缠包定子主绝缘方法的分析介绍

额定电压大于1000V的旋转电机定子绕组，其主绝缘都是由2～3cm宽的绝缘胶带呈螺旋形缠包到铜导体上，浸漆则分热塑性树脂或热固性树脂两种类型。在最初引入绝缘带缠包工艺以后的数十年间，都是由熟练的技术工人手工进行操作。

随着现代用玻璃纤维强化的云母纸基的绝缘带和黏合树脂的出现，促进了包带机的发展。回顾过去25年来，旋转电机在制造方面最大的进步或许就是缠包绝缘的操作技术发展^[10]。最早的包带机只是设计用来缠包线棒和线圈的直线段或者槽部段。可以预先设定缠包拉力，以满足绝缘带不同绕速和横移速度需求，从而获得半叠或者平接叠包效果。长期以来，定子线棒成为研制旋转包带机主要部件的试验台，同时包带机也成为降低槽部主绝缘成本和提高其质量的一种生产工具。早期的包带机由1～3个人员操作，人员数量取决于生产速率和槽的长度。绕组线圈或线棒的端部区域可以由包带机操作者手工缠包，或者留给专门的手工包绕工完成。手工包绕工的任务还包括手包和机包之间部位交错搭接（也称作斜搭接）处。目前，虽然某些小的加工厂和研究开发机构还在使用某些型号的直线线棒包带机，但大多数制造商已经逐渐演变成使用设计上比较复杂的包带机，可缠包整根线棒或整个线圈，当然除了两线棒间连接部位、两线圈边连接部位或其他接头部位。

绝缘带的拉力是通过调节绝缘带供料辊上摩擦制动器来控制的。对于多胶绝缘带来说，供料辊上的拉力从缠包开始到结束是变化的，随着供料辊直径变大可能会将绝缘带中的树脂挤出，而这种情况是应该竭力避免的。为了避免发生这种情况，在供料辊上只施加很小的制动动作，其余大部分的拉力由绝缘带传送时经过的一个固定直径的制动辊提供。对于采用VPI工艺的线圈，使用的是干燥的绝缘带，则经常连续使用进料辊提供拉力。随着包绕速度的提高，人们发现，因胶带路径上所有部件惯性合成的拉力，4倍于包带头绕线棒旋转产生的拉力，由此常常会导致绝缘带在包绕常见的矩形线圈截面部位时发生断裂。通过额外加装具有弹簧的浮动辊轴，在进入主拉力辊轴之前绝缘带先通过这里，就可以在包带头以每分钟几百转旋转时，有效地减小绝缘带的拉力变化。也可以安装转矩传感器实时感知绝缘带上瞬态拉力值，并配合适当的电子控制装置，实时调节拉力辊上的电磁制动器，从而还可获得更高的包绕速度。

在现代包带机中，各种机械设计方案的摩擦制动器已让位给了永磁和电磁制动器。通常，采用的永磁制动器尺寸很小，适于安装在小拉力的包带机供带辊轴上。在绝缘带需要减速或停止时，制动器拉力可以阻止辊轴因自身惯性产生的旋转。包带机工作时，为使得浮动辊轴和主拉力辊轴能适当配合运转，也需要制动器输入相应的拉力。

早期的全线棒包带机使用运动缩放机构来控制包绕头的进出动作。机器操作者除了要控制上下和斜向的运动，还要兼顾协调包带机头的旋转和横向运动速度的配合。此外，操作者还需根据线圈或线棒的设计者提供的设计说明书，来设定运动缩放机构的运动方式。因此，为了正确掌握和熟悉整个生产操作过程，需要对操作者进行培训，还需要生产实践积累操作经验。

最新一代的包带机（或机器人）是计算机控制的，如果需要的话，可以控制全部6种运动自由度（见图3.1）。通常，对每一种线圈或线棒，都需要操作者手动操作包带机头，慢速经过正常包绕线圈或线棒时需要示踪经过的所有位置。在这个过程中，测量装置记录包绕头的位置信号并存储在计算机内存中，以备机器自动包绕时使用。这些记录信息也可以存储在外接磁盘或计算机硬盘中，以备将来用于相同设计的线圈或线棒。(www.xing528.com)

图3.1 一台现代化的可对线棒槽部和部分端部进行包绕的6轴包带机（来源：Micamation）

包绕头可以配装一些附加装置，用来自动添加树脂、剥除带内衬垫，或在包绕头即将作业的线圈或线棒表面通过预热软化绝缘带。具有后一种功能的附加装置可以用于基于改良树脂的无溶剂多胶绝缘带。

包带技术的发展已经是减小主绝缘质量偏差的关键因素^[10]，使设计者可以采用更高的绝缘电场强度。这种绝缘性能的提高表现在厚度偏差的减小和更好的包叠控制，即减小了绝缘带层间的间隙和多余的重叠部分。