深冷工況下的電機絕緣結構的製作方法
2023-07-04 22:08:06
本發明涉及機電技術領域，特別是一種深冷工況下的電機絕緣結構。
背景技術：
目前綠色清潔能源的需求越來越多，而液化天然氣(LNG在1標準大氣壓下沸點為-162℃)做為典型的綠色能源，其需求越來越大。相應，其運輸量也越來越大，這就帶動了深冷潛液泵的需求量也越來越多。而深冷電機做為深冷潛液泵的關鍵部件，目前還主要依賴進口，價格昂貴，因此對國產深冷電機需求的呼聲越來越高。目前制約國產深冷潛液電機發展的主要因素之一是國內沒有針對深冷工況(-100℃以下)開發的絕緣材料。目前雖然絕緣材料種類眾多，但耐溫下限多是按-40℃進行研發的，這導致目前現有絕緣材料存在深冷條件下開裂的現象，從而使電氣絕緣擊穿的風險加大，電機的使用壽命大大降低。而深冷電機是安裝在深冷泵裡，其環境及結構的特殊性，使電機的維修及更換極為不便。因此，提高深冷電機的使用壽命是非常有必要的，而電機的壽命很大程度上取決於絕緣材料的穩定性，深冷絕緣材料的開發成功將使深冷電機的使用壽命達到常規電機的水平。
技術實現要素：
本發明主要針對深冷工況下絕緣材料市場空白，要開發一種深冷工況下的電機絕緣結構，以確保電機可以長期穩定地運行在深冷工況下。
為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：深冷工況下的電機絕緣結構，所述的電機至少包括殼體、轉子和定子，所述的絕緣結構包括端部綁紮材料、接頭處的纏繞、電機繞組線、相間絕緣、盤根、套管、高阻帶、低阻帶、浸漬漆、槽絕緣、層間絕緣和槽楔；
所述的端部綁紮材料綁紮在電機繞組的端部；所述的接頭處的纏繞位於繞組線與電機引線焊接處；所述的相間絕緣位於三相電機繞組端部的A、B、C三相之間；所述的盤根位於電機繞組根部；所述的套管安裝於電機極間連線和引線以及焊接點處；所述的低阻帶安裝於高壓電機繞組直線部分，所述的高阻帶安裝於高壓電機繞組端部；所述的浸漬漆位於電機繞組與鐵芯之間；所述的層間絕緣位於雙層繞組各層間；所述的槽絕緣位於繞組和鐵芯之間的電機槽內；所述的槽楔位於繞組槽口處；
所述的槽楔採用耐低溫層壓板VLPMC及耐低溫複合紙VPCMC；
所述的引出線套管及接頭處的套管均採用耐低溫套管VPPEC或耐低溫套管VTSEC；
所述的接頭處的纏繞膜採用耐低溫薄膜VMPMC；
所述的槽絕緣採用耐低溫複合紙VPCMC；
所述的端部綁紮採用耐低溫綁紮繩VRPRC、耐低溫綁紮繩VRGRC、耐低溫綁紮帶VBGRC或耐低溫綁紮繩VBPRC；
所述的盤根採用耐低溫綁紮繩VRPRC或耐低溫綁紮繩VRGRC；
所述的相間絕緣採用耐低溫複合紙VPCMC；
所述的層間絕緣採用耐低溫複合紙VPCMC；
所述的電機繞組線採用耐低溫圓銅線VYGPC或耐低溫扁銅線VFGPC。
進一步地，所述的電機為高壓電機時，其繞組端部採用耐低溫高阻帶VAHRC，其繞組的直線部分採用耐低溫低阻帶VALRC，其繞組鐵芯浸漬漆採用耐低溫高壓絕緣漆VVHVC；
進一步地，所述的電機為中低壓電機時，其繞組鐵芯浸漬漆採用耐低溫低壓絕緣漆VVLVC。
進一步地，所述的耐低溫複合紙VPCMC由兩層耐低溫纖維紙和耐低溫薄膜VMPMC通過耐深冷膠水塗覆後複合而成。
進一步地，所述的耐低溫圓銅線VYGPC和耐低溫扁銅線VFGPC由紫銅線外包覆耐低溫絕緣漆及耐低溫纖維而成。
進一步地，所述的耐低溫套管VPPEC材料為改性四氟乙烯；所述的耐低溫薄膜VMPMC材料為改性聚醯亞胺；所述的耐低溫綁紮繩VRPRC材料為改性聚酯纖維；所述的耐低溫綁紮繩VRGRC材料為改性玻璃纖維；所述的耐低溫綁紮帶VBGRC材料為改性玻璃纖維；所述的耐低溫綁紮帶VBPRC材料為改性聚酯纖維；所述的耐低溫套管VTSEC引出線及接頭處的套管材料包括改性矽橡膠樹脂和玻璃纖維；所述的耐低溫層壓板VLPMC材料為改性聚醯亞胺樹脂；所述的耐低溫低阻帶VALRC材料包括改性聚酯纖維布和半導電漆；所述的耐低溫高阻帶VAHRC材料包括改性聚酯纖維布和非線性碳化矽高電阻漆；所述的耐低溫圓銅線VYGRC材料包括改性玻璃纖維和改性聚酯醯亞胺漆包線漆和圓紫銅線；所述的耐低溫扁銅線VFGPC材料包括改性玻璃纖維和改性聚酯醯亞胺漆包線漆和扁紫銅線；所述的耐低溫低壓絕緣漆VVLVC材料包括改性環氧樹脂和乙烯基甲苯；所述的耐低溫高壓絕緣漆VVHVC高壓電機浸漬漆材料包括改性環氧樹脂乙烯基甲苯。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
本發明的耐低溫絕緣材料均是專為深冷電機在深冷工況下使用所研發的，結束了深冷電機在國內無可用絕緣材料的歷史，其有益效果主要體現在：
1.本發明通過對傳統絕緣材料的改性處理，使材料在深冷下更好的韌性和介電強度，有效避免了材料在深冷工況下脆裂現象的發生，延長深冷電機的使用壽命，相應地減少了使用者維修電機的材料成本和時間成本，使採用上所述材料的電機性能更加穩定。如選用不適合深冷工況下的絕緣材料，由於深冷狀態下材料脆裂後介電強度降低，很可能在額定電壓下會發生絕緣擊穿的現象。
2.本發明的上述材料均經過4個小時液氮(-196℃)浸泡，在浸泡過程中，使用專用工具對材料進行彎折，其韌性良好；浸泡取出晾曬24小時後經介電強度測試(依據國標GB/T 1408.1-2006《絕緣材料電氣強度試驗方法》)，其電氣性能較之前無明顯變化，完全達到了國標GB/T 1408.1-2006的要求。
3.本發明為深冷電機的設計者提供了便利，縮短了深冷電機的開發周期，降低了深冷電機的開發成本。
附圖說明
本發明共有附圖5張，其中：
圖1是電機的結構示意圖。
圖2是槽內絕緣結構示意圖圖。
圖3是耐低溫複合紙VPCMC結構示意圖。
圖4是耐低溫圓銅線VYGPC結構示意圖。
圖5是耐低溫扁銅線VFGPC結構示意圖。
圖中：1.端部綁紮材料，2.接頭處的纏繞，3.電機繞組線，4.相間絕緣，5.盤根，6.套管、7.高阻帶，8.槽楔，9.低阻帶，10.層間絕緣，11.槽絕緣，12.浸漬漆，13.耐低溫改性聚醯亞胺膠水，14.耐低溫改性芳綸纖維紙，15.耐低溫改性聚醯亞胺薄，16.耐低溫改性玻璃纖維，17.耐低溫改性聚酯醯亞胺漆包線漆，18.圓銅線VYGPC，19.扁銅線VFGPC。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明進行進一步地描述。如圖1-2所示，深冷工況下的電機絕緣結構，所述的電機至少包括殼體、轉子、定子和絕緣結構，所述的絕緣結構包括端部綁紮材料1、接頭處的纏繞2、電機繞組線3、相間絕緣4、盤根5、套管6、高阻帶7、低阻帶9、浸漬漆12、槽絕緣11、層間絕緣10和槽楔8；
所述的端部綁紮材料1綁紮在電機繞組的端部；所述的接頭處的纏繞2位於繞組線與電機引線焊接處；所述的相間絕緣4位於三相電機繞組端部的A、B、C三相之間；所述的盤根5位於電機繞組根部；所述的套管6有多個，分別安裝於電機極間連線和引線以及焊接點處；所述的低阻帶9安裝於高壓電機繞組直線部分，所述的高阻帶7安裝於高壓電機繞組端部；所述的浸漬漆12位於電機繞組與鐵芯之間；所述的層間絕緣10位於雙層繞組各層間；所述的槽絕緣11位於繞組和鐵芯之間的電機槽內；所述的槽楔8位於繞組槽口處；
所述的槽楔8採用耐低溫層壓板VLPMC及耐低溫複合紙VPCMC；
所述的套管6採用耐低溫套管VPPEC或耐低溫套管VTSEC；
所述的接頭處的纏繞2採用耐低溫薄膜VMPMC；
所述的槽絕緣11採用耐低溫複合紙VPCMC；
所述的端部綁紮採用耐低溫綁紮繩VRPRC、耐低溫綁紮繩VRGRC、耐低溫綁紮帶VBGRC或耐低溫綁紮繩VBPRC；
所述的盤根5採用耐低溫綁紮繩VRPRC或耐低溫綁紮繩VRGRC；
所述的相間絕緣4採用耐低溫複合紙VPCMC；
所述的層間絕緣10採用耐低溫複合紙VPCMC；
所述的電機繞組線3採用耐低溫圓銅線VYGPC18或耐低溫扁銅線VFGPC19。
進一步地，所述的電機為高壓電機時，其繞組端部採用耐低溫高阻帶VAHRC，其繞組的直線部分採用耐低溫低阻帶VALRC，其繞組鐵芯浸漬漆12採用耐低溫高壓絕緣漆VVHVC。
進一步地，所述的電機為中低壓電機時，其繞組鐵芯浸漬漆12採用耐低溫低壓絕緣漆VVLVC。
進一步地，如圖3所示，所述的耐低溫複合紙VPCMC由兩層耐低溫改性芳綸纖維紙14和耐低溫改性聚醯亞胺薄膜15通過耐低溫改性聚醯亞胺膠水13塗覆後複合而成。
進一步地，如圖4-5所示，所述的耐低溫圓銅線VYGPC18和耐低溫扁銅線VFGPC19由紫銅線外包覆耐低溫改性聚酯醯亞胺漆包線漆17及耐低溫改性玻璃纖維16而成。
進一步地，所述的耐低溫套管VPPEC材料為改性四氟乙烯；所述的耐低溫薄膜VMPMC材料為改性聚醯亞胺薄膜；所述的耐低溫綁紮繩VRPRC材料為改性聚酯纖維；所述的耐低溫綁紮繩VRGRC材料為改性玻璃纖維；所述的耐低溫綁紮帶VBGRC材料為改性玻璃纖維；所述的耐低溫綁紮帶VBPRC材料為改性聚酯纖維；所述的耐低溫套管的材料包括改性矽橡膠樹脂和玻璃纖維；所述的耐低溫層壓板VLPMC材料為改性聚醯亞胺樹脂；所述的耐低溫低阻帶VALRC材料包括改性聚酯纖維布和半導電漆；所述的耐低溫高阻帶VAHRC材料包括改性聚酯纖維布和非線性碳化矽高電阻漆；所述的耐低溫圓銅線VYGRC18材料包括改性玻璃纖維和改性聚酯醯亞胺漆包線漆和圓紫銅線；所述的耐低溫扁銅線VFGPC19材料包括改性玻璃纖維和改性聚酯醯亞胺漆包線漆和扁紫銅線；所述的耐低溫低壓絕緣漆VVLVC材料包括改性環氧樹脂和乙烯基甲苯；所述的耐低溫高壓絕緣漆VVHVC高壓電機浸漬漆12材料包括改性環氧樹脂和乙烯基甲苯。