涡轮风机定子的灌封浇注方法及其灌封浇注装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及灌封浇筑装置及其浇注方法，具体的说是一种涡轮风机定子的灌封浇注方法及其灌封浇注装置。
【背景技术】
[0002]风机定子由线圈和铁芯组成，常见的涡轮风机是内转子式，其定子的铁芯由一定形状的硅钢片叠压而成，在定子内膛的圆周上形成等长等宽等间距的多个槽楔，其定子的绕组线圈以一定的方式嵌入每一个槽楔中。如图1所示的涡轮风机定子的结构示意图(图中将线圈绕组2的结构简化)，涡轮风机定子为圆环柱结构，其铁芯3由硅钢片组成，在涡轮风机定子膛内的硅钢片间，均匀形成有等长等宽的槽楔5。绕组线圈2通过槽楔5缠绕在铁芯3上，绕组线圈2分别在铁芯3的两端露出的部分为端部线圈2.2，绕组线圈2嵌入槽楔5的部分为内部线圈2.1。在涡轮风机定子的其中一端上，有电缆线4从端部线圈2.2中引出。
[0003]—般的绕组线圈2都是由漆包线绕制而成，当涡轮风机在常压下运行时，漆包线的绝缘漆可保证绕组线圈2有很好的绝缘性能。但是，当涡轮风机需要在低气压的工作条件下运行时，绕组线圈2在通过电缆线4通电后可能会击穿绝缘层，导致绕组线圈2之间或者绕组线圈2和铁芯3相互导电，由此会引起涡轮风机运行的安全事故。因此，低气压运行的高速涡轮风机定子都需要将其绕组线圈2灌封浇注，从而增强绕组线圈2的绝缘和导热性能。对绕组线圈2的灌封浇注分为对在槽楔5中的内部线圈2.1的灌封浇注和对铁芯3两端露出的端部线圈2.2的灌封浇注。
[0004]在现有技术中，需要用绝缘材料作为浇注材料对涡轮风机定子的绕组线圈进行浇注实现全灌封。而在浇注的过程中，需要避免浇注材料中存在气泡。普通的浇注材料(例如环氧树脂)大多由两种液体混合制成，不同的液体混合在一起容易发生化学反应，可能会产生微气泡；另外，在混合不同液体时，通过搅拌也会产生大量的气泡。当用有气泡的浇注材料浇注到涡轮风机定子中后，绕组线圈中的气泡可能会导致击穿。
[0005]普通一体式的浇注模具不利于浇注材料中气泡的排除，而且由于涡轮风机定子的结构复杂，要作出与之相匹配的一体式浇注模具成本相对较高。传统的分离式浇注模具由两个管状模具组成，分别套装在涡轮风机定子铁芯的内表面和外表面，将露出的端部线圈
2.2和所有槽楔5都围住，从两个管状模具中间将浇注材料注入。这样的分离式浇注模具虽然有利于浇注材料中气泡的排出，但是浇注的高度尺寸和外形不可控制、浇注成型后的表面并不平坦。涡轮风机定子在装配时，对其表面的尺寸有一定要求，如果其表面不平坦，不满足装配要求，则需要对表面进行处理，然而后续加工复杂，因此增加了生产成本和后续装配难度。另一方面，使用传统分离式浇注模具对内部线圈2.1浇注时，会使涡轮风机定子的槽楔5中会被填满浇注材料。涡轮风机定子的槽楔5中的内部线圈2.2表面虽需要浇注，但是当浇注材料填满槽楔5后，风机运行时，若风机冷却不足，槽楔5中浇注材料受热膨胀。由此，槽楔5中的浇注材料可能会与高速旋转的涡轮风机转子发生摩擦，引起安全事故。
[0006]因此，在涡轮风机定子浇注的过程中，能设计出一种既有利于浇注材料中气泡的排出，又能很好地控制浇注成形材料的尺寸，而且能保证在槽楔中留有足够的膨胀间隙，并且结构简单，成本造价低的浇注装置，以成为本领域技术人员急于解决的难题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的就是要克服现有技术中的问题提供一种涡轮风机定子的灌装浇注方法及其灌封浇注装置，使涡轮风机定子在灌封浇注的过程中既能使浇注材料中气泡排出，又能保证槽楔中留有一定的膨胀间隙，并且这种灌装浇注装置的结构简单，成本造价低还易于操作。
[0008]为实现上述目的，本发明所采用的一种涡轮风机定子的灌封浇注方法，其特殊之处在于，包括如下步骤:
[0009]步骤一，将涡轮风机定子的每个槽楔中都插入隔条，所述每根隔条位于对应槽楔的根部，并将根部空腔填充，未被隔条填充的槽楔的顶部空腔为膨胀间隙；
[0010]步骤二，将涡轮风机定子的浇注模具套装在涡轮风机定子上，所述浇注模具将涡轮风机定子两端露出铁芯的端部线圈全部包裹在内，并且不将膨胀间隙包裹在内；
[0011]步骤三，将涡轮风机定子竖向放置，使涡轮风机定子的其中一端向上；
[0012]步骤四，向涡轮风机定子向上一端的浇注模具内注入浇注材料，对绕组线圈进行灌封；
[0013]步骤五，对涡轮风机定子进行抽气，使浇注材料中的气泡排尽；
[0014]步骤六，然后将所述涡轮风机定子静置；
[0015]步骤七，将静置后的涡轮风机定子翻转，使涡轮风机定子未浇注的另一端向上；向涡轮风机定子另一端的浇注模具内注入浇注材料，重复步骤四至六;将所述浇注模具脱去，得到浇注完成后的涡轮风机定子。
[0016]—种专用于上述涡轮风机定子的浇注方法的涡轮风机定子的灌封浇注装置，其特殊之处在于:所述灌封浇注装置包括浇注模具和多个能填充对应槽楔根部空腔的隔条;所述浇注模具由两个卡套组成，所述两个卡套分别套装在涡轮风机定子两端的端部线圈上；所述两个卡套均为盖状结构，所述每个卡套的一端都开设有用于容纳对应的端部线圈的环形深凹槽;所述环形深凹槽的内端开设有至少一个透气通孔和一个供涡轮风机定子的电缆线穿过的电缆通孔;所述每根隔条的长度与对应的槽楔的长度相同，所述每根隔条的形状与对应的槽楔根部空腔的形状相配合。
[0017]进一步地，所述环形深凹槽的环宽d大于绕组线圈的厚度且小于涡轮风机定子的铁芯的厚度，所述环形深凹槽的深度h大于端部线圈的高度;所述环形深凹槽的内径C、铁芯的内径m与膨胀间隙的深度η满足如下数学关系，(^ m+2n。
[0018]更进一步地，所述隔条的材料与用于浇注涡轮风机定子的材料相同。
[0019]再进一步地，所述透气通孔和电缆通孔沿圆周方向均匀地开设在环形深凹槽的内端。
[0020]在上述技术方案中，所述环形深凹槽的开口端开设有用于卡合铁芯端部的卡合环槽，所述卡合环槽与环形深凹槽同轴设置。
[0021]进一步地，所述卡合环槽的环宽s与铁芯的厚度相匹配且大于环形深凹槽的环宽
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[0022]再进一步地，所述每个卡套的另一端还开设有环形浅凹槽;所述环形浅凹槽与环形深凹槽对应且与透气通孔和电缆通孔连通。
[0023]更进一步地，所述每个卡套沿中心轴方向开设有中心通孔，所述中心通孔由卡套的一端延伸至另一端，并且与环形浅凹槽同轴设置，所述中心通孔的直径f小于环形深凹槽的内径C。
[0024]在本发明所采用的灌封浇注方法中，将传统的分离开放式模具改变为一体式半封闭的模具。在对槽楔中内部线圈浇注时，采用将固体的隔条插入每个槽楔根部空腔的方法来实现对内部线圈的覆盖，使渗透至内部线圈的浇注材料被隔条隔挡，从而浇注材料不会渗出；将每个槽楔的顶部空腔(槽楔靠近涡轮风机中轴线的部分)留出作为膨胀间隙，从而避免了隔条因受热膨胀而与高速旋转的涡轮风机定子接触的风险。在每个槽楔中的内部线圈被隔条覆盖完成后将涡轮风机定子套装上浇注模具，从而完成绕组线圈的灌封浇注。在对端部线圈灌封浇注时，先浇注一端的端部线圈，使浇注材料通过一端的端部线圈慢慢的渗透到内部线圈中；再浇注另一端的端部线圈，同样的，浇注材料通过另一端的端部线圈渗透到内部线圈中，从而完成整个绕组线圈的灌封浇注。本发明相对于现有技术中采用开放式模具的浇注灌封方法而言，使端部线圈的灌封后的形状相对可控。另外在本发明所采用的灌封浇注方法中，对涡轮风机定子灌封浇注的过程中采用抽气，可以使浇注材料中的气泡排尽，有效规避了绕组线圈在工作过程中被击穿的风险。
[0025]在本发明所设计的涡轮风机定子的灌装浇注装置中，除了多根隔条之外还包括两个盖状的卡套。在卡套的一端开设有用于容纳端部线圈的环形深凹槽，环形深凹槽的尺寸与端部线圈的尺寸相匹配，环形深凹槽的环宽大于绕组线圈的厚度且小于涡轮风机定子的铁芯的厚度，环形深凹槽的深度大于涡轮风机定子一端露出的绕组线圈的高度。我们可以通过改变环形深凹槽的深度来控制包覆端部线圈的浇注材料的高度，以此来控制涡轮风机定子的轴向的长度。这样的结构，使浇注成形后的浇注材料既能将绕组线圈完全包裹，又能保证涡轮风机定子的轴向尺寸，而且使浇注材料表面平整，无需后续复杂的加工。所述环形深凹槽的内径c、铁芯的内径m与膨胀间隙的深度η满足如下数学关系，c 2m+2n。这样的结构使膨胀间隙与环形深凹槽相互不连通，从而使端部线圈在被浇注时，浇注材料不会流入膨胀间隙中。
[0026]在环形深凹槽的内端开设有透气通孔和电缆通孔，透气通孔的作用是用于向卡套中注入浇注材料和排出浇注材料中的气泡；电缆通孔用于引出电缆线；另外在涡轮风机定子的另一端由于无电缆线引出，该卡套上的电缆通孔此时的作用和透气通孔的作用相同。虽然涡轮风机定子两端的结构不相同(一端的绕组线圈有电缆线引出，另一端无电缆线引出)，但是两端所设置的卡套结构使完全一样的，因此制造成本会大大降低。
[0027]透气通孔和电缆通孔沿圆周方向均匀地开设在环形深凹槽的内端，这样的结构使浇注材料中的气泡可以均匀、高效地排出，有利于保证定子浇注的质量。
[0028]环形深凹槽的开口端开设有用于卡合铁芯端部的卡合环槽，卡合环槽与环形深凹槽同轴设置。所述卡合环槽的作用是使卡套能紧密牢固的安装在涡轮风机定子的两端，卡合环槽的尺寸与铁芯两端的厚度相配合，浇注时，使卡套中的浇注材料不渗出卡套。卡套的另一端开设有与环形深凹槽对应设置的环形浅凹槽，所述环形浅凹槽与每个透气通孔和电缆通孔连通。在浇注排气的过程中，浇注材料中的气泡会膨胀从各个透气通孔和电缆通孔冒出，部分浇注材料也伴随气泡溢出。当气泡被排出破裂后，部分浇注材料也将从新回流入各个通孔中。所以环形浅凹槽的作用在于容纳从透气通孔和电缆通孔中溢出的浇注材料。
[0029]卡套中心轴上设置的中心通孔即方便于操作人员对卡套的套装和取下，又方便操作人员在浇注的过程中对涡轮风机定子内膛的观测。
[0030]在本发明所设计的涡轮风机定子灌装浇注装置的使用方法中，通过重复浇注和抽气的方法，使得涡轮风机定子中的浇注材料将气泡慢慢排尽，而且整个操作过程非常简单。
[0031]综上所述，本发明所设计的涡轮风机定子的灌装浇注装置，可以简单方便地实现定子的浇注，所述浇注装置一方面可以有效地排出浇注材料中的气体，使得两端露出的绕组线圈的浇注表面平整，另一方面，采用固体隔条阻隔的形式代替传统的整体浇注方式，使得槽楔内保留有膨胀间隙，消除了涡轮风机运行时，定子与其转子摩擦的危险。本发明结构简单，易于操作，安全可靠并且成本造价低廉。