变频电机的绝缘结构

防爆电机（ＥＸＰＬＯＳＩＯＮ—ＰＲＯＯＦＥＬＥＣＴＲＩＣＭＡＣＨＩＮＥ）２０器群甥‘蠹蓍警謦’变频电机的绝缘结构

李振字１焦明霞２李积继３

１日本东芝大连有限公司，辽宁大连（１１６６００）

２佳木斯纸业集团有限公司，黑龙江佳木斯（１５４００５）

摘要研究变频电机绝缘结构及设计时应考虑的问题，并指出目前在电磁线、槽绝缘、相间绝缘、浸渍漆和绝缘工艺等方面存在的问题及改进方法。

关键词变频电机绝缘结构研究

ＴｈｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅＶａｒｉａｂｌｅ—Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ

Ｍｏｔｏｒ

ＬｉＺｈｅｎｙｕ，ＩｉａｏＭｉｎｇｘｉａ，ａｎｄＬｉＪｉｊｉ

ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｖａｒｉａｂｌｅ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｏｔｏｒ．ａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｔｏｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｄｕｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒ，ａｎｄｐｏｉｎｔｓｏｕｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｅｄｉｎｔｈｅｅｎａｍｅｌｌｅｄｗｉｒｅｓ，ｓｌｏｔｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ，ｐｈａＳｅ—ｔｏ—ｐｈａｓｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ，ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｎｇｖａｍｉｓｈ，ａｎｄｉｎｓｕ—ｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｅｔｃ．，ａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｆｏｒｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．

ＫｅｙｗｏｒｄｓＶａｒｉａｂｌｅ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｏｔｏｒ，ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｔｕｄｙ．

１引言

一般变频电机采用晶体管逆变器供电，晶体管型逆变器采用高脉冲频率，脉冲升降时间很短，从而在电动机绕组中产生高电压应力，电压脉冲峰值比标称电压高得多。电压脉冲在线圈绕组中传播衰减需要一些时间，因而线圈匝间和同相线圈Ｉ司的电压可能非常高。尤其是相首的匝间漆填充不好的气隙、针孔处发生放电甚至局部出现电晕。相间电压也潜在电压应力。止ＢＣｔ，，温度也可能成为关键性问题，当逆变器供电电动机电流偏离正弦波形，谐波电流的附加损耗引起的温升可能高于标准电动机。

因此，为承受绕组中出现的所有复合应力，绝缘系统必须予以加强。实际上，逆变器供电电动机的电压应力为：３８０Ｖ电动机相间脉冲电压达１０００～１１００Ｖ，线圈间脉冲电压达６５０—９００Ｖ，相对线圈的脉冲电压达７００～９００Ｖ。５００Ｖ电压的变频电动机其电压应力为相间脉冲电压达１２００～１４００Ｖ，线圈间电压达８００～１０００Ｖ，相对线圈的脉冲电压达９００。ｌ１００Ｖ。从脉冲电压各上限值可以看出，我们必须重新考虑低压电动机绝缘系统，并认为电动机的这种电压应力不容忽视。本文将研究分析当前绝缘结构设计应考虑的问题、现实情况和解决问题的方法等。

２目前变频低压电机存在的问题及解决方法

２．１电磁线

３８０～６６０Ｖ电动机所用标准漆包线是２级双涂层（两种型号漆），耐电压强度不够高，而且所有漆包线都有小孔。还有在使用期间出现热老化，这种漆变得越来越脆，产生裂纹的危险陛增大。

ａ．目前有些制造厂采用３级漆包线代替２级漆包线，即所谓“变频电机专用导线”，其外加涂层绝缘结构由于加大导线间距离而增加安全性。但是，在制造期Ｉ司这一面层又会变得更脆，必须予以注意。

收稿日期：２００２—０８—１５．

李振宇男１９７１年生；毕业于哈尔滨理工大学电机专业，现从事ｔ乜机设计工作１４

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ｂ．采用在２级漆外再包扎聚对苯二甲酸乙酯（ＰＥｒＩ＇）薄膜的电磁导线。这种薄膜形成封闭覆盖层，因而瓷漆的典型小孔问题得到解决。遗憾的是ＰＥＴ薄膜受热时其结构从非晶体转变成晶体，继而脆化并有可能产生裂纹。此外，ＰＥＴ的最高绝缘等级只为Ｆ级。

ｃ．采用通常瓷漆中填加剂的耐电晕导线，这会使这种漆比无填加剂漆脆些。此外，这时也有小孔问题存在。在这种情况下，也可以考虑采用耐电晕聚酰亚胺（Ｋｎｐｔｏｎ）薄膜包导线。除了费用问题外，还有实现浸渍漆即树脂与薄膜间良好粘结的问题。

ｄ．采用特薄Ｓａｍｉｃａ包带的导线，包带是３０９／ｍ２云母纸与聚酯薄膜粘结而成。２型包带的聚酯薄膜外表面涂有特殊树脂涂层，能改善包带导线绝缘表面的光滑度。

这类包带产品将特别适用于圆导线。由于使用这类包带，能使增加的厚度从标准带的０．３ｎｕｎ（一层半叠绕）减！少到０．１８ｒａｍ，并能无皱折包绕。在逆变器供电条件下进行了与标准漆包线的对比试验。２级漆包线如要达到２０年使用期可承受的电压仅为６４０Ｖ，裸铜线＋１层半叠绕Ｓａｍｉｃａ组成的１型导线为１１３０Ｖ，而２级漆包线＋１层半叠绕Ｓａｍｉｃａ组成的２型导线可达１４１０Ｖ。

２．２槽绝缘

槽绝缘材料目前使用的ＮＨＮ、ＮＭＮ或Ｆ级ＤＭＤ等由几种混合物制成。这类材料由于具有有机性，它们不能耐电晕。

可用一种含云母的新型槽绝缘，云母的加入使其耐电晕性较只以有机材料为基础的材料有所提高。通过使用两侧贴有聚酯薄膜的１６０９／ｍ２云母纸，实现短期和长期耐电晕。聚酯薄膜也给这种材料提供足够的强度和刚度，以利于绕组的嵌线和整形处理。

２．３相间绝缘

相间和线圈间击穿故障比接地故障多得多，因此，对这些部分必须加以注意。

现在ＮＨＮ、ＮＭＮ或Ｆ级ＤＭＤ和薄膜组成的组合绝缘非常普及。一个特殊问题就是实现良好的树脂吸收和在固化期间树脂不流出。否则，对导体的粘结力可能不足。

表面贴有聚酯绒布的产品应优先选用，而通常需要的是浸渍处理后全部为Ｆ级的材料。因此，两层聚酯绒布间夹一层聚酯薄膜的绝缘是一种良好的材料。同其它材料相比，它在吸收树脂方面占有优势。这就意味着，漆或树脂流出的危险性减少，可以实现与导线更好地粘接。此外，固化前定子搬运期滑动减少。

２．４漆与树脂

浸渍剂和浸渍工艺是最关键的要点之一，使用溶剂含量高达６０％的漆则是最坏情况。由于含有溶剂而且反应速度慢，大量漆流出不可避免。这就意味着圆导线间填充系数很差，并在间隙中发生局部放电。

环氧型无溶剂树脂反应速度通常也是低的，所以情况与漆相似。触变环氧化合物可稍好一些，但必须对其进行连续摇动，否则触变作用成分可能沉淀，而且由于其粘度高，它们通常在采用ＶＰＩ工艺时使用，这对提高生产率不利。此外，大多数环氧化合物都没有足够的耐高温性。

现在使用的多半是聚酯基树脂或聚酰胺酯基树脂，它们具有较高的反应速度和较好的耐温性。但是，即使在这种情况下，也难以达到令人满意的填充度，所以必须仔细选择制造工艺。关于树脂的另一个重要特点是其与导体绝缘的粘结力。如果浸渍树脂与瓷漆间的粘结力比铜线与瓷漆间的大，以后迟早会发生瓷漆与铜线剥离，接着发生电击穿。这类故障与其说是聚酯、聚酰胺酯树脂特有的，不如说是环氧化合物特有的。

聚酰胺酯树脂具有现代技术水平。表１详细叙述了两种特别适用于变频调速电动机的树脂（一种是硬树脂，另一种是软树脂）。两者反应速度快到足以允许在应用滴浸或沉浸工艺的高生产率生产装置中使用，两者都可看成是Ｈ级的。２．５浸渍工艺

我们认为，这道工艺是逆变器供电电动机制造中最重要的工序之一，难题是避免树脂流出。简单的滴浸甚至ＶＰＩ处理都未必在一周期内达到良好的树脂填充目的。目前有些制造厂商采用ＶＰＩ处理后再加沉浸情况稍有改善。滴浸工艺效率较高，但需要仔细控制，现在正在变得日趋普遍地向所谓电流加热紫外线干燥系统转换。在这一过程中，绕组在浸渍前用电流加热，为了使树脂固化到定子表面上，使用紫外线干燥。

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