[科普中国]-定子叶片

定子叶片，也称为定子冲片，由0.3mm的硅钢片冲压而成为不同规格冲片以适合不同功率的电动机定子使用。

概念定子叶片材料水轮发电机铁心叶片材料，通常采用硅钢片。硅钢片是一种含碳量很低的薄型钢板。为了得到可行的低磁滞损耗．在特殊控制条件下进行生产。一般纯铁不适用于交变磁场中，主要因为其电阻率小，会引起大的涡流损耗。加入硅元素后，由于硅与铁形成固溶体型合金，因而提高了电阻率。硅钢片就是利用电阻率增加，减少由于厚度方向引起的涡流损耗。涡流损耗是与硅钢片的厚度成比例的，通常铁心用的硅钢片厚度为0.35～0.5mm。

在电机中应用的硅钢片分冷轧和热轧两种。冷轧的硅钢片又分为有取向和无取向两种。有取向硅钢片即是各向异性，当磁通方向与轧制方向平行时，其单位损耗特别低，因此是变压器铁心的一种理想材料，但在发电机内应用时。其范围极其有限。无取向硅钢片即是各向同性，用与各向异性硅钢片类似的方法轧制而成，在轧制质量、电气性能等方面与有取向的硅钢片相比较，具有优越性。因此，在大型水轮发电机的定子铁心叶片上采用各向同性的冷轧硅钢片，已成为普遍的做法。有关发电机使用的硅钢片牌号及性能可参考有关规范或标准。1

扇形叶片设计扇形叶片时．每张叶片上的槽数必须为整数，并使片间接缝处不在齿上。为避免相邻扇形叶片边缘搭叠，接缝处应留有0.2～0.25mm的间隙。另外，为防止接缝处槽底错牙损伤绕组绝缘，应将接缝处的槽底直角处冲成30°倒角2mm。

考虑到叠片方便，扇形片鸽尾槽应比鸽尾筋尺寸大1～1.5mm。通常每张扇形片上开有两个鸽尾槽，即每张叶片上有两根鸽尾筋。但有一些电机因选择槽数的原因，也用一个半槽，即每张叶片上只能布置一根半鸽尾筋。设计时，两根鸽尾筋之间的距离控制在350～450mm，如果尺寸太小，在结构布置上会造成一定的困难。大型水轮发电机也有采用每张扇形片上开有三个鸽尾槽，如三峡水电站发电机叶片弦长1069.9mm，每张扇形片上布置三个鸽尾槽。

设计扇形叶片时，首先要考虑其叠装条件，同时必须合理地选择扇形叶片的数目和尺寸以及每片的槽数。每张扇形叶片可选的槽数为6、7、8、9、10、11、12、13。但一般情况下，都选用9、10、11、12等槽数。定子装压时．为了避免扇形叶片的接缝不集中在一处，造成不必要的附加气隙而影响电磁性能，在叠装叶片时需要交错叠装。为了方便叠装，通常采用1/2交错叠装，但并不十分适合。这样交错叠装，由于接缝面的原因使定子轭截面减少了一半，所以在可能的情况下，采用1/3、1/4和1/5的交错叠装方法为宜。

扇形叶片绝缘由于冲头和冲模之间必须有间隙，在冲剪时模具的刃口处产生剪切和弯曲，因此叶片的一边总是有毛刺，即使在新模具开始使用时也存在，有时叶片的毛刺最大可达0.08mm左右。扇形叶片在除去毛刺后即进行绝缘，即将扇形叶片在涂漆机上涂上一层硅钢片漆，常用牌号有1611号漆，属于A级。F级牌号为133号漆，漆膜厚度在0.015～0.02mm范围内。扇形叶片的绝缘用来限制铁心中的轴向/径向涡流。

通风槽片大、中型水轮发电机大都采用径向通风系统。因此，在定子铁心段必须设计有一定数量的由通风槽片构成的通风沟。通风槽片由扇形叶片、通风槽钢及衬口环组成。通风槽片用的扇形叶片材料一般为0.65mm厚的酸洗钢板。酸洗钢板表面要求平整、光滑、不得有氧化皮或其他污迹。通风槽片在点焊通风槽钢时，齿部易产生变形致使碰上定子绕组。因此，通风槽片的槽型需要扩孔，以避免损伤绕组。一般槽型扩孔在直径方向增加2mm，槽宽方向也增加2mm左右。通风槽片在齿部槽楔部分的尺寸，通常依据比例图来选取，倒角也为60°，选取尺寸的原则是通风槽片在槽口部分不碰槽楔。

通风槽钢是形成定子通风沟的主要零件。采用的通风槽钢高度规格有4mm、6mm、8mm和10mm四种，材料有普通Q235钢和非磁性钢两种。通风槽钢表面要求光滑，没有纵向擦伤、裂缝、毛刺和其他外部缺陷；钢条必须平直，无论是侧面或水平面都不允许有波浪形弯曲；钢条上不允许有氧化膜妨碍点焊；每米长度内钢条绕纵轴扭转角度不允许大于5°。

过去中、小型水轮发电机通风槽钢常用的材料为低碳钢。近年来，在大、中型水轮发电机中，特别是内冷发电机，电磁负荷值越来越高，端部漏磁通和电枢电流在绕组边中产生的漏磁通，使通风槽钢中存在着相当大的漏磁通。尤其是当齿部的磁通密度很高(B0>1.5T)时．在叶片齿部的通风槽钢对磁通形成相当大的分支路，造成通风槽钢内损耗增加和发热。采用非磁性的合金钢作为通风槽钢，对减少损耗将起到很大的作用。所以，一些电磁负荷较高的水轮发电机，都采用非磁性的合金钢作为通风槽钢。为了降低成本，非磁性通风槽钢可只用于齿部。因为铁心轭部的漏磁通是很小的，可以采用普通的通风槽钢。2

通风槽钢和衬口环现都采用点焊的方法固定于扇形叶片上，点焊间距一般在50～60mm为宜。为了减小风阻，靠近齿部通风槽钢应弯成内径为R14的圆弧。注意焊通风槽钢时的槽钢弯头不能伸出叶片，以免损伤绕组。衬口环位于扇形叶片的鸽尾槽处，点焊3点。点焊通风槽钢和衬口环后，在通风槽钢表面喷铁红醇酸底漆和浅灰色硝基内用磁漆各一层，或按工厂的专门规范喷漆。

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学