线圈制造技术

线圈制造技术

第一节 概述

在电机实现能量转换过程中，绕组起着极为重要的的作用。当绕组在磁场中旋转时，绕组将产生感应电势；当绕组中有电流流过时将产生磁场；如果在磁场中，绕组中有电流流过将产生电磁转矩。所以，电机绕组按其用途分，有电枢绕组和磁极绕组。

绕组是由按一定的规律连接起来的许多绕组元件组成的，能独立存在的绕组元件也称为线圈。直流电机的电枢一个槽是把几个相邻绕组元件用绝缘材料组合包扎起来就成为一个整体称为直流电枢线圈。一般一个绕组元件有两个出头，直流电枢线圈的出头是由放在同一个电枢铁心槽的相邻线圈元件数决定的。

根据电机的性能和使用围的不同，线圈的构造和制造方法也各不一样。按线圈的外形和制造方法分，有硬绕组〔成型绕组〕和软绕组〔散嵌绕组〕。一般用扁电磁线、铜扁线制成的绕组为硬绕组，在大、中功率的直流和交流电机中广泛采用硬绕组；用圆电磁线绕制成的散嵌绕组为软绕组，主要用于中、小功率的异步电机和励磁电机。

线圈主要由导电材料和绝缘材料两大类材料制作成的。在牵引电机线圈中所用导电材料全部采用铜导线，所用的绝缘材料的耐热等级大局部采用H级，目前越来越多的电机采用200级。

线圈在制作过程中根据企业能力和水平的不同，采用的制造方式也不同。线圈制造的方式有：机械制造、半机械制造或手工制造。靠的是非标设备和专用工装、模具，用手工来完成的。随着电机体积功率的不断加大，对线圈制造精度的要求也越来越高。要严格控制线圈制造各工序质量，才能保证下工序电机装配要求。为了提高线圈的规整性和一致性，机械制造是线圈的开展方向。线圈在制造过程中要注意防止毛刺的产生，各生产环节尽可能防止对导线和绝缘的损伤。否那么，易造成线圈匝间短路和电机对地击穿。 电机在运行过程 中线圈将受到电磁作用、热作用、机械振动作用以及环境因素的影响，因此，不断采用先进的制造技术，进一步完善和提高线圈制造工艺水平，对提高线圈制造质量和牵引电机运行的可靠性有着重要的意义。

直流电机绕组线圈的主要类型有：励磁线圈、换向极线圈〔附加极线圈〕、补偿绕组线圈、均压线和电枢线圈；交流电机绕组线圈的主要类型有：电枢线圈、励磁线圈。

1.直流电枢绕组

直流电机电枢绕组是由线圈元件、换向器、电刷组合的整体。直流电枢绕组有以下几种类型：单叠绕组、复迭绕组、单波绕组、复波绕组及混合绕组。其中单叠绕组和单波绕组是最根本的。各种绕组的差异关键在于他们的联接规律。绕组元件的联接规律，是通过节距来确定的。各种绕组有不同的特点，主要区别在于从电刷外看进去，绕组元件联接成不同数目的并联支路。不同的并联支路数在一定程度上反映了电枢可以通过电流的大小。从构造上讲，一个直流电枢线圈从外形上看分鼻部、直线部、前端接、后端接等局部

1.1极距和节距

1.1.1极距〔τ〕

在电枢外圆上相邻两主极中心线的距离，称为极距。极距可用外圆弧长表示其公式为： ＝有时也用实槽数表示。

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Da2p；

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1.1.2节距的定义

所谓节距是指被连接起来的两个元件边或换向片之间的距离。我们把电枢铁心上所开的放置电枢绕组的槽称为实槽；每个实槽每层包含几个元件边，为了说明每个元件边所处的具体位置，把每个元件边称一个虚槽，就是把实槽看成有几个虚槽所合成。

〔1〕第一节距也称后节距y1：是一个元件的两个有效边在电枢外表上所跨的距离，也称线圈的跨距。用实槽数来表示，所以应等于整数。为了使直流电机产生较大的感应电势或产生较大的电磁力矩，第一节距应等于或近于一个极距。y1ZZ时，称为“长距〞绕组，y1时，称为“短距〞绕组。 2p2p〔2〕第二节距y2：是相串联在一起的两个元件中，第一个元件的下元件边到第二个元件的上元件边之间在电枢外表上所跨的距离，用虚槽数来表示。

〔3〕合成节距y：是相串联在一起的两个元件的对应边在电枢外表上所跨的距离。用虚槽数来表示

〔4〕换向节距yK：每一个元件的首端和尾端所联接的两个换向片之间在换向器外表上的距离。以换向器的片数表示。

1.2绕组的形式

〔1〕单叠绕组：特点是每一绕组元件的两个线端接到两相邻的换向片上，而且位置相邻的两个元件是依次相串联的。它的换向节距和合成节距均等于1。单叠绕组是将同一磁极下相邻的元件依次串联起来，所以单叠绕组的并联支路数等于电机的磁极数。

〔2〕双叠绕组：与单叠绕组的不同点决定于换向节距，yK＝2，就成了双叠绕组。并联支路数将是单叠绕组的两倍。

〔3〕单波绕组：特点是每一元件的两个线端接到的换向片相隔较远，相串联的两个元件也相隔较远呈波浪形，故称波绕组。它与叠绕组的区别，是在换向节距上，由于两个相串联的元件的感应电势应是同方向的，那么两个相串联的元件对应边应处在同极性磁极下，因此换向节距约等于两个极距。它的第一节距与叠绕组一样，近于或等于一个极距。

〔4〕复波绕组：如果波绕组的元件在电枢外表和换向器上绕过一周之后，不是落在与起始换向片相邻的换向片上，而是落在与起始换向片相距两片的换向片上，这样就成为双波绕组。

〔5〕蛙式(混合)绕组：是由叠绕组和波绕组混合组成，线圈其形状像蛙，所以称为蛙式绕组。这种绕组本身就具有完善的均压作用，可节省均压线。大容量直流电机多采用。

〔6〕电枢绕组的均压线:： 直流电机的电枢绕组都是由两条或几条支路组成的。在理想的情况下,各支路感应电势的大小应该相等。电枢电流也应均匀地分配在各支路。但在实际的电机中，由于各种制造和运行因素使各支路电流分配不均。如果电枢绕组的各支路间联有均压线进展均衡，可以消除各支路电流分配不均的现象。常用的均压线有两种：甲种均压线和乙种均压线。

1〕甲种均压线：适用于单迭绕组。特点是将电枢绕组中理论上电位相等的点用导线连接起来。把绕组中所有等电位点都连接起来的称为全额均压线；把局部等电位点在换向器端连接起来的为局部均压线。在牵引电动机中，电力机车的脉流牵引电动机和ZD108型直流牵引电动机采用了全额均压线，其他电机采用了局部均压线。

2〕乙种均压线：单波绕组由于只有两个支路容易均衡，只有复波绕组才使用均压线.。

2.补偿绕组

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大容量的脉流牵引电动机换向困难，为了提高电机的可靠性，减少换向元件中的变压器电势，通常设置补偿绕组。补偿绕组流过负载电流，借以抵消电枢绕组中流过负载电流时造成的磁场畸变。补偿绕组多为同心式绕组跨接在两个主磁极极面，中心与换向极中心重合。

3.交流电机电枢绕组

3.1几个根本概念

〔1〕感应电动势的频率f：等于fpn。 60〔2〕同步转速：即当电源频率一定时电机的转速n60f为一恒定值，这个值称为同步转速。我p国电网频率为工频f＝50Hz。

〔3〕槽电动势星形图：当把电枢上个槽导体按正弦规律变化的电动势分别用矢量表示时，这些矢量构成一个辐射星形图，称为槽电动势星形图。

p3600〔4〕槽距电角：相邻两槽间的距离以电角度表示时，称为槽距电角。1＝

Zp－电机的极对数；Z－电枢槽数。 〔5〕分相和每极每相槽数：

所谓分相，就是在星形图上划分各相所属槽号。分相的原那么是使每相电动势最大，且三相电动势对称。为了使三相电动势相等，

每极每相槽数是指每相在每极下应占有相等的槽数，以q表示；q

〔6〕相带：每极下各相所占的电角度数称为相带〔一般为60º相带〕。 〔7〕交流电机极距：极距以槽数计算时， ＝Zm－相数。 2pmZ； 2p〔8〕绕组的整距、短距和长距：绕组的节距y1表示，当y1＝τ时称为整距绕组；当y1<τ时称为短距绕组；y1>τ时称为长距绕组。为了改善电动势波形以及节省材料，通常采用短距绕组。

3.2交流电机电枢绕组的分类

（1） 按定子绕组形成的磁极数分类：

１〕凸极式绕组：每个线圈组形成一个磁极的绕组。每相绕组的线圈组数与电机的磁极相等,每相相邻的两个线圈组的连接方式必须是反接串连，即“头接头〞“尾接尾〞。

2〕隐极式绕组：每个线圈组形成一对磁极的绕组。每相绕组的线圈组数为电机的磁极数的一半，因为另一半磁极由线圈组产生的磁通共同形成。线圈组的连接方式必须是顺接串连，即“尾接头〞。

〔2〕按定子绕组的形状与嵌装方式分类：可分为集中绕组和分布绕组。采用分布绕组的电机定子，一般有几个线圈按照一定的规律嵌装布线组成线圈组。根据嵌装布线排列形式的不同，又可分为同心式和叠式两种类型。牵引电机一般采用分布绕组。

1〕同心式绕阻：同心式绕阻是由几个大小不同的线圈，按一个中心位置嵌装成回子形状的线圈组。同心式绕组可根据不同嵌装方式形成双平面与三平面绕组。小功率电动机多采用同心式绕阻。

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2〕叠式绕阻：叠式绕阻是由形状一样的线圈，分别以每槽嵌装一个或两个线圈边,并在槽外端部逐个相叠均匀分布的形式。根据每槽嵌装的线圈边数的不同, 叠式绕阻又分单层叠式绕阻和双层叠式绕阻两种。由于嵌装布线方式的变化不同，单层叠式绕阻又可分为单层链式、单层穿插式、和单双层混合绕组。一般三相电机的定子绕组较多采用叠式绕阻。

第二节线圈构造分类

1.电枢线圈

电枢线圈按其构造和制造工艺的不同，可分为成型线圈〔硬绕组〕和散嵌线圈〔软绕组〕。

1.1硬绕组〔成型线圈〕

直〔脉〕流、交流异步牵引电机电枢线圈都采用成型线圈，直〔脉〕流牵引电机电枢线圈属于单匝成型绕组。成型线圈一般为绝缘扁铜线制成的，较容易保持一定形状。

直〔脉〕流牵引电机电枢线圈大局部采用单叠绕组，如ZQDR—410、ZD106、ZD800—1、ZD105等电机都是单叠绕组。GY27直流辅助电机为单波绕组。ZQDR—1350直流牵引发电机为蛙式绕组。为了降低损耗改善散热电枢线圈按其在铁芯槽的排列方式又可分为：竖放、穿插竖放和平放三种方式。

交流定子线圈根据线圈的绕制形状与嵌装布线方式不同可分为集中式绕组和分布式绕组，分布式绕组又可分为同心式绕组和叠式绕组、交流电机转子绕组分笼型和绕线型。

1.2软绕组

软绕组一般为散嵌绕组，用圆电磁线〔单匝绕制或多匝并绕〕绕制而成。常用于工作电压500V以下中小型交流电机的电枢线圈和励磁线圈。交流电机的电枢线圈有单层绕组、双层绕组、单双层绕组等。

2.补偿线圈

脉流电机为了改善脉流情况下的换向，一般都设有补偿线圈。补偿线圈为同心式线圈。采用成型线圈。

3.磁极线圈

不管是直流电机还是交流电机的磁极线圈一般都用铜扁线、铜母线、铜带，形状为圆形、矩形或方形电磁线制作而成。

(1)按其用途不同可分为：主极线圈、换向极线圈、、串励线圈、交流磁极线圈、启动线圈、它励线圈、励磁线圈等。

(2)按其绕制的工艺方法可分为扁绕线圈和平绕线圈。

3.1扁绕磁极线圈

沿导线窄边进展绕制的线圈为扁绕线圈。如：ZQDR—410型直流牵引电动机主、附加极线圈，脉流牵引电动机的附加极线圈和ZD105、ZD114型脉流牵引电机的主极线圈以及同步主发电机的磁极线圈等都是扁绕线圈；附加极线圈一般为圆头线圈〔两中心〕，主极线圈和同步主发电机的磁极线圈一般为平头线圈〔四中心〕，而且有的同步主发电机的磁极线圈的导线高宽比拟大，例如JF202型的磁极线圈导线高宽为2.145 mm。

3.2平绕磁极线圈

沿导线宽边进展绕制的线圈为平绕线圈。如：ZQ800—1型脉流牵引电机主极线圈、ZQDR—410C、ZD106、GE752AF8型直流牵引电机的主极线圈、ZD115型脉流牵引电机主极线圈等都是平

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绕线圈。

为了改善圆形机座磁极线圈的散热条件又将扁绕和平绕线圈进展压弧。所以磁极线圈又有压弧和不压弧之分。

随着电机制造技术的不断开展，线圈的构造也发生了较大变化，品种越来越多。其中构造较为复杂的磁极线圈有：为地铁生产地铁电机〔YZ18〕的上、下分层连续平绕的附极线圈；为地铁生产的电机上、下分层连续平绕，同时对分层线圈整体压弧的主极线圈；先扁绕后压弧然后进展削角的ZDY35型电机主极线圈；大高宽比线规绕制的ZQDR—310、GTA24型磁极线圈。较为复杂的磁极线圈有：引线头冲弯然后进展打扁或滚扁的ZQ800-1型、ZD105型电机电枢线圈；多匝平放线圈引线进展平弯70°接着扭弯90°的GE776电机电枢线圈。脉流牵引电机的补偿线圈为多匝同心式连续绕制，需要专用的设备和工装，不但成型困难连保管运输都会影响线圈质量。

4.局部牵引电机线圈构造简图

ZD106型直流牵引电动机平绕主极〔穿插〕线圈如〔图13-1〕、换向极线圈(图13-2)、ZQ800型电枢线圈〔图13－3〕、JD106型交流牵引电机的定子线圈如〔图13-4〕、ZQ800型脉流牵引电机补偿线圈如〔图13-5〕

图13-1 ZD106电机主极〔穿插〕线圈

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图13-2换向极线圈

图13-3 ZQ800电枢线圈

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图13-4 JD106交流牵引电动机定子线圈

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图13-5 ZQ800脉流牵引电动机补偿线圈

牌号 1﹟号铜 2﹟号铜 元 素 数 值 最小值 最大值 最小值 最大值 Cu+Ag 99.95 － 99.90 － P Bi Sb As Fe Ni Pb Sn Zn O2 杂质总和 －0.05 －0．1 － 0．001 －－ －0．001 －0．001 －0．002 －0．002 －0．002 －0．002 －0．005 －0．005 －0．002 －0．005 －0．003 －0．005 －0．002 －0．002 －0．005 －0．005 －0．005 －0．005 －0．02 －0．06 第三节 线圈的铜导线

1.铜导线

牵引电机线圈是用铜导线制作而成(根本不用铝导线) , 其中以铜扁线TBR、铜母线TMR、扁电

磁线和圆电磁线为主，铜带用量较少。产品代号表示方法TBR、 TDY，T－铜 、B－扁线、D－铜带、R－软态、Y－硬态。

线圈导线材料应是电阻率很小的良导体。铜是导电材料中最重要的的一种金属，它的导电性仅次于银。它具有一系列的优点：电阻率低；在常温下有足够的机械机强度，具有良好的延展性，便于加工；化学性能稳定，不易氧化和腐蚀；容易焊接等。线圈导线用铜是纯铜〔或称紫铜〕。铜又分为硬铜和软铜。硬铜即经过压延、拉制等加工后，其硬度、弹性、抗拉强度都有所曾加，电阻率也有所曾加，如果将硬铜经过退火处理，那么为软铜，软铜的导电性能很好，延伸率高，但机械强度差。

1.1纯铜的成分和性能

〔1〕纯铜的化学成分，见表13-1。

〔2〕纯铜的物理和机械性能，见表13-2。

表13-1

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表13-2

物理量 熔点 密度〔20０Ｃ〕 比热容〔20０Ｃ〕 比能 热导率〔20０Ｃ〕 线膨胀系数 〔20～100０Ｃ〕 电阻率〔20０Ｃ〕 电阻温度系数〔20０Ｃ〕 弹性模量Ｅ〔20０Ｃ〕 屈服强度δ抗拉强度δｓ单位 ℃ g／cm３ J.〔kg．k〕－１ 〔J／Kg〕 W〔m．k〕－１ 10－６．k－１ 10－２Ω．mm２／m 10－３／０Ｃ N／mm２ N／mm２ N／mm２ N／mm２ 软态 硬态 软态 硬态 软态 硬态 软态 硬态 软态 硬态 20℃ 200℃ 400℃ 伸长率 硬度 ％ HV 软态 硬态 软态 硬态 铜〔Cu〕 1084.5 8089 385 212000 386 16.6 1.7241 1.777 3.93 3.81 112770 59～79 294～372 196～235 343～441 56～69 108～118 68 49 14 30～50 >0.5 <48 90～136 ｂ疲劳极限 蠕变极限 N／mm２

1.2对铜导线的根本技术要求

〔1〕原材料应采用GB468要求的铜线锭或符合GB3952要求的铜杆制造，也可以采用低氧和无氧

铜杆制造。化学成分应符合国家标准，杂质的含量不大于0.05％，其中磷不大于0.001%。

(2)要求有较小的电阻系数。如：TBR扁铜线在温度为20℃时，电阻系数不大于0.017241Ω·mm/m。

表13-3 200C电阻率〔不大于〕 TBR 0.017241 TBY1 0.01777 TBY2 0.01777 TDR 0.01737 TDY 0.01777 2 (2)具有良好的导热性和耐腐蚀性。

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(3)在常温下有足够的机械强度。为防止铜线在绕制时出现断裂、裂纹等现象，铜扁线应便于加工.。具有一定的抗拉强度、伸长率，一般抗拉强度不小于206N/mm，伸长率不小于30~42 %(导线越大最小伸长率也越大)。对于铜母线TMR抗拉强度不小于206N/mm，伸长率不小于35 %。导线应有良好的延展性，便于加工。

表13-4 型 标称尺寸 TBR 号 抗拉强度〔不大于〕N/mm 275 255 245 245 TDR 35 35 222TBY1 伸长率〔不小于〕 ％ 30.0 34.0 36.0 36.0 3 3 4 5 抗拉强度〔不大于〕N/mm 275~37255~33245~30245~27TDY1 250 250 10 15 2TBY2 伸长率〔不小于〕 ％ 1.5 2.0 3.0 3.0 抗拉强度〔不大于〕N/mm 373 333 304 275 TDY2 309 289 2伸长率 〔不小于〕 ％ 0.4 0.7 1.7 1.7 0.8a2.00 2.00a4.00 0 0 4.00a6.06.00a7.1 0.8〔1〕尺寸偏差和圆角半径应符合标准；

〔2〕外表应光潔、平整、无裂痕及明显损伤，无严重的氧化物等与良好工业产品不相称的任何缺陷；

〔3〕线盘导线排列应整齐；重量应符合用户的要求〔一般可按两个线圈用料计算〕。 〔4〕弯曲：弯曲边直径尺寸选定〔见表13-5〕

1〕硬状态铜扁线b边弯 曲 90°，外表应不出现裂纹。 2〕软状态铜扁线a边弯 曲 90°，外表应不出现裂纹。

表13-5 弯曲圆柱直径根据弯曲边尺寸选定 尺寸mm 型号 TBR TDR TBY 2 2 4 4 8 16 32 0.8～4.00 4.25～8.00 8.50～16.00 9.00～16.00 16.00～30.00 2.电磁线

绕组或线圈用的带有绝缘层的导线称电磁线。电磁线种类繁多，按其截面的形状，可分为圆线、扁线、和带状导线三种。按照绝缘层的特点和用途，电磁线可分为漆包线、绕包线、无机绝缘线和特种电磁线四大类。牵引电机线圈一般采用漆包线和绕包线。

电磁线型号的表示方法：绝缘层系列－绝缘材料代号－绝缘特征代号－导线材料－导线特征－绝

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缘层厚度／耐热等级；

〔1〕绝缘层系列有： 1〕绝缘漆系列代号〔Q〕：绝缘材料代号有：Y—油性漆〔一般省略不写〕、QZ—聚酯类漆、QZ(G)—改性聚酯、QQ—缩醛类漆、QA—聚氨酯漆、QX—聚酰胺漆、QY—聚酰亚胺漆、QXY—聚酰胺聚酰亚胺漆、QH—环氧漆。

2〕绝缘纤维系列〔S〕：绝缘材料代号有：SB—玻璃丝、SR—人造丝、ST—天然丝。 3〕绝缘薄膜系列〔M〕：绝缘材料代号有M－聚酯薄膜、MYF—聚酰亚胺F-46薄膜。 4〕无机膜系列：YM—氧化膜、BM—玻璃膜。

〔2〕绝缘特征代号：B—编织、C—醇酸浸渍、E—双层、G—硅有机浸渍、J—加厚、N—自粘性、F—耐冷冻剂性、S—三层。

〔3〕导体材料代号：T－铜线〔一般省略不写〕、L—铝线、TWC—无磁铜线。 〔4〕导体特征代号：Y－圆线〔一般省略不写〕、B—扁线、D—带〔箔〕、J—绞制、R—柔软。 〔5〕派生：1－薄漆层、2—厚漆层、3—特薄漆层。

2.1漆包线

漆包线要求漆膜均匀、光滑、蔽覆完全〔针孔数少〕。导线直径及漆膜厚度应符合国家标准。漆包线的性能由漆膜决定，一般包括以下几项，见表3-6。

〔1〕机械性能：漆膜应耐刮，有弹性和适当的柔软性及伸长率，以保证在绕线、嵌线、形、整形等过程中，漆膜能经受摩擦、弯曲、拉伸和压缩等作用而不致损伤。漆包线的柔软性一般用回弹角表示，回弹角越大，说明漆包线的柔软性越小。漆包圆线的回弹角要求当直径大于1.6mm时漆包圆线漆包圆线的回弹角不大于5°。耐刮试验模拟漆包线绕制、嵌线整形过程中，漆膜能经受摩擦和刮削等作用。不同品种的漆包线，其刮漆指标略有不同。

〔2〕电性能：主要是漆膜的击穿电压要高，其值取决于漆膜品种及厚度。对于高频、高压电机绕组用的漆包线，要求漆膜损耗角正切〔tanδ〕要小。

〔3〕热性能：包括漆膜的软化击穿、热老化和热冲击性能。 软化击穿性能表示漆膜在一定压力下的耐热变形的能力；

热老化性能反映漆膜经受较短时间的热作用后，保存一定弹性的能力； 热冲击性能是反映漆膜在烘焙、浸渍过程中或电机短时过载运行时，漆膜承受热冲击〔急冷、急热〕而不致破裂的能力。

〔4〕化学性能：表示漆膜承受酸、碱、盐雾、有机溶剂或致冷剂等化学物品浸蚀的能力。

表13-6漆包线型号、耐热等级和特性

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类别 缩醛漆包线 型号 QQ—1圆铜线 QQ—2圆铜线 QQB扁铜线 QZ—1圆铜线 QZ—2圆铜线 QZB扁铜线 QX—1圆铜线 QX—2圆铜线 QXB扁铜线 QXY—1圆铜线 QXY—2圆铜线 QXYB扁铜线 QY—1圆铜线 QY—2圆铜线 QYB扁铜线 耐热等级 E 主要特性 耐刮性、热冲击性好，耐水性较好；但卷绕时漆膜易产生裂纹 在枯燥和潮湿条件下，耐电压击穿性能好；软化击穿性能亦好。但耐水解性较差，热冲击性一般，与聚氯乙烯、氯丁橡胶等含氯高分子化合物不相容 热冲击性能及在枯燥和潮湿条件下耐电压击穿性能好，软化击穿性能较好；但在含水密封系统中易水解，与聚氯乙烯、氯丁橡胶等含氯高分子化合物不相容 耐刮性、耐热性、耐腐性、热冲击、软化击穿性能以及在枯燥和潮湿条件下耐电压击穿性能好；但与聚氯乙烯、氯丁橡胶等含氯高分子化合物不相容 耐热性、热冲击及软化击穿性能好；耐低温性、耐辐射性好；耐溶剂及化学腐蚀好；但耐碱性差，在含水密封系统中易水解，漆膜受卷绕力易裂纹 聚脂漆包线 B 聚酰胺漆包线 F 聚酰胺聚酰亚胺漆包线 H 聚酰亚胺漆包线 H 2.2 绕包线

绕包线分纤维绕包线、薄膜绕包线，既可以直接绕包在裸导线上，也可以绕包在漆包线上，还可以在薄膜绕包线外在进展纤维绕包。 2.2.1玻璃丝包线

玻璃丝包线的电气和机械性能均较漆包线好，ZQDR-410、ZQ800-1型型牵引电机都采用玻璃丝包漆包线，其耐热等级取决于胶粘绝缘漆和漆包线的耐热性能。按对其机械强度的要求不同有单层和双层之分。对玻璃丝包的漆包线的要求，除尺寸公差不得超过规定外，扁线按宽面作180°弯曲时，其绝缘不应有脱落、裂开、露铜及断纤维等现象；并具有一定的绝缘电阻及击穿电压。 2.2.2薄膜绕包线

薄膜绕包线具有更高的机械和电气性能。聚酰亚胺薄膜具有优良的电绝缘性能，但它不能自身熔融和粘结，因此在绝缘构造上的应用受到限制。在聚酰亚胺薄膜上涂覆一层F46〔聚全氟乙丙烯〕树脂，就可显著改善聚酰亚胺薄膜的抗撕强度、耐潮、耐电弧及化学稳定性等性能，更重要的是使聚酰亚胺薄膜在F46参与下具有了粘接性能。聚酰亚胺－Ｆ４６薄膜绕包线能耐高温、耐低温、耐辐射；且密封性、电热老化性能、以及耐磨性能均好；槽空间利用率比玻璃丝包线高。在复合薄膜外面再绕包一层玻璃丝使复合薄膜绕包层在铜导体上绕包得更加服贴，同时可提高复合薄膜在烧结后的粘结性能。采用性能稳定的复合薄膜，使绕组线生产中首要解决的问题。关于绕组线绝缘层的粘结性能，建议从三个方面加以检测：一是用弯曲试验，主要考核绕组相是否具有足够的原始粘接力；二是通过浸水试验，主要考核复合薄膜剥离强度下降情况；三是通过高温老化试验，主要考核复合薄膜剥离强度的保存率。SBFMB聚酰亚胺—氟46复合薄膜绕包单玻璃丝包扁铜线复合薄膜绕包时的搭盖率：复合薄膜的绕包有1／2叠包和2／3叠包，1／2叠包时以控制在45%～50%为准；2／3叠包时以控制在62%～66%为准。选择FCR聚酰亚胺薄膜绕包的导线可以到达耐电晕的要求。

200级聚酰亚胺－氟46复合薄膜绕包铜扁线(型号MYFB／MYFEB 6757-93)的性能： 〔1〕绝缘厚度〔见表13-8〕 〔2〕伸长率要求〔见表13-7〕

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〔3〕回弹性：最大回弹角应不大于5。

〔4〕弯曲：试样分别在4倍宽边和4倍窄边尺寸的试棒上进展窄边和宽边弯曲后，绝缘层应不开裂或分层。

〔5〕附着性：单层薄膜绕包线拉伸15％，双层薄膜绕包线拉伸10％后，绝缘层失去附着性的长度应不大于1b。

〔6〕耐热性：制造直径为1mm的聚酰亚胺 － F46薄膜绕包铜圆线，参照采用GB4074.21规定的试验程序进展试验时，对应于20000h外推寿命的温度应不低于200°C，或最低试验温度所测得的寿命应不低于5000h。

〔7〕击穿电压：〔见表13-9〕

表13-7 窄边〔a〕尺寸mm A<2.50 2.50. . word.zl-

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表13-8

最小绝缘厚度A—a 序号 单层绕包 1 2 3 4 5 0.100 0.130 0.170 0.210 0.260 最大绝缘厚度mm 序号 〔B-b 〕 1 2 3 4 5 表13-9

击穿电压〔有效值〕V 序号 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 窄边〔a〕标称尺寸 单层薄膜绕包 2000 2500 3000 3500 4000 1500 2000 2300 2600 3000 双层薄膜绕包 3000 4000 5000 6000 7000 2500 3000 3500 4200 5000 0.130 0.170 0.210 0.260 0.330 单层绕包 (A-a) 0.140 0.180 0.230 0.290 0.340 〔B-b 〕 0.260 0.330 0.440 0.550 0.660 双层绕包 (A-a) 0.280 0.350 0.460 0.570 0.680 双层绕包 0.200 0.260 0.340 0.430 0.510

a<3.00 3.00聚酰亚胺薄膜绕包线、FCR薄膜绕包线、玻璃丝包漆包线、高强度聚酯漆包线、高强度聚酯亚胺漆包线、高强度聚酰亚胺漆包线、复合薄膜及 单玻绕包铜扁线等。电磁线和绕包线的型号、名称、耐热等级及特性见表13-10。

表13-10 玻璃丝包线型号、耐热等级和特性 名称 双玻璃丝包扁铜线 单玻璃丝包聚酯漆包扁铜线 型号 SBECB QZSBCB 耐热等级 B 特性 过负载性、耐电晕性好；但弯曲性、耐潮性较差〔玻璃丝包漆包线耐潮性较好〕 . . word.zl-

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双玻璃丝包聚酯漆包扁铜线 单玻璃丝包聚酯亚胺漆包扁铜线 双玻璃丝包聚酯亚胺漆包扁铜线 硅有机漆双玻璃丝包圆铜线 硅有机漆双玻璃丝包扁铜线 单玻璃丝包聚酰亚胺漆包扁铜线 双玻璃丝包聚酰亚胺漆包扁铜线 聚酰亚胺—氟46复合薄膜绕包单玻璃丝包扁铜线 200级单聚酰亚胺—氟46复合薄膜绕包扁铜线 200级双聚酰亚胺—氟46复合薄膜绕包扁铜线 QZSBEC B QZYSBF B QZYSBE FB SBEG SBEGB QYSBGB QYSBEG B SBFMB 过负载性、耐电晕性、耐潮性好，但弯曲性较差 F H 过负载性、耐电晕性好，可改良耐水、耐潮性能；但弯曲性、粘合性能及机械强度较差 H 过负载性、耐电晕性及防潮性好；但弯曲性较差 H 具有优良的耐热性，过负载性好，耐水、耐油、耐化学稳定性好 MYFB MYFEB 200级 具有更高的机械和电气性能；耐高温、耐低温、耐辐射性好；且密封性、电热老化性能好

第四节 线圈的绝缘构造及材料

1.线圈的绝缘构造

所谓绝缘构造是由同一种或几种绝缘材料通过一定的工艺而组合在一起所形成的构造称为绝缘构造。在牵引电机中绝缘构造有以下几个方面：

1.1匝间绝缘

匝间绝缘这指同一个线圈各个线匝之间的绝缘，其作用这将电机绕组中电位不同的导体相互隔开，以免发生匝间短路。属于这一类的有电枢线圈、补偿线圈的匝间绝缘，由于匝间绝缘的电位差不大，因此匝间绝缘的厚度比拟薄。在一般情况下，匝间绝缘仅靠电磁线本身所带有的绝缘，如漆包线，单玻璃丝包或双玻璃丝包线。玻璃丝包漆包线，聚酰亚胺薄膜烧结导线等自身所带有的绝缘。对于用扁铜线绕成的主极、换向极线圈的匝间绝缘有：玻璃漆布，胚布，柔软复合材料或柔软云母板。匝间绝缘是电机绝缘构造中最重要的且通常也是比拟薄弱的绝缘，因此在设计匝间绝缘时要注意选择材料，在制造过程中必须注意，导线要光滑不得有飞边、毛刺等，不能因机械拉伤匝间绝缘。

1.2线圈对地绝缘

线圈 对地绝缘是指包在线圈外部的主绝缘。属于这一类主绝缘的有电枢线圈、主极、换向极线圈的对地主绝缘。主要承受电机的额定电压或可能出现的过电压，它的工作电压较高，所以它的电性能，机械性能和热性能都必须满足电机运行状态所提出的要求。对地绝缘的厚度，一般取决于电机的额定工作电压和绝缘材料的电气机械性能，电机额定电压逾高，对地绝缘包扎的层数逾多，即绝缘厚度愈厚。绝缘厚度的增加会使散热效果降低，温升增高。对于电压较低的电机来说，对绝缘机械性能的考虑甚至多于对电气绝缘性能的考虑。

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国际上大中型电机主绝缘有两条工艺路线，一条是少胶真空压力浸渍工艺；另一条为多胶模压工艺。纵观燃机车牵引电机的主绝缘构造：电枢线圈沿用GE752的绝缘构造和工艺，采用Nomax纸或ＮＨＮ复合箔作主绝缘再加真空压力浸渍，这样的方法电枢槽根本存不住浸渍漆，在采用旋转烘焙后有所改善，但仍不够理想。主极、附加极线圈根本上属多胶模压工艺。

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1.3外包绝缘

外包绝缘是指包在线圈对地主绝缘绝缘外面的绝缘。且其作用主要是保护 对地主绝缘免受机械拉伤并使整个线圈结实严整，对主绝缘起到了补强作用，外包绝缘大多采用玻璃丝带。

型号 匝间 TAO649D 对地 HS1426-02R 匝间对地 主极绕组 预浸树脂玻璃坯布 预浸树脂玻璃纤维粉云母带 半硫化磁纸 粉云母带＋聚四氟乙烯带 NHN和二苯醚坯布 聚酰亚胺薄膜粘带＋二苯醚粉云母带 半硫化磁纸 聚酰亚胺薄膜粘带＋二苯醚粉云母带 换向极绕组 同左 电枢绕组 聚酰亚胺薄膜 预浸树脂玻璃纤维粉带 浸漆玻璃丝 聚酰亚胺薄膜云母复合带 聚酰亚胺薄膜＋浸漆玻璃丝 聚酰亚胺薄膜云母复合带 聚酰亚胺－F46薄膜＋浸漆薄玻璃丝 聚酰亚胺薄膜云母复合带 聚酰亚胺－F46薄膜＋玻璃丝 聚酰亚胺薄膜粘带玻璃＋浸漆薄玻璃丝丝带／聚酰亚胺和聚芳纤维复合纸 浸漆玻璃丝 聚酰亚胺薄膜粉云母复合带＋钠化聚四氟乙烯薄膜 聚酰亚胺薄膜＋浸漆玻璃丝 聚酰亚胺薄膜云母复合带 聚酰亚胺－F46薄膜 直线部Nomax纸＋玻璃丝带 聚酰亚胺－F46薄膜直线部Nomax纸＋玻璃丝带其他为 聚酰亚胺－F46薄膜 直线部Nomax纸＋玻璃丝带其他为 聚酰亚胺－F46薄膜 直线部Nomax纸＋玻璃丝带 聚酰亚胺－F46薄膜 直线部Nomax纸＋玻璃丝带其他为 绝缘工艺 白坯装配 真空压力浸漆 白坯装配 真空压力浸漆 白坯装配 真空压力浸漆 白坯装配 真空压力浸漆 表

局部直流牵引电机的绝缘构造

13-11

同左 ZD115 匝间 对地 同左 ZD107 匝间对地 同左

ZD105 匝间 对地 改性二苯醚坯布 聚酰亚胺薄膜带＋二苯醚粉云母带＋玻璃丝带 同左 白坯装配 真空压力浸漆 ZD114 匝间对地 C级 TH6半固化质纸双马改性二苯醚中胶玻璃粉云母带＋钠化聚四氟乙烯薄膜 NHN和二苯醚坯布 聚酰亚胺薄膜粘带＋C级粉云母带 同左 白坯装配 真空压力浸漆 白坯装配 真空压力浸漆 白坯装配 真空压力浸漆 主附极GE技术压型真空压力浸漆 主附极简易压型装配后普浸 主附极简易压型装配后普浸 白坯装配 真空压力浸漆 ZD118 匝间对地 同左 ZD106 匝间对地 匝间对地 NHN 二苯醚坯布 ZD108 NHN浸1159漆 半硫化磁纤维纸 二苯醚坯布 XP215粉云母带＋聚酰亚胺粘带＋热缩带 二苯醚坯布 YZ08 匝间对地 NHN浸1159漆 XP215粉云母带＋聚酰亚胺粘带＋热缩带 ZD109B 匝间对地 匝间对地 NHN浸1159漆 ZD109C NHN 二苯醚坯布 二苯醚坯布 NHN浸1159漆 XP215粉聚酰亚胺－F46薄膜 主附极ZD10. 匝间 XP215 粉云母带＋聚 云母带＋聚酰 直线部 Nomax 纸＋ 简易压型装 . word.zl- 9E 对地 酰亚胺粘带＋热缩带 亚胺粘带＋玻玻璃丝带 配后普浸 璃丝浸1159漆＋热缩带 . -

型号 JD108S JD105S 绝缘构造 匝间 对地 匝间 对地 匝间 对地 匝间 对地 匝间 对地 匝间 对地 匝间 对地 电枢线圈绝缘构造 聚酰亚胺－FCR薄膜 耐电晕薄膜云母复合带 聚酰亚胺－FCR薄膜 耐电晕薄膜云母复合带 聚酰亚胺－FCR薄膜 耐电晕薄膜云母复合带 自粘漆双玻璃丝亚胺薄膜 聚酰亚胺薄膜复合带、NHN复合箔 自粘漆双玻璃丝亚胺薄膜 聚酰亚胺薄膜、云母复合带 双玻璃丝亚胺薄膜 聚酰亚胺薄膜、NHN复合箔 双玻璃丝亚胺薄膜 聚酰亚胺薄膜、NHN复合箔 JD106S JD104S JD103S JD101S YQD300 表13-12 局部交流牵引电动机绝缘构造

2.线圈的主要绝缘材料

2.1电工用薄膜与复合材料

假设干高分子聚合物可以制成具有不同特性和用途的薄膜。电工用薄膜的特点是厚度薄、柔软、

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耐潮、电气性能和机械性能好。常用的电工薄膜有：聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、芳香聚酰亚胺薄膜、聚四氟乙烯薄膜等。主要用作绕包绝缘和衬垫绝缘。

在薄膜的一面或两面粘合纤维材料，如绝缘纸或漆布等，可组成复合材料。纤维用以提高薄膜的机械强度、抗撕强度和外表挺度。常用的薄膜复合材料主要用作中小型电机槽绝缘和层间绝缘。

〔1〕聚酰亚胺薄膜：牵引电机主要使用聚酰亚薄膜也称KAPTIN薄膜，它是一种强度高，透明，琥珀色的聚合薄膜。它在极宽的温度围，具有优越的机械、化学及电气性能。聚酰亚胺薄膜可用于电线电缆、成型线圈、电磁线、变压器及电机的槽绝缘。聚酰亚胺薄膜通常有基膜和复合膜两种。复合膜是单面或双面同FEP或F46胶层压复合，已制成可烧结的薄膜。通过在配方中参加填料可以改善薄膜的某些特性产生具有某种特性的薄膜，例如聚酰亚胺CR薄膜。聚酰 亚胺 － F46薄膜的性能如表13-13。

表13-13 聚酰亚胺 － F46薄膜的性能 工程名称 外观 厚度mm 长度mm 宽度mm 抗强度Mpa 断裂伸长率 % 剥离强度N/2.5cm 击穿强度MV/m 体积电阻率(室温)Ω cm 外表电阻率 Ω 介电常数(104Hz) 介质损耗系数(室温104Hz) 单面涂F46树脂的聚酰亚胺薄膜 双面涂F46树脂的聚酰亚胺薄膜 透明或半透明的金黄色薄膜，外表平滑，无针孔，气泡和导电杂质，边缘整齐无破损。 03～0.12 >50 6～450 >90 >40 >6 >120 >1012 >1013 2～3 0.001 0.4～0.12 >40 6～450 >80 >40 >6 >120 >1012 >1013 2～3 0.001 〔2〕聚酰亚胺薄膜芳香族聚酰胺纤维纸复合箔：型号为NHN，使用聚酰亚胺薄膜和两层芳香族聚酰胺纤维纸。规格有0.25和0.30㎜；耐热等级为H级、击穿电压≥7～12kV。

2.2 NOMEX芳香聚酰胺纸

NOMEX芳香聚酰胺纸完全是由两种人工合成聚酰胺聚合物组成，一种是短纤维〔絮凝体〕；一种是显微纤维粘合颗粒。用一般造纸方法将两种聚合物合成薄片构造。在制造过程中，只由纤维粒在絮凝纤维间的空隙中粘合成薄网，而不添加任何其他粘结剂或填料。将这种构造在高温高压下压光即成为410型NOMEX纸，其密度因厚度不同而各异，在0.8克/立方厘米至1.2克/立方厘米之间., 压光过程中使组分结牢在一起, 成为一种不可渗透的纸,具有很高的绝缘强度及优越的机械韧性。这种芳香聚酰胺分子构造的极端稳定性，使NOMEX芳香聚酰胺纸具有一些非常突出的特性。它的优异特性主要表现在：

1〕固有的介电强度：产品的短时耐电能力18～40KV／mm。

2〕机械韧性：非常巩固、回弹力强，交薄等级的产品那么具有挠性，所有产品都耐撕裂及耐磨。抗变形能力高；

3〕热稳定性：在温度高达200℃时，其电气性能和机械性能所受影响极小甚至全无影响，其有效值可在显着高温下保持。例如410型NOMEX芳香聚酰胺纸具有以下特点：；在高于尼龙及聚酯物熔点温度下能长期保存其可贵的机械及电工特性；〔在225℃以下，不受温度影响，在250℃时,仍能保持其室温下绝缘强度值的95％〕；

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4〕化学相容性：不溶于一般溶剂，能与工业油及漆相容； 5〕低温性能好；

6〕潮湿不敏感：在相对湿度95％下处于平衡状态时，其在绝干时之介电强度可保持百分九十，同时许多机械性能也实际有所改善；

7〕抗化学及辐射变质；

８〕无毒、耐燃：对人身体不会产生任何的毒性反响，在一般大气中不熔融，也不助燃。

所以NOMEX芳香聚酰胺纸是一种被广泛用为电工绝缘材料，它具有：410型、411型、414型、418型、419型；418型和419型也称NOMEX芳香聚酰胺云母纸。厚度有：0.05、0.08、0.13、0.18、0.25、0.30、0.38、0.51、0.61、0.74、0.76等规格。在成型线圈中采用NOMEX芳香聚酰胺纸做线圈扣合、卷包及垫隔绝缘。

2..3云母带

云母片的性能较脆，因此用纸、布、绸、玻璃布、薄膜等作补强材料用胶粘剂制成粉云母带。粉云母带主要有多胶和少胶两种绝缘体系，按IEC371中规定粉云母带中含胶量为5～12％少胶；含胶量13～19％的为中胶；大于30%的为多胶。国的中胶带应属于多胶围。多胶云母绝缘适用于液压或模压工艺，使之成型固化。少胶云母绝缘适用于VPI工艺,抽真空枯燥，然后经加压将无溶剂浸渍树脂渗入少胶带的绕组或线圈中，使之填满空隙，到达整体性。目前牵引电机多采用有机硅玻璃粉云母带，有机硅玻璃云母带以剥片云母或云母纸为基材，以有机硅胶粘剂，双面以电工用无碱玻璃布为补强的云母带。现有型号较多，但它们的外观、厚度、宽度、边缘弯曲度、成分、介电强度、拉伸强度等都应符合1479要求。我国少胶云母带的产品质量不断提高，并开发了多种新品种，少胶云母带生产以形成系列和批量化。其中F级的单面补强少胶粉云母带和平行玻璃纤维补强少胶粉云母带已向美国出口，并被确认为合格供给商。国电机厂、防爆电机厂、电机厂；铁路上已有两个电机制造单位在牵引电机上采用，其中有应用在主附极线圈的，也有用交流异步牵引电动机电子绕组的。结果说明经过真空压力浸渍无溶剂树脂后，绝缘构造到达了无气隙，降低了温升，提高了电机的可靠性；。少胶云母带目前尚无国家标准。关于少胶带的技术资料请见第十五章第五节。

2.4无碱玻璃布和玻璃漆布

玻璃根据成分可分碱玻璃和无碱玻璃。

〔1〕碱玻璃与无碱玻璃：凡含有钾或钠的氧化物的玻璃均称为碱玻璃，这种玻璃如参加铅、硼、钡等重金属的氧化物便可获得较高性能的玻璃；不含有钾或钠的氧化物的玻璃均称为无碱玻璃，纯石英玻璃属这一类。他制造工艺复杂，但它的热膨胀系数小，耐压强度高。

〔2〕无碱玻璃布：在电工中使用的都是含碱量在2％以下的无碱玻璃纤维(5～7μm)。这样细的丝,使玻璃固有的脆性变柔软,抗强度大大提高。玻璃纤维是无机材料,用它制成玻璃布成为无碱玻璃布。它具有较高的电性能和较好耐热、耐潮性能。

〔3〕无碱玻璃漆布：由无碱玻璃布(管)浸以绝缘漆经烘干而成。绝缘等级和特性取决于绝缘漆的品种。由漆布组成的绕组绝缘构造,一般都应进展浸渍处理,因此应注意漆布与绝缘漆相容性。如果选择不当,在浸渍处理过程中会发生漆布的期末膨胀或脱落现象。常用的H级玻璃漆布有：

表13-15

名称 型号 规格 ㎜ 0.11 有机玻璃漆布(带) 2450 0.13 0.15 0.17 击穿电压 ≥kV 4.5 5.0 5.5 6.2 主要特性及用途 耐热性高，介电和防霉性良好，供工作温度为180℃的电机作包扎和衬垫绝缘，并可在热带气候下使用 . . word.zl-

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0.20 0.24 0.11 2451 0.15 0.20 有机硅玻璃粘带 硅橡胶玻璃漆布 2656 2550 0.12 0.15 0.11 0.23 0.11 硅橡胶玻璃漆布 2551 0.15 0.20 0.10 聚酰亚胺玻璃漆布 2560 0.15 0.17 0.20 7.0 7.6 1.5 2.0 2.0 3.5 5.0 2.5 5.5 6.5 7.0 柔软性高，粘性强。供工作温度为180℃的牵引、防爆、矿用的电机作绝缘 具有较高的耐热性和弹性，0.11㎜的用作端部绝缘；0.23㎜用作引出线绝缘 耐电晕性、弹性和防霉性良好。并可在热带气候下使用 防潮、耐油、耐溶剂性强，可在200℃下长期使用；供工作温度为220℃的牵引、冶金及其他耐高温、耐辐射的电机作绝缘 同2450，耐热性更高 第五节 线圈制造工艺过程及技术要求

本节主要介绍几种典型的线圈制造工艺。如：ZQ800—1型电机电枢线圈制造工艺；ZD105型电机主极线圈制造工艺；交流电机定子线圈制造工艺。

1.ZQ800—1型脉流牵引电动机电枢线圈制造工艺

1.1工艺过程

ZQ800-1型脉流牵引电机电枢线圈的为单叠绕组，其工艺过程为：平直下料→弯U→打纱→引线头冲弯→引线头滚扁→扒角→包保护带→线圈敲形→拆保护带→修线→匝间刷漆→组合包布带→匝间热压→包对地、外包绝缘→对地、匝间耐压→交出。

1.2工艺要点及工艺参数

〔1〕弯U：将弯U模装在弯U机上，分别调整弯U导线长度定位距离，进展弯U。导线大U和小U分别进展，弯好U的导线组合后如图13-6，该工序大小U导线组合后，导线之间〔单边〕应留有0.2～0.3m m间隙，否那么间隙过小组合困难，间隙过大影响电机径向尺寸。

〔2〕扒角：在扒角模上进展。国外采用电枢线圈鼻部成型机，由分开式成型变为一次组合成型,操作简单，工效可提高2倍以上，并能改善弯U／扒角时鼻部绝缘破损的状况。

图13-6 弯U组合简图

〔3〕打纱：弯U导线引线头按照去除绝缘的长度要求，在锡炉进展加温，锡炉温度一般控制在350℃左右，加温时间约15s左右，然后在打纱机上将引线头绝缘去除干净。要求引线头光滑、瘤，铜

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线无过热现象，绝缘局部也不得有锡馏的存在。此工序一般制造厂都是手工作业，质量完全掌握在操作工手中。与国外相比，我国牵引电机制造厂电机线圈的打纱质量不如国际先进电机制造厂家，到国外考察的同志感触很深。美国在二十世纪八十年代GE公司就使用火焰剥皮机对下料后导线的引线局部，采用火焰加热后再滚刷的方法将引线局部绝缘去除干净,此种方法剥皮尺寸准确，引线头光滑，而且不会有绝缘的损伤。

〔4〕引线头冲弯、滚扁：分别在冲床和滚扁机上，按照引线头冲弯、滚扁的长度要求进展。必须严格控制冲弯、滚扁长度，否那么线圈成形后，引线头刀口颈根部会出现严重不齐，影响嵌线质量。一般要求引线头刀口颈根部不齐度≤1.5mm。图13-7和图13-8为引线头滚扁示意图和滚扁机示意图。 图13-7 引线头滚扁示意图 图13-8 滚扁机示意图 〔5〕包保护带：扒角后的组合导线须平包0.4×25斜纹白布带一次，其目的是防止线圈敲形过程中对绝缘和导线的损伤。 〔6〕敲形：在敲形模上进展〔见图13－9〕， 工艺过程如下：将扒角后的组合导线的鼻部固定在鼻部夹紧装置—顺着敲形模体和弧形挡条成形线圈的后端部—榔头敲击线圈的后端转角部位使之与挡条服帖—偏心轮夹紧线圈的直线部位—榔头敲击线圈的前端转角部位使之与前端弧形挡条服帖—顺着敲形模体和弧形挡条成形线圈的前端部—在引线头分线装置上进展线圈引线头分线。 敲形后的电枢线圈如图13-3所示。要求敲形后的线圈必须与敲形模服帖，线圈匝间不允许有错位和松散现象，直线部位须平直。 为了防止敲形对导线绝缘和铜线的伤害，也有采用机动成形的，采用形的方在试验中。但这种设备造价高、制作周期长。对于批量小，周期短的电机，一般用敲形模比拟适合。敲形模的设计应满足电枢线圈与产品图纸的一致性及嵌线的工艺性的要求。电枢线圈产品图纸为嵌在电枢槽的尺寸，在敲形模的设计时应考虑嵌线的工艺性，保证线圈 顺利嵌在槽，不使线圈后端部超长。所以，敲形模的设计和制造难度较大，一般都要进展试嵌线，都比拟满意后敲形模才算完工。

〔7〕修头：在打纱过程中引线头端漆膜或绕包薄膜损伤处、线圈鼻部在弯U过程中绝缘破损处以及导线的其他部位假设有绝缘破损，均应按相应的绝缘等级恢复其绝缘，以保证线圈质量。但值得研究的是如何减少这些破损。

〔8〕包对地绝缘：按设计要求包对地绝缘〔主绝缘和外包绝缘〕。 〔9〕进展匝间和对地耐压检查：

匝间耐压试验，按ZB/TK23002-90直流电机电枢绕组匝间绝缘试验规。 电枢线圈的对地绝缘试验：对地耐压试验见线圈质量要求中对地耐压试验要求。

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2．国外GE752电枢线圈成型工艺特点

2.1 GE752电枢线圈成型工艺特点

工艺流程：下料→线头绝缘去除→弯U扒角→次成型→成型→引线头压弯→线头打扁→U型绝缘→对地绝缘检测。

GE752电枢线圈成型采用液压成型机对电枢线圈成形代替敲形。〔即弯U扒角后，在敲形膜上用木榔头进展敲打成形〕电枢线圈液压成形使导线平稳受力，无冲击不破坏导线绝缘。GE752电枢线圈成形共分六步，即鼻部压紧、后端部压紧、两后角转动、左前角转臂转动、右前角转臂转动、复位。

2.2 采用直流电枢线圈成型机的工艺特点

〔1〕VINCENT成型机的工艺，此机为全自动直流〔开口〕形式，四个工位，两套模具，单根导线成型，八根单导体线圈合成一支完整电枢线圈，工艺过程为：平直下料→打纱→引线头压弯→引线头打扁→切边→弯U形→后端扒角压弧→直线边成型→前端弯型、压弧→引线头成型→人工组合线圈。

〔2〕ESTAMAG、SCHUMANN公司方案〔没有样机〕此方案是在闭口线圈成型机上，改造一端夹紧装置，每支电枢线圈一次拉成型。工艺过程为：平直下料→打纱→单根弯U形→人工组合成每支线圈的导线根数→夹装在成型机上成型→手工弯引线头。 图13－9 敲形模构造示意图 . . word.zl-

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3.ZD105脉流牵引电动机主极线圈制造工艺

工艺过程：绕线〔扁绕〕→第一次退火→整形→第二次退火→去增厚→第三次退火→焊引线头→去毛刺→压弧→垫匝间绝缘→匝间热压→铲匝间绝缘→包对地主绝缘、外包绝缘→对地、匝间耐压→引线头搪锡→交出。

3.1 工艺要点及工艺参数

〔1〕绕线前的准备工作：导线扁绕时，导线平面两边只是各自绕着与弯曲平面以中性层的曲率半徑垂直转动了一个角度。平面两边一边拉伸一边压缩。拉伸与压缩的数值与绕线的曲率半径和导线的宽度有关。为了提高导线的延伸率，增加了导线退火工序。导线退火应在水封或真空退火炉进展,一般为400～500℃,根据退火导线的厚度和所装体积确定保温时间，然后均匀冷却以防止变形。导线退火时气体的含氢量不得超过1%，如含氢量到达2%可用以改善导线的光洁性,但必须防止氢脆..对氢脆的测定方法是:用小直径(0.8mm)铜线和导线一起退火冷却后，把铜线折弯成扁平的1800检查弯曲外表断裂的情况。 断裂深度大于0.0025mm时，表示已发生氢脆，并应做出冶金的评定。 〔2〕绕线〔扁绕〕：扁绕磁极线圈的导线宽而薄，截面较大，沿窄边绕制时有扭转的趋势和增厚现象，因而需要专用的防扭转的扁绕机上进展。增厚现象即沿窄边绕制时，拐弯的沿增厚，使线圈高度增加，导线不平，压装时容易损坏绝缘，因此必须除去导线的增厚局部。增厚的处理方法有; 加压减增厚工序、在扁绕机上增加刮削或铣削功能等方法。绕线是磁极线圈制造过程的一道关键工序，它的质量好坏，直接影响到线圈宽和长尺寸，绕线时的尺寸与铜导线回弹量,绕线的拉力,以及绕线机的设置有关。绕线时根据经历绕线模芯柱的宽度尺寸一般比产品图纸尺寸小0.5mm左右，而长度尺寸一般比产品图纸尺寸小0.5～1mm左右〔以上的取值与铜线的宽度、厚度的不同而有所不同〕。绕线过程,导线要有一定的预紧力，操作工人要有一定经历, 绕线模与扁绕机要配合好,防止外圈裂纹圈折皱. 导线不够长时，须用银铜焊料在线圈的直线部位斜口对焊，焊后在接头处将焊头高点打磨平整，每个线圈的接头数量最多为1～2个。对于较大高宽比的线圈可用焊接的方法来制成，焊接可采用氩弧焊或高频焊。

(3)退火: 铜导线在绕制过程中晶粒发生变化，部位错密度增大，造成位错的缠结网络，从而增加其强度、硬度。要消除加工硬化，只有进展再结晶退火以利于加工成型。另外压弯后，由于晶体点阵畸变和晶粒缺陷的增加，使电阻率.增大.。因此，必须在整形前对线圈进展再结晶退火，可以消除应力和减小刚性，也可以使电阻率恢复到原来水平。退火工艺方案为580~7000C保温1～2h.。

〔4〕整形：整形后的几何尺寸，是靠整形模〔见图13－10〕的模心尺寸和油压机的压力来保证。局部磁极线圈的整形压力如表13-15所示〔单位kN，压力值公差±98 kN〕。

表13-16 局部磁极线圈压力选择

电机型号 ZQDR—410 主极线圈 TQFR—3000 磁极线圈 ZQF—80 换向极线圈 ZQF—46 换向极线圈 ZD105 主极线圈 正压 1470 784 980 784 1176 侧压 980 1176 686 686 980 二次正压 1470 980 1176 1176 1176

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. - 图13－10 磁极线圈整形模示意图 〔5〕去增厚：线圈导线扁绕过程中在R角的弧处有增厚现象出现，增厚一方面使线圈的高度尺寸超差，另一方面增厚易在线圈导线之间形成气隙，对电机线圈散热不利。去除增厚的方法有以下几种，铣削法、压增厚法和锉削法。A〕铣削法：铣削法是采用去出材料的方法，将线圈R角处的增厚铣削掉，如前面介绍的多功能扁绕机就具备铣削功能，一般采用的是单面铣削。B〕压增厚法：该方法是在磁极线圈各匝间垫上压增厚，，垫板，在油压机上施加一定压力，该压力大小必须适宜，否那么，压力过小达不到去增厚的目的，压力过大将线圈各匝导线压变形，使线匝变薄，严重时线圈报废。一般单位压力应不少于50MN/m2。 图13－11 线圈增厚示意图 〔6〕垫匝间绝缘：应注意检查导线的外表状态 〔7〕热压：热压的作用是使线圈导线与绝缘结合成坚实的整体。磁极线圈热压工艺分坯布热压和粉末涂敷热压工艺。 采用坯布热压工艺时，磁极线圈的匝间垫放含胶的坯布。〔GE752电机用瓷纤维纸，线圈导线浸绝缘漆凉干〕热压在热压模上进展。线圈在未套入热压模前，先通电加热5min左右，使线圈温度到达50~60℃，待坯布软化后，切断电源，套入模心。然后在专用油压机先予压使线匝与坯布靠紧，接着通入低压大电流，电流密度为5A/mm2左右增加压力，当温度升到160℃左右加上规定的压力(一般为10MPa左右)并保持一定时间，〔经试验决定〕，使绝缘胶聚合固化稳定后即可停电停机。去除多余胶瘤及坯布，冷却后解除压力卸模。

〔8〕包绝缘：包主绝缘及外包绝缘要注意拐弯处应处理剪窄方止增厚。 〔9〕绝缘强度试验：

匝间耐压试验：按/T5810-91电机磁极线圈及励磁绕组匝间绝缘试验规。 对地耐压试验：见线圈质量要求中对地耐压试验要求。

〔10〕关于引线头：扁绕磁极线圈的引线头有两种型式：其一是在首末线匝上焊接引线头，引线

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头弯曲为自由弯曲，大局部电机采用这种形式。其二采用将首末线匝加长，然后弯头冲孔。这种形式虽然节省了材料，但由于弯头冲孔过程中，压弯时单方向拉伸，拐弯处容易产生裂纹，冲孔使接触面变形，降低了可靠性，所以采用者较少。引线头的焊接要考虑到电机的振动的要求。

3．2国外扁绕线圈的制造技术的特点

〔1〕GE扁绕线圈的制造技术：GE752直流牵引电动机换向极线圈为扁饶线圈。在线圈绕制整形后，进展去毛刺。对于大高宽比导线的线圈，例如：GTA24主发电机磁极线圈导线为2.1Χ45采用了特殊制作的扁绕机进展绕制。

4.交流电机定子线圈制造工艺

4.1工艺过程

绕梭形线圈—引线头打纱—包保护带—涨形—引线头弯头—复形〔一般情况不复形〕—修线—包扣合绝缘〔对地绝缘〕—对地、匝间耐压—交出。 4.2工艺要点及工艺参数 （1） 绕梭形线圈：梭形线圈是利用绕线机在绕线模上绕制而成，梭形线圈的长度和宽度必须正确，否那么形出的线圈不是长就是短。绕线模的设计应以线圈图纸构造尺寸为根底计算模心尺寸。一般在绕线模上先绕制1～2个梭形线圈，待形后根据测量的结果，再对梭形绕线模进展调整，直至形出合格的线圈。绕梭形线圈是否。 图13－12 . . word.zl- . -

图13-13 为多匝成型线圈构造尺寸

图13-14 梭形〔上〕和棱形〔下〕绕线模尺寸

低压〔500V以下〕电机线圈使用梭形绕线模，高压电机线圈使用棱形绕线模。 梭形绕线模尺寸确实定：M01fd2TY2(HRh1)2

4M1R1sin1(0) 902R1M1M=L1+2M1 ； L1=l1+2d1；

l1―铁心长度；

d1―线圈伸出铁心直线段的长度，500V以下时取20～25ｍｍ；3000V时取35～40ｍｍ；6000V时取50～55ｍｍ。

ｆｄ、Ｔｙ、Ｈ、Ｒ、Ｒ１、ｈ所代表尺寸见图。

其中Ｒ为梭〔棱〕形线圈端部的半径，３ｋＶ及以下取１２ｍｍ，6000V时取15ｍｍ。

Ｒ１为线圈上层边端部圆弧实际半径，它与其投影半径R1的关系为：

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R1'R1

cos2棱形模心的尺寸，其计算公式为：M2M1212K 4M＝L1＋2 M2式中M1、、L1和R与梭形模一样；一般取K＝80ｍｍ。

〔2〕形：形是将梭〔棱〕形线圈拉成所需的形状。形是在自动形机上进展的。一般的形机只是根本上拉成所需的形状还需复形，复形的主要作用是把线圈端部的形状校准到所需的形状，以保证嵌线后定子绕组端部尺寸的正确与整齐。复形模的端部是用硬木制 成的。复形时把线圈放在复形模，先校准直线局部，夹紧，然后再矫正线圈端部。经复形后，线圈的形状可到达要求。但是复形时的敲打降低导线的绝缘强度，不适应变频器供电下交流电动机的要求。需要一次成型技术。 〔3〕外包绝缘：按设计要求。

〔4〕绝缘强度试验：匝间耐压试验 按/Z294-87交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘试验规； /Z346-89交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘试验限值；

/T5811交流低压电机成型绕组匝间绝缘试验方法及限值。 对地耐压试验见线圈质量要求中对地耐压试验要求。

5.线圈质量要求

〔1〕匝数要准确：匝数多少会影响电机电磁参数发生变化，影响到电机的性能，同时给下工序嵌装带来一定困难。匝数错误容易发生在匝数较多的散线圈和磁极线圈中。因此，在绕制该类线圈时，必须保证匝数的准确性，要有可靠的匝数计测仪和匝数检测装置。

〔2〕尺寸和形状应符合图纸要求：所有线圈均应保证尺寸正确，均应保证几何形状符合图纸要求。对于硬绕组交流定子线圈和直流电枢线圈的主要要求的尺寸有：线圈的轴向长度、宽度〔或弦长〕和所构成的角度须正确，以及每个线圈边的宽度和高度符合图纸要求。否那么会造成嵌线困难和绝缘损伤。每个线圈边的宽度和高度应采专用量具，在一定的压力下测量。线圈的宽度〔或弦长〕和所构成的角度可采用样板进展测量。

〔3〕绝缘要可靠：线圈的匝间和对地绝缘应良好可靠。对于较高电压或逆变器供电的线圈除需要有足够的电气强度外，还需要有低的介质损耗和良好的耐电晕性能。从线圈完成到电机交出四个阶段均必须加以耐压试验。

表13-17 试验阶段 １〕线圈绝缘完成后装入铁心〔电机〕前 ２〕线圈装入铁心〔电机〕后未并头前 ３〕各并头线及引线连接后 ４〕电气试验完成后 被试部位 导线与金属间 线圈与机座(铁心)间 线圈与机座(铁心)间 线圈与机座(铁心)间 试验电压V 2.75Uｎ＋ 4500 2.5Uｎ＋2500 2.25Uｎ＋ 2000 2.0Uｎ＋1000 发电机励磁线圈试验电压V 10UＢ＋ 1500 10UＢ＋ 1000 10UＢ＋ 500 10UＢ 考前须知：所有试验都是1min，试验应有不超过试验电压的三分之一的电压开场，逐渐地或每次不超过５％而分段升到试验电压全值，同时试验电压由半值升至全值时，所容许的时间不应少于10ｓ，然后全部电压要维持1min。此后降至全值的三分之一，然后断电。

〔4〕线圈的规整性要好：线圈的规整性，主要是指线圈几何尺寸规、上下平面平整。绕组定装后，保证能与机座大面积接触，使热量充分散出。线圈制作工艺上，采取了一定的措施，保证线圈的规整性。经在主极线圈上试验，此种降温效果较好，在不改变绕组几何尺寸的情况下，提高线圈

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的规整性，能降低绕组长时温升25K左右。

〔5〕外观：对于浸过漆的线圈，漆膜须光滑，没有皱纹泡状和漆瘤。对包有外包绝缘的线圈，叠包方式须正确，绝缘包匝紧无泡松感。线圈匝间不得有错位现象，引线头须干净不得有油污和漆膜等。

第六节 先进的线圈制造装备

1.交流线圈自动成型机

生产厂家：德国

1.1交流线圈自动成型机根本功能

交流线圈自动成形机一般用于牵引发电机和异步牵引电动机的硬绕组定子线圈的成形。是目前国牵引电机制造业中较先进的一种成形机。下面就自动成型机的功能作一简单介绍，他与传统成型机相比，有以下优点：

〔1〕自动化程度高，微机控制各参数均可设定，储存，并可随时调出使用。

〔2〕线圈的跨距，角度均可自动调节，而且角度的调节围广，根本覆盖了牵引电机各种产品的要求围。

〔3〕夹钳能满足不同线规矩形截面的要求。线圈端部的成形通过对组合模块的调节，能满足不同线圈不同弧形半径的要求。线圈形后无需进展复形。该形机的投入使用，缩短了新产品试制周期，同时也节约了局部模具费用，为牵引电机线圈制造上能力、上水平、上档次提供了有力保证。

1.2线圈形尺寸技术参数

〔1〕直线部位夹钳尺寸可无级调节〔宽×高〕，最大：20×50；最小：3×10 (2)直线部位长度，最小：200mm；最大：1000mm 〔3〕形前梭形长度，最小：400mm；最大：1500mm 〔4〕形臂形夹钳钳口夹角围，最小：15°；最大：160° 〔5〕两端鼻部扭角无级调节，0～30°

〔6〕端部鼻部夹持器销轴直径，φ5mm；φ10mm；φ15mm 〔7〕端部鼻部夹器持轴向行程，左右各300mm 〔8〕端部鼻部夹持器提升行程，90mm

〔9〕端部成形圆弧半径，最小：120mm；最大700mm 〔10〕跨距，最小：150mm；最大：460mm

1.3交流线圈自动形机工艺流程

开机→输入线圈程序参数→回到基准位→调节程序微调参数→重回基准位→空载模拟形→调节端部弧形组合模块→夹钳夹持梭形线圈下层边→夹持梭形线圈上层边→固定梭形左右鼻部→自动形→松开各夹持部位→取下线圈

2.多功能程控扁绕机

生产厂家：永济电机厂

扁绕机一般用于扁绕构造的线圈，如：ZD105、ZD114、ZQDR—410电机主极线圈，GE752AF8、ZD105、ZQ800—1电机的附极线圈都是属于扁绕线圈。对于老式的扁绕机，根本能满足线圈的绕制要求，但功能少，缺乏先进性。多功能程控扁绕机是目前较先进的一种扁绕设备。线圈整个绕制过程中均实现程序控制，并有故障显示装置。该机最大特点能对线圈的匝间增厚进展铣削〔株洲电力机车工

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厂的扁绕机对匝间增厚采用的是刮削方式，〕由于减少由增厚产生的匝间间隙，对提高线圈质量，降低电机温升有着明显的改善。

2.1扁绕机主要规格及技术参数

1)铜排标准：GB5584—85

2)铜排尺寸：厚度1.4~10；宽度10~60；最大截面360mm2 3〕圈框尺寸：长度600max；30max；弧半径18~55 4〕成形速度〔可调〕：弯弧5.1r/min；铣削

5〕1350 r/min；进刀3.2 r/min；拉直〔max〕4.68 m /min 6〕夹紧力〔max〕：弯钳200kN； 铣钳 7〕50kN；合模50kN

2.2设备主要构造组成

本机由多个单元组成，按功能划分，有：变位式开卷装置，矫平直装置，弯绕、拉直和去增厚的主机系统，辅助动力源油泵站和电气控制系统等组成

2.3工艺流程

上料—开卷—导入—润滑—矫平—矫直—紧—伸出—弯紧—模紧—弯曲—铣紧—去增厚—铣开—拉出—弯开—弯返—铣紧—模开—拉返—铣开—计匝停车—剪断—取下

3.平绕机

生产厂家：永济电机厂

平绕机主要用于平绕构造线圈的绕制，如：ZQDR-410C、YZ02B油田钻井电机、ZD106等电机的主极线圈都是属于平绕线圈。该平绕机较以往平绕机最大特点是，在线圈的绕制过程中，设备的气动压力滚轮能对线圈各匝进展边绕制边滚压，提高了线圈匝与匝之间的密实性，线圈整体质量得到提高。

4.高频焊机

生产厂家：日本

高频焊机用于上、下分层平绕线圈的焊接，它的原理是利用高频对加热体进展感应加热，然后进展导体间的焊接。在没有高频焊机之前，对分层线圈的焊接采用的是气焊焊接，用这种方法焊接，人为的因素较多，焊接质量难以保证，线圈套极后经常出现匝短和对地击穿。使用高频焊机后，焊接质量得到充分保证，匝短和对地击穿根本得到消除，线圈质量得到可靠保证。

5.薄膜导线熔敷自动线

生产厂家：奥地利

薄膜导线熔敷自动线用于牵引电动机、牵引发电机电枢线圈和定子线圈用的聚酰亚胺－F46薄膜导线制造。

5.1薄膜导线熔敷自动线主要技术规格

适用围:

1〕裸导线的截面：最小4.5mm2 最大80mm2

2〕薄膜的厚度：0.035～0.04mm; F46厚0.015～0.01mm; 宽度：12～25mm 绕包层数 能进展1/2，2/3叠包 熔敷速度：0～8m/min

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高频感应装置加热的温度围：280～380℃ 辐射炉的温度围：280～380℃

导线下料能力 长度：1.6～2m 导线尺寸厚度1.8～5mm 宽度2.5～16mm

5.2薄膜导线熔敷自动线构造组成

由放线架、导线擦试装置、校直辊、清洁器、绕、整平硅橡胶压轮、感应加热线圈、辐射炉、压轮水冷槽、风干装置、传送履带整平压轮、导线切断装置、切断机上导轮、收绕机、控制屏和控制柜等组成。

5.3薄膜导线熔敷自动线导线熔敷工艺过程

1)整盘裸导线放在放线架上；

导线依次穿过擦试装置、校直辊、清洁器、绕、整平硅橡胶压轮、感应加热线圈、辐射炉、压轮水冷槽、风干装置、传送履带整平压轮、导线切断装置、切断机上导轮、收绕机； 2)导线固定在收线盘上〔或调整下料长度的距离〕； 3)在操作面板上将各运行系统开关进展调节； 4)翻开水箱旁的水将水箱放满；

5)调收绕机电位器使拉力适中〔或调节导线下料长度的限位开关〕； 6)用履带下降开关将驱动履带降下；

7)调节高频感应线圈上下前后位置，使导线位于感应线圈中央；调节各校直轮，使之与导线留有微量间隙；

8)将绕中的无电跟踪杆推至后边；

9)将聚酰亚胺薄膜F46胶带从绕导向装置中依次穿过，并在裸线上缠绕几圈，用胶带固定； 10)按点动钮缠绕几圈，并按下点动钮，调节绕包和运行速度，使之按2/3或1/2叠绕包；

11)合上冷却水循环系统，调节高频发生器感应铜线温度在280~380℃某一温度；和辐射炉的温度，开场自动熔敷。

12)按下相应按钮设备那么停顿运行。

6．数控绝缘包带机

生产厂家：瑞士

数控绝缘包带机是用于对交流电机定子线圈的对地绝缘和外包绝缘进展包匝的设备。该机自动化程度高，而且实现微机控制。包匝精度比拟高，能满足不同绝缘构造的绕包要求，线圈的密实性和外观质量明显提高，并有故障自动停机和显示装置，而且绝缘带力的大小是衡定可调，防止了人工包匝的不稳定性。

6.1数控绝缘包带机主要技术参数

1)绕包线圈的根本数据

线圈鼻部两孔之间的距离，最小：400mm；最大：1500mm 线圈直线局部的长度，最小：200mm ;最大：1000mm 线圈截面，最小：3×8mm；最大：15× 2)设备根本技术参数〔用于绕型号为WR959〕

线圈开口：155～200mm

盘状绝缘带：最大外经80 mm；最小经25mm 绝缘带角度0度时的轴间距：50mm 绝缘带宽：最大20mm

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绝缘带力〔恒定可调〕：10～40N 绝缘带角度：最大±20° 绝缘带绕包精度：0.1mm 绕转速：250转/min 叠包方式：1/2；1/3；2/3叠包 图13-16数控包带机构造示意图 6.2数控绝缘包带机的根本构造 由床身、控制柜、触摸屏幕、监控面板、绕、手动控制板、棒支撑、端部支撑、灯栅、脚踏板等组成(见图13-16)。 6.3数控绝缘包带机的绕包工艺流程 开机→确定程序数据→上绝缘带→调整绝缘带角度→固定线圈前后鼻部→进展线圈上层边自动叠包→线圈自动翻90°→进展线圈下层边自动叠包→剪断绝缘→松开鼻部夹紧装置→取下线圈。 第七节 线圈制造质量控制与影响 1.线圈的检测与试验方法 1.1线圈直流电阻的测量 测量绕组的直流电阻常用的方法有三种：电桥法、电压电流法和数字电阻表法。 1.1.1电桥法:电桥法是测量绕组的直流电阻最简单的方法。 电桥是一种用以测量电阻或与电阻有一定函数关系的参量的比拟是仪器，它是通过被测电阻与标准电阻进展比拟而获得最后测量结果的。电桥有三种：一种是双臂电桥；一种是单臂电桥；另一种是组合电桥。电桥的选择与测量电阻的阻值有关；与准确度级别有关。

表13-18 序号 准确度 级别 允许根本误差% 测量围 (Ω) 单电桥 双电桥 组合电桥 . . word.zl-

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1 2 3 4 5 6 7 8 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 5.0 ±0.02 ±0.05 ±0.1 ±0.2 ±0.5 ±1.0 ±2.0 ±5.0 100～105 50～105 20～105 10～105 5～105 2～106 1～106 1～106 10-3～102 10-3～102 10-4～102 10-4～102 10-5～102 10-5～102 10-5～102 10-5～102 10-3～105 10-3～105 10-4～105 10-4～105 10-5～106 10-5～106 10-5～106 10-5～106 〔1〕单臂电桥：用于测量中等电阻(1～106欧)，其主要特点是使用方便。测量时，除电源和检流计外，不需要其他附件。测量围广，精度较高。常见的单电桥有QJ-2型。

〔2〕双臂电桥：双臂电桥可以测量低电阻、又不适宜测量较大电阻。一般小于1Ω的电阻用双臂电桥，测量值应取到电桥所能到达的最大位数。常见的单电桥有：101型电桥〔其测量围为0.0001～10欧±2%，适于测量电机和变压器绕组所用铜条电阻〕、QJ1型双电桥和401型双电桥。

〔3〕组合电桥：此种电桥的特点是既可以按单电桥线路测量中等电阻，又可以变换成双电桥线路，测量低电阻。QJ5型电桥就是这种电桥。它可以测量10-5～106欧的电阻。在测量10-3～106欧时，精度可达0.05%。是用哪种电桥测量电阻是都应做到：

测量时引线要尽量短一些，连接点要接牢，尽可能加大接触面积，来减小接触电阻，提高测量精度。电阻的实际数值采用三次测量的算术平均值。对于中小型电机，同一电阻每次测量值与其平均值不得超过±0．5％，与设计值比拟，不得超过4％。

〔4〕电桥的使用考前须知

用电桥法测量电阻，本来是一种较精细的方法，假设测量线路迭择不当，灵敏度不够，工作电源的电压过高或过低等等，都会给测量带来误差，或给仪器带来不应有的损坏。为此，在使用电桥时，必须注意如下问题：

1〕根据被测电阻的大概围和精度要求，选择适当量限和精度的电桥。所用电桥的精度应高于被测电阻的精度，其误差应小于被测电阻的用电桥的精度应高于被测电阻的精度，其误差应小于被测电阻的允许误差的三分之一。

2〕根据电桥使用说明书的要求,选挥各桥臂的适当数值及工作求, 电源电压。假设电源电压低于规定,将影响电桥的灵敏度；假设高于 规定值，那么可能搞坏桥臂电阻。为规定值，那么可能搞坏桥臂电阻。为防止发生烧坏事故，可在电源回路中串接一只可调电阻，将电压降低到规定值。

3〕对于有外接检流计端钮的电桥，应选配适当的检流计。

4〕当电源电压高于10伏．可变桥臂的电阻只允许用在大于100欧的情况下(在一般电源电压下也希望这样做。必要时尚可 在电源迴路中串加一保护电阻，按每高出2伏串入10欧保护电阻来计算)。

5〕连接被测电阻至电桥“未知〞端钮的导线应尽量用截面较大、较短的导线，连接应结实，最好不用导线夹夹住被测电阻，因为在测量过程中，如果因未夹牢而碰掉了，就会把检流计打坏。用单桥测量很细的漆包线绕电阻(如刚绕好的动圈电阻或附加电阻) 时，应注意导线端钮的漆皮是否巳刮干净。否那么，冒然接通，检流计也将被打坏。反之，亦应注意在将很细的导线接在未知端钮上时，不能用过大的力旋紧端钮，这样有可能把导线压断而使检流计损坏。

6〕当用单电桥测量小电阻时，应注意把电压相应的降低，并应在测量的短时间才允许接通电源(决不能持续接通)，否那么将会导致桥臂过热。总之，用单电桥测量0.1欧以下的电阻是不适宜的。

7〕假设测量具有电感性绕组(如电机或变压器绕组)的直流电阻时，应先接通电源再接通检流计的按钮，反之应先断开检流计再断开电源，以防止自感电势冲击检流计。

8〕在以电桥的一个臂当做电阻箱使用时，千万注意流过的电流不能超过该电桥臂的最大允许电流。

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9〕为了提高电桥测量精度，可采用替代法进展测量，也可以采用接入电源极性及检流计极性的转换开关，以便于在变更极性下测得3～4次结果，取平均值。

10〕当使用闲置较久的电桥时，应先将电桥的接线端钮及电刷接点或插销孔加以清洁处理，必要时应涂上薄薄的一层中性凡士林油，并来盘旋动屡次。还要经过检定后再使用。

11〕在使用双电桥时，除应遵守上列有关规定外，尚应注意以下几点。

①被测电阻的电流端与电位端应连接正确，对于没有专门的电流端与电位端的被测电阻〔这种情况是较多的〕，在接线时应注意，电压端总是接在一对电流端的侧。在实际测量工作中，还会碰到不能接线的实例。如导线或导条电阻的测量，由于两端没有多大余量，不可能把电位端接在电流端里侧，那么可采用将电流端导线接在被测电阻〔导线或铜板〕的上边，而电位端导线接在被测电阻的下边，假设接错了，将由接触电阻的影响而造成误差。

②跨接导线的电阻R应尽量减小〔R<R<0.001～0.01。 RX③跨接导线应接对位置。

④被测电阻RX应与标准电阻RS尽量接近，在选择标准电阻RS时，最好满足0。1RX〈RS〈10RX。 ⑤双电桥的电源电压通常采用2～4V蓄电池，并在电源回路接有调节电阻和直流安培表。并注意标准电阻与被视电阻的功率。

1.1.2电流电压法：对于直流电机的磁极绕组，可用电流电压法测量其直流电阻。可分为电压表后接法和电压表前接法，前者适用于所用电压表的阻远大于被测电阻的场合，有的标准规定两者的比值大于或等于200时采用此法。后者适用于电流表的阻远小于被测电阻的场合。测量时，无论采用哪一种方法，都要求直流电源稳定，仪表接线正确并接触良好，为提高测量的准确度，测量时间要尽量短；且通入绕组的电流不应大于绕组额定电流的20％。

1)电压表后接法仪表误差修正方法 对于电压表后接法，电流表的指示值等于电压表流过的电流和被测电阻流过的电流两个支路电流的和，设电压表的阻为Rv；流过电流表的电流为，电压表的指示为U，那么被测电阻的实际值为RX＝URVU＝ UIRV－U1－RV2)电压表前接法仪表误差修正方法 电压表前接法的测量线路中，电流表流过的电流等于被测电阻的电流，而电压表的电压等于被测电阻与电流表两端的电压和，设电压表的电压为U，流过电流表的电流为I，电流表阻为RA，那么被测电阻的实际值RX，应为：RX＝U-IRAI＝U－RA I1.2匝间绝缘检查与试验

线圈或绕组在制造过程中，由于机械损伤或导线本身的绝缘缺陷，可能造成匝间绝缘隐患引起匝间短路故障。为此，必须进展匝间绝缘检查试验。匝间绝缘试验有磁极线圈匝间试验和成型线圈的匝间绝缘试验。成型线圈由于匝间隐患大局部发生在绕制，形、整形和模液压阶段，故应在线圈制造完工后，对各单个线圈进展匝间绝缘试验。对散嵌绕组，匝间绝缘试验在线圈嵌入后进展。

〔1〕磁极线圈的匝间试验

1〕直流牵引电动机磁极线圈的匝间试验分匝间冲击耐压试验和匝间短路检查试验。

匝间冲击耐压试验用于检查匝间绝缘承受冲击电压的能力，控制匝间绝缘质量。根据GB755电机成品匝间冲击耐电压试验在总装前的定子的磁场绕组上进展。试验采用冲击电压法，将有电容器放电产生的冲击电压直接施加于磁极线圈或磁场绕组的引出线间。允许采用中频电压试验考核绝缘承受冲

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击电压的能力，但中频电压试验限值与冲击电压试验峰值相当。

匝间冲击耐电压试验的线圈或绕组冲击电压峰值UT为:

UT2(2UN1) kV

最低为21.5 kV〔运行中与电枢绕组串联的磁极线圈或磁场绕组除外〕。

式中：UN—电机额定电压，kV。对他励磁极线圈或磁场绕组，UN指被试线圈或最高额定励磁电压。对运行中与电枢绕组串联的磁极线圈或磁场绕组，UN指被试线圈或绕组的工作电压降，工作电压降亦允许取电机额定电压的10％。详见/T5810－91。

检查匝间短路的其他有效方法可采取中频电压比拟法、工频电压降法或感应电压法。

2〕同步电机的的匝间试验：对于同步电机的的匝间试验也分匝间冲击耐压试验和匝间短路检查试验。匝间冲击耐压试验用于考核匝间绝缘承受冲击电压的能力，控制匝间绝缘质量。根据GB755电机成品匝间冲击耐电压试验在总装前的转子的磁场绕组上进展。 将由电容器放电产生的冲击电压直接施加于磁极线圈或磁场绕组的引出线间。

匝间冲击耐电压试验的线圈或绕组冲击电压峰值为：

电机额定励磁电压500V以下者为210倍电机额定励磁电压，最低为21.5kV。 电机额定励磁电压500V 以上者为2 (4kV+2倍电机额定励磁电压)，kV。

每次试验的冲击次数不少于5次。

允许采用中频电压试验考核匝间绝缘承受冲击电压的能力，中频电压试验限值与冲击电压试验峰值相当。

匝间短路检查试验用于检查线圈或绕组匝间绝缘是否短路。

对凸极式磁极线圈,在热压过程中及热压完毕后可采用工频电压或中频电压对线圈进展匝间短路检查试验，在线圈引出线两端施加10倍额定励磁电压(每极)的工频电压有效值或中频电压值，根据电流大小(采用中频电压试验时，电流值的偏差应不大于2％)及局部发热情况检查匝间是否短路。对磁场绕组，可采用电压降法检查匝间短路，在绕组两端施加220V工频电压有效值，根据各个磁极线圈两端的电压大小(偏差应小于5％)检查匝间是否短路。详见/T5810－91。

〔2〕直流电枢线圈的匝间试验：用于控制单只线圈的匝间绝缘质量。

1〕各类成型电枢线圈及均压线制造完成后，在下线前可采用工频电压或直流电压进展不同绕组元件匝间耐电压试验，电压施加于两相邻线匝间，试验时间为l～3S。

对于660V及以下的一般电机，工频试验电压有效值不低于 220V，直流试验电压不低于400V。对于起重冶金等特殊型电机及660V以上的电机，工频试验电压有效值不低于530V，直流试验电压不低于960V。

2〕多匝成型线圈制造完成后，在下线前可采用冲击电压进展绕组元件部匝间耐电压试验。直接施加由电容器放电产生的高频电压于试样线圈引出线间，冲击次数不少于5次，冲击电压在线圈各匝间应分布均匀。每个绕组元件的冲击电压峰值不低于700V。

详见ZB／TK23 002—90中华人民国机械电子工业部指导性技术文件直流电机电枢绕组匝间绝缘试验规。

〔3〕交流低压电机成型绕组匝间绝缘试验：试验采用冲击波形比拟法，其原理是将具有规定峰值和波前时间的冲击电压波，交替地〔或同时〕直接施加于同一设计的被试品和参照品绕组〔或线圈〕

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上，利用冲击电压在两者中引起的衰减振荡波形有否差异，来检测电机绕组〔或线圈〕匝间绝缘是否良好。冲击试验电压峰值计算公式：

UtK1K2Ug

式中：Ut—电机绕组或线圈匝间绝缘冲击试验电压峰值，V；

K1—电压系数，取2；

K2—工序系数，根据绝缘处理情况决定；浸漆前自定、浸漆后取1.0~1.2。

，按GB755或产品标准规定值选取。 Ug—定子或转子绕组对地绝缘工频耐电压试验值〔有效值〕

波前时间可为：0.1μs、0.5μs和1.2μs ，优先推荐0.5μs，其容差均为±30％。

采用冲击电压与波形比拟法进展电机绕组的匝间绝缘耐压试验，方法简单，准确率高，且可大大提高检测效率。同时，其适应性广，不但可检测交流电机定子绕组、各种励磁绕组和直流电机电枢绕组等的匝间故障，还可检测高压成型线圈绕制、形、整形、模液压等各个阶段出现的匝间绝缘故障。对电机绕组中的每一线圈，在不同工序中都允许重复进展屡次冲击电压试验，其试验电压峰值不变。详见/T5811－91交流低压电机成型绕组匝间绝缘试验方法及限值。

1.3耐压试验

耐压试验又称为介电强度试验。分交流耐压试验和直流耐压试验两种。一般电机都要进展交流耐压试验，对于大型和某些中型电机需另外进展直流耐压试验，两者不能相互代替。 〔1〕交流耐压试验

此试验是检验线圈绝缘介电强度最有效和最直接的试验工程。高压线圈在嵌装前，都必须进展此项试验。此试验可单个进展，也可多个线圈(10-20个)并联同时进展。试验时，线圈直线局部包0．03-0．1m厚的金属箔(注意一定要包紧)并接地，金属箔的长度应大于铁心长。例如，3kV线圈每端需长出10mm左右；6kV线圈那么每端应长出20mm左右；如果线圈端部涂有防电晕漆，那么金属箔的长度还应适当加大。为了节省包金属箔的时间，还可以用另外一种方法代替金属箔，即可用直径小于1～2mm的小铁球代替，将线圈直线局部放在金属盒，用铁球塞满，在线圈弯曲处塞上布带，以防止线圈端部与铁球接触。

图13-17 交流耐压试验装置原理图

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耐压试验装置原理图如图13-17，其工作原理是：低压交流电输给调压器TVR一次侧，调压器按需要输出不同值的电压送给升压变压器T，按照一定比例升压后加到被试线圈上，显示系统显示出被试电压的大小。自动判断系统有两个功能：一个是按标定的高压泄漏电流值指示被试线圈是否合格；另一个是当被试线圈击穿时(或泄漏电流大于标定值时)自动切断电源，从而保护被试线圈和试验装置。保护系统那么是为保护在被试线圈上加过高电压或被试线圈击穿时产生较大电流损坏被试线圈或试验变压器。过电压保护一般用两个放电距离可调的放电球，球隙保护电阻Ro一般按每伏l欧选配；过电压保护球隙电压一般调整在1.1～1.5倍试验电压；过电流保护采用限流电阻R，其阻值为每伏试验电压取0.2～1欧。

加于线圈的电压，应从低于试验电压全值的1／3～1／2开场，在10～15s逐渐升到全值，维持lmin，然后在10～15s的时间，将试验电压逐渐降低到试验电压的1／3～1／2以后，再切断电源。用接地棒使线圈充分放电，再进展拆线等操作。

线圈的合格标准：在线圈的直线部位(槽部长度加20mm)和地之间加(2．75UN+4．5)kV的工频正弦波电压(其中UN为电机的额定电压)，历时lmn。如果不被击穿，那么说明线圈合格。

耐压试验电压很高，必须注意平安，试验区周围应用栅栏隔离，并要设有明显的危险标志。 〔2)直流耐压试验 对于容量等于或大于1000kW的电机，采用多匝成形线圈并用复合式绝缘构造时，在嵌线前，线圈应进展直流耐压试验，以检查端部搭接处的绝缘质量。

图13-18 直流耐压试验装置原理图

直流耐压试验装置原理如图13-18所示，变压器和调压器的容量可按每1kV试验电压为0．2～0．5kvA选择；整个系统的输出直流电压应在被试线圈额定电压的3．5倍以上；整流元件一般都采用硅整流管，可根据需要组成半波或全波整流，整流元件的额定电流一般在100μA以下；应按试验电压的要求，选用高压整流二极管；限流保护电阻只应按每伏试验电压为10欧选择；电压表v应选用静电电压表。

试验电压的大小要根据电机的额定电压而定，对于额定电压低于3kV的电机，试验电压为1．25(2．75UN+4．5)kV；对于额定电压高于6kV的电机，试验电压为1．25(2．75UN+6．5)kV(UN为电机的额定电压)，试验时间均为1min。

2.线圈制造质量与下工序的关系

2.1电枢线圈质量与嵌线的关系

〔1〕电枢线圈应有较好的一致性：这里指的不但是制造中外形尺寸一致，半成品的摆放和运输中也不应影响电枢线圈的一致性。

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(2)电枢线圈直线段匝间不齐、不平整、尺寸超差、绝缘发泡等都会给嵌线造成困难，影响电机质量；

〔3〕对于直流电枢线圈引线头尺寸应平整，尤其是需要进展打扁的尺寸应严格控制。如果尺寸偏 大，将导致嵌不进换向器升高片的槽，严重时将会出现倒片，使嵌线无法进展；如果偏小，易在升高片槽产生间隙，影响氩弧焊的焊接质量。

〔4〕线圈跨距、角度应适宜，特别电枢直径比拟大、铁心槽比拟深、极数少且线规截面较大的硬 绕组。如果跨距不够，一方面嵌线困难，另一方面即使线圈嵌进槽，绝缘将会不同程度的受到损伤，将会出现匝短和对地击穿。对该类型的绕组，在进展设计模具时跨距的设计应考虑嵌线的工艺性问题。

〔5〕线圈引线头修头尺寸应严格控制，同时要求—致性要好，当修头较长时可导致线圈嵌线后， 后端部尺寸超差；修头处尺寸偏大时，线圈嵌线后排列比拟困难并影响无纬带绑扎的数量。

2.2磁极线圈质量与定装的关系

〔1〕压弧线圈回弹量的大小不确定因素比拟多，它与导线的机械性能、线规截面大小、退火质量的好坏等因素相关，因此对模具的设计，在考虑回弹量的因素时是比拟困难的，这有个经历的积累过程。

〔2〕磁极线圈在运行中经受高、低温反复作用，因此，线圈必须压紧。这就要求线圈上下面一定要平，否那么压不紧，运行中会产生松动。

〔3〕)磁极线圈框宽度尺寸不适宜时影响套极，当尺寸偏大时，易在铁心和线圈之间产生间隙， 线圈容易松动；当尺寸偏小时，套极比拟困难，容易损伤线圈导线和对地绝缘。

〔4〕绝缘包扎后高度尺寸应一致，尤其是引线头处的高度尺寸(指扁绕磁极线圈)严格控制，防止定装后线圈与机座之间和铁心与机座之间产生间隙。

2.3线圈质量与电机温升的关系

温升是电机的一个重要指标。电机温升高，可以说与线圈制造、嵌线、定装、浸漆、试验等工序有着密切的联系，在这里只分析线圈制造对电机温升的影响。在电机各绕组中磁极线圈温升一直是较难控制的，现以扁绕磁极线圈为例进展分析。

扁绕磁极线圈大体工艺过程：绕线—退火—整形—包绝缘—浸漆。可以说线圈制造各道工序的质量均会对线圈温升造成一定的影响。线圈制造质量对电机温升的影响主要有以下几方面：

〔1〕导线机械性能不稳定，当材料硬度偏高，可导致绕制出的线圈框尺寸偏大，线圈套极后易 在线圈和铁心之间产生间隙，影响线圈散热。

〔2〕制作过程中产生的匝间不齐或线圈垂直度差，套极时容易铁心和线圈间产生气隙，对线圈散热不利。

〔3〕线圈退火状态不好，导线应力没有充分消除，易产生线圈匝间不服帖又使电阻系数增大。 〔4〕线圈对地绝缘包匝不严密，匝间绝缘没有清理干挣，匝间热压后线圈的整齐度没有到达要求，影响影响绝缘材料与导线的粘合程度。

〔5〕线圈在绕制过程中R角处的增厚，导致端部匝间产生较大缝隙，影响散热。 〔6〕与机座接触的线圈平面不平整，在机座与线圈之间产生较大缝隙，影响散热。

由于以上这些因素存在均可导致线圈的温升偏高。因此，严格工艺，完善和提高工艺手段，是保证产品质量的一个重要措施。

主要参考文献

〔1〕牵引电机制造 铁道部工业总局 1982

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〔2〕铁路机车车辆科技手册 中国铁道机车车辆总公司 铁道 2002年 〔3〕电机学 章名涛主编 科学 1973年

〔4〕电机制造工艺学 方日杰主编 机械工业 1993年

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