电机浸渍树脂的发展和应用分析

电机用浸渍树脂的发展及应用分析

张平

苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司

Development and Application of insulation impregnating resins

Zhang Ping

Suzhou Jufeng Electrical Insulation System Co.,LTD

摘要:目前最环保而且电气性能最好的浸渍树脂，测试结果显示是高纯度环氧酸酐浸渍树脂体系，同时高纯度环氧酸酐浸渍树脂有利于高压电机减薄绝缘的进一步发展。

Abstrat: For the high voltage motors, the most applied environment friendly impregnating resin is epoxy-anhydride resin. It is without pungent smell and the volatilization amount in curing process is lower than 2% which makes no micro cavitations exist in the insulation structure. It is benefit for further reduction of insulation thickness.

关键词：浸渍树脂；风电；环保；高压电机；高纯度环氧酸酐

Kewords: impregnating resins；wind-driven electric generator; environment friendly；the high voltage motors；epoxy-anhydride resin

概述：浸渍绝缘材料的应用通常根据电机来选配，微电机通常采用有溶剂漆，但根据电机的性能要求也选用无溶剂浸渍树脂。有溶剂漆在微电机上使用时，其溶剂全部挥发到大气中，挥发量在75%~80%。中小型电机主要是无溶剂浸渍树脂，稀释剂为苯乙烯。在烘焙过程中也要挥发10%~20%。为了降低挥发，对绝缘浸渍树脂进行了改进，采用沸点更高的乙烯基甲苯为稀释剂，可以使热挥发降到5%~10%。现在为了保护环境，提供安全的生产环境，环保型浸渍树脂在大力发展中。目前高压电机大力发展的环保型浸渍树脂是环氧酸酐，这种树脂无刺激性气味，热挥发小于2%，绝缘可以做到无气隙，有利于高压电机的减薄绝缘结构进一步发展。环保型水溶性浸渍树脂主要用在小功率低压电机和微电机上。

1. 电机上的应用

不同的浸渍漆具有不同的应用工艺，目的是通过绝缘处理使电机的温升下降，电机的绝缘性能、线圈的机械性能及耐热性能达到电机的设计要求。

1.1高压电机用浸渍树脂体系国内目前有：

A. 采用苯乙烯为稀释剂的含有不饱和双键树脂组成的高压浸渍树脂。该体系浸渍树脂目前在高压电机上应用最广，国内型号有JF-9950、D027、H-9110。

B. 采用乙烯基甲苯为稀释剂含有不饱和双键树脂，组成低热挥发高压浸渍树脂，国内型号有JF-9956、T1168。

C. 含环氧稀释剂的低粘度环氧酸酐浸渍树脂，主要适用于普通高压电机和风电上，国内型号有JF-9955D（国产分子环氧）、T1147-2（进口分子环氧）。

D. 不含稀释剂的高纯度环氧酸酐浸渍树脂，主要用在汽轮发电机和水轮发电机上，国内型号有JF-9955(国产分子环氧)。

1.1.1 苯乙烯和乙烯基甲苯浸渍树脂体系，可以采用普通VPI设备和浸渍工艺，加压介质只需要干燥空气就可以，此体系浸渍树脂暴露在空气中也不会降低存储稳定性，树脂的保存条件为低温、常压大气，长期不使用可造成树脂凝胶。其烘焙时间为12h~14h，烘焙温度为170℃

1.1.2 环氧酸酐体系，其VPI设备采用氮气加压或低露点空气干燥器产生的干燥空气加压，使用过程中要防止绝缘树脂受潮，否则会导致树脂的粘度增长过快和缩短树脂的使用寿命。使用时，电机进罐和出罐要尽量缩短时间，主要是防止浸漆罐壁上的树脂受潮。树脂在

低温、负压或正压（氮气或低露点干燥空气保护）的条件下保存，长期不使用也不会凝胶。烘焙温度160℃，烘焙时间6h~10h。

1.1.3为了减少烘焙时漆的流失（主要是线圈端部和铁芯槽内漆的流失），提高电机定子的挂漆量和挂漆的均匀性，所以现在国内开始向旋转烘焙发展，旋转烘焙工艺可以使绝缘树脂流失最少，挂漆均匀。

1.2低压电机用浸渍漆分为有溶剂和无溶剂。

1.2.1有溶剂浸渍漆目前主要用在微电机上，特别是竞争激烈的家用电机，其固含量一般在20%，80%的溶剂在生产过程中挥发，所以对大气污染严重。烘干后的定子表面一般留有溶剂挥发的微小气道，一次浸漆烘干后的定子铁芯在存放过程中容易受潮生锈，未烘干的定子，在电机运行过程中会有甲苯和酸性气体挥发，造成轴承生锈，电机噪音增大。其浸渍工艺主要采用连续沉浸，保存条件为常温常压。

1.2.2 无溶剂浸渍树脂在中小型电机上普遍应用，烘焙时也有10%~20 %的挥发，对环境的污染也很严重，浸漆工艺为普通沉浸、连续沉浸和真空浸漆，保存条件为常温常压。长期不用会造成凝胶。

1.3 滴浸工艺可以提高定子或转子的挂漆量，生产效率高，这个工艺主要在汽车电机、电动工具、和高速转子上应用，目前滴浸工艺在向中小型电机发展，已有国内中小型电机厂在使用这个滴漆工艺。采用双组份供货，使用时按比例混合，混合后适用期为几小时到几天不等。滴浸树脂为无溶剂和环氧酸酐体系。

1.4环保型浸渍树脂，为了保护环境和改善工作环境，环保型浸渍树脂得到大力发展，其应用装备也在得到发展。目前主要有水溶性绝缘漆和环氧酸酐体系两种，环保漆在使用时不会产生有害气体。水溶性漆主要用在低压小功率电机上。高纯度环氧酸酐体系可以适用所有需要浸漆的电机，目前主要在高压电机、汽轮发电机、水轮发电机和高速旋转电机上。

1.5无溶剂有机硅浸渍树脂和亚胺改性环氧浸渍树脂，具有耐高温和耐低温特性，主要用在高速铁路牵引电机上、油井电机上。无溶剂有机硅浸渍树脂以进口为主，亚胺改性环氧以国产为主，其代表为JF-9960。

2. 新能源上的应用

风力发电最近几年得到大规模的发展，其发电机的制造设计水平也得到提高，风力发电机的维修成本非常高，陆地电机在风场上下一次就需几十万，海上风电维修成本更高，所以要求发电机绝缘具有20年以上的寿命，适合在露天各种气象条件下长期运行。电机在运行过程中会产生3000V以上的高频脉冲谐波，导致有气隙的绝缘部位发生电晕，造成绝缘破坏。高纯度环氧酸酐浸渍树脂可以做到无气隙的绝缘，具有优秀的电气性能和机械性能，可以明显降低绝缘受破坏的概率，目前国外已大量应用在陆上和海上风电，国内已开始应用此体系绝缘树脂，为保证电机的挂漆量，烘焙工艺采用旋转烘焙。经过大量实验，湘电生产的5MW海上风电最后采用的浸渍树脂为环氧酸酐体系。湘电在使用过程中测试结果表明，烘焙时间较VT体系要短，挂漆量高，电气性能优，生产过程中无气味。

3. 高压电机的绝缘减薄

最初高压电机线圈采用模压，现在高压电机普遍采用少胶VPI浸渍工艺，从而使线圈的绝缘厚度有了大幅减薄，同时电机性能得到提高，生产效率大大提高，电机成本下降。通过对云母带的改进，绝缘厚度得到进一步的减薄。实验表明相同的6kV级绝缘工艺，采用高纯度的环氧酸酐浸渍的线棒，其电气强度比目前的苯乙烯体系浸渍树脂处理的线棒要高10kV。目前各电机厂开始开展深入减薄绝缘研究，高纯度的环氧酸酐浸渍树脂体系可以满