Esikyllästettyjen eristeiden käyttö sähkömoottorin lattakuparinapojen valmistuksessa

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2021-08-23

Department

Major/Subject

Production Engineering

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)

Language

fi

Pages

99 + 22

Series

Abstract

Globaaleilla sähkömoottorimarkkinoilla on kova kilpailu hinnoista. Sähkömoottorivalmistajat pyrkivät vastaamaan kilpailuun kasvattamalla tuotteidensa kustannustehokkuutta. Yksi tapa vähentää tuotantokustannuksia on vähentää tuotteen yliprosessointia ja läpimenoaikaa. Tässä työssä pyritään tarttumaan näihin ongelmiin ja kehittämään lattakupariroottoreiden eristys- ja kyllästysprosessia kustannustehokkaammaksi, esikyllästettyjä eristeitä käyttämällä. Työssä tutkitaan esikyllästettyjen eristeiden soveltuvuutta lattakuparinapojen eristysmateriaalina ja sitä, kuinka vaihto esikyllästettyihin materiaaleihin vaikuttaa napatuotantoon. Tahtimoottorin lattakuparinavan eristemateriaaleilta vaadittavia ominaisuuksia selvitettiin kirjallisuustutkimuksella ja asiantuntijoiden haastatteluilla. Esikyllästetyn materiaalin mekaanisia ja termisiä ominaisuuksia selvitettiin vetokokeiden avulla. Eristysmateriaalin ja kuparin välistä tarttuvuutta tarkasteltiin vetokokeiden yhteydessä myös kvalitatiivisin menetelmin. Tarvittavia tuotantomuutoksia kartoitettiin kokemustiedon ja vetokokeiden havaintojen perusteella. Tutkimuksissa selvisi, että suurimmat roottorinavan eristykseen kohdistuvat rasitukset ovat mekaanisia ja termisiä rasituksia. Vetokokeiden tuloksena todettiin, että uudella menetelmällä valmistetut koekappaleet olivat yhtä hyviä tai parempia lujuudessa, kuin nykyisellä menetelmällä valmistetut koekappaleet. Kuparijohtimen hionnan tai puhdistuksen huomattiin vaikuttavan positiivisesti liitoksen lujuuteen ja eristysmateriaalin tarttuvuuteen. Hionta tai puhdistus on valinnainen mutta suositeltava työvaihe tuotannossa. Pakollisena uutena työvaiheena tuotantoon on lisättävä puristusuuni, jossa naparakenne voidaan lämmittää kyllästyshartsin kovetuslämpötilaan samalla, kun käämi puristetaan mittaansa.

There is great competition for electric motor prices and performance in the global electric motor market. Electric motor manufacturers strive to tackle their competition by increasing cost-effectiveness of their products. One way to decrease production costs is to reduce overprocessing and lead time of their products. This thesis aims to address these problems and develop a more cost-efficient insulation and impregnation process for edge wound rotors using pre-impregnated insulation materials. This thesis investigates the suitability of pre-impregnated materials for pole winding insulation and how the change to these materials affects pole production. The required properties of the insulation materials of synchronous motors are investigated through a literature review and interviews with experts. The mechanical and thermal properties of the pre-impregnated material are determined by tensile tests. The adhesion between the insulation material and copper is also examined in connection with tensile tests by qualitative methods. The necessary production changes are explored on the basis of experience and tensile tests. The studies reveal that the greatest stresses affecting the rotor pole insulation are mechanical and thermal stresses. As a result of the tensile tests, it is found that the proposed insulation materials are as good or better in strength than the current insulation materials. Grinding or cleaning of the copper conductor is found to have a positive effect on the strength of the joint and the adhesion of the insulation material. Grinding or cleaning is an optional but recommended operation in production. As a mandatory new work operation, a press furnace must be added to the production, in which the pole can be heated to the curing temperature of the impregnating resin while the coil is pressed to size.

Description

Supervisor

Niemi, Esko

Thesis advisor

Jernström, Juha

Keywords

sähkömoottori, sähkökone, eristys, tuotantotekniikka, roottori, napa

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202109059005

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG