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摘要：中国电机槽楔经过了一系列的发展更加适用，第三代节能磁性槽楔能够使定子内环的槽口磁路连通，不仅改善了槽口的电磁特性，同时也起到了节能降耗的重要作用，极大地提升了工作效率。
关键词：新型；高强度；磁性槽楔
一、引言
1.国产电机槽楔的发展及介绍
中国电机槽楔经历了第一代竹槽楔，第二代绝缘板槽楔，现在正向第三代节能磁性槽楔过渡。第一代和第二代电机槽楔的共同特征是绝缘不导磁。
第三代节能磁性槽楔能使定子内环的槽口磁路连通。改善槽口的电磁特性。只要把绝缘槽楔改为磁性槽楔，就能起到节能降耗的结果，是一种简单易行的电机节能降耗的好措施。改性磁性槽楔，电机空载电流下降8-12%；电机铁损降低30-40%；电机温升降低8-20℃；电机出力效率提高1.6-3.7%；电机噪音减少10-15分贝。由此可见，磁性槽楔是一种较为理性的节能降耗新材料。
2.国产三代磁性槽楔的分类
磁性槽楔分为引拔磁性槽楔、模压磁性槽楔和层压磁性槽楔。
2.1 引拔磁性槽楔，只有縱向纤维补强，没有横向纤维补强。纵横向强度比约为10：2，恰恰相反，当过载过热槽楔变形时，真正需要的是槽楔横向强度，而不是纵向强度。其次，引拔槽楔用胶黏剂一般为廉价的不饱和聚酯或环氧，固化时间很短，几分到十几分钟，固化不彻底，热态强度不高，性能分散性较大。优点，材料损失小，价格低，一般在低档小电机中使用。
2.2 模压磁性槽楔，压制时间较短，一般20-40分钟，固化不彻底，强度低，性能分散性大。转子强大的电磁力会把包裹布内的导磁粉末吸空，造成槽楔脱落，引起电机损坏。它的优点，槽楔尺寸一致性好，加工中浪费材料少，现在国产电动机多采用该种槽楔。
2.3 层压磁性槽楔，它是由层压导磁板机加而成，其补强材料为玻璃布，有纵向和橫向纤维补强。槽楔纵横向强度比约10：8，高温高压压制几个小时，固化彻底。磁粉分布均匀，性能一致性好，缺点是加工时锯口和磨削要损失35-40%的板材，会增加槽楔制造成本，价格较高。
二、现有国产磁性槽楔在电机使用过程脱落的故障分析
1、 故障介绍
国内电机行业于20世纪70年代初开始试用磁性槽磁楔，下图磨损断裂面可以看出，其纵向纤维比较楔，采用过多种类型的磁楔，在磁楔结构、使用工艺长且密，无横向纤维。在电机运行中磁楔会出现松动脱落的问题，因而经常受到用户的质疑与否定，造成负面影响 。如何进一步保证磁楔的运行可靠性是目前国内电机行业面临的重要课题。
2. 磁性槽楔脱落原因分析
2.1 原始工艺分析
磁楔厚度方向受线圈平直度、铁芯叠压槽型公差等影响。垫条与磁楔和铁心之间有间隙，调整间隙的工艺是在槽底、上下层线圈之间及磁楔下方垫环氧树脂层压板3240或3241垫条，由于垫条不具有压缩和膨胀条件，调节作用有限。为了安装的需要，磁楔与铁心槽的配合受铁心叠压整齐度等影响，磁楔与铁心各配合面都会有间隙。某公司采用浸漆填充工艺，由于所用的磁楔、垫条表面比较光滑，绕组定子浸漆烘焙过程中挂漆困难。根据绝缘漆的固化特性，漆液粘度由小变大并转变为凝胶，尽管时间很短，但还是有部分流失，特别是绕组定子下部磁楔下漆的流失路径短，漆液没有固化就已经流失，磁性槽楔与铁芯没有牢固地粘结在一起。
2.2 导致磁楔脱落的原因
2.2.1 机械腐蚀
一般将交变磁拉力引起的磁楔振动磨去磁楔的故障过程称为“机械腐蚀”。，磁性槽楔部分已被磨损，这是因为电机在正常运行情况下，磁楔上有交变的主磁通和漏磁通通过，在磁通的作用下，磁楔会受到双倍工频的电磁拉力作用，此拉力的大小主要取决于磁楔材料的磁导率。如果一根磁楔在槽内松动或在一定长度范围内松动，那么松动的磁楔在交变磁拉力及力矩的作用下，会在槽内以双倍工频频率振动，定子铁心硅钢片和磁楔的楔面不断的互相磨损，经过长时间的振动，磨损越来越严重，从而导致磁楔在槽内越来越松，磁楔宽度越磨越小，直至高出定子槽口，定转子间的气隙减小，与转子外圆相互磨擦，甚至将整根磁楔磨成粉末。
2.2.2 电腐蚀
导致磁楔故障除“机械腐蚀”外，还有“电腐蚀”，一般将交变磁 通引起的磁滞和涡流损耗使磁楔缺损和脱落的过程称为“电腐蚀”。绕组定子磁楔上有主磁通和漏磁通通过，因此会产生磁滞和涡流损耗。当磁楔（或磁楔的某一部分）的电阻小于一定值时，由于磁滞与涡流损耗的增大，则温升升高，磁楔中的胶粘剂可能被热老化，引起磁楔凸起不平或缺损。某公司中型高压电机所使用的磁性槽楔为引拔SH394，，纵向纤维长且密，无横向纤维，说明磁楔纵向强度高，横向强度较低，磁楔的胶粘剂热老化，在“电腐蚀”的作用下，磁楔中间凸起与转子磨擦脱落失效。
实际上，电机运行时磁楔中的“机械腐蚀”和“电腐蚀”是同时存在的，且相互影响。一般来说，前者的发展过程与破坏速度较快，后者的发展过程较为缓慢 。
三、 工艺改进措施
1、 更换新型磁楔
选择高强度导磁板加工制造的磁楔3342（F）、3352（H）。原高强度磁楔铁粉含量不高，磁导率较低，近几年来，随着绝缘材料厂引进国外技术，采用铁粉与玻璃纤维增强材料层压的板材制成的磁楔，机械强度较高，且还具有较高的密度与较好的导磁性能 。我单位已对一些厂家使用，效果较好。
2、 更换垫条材料热膨胀板
用301热膨胀板垫条替代层压板3240、3241垫条。热膨胀垫条受热膨胀后，玻璃纤维会迅速填充各种形状的间隙，并产生无数的小空隙，极易吸漆。漆液固化后即可把与其接触的部分牢固地粘成一个整体。由于垫条的膨胀把磁楔顶起，使磁楔和定子铁心更加紧密的结合在一起。
2.1 膨胀率
膨胀垫条的模拟验证如下：试验前测量垫条的厚度，模拟垫条线圈压力和磁楔压力的状况，施加一定的力用夹板夹住垫条，然后进行浸漆烘干。浸漆烘干后垫条的厚度为1.4mm，膨胀率为40%。
2.2 热膨胀垫条的作用
由于线圈在定子槽内平直度的偏差，或线圈角度偏差嵌线嵌不到槽底，或线圈一端在槽内翘起，造成磁楔不紧。采用在线圈层间和磁楔下垫适形毡的方法，在浸漆烘焙的过程中，适形毡吸漆膨胀可使磁楔能楔紧。但因为适形毡挺度不够，不便于操作，嵌装磁楔效率较低，该方法没有得到普遍推广。若采用层压垫条，其效率较高但磁楔松空现象时有发生。使用301热膨胀板，由于它既有一定的挺度又能膨胀、吸漆，很好地解决了上述问题。
3、 磁性槽楔的嵌装
磁楔的装配条件，嵌装磁楔前应仔细检查定子铁心，对槽口凸片进行修理。膨胀垫条相对层压板垫条较软，安装磁楔时要压紧垫条，并随磁楔移动，防止垫条褶皱翘起。磁楔伸出铁心端部部分不宜过长并应保持整齐。若伸出端部过长，会增加端部漏磁导；伸出部分参差不齐，会出现轴向电压，在磁楔上产生涡流。因此，磁楔与铁心槽口齐平时效果最好。
4、 真空压力浸漆的必要性
采用真空压力浸漆工艺可以很好地将绝缘漆送入槽楔与铁芯、垫条与槽楔间的缝隙中，减少漆的流失，高温固化后整体性强，可以明显降低“机械腐蚀”和“电腐蚀”。
四、 结论
采用新型高强度3342（F）、3352（H）磁楔，能够保证设备安全运行并在节能和改善电机性能方面有明显效果。
参考文献：
[1] 陈世坤.电机设计[M].北京：机械工业出版社，2000.
[2] 才家刚.电机试验手册[M].北京：电子工业出版社，1997.
[3] 李军. 两种电机用磁性复合材料的制备及其结构与性能[D].成都：四川大学，2006.
[4] 刘铁梁，陈雷，黄晶晶，等. 电机用磁性槽楔的性能比较与分析[J]. 磁性材料及器件，2011，42（5）：70-73.
关键词：新型；高强度；磁性槽楔
一、引言
1.国产电机槽楔的发展及介绍
中国电机槽楔经历了第一代竹槽楔，第二代绝缘板槽楔，现在正向第三代节能磁性槽楔过渡。第一代和第二代电机槽楔的共同特征是绝缘不导磁。
第三代节能磁性槽楔能使定子内环的槽口磁路连通。改善槽口的电磁特性。只要把绝缘槽楔改为磁性槽楔，就能起到节能降耗的结果，是一种简单易行的电机节能降耗的好措施。改性磁性槽楔，电机空载电流下降8-12%；电机铁损降低30-40%；电机温升降低8-20℃；电机出力效率提高1.6-3.7%；电机噪音减少10-15分贝。由此可见，磁性槽楔是一种较为理性的节能降耗新材料。
2.国产三代磁性槽楔的分类
磁性槽楔分为引拔磁性槽楔、模压磁性槽楔和层压磁性槽楔。
2.1 引拔磁性槽楔，只有縱向纤维补强，没有横向纤维补强。纵横向强度比约为10：2，恰恰相反，当过载过热槽楔变形时，真正需要的是槽楔横向强度，而不是纵向强度。其次，引拔槽楔用胶黏剂一般为廉价的不饱和聚酯或环氧，固化时间很短，几分到十几分钟，固化不彻底，热态强度不高，性能分散性较大。优点，材料损失小，价格低，一般在低档小电机中使用。
2.2 模压磁性槽楔，压制时间较短，一般20-40分钟，固化不彻底，强度低，性能分散性大。转子强大的电磁力会把包裹布内的导磁粉末吸空，造成槽楔脱落，引起电机损坏。它的优点，槽楔尺寸一致性好，加工中浪费材料少，现在国产电动机多采用该种槽楔。
2.3 层压磁性槽楔，它是由层压导磁板机加而成，其补强材料为玻璃布，有纵向和橫向纤维补强。槽楔纵横向强度比约10：8，高温高压压制几个小时，固化彻底。磁粉分布均匀，性能一致性好，缺点是加工时锯口和磨削要损失35-40%的板材，会增加槽楔制造成本，价格较高。
二、现有国产磁性槽楔在电机使用过程脱落的故障分析
1、 故障介绍
国内电机行业于20世纪70年代初开始试用磁性槽磁楔，下图磨损断裂面可以看出，其纵向纤维比较楔，采用过多种类型的磁楔，在磁楔结构、使用工艺长且密，无横向纤维。在电机运行中磁楔会出现松动脱落的问题，因而经常受到用户的质疑与否定，造成负面影响 。如何进一步保证磁楔的运行可靠性是目前国内电机行业面临的重要课题。
2. 磁性槽楔脱落原因分析
2.1 原始工艺分析
磁楔厚度方向受线圈平直度、铁芯叠压槽型公差等影响。垫条与磁楔和铁心之间有间隙，调整间隙的工艺是在槽底、上下层线圈之间及磁楔下方垫环氧树脂层压板3240或3241垫条，由于垫条不具有压缩和膨胀条件，调节作用有限。为了安装的需要，磁楔与铁心槽的配合受铁心叠压整齐度等影响，磁楔与铁心各配合面都会有间隙。某公司采用浸漆填充工艺，由于所用的磁楔、垫条表面比较光滑，绕组定子浸漆烘焙过程中挂漆困难。根据绝缘漆的固化特性，漆液粘度由小变大并转变为凝胶，尽管时间很短，但还是有部分流失，特别是绕组定子下部磁楔下漆的流失路径短，漆液没有固化就已经流失，磁性槽楔与铁芯没有牢固地粘结在一起。
2.2 导致磁楔脱落的原因
2.2.1 机械腐蚀
一般将交变磁拉力引起的磁楔振动磨去磁楔的故障过程称为“机械腐蚀”。，磁性槽楔部分已被磨损，这是因为电机在正常运行情况下，磁楔上有交变的主磁通和漏磁通通过，在磁通的作用下，磁楔会受到双倍工频的电磁拉力作用，此拉力的大小主要取决于磁楔材料的磁导率。如果一根磁楔在槽内松动或在一定长度范围内松动，那么松动的磁楔在交变磁拉力及力矩的作用下，会在槽内以双倍工频频率振动，定子铁心硅钢片和磁楔的楔面不断的互相磨损，经过长时间的振动，磨损越来越严重，从而导致磁楔在槽内越来越松，磁楔宽度越磨越小，直至高出定子槽口，定转子间的气隙减小，与转子外圆相互磨擦，甚至将整根磁楔磨成粉末。
2.2.2 电腐蚀
导致磁楔故障除“机械腐蚀”外，还有“电腐蚀”，一般将交变磁 通引起的磁滞和涡流损耗使磁楔缺损和脱落的过程称为“电腐蚀”。绕组定子磁楔上有主磁通和漏磁通通过，因此会产生磁滞和涡流损耗。当磁楔（或磁楔的某一部分）的电阻小于一定值时，由于磁滞与涡流损耗的增大，则温升升高，磁楔中的胶粘剂可能被热老化，引起磁楔凸起不平或缺损。某公司中型高压电机所使用的磁性槽楔为引拔SH394，，纵向纤维长且密，无横向纤维，说明磁楔纵向强度高，横向强度较低，磁楔的胶粘剂热老化，在“电腐蚀”的作用下，磁楔中间凸起与转子磨擦脱落失效。
实际上，电机运行时磁楔中的“机械腐蚀”和“电腐蚀”是同时存在的，且相互影响。一般来说，前者的发展过程与破坏速度较快，后者的发展过程较为缓慢 。
三、 工艺改进措施
1、 更换新型磁楔
选择高强度导磁板加工制造的磁楔3342（F）、3352（H）。原高强度磁楔铁粉含量不高，磁导率较低，近几年来，随着绝缘材料厂引进国外技术，采用铁粉与玻璃纤维增强材料层压的板材制成的磁楔，机械强度较高，且还具有较高的密度与较好的导磁性能 。我单位已对一些厂家使用，效果较好。
2、 更换垫条材料热膨胀板
用301热膨胀板垫条替代层压板3240、3241垫条。热膨胀垫条受热膨胀后，玻璃纤维会迅速填充各种形状的间隙，并产生无数的小空隙，极易吸漆。漆液固化后即可把与其接触的部分牢固地粘成一个整体。由于垫条的膨胀把磁楔顶起，使磁楔和定子铁心更加紧密的结合在一起。
2.1 膨胀率
膨胀垫条的模拟验证如下：试验前测量垫条的厚度，模拟垫条线圈压力和磁楔压力的状况，施加一定的力用夹板夹住垫条，然后进行浸漆烘干。浸漆烘干后垫条的厚度为1.4mm，膨胀率为40%。
2.2 热膨胀垫条的作用
由于线圈在定子槽内平直度的偏差，或线圈角度偏差嵌线嵌不到槽底，或线圈一端在槽内翘起，造成磁楔不紧。采用在线圈层间和磁楔下垫适形毡的方法，在浸漆烘焙的过程中，适形毡吸漆膨胀可使磁楔能楔紧。但因为适形毡挺度不够，不便于操作，嵌装磁楔效率较低，该方法没有得到普遍推广。若采用层压垫条，其效率较高但磁楔松空现象时有发生。使用301热膨胀板，由于它既有一定的挺度又能膨胀、吸漆，很好地解决了上述问题。
3、 磁性槽楔的嵌装
磁楔的装配条件，嵌装磁楔前应仔细检查定子铁心，对槽口凸片进行修理。膨胀垫条相对层压板垫条较软，安装磁楔时要压紧垫条，并随磁楔移动，防止垫条褶皱翘起。磁楔伸出铁心端部部分不宜过长并应保持整齐。若伸出端部过长，会增加端部漏磁导；伸出部分参差不齐，会出现轴向电压，在磁楔上产生涡流。因此，磁楔与铁心槽口齐平时效果最好。
4、 真空压力浸漆的必要性
采用真空压力浸漆工艺可以很好地将绝缘漆送入槽楔与铁芯、垫条与槽楔间的缝隙中，减少漆的流失，高温固化后整体性强，可以明显降低“机械腐蚀”和“电腐蚀”。
四、 结论
采用新型高强度3342（F）、3352（H）磁楔，能够保证设备安全运行并在节能和改善电机性能方面有明显效果。
参考文献：
[1] 陈世坤.电机设计[M].北京：机械工业出版社，2000.
[2] 才家刚.电机试验手册[M].北京：电子工业出版社，1997.
[3] 李军. 两种电机用磁性复合材料的制备及其结构与性能[D].成都：四川大学，2006.
[4] 刘铁梁，陈雷，黄晶晶，等. 电机用磁性槽楔的性能比较与分析[J]. 磁性材料及器件，2011，42（5）：70-73.