无溶剂漆滴浸电机绕组挂漆量的估算.pdf

无溶剂漆滴浸电机绕组挂漆量的估算上海电动工具厂吴掠近年来,采用无溶剂漆滴落浸渍法对电 机绕组绝缘处理的新工艺发展很快,手持电 动工具和家用电器电机应用最为广泛,中小 型异步交流 电机、微分电机、特殊电机正陆续使用,中小型发电设备也开始应用,有的 在电机维修时也予以采用〔‘〕随着无溶剂漆品种的不断开发,新颖滴浸设备的相继 涌现,以及滴浸工艺的日益成熟完善,滴落法浸 渍处理新技术将在我国 电机制造业中得到进一步的推广应用为保证 电机的滴浸质量,开展经济成本分析,制定合理材料定额,对滴浸绕组挂漆量的估算具有十分积极的意 义由于滴浸电枢时的挂漆量估 算甚 为 典 型,本文藉电动工具的单相串激电动机电枢 来讨论绕组挂漆量的估算,亦可供其它滴浸电机参考以电动工具电枢为例,剖析滴浸电枢绕 组挂漆量的结构,它由五个部分组成,即绕组本身的挂漆量,电枢结构零件的浸润漆量,铁心渗浸漆量,表面粘 附残漆量和其它部分因此,绕组挂漆量实质上是绕组绝缘 系统的挂漆量〔‘〕这就是我 们对滴浸电机绕组挂漆量进行估算的基本观点开展对滴浸绕组挂漆量估算的立足点,应放在相应 于最佳绝缘处理水平的挂漆 量,近似正态分布的峰值或波峰区域。

二、影响挂漆量的因素一、滴浸绕组挂漆量的基本分析滴浸工艺使电机绕组获得高的挂漆量,明显的提高了绕组绝缘处理质量,降低电机 温升,保证电机可靠 的工作延长了电机的寿命〔〕对电动工具电机的制动—空载循环试验的结果表明,绕组挂漆量与绝缘处理 质量水平呈近似正态分布〔”〕挂漆量过低 达不到绕组绝缘处理的目的挂漆量过高绝 缘处理水平下降前者显而易见后者在生产过程中将伴随产生漆层的开裂和气泡,从 综合经济效益分析,必将增加漆的耗量、能源的消耗和生产工时的浪费,提高产品的成本从电机的热传导理论分析,或从环氧树 脂固化机理分析,绕组挂漆量可分解为槽 内绕组挂漆量、端部绕组挂漆量和端部绕组表 面漆膜三个部分,对它们有不 同的要求一 般来说,绕组槽 内的挂漆量越高越好绕组 端部则宜适中,漆包线之间、上下层绕组之 间以填满无溶剂漆为好,而绕组在相邻两槽之间形成的空间以不填满为佳端部绕组表面的漆膜则以薄层为优,这是滴浸工艺理 想 的绕组漆层结构原材料,产品设计、制造工艺和施工操作质量都影响绕组的挂漆量其主要因素有无溶剂漆固化物的比重 目前应用的无溶剂滴浸漆有环氧型,不 饱和聚醋型,聚酷亚胺,聚丁二烯和聚酞亚 胺等品种,它们 的比重不同。

环氧型和不饱 和聚醋型无溶剂漆,比重在之间无溶剂漆固化体系的交链反应后生成的固化物比重相应的也不相同,因此填充同体积绕组空隙的固化物重量亦不等同,绕组挂 漆量的差异应运而生其比较示于表一无溶剂漆挂漆量 无溶剂漆挂漆量为一定尺寸和相应种类的漆包线螺旋线圈用被试漆样浸渍干燥一次 后所敷千燥漆膜的重量对于不同漆和不 同 种类的漆包线,有不同的漆的挂漆量如表二所列儿种绕组端部表面漆膜的厚度和重 量,实际上是由无溶剂漆本身挂漆量所 决定 的结构零件 的材料 电枢或、定子绕组绝缘系统的结构零 件采用不同的材料,浸润漆量差异甚大,如表三所示产品进行结构设计时,·电机绕组绝缘系统的一结构零件尺寸和数量,都关系到挂漆量 的变化 二’·产品设计的影响’’一“ ”,、尸表一吝种漆滴浸 绕组时 挂漆量比较序产品型号不同漆型挂漆量比较〔小⋯大〕一电枢试样编号一电枢试样编号一一连一、’、扮、毋、奋,、、母、俘、’、移凌‘、‘、‘嘟、钾、种无溶剂漆的挂漆量通‘、‘、禅之表二几无溶剂漆螺旋线圈重量克浸演固化一次后线圈重量克无溶剂漆挂漆量漆型克口口八石口勺,曰 ⋯甘尸乃自曰一己亡 ⋯之吸上,二上︸月一几自之,曰﹄勺反﹄办口 ⋯之止,月︸二‘胜,土,工年配 方研制、生产单位广州电科所广州电科所嘉兴绝 缘材料厂桂林电科所上海电动工具厂漆 包线 型号一一一一一五万,⋯一一。

上动厂生产 配制上 绝厂提供试样嘉绝厂产 品常绝厂产 品上动厂研制 方案门工表三电动工具电枢 若干绝缘零件浸润漆 量漆零件名称使 用 的产 品举例零件数量个台采 用 的材料 备注槽绝缘槽楔端部扎线绝 缘套督绝缘垫圈绝 缘垫圈绝缘垫圈连接 线绝 缘套管一电占一电占一电占一电占一电占回一电占回一电锤回一电锤规格聚脂薄膜青壳纸环氧酚醛玻瑰布板小玻璃丝绳酚醛层压 纸管酚醛压塑粉卜一羊毛毡羊毛毡小聚氯乙烯玻璃漆管浸润漆量克台已浸腊处理包括套管与连接线间漆 的填充量名电磁设计的槽满率直接决定了绕组直线部分无溶剂漆的充填量,除了铁心长度和槽 形结构尺寸外,槽满率是槽 内挂漆量估算的 主要依据各种规格型号的产品槽满率设计 各不相同,表四列出某厂飞一了年设计的若干产品的槽满率比较制造工艺的影 响产品制造时,绕组采用对绕、叠绕等不同型式,使滴浸绕组有不 同的端部 漆 层 结 构尤其是绕线的松紧程度,铜线在端部排 列的位置,也同样决定了绕组端部无溶剂漆 的充填量,是绕组端部挂漆量估算的依据之备的完善程度以及滴浸工人操作水平,都会影响滴浸产品的施工质量,使产品表面粘附 残漆气泡、气孔的产生,漆层开裂程度有 明显的差别,可导致绕组挂漆量的波动。

铁心及其绝缘端片的叠装质量、压装系数,直 接关系到无溶浦漆在滴浸过程中对它们的渗透漆量表四若干产品槽满率设计比较产品规格设计日期 年槽满率止卜施工操作质量 在实际操作中,绕线工人的熟练程度、漆包线原材料的质量、绕线润滑剂、绕线模 具与绕线质量和绕组松紧程度关系都很大电机绕组滴浸工艺参数波动的控制,滴浸设一一一回一回一回一电枢电枢电枢电枢电枢电枢匀三、绕组挂漆量的估算绕组挂漆量的估算,应 当是对整 个绕组 绝缘系统进行的,从绕组漆层结构开始绕组挂漆量为十⋯ ⋯其中 一绕组挂漆 量 一槽内绕组的绕组挂漆量 一端部绕组的绕组挂漆量 一端部绕组表面漆膜的挂漆 量槽内挂漆量估算 槽内挂漆量主要由槽内绕组挂漆量、槽 内绝缘零件浸润漆量和铁心渗透漆量组成槽满率是影响槽内绕组挂漆量的主要因素槽口和槽楔表面粘 附漆层是个随机变量,难以计算,为简化可由槽内挂漆量经验系数 进行修正槽内挂漆量应以全部填满无溶剂 漆的状况来估算则有中产生的气泡、气孔和开裂不是定值,随滴浸质量而变,为便于计算,也可用端部挂漆 量经验系数修正端部挂漆 量宜以适 中的原则进行·下·一中·三艺·····⋯⋯二·丫一,·艺·⋯二式 中 一槽内挂漆量 一槽内挂漆量经验系数丫一无溶剂漆固化物比重“,一槽满率,槽内漆包线截面总和与槽 净面积之比艺一电枢或定子铁心槽内体积总和”艺厂槽内绝缘薄呼卜浸润漆量总和二在电动工具电枢中,槽内绝缘零件 有槽绝缘、槽楔等。

艺一铁心渗透漆量总和在 电动工具 电枢 中,包括电枢铁心硅钢 片之间、绝缘端片之 间和绝缘端片与硅钢片之间的无溶剂漆的浸漆量端部挂漆量估算 端部挂漆量主要由端部绕组挂漆量,端 部绝缘零件浸润漆量组成绕线松散系数是影响端部绕组挂漆量的主要因素端部漆层式 中 一端部挂漆量一端部挂漆 量经验系数 中一绕组端部的绕 线松散系数 是指绕组在端部的漆包线总体积与绕组 在端部所形成的理论儿何体积之比采用不同的工艺绕制的绕组有不同的松散系数,不 同等级操作工绕制的绕组,松散系数差别颇大艺一绕组端部所形成的理论几何体积总和绕组端部理论几何体积,电枢宜简化成 等效中空球缺状近似计算对于定子宜简化成等效圆筒近似计算由于绕组有二 个端部,计算体积 时要乘以倍值 得指 出 的 是,绕组在出槽口处各槽线圈间形成的峡谷空间〔”〕占绕组端部儿何体积比例有时很 大,如一电枢约为,滴浸时峡谷是否为无溶剂漆填满,或下层填满而上层不填,或者仅使上层填充部分峡谷,估算时都 影响挂漆量值为提高计算精度,应考虑不同产品和工艺施工要求,并根据具体情况将峡谷总体积扣除或减去相应的部分艺一端部绝缘零件浸润漆量总和二在电动工具 电枢 中,端部绝缘零件常有衬填和绑扎二类,即转轴两端绝缘套管、“颈部”绝缘垫圈和端部绕组绑带有的已 取消等。

其中在换向器端的绕组端部扎线 系在端部表面,归入漆 膜量计算对于某些电锤类电动工具,其绕组的钢丝连接线外还 套有绝缘保护套管,这时也需要计算玻璃漆 管例如表三中的项的浸润漆量,其中应包括连接线与绝缘套管 间无溶剂漆的充填」且端部绕组表面挂漆量估算 端部绕组表面挂漆量实质上是端部绕组表面的漆膜重量,它由绕组端部表面积和无溶剂漆挂漆量所 决定则有,··乏⋯ ⋯式 中 一端 部绕组表面挂漆量,一漆膜重量经验系数一无溶剂漆挂漆量 无溶剂漆挂漆量系按螺旋线圈 法一测定,由于螺旋线圈是由小漆包线缠绕成内径为小长的螺旋柱体,需将其值换算成单位面积的挂漆量,近似等于乏一绕组端部表面积总和’在绕组端部表面积计算时,必须考虑绕组在出槽口处各线圈相邻槽间成形的峡谷,每个峡谷可简化成一个三棱锥体当上层绕组峡谷不被无溶剂漆填满时,其散热面积为三棱锥体的底 面 与三个锥面之比,以一 电枢为例,约 为相 当于增 加的散热面积,被增加的散热 面积 当然也为无溶剂漆 漆膜所复盖,要计入表面漆膜的重量在 电动工具电枢中,换向器端的端部绕组 表面有几种 不 同的情况 对 于双重绝缘的类电动工具电枢,与另一端基本类似,但在颈部常有圈扎线,此端的计算,除需计入 扎线 的 浸 润漆 量、外,还可藉修正。

对 于类电动工具电枢,端部往往绑扎 相 当面积的玻璃丝绳,采用某些无溶剂漆 时,护的计算除需计入扎线浸润漆 量外,艺只包括未扎玻璃丝绳的部分而采用另 一 些无溶剂漆时,漆膜照常在绑扎线表面形成,那么乏仍然包括扎线部分的表面积端部绕组表面的挂漆量是铁心两端的端 部绕组表面的漆膜重量之 和结构零件浸 润漆量的估算 由表三可见,绕组绝缘系统各种绝缘 结 构零件因其材料不同,有相当悬殊的浸润漆 量,事先进行各个零件的浸润漆量测定,然后代入各个公式计算,但在进行新产品设计 时,殊为繁复各个零件浸润漆量的估算可 采用浸润系数法简化进行一二式 中一绝缘材料 浸润相应无溶剂漆的浸润 系数一绝缘材料浸润相应无溶剂漆干燥 后的重量,一绝缘材料干燥时的重量,、一绝缘材料的理论几何体积”于是结构材料的浸润漆量为二········一在电动工具 电枢结构 中,采用无溶剂漆浸润时,各种绝缘结构材料的估算浸润系数为小玻璃丝绳羊毛毡聚醋薄膜青壳纸酚醛绝缘纸管环氧酚醛玻璃布板槽楔酚醛压型粉一绝缘垫圈铁心渗透漆量的估算铁心渗透漆量也可采用类似浸润漆量的 简化方法估算由已知零件的渗透漆量求得单位面积的漆渗透 率,如若铁心压装系数相同,绝缘端片数量一致,则可将渗透面积乘以渗透率,即得所求零件的渗透漆量。

由于 各种电机规格不一,可酌情以经验系数修正之估算渗透零件时,可把硅钢片与绝缘端片分列,绝缘端片的漆量实际上是浸润漆量和渗透漆量之和·邑·』⋯⋯式中 认一铁心渗透漆量一渗透漆量经验系数孰一零件漆渗透率“一零件有效渗透面积绕组挂 漆量的估算由以上各式得绕组挂漆量的估算值为、·丫一·了一甲艺,··互,艺邑,』···················⋯⋯,“一、,胆式 中艺,包括滴浸 电枢或定子绕’组绝缘系统所有结构绝缘零件的浸润漆量估算时可分别计算槽内、端部和端部表面的挂漆量,再计算结构绝缘零件的浸润漆 量和铁心渗透量,然后求取它们之息和四、实例估算以一电钻电枢滴浸无溶剂漆为例进行绕组挂漆量估算槽内绕组挂漆量已知电枢铁心总长包括 绝缘 端片厚度二槽数‘,槽净面 积槽满率,则槽内体积艺若固化物比重了取,,得槽内绕组挂漆量,尹,·了一一艺,二义一端部绕组挂漆量 端部绕组体积用球缺与圆柱之差简化计算,得乏,一现考虑非换 向器端的上层端部绕组 出槽口形成的空间峡谷不被溶剂漆填满,需扣除 个近似的三棱锥体的体积,共台,因此艺设绕组端部的松散系数甲二得端部绕组挂漆量’二·丫一甲·艺一二端部绕组表面挂漆量端。