[发明专利]细长形高温电机定子结构及制作方法

说明书

一种极大长/径比高温电机定子，该定子包括机壳、开口槽定子铁心、半闭口槽铁心、绕组、绝缘涂层和导热涂层；开口槽定子铁心设置在半闭口槽铁心外围，机壳设置在开口槽定子铁心外围；所述半闭口槽铁心内嵌有高温电磁线制成的绕组，绕组由绝缘涂层粘合在一起，绝缘涂层外是导热涂层。这种拼装式定子结构彻底解决了细长电机嵌线效率低的问题，降低了对电机电磁线表面光滑度的要求。绕组绝缘涂层的外表面涂覆导热涂层，提高了高温电机的散热性能。

技术领域：本发明涉及电机，尤其涉及高温应用场合下的超细长形高温电机的定子设计及实现方法。

背景技术：增强型地热系统(Enhanced Geothermal Systems，EGS)用高温潜水电动机、蒸汽辅助重力泄油(Steam Assisted Gravity Drainage，SAGD)用高温潜油电动机、以及安装于烟囱的排烟电动机，它们都工作在有限直径、较深井筒的高温(200℃～300℃)环境中。这类用途的电机为细长形结构，直径Φ87mm～Φ500mm、长度1m～10m。目前具有类似结构的潜水电机和潜油电机为了增强机械可靠性，电机的定子冲片普遍采用闭口槽设计，同时电机细长，在电机绕组嵌线时采用穿线工艺，这种工艺不仅要求电机绕组用电磁线表面光滑，而且生产效率低、槽满率低。

较低温度的潜水电机(或潜油电机)，其绕组通常采用聚酰亚胺氟-46薄膜烧结电磁线，光滑度好，但耐温最高仅达240℃，同时，槽满率仅能达50％左右，为了提高电机的耐温等级，需要采用新型绝缘电磁线。目前，采用云母、玻璃丝等耐热材料所制备的耐高温电磁线虽能耐高达350℃以上的温度，但这种电磁线表面光滑度差，不适合穿线工艺。专利CN201610865404.6提出的定子外开口槽虽然解决了穿线工艺的不足、提高了槽满率，但外开槽内填充的磁性环氧树脂导磁性能远低于硅钢片，造成电机漏磁大、功率密度低；由于磁性环氧树脂在高温时会软化、脱落，甚至焦化，环氧树脂内脱落的Fe-Si磁性颗粒会降低电机的绝缘能力，该结构不适用于高温电机。

发明内容：

发明目的：本发明目的是克服目前大长/径比电机耐温能力不足的问题，提供一种嵌线工艺简单的、散热性能佳的极大长/径比高温电机定子及其制作方法，旨在提高大长/径比电机耐温等级。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：

一种极大长/径比高温电机定子结构，其特征在于：该电机定子由开口槽定子铁心和半闭口槽铁心、绕组、槽绝缘、槽楔、绝缘涂层和导热涂层构成；高温电磁线制成的绕组嵌于半闭口槽铁心内，绕组表面由浸渍的高温绝缘漆烘干后形成绝缘涂层，绝缘涂层将独立的电磁线粘合成整体；绝缘涂层外面涂覆有导热涂层，大大的增加了电机的散热能力。

这种极大长/径比高温电机定子结构中，开口槽定子铁心和半闭口槽铁心均为沿圆周均匀分布(即整体为如图所示的圆柱形结构！)，且为平行齿、梯形槽。

开口槽定子铁心和半闭口槽铁心由无取向电机用硅钢片材料制成，并由多片硅钢片叠压而成。开口槽定子铁心包括辅助齿和轭，辅助齿数量为n_t；辅助齿的宽度略小于半闭口槽铁心槽口的宽度，差值0.1mm左右，从而辅助齿能嵌入到槽口中。

绕组内层为镀镍纯铜导体，镀镍纯铜导体上烧结有一层聚酰亚胺F46薄膜，在聚酰亚胺F46薄膜外面缠绕云母带，云母带外绕包玻璃丝，最后涂上无机纳米改性聚酰亚胺漆膜，这种材料就大大增大了耐温能力。

定子嵌线时，首先将半闭口槽铁心穿到芯棒上压紧，在槽中放入槽绝缘，然后将线圈按一定规则从槽口嵌入到槽中，嵌好绕组后，压入槽楔。该定子结构配合嵌线工艺大幅度的增加了槽满率，并降低了对电磁线表面光滑程度的要求。