磁性槽楔故障分析及可靠性研究

磁性槽楔故障分析及可靠性研究

卫军娟

中车永济电机有限公司 陕西 西安 710016

摘要:磁性槽楔在电机中的使用往往因为受力而发生脱落、粉碎等故障, 严重影响电机运行的可靠性。本文分析了磁性槽楔在气隙磁场中所受的电磁力情况。从磁性槽楔安装工艺、绝缘粘接胶选型等方面提出改进意见，提高磁性槽楔在电机运行过程中的可靠性, 进而减少电机故障, 增强电机运行的可靠性。

关键词：磁性槽楔 气隙磁场 电磁力 磁性槽楔安装工艺

0 引言

理论和实践证明, 采用磁性槽楔可以减小电机的附加损耗, 提高电机效率, 降低绕组温升并能极大地改善了机振动和噪声。但是磁性槽楔的使用也存在一些问题, 磁性槽楔在气隙磁场中受到巨大磁拉力作用, 长期运行后, 可能产生机械疲劳损伤, 甚至磨损脱落。因此, 磁性槽楔运行可靠性研究非常重要。

1 磁性槽楔脱落原因分析

1.1 “机械腐蚀”

一般将交变磁拉力引起的磁楔振动磨去磁楔的故障过程称为“机械腐蚀”。电机在正常运行情况下，磁楔上有交变的主磁通和漏磁通通过，在磁通的作用下，磁楔会受到双倍工频的电磁拉力作用。松动的磁楔在交变磁拉力作用下，会在槽内以双倍工频频率振动，定子铁心硅钢片和磁楔的楔面不断的互相磨损，从而导致磁楔在槽内越来越松，进而磨损脱落。

1.2 “电腐蚀”

一般将交变磁通引起的磁滞和涡流损耗使磁楔缺损和脱落的过程称为“电腐蚀”。绕组定子磁楔上有主磁通和漏磁通通过，因此会产生磁滞和涡流损耗。当磁楔的电阻小于一定值时，由于磁滞与涡流损耗的增大，则温升升高，磁楔中的胶粘剂可能被热老化，引起磁楔故障。

2 磁性槽楔在电机磁场中受力情况分析

下面为某大型风力发电机磁性槽楔受力分析：

边界条件：额定运行状态，额定电压为690V，仅考虑铁芯直线部分槽楔受力，未考虑端部受力情况。

图1 磁性槽楔的受力分析 X红色为圆周切向 Y褐色为径向力

图 2最大变形 图 3 最大应力

分析得出：磁性槽楔1单槽槽楔受径向力拉力最大值1651N，切向力最大值933.4N。最大变形量4.1644e-7m最大应力2.2177e6Pa。槽楔变形最大点在中上部，导致槽楔受力接触点为槽楔最下沿， 随着运行历程的增加，槽楔最下沿会不断的磨损，槽楔支撑长度会不断缩短，中部变形会更大，久而久之槽楔将会有磨损脱落的风险。

3 采取的可靠性措施

3.1 磁性槽楔的选型

选择高强度导磁板加工制造的磁楔，该导磁板是在环氧树脂中均匀加入还原性铁粉，用无碱玻璃纤维布复合增强热压成导磁板。其各成分的含量如下：

表1 高强度导磁板成分

成分	重量占比(%)	体积占比(%)
玻璃纤维布	8-12	70 (大约)
环氧树脂(F级)	18-20
铁粉	70-75	30 (大约)

3.2热膨胀材料垫条的选用

采用热膨胀材料作为垫条，热膨胀垫条受热膨胀后，玻璃纤维会迅速填充各种形状的间隙，并产生无数的小空隙，极易吸漆。漆液固化后即可把与其接触的部分牢固地粘成一个整体。由于垫条的膨胀把磁楔顶起，使磁楔和定子铁心更加紧密的结合在一起。

3.3 磁性槽楔的嵌装

嵌装磁楔前应对槽口凸片进行修理。膨胀垫条相对层压板垫条较软，安装磁楔时要压紧垫条，并随磁楔移动，防止垫条褶皱翘起。磁楔伸出铁心端部部分不宜过长并应保持整齐。若伸出端部过长，会增加端部漏磁导；伸出部分参差不齐，会出现轴向电压，在磁楔上产生涡流。因此，磁楔与铁心槽口齐平时效果最好。

3.4环氧树脂粘接剂的选用

装配磁性槽楔后，使用一种环氧树脂粘接剂对磁性槽楔和铁心槽接触的两侧面进行涂抹，其目的是把磁性槽楔与铁心之间的工艺间隙用胶来填充，以增强槽楔与槽口之间的结合力。使用环氧树脂粘接剂要注意以下几点：首先,环氧树脂粘接剂的具体涂抹工艺要根据选用的环氧树脂的表干时间、完全固化时间等参数进行研究决定。其次，环氧树脂粘接剂的伸剪切强度、电气强度、体积电阻率、长期耐温性等性能参数也会影响粘接性能。再次, 环氧树脂粘接剂和浸渍漆的溶胀性也要进行研究性分析。

4 结束语

该大型风力发电机定子采用高强度磁性槽楔，在装配工艺上进行优化，采用膨胀材料垫条加环氧树脂粘接剂涂封相结合的装配工艺，其性能及可靠性与引拔磁性槽楔组装的电机相当，磁楔的运行可靠性得到很大的改善，且实施工艺比较方便。

参考文献

1、韦国清.电机磁性槽楔的应用及其运行可靠性《电气牵引》

2、仇明,张俊珍.电动机运行中磁性槽楔脱落原因分析和预防措施

《华北电力技术》