具有密封结构的电机槽楔以及组合装置制造方法

具有密封结构的电机槽楔以及组合装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种具有密封结构的电机槽楔以及组合装置，其中，电机槽楔的结构如下：在槽楔的外壁上设置有凹槽，在所述凹槽中设置有热膨胀材料，所述热膨胀材料受热膨胀后与铁心齿槽的内壁接触。在本发明的技术方案中，通过在槽楔的外壁上设置凹槽并填充热膨胀材料，从而在槽楔与铁芯的齿槽的内壁之间形成密封结构，防止水气进入到铁芯的齿槽的内部破坏绝缘结构，并且能够阻止真空压力浸渍后漆的流失。
【专利说明】具有密封结构的电机槽楔以及组合装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电机槽楔，尤其涉及一种具有密封结构的电机槽楔以及电机铁心和槽楔的组合装置。

【背景技术】
[0002]1、电机的绝缘结构以及槽楔结构的说明
[0003]在电机的生产过程中，需要在定子或转子的铁心上开设齿槽，并在齿槽内布置线圈，然后在齿槽的槽口安装各种形状槽楔，从而将线圈固定在齿槽内。常用的制作槽楔的材料有:3020— 3023(该数字为绝缘材料的型号)酚醛层压纸板；竹(经过绝缘处理，达到绝缘等级E级)；3230酚醛层压玻璃布板，3231苯胺酚醛层压玻璃布板(经过绝缘处理，达到绝缘等级B级);3240环氧酚醛层压玻璃布板(经过绝缘处理，达到绝缘等级B级F级)；3250娃有机环氧玻璃布板和聚二苯醚层压玻璃布板。电机作为发电设备，需要对绕组线圈以及周围结构作为好绝缘，现有技术的铁心齿槽的绝缘结构如图1至图3所示，其中，也示出了槽楔的几种常见形状。电机绕组齿槽绝缘结构主要包括:槽楔1、槽绝缘2、匝间绝缘3、层间绝缘4、保护绝缘5、对地绝缘6、槽底垫条7。其中，槽绝缘2 —般采用复合材料(DMDM( 一种聚酯薄膜)或DMD( —种聚酯纤维))。其中，图1中的槽楔I的截面形状为扇形，图3中的槽楔I的截面形状为六边形，图5中的槽楔I的截面形状为梯形。图2、图4、图6分别是图1、图3、图5的局部放大图，其示出了上述几种“槽楔I”与铁心齿槽的内壁之间的接触状况，可以看出，在“槽楔I ”与铁心齿槽的内壁之间存在着间隙。
[0004]2、浸漆绝缘处理的技术说明以及存在的缺陷
[0005]在电机制造过程中，绕组本身也要经过严格的绝缘处理，以提高机械、电气及其它防护性能。浸漆处理是电机制造中很关键的工序。浸漆处理处理是指用绝缘漆浸溃填充内层和覆盖表面的处理工序。绕组绝缘处理的目的是:1)提高耐潮性。绝缘在潮湿空气中将不同程度地吸收潮气，从而引起绝缘性能恶化，绝缘经浸漆、干燥固化后，就能将其细孔填满并在表面形成光滑致密的漆膜，可提高阻止潮气和其它介质侵入的能力。2)减缓老化程度，提高导热性能和散热效果。因此，可延缓老化过程，从而延长绝缘结构的使用寿命。绝缘漆的热导率约为空气的五倍，用漆填充空气隙后能改善绝缘结构的导热性能，提高散热效果。3)提高电气性能和机械性能。绝缘漆的绝缘强度及其它电性能远高于空气，经绝缘处理后，绕组粘接成一个整体，既提高了绕组的电气性能，又避免了由于电磁力、振动和冷热伸缩引起的绝缘松动与磨损。4)提高化学稳定性。经绝缘处理后，漆膜能防止绝缘材料与有害的化学介质接触而损坏绝缘性能。然而，在真空加压浸漆工艺中存在着许多内在的矛盾。漆的粘度和它的溶剂量有关系，溶剂越多，固体含量越少，漆的粘度就越低。如果使用低粘度的漆，虽然漆的渗透能力强、能很好地渗透到绕组的各空隙中去，但因为漆基的含量少，当溶剂挥发以后，留下的空隙较多，使防潮能力、导热能力、机械强度和绝缘强度都受到影响。如果使用的漆粘度过高，则漆难以渗入到绕组内部，即发生渗不透的现象，防潮能力、导热能力、机械强度和电气强度同样到不到要求。
[0006]目前国内电机厂生产的电机一般采用二次浸漆。采用的工艺是热沉浸工艺，烘干次数为2次。浸漆的过程由预烘、第一次浸漆、滴漆、第一次烘干、第二次浸漆、滴漆、第二次烘干组成。第一次浸漆时为了使漆较好地填充到绕组内部，浸漆的时间应该长一些；第二次浸漆主要是为了形成表面漆膜，不需太长的时间，从另一方面来说，如果第二次浸漆的时间太长，反而会将第一次浸漆漆膜损坏，得不到好的浸漆效果。在两次滴漆过程中时间尺度就存在矛盾。不仅影响漆的流失量，还影响二次浸漆铁心内外圆表面挂漆量。挂漆量小，不用刮漆，但是，漆的流失必然造成槽内绝缘之间存在空隙，产生进水、吸入潮气损坏绝缘的隐串
■/Q1、O
[0007]而现有技术的槽楔结构，没有进行有效的密封措施，虽然有利于漆的进入，但阻拦不了滴漆时漆的流失。
[0008]3、现有槽楔与槽绝缘多孔介质湿热膨胀造成的绝缘缺陷
[0009]现有槽楔采用的复合材料由纤维和基体组成。由于纤维和基体的热膨胀性能不同，单向纤维增强的复合材料在热膨胀性能方面也具有各向异性(力学性能为各向异性的)。另外，树脂基体一般在湿度环境下易于吸潮，而纤维一般吸潮性较差。复合材料吸潮后产生变形，由于纤维和基体吸潮性不同，使复合材料的湿度变形也具有各向异性。
[0010]由于纤维的断裂应变比基体的断裂应变大，在基体材料开裂之后，纤维继续被拉长，同时基体的开裂造成基体的卸载，基体变形小，这样，在纤维和基体之间由于剪应力大大增加而造成界面脱胶，造成现有槽楔与铁心槽口硅钢片脱粘。水和潮气沿着脱粘缝隙流尽槽内。
[0011]槽绝缘多孔介质材料复合时需经高温固化处理，在风电机组低温时将存在残余应力。当材料受到全约束、部分约束、或不均匀加热或降温时，材料不能或不完全能自由膨胀或收缩，在材料中将产生热应力；当材料吸湿或受热去湿后也将产生湿应力，即复合材料的湿热效应。
[0012]4、现有槽楔的缺陷分析
[0013]通过上述第I至3点的相关内容可以看出，在浸漆处理工序、潮湿环境下的物理化学反应以及现有槽楔本身的结构特性，都会对电机齿槽部分的绝缘结构造成很大影响。现有的槽楔结构的缺陷主要在于以下几个方面:
[0014]I)在真空加压浸漆工艺所表现出的内在矛盾已经表明现有槽楔结构虽然利于漆的进入，但阻拦不了第一次浸溃后滴漆时漆沿着现有槽楔的流失。
[0015]2)现有技术在使用槽楔固定齿槽内的线圈时，由于铁心槽口的齿叠片与槽楔是不同的材质，弹性模量差距很大，现有槽楔自由端与铁心槽口的齿叠片之间借助绝缘漆(或胶)形成的粘接层界面会出现“脱粘”现象，潮气和水自然会进入槽内破坏绝缘，甚至出现损坏的介质(液体状)的流失现象。
[0016]3)现有技术也有使用导磁材料制作槽楔的，以发挥槽楔导磁的作用。借助导磁槽楔使得现有槽楔的导磁能力增强，均匀槽内磁通，降低了电机损耗，提高了电机效率。但是，这种技术并不能保证槽楔与铁心齿槽之间粘接层界面牢固，不能阻止潮气和水沿着粘接层断裂缝隙自然进入槽内破坏绝缘。并且这种技术用于自然环境中的风力发电机，导磁槽楔材料表面周围出现大量絮状物、铁磁物质，甚至堵塞气隙、破坏定转子之间绝缘。


【发明内容】

[0017]本发明的实施例提供一种具有密封结构的电机槽楔以及电机铁心和槽楔的组合装置，使得在槽楔与铁芯的齿槽的内壁之间形成密封结构，防止水气进入到铁芯的齿槽的内部破坏绝缘结构，并且阻止真空压力浸溃后漆的流失。
[0018]为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种具有密封结构电机槽楔，其中，在槽楔的外壁上设置有凹槽，在所述凹槽中设置有热膨胀材料，所述热膨胀材料受热膨胀后与铁心齿槽的内壁接触。
[0019]本发明的实施例还提供了一种具有密封结构的电机槽楔和电机铁心的组合装置，包括具有铁心齿槽的电机铁心和上述的电机槽楔。
[0020]本发明的技术方案中，通过在槽楔的外壁上设置凹槽并填充热膨胀材料或者在槽楔的底部沿电机轴向部分外壁直接设置热膨胀材料，从而在槽楔与铁芯的齿槽的内壁之间形成密封结构，从而防止水气进入到铁芯的齿槽的内部破坏绝缘结构，并且能够阻止真空压力浸溃后漆的流失。

【专利附图】

【附图说明】
[0021]图1为现有技术的铁心齿槽的绝缘结构之一；
[0022]图2为图1中槽楔部分的局部放大图；
[0023]图3为现有技术的铁心齿槽的绝缘结构之二 ；
[0024]图4为图3中槽楔部分的局部放大图；
[0025]图5为现有技术的铁心齿槽的绝缘结构之三；
[0026]图6为图5中槽楔部分的局部放大图；
[0027]图7为本发明实施例的基于图1的改进方案的结构示意图之一(材料膨胀前)；
[0028]图8为本发明实施例的基于图1的改进方案的结构示意图之一(材料膨胀后)；
[0029]图9为本发明实施例的基于图1的改进方案的结构示意图之二(材料膨胀前)；
[0030]图10为本发明实施例的基于图1的改进方案的结构示意图之二(材料膨胀后)；
[0031]图11为本发明实施例的基于图3的改进方案的结构示意图之一(材料膨胀前)；
[0032]图12为本发明实施例的基于图3的改进方案的结构示意图之一(材料膨胀后)；
[0033]图13为本发明实施例的基于图3的改进方案的结构示意图之二(材料膨胀前)；
[0034]图14为本发明实施例的基于图3的改进方案的结构示意图之二(材料膨胀后)；
[0035]图15为本发明实施例的基于图3的改进方案的结构示意图之三(材料膨胀前)；
[0036]图16为本发明实施例的基于图3的改进方案的结构示意图之三(材料膨胀后)；
[0037]图17为本发明实施例的基于图3的改进方案的结构示意图之四(材料膨胀前)；
[0038]图18为本发明实施例的基于图3的改进方案的结构示意图之四(材料膨胀后)；
[0039]图19为本发明实施例的基于图3的改进方案的结构示意图之五(材料膨胀前)；
[0040]图20为本发明实施例的基于图3的改进方案的结构示意图之五(材料膨胀后)；
[0041]图21为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之一(材料膨胀前)；
[0042]图22为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之一(材料膨胀后)；
[0043]图23为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之二(材料膨胀前)；
[0044]图24为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之二(材料膨胀后)；
[0045]图25为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之三(材料膨胀前)；
[0046]图26为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之三(材料膨胀后)；
[0047]图27为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之四(材料膨胀前)；
[0048]图28为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之四(材料膨胀后)；
[0049]图29为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之五(材料膨胀前)；
[0050]图30为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之五(材料膨胀后)；
[0051]图31为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之六(材料膨胀前)；
[0052]图32为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之六(材料膨胀后)；
[0053]图33为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之七(材料膨胀前)；
[0054]图34为本发明实施例的基于图5的改进方案的结构示意图之七(材料膨胀后)。
[0055]附图标号说明:
[0056]1-槽楔、2-槽绝缘、3-阻间绝缘、4-层间绝缘、5-保护绝缘、6_对地绝缘、7_槽底垫条、8-热膨胀材料、9-铁芯的齿部、10-槽口的侧向内壁、11-槽口的底部内壁、12-内槽的侧向内壁、13-槽楔的侧向外壁、14-槽楔的底部外壁、16-槽口的底部内壁的上层阶梯、15-槽口的底部内壁的下层阶梯。

【具体实施方式】
[0057]发明人对潮湿环境下电机槽绝缘绝缘材料破坏失效机理进行深入研究和分析，具体地，发明人对风力发电机电机定子真空浸漆过程、风力发电机运行使用过程、停机过程、气候季节交替过程中的电机材料所处的各种环境等因素进行深入研究。其中，将电机定转子的固相骨架叠片间、导线与多层绝缘材料(采用高分子材料)、槽内绝缘间等定位在在“多孔材料”属性范畴。对于这些多孔材料涉及如下的物理现象:定子和转子材料中的多孔介质内部的热传导、空隙间气体、液体渗流的热对流、液相水蒸发与气相水蒸气凝结的相变传热；定子转子内部多孔介质(材料)与环境之间的水、水蒸气及空气(含盐雾)质量扩散的传质范畴；在依靠导线产热、引起定子内部材料间气体(水蒸气与干空气)状态变化(相变:液相水蒸发或水蒸气凝结)；当材料处于加热过程时，其中的水蒸气质量会因为相变而改变，由此引起材料间、多孔介质材料内部水蒸气密度分布会改变，形成水蒸气密度梯度(即:扩散的驱动力)；内部含水率变化与环境相对湿度相平衡(电机外侧湿空气湿度与气隙内部、多孔介质材料内部的湿空气湿度的大小决定着内外两侧的水蒸气的传质即水蒸气传递方向)。
[0058]试验证实的多孔介质(材料)在加热时的规律显示:季节和气候因素的温度、湿度变化会直接导致绝缘电阻值变化。此外，试验资料证据图像及数据显示:绕组温度上升规律反应不了铁心叠片间依靠自然风冷侧远端的温度情形，多孔材料内部产热后气隙的气压变化显示快速上升，但由于内部各处泄露途径不一致，会出现压力降落快慢也不一致的情景。特别重要的是:材料内部叠片间、导线与多层(高分子)绝缘材料、槽内绝缘间给水蒸气介入所能提供的自身空隙与孔隙率是上述机理存在的前提。
[0059]现有火电、水电电机绝缘体系标准建立在工频50HZ基础上，风力发电机定子电能输出经变流器主动整流，表面上看是谐波注入定子线圈，导线中的谐波成分作为谐波内热源产热速率是谐波频率的4次方，这个热源产热速率远远高于工频热源产热速率，而高分子绝缘材料强电场下的热胀冷缩试验考核速率却不是这样的，因为材料潮湿后再次受热的膨胀系数发生了变化，这也会提醒绝缘体系中绝缘材料的湿涨特性的考核，此外，多次湿热膨胀后对水的浸润浸溃的特性也发生了变化。同时，潮湿后及潮湿后受热其内部会产生各种“气泡”，而气泡又是容易发生局部放电的部位。固体电解质的电导和结构有关，多孔材料的电导随大气湿度的增加而剧增，这是由于毛细管作用呼吸空气中的水分连接污秽杂质，导致表面电阻和体积电阻变小(由于水分浸入)，因此，对多孔材料而言，湿度影响特别突出。另外，在制造过程中浸溃不良或运行中的热胀冷缩、振动都可能在绝缘材料间形成气隙。局部放电产生的“针孔”，能够使气隙体积膨胀，进而使材料开裂、分层成为“多孔结构”。因此，除水分自身会引起绝缘材料电导增加外,还使绝缘材料内部碱性、酸性物质水解，电导进一步增大，另外，如果绝缘表面形成水膜，表面泄露电导也大大增加。
[0060]另外，电机铁心叠片间表面张力的作用可使铁心齿槽内的液体薄膜沿着相邻层间壁面的流动，从而与铁心支架联通。液体从槽内沿着铁心叠片间隙360度向心或辐射渗透的模型与铁心叠片间隙结构是对应的(可以参见《多孔介质中的渗流物理》作者:(奥)雅第安.Ε.薛定谔(A.Ε.Scheidegger)著，王鸿勋等译，石油工业出版社出版时间:1982)，使用渗流力学基本定律“达西定律”进行分析可知:水分更容易浸润铁心叠片的间隙并将空气向外挤出(称之为“驱替理论”)。因此，在电机内部绕组烘潮加热温度高于100摄氏度的情况下，要控制内部产生大量气化物质所造成对绝缘材料的开裂性破坏。这些内容从《多孔材料传热传质及其数值分析》(作者:俞昌铭著，出版社:清华大学出版社，出版时间:2011年6月I日)著作也有所体现，其中介绍了多孔介质内温度缓慢上升的总体规律，以及气体压力响应对时间而言是先急速上升而后缓慢下降，气体压力的上升是“当地”(材料自身温度以及环境温度等因素)温度上升所致，而气体压力的下降是气体在材料内部渗流所致。
[0061]风力发电机或海上油田作业电机的运行环境对绝缘系统及其材料提出特殊要求。电机绕组与变流器构成一体，PWM (脉冲宽度调)方波脉冲频率可达4-20KHZ，高频作用使得介质损耗、局部放电、空间电荷对绝缘的老化作用加剧，导致绝缘过早失效。在电机生产过程中，尽管采用了较先进的浸溃工艺如真空压力浸溃(VPI)等，但仍不可避免的在电磁线绝缘交界区域会产生“气泡”或“气隙”。从电场强度角度来讲，气泡中的电场强度要比周围介质中高得多，而气体击穿场强比液体或固体低得多，因而很容易在气泡中首先出现放电。放电破坏高分子结构，造成裂解，局部熔化和化学降解，产生H(氢)和0(氧)，腐蚀绝缘材料形成“微孔”。热老化通过冷热循环造成绝缘材料“离层”、“龟裂”、变形。机械老化由热应力、运行中的振动、热循环等原因产生，表现为绝缘结构的疲劳、裂纹、松弛、磨损等。风场中的定子绕组的电磁振动使齿槽、槽口及端部的主绝缘部分持续地承受着交变机械负荷，造成绝缘局部缺陷或“分层”。环境因素造成的老化主要表现为灰尘、油污、盐分和其它腐蚀物质对绝缘的污染和侵蚀，以及野外运行机组长期经雨水绝缘吸潮或冷却后表面凝露。在酸、碱、水分作用下，绝缘层“湿涨”、“泡涨”，引起老化的同时，水分在热循环过程气化、冷凝，形成更大“空隙”。老化的表征是由于吸潮、变质、污损使绝缘电阻降低、泄露电流增加和介质损耗增加，由于绝缘层脱壳、剥落、龟裂造成局部放电量增加，其结果都是导致绝缘电气性能、机械性能劣化剩余耐压水平和寿命减少，最终导致绝缘的破坏。
[0062]下面再呈现槽绝缘材料中属于多孔介质材料的冻结过程的研究结果。多孔介质孔隙中的凝聚物质和处于大空间中的同种物质不同，呈现不同的物性，多孔介质中的融解点和大空间不同。在电机强磁场作用下，进入电机气隙内的水被磁化时，水分子本身结合的状态也由长链变为短链，使得水容易渗入坚硬的铁心叠片细缝中，促进叠片间的毛细现象，使水更容易渗入经过真空压力浸漆后的多孔绝缘材料中，使铁心叠片锈蚀后的形态发生变化，变为疏松的已被水流带走的沉渣状物。
[0063]此外，发明人还查阅国家重点基础研究发展计划资助项目中的相关内容。国家纳米中心采用光学视频接触角测定仪测量了磁处理水在不同固体表面的接触角，以考察水分子的团聚和表面张力的变化情况。在水经过静磁场作用后(永磁风力发电机停运时存在静磁场对进入气隙中的存水的作用)，在亲水性很强的云母材料(电绝缘材料)表面上，水完全铺展，接触角几乎等于0，铜材料(导线)的表面上更容易浸润。在紫外光吸收中发现谱线强度随波长减少指数增加，表明磁处理水中存在大量如氢键链的团簇结构。在中红外区的红外吸收谱存在6个吸收峰，在温度和磁场改变时，这6个吸收峰是始终存的，与纯净水的情况下一致，即磁处理水的6个吸收峰的特性不随外磁场和温度的改变而改变，这表明，这6个峰值代表了水的一种固有特性。在近红外区的红外吸收谱上发现许多新的峰和峰的频率移动，强磁场处理过的水具有一个明显的饱和效应和记忆效应，表明水中存在确有磁场作用的耙子(磁性单元)，但它们是有限的，不随外界因素而改变。在电机内电磁场作用时，它们有相互作用表现出一种顺磁特性。在50?90°C的范围内不但出现多个峰而且峰的频率和强度是变化的，在温度的上升和下降变化时出现不可逆过程等奇特效应。这再次表明水中存在大量的团蔟结构。在永磁电机停运时，在静磁场作用下对水粘度、电导率和接触角的变化进行了试验，试验结果表明:在静磁场作用下，水的粘度随磁场作用时间的增长而降低，同时，磁场强度越大，粘度降低得越快。水的电导率随磁场作用时间的增加而增加，水在铜材料表面上接触角减小了大约0.4°，水在石墨和铜两种材料的表面上更容易浸润，其根本原因在于水经过磁场处理后，由于分子间的成键和团聚状态的改变和极性的增强，使其表面张力减小的缘故。
[0064]基于上述的从高分子绝缘材料在潮湿振动环境下电机中多孔材料内渗流损坏绝缘机理认识，同时永磁电机定子绕组绝缘材料承受热膨胀变形和振动，不同位置承受不同的应力作用，当某一点(例如弯曲环节)材料机械应力超过化学键的强度时，发生化学键的断裂(例如绕组鼻部弯曲环节的材料爆裂情形)，导致聚合物(绝缘材料)表面和内部的局部放电，这是局部老化的另一主要原因。电场作用下聚合物中存在水分产生放电水树脂，水树脂开始于空隙和杂质处，水树脂的产生和成长需要几个月到几年时间，水树脂的成长因频率增加而加速(在直流电压下无水树脂产生)。
[0065]以上是发明人对电机槽绝缘绝缘材料破坏失效机理的研究和分析，基于这些研究和分析的结果，发明人提出了本发明的技术方。下面将通过【具体实施方式】对本发明的技术方案进行进一步详细介绍，发明人针对上述现有技术以及相关理论知识进行了深入研究，为开发槽楔新功能、立足槽楔作为保护电机槽内绝缘的“门户”，探索电机槽内绝缘防护、阻止水和潮气进入提出防护结构新方案。
[0066]为了便于说明，以图1 (在其他图中，槽楔各个方向的定义相同)为例，将图1的左右方向定义为槽楔的宽度方向，将图1的上下方向定义为槽楔的厚度方向，将垂直于图1的纸面的方向定义为槽楔的长度方向。
[0067]实施例一
[0068]本发明的实施例对现有技术的槽楔进行了改进，在现有槽楔的基础上，增加了密封结构，提出了具有密封结构的电机槽楔。在槽楔的外壁上设置有凹槽，在凹槽中设置有热膨胀材料，热膨胀材料受热膨胀后与铁心齿槽的内壁接触。其中，热膨胀材料优选为弹性热膨胀材料，具体地，可以采用热膨胀性玻璃毡或者热膨胀橡胶等。
[0069]下面结合附图对凹槽以及膨胀材料的具体结构进行详细说明，为了便于说明，对相关结构进行定义说明。铁心的齿部9之间的部分称为齿槽，并且将铁心的齿槽划分为两个部分，用于嵌入槽楔的部分称作槽口，将槽口以外的部分称作内槽，线圈嵌入在内槽中。齿槽的内壁根据所处的位置不同划分为槽口的侧向内壁10、槽口的底部内壁11、内槽的侧向内壁12。槽楔的外壁也划分为槽楔的侧向外壁13和槽楔的底部外壁14。作为示例，图7至图30示出了在图1至图6所示的现有的槽楔结构的基础上进行的各种方式的改进。其中，图7至图10是针对图1和图2所示的槽楔的改进方案，图11至图20是针对图3和图4所示的槽楔的改进方案，图21至图30是针对图5和图6所示的槽楔的改进方案。需要说明的是凹槽的设置均为左右对称方式，图中仅示出了一侧的结构。此外，凹槽数量可以为多个，凹槽可以(全部凹槽或部分凹槽)沿槽楔的长度方向贯通，或者凹槽的长度短于槽楔的长度。
[0070]对于凹槽的设置位置，可以如图7至图18以及图21至图24所示，设置在槽楔的侧向外壁13上，也可以如图25至图30所示，设置在槽楔的底部外壁14上，也可以如图19和图20所示，设置在槽楔的底部外壁与侧向外壁的第二交界区域。下面分别对这三种类型的开槽位置以及相应的结构变形进行详细介绍:
[0071]1、在将凹槽设置在槽楔的侧向外壁13的情况下，开槽方式优选为以下方式:
[0072]I)凹槽的开槽方向为槽楔的宽度方向。如图7至图8所示，作为对图1和图2所示的现有的槽楔的结构的改进，在槽楔I的侧向外壁上设置了凹槽，并且开槽的方向是沿着与铁心的径向垂直的方向，即从图7和图8中来看是呈水平方向，热膨胀材料在受热膨胀后，将沿铁心齿槽的槽口的侧向内壁延展，填充槽楔的侧向外壁与槽口的侧向内壁之间的间隙以及铁心的铁心叠片之间的缝隙。从图8中可以看出，热膨胀材料沿着槽口的侧向内壁延展，已经超出了凹槽的宽度范围，增大了槽楔与槽口的接触面积，将图2中的局部空隙填满，形成了紧密的密封结构。另外，槽楔一般是由层压板构成的，层压板的纤维方向就是沿着与铁心的径向垂直的方向，因此，这样的开槽方式由于是顺着层压板的纤维方向，因此，对于构成槽楔的层压板的力学性能影响较小。图11至图14的开槽方式与图7和图8 —样，只不过是基于图3和图4所示的槽楔结构所进行的改进，该槽楔的截面形状为六边形，其中，从槽楔的截面图形上来看，图11和图12的凹槽位于六边形的上半部分的侧边上，图13和图14的凹槽位于六边形的下半部分的侧边上。图21和图22的开槽方式也是与图7和图8 —样，只不过是基于图5和图6所示的槽楔的形状所进行的改进，该槽楔的截面形状为梯形。
[0073]2)凹槽的开槽方向为与铁心齿槽的槽口的侧向内壁垂直的方向。如图9至图10所示，作为对图1和图2所示的现有的槽楔的结构的改进，其与图7和图8的不同之处在于，开槽的方向是与铁心齿槽的槽口的侧向内壁垂直的方向，即从图9和图10中来看是呈倾斜向上的方向。图9和图10的开槽方向与构成槽楔的层压板的纤维方向呈一定角度，相比图7和图8的开槽方向，会对槽楔的层压板的力学性能有一定的影响，但是，由于开槽方向是与槽口的侧向内壁垂直的，使得热膨胀材料对界面压紧程度较好。图15至图18的开槽方式与图9和图10 —样，只不过是基于图3和图4所示的槽楔所进行的改进，图15和图16的凹槽位于六边形的上半部分的侧边上，图17和图18的凹槽位于六边形的下半部分的侧边上。图23和图24的开槽方式也是与图9和图10 —样，只不过是基于图5和图6所示的槽楔的形状所进行的改进。
[0074]2、在将凹槽设置在槽楔的底部外壁14上的情况下，开槽方式优选为以下方式:
[0075]I)凹槽设置在与铁心齿槽的槽口的底部内壁对应的槽楔的底部外壁上。如图25和图26所示，作为对图5和图6所示的现有的槽楔所进行的改进，凹槽设置在与铁心齿槽的槽口的底部内壁对应的槽楔的底部外壁上。如图26所示，热膨胀材料在受热膨胀后，能够沿铁心齿槽的槽口的底部内壁延展，填充槽楔的底部外壁与槽口的底部内壁之间的间隙。
[0076]2)凹槽设置在与铁心齿槽的槽口的底部内壁和铁心齿槽的内槽的侧向内壁的第一交界区域对应的槽楔的底部外壁上。如图27和图28所示，作为对图5和图6所示的槽楔的改进，凹槽设置在槽楔的底部外壁14上，具体位置是对应于上述的铁心齿槽的内壁的第一交界区域，其开槽方向是垂直于铁心齿槽的槽口的底部内壁的。如图28所示，热膨胀材料在受热膨胀后，能够沿铁心齿槽的槽口的底部内壁和铁心齿槽的内槽的侧向内壁延展，填充槽楔的底部外壁、第一交界区域的附近的铁芯齿槽的内壁以及槽绝缘这三者之间的间隙。
[0077]3)凹槽在宽度方向横跨铁心齿槽的槽口的底部内壁和槽绝缘，优选地，凹槽的宽度横跨铁心齿槽的槽口的底部大部分内壁和槽绝缘。如图29和30所示，作为对图5和图6所示的槽楔进行的改进，凹槽设置在槽楔的底部外壁14上，由于凹槽的宽度较宽，横跨铁心齿槽的槽口的底部内壁和槽绝缘，因此，如图30所示，热膨胀材料在受热膨胀后，能够沿铁心齿槽的槽口的底部内壁、铁心齿槽的内槽的侧向内壁以及槽绝缘延展，填充槽楔的底部外壁与铁心齿槽的槽口的底部内壁之间的间隙、槽楔的底部外壁与槽绝缘之间的间隙以及槽绝缘与内槽的侧向内壁之间的间隙。
[0078]3、凹槽设置在槽楔的底部外壁与侧向外壁的第二交界区域。如图19和图20所示，作为对图3和图4所示的槽楔进行的改进，其凹槽设置的位置设置在上述的第二交界区域，图19和图20中，槽楔的截面形状为六边形，其开槽的位置实际上是在六边形的侧边与六边形的底边第一交界区域(在本发明的实施例中，将其视为在槽楔的底部外壁上开槽)，其凹槽的形状与其他图中的凹槽形状略有区别，凹槽的截面形状类似矩形的一个角。该凹槽正好对应于铁心齿槽的槽口的侧向内壁和铁心齿槽的内槽的侧向内壁的第三交界区域，其开槽的方向也是朝向该第三交界区域的。如图20所示，热膨胀材料在受热膨胀后，能够沿铁心齿槽的槽口的侧向内壁和铁心齿槽的内槽的侧向内壁延展，填充第三交界区域的铁心齿槽的内壁、第二交界区域附近的槽楔的外壁以及槽绝缘这三者之间的间隙。
[0079]通过对本发明实施例的槽楔结构的详细介绍可知，本发明实施例具有如下技术效果:
[0080]I)在上述技术方案中，仅仅是在现有槽楔的具备形成凹槽而没有改变现有槽楔的整体结构，从而在不改变现有槽楔(如环氧酚醛层压玻璃布板)承载力学性能基础上，增加了槽楔与铁心齿槽间的粘接层弹性和密封性能。弹性热膨胀材料能够在与铁心齿槽的内壁后进行延展，与铁心齿槽的内壁上凸凹不平的缝隙接触“生根”，粘接界面不宜断裂。将现有槽楔的局部粘接界面从光滑面变成局部热膨胀材料，有助于绝缘漆和粘接剂与其形成牢固的弹性粘接层。在有了这个弹性粘接层，改变了现有槽楔与铁心齿槽内壁之间的“片”状粘接层，成为“T”字形、或斜“T”字形状膨胀粘接层。通过局部“T”字形、或斜“T”字形状膨胀粘接层，相比现有的“片”状粘结层能够降低由于接触部分的剪应力造成的断裂几率。其中，“T”字头上一横代表现有槽楔与槽口铁心齿槽接触面的沿铁心径向缝隙，一竖代表在现有槽楔内局部所开的槽。
[0081]2)通过这种“T”字形、或斜“T”字形状膨胀粘接层结构可以解决浸漆后漆沿现有槽楔的径向流失问题，从而提高浸漆的饱满率，降低电机受潮气侵蚀的风险，提高绝缘可靠性。
[0082]3)开槽不需增加或不过多增加传统槽楔沿电机径向的厚度，不仅可在槽楔与铁心齿槽内壁之间形成密封，还可以在铁心齿槽内壁、槽楔的外壁以及槽绝缘三者的交界区域依靠充满绝缘漆(胶)的弹性膨胀材料形成密封，阻止水和潮气进入槽内破坏绝缘。通过在这三者交界区域设置具有弹性的热膨胀材料的绝缘层，将铁心齿槽的深度方向与齿槽的宽度方向连成一体去覆盖齿槽内的绝缘结构，在原有的密封体系中，增加了这一第二道“防线”，这一双层体系大大强化了槽内绝缘结构的防水防潮能力，并能有效阻止浸漆后漆的径向流失。
[0083]此外，在本实施例的基础上，本发明实施例的主体还可以为具有密封结构的电机铁心和槽楔的组合装置，其包括具有铁心齿槽的电机铁心和上面各种类型的电机槽楔。
[0084]实施例二
[0085]本实施例提供的方案是一种具有密封结构的电机铁心，如图31和图32所示，作为对图5和图6所示的现有的铁心结构所进行的改进，本实施例与实施例一的不同之处在于，热膨胀材料没有设置在槽楔的凹槽中，而是直接设置在铁心齿槽的槽口处。在本实施例中，铁心齿槽的槽口的底部内壁呈阶梯状(不同于现有技术之处)，热膨胀材料抵接在下层阶梯的表面，膨胀材料的厚度高于下层阶梯和上层阶梯之间的高度差。如图32，热膨胀材料受热膨胀后，沿着上层阶梯的表面延展，填充上层阶梯的表面与槽楔的底部侧面之间的间隙。
[0086]作为本实施方式的进一步变形，如图33和图34所示，热膨胀材料的宽度横跨下层阶梯和槽绝缘。这样，如图34所示，热膨胀材料受热膨胀后，沿着上层阶梯的表面延展，填充上层阶梯的表面与槽楔的底部侧面之间的间隙，并且热膨胀材料还朝向铁心齿部的内槽方向延展，填充槽楔的底部外壁与槽绝缘之间的间隙以及槽绝缘与内槽的侧向内壁与槽绝缘之间的间隙。
[0087]本实施例除了具有实施例1的技术效果外，还巧妙地利用了铁心齿槽的槽口的底部内壁的阶梯状结构，用来容置热膨胀材料，从而使得热膨胀材料膨胀后能有与铁心齿槽更加紧密的粘结，将铁心齿槽的深度方向与齿槽的宽度方向连成一体去覆盖齿槽内的绝缘结构，从而进一步强化了槽内绝缘结构的防水防潮能力，并能有效阻止浸漆后漆的径向流失。
[0088]此外，在本实施例的基础上，本发明实施例的主体还可以为具有密封结构的电机铁心和槽楔的组合装置，其包括具有铁心齿槽的电机铁心和上面各种类型的电机槽楔。
[0089]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种具有密封结构的电机槽楔，其特征在于，在槽楔的外壁上设置有凹槽，在所述凹槽中设置有热膨胀材料，所述热膨胀材料受热膨胀后与铁心齿槽的内壁接触。
2.根据权利要求1所述的电机槽楔，其特征在于，所述凹槽设置在所述槽楔的侧向外壁上。
3.根据权利要求2所述的电机槽楔，其特征在于，所述凹槽的开槽方向为槽楔的宽度的方向。
4.根据权利要求2所述的电机槽楔，其特征在于，所述凹槽的开槽方向为与铁心齿槽的槽口的侧向内壁垂直的方向。
5.根据权利要求2至4任一所述的电机槽楔，其特征在于，所述热膨胀材料在受热膨胀后，能够沿铁心齿槽的槽口的侧向内壁延展，填充所述槽楔的侧向外壁与所述槽口的侧向内壁之间的间隙以及所述铁心的铁心叠片之间的缝隙。
6.根据权利要求1所述的电机槽楔，其特征在于，所述凹槽设置在所述槽楔的底部外壁上。
7.根据权利要求6所述的电机槽楔，其特征在于，所述凹槽设置在与所述铁心齿槽的槽口的底部内壁对应的所述槽楔的底部外壁上。
8.根据权利要求7所述的电机槽楔，其特征在于，所述热膨胀材料在受热膨胀后，能够沿所述铁心齿槽的槽口的底部内壁延展，填充所述槽楔的底部外壁与所述槽口的底部内壁之间的间隙。
9.根据权利要求6所述的电机槽楔，其特征在于，所述凹槽设置在与所述铁心齿槽的槽口的底部内壁和铁心齿槽的内槽的侧向内壁的第一交界区域对应的所述槽楔的底部外壁上。
10.根据权利要求9所述的电机槽楔，其特征在于，所述热膨胀材料在受热膨胀后，能够沿所述铁心齿槽的槽口的底部内壁和铁心齿槽的内槽的侧向内壁延展，填充所述槽楔的底部外壁、所述第一交界区域的附近的铁芯齿槽的内壁以及槽绝缘这三者之间的间隙。
11.根据权利要求6所述的电机槽楔，其特征在于，所述凹槽在宽度方向横跨所述铁心齿槽的槽口的底部内壁和槽绝缘。
12.根据权利要求11所述的电机槽楔，其特征在于，所述热膨胀材料在受热膨胀后，能够沿所述铁心齿槽的槽口的底部内壁、所述铁心齿槽的内槽的侧向内壁以及所述槽绝缘延展，填充所述槽楔的底部外壁与所述铁心齿槽的槽口的底部内壁之间的间隙、所述槽楔的底部外壁与所述槽绝缘之间的间隙以及所述槽绝缘与所述内槽的侧向内壁之间的间隙。
13.根据权利要求1所述的电机槽楔，其特征在于，所述凹槽设置在所述槽楔的底部外壁与侧向外壁的第二交界区域。
14.根据权利要求13所述的电机槽楔，其特征在于，所述热膨胀材料在受热膨胀后，能够沿所述铁心齿槽的槽口的侧向内壁和铁心齿槽的内槽的侧向内壁延展，填充第三交界区域的铁心齿槽的内壁、所述第二交界区域附近的槽楔的外壁以及槽绝缘这三者之间的间隙，所述第三交界区域为所述铁心齿槽的槽口的侧向内壁和铁心齿槽的内槽的侧向内壁的交界区域。
15.根据权利要求1所述的电机槽楔，其特征在于，所述槽楔的截面形状为扇形或者梯形或者六边形。
16.根据权利要求15所述的电机槽楔，其特征在于，当所述槽楔的截面形状为六边形时，在所述槽楔的截面图形上，所述凹槽位于所述六边形的上半部分的侧边上或者位于所述下半部分的侧边上。
17.根据权利要求1所述的电机槽楔，其特征在于，所述热膨胀材料为弹性热膨胀材料。
18.根据权利要求17所述的电机槽楔，其特征在于，所述热膨胀材料为热膨胀性玻璃毡或热膨胀橡胶。
19.一种具有密封结构的电机槽楔和电机铁心的组合装置，其特征在于，包括具有铁心齿槽的电机铁心和如权利要求1至18任一所述的具有密封结构的电机槽楔。
【文档编号】H02K1/16GK104319927SQ201410536606
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】王栋, 马盛骏, 刘承前, 赵祥 申请人:新疆金风科技股份有限公司