材料利用率和寿命起到至关重要的作用。本文以生产服务中心为彬长大佛寺、胡家河等矿大修的电动机为参考，主要是10KV-500Kw、3300V-500Kw、3300V-700/350Kw、1140V-315Kw等硬绕组电机；结合实际维修应用，简单介绍一些常用的绝缘结构设计和线圈加工中的工艺技巧。
关键词：电机；绝缘结构；线圈加工
一、电动机绝缘的构成
电动机的整体绝缘由以下几部分构成：
1、导线自带的绝缘；
2、绕组的层间和相间绝缘；
3、绕组对地绝缘；
4、引线、连接线、端部包扎的绝缘及绕组的浸渍漆。
这些绝缘分布在线圈或绕组的股间、匝间、相间、对地位置以及引出导线、端部接头的包扎等位置上，它们与绝缘浸渍漆合在一起构成整台电动机的绝缘系统。
二、每部分绝缘的构成、选用及加工工艺
（一）股间绝缘
多根导线之间的绝缘称为股间绝缘。它们用导线本身自带的绝缘构成。如果电机的功率较大时选用单根导线，则电密度就要增加，容易引起局部发热或放电。但若仅仅加大导线截面积，则导线太粗太硬，会导致线圈加工、绕组嵌线较为不便。因此我们常见的方法是采取用多根导线代替一根，达到降低电密度的办法。
（二）匝间绝缘
匝间绝缘简单的讲就是导线中“一把”线与另外其他若干“把”线之间的绝缘。它的设计与匝间电压、绝缘导线绝缘层的耐压能力及浸漆工艺有关。
目前匝间绝缘的简易办法是在导线带的自身绝缘上做文章，即选用绝缘层较为理想的绝缘导线。
图1是一种常见的绝缘结构，此前应用于维修大佛寺矿10KV-500Kw皮带输送电机上。其最内层是10层云母带半叠包；（其具体作用在2.5小节中说明）；最外层加一层四氟带半叠包，其作用是在热压固型时收缩，挤压云母中的绝缘胶质，使其进入到铜线自带玻璃丝的夹缝中。
图1
最后在热压固型前，要在四氟带外表涂抹一层硅脂脱模剂，方便在固型完成后从模具中将线圈拿出。
（三）相间绝缘
对于成型绕组，靠线圈端部包扎的绝缘及线圈间的间隙即可承受相间电压。如线圈间间隙比较均匀，线圈端部间垫块的安放及线圈的绑扎处理的很妥善，对于云母带包扎的线圈，端部包扎的层数为槽部的2/3～1/2即可。比如在槽部，极限圈的直线部分若半叠包12层，则端部半叠包6～8层即可。
（四）层间绝缘
简单的理解，层间绝缘就是一个线槽里放两把或两把以上不同相的线圈。它们在同一槽内异相的上、下层线圈间要承受电机的额定相电压。因此，为了避免相间放电，在这个上、下层间要加层间绝缘。
对于成型绕组，若每个线圈均包主绝缘，则层间绝缘可以取消。但为了端部线圈间有间隙、嵌线时操作方便，以及填补同一机座号不同规格间线圈的高度差，也要加层间绝缘。通常F级绝缘电机用3240的环氧玻璃布板。其宽度尺寸=槽口宽度减去0.5 mm左右；长度上要长于线槽长度，一般要求单边伸出铁芯的直线部分大约10～20mm。
另外应注意的是，线圈在加工制作时的引出线头处的绝缘也应当小心处理。此前在维修胡家河矿1140V-315Kw乳化液泵站电机时，线圈引出线头的绝缘包扎不到位，绝缘层在引出线头处形成了一个横切面，形成了“断头”，导致爬电距离不够，线圈未能顺利通过耐压试验。后经工艺改进，在分离处（圆圈处）的线圈要使用手工包，从分离处向外包30-50mm，逐渐的减少包扎厚度直至露出线头（呈锥形），如图2所示。这样一方面减少绝缘强度衰减带来的风险，另一方面也方便后期焊接。如果线头与线圈本体分离处的绝缘处理不得当，非常容易发生击穿。
图2
（五）对地绝缘
对地绝缘也称“主绝缘”或“槽绝缘”，它是电机绝缘的核心。电机的质量、成本及温升均与它有直接关系。
低压散嵌线定子绕组对地绝缘就绝缘规范而言，1140V及以下均属低压范畴。目前低压电机，无论是制造还是检修，大多数均采用F级绝缘。一部分因使用环境温度较高或工作环境较差，采用H级绝缘。
低压、散嵌线F级绝缘目前采用对地绝缘材料为：
0.2～0.25mmNMN（聚酯薄膜聚芳纤维纸复合箔）；
0.2～0.35mmDMD（聚酯薄膜聚酯纤维纸复合箔）；
0.05mm聚酰亚胺薄膜（6050）。
H级绝缘常用的材料为：
0.2～0.25mm NHN（聚酰亚胺膜聚芳纤维纸复合箔）；
0.05mm聚酰亚胺薄膜（6050）。
F级、H级槽绝缘的尺寸、层数的规律相同，只是材质略有差异。
槽绝缘的层数、厚度除与机座号、电压有关外，还与铁芯质量、槽绝缘材质的质量及导线本身自带绝缘的绝缘强度以及绕组的浸渍漆有关。当后面这四项附加的制约因素都很理想时，槽绝缘就可以薄点，否则就要厚些。
①这里首先说一点时常被忽略的问题。如图3，所示是定子铁芯线槽的横截面示意图，其横截面一般为梨子形，也有长方形等形状，此处使用梨子形示例。
图3
在维修胡家河矿3300V-500Kw采煤机截割部电机时，遇到这个问题，槽内的线圈包扎完成后，其绝缘厚度应该如何掌握？此问题在其它类型电机上的表现并不明显，但由于采煤机电机结构紧凑，所以其铁芯在设计时也将各类不必要的尺寸进行了压缩。作为维修单位，除去考虑绝缘强度必要厚度外，线绝缘太厚则在下线时难以嵌线；如果线绝缘太薄，线绝缘与铁芯间距过大，绝缘漆可能填充不满，从而留存有空气，增加了对地击穿的概率。
后经过查阅相关资料并进行多次试验。试验时使用了对比排除法，使用三把线圈分别用半叠包法包5层、10层、15层粉云母带绝缘，粉云母带单层厚度为0.2mm。在试验时，5层绝缘线圈未通过耐压试验，15层绝缘线圈无法顺利的嵌线，10层绝缘的线圈既可顺利嵌线又通过了耐压试验；而后再以10层绝缘为基础，分别试验了8层、12层绝缘，最终得到了比较可靠的实用数据：一般来讲，要求线绝缘外两侧到铁芯的最大空余距离之和为0.4到0.5mm即可，这样既不会增加嵌线难度，也能较好的保证浸漆时绝缘漆能够充分填充到空隙中，保证绝缘强度和机械强度。
②槽口绝缘
在此前大修的众多电机中，槽口放电是常见的故障类型之一，因为线圈在槽口处离开了铁芯，存在较高的电位差，经常产生电晕，尤其在3300V以上电压等级的电机上表现尤为突出。所以防止电晕的产生是应注意的首要问题，下图图4是结合大佛寺矿10KV-500Kw电机维修得出的一种针对高压电机成型线圈在槽口处的绝缘处理方法。
图4
如图所示，线圈折弯处表示槽口位置，在线圈端部一般包扎高电阻防电晕带，简称高阻带，从引出线头位置包起，一直延伸至直线部分，压住低电阻带约20-30mm（即搭接），注意搭接位置要逐渐降低厚度，如果直接“断头”，也容易引起放电。
此处提到了高阻带和低阻带。高阻带的作用较为明显，目的是为了防止电位差带来的放电电晕击穿绝缘。而在第2节中我们了解到，低阻带包扎在线绝缘的最外一层，而低阻带的作用其实与高阻带恰恰相反，其具体作用其实是导电，那么它导的是哪里的电？
拿10KV电机来讲，绕组线圈中通的电压是10KV，而铁芯的电压是0V，不论如何增加线绝缘的厚度和强度，都难免的产生电位差，从而集聚电荷，这样一来，如果不进行适当的处理，电荷集聚越来越多，非常容易引发击穿故障；那么，能不能通过一种办法，将刚刚集聚起来的电荷通过适当的方式释放掉？所以，低电阻带的作用就是将线圈上刚刚集聚起的电荷导向铁芯（即线槽），而铁芯连接着电机外壳，这微小量的电荷通过接地线，就安全的流向了大地。
（六）VPI工艺和热压模工艺
VPI的含义是真空、加压、整体浸渍的英文缩写。自20世纪70年代末引入国内已有30年的应用史。因其绝缘强度、机械强度及耐潮、耐腐蚀性能均好，导热性好，又有助于降低电机温升，故被广泛地用于高压电机及中型低压电机定、转子绕组的浸渍工艺上。
在应用上，不同厂家有不同的经验及各自习惯的操作方法。但在包扎层数及单边绝缘厚度的控制上，彼此相差不大。以采用0.14×25mm的5438—1环氧粉云母带为例：
3KV，半叠包6～8层，单边绝缘层厚度约1.3～1.5mm
6KV，半叠包9～11层，单边绝缘层厚度约1.8～2.0mm
10KV，半叠包12～14层，单边绝缘层厚度约2.8～3.0mm
在嵌线时，不同厂家的电机略有差异，但最大的区别还在选用的云母带的含胶量，以及由此而导致的单边主绝缘层的厚度上。有的厂家采用5449云母带（含胶量为28%～32%）或5444云母带（含胶量为17%～23%），或5438-1云母带，它们都属于“中胶带”。其3KV、6KV、10KV、时包扎层数及单边绝缘层厚度如上述。
三、结语
可以这样说，绝缘性能的优劣直接决定着电机的使用寿命及其质量。当前对电机的设计都向着小型化、轻量化、节能化发展，为了顺应这种设计潮流，对于绝缘结构的要求，就在其整体的耐用性和散热性、材料的简单化、统一化方面提出了更高的要求，这也是今后应当努力学习、研究的方向。