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1、第4章电机绕组的制造工艺,4.1电机绕组的分类4.2电机绕组的常用材料4.3电机绕组的绝缘结构4.4线圈的制造4.5绕组的嵌装4.6绕组的焊接4.7绕组的绝缘处理4.8绕组的质量检查与试验,4.1电机绕组的分类,电机具有相同结构形式的绕组，种类很多，分类方法也各不相同。 4.1.1按电压等级分类4.1.2按绕组在电机上的位置分类4.1.3电机绕组按其用途分类4.1.4绕组按工艺的角度分类,4.1.1按电压等级分类,按电压等级可以分为高压绕组和低压绕组。在我国，对于交流电机，高压绕组是指电压等级在3kV及以上的各种交流定子绕组；其他小型电机的定子绕组、磁极绕组，以及直流电机的电枢绕组等，都属于低
2、压绕组。,4.1.2按绕组在电机上的位置分类,表4-1电机绕组分类,按绕组在电机上的位置可分为定子绕组和转子绕组，按常见的结构形式分类见表4-1。,4.1.3电机绕组按其用途分类,图4-1多匝成型线圈a) 用于开口槽b) 用于半开口槽,绕组按用途可分为电枢绕组和磁极绕组。电枢绕组根据结构和制造方法的不同，可分为软绕组(散嵌绕组)和硬绕组(成型绕组)。,图4-4磁极绕组a) 绝缘圆导线绕制的主磁极绕组b) 带状导线绕制的主磁极绕组c) 凸极同步电机的磁极绕组d) 隐极同步电机的磁极绕组,4.1.4绕组按工艺的角度分类,绕组按工艺的角度可分为：单圈(包括半圈)的，如交流大型电机定子绕组、直流电机电
3、枢绕组、插入式转子铜排、补偿绕组、均压线、阻尼绕组等；多圈的，包括散嵌的和成型的绕组；集中绕组，包括各种磁极绕组等。,4.2电机绕组的常用材料,4.2.1电磁线4.2.2常用绝缘材料,4.2.1电磁线,1.漆包线2.绕包线3.特种电磁线,1.漆包线,漆包线的性能一般由漆膜所决定，大致包括以下几项性能： 1)机械性能。2)电性能。3)热性能。4)化学性能。,表4-2电机绕组常用的漆包线,2.绕包线,1)玻璃丝包线是用无碱玻璃丝绕在裸导线和漆包线上，并经胶粘绝缘漆浸渍烘焙而成。2)薄膜绕包线主要有聚酯薄膜绕包线、聚酰亚胺薄膜绕包线和玻璃丝包聚酯薄膜绕包线。3)纸包线主要有普通纸包线，常用于油浸变压
4、器线圈。,表4-3电机绕组常用的绕包线,3.特种电磁线,特种电磁线是适用于某种特殊环境的绝缘结构和性能的导线。例如，漆包铜导体聚乙烯绝缘尼龙护套耐水绕组线(SQYN)，绞合铜导体聚乙烯绝缘尼龙护套耐水绕组线(SJYN)，耐冷却剂漆包线(QNF)，中频绕组线(QZJBSB)等。,4.2.2常用绝缘材料,1.对绝缘材料性能的一般要求2.常用绝缘材料的种类、牌号和性能3.绝缘材料的热老化概念和耐热等级,1.对绝缘材料性能的一般要求,1)绝缘强度。2)绝缘电阻。3)耐热性。4)吸水性。5)粘度和酸值。6)介质损耗。7)介电常数。8)机械强度。,表4-4几种材料的值,2.常用绝缘材料的种类、牌号和性能,
5、1)纤维制品。,表4-5绝缘材料的耐热等级和极限温度,表4-6玻璃漆布的主要性能,2)玻璃纤维制品。,表4-7玻璃漆管的技术要求,表4-8聚酯薄膜与聚酰亚胺薄膜的基本性能,3)薄膜与复合薄膜制品。,表4-9复合材料的基本性能,4)云母制品。,5)塑料制品。,表4-10常用浸渍漆的性能,6)绝缘漆。,3.绝缘材料的热老化概念和耐热等级,图4-5标准绝缘等级的热寿命曲线,经过几十年来的图4-5标准绝缘等级的热寿命曲线长时间研究。初步总结了如下公式：,3.绝缘材料的热老化概念和耐热等级,式中A、m通过试验求得的常数； T寿命； 温度，。 可见，绝缘材料的寿命与工作温度是指数函数关系。,表4-11电机
6、常用绝缘材料耐热分级,4.3电机绕组的绝缘结构,4.3.1交流低压电机绕组的绝缘结构4.3.2交流高压电机绕组的绝缘结构4.3.3直流电机绕组的绝缘结构,表4-11电机常用绝缘材料耐热分级,4.3.1交流低压电机绕组的绝缘结构,1.散嵌绕组的绝缘结构2.分爿嵌绕组的绝缘结构,1.散嵌绕组的绝缘结构,1)匝间绝缘。2)槽绝缘。3)槽楔。4)相间绝缘。5)层间绝缘。6)引接线绝缘。,表4-12不同绝缘等级的槽绝缘材料,2.分爿嵌绕组的绝缘结构,功率在100kW以上的低压交流电机，由于定子绕组起动电流大，需承受相当大的机械力，因此，其绕组由矩形截面的导线组成。由于槽口宽度只有线圈边宽度的一半，所以线
7、圈是由两爿拼合而成。嵌线时分爿入槽，在槽内拼合成线圈，故称为分爿嵌绕组。 分爿嵌绕组的匝间绝缘为双根玻璃丝包扁线之间的绝缘。分爿嵌绕组的槽绝缘、层间绝缘、垫条、槽楔等与散嵌绕组的要求大致相同。,4.3.2交流高压电机绕组的绝缘结构,1.匝间、排间、相间绝缘2.槽部绝缘3.端部绝缘,表4-13常用绝缘结构形式,1.匝间、排间、相间绝缘,图4-6匝间绝缘典型结构1导线本身绝缘2匝间绝缘3排间绝缘,2.槽部绝缘,1)槽部绝缘厚度在选择对地绝缘厚度时，除考虑电气方面裕度外，还必须考虑线圈在制造和嵌线时的工艺损伤、绝缘性能的分散性以及正常运行条件下的使用寿命等因素。,表4-14线圈匝间绝缘结构,表4-1
8、5对地绝缘材料的选用,表4-16线圈槽部绝缘厚度及原始击穿电压,实际试验时应为脉冲电压，其峰值等于1.2倍工频试验电压有效值，脉冲次数为3次。,表4-17高压定子线圈槽内装配尺寸(单位：mm),表4-17高压定子线圈槽内装配尺寸(单位：mm),图4-7端部线圈边之间的绝缘结构1线圈直线部分2线圈端面3空气隙4衬垫物,2)线圈槽内装配尺寸，除按所需导线截面和绝缘厚度外，还需考虑线芯松散、线圈公差、嵌线间隙和其他绝缘件。,3.端部绝缘,1)端部绝缘厚度及材料。2)端部间隙。,表4-18复合式绝缘端部搭接尺寸,图4-8复合式绝缘端部搭接方式a) 框式线圈包带复合式b) 框式线圈烘卷复合式,3)端部绝
9、缘搭接。,图4-9防晕处理示意图1玻璃丝带2低电阻半导体漆3中电阻半导体漆4高电阻半导体漆5导线,4)防晕结构。,4.3.3直流电机绕组的绝缘结构,1.电枢绕组的绝缘结构2.定子绕组绝缘结构,1.电枢绕组的绝缘结构,1)直流电机电枢绕组又分为散嵌绕组和成型绕组。,图4-10电枢绕组的绝缘结构示意图1换向器2轧钢丝绝缘3层间绝缘4支架绝缘5电枢绕组6槽楔7铁心8绝缘螺杆9无纬带绑扎10层间绝缘11斜楔12并头套,图4-11电枢绕组的槽部绝缘结构a)梨形槽散嵌绕组b)矩形槽直流电枢绕组c)2层式蛙绕组d)4层式蛙绕组1槽楔2槽绝缘3匝间绝缘4层间绝缘5保护绝缘6对地绝缘7槽底垫条8绑扎带9槽顶垫条
10、,2)电枢线圈及槽部绝缘包括匝间绝缘、层间绝缘、对地绝缘、保护绝缘以及衬垫支撑绝缘。,表4-19常见电枢绕组绝缘材料,表4-19常见电枢绕组绝缘材料,表4-19常见电枢绕组绝缘材料,3)电枢端部绝缘除线圈本身的绝缘外，还包括层间绝缘、绑扎无纬带或扎钢丝绝缘以及支架绝缘。,图4-12电枢绕组端部绝缘结构a)平包支架b)环包支架1无纬带2层间绝缘3平包支架绝缘4扎钢丝垫底绝缘5环包支架绝缘,4)电枢直径较小的直流电机，端部不用支架。,2.定子绕组绝缘结构,1)主磁极绝缘由线圈和极身绝缘组成。,表4-20直流电机电枢端部绝缘材料,图4-13主极绝缘结构a)框架式极身绝缘b)垫块式极身绝缘c)熨包式极
11、身绝缘d)成型极身绝缘,2)换向极绝缘与主磁极绝缘结构基本相同。,表4-21主磁极绝缘材料,4.4线圈的制造,4.4.1多匝线圈的制造4.4.2单匝线圈的制造4.4.3磁极线圈的制造,4.4.1多匝线圈的制造,1.散嵌线圈制造2.成型线圈的制造2.输胶时胶温为160165。,1.散嵌线圈制造,1)绕制线圈时必须使导线排列整齐，避免交叉混乱，因为交叉混乱将会增大导线在槽中占有的面积，使嵌线困难，并容易造成匝间短路。2)线圈匝数必须符合要求，因为匝数多了，浪费铜线，嵌线困难，并使漏抗增大，最大转矩和起动转矩降低；匝数少了，电机空载电流增大，功率因数降低。3)导线直径必须符合设计要求，因为导线粗了嵌
12、线困难，同时也浪费铜材；导线细了(或绕线时拉力过大将导线拉细)，绕组电阻增大，影响电机性能。,1.散嵌线圈制造,4)绕线时必保护导线的绝缘，不允许有任何破损，否则将须造成线圈匝间短路。 5)在完成绕线工序后，每相绕组都要进行直流电阻的测定和匝数检查。,2.成型线圈的制造,1)绕组制造工艺流程。2)工艺要点。张型及复型。张型是保证线圈几何尺寸(直线和端部长度，端部弧度，跨距等)的关键工序。在经冷复型后，即可得到较为精确的线芯尺寸。匝间胶化。匝间绝缘需经过热模压胶化，使线匝排列整齐，并粘合成整体。线匝之间填充绝缘漆，防止内部空气游离。胶化后线芯的尺寸公差宽度B+02，高度H+03。胶化工艺见表4-
13、23。,2.成型线圈的制造,线圈绝缘热压成型。绕包好绝缘后的线圈需经热压、固化成型，使绝缘紧密，粉云母带各层粘合成一整体，以获得优良的电气、机械性能和精确的外形尺寸。热压、固化成型分模压和液压两种。模压由热压模传递热量和压力，液压以加热的沥青胶在密封罐中传递热和压力。模压或液压的工艺参数与粉云母带中胶合剂的胶化时间及线圈截面、绝缘层厚度有关。线圈成型固化的质量用介质损耗角增量来检查。在实际生产上，也有用小锤轻敲绝缘层的办法，以敲击时有无清脆的金属声判断质量的好坏。,图4-15菱形连绕绕线模(q=3),图4-16铰链联动结构张缩式绕线模,图4-17高压定子绕组主要工艺流程注：真空度的剩余力不得大
14、于26.71Pa；输胶时胶温为160165。,表4-23线芯胶化工艺,表4-24液压工艺参数举例,图4-18梭形和菱形模尺寸a)梭形b)菱形,图4-19多匝成型线圈结构尺寸,4.4.2单匝线圈的制造,单匝线圈可分全圈式和半圈式。单匝线圈由裸导条或绝缘扁导线弯制而成。由裸导条制造的半圈式线圈工艺为：校直、下料、退火、搪锡、弯制导线，包匝间绝缘、热压成型工序与多匝线圈制造工艺相同。 1.导条的校直、下料与退火2.导线弯制,1.导条的校直、下料与退火,试制阶段，可用剪切机下料，平板上校直。批量生产时，可用自动校直落料机校直和下料。当裸导条的截面较大时，为便于弯制，裸导条需进行无氧退火处理。退火温度一
15、般控制在600650，保温时间视导线厚度而定。厚度为1.52.5mm时，保温45min；厚度为2.515mm时，保温60min；厚度为5.018mm时，保温80min。退火温度和保温时间达到后，将其迅速投入冷水槽中冷却并冲洗干净。,2.导线弯制,1)全圈式线圈的鼻端需扁弯成U形，一般在气动弯形机上进行。2)半圈式线圈分裸导条式线圈和换位编织线圈。,图4-20气动拍脚机示意图,图4-21电枢线圈成型模,4.4.3磁极线圈的制造,1.磁极线圈的类型2.扁绕磁极线圈的制造工艺,1.磁极线圈的类型,1)卷烘式。2)骨架式。3)直接绕线式。,图4-22磁极线圈的类型a)圆线绕车绕成的b)扁线绕成的c)裸
16、铜条平绕d)裸铜条扁绕,2.扁绕磁极线圈的制造工艺,1)绕线。2)退火和整形。3)绝缘和热压处理。,图4-23热压处理胎具1上压板2楔块3套筒4胶木板(隔热)5模心6线圈7胶木板8压床平台,4.5绕组的嵌装,4.5.1软绕组(散嵌)的嵌装4.5.2硬绕组的嵌装,4.5.1软绕组(散嵌)的嵌装,1)绕组嵌装前的准备。2)嵌线。因嵌完线后引出线的位置最好在机座出线口的两边，所以嵌第一个槽时，应考虑槽的位置。通常，定子铁心有4个扣片的在2个扣片之间，有6个扣片的，在扣片的前一个槽。先嵌第一相第一个线圈的下层边(因它的端边压在下层，故称下层边)，封好槽(整理槽内导线，插入槽楔)，上层边暂不嵌(这种线圈称起把线圈或吊把线圈)。空一个槽，嵌入第二相第一个线圈的下层边，封好槽，上层边暂不嵌(因q=2，所以起把线圈有2个)。,4.5.1软绕组(散嵌)的嵌装,再空一个槽，嵌入第三相的第一个线圈下层边，封好槽；上层边按y=1-6的规定嵌入槽内，封好槽，垫好相间绝缘。再空一个槽，嵌入第一相的第二个线圈的下层边，封好槽；上层边按y=1-6规定嵌入槽内，封好槽，垫好相间绝缘。这时应注意与本相的第一个线
