电机与电器制造工艺学第4.2章课件.pptx

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1、目 录,第四章 绕 组 制 造,第四节高压定子绕组制造一、高压定子绕组的绝缘结构高压异步电动机一般是指额定电压为310kV的异步电动机，这类电动机绝缘的耐热等级通常为B级。异步电动机的绕组绝缘包括匝间、排间、相间、对地和端部等各个部位的绝缘。,定子绕组采用扁导线绕成的框式绕组。对地绝缘绕包在绕组上。对地绝缘由粉云母、玻璃制品和合成树脂等绝缘材料组成。匝间绝缘除导线本身的绝缘层外，一般以云母制品加强，最好采用耐电压强度较高的薄膜绕包导线直接作为匝间绝缘。常用绝缘结构型式见表 4-20。,表4-20高压定子绕组常用绝缘结构型式,1.匝间绝缘在制造和运行过程中，匝间绝缘易因机械力和热应力作用而受损伤

2、。此外，匝间绝缘的总面积大于对地绝缘的总面积，因此出现薄弱环节的可能性随之增加，故要求它具有较高的机械强度和韧性。,匝间绝缘承受的电压除了按额定电压计算的匝间工作电压外，还会遇到比它大得多的电源电网瞬变过电压 大气过电压和操作过电压。其中电动机本身的操作过电压是频繁发生而且直接施加于绕组的匝间绝缘上的，故应着重考虑。,单排绕组只有匝间绝缘。功率较小的高压电动机常采用双排绕组，此时应有排间绝缘。排间最大电压等于一个绕组的工作电压，但同样也受到操作过电压的作用，通常采用云母带半叠绕加强。匝间和排间绝缘的强度与电动机功率、工作电压、起动频繁程度、使用时受机电应力等因素有关。可根据匝间冲击电压值Us选

3、择匝间绝缘。Us一般大于每匝工作电压20倍。匝间及排间绝缘的典型结构见图4-17及表4-21。,图4-17匝间及排间绝缘的典型结构1匝间绝缘2排间绝缘, 实际试验时应为脉冲电压，其峰值等于1.2 2 工频试验电压有效值，脉冲次数为3次。,表4-21绕组匝间绝缘结构,2.槽部绝缘槽部绝缘是绝缘结构中的主要部分，它对地承受相电压，故又称对地绝缘。槽部绝缘也受到各种过电压的作用。(1)槽部绝缘厚度在选择对地绝缘厚度时，除考虑电气方面裕度外，还必须考虑绕组在制造和嵌线时的工艺损伤、绝缘性能的分散性以及正常运行条件下的使用寿命等因素。,由于上述原因比较复杂，绝缘结构型式、绝缘材料和绝缘工艺又各不相同，绕

4、组槽部绝缘厚度实际上很难进行系统地计算，故一般可根据电机额定电压和该绝缘结构的瞬时击穿电场强度求得，并留有79倍的裕度。对于运行条件较差的电机，其对地绝缘厚度还应适当增加。对地绝缘材料的选用见表4-22。由这类材料组成的槽部绝缘厚度及原始击穿电压可参考表4-23。,表4-22对地绝缘材料的选用,表4-23绕组槽部绝缘厚度及原始击穿电压,(2)绕组槽内装配尺寸绕组的槽内装配尺寸，除按所需导线截面和绝缘厚度考虑外，还需考虑线芯松散、绕组公差、嵌线间隙和其他绝缘件。高压定子绕组槽内装配尺寸见表4-24。,表4-24高压定子绕组槽内装配尺寸(单位：mm),3.端部绝缘(1)端部绝缘厚度及材料因绕组端部

5、承受较低的电场强度，故端部绝缘厚度可较槽部绝缘厚度减薄20%30%。根据工艺及绝缘结构的不同，可采用片云母或粉云母带、玻璃漆布带或其他绝缘带作为端部绝缘材料。,(2)端部间隙绕组端部间隙，除保证通风散热和嵌线工艺需要外，还必须保证在额定电压下两相邻绕组边之间无电晕，并保证电机在耐压试验时无闪络现象。端部绕组边之间可分为空气隙和有衬垫物(层压板或涤纶护套玻璃丝绳)两种情况，见图4-18。,图4-18端部绕组边之间的绝缘结构1绕组端部2绕组直线部分3空气隙4衬垫物,(3)端部绝缘搭接为了避免耐压试验时复合式绝缘端部搭接处对铁心产生内络放电，必须保证直线部分和端部的搭接位置和长度，见图4-19及表4

6、-25。,图4-19复合式绝缘端部搭接方式,表4-25复合式绝缘端部搭接尺寸, le为由出槽口起至鼻端前圆角处的端部长度。,(4)防晕结构如前所述，电晕产生臭氧及氧化氮，对绝缘中的有机物有腐蚀和破坏作用，时间长了会使绝缘变脆，加速老化，降低绝缘的使用寿命。在6kV级电机中已有电晕现象，随着额定工作电压的提高，电晕现象将愈加严重。因此需要进行防晕处理。,电机中产生电晕现象的部位分为两类。一类是由于空气隙的存在，空气发生游离。属于这一类的如槽部绕组与铁心槽之间、端部绕组与绑环之间以及由于工艺处理不当存在于绝缘层之间的空气隙。另一类是由尖角存在使电场极端不均匀，致使空气游离而产生电晕。属于这一类的如

7、绕组出槽口处及铁心通风道处的绕组表面。,防止电晕发生的办法，就是设法消除绕组表面这一层介电常数小而耐电强度又低的空气层以及设法使电场分布比较均匀。现在采用的办法一种是表面涂半导体漆；一种是绝缘层内部及外部加导体或半导体屏蔽层。这里只介绍表面涂半导体漆的防晕处理工艺。,10000V及10500V高压定子绕组防晕处理工艺如下(见图4-20)。,图4-20防晕处理示意图10.1mm玻璃丝带2低电阻半导体漆3中电阻半导体漆4高电阻半导体漆5绕组,直线部分长度比铁心长100mm，两端各伸长50mm先刷低电阻半导体漆A38-4一次(表面电阻率S=103104)，再半叠包一层0.1mm玻璃丝带，然后再刷A3

8、8-4一次。直线部分也可采用半叠包一层0.15mm半导体低阻带一次模压成型。直线部分防晕层双边厚度设计时按0.6mm计算。,端部第一段刷中电阻半导体漆A38-2(S=108109)，涂刷长度为105mm，与低电阻层搭接25mm，半叠包一层0.1mm玻璃丝带，然后再刷一次A38-2漆。端部第二段刷高电阻半导体漆A38-3(S=10111012)，涂刷长度为110mm，与中电阻部分搭接30mm，半叠包一层0.1mm玻璃丝带，然后再刷一次A38-3漆。不同阻值的半导体漆都是用绝缘漆内加入导体材料，如碳黑、石墨等混合而成，控制所加入导体材料的份量以达到不同的表面电阻值。,二、高压定子绕组制造工艺高压定

9、子绕组均为成型绕组，分框式绕组与条式绕组。高压定子绕组根据绝缘结构、固化成型工艺的不同，其工艺流程亦有所差别。图4-21是高压定子绕组的基本工艺流程图。图中分别列举了全粉云母多胶带复合式、端部黑玻璃漆布带复合式、环氧粉云母少胶带无溶剂整浸式及连续式环氧粉云母多胶带等五种典型绝缘结构的工艺流程。,图4-21高压定子绕组工艺流程,由图可见，框式绕组与条式绕组的工艺流程差别较大，而框式绕组的三种工艺方案的主要差别仅在于对地绝缘的固化成型方法不同，按方案的排列顺序依次为热模压固化成型、热液压固化成型和真空压力整浸固化成型。现将成型绕组主要工序的工艺要点分述如下：,1.绕线多匝成型绕组采用绝缘扁线绕制成

10、棱形、梭形或梯形线圈。棱形和梯形线圈的圈边距离较宽，便于使用包带机包扎。绕线时，导线拉力要适中，随时将导线敲平，使之紧贴于绕线模侧面，防止线圈之间出现间隙和里松外紧现象。绕制过程中应按技术要求垫好或包好匝间绝缘，当绝缘出现破损时，应用同级绝缘修补好。中间断头可用对焊机焊牢，并修饰平整，加包绝缘。接头应处于端部的斜边上。绕到规定匝数后，须用扎带绑好，防止卸模后线圈松散。线圈取下后，半叠包一层聚氯乙烯热收缩带作为张形时的机械保护。,成型绕组的初始尺寸，主要由绕线模决定。绕线模由梭形模、棱形模和梯形模三种，其尺寸可根据绕组结构尺寸求得，如图4-22所示。,图4-22梭形和棱形线模尺寸,成型绕组的结构

11、尺寸如图4-23所示。,图4-23成型绕组结构尺寸,2.张形与复形张形是将梭形或棱形线圈半成品基本上拉成所需的形状。张形是在张形机上进行的。张形机有电动式、手动式之分。图4-24为手动式张形机示意图。张形前，应将引出线端头去掉漆膜并搪好锡，以便嵌线后焊接。,图4-24手动式张形机示意图1端夹支架2插销3前夹头4线圈5拉臂6后夹头7端夹头8端夹底座,复形的主要作用是把绕组端部的形状校准到正确的形状，以保证嵌线后定子绕组端部尺寸的正确与整齐。复形是在专门的复形模上进行的。复形模的端部用硬木制造，其外形如图4-25所示。复形时，把绕组放到复形模内，先矫正直线部分，夹紧，然后矫正端接部分。经过复形后，

12、绕组的形状基本上可达到要求。但高压绕组须经过几次复形才能使几何形状一致。,图4-25复形模外形图,3.匝间绝缘胶化在包扎对地绝缘前，须对匝间绝缘进行热模压胶化。胶化的目的是：1)使导线排列整齐，并模压成整体，以提高绕组刚度。2)消除匝间间隙，以防止运行时在空隙中产生空气游离。,匝间绝缘胶化的工艺参数见表4-26。绕组在热压模上烘压后，须在冷压模中定型到常温。出模后进行匝间绝缘短路检查，合格后才能包绕对地绝缘。,表4-26匝间绝缘胶化工艺参数,4.包扎对地绝缘电压在3kV及以上的高压绕组都需包绕对地绝缘。绝缘带的包绕方式有叠包(半叠包、1/3叠包等)、平包和疏包，如图4-26所示。对地绝缘只能使

13、用叠包。在叠包情况下，绝缘实际层数比名义层数大一倍。平包主要用于包绕绕组绝缘的保护层，疏包则用于扎紧绕组导线。,图4-26绝缘带包绕方式,对地绝缘必须包绕紧密，搭缝分布要均匀，各层的搭缝要错开，各层的松紧应一致。所用云母带必须柔软，未胶化变质，且不允许有折叠或受损现象。包扎厚度应考虑留有适当压缩量。采用模压时，压缩量一般控制在20%25%，液压时可控制在15%20%。压缩量按下式计算：压缩量= 包扎绝缘厚度()设计绝缘厚度() 包扎绝缘厚度() (4-4)所以，包扎绝缘厚度为：i= 1压缩量 (4-5),绕组包绕的顺序是：先包引线绝缘，然后包绕组的基本绝缘层，最后在端部包上热收缩带。对连续式绝

14、缘，直线与端部的基本绝缘层连续包绕；对复合式绝缘，则先将直线部分的对地绝缘包成两端呈锥体形，锥体顶端延伸到端部斜边长度的1/22/3处，锥体长度一般为80100mm。然后再包绕端部绝缘层。这时，应将端部绝缘层与直线部分的锥体搭接好。套管式绝缘直线部分，其对地绝缘由剪成梯形的云母箔包成两端为锥体的云母套管。包扎端部绝缘带时，也应与锥体部分搭接好。为提高工效和包扎质量，现在一般采用包带机代替手工包扎。,5对地绝缘固化成型对地绝缘包扎完成后，要进行热压固化成型。热压固化成型的目的是使绕组成为紧密的整体，以获得优良的电气性能、力学性能、导热性能和准确的外形尺寸。热压固化有模压、液压和模液压固化三种方式

15、。不同绝缘结构的成型工艺见表4-27。,表4-27框式绕组绝缘成型工艺,绕组绝缘固化分为全固化和半固化。全固化处理是嵌线前绕组的端部与直线部分均已固化，其优点是绕组可以长期存放，但由于刚性大，只适用于8极以上的多极电机绕组。半固化处理是嵌线前绕组直线部分已固化成型，但端部不完全固化，仍保持一定的弹性和柔软性，以利于绕组嵌线，而端部的完全固化是在嵌线和浸漆烘焙之后。采用半固化工艺的绕组，经低温真空干燥后，绕组处于半固化状态，直线部分才进入模压。半固化处理时，低温干燥必须适度。烘焙过度，绝缘胶聚合硬化，难以模压成型，且影响柔软性。烘焙不够，模压时胶流失过多，引起绝缘内部”发空”，影响绕组性能。,三

16、种热压成型工艺各有优缺点。模压工艺设备简单，绕组形状及尺寸准确，但生产率较低。模压设备主要为烘压模。烘压模分手动和气动两种。液压工艺需要专用液压罐，设备复杂，绕组截面尺寸的精度不如模压线圈，但一罐可以同时液压一批绕组，生产效率高。液压时，需严格控制预热时间和输胶温度。,模液压工艺是先模压，以保证绕组直线部分的几何尺寸准确，并使绕组处于半固化状态，以缩短模压时间；后进行液压，以提高绝缘处理质量。因而它兼有模压和液压工艺的优点。,以桐油酸酐(TOA)环氧玻璃粉云母多胶带绝缘为例，上述三种固化成型工艺参数见表4-28。目前，国内绝大多数工厂采用模压工艺。由于真空压力整浸(VPI)工艺具有一系列优点，

17、因而在一些质量要求较高的中型高压电机中，都采用真空压力整浸(VPI)工艺。,表4-28热压成型工艺参数(举例),（续）,三、绕组的质量检查与试验绕组经绕线、张形与复形、匝间绝缘胶化、包对地绝缘及固化成型后，必须进行质量检查与试验，以便及时发现并消除加工过程中的缺陷，确保绕组质量。绕组的质量检查与试验分外观质量检查与绝缘性能试验：,1.外观质量检查(1)尺寸和形状检查检查每个绕组边截面的宽度和高度，尤其是直线部分截面尺寸必须在允许公差范围内。同时，检查绕组的轴向长度、宽度(或弦长)、鼻子高度、绕组角度等尺寸和形状，均应符合图样要求，以保证嵌线顺利、配合紧密与绝缘良好。(2)表面质量检查检查绕组表

18、面绝缘包扎是否良好、有无破损及直线部分截面等处有无异物，确保绕组质量完好。,2.绝缘性能试验为了保证电机成品的质量，高压定子绕组需经匝间绝缘试验、工频耐压试验及高压绕组电晕起始电压和介质损耗角正切值tan的测定。,(1)匝间绝缘试验高压定子绕组的匝间绝缘试验，通常采用感应冲击法、振荡回路法等。目前按GB/T 7552008规定，则采用施加冲击电压并用波形比较法来判别绕组匝间绝缘故障，如ZJ-12电机匝间耐压试验仪，其优点是方法简单、准确率高、检测效率高及应用范围广。高压定子绕组的匝间绝缘试验要求见表4-21。,(2)工频耐压试验高压定子绕组的工频耐压试验，通常在耐压试验室进行，试验装置包括试验

19、变压器、调压设备、测量仪器、信号装置和保护电阻等。高压定子绕组对地绝缘工频耐压试验必须按工序分阶段进行，且不能重复，具体要求见表4-29。,表4-29对地绝缘工频耐压试验,(3)高压绕组电晕起始电压和介质损耗角正切值tan的测定有防晕层的高压绕组需在暗室中检查，要求在1.5倍额定电压下不起晕。为了考核6kV及以上高压绕组的防晕处理质量，应抽试高压绕组的电晕起始电压，即采用目测法在升高试验电压过程中，其绝缘表面出现浅蓝色的电晕微光为止，此电压即为电晕起始电压。,为了检查绕组绝缘的整体性和密实性，对6kV及以上高压绕组应在防晕处理前进行介质损耗角正切值tan的测定。tan的测定采用高压电桥在频率5

20、0Hz，电压0.5UN、1.0UN和1.5UN下各测一次，在额定电压和20下的tan值不得超过4%，1.5UN与0.5UN下tan值不得超过2%，130下的tan值不得超过10%。,第五节绕线转子绕组制造绕线转子绕组分散嵌式和插入式两种。散嵌式绕组用于小型电机，插入式绕组用于中、大型电机。一、散嵌式绕组由于转子绕组承受离心力的作用，故在选用漆包线时，应选用漆膜软化击穿性能较好的漆包线，并用热态粘结力较强的浸渍漆，使绕组粘结成为一个整体。,转子散嵌绕组的绝缘结构和绕组制造，基本上与定子散嵌式绕组相同，但要注意机械离心力的因素，浸漆干燥时，宜采用立式浸烘，以免引起转子的不平衡。,二、插入式绕组插入

21、式绕组由半匝成型线圈组成，导条大多采用裸导条。导条的一端先弯成端部形状(斜边)，将其直线部位绝缘后，再绕包两个端部的绝缘，见图4-27。在导条插入槽内后，将其另一端再弯成形。导条绝缘结构见表4-30，槽部装配尺寸见表4-31。,图4-27插入式绕组1铁心2直线段绝缘3端部绝缘,表4-30插入式导条常用的绝缘和种类,表4-31插入式导条槽部装配尺寸(单位：mm),直线段绝缘和端部绝缘搭接处的尺寸C要严格控制，以保证导条能顺利插入槽内。绕线转子导条绝缘在嵌线前，要经50Hz、4UN+3000V、1min耐压试验；嵌入后经50Hz、4UN+2000V、1min耐电压试验；并头后经50Hz、4UN+1

22、500V、1min耐电压试验(以上指可逆转转子)。,表中”卷烘”指热卷包后冷压，热卷包的温度应使云母粘合剂呈胶体状态，热卷时间1030s，云母箔和坯布一次卷烘成。”烘后”指绕包后需热压固化。卷烘绝缘”1 层”指重叠在宽边，半叠绕绝缘” 层”指平绕一层。,绕线转子的端部绝缘包括绕组支架绝缘和层间绝缘等，中小型电机绕线转子的端部绝缘结构如图4-28所示。,图4-28绕组端部绝缘结构1转轴2支架3扎紧式支架绝缘4层间绝缘5绑箍6导体7铁心,三、插入式绕组制造工艺插入式绕组是由裸导条制成半匝式成型绕组，其工艺过程为：校直下料退火搪锡弯制导条热包对地绝缘冷压成型包端部绝缘耐压试验。插入式绕组制造工艺要点

23、如下：1.导条的校直、下料与退火小批量生产时，可用剪切机下料，在平板上校直。中批量生产时，可用自动校直落料机校直与下料。,为便于弯制，当裸导条的截面积较大时，需进行无氧退火处理。无氧退火可避免在铜条上产生氧化皮，免掉去氧化皮的大量劳动。无氧退火处理在无氧炉内进行。达到退火温度和保温时间后，迅速将其投入冷水槽中并冲洗干净。退火温度为600650，保温时间视导线厚度而定。厚度为1.52.5mm时，保温45min；厚度为2.515mm时，保温60min；厚度为5.018mm时，保温80min。,2.弯制导条弯制导条在专用模具上进行，分打弯与扁弯两道工序，即将导条的一端弯成端部形状(斜边)，要求尺寸与

24、形状正确、导条间排列整齐，以便于绝缘后顺利嵌线。,3.热包对地绝缘与冷压成型热包对地绝缘在专用的热包机上进行，其对地绝缘在热包机不断旋转下加热、包紧，使对地绝缘紧密地与导条粘贴在一起。热包对地绝缘后应在专用的冷压模上冷压成型，使对地绝缘固化与导条结合成坚实的整体。,四、插入式绕组嵌线工艺1)按图样要求在槽内放入垫条及槽绝缘。2)将绕组涂上石蜡，然后根据图样由集电环端插入槽内。先插入底层绕组，此时应根据图样确定引线位置，并以此绕组作为第一个绕组，将此绕组及槽分别作记号。以逆时针方向按接线图所规定的各相转子绕组依次插入转子。最后一节距的绕组若不能从下层插入，就从上层插入，然后落到下层。此时应注意铁

25、心端部到绕组拐弯处的尺寸，两端要一致。,3)用绳子将已嵌入的绕组成型端(前端)扎紧(临时的)。4)底层绕组弯型。用铁管将绕组的后端部弯成曲线形，使其紧靠在绕组支架上(见图4-29a)，按尺寸A在后端划线作为弯型的依据。用弯型工具将绕组弯成图4-29b所示形状。,图4-29绕组的端部弯型1铁心2绕组3弯型工具,图中尺寸A与绕组的成型端对应尺寸一致，尺寸C为1/2后端节距，尺寸B上下层左右各绕组之差、全圆周长短之差应符合图样规定。弯型之后用木锤打平端部使其紧贴于绕组支架上，注意切勿打坏绕组绝缘。,5)去掉临时绑扎线，根据图样在下层绕组的斜边部分上放好以玻璃丝带扎紧的层间绝缘板，并放入层间垫条。6)

26、插入上层绕组。将绕组涂上石蜡按顺时针方向从集电环端插入上层，在插入最后一个节距的绕组时，应将先插入的几个绕组抽出来一点让路，而后再逐渐插入。,7)上层绕组弯型。根据第一个绕组位置来检查槽距是否正确，在弯型同时加以修整，使上下层绕组端部接头对齐。8)打入转子槽楔，此时应注意槽楔下的垫片不要鼓起损坏。9)耐压试验。10)用并头套联接上下层绕组，插入并头楔，用钳子夹紧，按图样装上风叶。11)焊接。12)扎钢丝或无纬玻璃丝带。,五、接线以一台三相异步电动机转子24槽、4极为例。(1)绕组型式采用双层波绕组(可以节约端部接线)整距绕组。(2)绕组展开图如图4-30所示。为清楚起见图中只画出A相绕组。(3

27、)导线的连接从A端开始连接为：,图4-30三相4极24槽转子绕组展开图(一相),A(1上)(19下)(13上)(7下)，前面的节距都是1-7，由第七槽的下层再往下连如仍为整距时，就要连回到(1上)，这样，这几根导线就自己成闭合回路，无法与其余同相导线相连了。为了解决这个问题，(7下)导线需采用短距接到(2上)。再接下去是(2上)(20下)(14上)(8)，第8槽应是下层绕组，它的另一端应接(2上)(这样是整距)，但(2上)已经与(7下)连好了，无法再连，而A相绕组还有一半导线没有连接上，因此第8槽的这根导线的另一端应接到(14下)，这样，第8槽的这根导线一头是上层，一头是下层，中间要有一个弯，

28、称为换层导线，而第8槽就只放一根。再下去的连接是(8)(14下)(20上)(2下)(7上)(短距的)(13下)(19上)(1下)X。可见，第8槽以前由A端开始向左连，第8槽以后就改成向右连，一直到X出线。B相、C相的连接方法和A相相同。,这种绕组共有七种导线，它们的尺寸和形状是不一样的，即：上层导线；下层导线；引线，每相一根；短距导线，每相2根(本例中q=2，为2根，若q=3，则为4根)；换层导线每相1根；中性点引线，每相1根；和短距导线相连的导线数目和项一样多。,六、端部绑扎绕组端部一般采用无纬玻璃丝带绑箍，个别也有用钢丝绑箍的。1.绑箍计算端部尺寸见图4-31。,图4-31绕组端部绑箍,绑

29、箍截面为：TB=0.89980 0 1000 2 (4-6)式中，T是绑箍厚度(m)；B是绑箍宽度(m)；G是端部质量(kg)；D0是端部平均直径(m)；n是转速(r/min)；是工作温度时绑箍许用应力，单位为Pa，取196MPa，极限强度约490MPa。设绑箍每匝的厚度为t，宽度为b，则绑箍的匝数N= (4-7),常用的无纬玻璃丝带为0.17mm25mm，即4.25mm2，故匝数为N1= 4.251 0 6 采用钢丝绑箍时的匝数N2= 1 ，换算系数K见下表：,2.绑扎工艺绑扎前先整平端部，绑扎过程中再边绑边扎整平端部。无纬玻璃丝带绑箍的固化在绕组绝缘处理预烘时进行。绑扎工艺见表4-32。,

30、表4-32无纬玻璃丝带绑扎工艺,第六节直流电枢绕组制造一、电枢绕组的分类直流电枢绕组，只有在容量较小的电机中才用圆绝缘导线，绕成多匝绕组，而在容量略大时，都采用扁导线作为单匝绕组。由于直流电枢绕组要和换向器相连接，故电枢绕组都用铜导线制成。,直流电枢绕组常用的有波绕组和叠绕组两种(图4-32a、b)。图中所示为单匝和多匝的波绕组和叠绕组。要根据电机性能的要求选择绕组型式。波绕组也叫串联绕组，有两个支路(单波)，可以获得较高的电压；叠绕组也叫并联绕组，可以得到和极数一样多的并联支路数(单叠)，因而可以获得较大的电流。,图4-32直流电机的电枢绕组,叠绕组由于磁路可能存在不对称情况，有时需要加上均

31、压线。较多的情况下，一个槽内上、下层都不只放一个元件边，因此要进行匝间绝缘和对地绝缘。在波绕组中由于换向片数和节距的配合，有时要出现伪元件。因此在单波绕组中换向器节距必须是yk= 1 (4-8)式中，k是换向片数；p是极对数。,从上式可以看出，由于yk必须是整数，因此k和p的数值就成为有条件的了。在大容量的直流电机中，有时采用两种混合的绕组，也叫蛙绕组。蛙形绕组元件常制成图4-32c所示的形状，即叠绕组做成整匝的，而波绕组做成半匝的，下到槽内后，在远离换向器侧用并头套焊接起来。这时波绕组同时起到均压线的作用，对电机性能有好处。,二、电枢绕组的绝缘结构直流电枢绕组的绝缘结构(500V以下电压等级

32、、耐热等级为B级)如图4-33所示。,图4-33直流电枢绕组的绝缘结构1槽楔2槽绝缘3层间绝缘4导线1槽楔2槽绝缘3导线绝缘4层间绝缘5匝间绝缘6导线7槽底绝缘1钢丝2上层导线3钢丝下绝缘4端部层间绝缘5下层导线6支架绝缘7升高片,图4-33a为梨形槽散嵌绕组的绝缘结构，其所用材料见表4-33。图4-33b为矩形槽成型绕组的绝缘结构，其所用材料见表4-34。绕组端部绝缘结构如图4-33c所示。,表4-33梨形槽散嵌绕组的绝缘材料,表4-34矩形槽成型绕组的绝缘材料,三、电枢绕组制造工艺电枢绕组是由裸导条或绝缘扁导线制成的单匝式成型绕组，其工艺过程为：校直下料退火搪锡弯制导条包匝间与对地绝缘热压

33、成型包端部绝缘耐压试验。电枢绕组制造工艺要点如下：,1.导条的校直、下料与退火电枢绕组导条的校直、下料与退火和绕线转子插入式绕组基本相同，参阅第四章第五节插入式绕组制造工艺。,图4-34气动拍脚机示意图1底模2上模3U形线坯4气缸5工作台,图4-35电枢绕组成型模1模体2绕组3挡块,2.弯制导条(1)单匝式绕组这里主要介绍单匝式绕组的弯制工艺。单匝式绕组的鼻端须扁弯成”U”形，一般在气动弯形机上进行。然后，可用拍脚机(见图4-34)敲成” ”形。最后，将拍成” ”形的绕组放到成型模上敲打成型。图4-35为波绕组电枢绕组筒面成型模。模具可用钢板或硬木制造，上面的挡块可根据绕组尺寸需要进行调整。成

34、型时，将” ”形鼻端固定在模具上，从鼻端开始，将两匝边敲打成型。,(2)半匝式(条式)绕组半匝式绕组分铜条式绕组和换位编织绕组。铜条式绕组的导条较粗，需用专门的弯形工具或专用成型机弯制成型。换位编织绕组弯制与成型工艺这里不作介绍。(3)包匝间与对地绝缘和热压成型包匝间与对地绝缘一般为手工包扎，要求紧密、均匀，以保证绝缘良好、可靠。包完对地绝缘后应在专用的热压模上热压成型，使对地绝缘固化与导条结合成坚实的整体。,四、电枢绕组嵌线工艺除了极小型的电枢采用在铁心上直接缠绕绕组之外，一般的直流电枢绕组都是先绕成绕组再下到槽内去。较小容量的直流电机，有的是用圆铜线绕成多匝元件，和交流定子散嵌绕组嵌线方法

35、相同。中大容量的电枢绕组，用扁铜线扁绕成棱形，再经张形工序制成所需形状。,由于直流电枢绕组在嵌好线以后，绕组端头要接到换向片上，这就要求铁心槽、换向片及绕组出线头的相对位置有一定的关系，而不能任意连接。在小型直流电机内为了结构上的简单，电刷固定在端盖上，位置不能调整，这时从槽内出来的绕组端头接到哪一个换向片上就有一定的要求。因为要保证处在电刷下面的换向片所连接的绕组边刚好放在中性区内。,对于较大的直流电机，刷杆装在刷杆座上，位置可移动，中性区可以在试车时再调整，但因绕组多为硬扁铜线制成，端头位置全已固定，如果连接的换向片错位，将造成施工上的不方便。所以在开始嵌线前要找一下位置，这个工作称为作电

36、枢标记。下面以波绕组为例来说明。,图4-36表示一个波绕组的电枢展开图。图中y1代表前节距，y2代表后节距，y1、y2以元件边数为单位；ys代表槽节距，以槽数为单位；yn代表换向节距，以换向片数为单位。可见，根据中心线就可以决定两个绕组边所在的槽及其应连接的换向片。先决定取哪里做中心线。如果槽节距ys为双数，则ys/2为整数，这时中心线应该通过铁心的槽的中心；如果ys为单数，则ys/2=整数+1/2，这时中心线应该通过铁心的齿的中心。,图4-36绕组展开示意图,对于换向器表面中心线是应该通过换向片中心还是应该通过云母片，可以这样决定，即如果(yk+1)-1/2=整数，则中心线通过换向片中心；如

37、果(yk+1)-1/2=整数+1/2，则中心线通过云母片。如果一个绕组边共有n个元件，即每个边有n个出线头，要连接n个换向片，则上面两个式子应写成(yk+n-1)/2=整数(见图4-37)，则中心线通过换向片；(yk+n-1)/2=整数+1/2，则中心线通过云母片。,图4-37n=3的绕组示意图,根据已确定的中心线位置，就可决定第一个绕组所在的槽及所连的换向片了。和前述小型交流电机定子绕组嵌线一样，最初的几个绕组的上层边要等到最后再嵌进去。电枢绕组嵌线工艺还包括清理线头、焊接及端部绑扎等工序。,五、焊接工艺电枢绕组与换向片或升高片焊接的方法很多，常用的有烙铁锡焊、整体一次锡焊、中频焊、点焊和氩

38、弧点焊等。烙铁锡焊、整体一次锡焊和中频焊都采用锡或含锡量高的锡铅合金为焊料，焊剂为松香酒精溶液。,图4-38为整体一次锡焊的设备，环形焊槽1下面有套筒4，其孔的直径稍大于换向器工作表面直径。将换向器直立放入套筒孔中，套筒与换向器之间空隙应用石棉绳塞住。焊锡是在锡锅5中熔化，热源由线圈11中的交流电流供给，此电流在锡锅5的铁壁中产生涡流，涡流产生的热量使焊锡熔化。,图4-38电枢绕组和换向器整体一次锡焊设备1环形焊槽2、10导磁铁心3、11线圈4套筒5锡锅6活塞7斜槽8伞齿轮9手轮,由于铜的导热快，焊接时焊锡容易冷却，故在焊接前由线圈3将环形焊槽和换向器焊接处预热。焊接时先在焊接处涂松香酒精溶液

39、，然后转动手轮9放下活塞6，使焊锡在焊锡锅5中的溶液平面上升，经斜槽7流入环形焊槽中，将电枢绕组与换向片焊接在一起。焊完后，再转动手轮9使活塞6上升，焊锡就由斜槽7流回锡锅5。焊锡的温度不宜过高或过低，一般在280左右，焊接时间越短越好，一般不超过几分钟，以免换向器过热的太厉害。,电枢绕组与换向器的焊接采用锡焊，设备比较简单，整体一次锡焊的生产率也比较高。但是由于锡及锡合金的熔点低，工作温度只能用于绝缘等级B级以下的电机，不适用于F、H级绝缘的电机；而且整体一次锡焊后换向器内产生过大的应力以及换向片硬度降低等不良现象，影响换向器质量。为解决上述问题，可以采用氩弧点焊工艺焊接电枢绕组和换向器。,

40、氩弧点焊工艺的原理是用钨丝电极在惰性气体(氩气)保护下，在电枢绕组与换向器焊接处通以短时大电流，使铜熔化成为焊点，熔化深度23mm，焊点直径2mm左右，由一连串焊点连成焊线，使电枢绕组与换向片(或升高片)牢固焊接在一起。不需要另加焊料或焊剂，但是焊接处要保持清洁，不允许有油污灰尘等物。,电枢绕组与换向器采用氩弧点焊时，电枢立放，换向器朝上，用碳刷作为一个电极与换向器的工作表面接触，另一个电极为钨丝。电枢以极低的转速匀速旋转(每转一圈约为312min，视换向片多少而定)，当换向片转到钨丝电极下时，焊机的探测头引燃电弧，进行熔化，点焊后熄弧。,每焊一点只通电几十微秒，电流为几百安培，焊完一个换向片

41、(或升高片)的一点后，继续焊相邻的一片。这样焊完一圈以后，将钨丝电极向中心移进一个距离，继续焊下一圈。连续焊若干圈以后，则每个换向片(或升高片)上均形成一条焊线。焊后要清理焊接处，除去铜瘤、灰尘等杂物，并检查换向片间有无短路现象。,氩弧点焊的优点是：焊接处熔点高，机械强度高，接触电阻小，热影响区小，换向器不会过热，适用于各种绝缘等级的电机。但是，也有焊接所用设备比较复杂，焊接工时较多，焊后修理绕组不太方便等缺点。另外氩气对工人身体健康有影响，应注意劳动保护。,六、绑扎工艺焊好的电枢要进行端部绑扎(高速电机槽部也要绑扎)。电枢绕组端部绑扎方法有扎钢丝和扎无纬带两种方法，过去均用扎钢丝法。采用无纬

42、带代替钢丝，可节省无磁性钢丝及钢丝下的绝缘制品，绑扎工艺简单，生产效率高，电枢端部绝缘强度好，牢固可靠，以及减少了电枢的发热和损耗。常用的无纬带有聚酯B型、环氧B型及高温环氧H型，各种类型的主要区别在于所浸的树脂胶不同。聚酯B型、环氧B型的工作温度为130，高温环氧H型工作温度为180。环氧型无纬带固化后的机械强度较高，但是储存期较短，在零度以下只能储存11.5月。聚酯型无纬带在30以下可以储存三个月。常用的无纬带厚0.7mm，宽25mm，含胶量25%30%。,电枢绑扎无纬带之前，最好用钢丝临时绑扎，或用特制钢箍箍紧，使绕组径向收缩紧贴绕组支架，外形圆整。然后将电枢放到恒温箱中预热到80100

43、，目的是使无纬带绑到电枢绕组上就能粘合。绑扎所用设备一般是用车床改装的，在走刀架上装无纬带拉紧装置，电枢装在设备主轴和尾座之间，以比较低的转速旋转。无纬带由拉紧装置拉紧，拉紧力为4.90MPa，以半叠绕或半叠绕和平绕相结合的方式绑在图样规定的位置，绕到规定的圈数以后，将带剪断，把末端用力粘在最外一层无纬带上。,此时，无纬带所含树脂并未固化，无纬带还是柔软的，必须尽快进行固化处理。一般是在电枢绕组浸漆烘干的同时，使无纬带固化成为玻璃钢环。无纬带经固化处理后应成为坚固的整体，表面光滑平整，不高出电枢铁心外圆。为检查固化质量，可以在铁心表面绑扎一个检查环，固化后剖开以检查固化质量。在电枢绕组绑无纬带

44、以前绑扎的钢丝或钢箍，应在无纬带固化以后拆除。,第七节磁极绕组制造直流电机和同步电机都有磁极绕组，有的装在固定部分，如直流电机的磁极绕组(包括换向极绕组)装在机座上；有的装在转子上，如同步电机的磁极绕组。,一、磁极绕组的类型磁极绕组从工艺上分类可分为绝缘导线绕制的和裸铜(铝)条绕制的两种。绝缘导线绕制的又分为圆导线和扁导线两种。裸铜条绕制的又可分为平绕(宽边弯绕)和扁绕(窄边弯绕)两种。,绝缘圆导线绕制的磁极绕组如图4-39a所示，直流电机的并激绕组匝数较多而电流不大时，可以做成这一种。电流较大的中小型直流电机的主极绕组，可用高强度聚酯漆包扁铜(或铝)线或双玻璃丝包扁线绕制，如图4-39b所示

45、。为了出头方便，可按图中所示序号绕制(第11匝、12匝为预先留线反绕)，出头的是最外面的第10匝和第12匝。,图4-39磁极绕组的类型,用裸铜条平绕的磁极绕组如图4-39c所示，匝间绝缘在绕制过程中用绝缘带边绕边垫。为了工艺上的方便，绕组的段数最好为双数，这样抽头方便。用裸铜条扁绕的绕组如图4-39d所示，绕线应在扁绕机上连续进行。绕组绕好后经过退火、整形等处理，按一定的设计匝数焊好引线，再垫匝间绝缘。这种绕组广泛用作直流电机串激绕组、换向极绕组和同步电机磁极绕组。,磁极绕组按其对地绝缘方式不同又可分为三种：卷烘式铁心上包上云母纸、玻璃漆布等绝缘，用漆或树脂粘牢，加热固化，最后把绕好的绕组套上

46、去。骨架式用金属的或绝缘的骨架，把绝缘和绕组装上去，然后进行浸漆(或浸胶)处理，最后再和铁心装在一起。直接绕线式磁极铁心上包好绝缘以后，直接把导线绕在铁心上面。,二、磁极绕组制造工艺扁绕磁极绕组的工艺过程为：扁绕退火除去增厚部分整形焊引出线匝间绝缘热压清理检查试验，其工艺要点如下：1.扁绕、退火与除增厚,图4-40扁绕机1导杆2气缸3校直滚轮4压板5机身6模芯及花盘7肥皂小箱8拉紧压板9空气压缩机10线盘11阀门,扁绕磁极绕组的带状导线宽而薄，截面较大，沿窄边绕制时有扭转趋势，因而需在专用的防扭转的扁绕机上进行。隐极式同步电机转子绕组采用同心式扁绕绕组结构，扁绕在特殊的旋转平台上进行。典型的扁

47、绕机结构如图4-40所示。扁绕时，导线通过滚轮校直与拉紧压板拉紧，达到扁绕的要求，待绕到规定的匝数后，留好引线头，再把导线剪断。,绕制后导线变硬和刚性增大，线匝不在正确的位置上，而且彼此不能紧贴。因而，必须对绕组进行无氧退火，以消除内应力和减小刚性。无氧退火处理工艺与插入式绕组相同。导线扁绕时，拐弯的内沿增厚，使绕组高度增加，且在压装时容易损坏绝缘，因此必须除去增厚部分。常用的办法有锉平、压平或铣平。压平的效率高，且不会减少导线截面积，应优先采用。压平时，各匝间应垫入光滑的薄钢板，压力机加压的单位压力应不小于50MPa。,2.整形整形的目的是为了校准绕组的几何尺寸，并使各匝平整一致。整形模的结

48、构如图4-41所示。绕组6放到侧板5中，侧板5的距离a应调整到绕组宽度，并用拉紧螺杆4防止压型时侧板移动；绕组中间放入支撑木楔，使绕组内部整齐，然后在压力机上加压整形，压力约为3040MPa。,图4-41扁绕磁极绕组整形模1底板2钢垫圈3支撑木楔4拉紧螺杆5侧板6绕组,3.匝间绝缘与热压磁极绕组的匝间绝缘一般采用环氧酚醛玻璃坯布，经冲剪成型后垫入磁极绕组匝间。近年来也有采用粉末涂敷层作为磁极绕组的匝间绝缘，具有工效高、省材、成本低、电气与力学性能好等优点，但工艺不够稳定。热压的作用是使绕组导线与绝缘结合成坚实的整体。磁极绕组热压工艺分坯布热压工艺和粉末涂敷热压工艺两种。,采用坯布热压工艺时，磁

49、极绕组的匝间垫放环氧酚醛玻璃坯布。热压在热压模上进行，热压模结构见图4-42。绕组在未套入热压模以前，先通电加热5min左右，使绕组温度达5060，待坯布软化后，切断电源，套入模心。,图4-42扁绕磁极绕组热压模1模心2拉紧螺杆3上垫圈4绝缘纸5绕组6下垫圈7压模底板8螺杆9木楔,然后，预加少许初压力，使线匝与坯布靠紧，接着通入低压大电流，经48min左右升温到100110开始逐渐加压。当温度升至160时，开始加全压并保温一段时间，使绝缘胶聚合固化。在加压过程中，绕组中电流密度保持为35A/mm2，压力和保温时间选择为：小型电机压力35MPa、保温时间3040min；大型电机压力610MPa、

50、保温时间4590min。达到规定的保温时间后，切断电源，用刮刀清除多余的胶质及坯布，冷却到5060后解除压力并卸模。,采用粉末涂敷热压工艺时，绕组的匝间绝缘为粉末涂敷层。热压前，先将模具刷上硅油，然后将绕组装入模内，通电使粉层软化后压入模心。所通入电流的大小与坯布热压工艺相同，通电510min后开始加压。绕组压到所需尺寸后，保温2025min。当绕组不再流胶和粘手时，停电并冷却1520min后卸模。,三、绕组的质量检查绕组的质量检查分外观质量检查与绝缘性能试验：(1)外观质量检查检查绕组的尺寸和形状，必须符合图样要求，检查绕组的表面质量，有无破损或异物。(2)绝缘性能试验按有关标准进行匝间绝缘