电机散热系统中,有绕组铁芯是主要发热源又是重要的部件!
温升是电机产品重要的性能指标参数,为电机发热与散热趋于平衡时电机温度高于周围环境温度的数值。从使用的角度分析,电机的温升越低越好;从电机性价比角度分析,电机的温升应符合绝缘材料的耐热要求并有一定裕度,确保电机安全可靠运行即可。
绕组是电机运行过程中的主要发热源,如何将绕组及其他关联零部件发出的热量散发出去,并达到发热与散热的总体平衡,是电机总体架构设计中最为重要的研究课题之一。准确把握发热因素,合理布局电机散热系统,既是这一研究课题的终极目标,也是以最小材料消耗获取最大电机输出功率或输出扭矩的必要条件。
作为发热与散热系统的核心部件,带绕组定子铁芯是发热与散热体系的初始层,其中定子绕组为主要发热零件,嵌入铁芯后经过预热、浸漆和烘干成为一个坚固整体。因涉及导电发热、热传导、热辐射等影响到电机的温升性能的诸多因素,铁芯绕组的生产制造过程控制尤为重要。这里将相关零部件及其边界条件进行讨论,并且默认定子铁芯在材质和铁重符合要求的基础上,铁芯叠压后冲片的整齐程度至关重要,铁芯外圆柱面是与机座的配合面,圆柱面外圆直径、圆柱度及光滑程度,直接关系到与机座的配合效果,最大限度地减少与机座配合后的间隙,对电机温升水平控制特别有效。
对于定子铁芯槽,整齐的槽形是定子绕组嵌制及可靠性的基础,也是规避定子电气故障的关键。
浸烘过程中有绕组定子铁芯质量控制的关键环节,浸漆前,必须通过预烘工序排出绕组内部的潮气,以保证浸漆过程中绝缘漆最大限度地渗入,为了保证浸漆效果,高品质的设备、绝缘漆及适用的工艺参数都是必要的内容;从散热的角度分析,浸烘完成后,让绝缘漆基最大程度地填充绕组内部,以及绕组与铁芯之间的间隙,并固化为一个坚实的整体,才能有效保证散热效果,并对电机振动性能有一定影响。
对于有绕组定子铁芯,过程控制的关键点在于浸漆前的预烘、浸漆过程控制,特别是对于VPI真空压力浸漆工艺中涉及到的设备性能符合性及必要的参数设定;还有一个非常关键但又常被忽略的环节,即浸漆后与入烤窑过程的控制,浸渍漆在绕组中的留存量非常重要,入窑前的滴漆时间应与绝缘漆的粘度相匹配,入窑后应保证绝缘漆在最短时间内得到固化,并尽可能地均匀分布。
对于一些后期建设或比较重视产品质量的生产企业,绕组的绝缘处理过程控制非常到位,如VPI浸漆设备、旋转烘箱,或一些有利于改善浸烘效果的工艺改进等,都对绕组的质量可靠性有较好的改进效果,特别是对于电机温升控制有效。
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