[发明专利]一种大型永磁风力发电机散嵌绕组定子绝缘机构

说明书

技术领域

本发明属于电机绝缘领域，尤其是涉及一种大型永磁风力发电机散嵌绕组定子绝缘机构。

背景技术

风能的开发和利用发展非常迅速，风力发电的应用技术已日趋成熟。日本福岛核电站事件之后，全球风电市场成为新的关注点。

中国风电发展迅速，发展的主要动因来自：政府支持与鼓励、现有的和新建的风场需求增加、材料成本的优势。随着风电经济性的进一步提升和风电并网消纳问题的逐步解决，同时在政府政策的强力支持下，中国将继续引领世界风电的发展。

永磁风力发电机具有能适应低风速，耗能较少、后续维护成本低等优点。从综合情况来看，我国低风速的三类风区占到全部风能资源的50％左右，更适合使用永磁风电机组，因此，作为风力发电的关键设备，永磁风力发电机将是我国风力发电机未来的发展趋势。

发电机、电动机目前最普遍采用的绕组形式有两种：成型绕组和散嵌绕组。低压电机主要使用散嵌绕组，高压电机主要使用成型绕组。成型绕组焊接点多，容易产生薄弱点；在电机优化设计方面，由于线规选材范围小，使优化方案不能实现最优化。与成型绕组比较，散嵌绕组具有成本低、故障点少(焊接点少)、线规选材范围大、设计方案易优化等优点。

国外风电大公司，例如：德国ENERCON，丹麦：Vestas，西班牙：Gamesa等公司制造的大型风力发电机均有使用散嵌绕组的案例，说明了散嵌绕组在风力发电机中的广泛应用。

作为风力发电装备的最关键部件，风力发电机的研制尤为关键，电机运行的可靠性和运行寿命主要取决于绝缘结构的设计及其材料的应用。由于风力发电机使用的特殊地理环境(戈壁、草原、海边等)，风力发电机所用绝缘结构及其绝缘材料有着特殊要求，如防震、耐盐雾及在低压、大电流绝缘结构的机械强度和因力学性能下降引发的绝缘性能衰退以及特殊环境下运行绝缘结构的耐候性问题等。

大型风力发电机使用的变流器，一般分为两种：可控整流和不可控整流。使用不可控整流变流器发电效率低。使用可控整流变流器发电效率高，所以当今国内外主流风力发电机选用可控整流变流器，但是使用可控整流变流器会产生脉冲尖峰电压(2000V-2500V)，在此电压下，易发生电晕现象。电晕产生热效应和臭氧、氦的氧化物等，使线圈内局部温度升高，导致胶粘剂变质、碳化，股线绝缘和云母变白，进而使股线松散、短路，绝缘老化。另外由于热固性绝缘表面与槽壁接触不良或不稳定时，在电磁振动的作用下，将引起槽内间隙火花放电。这种火花放电造成的局部温升将使绝缘表面受到严重侵蚀。这一切都将对电机绝缘造成极大的损害。大型风力发电机使用可控整流变流器，就要考虑尖峰脉冲电压产生的电晕问题，这就要求绝缘结构的防电晕能力要强，具体来说就要求绝缘结构的放电起始电压、熄灭电压要高于脉冲尖峰电压，这样在尖峰脉冲电压时才不会产生电晕，绝缘结构才会不受电晕的损害。

散嵌绕组通常不涉及防电晕问题，但由于我们使用可控整流变流器，就需要我们必须考虑防电晕的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种防晕能力强、绝缘性能好的大型永磁风力发电机散嵌绕组定子绝缘机构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种大型永磁风力发电机散嵌绕组定子绝缘机构，包括槽内绝缘组件及端部绝缘组件，其中，

槽内绝缘组件：包括槽楔、槽绝缘、槽底垫条、中间绝缘及散嵌线绕组，所述的槽楔设在散嵌线绕组的一端，所述的散嵌线绕组由上绕组及下绕组构成，所述的中间绝缘设在上绕组及下绕组之间，所述的槽绝缘设在散嵌线绕组的外侧，所述的槽底垫条设在槽绝缘的下部；

端部绝缘组件：包括端部相间绝缘件、端部绝缘、绑扎绳、软端箍及绕组端部密封件，所述的端部相间绝缘件设在发电机端部的各绕组之间，所述的端部绝缘包裹在绕组外侧，所述的绕组端部密封件设在散嵌线绕组的非出线端，所述的软端箍经绑扎绳绑扎在端部绝缘的外侧。

所述的槽楔由二苯醚D350材料制作得到。

所述的槽绝缘由两层聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸柔软复合材料层构成，复合材料层之间夹设有五层云母带。

所述的槽底垫条由二苯醚D350材料制作得到。

所述的中间绝缘为两层聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸柔软复合材料或四层聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸柔软复合材料。

所述的散嵌线绕组由200级耐电晕漆包铜圆线绕制得到。

所述的端部相间绝缘件由两层聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维纸柔软复合材料层构成。