包扎带中的玻璃布空隙及云母粉内，云母带挂漆量很高，线圈经加热固化后，具有很高的耐电压强度及机械强度。但对于在漆前的耐电压试验值上要适当降低20%的电压峰值，因为玻璃布与云母在浸漆前的耐电压强度要较杜帮薄膜低，但漆后强度要高。
漆后的定子线圈经浸水试验21d，每天测量绝缘电阻值，几乎没有下降。这样可以达到电机运行时受潮、进水造成的电气故障。
2.2VPI工艺
少胶云母结构的应用需依靠高真空度的VPI设备及相应的制造工艺保证。按照技术要求，采用少胶云母绝缘结构的定子线圈要配合下述几项重点VPI工艺来完成。
1）设备真空度：（50～80）Pa之间；
2）预烘温度：（60～70）℃；
3）浸渍漆指标：无溶剂漆，23℃时18～25s；
4）浸漆加压压力（0.4～0.6）MPa；
5）烘干温度150℃，（12～16）h；
6）出炉条件：热态绝缘电阻连续三点稳定。
3结束语
采用这样的绝缘体系，非常适用于煤矿
井下采煤机用驱动电机的设计。该类电机受设备安装条件限制，不具备加大绝缘层数来保证定子线圈受潮后绝缘电阻不下降条件，而采用本文的设计结构，可以很好地兼顾两个方面的问题，得到一种解决方式。
作者简介：
阮文志（1969-），男，高级工程师，从事矿用三相异步电动机设计与制造。
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