中車永濟(jì)電機(jī)有限公司 樊佩祺 潘 晨

地鐵車輛的牽引電機(jī)長期在地表以下運(yùn)行，運(yùn)行環(huán)境陰暗潮濕，若電機(jī)的絕緣防護(hù)強(qiáng)度不足，會使電機(jī)的絕緣性能快速下降或喪失，從而造成繞組接地和短路故障。因此通過試驗，對改型地鐵電機(jī)的并頭結(jié)構(gòu)、焊接參數(shù)及防護(hù)方法、絕緣材料選用及絕緣包扎方法進(jìn)行驗證，通過多種方案的實驗對比和不斷改進(jìn)，使電機(jī)聯(lián)線結(jié)構(gòu)及絕緣結(jié)構(gòu)的防水效果得到明顯改善。

1.改進(jìn)前電機(jī)定子浸水試驗情況

針對首批次該型地鐵電機(jī)定子在浸漆工序隨機(jī)抽選一臺某型號電機(jī)定子進(jìn)行浸漆后的浸水試驗，試驗方法為：浸水時間1小時；試驗要求：浸水前及剛浸入水中至1小時，每隔15分鐘，用1000V兆歐表檢測定子對地絕緣電阻并記錄所測數(shù)值。按試驗要求在浸水前檢測該臺定子冷態(tài)對地絕緣電阻，測得對地電阻值為10.8GΩ；將定子臥式浸入水中，露出繞組三相引出線頭（定子浸水試驗絕緣電阻測量原理如圖1所示），絕緣電阻值即降至20MΩ，浸水15分鐘后，絕緣電阻值降至10.2MΩ，浸水30分鐘后，絕緣電阻值降至0.18MΩ；將定子吊出水面測量，絕緣電阻值恢復(fù)至200MΩ以上；將定子聯(lián)線端朝上浸水，小并頭及聯(lián)接線部分露出水面，測量絕緣電阻值仍為200MΩ以上，浸水2小時后測量絕緣電阻值仍保持不變。上述試驗重復(fù)2次，3次試驗結(jié)果相符。只要繞組并頭及聯(lián)線部位浸入水中，對地絕緣電阻隨浸水時間變長迅速下降；定子繞組直線及端部（斜線邊）位置的絕緣防水性能優(yōu)異，小并頭和極間聯(lián)線部位防水性能較差，是防水性絕緣結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。

圖1 定子浸水試驗絕緣電阻測量示意圖

2.分析電機(jī)定子浸水試驗通過率低的原因

通過以上三次浸水試驗結(jié)果，確認(rèn)影響電機(jī)定子浸水性能的主要原因有以下幾點(diǎn)：

2.1 焊接因素

定子小并頭和極間聯(lián)線焊接時的高溫將引線頭原有絕緣破壞；而絕緣包扎時對此部位的絕緣修復(fù)又很難達(dá)到線圈原有的絕緣強(qiáng)度。

2.2 并頭、聯(lián)線結(jié)構(gòu)因素

小并頭聯(lián)線方式采用V型搭接結(jié)構(gòu)，極間聯(lián)線和零環(huán)采用T型聯(lián)線結(jié)構(gòu)，焊接后每個并頭和聯(lián)線搭接部位的絕緣包扎均為分段包扎，絕緣包扎困難，包扎后絕緣整體性較差，難以達(dá)到防水絕緣效果，故而影響浸水試驗通過率。

2.3 絕緣材料因素

小并頭及聯(lián)線絕緣包扎材料應(yīng)用不當(dāng)，小并頭絕緣包扎依次采用中膠粉云母帶、聚酰亞胺薄膜帶和無堿玻璃絲帶進(jìn)行包扎；T型聯(lián)線絕緣包扎依次采用中膠粉云母帶、聚酰亞胺簿膜帶、無堿玻璃絲帶進(jìn)行包扎，加之小并頭和聯(lián)線搭接部位的形狀不規(guī)則，絕緣材料無法保證對這些位置的凹陷或凸出部位進(jìn)行有效填充，浸漆對這些凹陷或凸出部位的絕緣漆填充效果變差。

2.4 絕緣包扎工藝因素

絕緣包扎方法不完善，或未按絕緣包扎工藝要求的順序包扎或材料錯誤使用，也會影響浸漆后的絕緣防水性能。

3.制定對策

針對上述浸水試驗出現(xiàn)的絕緣防水能力缺陷，對定子繞組聯(lián)線并頭結(jié)構(gòu)、焊接工藝、絕緣材料的選用和絕緣包扎工藝進(jìn)行優(yōu)化。

（1）在焊接工藝方面，調(diào)整焊接參數(shù)，縮短焊接時間，焊接時間控制在5～8s，盡量一次焊接完成，減少二次返焊或長時間加熱對導(dǎo)線及絕緣造成的損傷；為減少焊接時的高溫對焊接點(diǎn)附近引線原有絕緣的燒損，在施焊點(diǎn)附近使用浸濕的陶瓷纖維布進(jìn)行降溫保護(hù)。

（2）對焊接后的小并頭尖角及焊接的高點(diǎn)及尖棱進(jìn)行打磨，保證小并頭周圍沒有損傷絕緣的尖角、毛刺，用白布蘸取無水乙醇進(jìn)行擦拭，保證并頭和焊接表面的清潔度；包扎前在小并頭夾角內(nèi)夾入美塔斯氈，再使用鉗子將小并頭的V型搭接處5mm的并頭夾角夾緊，并將夾角外的美塔斯氈對小并頭根部進(jìn)行包裹，以阻隔浸水試驗時水分浸入絕緣內(nèi)。

（3）絕緣材料選用：增加使用適形性優(yōu)異的美塔斯氈和粘接包封性好的硅橡膠填充泥。小并頭部位絕緣包扎使用美塔斯氈、云母套管、聚酰亞胺簿膜帶、無堿玻璃纖維帶；極間聯(lián)線和零環(huán)的T型搭接部位選用硅橡膠填充泥、硅橡膠自粘帶，聚酰亞胺簿膜帶、無堿玻璃纖維帶，提高其絕緣可靠性。

（4）絕緣包扎方法：填加美塔斯氈和硅橡膠填充泥，對作為防水層的聚酰亞胺薄膜帶的包扎搭接匝數(shù)和包扎順序進(jìn)行規(guī)范，使所有的絕緣包扎緊湊、致密。

4.改進(jìn)后的浸水試驗驗證

按照上述改進(jìn)方案實施，對后續(xù)生產(chǎn)的所有的某型號定子，在浸漆工序后進(jìn)行臥式浸水試驗，按浸水試驗要求，五次測量對地絕緣電阻值。從試驗結(jié)果得出，對電機(jī)定子小并頭、焊接參數(shù)及防護(hù)方法、絕緣材料選用和絕緣包扎方法進(jìn)行改進(jìn)后，電機(jī)定子浸漆后的浸水試驗一次通過率得到顯著提高（99%以上），表現(xiàn)出良好的防水性能，滿足了電機(jī)運(yùn)行環(huán)境的要求。

[1]曹曉瓏,鐘力生.電氣絕緣技術(shù)基礎(chǔ)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]閆志安,崔新藝,蘇少平.電機(jī)學(xué)[M].西安交通大學(xué)出版社.