绝缘材料与结构的历史发展

如何选择旋转电机电气绝缘结构，取决于可用的材料、它们的成本、电动机或发电机的技术需求、可选择的制造工艺间的相对成本等。电机工业化生产的早期，人们几乎完全依赖自然材料和大量反复的试验以寻找能满足最低设计标准的材料。因此，为适应当时可选的材料，电机的运行温度以及机械强度和电气强度都只能维持在很低的水平上。

早期的电机运行经验，逐渐发展成广泛采用保守设计以保证较长的使用寿命。在日益激烈的竞争氛围中，随着现存天然材料的性能限制和相关知识的积累，化合物的发展使绝缘结构能够用在更高的TEAM（热、电、环境和机械）应力下运行（见第2.1节）。

从电机工业生产的初期直到计算机问世以前，工程师们一直在用计算尺和各种速查表来设计旋转电机。这种辛苦的人力工作，导致了同样机座尺寸的电机，其额定值为同一等级，而绝缘应力分布却从低值到超出额定范围相当之多。某些电机似乎从不磨损，并且能在远高于铭牌功率的状况下安全运行。事实上，许多20世纪初期投产的电机，至今都还在继续服役。而今天，采用了精密的有限元机械、热和电气的计算机设计软件，而且制造过程具有精密的加工余量和精准的尺寸控制，使绕组的设计应力水平比过去更高，制造成本（价格同比）反而比过去要少，但超出原始设计寿命期限运行的似乎很少，而且超出铭牌额定值运行通常也是不可能的。(www.xing528.com)

本章以年代顺序讲述了绝缘材料和绝缘结构的发展历史，包括在制造方面的某些关键革新。1928年Hill公开发表的论文非常值得关注，该论文细述了当时在氢气冷却、沥青云母主绝缘和抑制局部放电涂层方面的创新^[1]。今天广为使用的绝缘结构的细节将在第4～6章中讲述。读者还可以参考Shugg的文章^[2]，该文极好地回顾了所有实用的绝缘材料的发展过程。

下面将分节讲述转子绕组和定子绕组所用到的所有主要材料的历史发展过程，而最先描述的是成型定子线棒和线圈组成的定子绕组绝缘结构，因为它的发展几乎带动了所有其他绝缘部件的发展。