渦輪風機定子的灌封澆注方法及其灌封澆注裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及灌封澆筑裝置及其澆注方法，具體的說是一種渦輪風機定子的灌封澆注方法及其灌封澆注裝置。
【背景技術】
[0002]風機定子由線圈和鐵芯組成，常見的渦輪風機是內轉子式，其定子的鐵芯由一定形狀的硅鋼片疊壓而成，在定子內膛的圓周上形成等長等寬等間距的多個槽楔，其定子的繞組線圈以一定的方式嵌入每一個槽楔中。如圖1所示的渦輪風機定子的結構示意圖(圖中將線圈繞組2的結構簡化)，渦輪風機定子為圓環柱結構，其鐵芯3由硅鋼片組成，在渦輪風機定子膛內的硅鋼片間，均勻形成有等長等寬的槽楔5。繞組線圈2通過槽楔5纏繞在鐵芯3上，繞組線圈2分別在鐵芯3的兩端露出的部分為端部線圈2.2，繞組線圈2嵌入槽楔5的部分為內部線圈2.1。在渦輪風機定子的其中一端上，有電纜線4從端部線圈2.2中引出。
[0003]—般的繞組線圈2都是由漆包線繞制而成，當渦輪風機在常壓下運行時，漆包線的絕緣漆可保證繞組線圈2有很好的絕緣性能。但是，當渦輪風機需要在低氣壓的工作條件下運行時，繞組線圈2在通過電纜線4通電后可能會擊穿絕緣層，導致繞組線圈2之間或者繞組線圈2和鐵芯3相互導電，由此會引起渦輪風機運行的安全事故。因此，低氣壓運行的高速渦輪風機定子都需要將其繞組線圈2灌封澆注，從而增強繞組線圈2的絕緣和導熱性能。對繞組線圈2的灌封澆注分為對在槽楔5中的內部線圈2.1的灌封澆注和對鐵芯3兩端露出的端部線圈2.2的灌封澆注。
[0004]在現有技術中，需要用絕緣材料作為澆注材料對渦輪風機定子的繞組線圈進行澆注實現全灌封。而在澆注的過程中，需要避免澆注材料中存在氣泡。普通的澆注材料(例如環氧樹脂)大多由兩種液體混合制成，不同的液體混合在一起容易發生化學反應，可能會產生微氣泡；另外，在混合不同液體時，通過攪拌也會產生大量的氣泡。當用有氣泡的澆注材料澆注到渦輪風機定子中后，繞組線圈中的氣泡可能會導致擊穿。
[0005]普通一體式的澆注模具不利于澆注材料中氣泡的排除，而且由于渦輪風機定子的結構復雜，要作出與之相匹配的一體式澆注模具成本相對較高。傳統的分離式澆注模具由兩個管狀模具組成，分別套裝在渦輪風機定子鐵芯的內表面和外表面，將露出的端部線圈
2.2和所有槽楔5都圍住，從兩個管狀模具中間將澆注材料注入。這樣的分離式澆注模具雖然有利于澆注材料中氣泡的排出，但是澆注的高度尺寸和外形不可控制、澆注成型后的表面并不平坦。渦輪風機定子在裝配時，對其表面的尺寸有一定要求，如果其表面不平坦，不滿足裝配要求，則需要對表面進行處理，然而后續加工復雜，因此增加了生產成本和后續裝配難度。另一方面，使用傳統分離式澆注模具對內部線圈2.1澆注時，會使渦輪風機定子的槽楔5中會被填滿澆注材料。渦輪風機定子的槽楔5中的內部線圈2.2表面雖需要澆注，但是當澆注材料填滿槽楔5后，風機運行時，若風機冷卻不足，槽楔5中澆注材料受熱膨脹。由此，槽楔5中的澆注材料可能會與高速旋轉的渦輪風機轉子發生摩擦，引起安全事故。
[0006]因此，在渦輪風機定子澆注的過程中，能設計出一種既有利于澆注材料中氣泡的排出，又能很好地控制澆注成形材料的尺寸，而且能保證在槽楔中留有足夠的膨脹間隙，并且結構簡單，成本造價低的澆注裝置，以成為本領域技術人員急于解決的難題。

【發明內容】

[0007]本發明的目的就是要克服現有技術中的問題提供一種渦輪風機定子的灌裝澆注方法及其灌封澆注裝置，使渦輪風機定子在灌封澆注的過程中既能使澆注材料中氣泡排出，又能保證槽楔中留有一定的膨脹間隙，并且這種灌裝澆注裝置的結構簡單，成本造價低還易于操作。
[0008]為實現上述目的，本發明所采用的一種渦輪風機定子的灌封澆注方法，其特殊之處在于，包括如下步驟:
[0009]步驟一，將渦輪風機定子的每個槽楔中都插入隔條，所述每根隔條位于對應槽楔的根部，并將根部空腔填充，未被隔條填充的槽楔的頂部空腔為膨脹間隙；
[0010]步驟二，將渦輪風機定子的澆注模具套裝在渦輪風機定子上，所述澆注模具將渦輪風機定子兩端露出鐵芯的端部線圈全部包裹在內，并且不將膨脹間隙包裹在內；
[0011]步驟三，將渦輪風機定子豎向放置，使渦輪風機定子的其中一端向上；
[0012]步驟四，向渦輪風機定子向上一端的澆注模具內注入澆注材料，對繞組線圈進行灌封；
[0013]步驟五，對渦輪風機定子進行抽氣，使澆注材料中的氣泡排盡；
[0014]步驟六，然后將所述渦輪風機定子靜置；
[0015]步驟七，將靜置后的渦輪風機定子翻轉，使渦輪風機定子未澆注的另一端向上；向渦輪風機定子另一端的澆注模具內注入澆注材料，重復步驟四至六;將所述澆注模具脫去，得到澆注完成后的渦輪風機定子。
[0016]—種專用于上述渦輪風機定子的澆注方法的渦輪風機定子的灌封澆注裝置，其特殊之處在于:所述灌封澆注裝置包括澆注模具和多個能填充對應槽楔根部空腔的隔條;所述澆注模具由兩個卡套組成，所述兩個卡套分別套裝在渦輪風機定子兩端的端部線圈上；所述兩個卡套均為蓋狀結構，所述每個卡套的一端都開設有用于容納對應的端部線圈的環形深凹槽;所述環形深凹槽的內端開設有至少一個透氣通孔和一個供渦輪風機定子的電纜線穿過的電纜通孔;所述每根隔條的長度與對應的槽楔的長度相同，所述每根隔條的形狀與對應的槽楔根部空腔的形狀相配合。
[0017]進一步地，所述環形深凹槽的環寬d大于繞組線圈的厚度且小于渦輪風機定子的鐵芯的厚度，所述環形深凹槽的深度h大于端部線圈的高度;所述環形深凹槽的內徑C、鐵芯的內徑m與膨脹間隙的深度η滿足如下數學關系，(^ m+2n。
[0018]更進一步地，所述隔條的材料與用于澆注渦輪風機定子的材料相同。
[0019]再進一步地，所述透氣通孔和電纜通孔沿圓周方向均勻地開設在環形深凹槽的內端。
[0020]在上述技術方案中，所述環形深凹槽的開口端開設有用于卡合鐵芯端部的卡合環槽，所述卡合環槽與環形深凹槽同軸設置。
[0021]進一步地，所述卡合環槽的環寬s與鐵芯的厚度相匹配且大于環形深凹槽的環寬
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[0022]再進一步地，所述每個卡套的另一端還開設有環形淺凹槽;所述環形淺凹槽與環形深凹槽對應且與透氣通孔和電纜通孔連通。
[0023]更進一步地，所述每個卡套沿中心軸方向開設有中心通孔，所述中心通孔由卡套的一端延伸至另一端，并且與環形淺凹槽同軸設置，所述中心通孔的直徑f小于環形深凹槽的內徑C。
[0024]在本發明所采用的灌封澆注方法中，將傳統的分離開放式模具改變為一體式半封閉的模具。在對槽楔中內部線圈澆注時，采用將固體的隔條插入每個槽楔根部空腔的方法來實現對內部線圈的覆蓋，使滲透至內部線圈的澆注材料被隔條隔擋，從而澆注材料不會滲出；將每個槽楔的頂部空腔(槽楔靠近渦輪風機中軸線的部分)留出作為膨脹間隙，從而避免了隔條因受熱膨脹而與高速旋轉的渦輪風機定子接觸的風險。在每個槽楔中的內部線圈被隔條覆蓋完成后將渦輪風機定子套裝上澆注模具，從而完成繞組線圈的灌封澆注。在對端部線圈灌封澆注時，先澆注一端的端部線圈，使澆注材料通過一端的端部線圈慢慢的滲透到內部線圈中；再澆注另一端的端部線圈，同樣的，澆注材料通過另一端的端部線圈滲透到內部線圈中，從而完成整個繞組線圈的灌封澆注。本發明相對于現有技術中采用開放式模具的澆注灌封方法而言，使端部線圈的灌封后的形狀相對可控。另外在本發明所采用的灌封澆注方法中，對渦輪風機定子灌封澆注的過程中采用抽氣，可以使澆注材料中的氣泡排盡，有效規避了繞組線圈在工作過程中被擊穿的風險。
[0025]在本發明所設計的渦輪風機定子的灌裝澆注裝置中，除了多根隔條之外還包括兩個蓋狀的卡套。在卡套的一端開設有用于容納端部線圈的環形深凹槽，環形深凹槽的尺寸與端部線圈的尺寸相匹配，環形深凹槽的環寬大于繞組線圈的厚度且小于渦輪風機定子的鐵芯的厚度，環形深凹槽的深度大于渦輪風機定子一端露出的繞組線圈的高度。我們可以通過改變環形深凹槽的深度來控制包覆端部線圈的澆注材料的高度，以此來控制渦輪風機定子的軸向的長度。這樣的結構，使澆注成形后的澆注材料既能將繞組線圈完全包裹，又能保證渦輪風機定子的軸向尺寸，而且使澆注材料表面平整，無需后續復雜的加工。所述環形深凹槽的內徑c、鐵芯的內徑m與膨脹間隙的深度η滿足如下數學關系，c 2m+2n。這樣的結構使膨脹間隙與環形深凹槽相互不連通，從而使端部線圈在被澆注時，澆注材料不會流入膨脹間隙中。
[0026]在環形深凹槽的內端開設有透氣通孔和電纜通孔，透氣通孔的作用是用于向卡套中注入澆注材料和排出澆注材料中的氣泡；電纜通孔用于引出電纜線；另外在渦輪風機定子的另一端由于無電纜線引出，該卡套上的電纜通孔此時的作用和透氣通孔的作用相同。雖然渦輪風機定子兩端的結構不相同(一端的繞組線圈有電纜線引出，另一端無電纜線引出)，但是兩端所設置的卡套結構使完全一樣的，因此制造成本會大大降低。
[0027]透氣通孔和電纜通孔沿圓周方向均勻地開設在環形深凹槽的內端，這樣的結構使澆注材料中的氣泡可以均勻、高效地排出，有利于保證定子澆注的質量。
[0028]環形深凹槽的開口端開設有用于卡合鐵芯端部的卡合環槽，卡合環槽與環形深凹槽同軸設置。所述卡合環槽的作用是使卡套能緊密牢固的安裝在渦輪風機定子的兩端，卡合環槽的尺寸與鐵芯兩端的厚度相配合，澆注時，使卡套中的澆注材料不滲出卡套。卡套的另一端開設有與環形深凹槽對應設置的環形淺凹槽，所述環形淺凹槽與每個透氣通孔和電纜通孔連通。在澆注排氣的過程中，澆注材料中的氣泡會膨脹從各個透氣通孔和電纜通孔冒出，部分澆注材料也伴隨氣泡溢出。當氣泡被排出破裂后，部分澆注材料也將從新回流入各個通孔中。所以環形淺凹槽的作用在于容納從透氣通孔和電纜通孔中溢出的澆注材料。
[0029]卡套中心軸上設置的中心通孔即方便于操作人員對卡套的套裝和取下，又方便操作人員在澆注的過程中對渦輪風機定子內膛的觀測。
[0030]在本發明所設計的渦輪風機定子灌裝澆注裝置的使用方法中，通過重復澆注和抽氣的方法，使得渦輪風機定子中的澆注材料將氣泡慢慢排盡，而且整個操作過程非常簡單。
[0031]綜上所述，本發明所設計的渦輪風機定子的灌裝澆注裝置，可以簡單方便地實現定子的澆注，所述澆注裝置一方面可以有效地排出澆注材料中的氣體，使得兩端露出的繞組線圈的澆注表面平整，另一方面，采用固體隔條阻隔的形式代替傳統的整體澆注方式，使得槽楔內保留有膨脹間隙，消除了渦輪風機運行時，定子與其轉子摩擦的危險。本發明結構簡單，易于操作，安全可靠并且成本造價低廉。