【摘要】JD160系列交流牵引电机作为HXD1型大功率交流传动电力机车所配套的变频异步牵引电机，在铁路机车上用途广泛，因此对电机定子的绝缘结构有较为苛刻的要求。所以，为了提高电机在运行中的可靠性，需要对电机定子的绝缘机构、焊接过程及绝缘包扎方法进行优化，并通过浸水试验进行测试验证，使该电机定子绕组的绝缘强度得到改善。
【关键词】电机；定子；浸水；绝缘电阻；绝缘性能
JD160系列交流牵引电机作为HXD1型大功率交流传动电力机车所配套的变频异步牵引电机，在铁路机车上用途广泛，主要配套牵引重载货运列车在大秦铁路、神华集团使用。若电机的绝缘防护强度不足，会使电机的绝缘性能急速下降，从而造成定子绕组接地和短路故障。因此通过浸水试验，对该型电机的并头结构、焊接过程及绝缘包扎方法进行验证，通过工艺的多次改进和优化，使电机的绝缘性能得到显著改善。
一、工艺改进前电机定子浸水试验情况
在该型电机定子浸漆冷却至常温后，随机选取5台定子进行浸水试验，试验方法：浸水前用直流电阻测试仪1000V档测量绝缘电阻值，将定子卧式放置在浸水槽内，接线盒朝上（见图1），快速注水至接线盒处（注意不能淹过引出线），保持此水位24h。浸水期间每小时测量1次绝缘电阻值，1000V档测量1min，并记录时间与绝缘电阻值。浸水24h后绝缘电阻大于3 MΩ则浸水试验合格，否则不合格，合格率不得低于80%。首次抽取的5台定子浸水试验记录如下（表1）。
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表1：首批定子浸水试验数据记录
以上5台定子均未通过浸水试验，说明该批定子均存在绝缘薄弱的情况，遂采用“淋水试验法”寻找绝缘薄弱点。将定子烘干冷却至常温后，放置在浸水罐中，按端部、并头、各连线、中性点顺序逐一对其进行淋水，观察发现只要淋水至定子绕组的并头及线圈引线头与汇流环连接部位时，定子绝缘电阻值便急剧下降。更换其他定子重复上述试验2次，3次试验结果基本相符。由此得出结论：定子绕组并头以及线圈引线头与汇流环连接部位防水性能较差，是定子绕组的绝缘薄弱点。
二、电机定子浸水试验未能通过的原因分析
根据“淋水试验”结果可确认，影响定子浸水性能的主要原因有以下几点：
1.操作缺陷
调整与汇流环焊接的引线头时存在缺陷，导致焊接点包扎时存在间隙。
2. 焊接因素
并头以及汇流环焊接时焊枪的高温将引线头原有绝缘烧坏，而绝缘包扎时对此部位的绝缘修复有很难达到线圈原有的绝缘强度。
3.端部结构因素
该电机并头采用“V”型搭接结构，线圈引线头和汇流环之间采用“L”型联线结构，焊接后每个并头和汇流环搭接部位的绝缘包扎均为分段包扎，绝缘包扎点数量多，且引线头和汇流环的焊接位置，由于各汇流环之间空间位置有限，导致绝缘包扎困难，只要有一个点的绝缘包扎不到位，便会影响绝缘性能，故而影响定子浸水试验通过率。
4.绝缘包扎方式因素
绝缘包扎方式的不规范，也会影响浸漆后的绝缘防水性能。
三、工艺优化
针对以上导致定子浸水试验出现绝缘性能薄弱的情况，对定子绕组在并头、焊接、绝缘包扎等方面的工艺进行了优化。
1.用并头整形钳夹住这两个对齐的上下层边引线头，微微调整引线头，要求调整后的上下层边的引线头，绝缘部分至少10mm是平直的，以保证并头处绝缘的搭接，以及避免焊接热影响区与弯折部位重叠。在调整与U、V环焊接的上层边引线头时，要顺着出线防线的鼻部弯“L”，且沿引线头宽边方向弯折，形成“面”接触，避免弯头与环成“线形”接触。
2.在焊接工艺方面，一是通过对焊接参数重新进行验证，调整焊接参数，将焊接时间控制在5-8s，且尽量保证焊接一次完成，减少二次补焊或长时间加热对导线及绝缘造成的损伤。二是焊接各回路点时，保证引线头的平直部分与汇流环有15mm以上的搭接长度。三是对焊接后对所有焊接点及U、V开口环的两端进行修锉、去除尖角毛刺，保证无损伤绝缘的尖角、毛刺。
3.优化绝缘包扎工艺。
焊接点绝缘包扎时，应先将线圈引线头与汇流环分开，分别对其进行包扎，再用整形钳夹紧通包，保证环与引线头重叠尺寸＞15mm。在包扎三相引出线时，应先用50mm宽或用15mm宽的云母带搭叠成50mm宽的云母带包住焊接部位，再按常规方法进行包扎，以确保焊接处用云母带完全覆盖。
四、工艺优化后的浸水试验
按优化后的工艺实施后，在后续生产的JD160系列电机定子中随机选取10台在浸漆工序后进行浸水试验验证，试验数据记录如下（表2）：
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表1：工艺优化后定子浸水试验数据记录
从以上试验结果可以看出，随机抽取的10台定子中，在卧式浸水24小时后，有9台定子通过了浸水试验，试验通过率达90%。由此得出结论：通过对电机定子的并头、焊接工艺、绝缘包扎方式进行工艺优化后，电机定子浸漆后的浸水试验通过率得到显著提高，表现出了良好的绝缘性能，使该电机在运行中的可靠性得到了提升。
参考文献
【1】戴文进，徐龙权，张景明.电机学.清华大学出版社
【2】曹晓珑，钟力生.电气绝缘技术基础.机械工业出版社