ИЗОЛЯЦИЯ ОБМОТКИ СТАТОРА Российский патент 2002 года по МПК H02K3/30 H01B3/04 H01B3/50 

Настоящее изобретение относится к изоляции для обмоток электрических машин. Изобретение касается изоляции обмотки статора, содержащей микаленту с, по меньшей мере, одним слойобразующим носителем, который образован из продольных волокон и поперечных волокон, и слоем, содержащим закрепленную, по меньшей мере, на одной поверхности носителя с помощью связующего средства слюду.

Изоляция обмотки статора указанного выше типа содержит микаленту с, по меньшей мере, одним слойобразующим носителем и закрепленным, по меньшей мере, на одной поверхности носителя с помощью связующего средства слоем слюды. Такая изоляция обмотки статора применяется, предпочтительно, для обмоток электрических машин с высокой мощностью и с высоким коэффициентом использования.

Ограничительная часть изобретения исходит из уровня техники изоляции для обмоток, как он представлен, например, в книге Х.Секвенц: Изготовление электрических обмоток, издательство Шпрингер Ферлаг, 1973, в частности, на страницах 62 и 63. При этом такая изоляция обмоток содержит микаленты, которые содержат полотнища из твердого волоконного материала, как, например, бумага, шелк или стеклянная текстильная ткань, на которые наклеены с помощью эластичного связующего средства один или несколько слоев щипаной слюды или миканитовой бумаги. Изолирующие свойства выполненной из таких микалент изоляции обмотки определяются в первую очередь имеющей высокие диэлектрические свойства слюдой, а также имеющими не такие высокие диэлектрические свойства материалами носителя и связующего, соответственно, пропиточного средства.

При изоляции проводников обмотки статора электрических машин от заземленного пакета стальных листов решающее значение имеют электрические и механические свойства главной изоляции. При номинальных значениях напряжения от нескольких сотен до 3000 В толщина главной изоляции изменяется при нагрузке, равной примерно 2 кВ/мм, в диапазоне от 0,5 до 8 мм. К этому добавляются высокие требования к изоляции, которые суммируются из термической нагрузки и в машинах с большой длиной статора из термомеханических сил растяжения в продольном направлении паза.

В основу изобретения положена задача создать изоляцию обмотки статора указанного выше типа, которая по сравнению с изоляцией обмотки статора согласно уровню техники имеет улучшенные диэлектрические и термические свойства.

Эта задача решается тем, что в изоляции обмотки статора, содержащей микаленту с, по меньшей мере, одним слойобразующим носителем, который образован из продольных волокон и поперечных волокон, и слоем, содержащим закрепленную, по меньшей мере, на одной поверхности носителя с помощью связующего средства слюду, согласно изобретению в слойобразующем носителе объемное соотношение продольных волокон и поперечных волокон больше или равно 2,5:1 и слюда в содержащем слюду слое является чистой слюдой с высокой плотностью упаковки, при этом весовое соотношение чистой слюды и слойобразующего носителя в микаленте больше или равно 6:1.

Суть изобретения состоит, по существу, в том, что в изоляции обмотки статора применяются слоистые носители в виде тканных структур, которые имеют соотношение объема продольных нитей и объема поперечных нитей, равное, по меньшей мере, 2,5:1, при этом эти носители снабжены тонкоизмельченной слюдой и соотношение веса тонкоизмельченной слюды и веса материала носителя в выполненной таким образом слюдяной ленте равно или больше 6:1, за счет чего обеспечивается компактная структура изоляции, которая при меньшей толщине имеет, по меньшей мере, одинаковую электрическую прочность, как и известные из уровня техники слюдяные ленты, и дополнительно более высокую теплопроводность.

Преимущества изобретения, среди прочего, состоят в том, что после пропитки слюдяной ленты, согласно изобретению, смолой доля имеющей низкие электрические и термические свойства связующей смолы, а также доля стеклоткани значительно сокращаются по сравнению с долей имеющей высокие качества, тонкоизмельченной слюды.

Изобретение поясняется ниже на примере выполнения с помощью чертежей, на которых изображено:
Фиг.1 - разрез стержня обмотки электрической машины, снабженного главной изоляцией,
Фиг. 2 - сильно увеличенный вырез из фиг.1, который иллюстрирует один слой микаленты главной изоляции.

Показаны схематично лишь те элементы, которые имеют существенное значение для понимания изобретения.

Как показано на фиг.1, стержень обмотки электрической машины состоит из множества изолированных друг от друга элементарных проводников 1, каждый из которых снабжен изоляцией элементарного проводника или витковой изоляцией 2. Объединенные в пучок элементарные проводники 1 окружены главной изоляцией.

В сильно увеличенном вырезе по фиг.2 показана слоистая структура микаленты главной изоляции 3. Для простоты здесь показан только один слой главной изоляции 3, который состоит из двух слоев, а именно слоя 5 миканитовой бумаги и неорганического тканевого слоя 4, который в данном случае выполнен как слой стеклоткани и является носителем. Ячейки стеклоткани с продольными волокнами 7а и поперечными волокнами 7b, т.е. пространство между соседними стекловолокнами стеклоткани, постоянно заполнено смолой, предпочтительно эпоксидной смолой, при этом особенное преимущество получается тогда, когда стеклоткань была термически расшлихтована. Для того чтобы доля более слабой электрически и термически эпоксидной смолы в слое 4 стеклоткани была как можно меньшей, объемное соотношение продольных волокон 7а и поперечных волокон 7b равно или больше 2,5:1. За счет этого создается структура ткани, которая, с одной стороны, имеет возможно меньшие ячейки, которые могут быть заполнены смолой, и, с другой стороны, является достаточно прочной для изготовления и дальнейшей обработки изготовленной из нее микаленты 11. Указанное объемное соотношение продольных волокон 7а и поперечных волокон 7b, равное 2,5:1, повышает содержание стекла по отношению к доле смолы в тканевом слое 4 после пропитки по сравнению с обычными микалентами на, примерно, 25%. Так как сама стеклоткань по отношению к эпоксидной смоле имеет сравнительно хорошую теплопроводность, то тем самым соответственно повышается также теплопроводность пропитанного смолой и затвердевшего тканевого слоя 4.

В соответствии с идеей изобретения микалента проявляет особенно хорошие диэлектрические свойства, когда весовое соотношение содержания слюды и содержания стеклоткани составляет 6:1 или более. При этом особенно предпочтительным является применение термически расплавленной части слюды, за счет чего доля смолы в пропитанном и затвердевшем слое 5 слюды уменьшается на, примерно, 20%. При этом устанавливается весовое соотношение доли чистой слюды и доли смолы, равное примерно 6:1. Эта мера соответственно повышает теплопроводность микаленты 11, так как слюда по сравнению со смолой имеет сравнительно хорошую теплопроводность.

Если слой 4 ткани перед покрытием снабдить слоем 5 из миканитовой бумаги с термически высококачественной отделкой, как, например, аминосиланом, то изоляция согласно изобретению с обычной эпоксидной смолой в качестве связующего средства является термически стабильной и пригодна для применения до класса Н (180^oС) термостойкости.

Изоляция статора согласно изобретению с микалентой 11 имеет по сравнению с обычной изоляцией улучшенную на 50% теплопроводность, составляющую, примерно, 0,4 Вт/мК. К этому следует добавить, что более высокие диэлектрические свойства достигаются при меньшей толщине за счет повышенного содержания слюды. При применении такой микаленты 11 в главной изоляции 3 достигаются следующие преимущества.

Главная изоляция 3 при более высоких диэлектрических свойствах имеет меньшую толщину и лучше проводит тепло. Ограниченную термически предельную мощность можно увеличить на основании улучшенной возможности охлаждения стержней обмотки.

Коэффициент заполнения паза для вложенных в статорные пазы стержней обмотки повышается, что снижает потери.

Для равной электрической мощности можно создавать меньшие электрические машины.

Изобретение в том виде, в котором оно было представлено, не ограничивается приведенным примером выполнения. Например, возможно также, что вместо стеклоткани 4 используется смешанная ткань с продольными волокнами 7а из стеклонитей и поперечными волокнами 7b из пластмассовых, керамических нитей или нитей из окиси алюминия.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей изоляции обмоток электрических машин. Технический результат от использования данного изобретения состоит в улучшении диэлектрических и термических свойств главной изоляции стержня обмотки электрической машины. Согласно изобретению, предложена изоляционная микалента (11), которая состоит из одного или нескольких слоев (4) тканевого слойобразующего носителя и слоя (5) слюды. Носитель образован из продольных волокон (7а) и поперечных волокон (7b) и имеет объемное соотношение продольных волокон (7а) и поперечных волокон (7b), большее или равное 2,5:1, а слой (5) является чистой слюдой с высокой плотностью упаковки. При этом весовое соотношение слюды и слойобразующего носителя в микаленте (11) больше или равно 6:1. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Изоляция обмотки статора, содержащая микаленту (11) с, по меньшей мере, одним слойобразующим носителем, который образован из продольных волокон (7а) и поперечных волокон (7b), и слоем (5), содержащим закрепленную, по меньшей мере, на одной поверхности носителя с помощью связующего средства слюду, отличающаяся тем, что в слойобразующем носителе объемное отношение продольных волокон (7а) и поперечных волокон (7b) больше или равно 2,5: 1, и что слюда в содержащем слюду слое (5) является чистой слюдой с высокой плотностью упаковки, при этом весовое соотношение чистой слюды и слойобразующего носителя в микаленте (11) больше или равно 6: 1. 2. Изоляция обмотки статора по п. 1, отличающаяся тем, что слойобразующий носитель состоит из неорганической ткани, в частности стеклоткани, или смешанной ткани с продольными волокнами (7а) из неорганических нитей и поперечными волокнами (7b) из пластмассовых нитей. 3. Изоляция обмотки статора по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что слойобразующий носитель снабжен термически высококачественной отделкой.