高导热绝缘材料对降低电机温升的重要作用

高导热绝缘材料对降低电机温升的重要作用

先先1,周

键2

(1.哈尔滨电机厂有限责任公司,哈尔滨150040;2.桂林电器科学研究所,广西桂林541004)摘要:介绍了电机温升限值和高导热绝缘材料的应用,阐述了导热热阻和蓄热系数的重要作用,提出了高、低压电机的高导热绝缘结构和降低电机温升的有效方法。结果表明,高导热绝缘材料的使用是降低电机温升的最有效方法。关键词:电机;温升;高导热;绝缘材料;方法中图分类号:TM215;TM301

文献标志码:A

文章编号:1009—9239(2008)04—0022一02

TheKeyRoleofHighHeatConductiveInsulating

Material

on

ReducingtheTemperatureRising

HEXinl。ZHOUJian2

in

Motors

(1.HarbinElectricMachineryCo.,Ltd,Harbin150040,China;2.GuilinElectrical

Equipment

Abstract:The

ScientificResearchInstitute,Guilin541004,China)

motorsand

theinsulatingmaterialswithhigh

resistance

andcoefficient

thermalconductivityofheat

accumulation

temperaturerisingin

the

key

werestated.Andweredescribed.It

roleofthermal

use

conductive

issuggestedthatthematerial

iS

ofhighheatconductiveinsulationstructureandhighheat

reduce

thetemperature

rising

in

high—and

conductiveinsulatinglow-voltagemotors.

themosteffectivewayto

Keywords:motor:temperaturerising;highheatconduction;insulatingmaterial;method

1前言

1;牵引电机与普通直流电机温升限值比较见表2。

牵引电机的工作特点之一是大电流低电压,因为

电机某部分的温度与其周围介质的温度之差,称为电机该部分的温升。温升是电机损耗和散热情况的量度。已成为评价电机性能的一个重要指标。采用新型绝缘材料、绝缘结构及绝缘工艺,特别是高导热绝缘材料和绝缘结构的使用,将改变电机热场的温度分布和散热设计,降低电机绕组温升,有效地提高电机的产品质量,保证其安全可靠运行。

2电机的温升限值

电流密度大,发热量大,必然造成电机绕组温升高,需

要采用耐高温并具有良好导热性的绝缘材料。电机绕

组的温升限值除了与各种绝缘等级的最高允许工作温度有关外,还与环境温度、热点温差有关。所谓热点温差是指当电机为额定负载时。绕组热点的稳定温度与绕组平均温度之差。各温度值与温升限值之间存在如下关系:

温升限值=允许温度一环境温度一热点温差

根据国家标准规定,不同绝缘等级的电机绕组有不同的允许温升。若超过了规定值,就会影响电机的使用寿命。严重时会烧毁电机。电机的温升一般是由

绕组导线电阻发热的铜耗;铁芯涡流发热的铁耗;空

3导热与温升

本文仅简述绝缘材料本身的导热性能(实际上VPI绝缘处理工艺通过减少气隙,提高绝缘结构的热

传导能力。也能有效地降低电机温升)。高导热绝缘材

冷的风阻发热和轴承润滑的摩擦发热等因素共同形成的。电机温升的高低代表着电机的设计和制造水平。中小型空冷电机不同绝缘等级的温升值限见表

收稿日期:2008一05—29

料的使用是降低电机温升的最有效方法之一,其关键作用是降低材料本身导热热阻和蓄热系数。

3.1导热热阻

作者简介:赫先先(1957一).女.辽宁丹东人.高级工程师,副总工程师,主要从事电机绝缘技术。(电话)0451—82872417(电子信箱)

hexinl957@163.corn。

导热热阻(R)是用来表征材料层或材料本身抵抗热流通过的能力或称阻力,表示为材料的厚度(口)与材料的导热系数(A)的比值。单位为m2・K/W

表I中小型空冷电机不同绝缘等级的温升值限

绝缘等级

AEBFH

绝缘结构许用温度,℃

105120130155180

环境温度,℃

4040404040

热点温差.℃

55lO1515

温升限值(电阻法),K

607580loo125

表2牵引电机与普通直流电机温升限值比较

电机类别

定子

牵引电机.K

1308050

B级

转子

1208040

F级

定子

155lOO55

H级

转子

14010040

200级

转子

16012535

定子

18012555

定子

200

转子

180

普通直流电机.K

差值,K

R-}

公式表明,提高材料的导热系数,减薄绝缘厚度,可减小导热热阻,这是降低电机温升的最有效方法之一。3.2蓄热系数

德国西门子公司研制的丝包导线,导热系数从

0.25

w/m・K提高到0.50w/m・K(2倍);美国杜邦公司研制的聚酰亚胺薄膜,导热系数从

0.15W/m・K提高到O.45W/m・K(3倍);

国外大公司早已意识到提高绝缘材料的导热性能,可以提升机电产品的制造水平,保持科学技术的

领先优势。

蓄热系数(S)是用来表征材料层或材料本身储

存热量的能力。取决于导热系数(A)、比热(C)、堆积

密度(舢)和热流动周期(T)。

s:椿忑‘

绝缘材料大部分由有机高分子组成,蓄热系数较

4结束语

(1)高导热绝缘材料的使用是降低电机温升的最

大,是其产生热态电击穿和热变形的主要原因。但在

电机的实际热场计算中,因不易测量常被忽视。3.3高导热绝缘材料的应用

铁芯绝缘采用高导热的半无机硅钢片漆涂层,引线绝缘采用高导热的辐照交联导线或高导热的粉云母带绕包导线及套管。定子线圈的绕组绝缘选材:①低压电机的散嵌绕组绝缘选用高导热的漆包线、高导热的槽绝缘和高导热的槽楔,组成高导热的绝缘结构。②高压电机的成型绕组绝缘选用高导热的丝包导线、高导热的主绝缘(粉云母带)、高导热的槽内绝缘和高导热的固定绝缘等,组成高导热的绝缘结构。提

有效方法之一。其重要的作用是降低材料本身的导热

热阻和蓄热系数。

(2)电机温升的水平代表着电机设计和制造的水平,具有较高的科技含量和适用价值。

(3)由于国内可以测定导热系数的仪器及单位较少。严重影响了导热绝缘材料的研发和其基础理论研

究的进展,应该引起相关单位的重视。

参考文献:

【I】王书渊.王栋。张奕黄。等.基于SCXI总线的电机温升测试系统

设计【J】.电气技术,2007(1):46-49.

【2】武建文.电机现代测试技术【M】.jE京:机械工业出版社.2007.13】郭振报.牵引电动机绝缘结构的分析和选定【c】.九江:第九届

全国绝缘材料与绝缘技术学术交流会论文集.2005.

【4】夏智峰.牵引电机磁极线圈级无空隙绝缘结构与绝缘技术的研

究fc】.九江:第九届全国绝缘材料与绝缘技术学术交流会论文

集.2005.

高绝缘材料及其整体结构的导热性能,必将有效地降

低电机温升,虽然会增加生产成本,但是对提高电机

的制造水平具有重要意义。

3.4国外最新的高导热绝缘材料

日本日立公司研制的环氧胶,导热系数从0.15W/m・K提高到0.96w/m・K(5倍);

瑞士依索拉公司研制的少胶粉云母带,导热系数从0.25W/m・K提高到0.50W/m・K(2倍);

【5l张奕.传热学fM】.南京:东南大学出版社.2004.

【6】张书香.化学建材生产及应用fM】.北京:化学工业出版社,

2004.

(7】刘子玉.电气绝缘结构设计原理【M】.北京:机械工业出版社,

1981.

高导热绝缘材料对降低电机温升的重要作用

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

赫兟, 周键, HE Xin, ZHOU Jian

赫兟,HE Xin(哈尔滨电机厂有限责任公司,哈尔滨,150040), 周键,ZHOU Jian(桂林电器科学研究所,广西,桂林,541004)绝缘材料

INSULATING MATERIALS2008,41(4)3次

参考文献(7条)

1.刘子玉 电气绝缘结构设计原理 19812.张书香 化学建材生产及应用 20043.张奕 传热学 2004

4.夏智峰 牵引电机磁极线圈级无空隙绝缘结构与绝缘技术的研究 20055.郭振报 牵引电动机绝缘结构的分析和选定 20056.武建文 电机现代测试技术 2007

7.王书渊;王栋;张奕黄 基于SCXI总线的电机温升测试系统设计[期刊论文]-电气技术 2007(01)

引证文献(3条)

1.卢春莲.付强 耐高压绝缘材料的研究现状及进展[期刊论文]-绝缘材料 2010(3)

2.焦丕玉.朱宏.张建.王晓梅 大功率变流装置层压母线用绝缘胶粘剂研究[期刊论文]-舰船科学技术 2010(8)3.王苏卫 增安型防爆电机标准中tE指标计算探讨[期刊论文]-船电技术 2009(12)

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jycltx200804007.aspx

高导热绝缘材料对降低电机温升的重要作用

先先1,周

键2

(1.哈尔滨电机厂有限责任公司,哈尔滨150040;2.桂林电器科学研究所,广西桂林541004)摘要:介绍了电机温升限值和高导热绝缘材料的应用,阐述了导热热阻和蓄热系数的重要作用,提出了高、低压电机的高导热绝缘结构和降低电机温升的有效方法。结果表明,高导热绝缘材料的使用是降低电机温升的最有效方法。关键词:电机;温升;高导热;绝缘材料;方法中图分类号:TM215;TM301

文献标志码:A

文章编号:1009—9239(2008)04—0022一02

TheKeyRoleofHighHeatConductiveInsulating

Material

on

ReducingtheTemperatureRising

HEXinl。ZHOUJian2

in

Motors

(1.HarbinElectricMachineryCo.,Ltd,Harbin150040,China;2.GuilinElectrical

Equipment

Abstract:The

ScientificResearchInstitute,Guilin541004,China)

motorsand

theinsulatingmaterialswithhigh

resistance

andcoefficient

thermalconductivityofheat

accumulation

temperaturerisingin

the

key

werestated.Andweredescribed.It

roleofthermal

use

conductive

issuggestedthatthematerial

iS

ofhighheatconductiveinsulationstructureandhighheat

reduce

thetemperature

rising

in

high—and

conductiveinsulatinglow-voltagemotors.

themosteffectivewayto

Keywords:motor:temperaturerising;highheatconduction;insulatingmaterial;method

1前言

1;牵引电机与普通直流电机温升限值比较见表2。

牵引电机的工作特点之一是大电流低电压,因为

电机某部分的温度与其周围介质的温度之差,称为电机该部分的温升。温升是电机损耗和散热情况的量度。已成为评价电机性能的一个重要指标。采用新型绝缘材料、绝缘结构及绝缘工艺,特别是高导热绝缘材料和绝缘结构的使用,将改变电机热场的温度分布和散热设计,降低电机绕组温升,有效地提高电机的产品质量,保证其安全可靠运行。

2电机的温升限值

电流密度大,发热量大,必然造成电机绕组温升高,需

要采用耐高温并具有良好导热性的绝缘材料。电机绕

组的温升限值除了与各种绝缘等级的最高允许工作温度有关外,还与环境温度、热点温差有关。所谓热点温差是指当电机为额定负载时。绕组热点的稳定温度与绕组平均温度之差。各温度值与温升限值之间存在如下关系:

温升限值=允许温度一环境温度一热点温差

根据国家标准规定,不同绝缘等级的电机绕组有不同的允许温升。若超过了规定值,就会影响电机的使用寿命。严重时会烧毁电机。电机的温升一般是由

绕组导线电阻发热的铜耗;铁芯涡流发热的铁耗;空

3导热与温升

本文仅简述绝缘材料本身的导热性能(实际上VPI绝缘处理工艺通过减少气隙,提高绝缘结构的热

传导能力。也能有效地降低电机温升)。高导热绝缘材

冷的风阻发热和轴承润滑的摩擦发热等因素共同形成的。电机温升的高低代表着电机的设计和制造水平。中小型空冷电机不同绝缘等级的温升值限见表

收稿日期:2008一05—29

料的使用是降低电机温升的最有效方法之一,其关键作用是降低材料本身导热热阻和蓄热系数。

3.1导热热阻

作者简介:赫先先(1957一).女.辽宁丹东人.高级工程师,副总工程师,主要从事电机绝缘技术。(电话)0451—82872417(电子信箱)

hexinl957@163.corn。

导热热阻(R)是用来表征材料层或材料本身抵抗热流通过的能力或称阻力,表示为材料的厚度(口)与材料的导热系数(A)的比值。单位为m2・K/W

表I中小型空冷电机不同绝缘等级的温升值限

绝缘等级

AEBFH

绝缘结构许用温度,℃

105120130155180

环境温度,℃

4040404040

热点温差.℃

55lO1515

温升限值(电阻法),K

607580loo125

表2牵引电机与普通直流电机温升限值比较

电机类别

定子

牵引电机.K

1308050

B级

转子

1208040

F级

定子

155lOO55

H级

转子

14010040

200级

转子

16012535

定子

18012555

定子

200

转子

180

普通直流电机.K

差值,K

R-}

公式表明,提高材料的导热系数,减薄绝缘厚度,可减小导热热阻,这是降低电机温升的最有效方法之一。3.2蓄热系数

德国西门子公司研制的丝包导线,导热系数从

0.25

w/m・K提高到0.50w/m・K(2倍);美国杜邦公司研制的聚酰亚胺薄膜,导热系数从

0.15W/m・K提高到O.45W/m・K(3倍);

国外大公司早已意识到提高绝缘材料的导热性能,可以提升机电产品的制造水平,保持科学技术的

领先优势。

蓄热系数(S)是用来表征材料层或材料本身储

存热量的能力。取决于导热系数(A)、比热(C)、堆积

密度(舢)和热流动周期(T)。

s:椿忑‘

绝缘材料大部分由有机高分子组成,蓄热系数较

4结束语

(1)高导热绝缘材料的使用是降低电机温升的最

大,是其产生热态电击穿和热变形的主要原因。但在

电机的实际热场计算中,因不易测量常被忽视。3.3高导热绝缘材料的应用

铁芯绝缘采用高导热的半无机硅钢片漆涂层,引线绝缘采用高导热的辐照交联导线或高导热的粉云母带绕包导线及套管。定子线圈的绕组绝缘选材:①低压电机的散嵌绕组绝缘选用高导热的漆包线、高导热的槽绝缘和高导热的槽楔,组成高导热的绝缘结构。②高压电机的成型绕组绝缘选用高导热的丝包导线、高导热的主绝缘(粉云母带)、高导热的槽内绝缘和高导热的固定绝缘等,组成高导热的绝缘结构。提

有效方法之一。其重要的作用是降低材料本身的导热

热阻和蓄热系数。

(2)电机温升的水平代表着电机设计和制造的水平,具有较高的科技含量和适用价值。

(3)由于国内可以测定导热系数的仪器及单位较少。严重影响了导热绝缘材料的研发和其基础理论研

究的进展,应该引起相关单位的重视。

参考文献:

【I】王书渊.王栋。张奕黄。等.基于SCXI总线的电机温升测试系统

设计【J】.电气技术,2007(1):46-49.

【2】武建文.电机现代测试技术【M】.jE京:机械工业出版社.2007.13】郭振报.牵引电动机绝缘结构的分析和选定【c】.九江:第九届

全国绝缘材料与绝缘技术学术交流会论文集.2005.

【4】夏智峰.牵引电机磁极线圈级无空隙绝缘结构与绝缘技术的研

究fc】.九江:第九届全国绝缘材料与绝缘技术学术交流会论文

集.2005.

高绝缘材料及其整体结构的导热性能,必将有效地降

低电机温升,虽然会增加生产成本,但是对提高电机

的制造水平具有重要意义。

3.4国外最新的高导热绝缘材料

日本日立公司研制的环氧胶,导热系数从0.15W/m・K提高到0.96w/m・K(5倍);

瑞士依索拉公司研制的少胶粉云母带,导热系数从0.25W/m・K提高到0.50W/m・K(2倍);

【5l张奕.传热学fM】.南京:东南大学出版社.2004.

【6】张书香.化学建材生产及应用fM】.北京:化学工业出版社,

2004.

(7】刘子玉.电气绝缘结构设计原理【M】.北京:机械工业出版社,

1981.

高导热绝缘材料对降低电机温升的重要作用

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

赫兟, 周键, HE Xin, ZHOU Jian

赫兟,HE Xin(哈尔滨电机厂有限责任公司,哈尔滨,150040), 周键,ZHOU Jian(桂林电器科学研究所,广西,桂林,541004)绝缘材料

INSULATING MATERIALS2008,41(4)3次

参考文献(7条)

1.刘子玉 电气绝缘结构设计原理 19812.张书香 化学建材生产及应用 20043.张奕 传热学 2004

4.夏智峰 牵引电机磁极线圈级无空隙绝缘结构与绝缘技术的研究 20055.郭振报 牵引电动机绝缘结构的分析和选定 20056.武建文 电机现代测试技术 2007

7.王书渊;王栋;张奕黄 基于SCXI总线的电机温升测试系统设计[期刊论文]-电气技术 2007(01)

引证文献(3条)

1.卢春莲.付强 耐高压绝缘材料的研究现状及进展[期刊论文]-绝缘材料 2010(3)

2.焦丕玉.朱宏.张建.王晓梅 大功率变流装置层压母线用绝缘胶粘剂研究[期刊论文]-舰船科学技术 2010(8)3.王苏卫 增安型防爆电机标准中tE指标计算探讨[期刊论文]-船电技术 2009(12)

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