一種適用於風力發電機絕緣真空壓力浸漬處理的浸漬樹脂及浸漬方法

2023-07-20 10:14:11

專利名稱：一種適用於風力發電機絕緣真空壓力浸漬處理的浸漬樹脂及浸漬方法
技術領域：
本發明涉及一種適用於風力發電機絕緣真空壓力浸漬處理的浸漬樹脂，以及應用 此種材料製造的風力發電機轉子和定子繞組的製造方法。
背景技術：
風能作為一種清潔環保的新型能源，很早就受到世界各國的重視。我國的風力發 電行業發展較晚，但發展速度十分迅速，從1986年建立第一個風電場起，2000年底的全國 風電裝機容量增加到344MW。在研究當中的新能源發展規劃，根據資源情況、區域發展情況 和基礎設施情況等等，計劃到2020年，我國風電裝機容量超過1. 5億kW。而且根據目前的 發展態勢上一定會超過1.5億kW。相應的，風力發電設備的製造業進入了迅速上升的快車 道。風力發電機作為風力發電的核心裝備之一，其製造工藝和方法相比於傳統的低壓電機、 中型高壓電機等，對電機絕緣提出了更高的要求。風力發電機轉子絕緣應具有高耐溫等級(一般要達到F、H級)、耐電暈性、耐環境 氣候影響、耐變頻電流和陡波電流衝擊的特點，傳統的高壓電機絕緣處理工藝特別是真空 壓力浸漬樹脂的性能並不能完全滿足要求。目前大多數使用的浸漬樹脂均含有苯乙烯或其他沸點較低、揮發性大的成分。雖 然含苯乙烯體系的浸漬樹脂與少溶劑漆相比，在生產過程中，揮發量有所降低，並能參與固 化反應，但是仍然具有以下缺點1.苯乙烯等物質蒸氣壓低，毒性很大，在固化過程中大量 揮發，造成環境汙染，危害操作者的身體健康；2.此種體系的固化物，在電氣性能上僅能達 標，對於風力發電機絕緣來說，絕緣層相對較薄，所以安全係數較低；3.含苯乙烯類的活性 稀釋劑的浸漬樹脂，在烘培固化後與雲母帶共同形成的絕緣層，熱態機械強度普遍不高，耐 環境氣候影響能力相對較差，應用在風力發電機轉子絕緣上可靠性差。

發明內容
本發明的目的之一是，提供一種適用於風力發電機絕緣真空壓力浸漬處理的浸漬 樹脂；本發明的目的之二是，以及應用此種材料製造的風力發電機轉子和定子繞組的製造 方法。為了達到上述目的本發明的技術方案是這樣的—種適用於風力發電機絕緣真空壓力浸漬處理的浸漬樹脂，由A、B兩種組分混合 而成A組分通過以下步驟配製而成，將重量份數為70 98份的I型環氧樹脂、2 30份的II型環氧樹脂在常溫下或 在低於45°C的情況下混合攪拌直至全部均勻透明，抽真空至500Pa以下，直到無氣泡冒出， 並以密閉容器儲存，以此作為A組份；以液體酸酐作為B組份，
液體酸酐為以下任意一種化合物或幾種化合物的任意比混合物，其種類有甲基 四氫苯酐、甲基六氫苯酐、甲基納迪克酸酐；A、B兩組份分別包裝，分開儲存；在實際生產使用時將兩組份以重量份數A組份100份、B組份80 120份比例均 勻混合，即得淡黃色均勻透明的浸漬樹脂。所述I型環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂。所述II型環氧樹脂為以下任意一種環氧樹脂或幾種環氧樹脂的任意比混合物， 其種類有乙二醇二縮水甘油醚，一縮乙二醇二縮水甘油醚，二縮三乙二醇二縮水甘油醚， 聚乙二醇二縮水甘油醚，1,2-丙二醇二縮水甘油醚，聚丙二醇二縮水甘油醚，1,4- 丁二醇 二縮水甘油醚，二縮水甘油醚，新戊二醇二縮水甘油醚，丙三醇縮水甘油醚，三羥甲基丙烷 縮水甘油醚。浸漬樹脂A、B組分混合後的儲存過程中，儲存容器中的氣體為氮氣或相對溼度應 至少小於5%的乾燥空氣。上述的浸漬樹脂在使用過程中，需要和與之專門配套的含固化促進劑的特種風電 少膠雲母帶、特種風電中膠雲母帶配合使用。浸漬樹脂在真空壓力浸漬過程和儲存過程中， 儲漆罐與浸漬罐中氣體為氮氣或乾燥空氣。乾燥空氣的相對溼度應至少小於5%。一種浸漬樹脂用於風力發電機定子繞組或轉子繞組絕緣的整體浸漬的方法，用於 風力發電機定子和轉子絕緣的整體浸漬，具體包括以下步驟將含固化促進劑的特種風電少膠雲母帶或特種風電中膠雲母帶以疊包或平包的 方式連續緊密的包繞在轉子或定子線圈本體周圍；將包繞好的轉子或定子的線棒或線圈裝入相應的槽中固定和連接端線，形成轉子 繞組或定子繞組； 將接好線的轉子繞組或定子繞組裝入浸漬罐內，用浸漬樹脂對風力發電機轉子繞 組或定子繞組進行真空壓力浸漬，真空狀態下浸漬罐內的壓力在IPa 0. IMPa，加壓狀態 下浸漬罐內的壓力在0. IMPa 1. OMPa之間；然後將風力發電機轉子繞組或定子繞組從浸 漬罐中取出，放入烘爐中以100 200°C的溫度，2 24小時的時間烘培固化，使轉子或定 子線圈周圍的雲母帶層與浸漬樹脂構成的絕緣層固化，形成具有絕緣效果的風力發電機轉 子繞組或定子繞組。真空壓力浸漬過程中，浸漬罐中的氣體為氮氣或相對溼度應至少小於5%的乾燥 空氣。本發明的優點在於1.使用本發明中所述的浸漬樹脂，經過真空壓力浸漬工藝處理、烘培固化後，絕緣 層具有優異的熱態機械強度和耐熱性(達到F級以上)、耐電暈性、耐環境氣候影響、耐變頻 電流和陡波電流衝擊性能。2.使用本發明中所述的浸漬樹脂製造的風力發電機轉子繞組和定子繞組，可減少 製造成本和縮短製造過程的時間，節約能源。3.由於本發明中的浸漬樹脂不含苯乙烯類活性稀釋劑，使用過程中幾乎沒有特殊 氣味，烘培固化時不會有大量揮發性氣體產生，清潔環保。4.使用本發明中所述的浸漬樹脂製造的風力發電機定子線圈和轉子線圈，具有更好的絕緣水平，從而保證風力發電機具有更高的安全係數和更長的使用壽命。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結 合具體實施方式
進一步闡述本發明。一種適用於風力發電機絕緣真空壓力浸漬處理的浸漬樹脂，由A、B兩種組分混合 而成A組分通過以下步驟配製而成，將重量份數為70 98份的I型環氧樹脂、2 30份的II型環氧樹脂在常溫下或 在低於45°C的情況下混合攪拌直至全部均勻透明，抽真空至500Pa以下，直到無氣泡冒出， 並以密閉容器儲存，以此作為A組份；以液體酸酐作為B組份，液體酸酐為以下任意一種化合物或幾種化合物的任意比混合物，其種類有甲基 四氫苯酐、甲基六氫苯酐、甲基納迪克酸酐；A、B兩組份分別包裝，分開儲存；在實際生產使用時將兩組份以重量份數A組份100份、B組份80 120份比例均 勻混合，即得淡黃色均勻透明的浸漬樹脂。所述I型環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂。所述II型環氧樹脂為以下任意一種環氧樹脂或幾種環氧樹脂的任意比混合物， 其種類有乙二醇二縮水甘油醚，一縮乙二醇二縮水甘油醚，二縮三乙二醇二縮水甘油醚， 聚乙二醇二縮水甘油醚，1,2-丙二醇二縮水甘油醚，聚丙二醇二縮水甘油醚，1,4- 丁二醇 二縮水甘油醚，二縮水甘油醚，新戊二醇二縮水甘油醚，丙三醇縮水甘油醚，三羥甲基丙烷 縮水甘油醚。浸漬樹脂A、B組分混合後的儲存過程中，儲存容器中的氣體為氮氣或相對溼度應 至少小於5%的乾燥空氣。上述的浸漬樹脂，其主要技術指標如下外觀淡黃色均勻透明液體，無機械雜質；粘度25°C下彡500mPa · s ；儲存穩定性閉口容器內存放，60°C下儲存96小時後，25 °C下粘度增長 (500mPa · s ；固化烘焙溫度130°C 160°C，6 15小時；膠化時間3 20min (試管法)。上述的浸漬樹脂中，I型環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂，並應滿足以下主要技術指 標在25°C時的粘度 彡 5500mPa · s環氧當量< 180g/當量環氧值彡0. 56當量/IOOg密度20°C時1. 17士0. 03g/cm3色度 Gardner 法 < 1
可水解氯含量 12月。上述浸漬樹脂可以作為真空壓力浸漬樹脂使用，其固化烘焙溫度 130°C 160°C，6 15 小時。本實施例中所述的浸漬樹脂中，其中另一種典型組分為以A組分100份，B組分 95份均勻混合獲得，其中，各組份按重量份計。以80份雙酚A型環氧樹脂、20份新戊二醇 二縮水甘油醚均勻混合，抽真空至500Pa以下，直到無氣泡冒出，以此作為A組份；以95份 甲基四氫苯酐作為B組份。在儲存和運輸過程中，A、B兩組份分別包裝，分開儲存，在20°C 密閉容器中的儲存期> 12月。上述浸漬樹脂可以作為真空壓力浸漬樹脂使用，其固化烘焙 溫度135°C 165°C，7 16小時。為了說明本專利浸漬樹脂相比於其他苯乙烯型浸漬樹脂具有更加優異的電氣性 能，用風力發電機轉子銅排做模擬線棒，分別浸漬本專利浸漬樹脂和一種通用型苯乙烯型 浸漬樹脂，通過對兩種絕緣試樣的電氣性能測試，體現兩種浸漬樹脂在電氣性能上的差異。用厚度為0. Ilmm的風力發電機用特種少膠粉雲母帶半疊包包繞三層於截面尺寸 為5X25mm的模擬轉子銅排之上，包繞的絕緣長度為800mm，將其裝入浸漬罐內，用浸漬樹 脂對風力發電機轉子銅排進行真空壓力浸漬，其具體操作步驟如下首先，將風力發電機轉子銅排放入浸漬罐內，閉合罐門，開始抽真空至罐內壓力 ^ lOOPa，並維持此壓力4小時，以便去除罐內的風力發電機轉子銅排的絕緣層中的殘餘空 氣及揮發物；
然後，在保持罐內真空狀態下輸入實施例1所述的浸漬樹脂，當輸入的樹脂液面 高於風力發電機轉子銅排10 15cm時即可停止。在整個輸入浸漬樹脂過程中，罐內的壓 力 應始終低於500Pa，若過程中由於輸入浸漬樹脂帶入大量氣體而導致罐內壓力大於500Pa 時，則應開啟真空設備，去除帶入的氣體並使罐內壓力維持在500Pa以下；經過一段時間後，浸漬罐內的浸漬樹脂液面上冒出的氣泡逐漸消失，即可輸入氮 氣或乾燥空氣，當罐內的壓力達到0. 50MPa時即可停止輸入氣體，並維持此壓力2小時使浸 漬樹脂充分浸漬於風力發電機轉子銅排的絕緣層中；接下來，將浸漬罐內氣體排出，並用剩餘的壓力將浸漬罐內的浸漬樹脂壓回儲漆 罐，打開罐門，將風力發電機轉子銅排從浸漬罐中取出，放入烘爐中以160士5°C的溫度，12 小時的時間加熱烘培，得到模擬銅排，標記為樣品A。作為對比，使用相同的雲母帶半疊包包繞三層於截面尺寸為5X25mm的模擬轉子 銅排之上，包繞的絕緣長度為800mm，將其裝入浸漬罐內，用浸漬樹脂對風力發電機轉子銅 排進行真空壓力浸漬，其具體操作步驟如下首先，將風力發電機轉子銅排放入浸漬罐內，閉合罐門，開始抽真空至罐內壓力 ^ lOOPa，並維持此壓力4小時，以便去除罐內的風力發電機轉子銅排的絕緣層中的殘餘空 氣及揮發物；然後，在保持罐內真空狀態下輸入苯乙烯型浸漬樹脂，當輸入的樹脂液面高於風 力發電機轉子銅排10 15cm時即可停止。經過一段時間後，浸漬罐內的浸漬樹脂液面上冒出的氣泡逐漸消失，即可輸入氮 氣或乾燥空氣，當罐內的壓力達到0. 50MPa時即可停止輸入氣體，並維持此壓力2小時使浸 漬樹脂充分浸漬於風力發電機轉子銅排的絕緣層中；接下來，將浸漬罐內氣體排出，並用剩餘的壓力將浸漬罐內的浸漬樹脂壓回儲漆 罐，打開罐門，將風力發電機轉子銅排從浸漬罐中取出，放入烘爐中以160士5°C的溫度，12 小時的時間加熱烘培，得到模擬銅排，標記為樣品B。以上每種銅排各製作3根，按照JB/T50133-1999考評，額定電壓UN = 3kV，測試結 果如下表1 表 1
^y溫介，損耗，δ (%)I熱態155 介質損耗tg5j擊穿電壓
予萬 0.2Un 0.4Un 0.6Un 0.8Un 1.0Un _(%)__(kV)
1 0.68 0.68 0.69 0.70 —0.74 _^80__43.8
#ραπ A 2 0.68 0.68~ 0.70 0.71 0.73__^56__44.3
_ 3 0.65 0.65 0.66~ 0.70 0.75__SO8__43.5
0.84 0.86 0.88— 0.92 1.00__925__29.3
樣品 B "Τ" 0.90 「 0.90 0.90— 0.91 0.969.37— 28.4
3 0.86 0.86 0.88 0.92 1.0210.0130.4測試結果表明，樣品A中的室溫tg δ，熱態155°C tg δ，擊穿電壓均明顯好於樣品 B。而樣品B中，由於使用的浸漬樹脂為苯乙烯型浸漬樹脂，其固化物的結構緻密性差、熱態 機械強度差，所以其擊穿電壓也不如樣品A高。
以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術 人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的 只是說明本 發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其 等同物界定。
權利要求
一種適用於風力發電機絕緣真空壓力浸漬處理的浸漬樹脂，由A、B兩種組分混合而成，其特徵在於，A組分通過以下步驟配製而成，將重量份數為70～98份的I型環氧樹脂、2～30份的II型環氧樹脂在常溫下或在低於45℃的情況下混合攪拌直至全部均勻透明，抽真空至500Pa以下，直到無氣泡冒出，並以密閉容器儲存，以此作為A組份；以液體酸酐作為B組份，液體酸酐為以下任意一種化合物或幾種化合物的任意比混合物，其種類有甲基四氫苯酐、甲基六氫苯酐、甲基納迪克酸酐；A、B兩組份分別包裝，分開儲存；在實際生產使用時將兩組份以重量份數A組份100份、B組份80～120份比例均勻混合，即得淡黃色均勻透明的浸漬樹脂。
2.根據權利要求1所述的一種適用於風力發電機絕緣真空壓力浸漬處理的浸漬樹脂， 其特徵在於，所述I型環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂。
3.根據權利要求1所述的一種適用於風力發電機絕緣真空壓力浸漬處理的浸漬樹脂， 其特徵在於，所述II型環氧樹脂為以下任意一種環氧樹脂或幾種環氧樹脂的任意比混合 物，其種類有乙二醇二縮水甘油醚，一縮乙二醇二縮水甘油醚，二縮三乙二醇二縮水甘油 醚，聚乙二醇二縮水甘油醚，1，2-丙二醇二縮水甘油醚，聚丙二醇二縮水甘油醚，1，4- 丁二 醇二縮水甘油醚，二縮水甘油醚，新戊二醇二縮水甘油醚，丙三醇縮水甘油醚，三羥甲基丙 烷縮水甘油醚。
4.根據權利要求1所述的一種適用於風力發電機絕緣真空壓力浸漬處理的浸漬樹脂， 其特徵在於，浸漬樹脂A、B組分混合後的儲存過程中，儲存容器中的氣體為氮氣或相對溼 度應至少小於5%的乾燥空氣。
5.一種採用權利要求1-4所述的任意一種浸漬樹脂用於風力發電機定子繞組或轉子 繞組絕緣的整體浸漬的方法，具體包括以下步驟將含固化促進劑的特種風電少膠雲母帶或特種風電中膠雲母帶以疊包或平包的方式 連續緊密的包繞在轉子或定子線圈本體周圍；將包繞好的轉子或定子的線棒或線圈裝入相應的槽中固定和連接端線，形成轉子繞組 或定子繞組；將接好線的轉子繞組或定子繞組裝入浸漬罐內，用浸漬樹脂對風力發電機轉子繞組或 定子繞組進行真空壓力浸漬，真空狀態下浸漬罐內的壓力在IPa 0. IMPa，加壓狀態下浸 漬罐內的壓力在0. IMPa l.OMPa之間；然後將風力發電機轉子繞組或定子繞組從浸漬罐 中取出，放入烘爐中以100 200°C的溫度，2 24小時的時間烘培固化，使轉子或定子線 圈周圍的雲母帶層與浸漬樹脂構成的絕緣層固化，形成具有絕緣效果的風力發電機轉子繞 組或定子繞組。
6.根據權利要求5所述的一種浸漬樹脂用於風力發電機定子或轉子絕緣的整體浸漬 的方法，其特徵在於，真空壓力浸漬過程中，浸漬罐中的氣體為氮氣或相對溼度應至少小於 5%的乾燥空氣。
全文摘要
本發明涉及一種適用於風力發電機絕緣真空壓力浸漬處理的浸漬樹脂，以及應用此種材料製造的風力發電機轉子和定子繞組的製造方法。一種適用於風力發電機絕緣真空壓力浸漬處理的浸漬樹脂，由A、B兩種組分混合而成A、B兩組分分別包裝，分開儲存；在實際生產使用時將兩組分以重量份數A組份100分、B組分80～120份比例均勻混合，即得淡黃色均勻透明的浸漬樹脂。用浸漬樹脂對風力發電機轉子繞組或定子繞組進行真空壓力浸漬，浸漬後進行烘焙固化，使轉子或定子線圈周圍的雲母帶層與浸漬樹脂構成的絕緣層固化形成具有絕緣效果的風力發電機轉子繞組或定子繞組。
文檔編號H02K15/12GK101967267SQ20101026573
公開日2011年2月9日 申請日期2010年8月26日 優先權日2010年8月26日
發明者倪永慶, 卜一民, 尹正中, 李雪, 陳龍海 申請人:上海同立電工材料有限公司