摘要：直驱风力发电机在制造过程中会对原有定子的绝缘结构造成一定的损伤，从而使绝缘性能降低，无法满足直驱电机的运行环境要求。本文通过浸水试验绝缘不合格部位的分析，研究制造过程中对其绝缘造成的伤害，再对原有的绝缘结构进行补强，保证定子绝缘的完整性和一体性，满足直驱风力发电机的运行环境要求。
关键词：风力发电机；制造工艺；绝缘结构；绝缘补强；
引言
发电机电机运行的可靠性和寿命在很大程度上是由绝缘的性能所决定的，同时，电机的技术经济指标与绝缘性能，及绝缘工艺也有很大的关系。风力发电机作为清洁可再生能源已广泛被应用。由于直驱风力发电机体积及重量大，制造周期长，工艺复杂，同时电机应用的地理环境复杂，长期经受着雨水、盐雾、潮湿的浸湿，因此，对于直驱风力发电机的绝缘性能提出了更高的要求。为保证直驱风力发电机绝缘性能的可靠性，在电机进行绝缘处理后除常规的电气性能检测外仍需进行一次浸水试验，用来模拟发电机在风塔中受潮的环境，从而快捷有效的发现电机存在的绝缘密封缺陷。若检测绝缘性能不能满足使用环境要求，会对电机再次进行绝缘处理，这样经过二次绝缘返工则会造成较大的经济损失。
由于电机在工艺制造过程中，会造成电机原有部分绝缘结构损伤的现象，使定子整体对地绝缘降低。为保证电机的绝缘性能，降低返工率，减少不必要的经济损失，在原有绝缘结构基础上，我们希望在绝缘处理前通过对绝缘薄弱点及已损失的绝缘进行加强，使电机在首次制造就能满足绝缘性能的要求，保障绝缘的一体性和可靠性。
通过对电机浸水试验数据的分析结果，绝缘不合格部位主要集中在线圈槽口部位、线圈串联并头部位和导电环引线搭接部位。笔者就绝缘不合格部位进行综合分析及研究，最终寻求到解决绝缘补强工艺方案。
１．直驱风力发电机定子制造工艺：
1.1线圈制造特点：直驱风力发电机线圈为多匝扁铜线绕制。 制成梭形后利用涨形机将梭形线圈拉制成一定跨距的线圈。在拉制过程中涨形机的卡钳抓在线圈的直线与端部过渡位置，由于卡钳的抓力会对线圈槽口部位的绝缘造成损伤。另外由于线圈是多匝并绕，涨形后在线圈直线部分和端部过渡过程中多匝并绕的线圈不能继续保持矩形截面，会产生平行错位的现象。而该部位正是线圈嵌入铁芯的槽口位置，由于线圈截面产生变形在线圈在嵌入铁芯时线圈槽口部位受力易造成绝缘损伤。
1.2铁芯制造特点：直驱风力发电机的铁芯及端部的铁芯粘结端板均由硅钢片叠压而成，最后通过绝缘拉杆将轴向方向的所有硅钢片及铁芯粘结端部焊接紧固为一体，叠片的过程中易造成槽口部位硅钢片错位的现象，在线圈嵌入铁芯时易造成线圈对地绝缘损伤。
1.3连线制造特点：两支线圈并联连接时其中一支引线需要旋转90°，旋转部位正处于槽口部位，由于引出线的旋转造成线圈槽口部位再次受力造成绝缘损伤。
1.4连线焊接特缺陷：并头及导电环焊接时采用的为钎焊，由于导电环的线规与线圈线规尺寸相差大，焊接时加热时间比较长，这样距离焊接位置较近的线圈本体绝缘材料受热提前固化，影响后期绝缘材料在浸漆过程中的吸漆效果，造成绝缘薄弱。
1.5引线包扎特点：两支线圈串联连接，由于两根引线上下搭接，在搭接并头的内侧是绝缘包扎易遗漏部位，容易造成绝缘薄弱；引线与导电环连接时为“T”字形状，该部位并头数量多，排布紧密，包扎时操作空间狭小，且形状不规则，包扎难度大，在绝缘包扎时“T”形两侧为包扎的易漏部位，绝缘包扎不完整，容易造成该处位置绝缘薄弱。
根据以上电机在生产制造过程中的特点，对电机整体绝缘性能产生一定的影响，通过反复试验及验证针对浸水绝缘不合格部位从绝缘材料的使用、绝缘结构的设计、工艺制造过程等方面进行研究并工艺改进，从而提高电机整体绝缘性能。
2、绝缘补强方案：
2.1线圈绝缘补强：对涨形机金属卡钳进行防护，避免金属直接对线圈绝缘的伤害；增加线圈槽口部位对地绝缘包扎层数（见图1），来有效防护因线圈截面变形和铁芯槽口硅钢片错位而造成线圈对地绝缘损伤；制造“U”形固定工装（见图2），在涨形前固定于线圈端部，减少涨形过程中线圈铜线层间错位产生变形的现象（见图3）。
2.2连线工艺改进：线圈引线在与导电环连接时，将引线扭转位置由线圈槽口部位上升至1/2线圈端部位置，防止在线圈扭转的过程中将线圈槽口处的绝缘损伤。
2.3引线包扎补强：为防止引线绝缘因焊接温度过高而固化影响绝缘材料的吸漆效果，在引线原有绝缘基础上增加对地绝缘，通过这样的改变，当最里层引线绝缘因铜线温度高而固化，外层绝缘仍保持柔软状态，后期浸漆后引线绝缘与线圈原有绝缘能够保持一体性，保证绝缘的完整性；线圈串联连接部位，为防止两并头内侧包扎遗漏，在该内侧绝缘包扎时增加一层绝缘，将绝缘对折，两侧剪开上下分别包扎引线，处理完成后再进行正常绝缘包扎（见图4）；导电环搭接部位：在导电环搭接引线处的台阶部位使用硅橡胶填充泥平缓填充密封，避免绝缘内空气存在而产生水膜凝聚绝缘表面使绝缘材料受潮。另外在原有绝缘基础上增加一层绝缘包扎，将绝缘材料裁剪为“T”形，对搭接部位采用燕尾包扎法，此种包扎方法有效避免联线“T”部位两侧包扎的遗漏；（见图5，6）在并头包扎时将引线根部的套管剪开，尽可能的让绝缘搭接长度加长，以保证绝缘的一体性。
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结语
直驱风力发电机电机结构大，制造工艺复杂，并且绝对地绝缘还需要通过浸水试验验证。我们要想提高电机的整体绝缘性能，首先需通过浸水试验找到绝缘结构的薄弱点，再通过逐层深入剖析分析薄弱点产生的原因，针对每个原因找到对应的绝缘补强措施。在保证原有绝缘工艺基础上，通过绝缘的补强改进，使电机整体绝缘性能得到较大提高。经后期的是实施验证，直驱风力发电机的浸水试验一次合格率由原有的49.55%提升至96.8%，降低了浸漆返工率，提高了定子生产产能，为企业降低了较大的经济损失，节约了制造成本。
参考文献
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