什么是匝间绝缘？国际上有匝间绝缘这一概念吗？匝间绝缘测试有什么意义？匝间绝缘该如何进行测试？对于小功率电动机的匝间绝缘问题，生产企业和3C认证检查员仍然存在着不少疑问，本文试图尽可能比较全面地做个回答。不足之处，还请批评指正。
一、什么是匝间绝缘？
“匝间绝缘 interturn insulation”是指“相邻匝之间的绝缘”（GB/T 2900.25-2008《电工术语 旋转电机》411-39-04，IEC 60050-411:1996,IDT）。
这是等同采用IEC标准的国家标准《电工术语 旋转电机》给出的定义。可见“匝间绝缘”是全球电机行业中的共同语言，并非中国仅有。
二、匝间绝缘的重要性
匝间绝缘是指同一线圈匝与匝之间的绝缘，其作用是将电机绕组中电位不同的导体相互隔开，以免发生匝间短路。对于漆包线绕组，匝间绝缘主要依靠电磁线表面的绝缘漆。
匝间绝缘有什么重要意义呢？我们可以从匝间绝缘不良导致的后果来分析。
匝间绝缘不良，也就是匝间存在着短路危险，匝间短路也就是在一个线圈绕组中存在着一个短路环。一个短路环，在变化的磁场中将在环中感生电势，由于短路环电阻很小，因此在短路环中将产生较大的感生电流，这一感生电流将使得短路环急剧发热，进而破坏其周边的绝缘，形成更大的短路环，最终烧毁电机。
早期在绕组匝间冲击电压试验仪不普及的时候，曾采用短时升高电压试验来考核匝间绝缘。采用短时升高电压试验时，电动机应施加130％额定电压，历时3min，电动机应无冒烟等击穿现象。由此，亦可见匝间绝缘不良的危害。
三、匝间绝缘试验方法
前文谈到，短时升高电压试验也是考核匝间绝缘，但电动机施加130％额定电压，历时3min毕竟有一定的破坏性，不鼓励首选采用。
实际上我国早就制定了一系列的电机的绕组匝间试验方法标准，现行的国家标准主要有：
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标准编号 |
标准名称 |
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1 |
GB/T 22714-2008 |
交流低压电机成型绕组匝间绝缘试验规范 |
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2 |
GB/T 22716-2008 |
直流电机电枢绕组匝间绝缘试验规范 |
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3 |
GB/T 22717-2008 |
电机磁极线圈及磁场绕组匝间绝缘试验 |
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4 |
GB/T 22719.1-2008 |
交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘 第1部分：试验方法 |
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5 |
GB/T 22719.2-2008 |
交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘 第2部分：试验限值 |
由于小功率电动机的绕组主要是低压电机散嵌绕组，所以其匝间绝缘试验方法主要参考GB/T 22719.1-2008和GB/T 22719.2-2008。
GB/T 5171.21-2016《小功率电动机 第21部分：通用试验方法》9.11“匝间绝缘电气强度试验”规定了小功率电动机匝间绝缘试验方法要求：
多匝线圈或绕组应进行匝间绝缘试验，以考核绕组匝间绝缘承受过电压的能力。试验可采用匝间冲击电气强度试验或短时升高电压试验。
a)匝间冲击电气强度试验:
将具有规定峰值和波前时间的冲击电压波，交替（或同时）地直接施加于同一设计的被试品绕组或参照品绕组上，利用冲击电压在两者中引起的衰减振荡波形是否有差异来检测电动机绕组匝间绝缘是否良好。
对于380V,50Hz 三相交流电动机，峰值电压不小于2500V,波前时间为0.2μs。
对于220V,50Hz 单相交流电动机，峰值电压不小于2100V,波前时间为0.2μs。
对于换向器电动机，冲击电压采用片间法或跨距法，试验电压一般应加在180度角的两个换向片之间。额定电压为220V的电动机其试验峰值电压不小于1100V，对其他额定电压的电动机冲击电压试验的峰值按确定5倍UN（UN为电动机额定电压），但最低为500 V。
电动机的冲击试验的试验方法按 GB/T 22719.1进行。
b) 短时升高电压试验
试验电动机在130% 额定电压下空载运行，历时3 min(电容运转电机为1min)。试验时允许将电源频率提高到额定值的110%（电容运转电动机除外），但应不超过超速试验中所规定的转速。
试验过程中观察电动机是否出现冒烟等击穿现象。
四、永磁无刷直流电动机的匝间绝缘试验方法
永磁无刷直流电动机的绕组实际上也是交流绕组，为了便于应用，GB/T 5171.22-2017《小功率电动机 第22部分：永磁无刷直流电动机试验方法》8.11“匝间绝缘电气强度试验”规定了永磁无刷直流电动机的匝间绝缘试验方法要求，考虑到绕组匝间冲击电压试验仪的普遍应用，还明确规定不应采用短时升高电压试验方法：
电动机绕组应进行匝间绝缘试验，以考核绕组匝间绝缘承受过电压的能力。试验应采用匝间冲击电气强度试验方法，不应采用短时升高电压试验方法。
将具有规定峰值和波前时间的冲击电压波，交替（或同时）地直接施加于同一设计的被试品绕组或参照品绕组上，利用冲击电压在两者中引起的衰减振荡波形是否有差异来检测电动机绕组匝间绝缘是否良好。
对于直流电压为48V以上的电动机，冲击电压波的峰值按式（1）计算，最低为2100V,波前时间为0.2μs。
对于直流电压为48V及以下的电动机，冲击电压波的峰值为800V,波前时间为0.2μs。
绕组匝间冲击电气强度试验的具体试验方法按 GB/T 22719.1进行。
注：永磁无刷直流电动机绕组的匝间绝缘电气强度试验宜在电动机制造过程中针对电动机绕组进行。
其实，冲击电压波的峰值与绕组进行电气强度试验时的试验电压值是密切相关的，冲击电压波的峰值就是绕组进行电气强度试验时试验电压（这时以有效值表示）的峰值。
五、匝间绝缘试验结果的判定
匝间绝缘试验结果的判定方法在GB/T 22719.1中有具体规定。
匝间绝缘试验结果的判定采用冲击波形比较法，其原理是将具有规定峰值和波前时间的冲击电压波，交替地（或同时）直接施加于同一设计的被试绕组和基准绕组（或线圈）上，利用冲击电压在两者中引起的衰减振荡波形有否差异，来检测电机绕组（或线圈）匝间绝缘是否良好。
这里有一个基准绕组（或线圈）的概念。基准绕组（或线圈）是指在用冲击波形比较法检测电机绕组（或线圈）匝间绝缘时，用以与被试绕组（或线圈）进行比较的电机绕组（或线圈）。
基准绕组（或线圈）的各参数必须与被试绕组（或线圈）相同。它可以在同一台电机中任选，也可在同规格电机中任选。它可以是匝间绝缘确认为正常的或假定为正常的绕组（或线圈）。
使用冲击波形比较法对绕组（或线圈）进行检测，不仅能发现匝间绝缘故障，还能发现因材料与工艺波动等因素造成的绕组（或线圈）差异，进而提高工序的过程能力，保证产品性能指标的一致性。
在用冲击波形比较法检测电机绕组（或线圈）匝间绝缘时，在被试绕组（或线圈）和基准绕组（或线圈）中，因匝间绝缘故障，或因材料与工艺波动等非绝缘故障引起两者中试验波形之间的差异量，通常以百分数表示试验波形差异量。
对因匝间绝缘故障引起的试验波形差异量常称有害差异量。
对非绝缘故障引起的试验波形差异量常称无害差异量或允许差异量。
试验波形差异量的大小就是匝间绝缘试验结果的判定依据。
可以通过观察试验波形来判断试验波形差异。也可以设定试验波形差异量限值，当被试电机绕组的试验波形差异量超过设定值时，通过仪器报警和指示，自动判别。
至于试验波形差异量限值的确定，应根据具体产品以及工厂的过程能力来确定。过程能力越好，试验波形差异量限值可以定得越小，比如，对于自动绕线的定子绕组，可以定得相对小些。
六、绕组匝间冲击电压试验仪
JB/T 7080-1993《绕组匝间冲击电压试验仪》规定了绕组匝间冲击电压试验仪的技术要求、试验方法及检验规则，该标准已多年未修订，目前仍为现行有效标准，可结合GB/T 22719.1-2008和GB/T 22719.2-2008标准中的有关要求对市场上的绕组匝间冲击电压试验仪进行选购和验收。
另外，有JJF 1691-2018《绕组匝间绝缘冲击电压试验仪校准规范》，适用于最高输出电压峰值不大于15 kV的模拟式和数字式绕组匝间绝缘冲击电压试验仪的校准，可供参考。
七、工厂生产过程中进行匝间绝缘试验的时机
工厂在组织生产的过程中，在什么时候进行匝间绝缘试验比较合适呢？
《强制性产品认证实施细则 小功率电动机》将匝间绝缘列为了小功率电动机的例行检验项目。
有些企业则在定子嵌线、浸漆、总装三个工序均设置了匝间绝缘试验岗位，从质量保证能力的角度来说无疑是最好的。但，三次检测，无形中也增加了制造成本。因此，究竟在什么时候进行匝间绝缘试验，应从风险控制的角度，以及便于返工的角度去综合考虑。
如果浸漆、总装后进行匝间绝缘试验的合格率很高，从便于返工的角度，在嵌线后进行匝间绝缘试验是比较合适的。
八、工厂生产过程中产品的防护
匝间绝缘主要靠电磁线本身所带有的绝缘，如漆包线。在设计匝间绝缘时要注意选择材料，在制造过程中注意导线应光滑，不得有飞边、毛刺等，不能因机械拉伤匝间绝缘。嵌线完成后，在后续的工序过程中，以及搬运、贮存活动中还应做好相关防护工作，避免造成对绕组的偶然性损伤，进而产生新的匝间绝缘故障。
