无纬带及其绑扎工艺应用研究

胡 义

(上海电气集团上海电机厂有限公司，上海 200240)

0 引言

无纬带箍作为强度材料用于电枢线圈固定。绑扎无纬带过程中需要一定的恒定拉力(预紧力)，固化后的无纬带箍要求在电机允许的最高转速下，被绑物仍被牢牢地压缩住，这部分预紧力能经受电机过载力矩切向方向的力的作用下保证线圈不发生任何位移。绑扎无纬带时施加的预紧力除考虑上述要求外，还必须与绑扎材料的断裂强度之间留有足够的安全系数，以免在电机运转或其他过载情况下发生绑扎带箍的弹性形变、甚至断裂。大容量超高速电机在大多数情况下均需要调速运行，在电磁力、机械力等产生的综合离心力的作用下，绕组两端部绑扎的无纬带箍在弹性范围内做放射性膨胀，引起线圈发生位移，对绝缘产生一定程度的损害，影响绕组的绝缘寿命。严重时，发生无纬带箍断裂，造成整个电机报废事故。

影响无纬带箍性能的因素较多，除无纬带材料自身的性能、固化条件等因素外，绑扎拉力、绑扎速度也是重要的影响因素之一。

1 试验

1．1 试验材料

K220：Kevlar芳纶纤维网状无纬带(进口)；F150-G-W：玻璃纤维网状聚酯无纬带；41524BN：玻璃纤维网状聚酯无纬带(进口)。

1．2 试验方法

按照GB/T 22471．2—2008电气绝缘用树脂浸渍玻璃网状无纬绑扎带第2部分：试验方法标准中的要求执行。

2 试验数据

(1) 无纬带F150-G-W、K220、41524BN标准箍的强度数据见表1，弹性模量、拉伸强度见图1，图2。

表1 F150-G-W、K220、41524BN在不同绑扎拉力下的弹性模量、拉伸强度数据

续表1 F150-G-W、K220、41524BN在不同绑扎拉力下的弹性模量、拉伸强度数据

试验数据表明，在相同条件下，Kevlar芳纶纤维网状无纬带K220的拉伸强度和弹性模量均较41524BN和F150-G-W高，更优异。

(2) 无纬带K220在不同绑扎拉力下的标准箍的强度数据见表2，弹性模量、拉伸强度见图3，图4。

图1 无纬带F150-G-W、K220、41524BN在不同绑扎拉力下的弹性模量

图2 无纬带F150-G-W、K220、41524BN在不同绑扎拉力下的拉伸强度

表2 无纬带K220在不同绑扎拉力下的弹性模量、拉伸强度试验数据

图3 K220在不同绑扎拉力下的弹性模量

图4 K220在不同绑扎拉力下的拉伸强度

试验数据表明，K220无纬带在80 kg/10 mm带宽的绑扎拉力下的无纬带箍的拉伸强度和弹性模量比60 kg/10 mm带宽和100 kg/10 mm带宽时高，说明K220的最佳打箍张力为80 kg/10 mm带宽，即25 mm宽无纬带打箍张力为200 kg。

(3) 无纬带K220在绑扎拉力恒定，不同固化温度下的标准箍的强度数据见表3，弹性模量、拉伸强度见图5，图6。

试验数据表明，K220无纬带在80 kg/10 mm带宽的绑扎拉力下，150 ℃固化5 h的拉伸强度最高、180 ℃固化5 h的拉伸强度最低，130 ℃固化5 h的弹性模量最低、而180 ℃固化5 h的弹性模量最高。结合绝缘的耐热等级、使用环境等特性，我们确定K220无纬带箍的最佳固化参数为：150 ℃/5 h。

(4) 无纬带K220在绑扎拉力、固化温度恒定下的标准箍的常温、高温时的强度数据见表4，弹性模量、拉伸强度见图7，图8。

表3 K220在80 kg绑扎拉力下不同固化温度的弹性模量、拉伸强度试验数据

图5 K220在80 kg绑扎拉力下不同固化温度的弹性模量

图6 K220在80 kg绑扎拉力下不同固化温度的拉伸强度

表4 K220在常温、高温时的弹性模量、拉伸强度试验数据

续表4 K220在常温、高温时的弹性模量、拉伸强度试验数据

图7 K220在常温、高温时的弹性模量

图8 K220在常温、高温时的拉伸强度

试验数据表明，K220无纬带箍不仅在室温下的弹性模量和拉伸强度性能优异，特别是在155 ℃高温下的弹性模量和拉伸强度性能更为优异，性能数据保持在常温的70%以上，完全能够满足电机实际运行环境的考核。

3 结论

(1) Kevlar芳纶纤维网状无纬带K220、玻璃纤维网状聚酯无纬带F150-G-W和玻璃纤维网状聚酯无纬带41524BN在相同条件下的拉伸强度和弹性模量数据比较，Kevlar芳纶纤维网状无纬带K220打箍固化后的综合机械性能更优异，是高转速电枢绑扎的理想材料。

(2) Kevlar芳纶纤维网状无纬带K220使用时的最佳绑扎拉力为80 kg/10 mm。

(3) Kevlar芳纶纤维网状无纬带K220绝缘箍的最佳固化参数为，固化温度150 ℃，时间5 h。

(4) Kevlar芳纶纤维网状无纬带K220绝缘箍，在155 ℃高温下的弹性模量和拉伸强度能保持常温的70%以上。