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新能源汽车电机滴浸工艺原理介绍

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文章附图


前 言:             

   伴随滴浸工艺在电机绝缘上的广泛应用,如何高效合理性的解决滴漆质量成为产线产能考核的重要指标之一。

    本文简略介绍了滴漆工艺产生的技术背景及工艺原理,分解了滴漆工艺流程的必经阶段,并通过介绍,提出滴漆阶段控制滴漆质量的一些技术难点,并就滴漆计量泵精度控制、滴漆管路凝胶问题、以及无溶剂滴漆单组份、双组份优劣势对比做出相应阐述。

   


一、背 景

滴浸工艺产生的技术背景是什么?

常用的浸渍处理方法是常压浸渍或真空压力浸渍统称为沉浸。这种浸渍方法存在着干燥时间长;绕组所有部位均被漆液沾污,烘焙后要清理,有环境污染等缺点。

五十年代末欧洲发展了滴落浸渍新工艺(简称滴浸工艺),它充分发挥了无溶剂漆的特点。采用滴浸工艺,不仅缩短了工艺时间,解决了漆的流失和清理问题。同时提高了电机绝缘质量和使用寿命,为电机浸渍过程机械化、自动化创造了条件。我国在六十年代初期开始搞滴浸试验,近二十年来,滴浸工艺在各种类型的低压电机上已大量使用,目前可应用到功率800瓦以上的电机上,并逐步发展应用到环形线圈和变压器线圈上。


二、原 理

什么是滴浸工艺呢?

滴浸工艺指的是将经过精密计量的,能迅速胶化的无溶剂漆,连续滴落到经预热的旋转着的绕组端部上。其工艺原理是通过预热绕组,使滴入的漆粘度下降,流动性提高,在重力和线匝间产生毛细渗透现象的作用下,漆液很快地渗透填满全部绕组匝间,随之无溶剂漆在较高温度下开始胶化和固化。   

三、 流 程

滴浸工艺流程是怎样的?

滴浸工艺的整个过程,可以分为四个阶段,即预热、滴漆、胶化和固化,下面将分别叙述。

A\预热阶段

预热有二个目的,一是驱赶定子、转子绕组中的潮气;二是提高绕组的温度,以降低滴浸漆的粘度,使漆能渗透到线圈的细小部分,同时过渡到胶化阶段,预热的温度根据所用的滴浸漆决定。


B\滴漆阶段

滴漆阶段是决定滴漆质量的重要一环,在这个阶段要掌握三个工艺参数:即转速、倾斜角和滴漆量。

1、转速:

滴漆是在工件转动下进行的,转速与工件直径有关,直径大转速低,直径小转速高。因此根据工件的品种和大小选择合适的转速,既能使漆很快地渗透,又能保持工件铁芯内外圆不被沾污。

2、倾斜角

倾斜法即线圈在保持一定的倾斜角度下进行滴漆,漆液依靠重力,毛细现象渗透到线圈内部,倾斜可加快漆的速度。滴浸工艺*早都采用倾斜滴漆法,后又出现水平滴漆法。对于较大的工件,采用倾斜滴漆法或倾斜滴漆与水平滴漆相结合的办法,有利于漆液充分填满槽内空隙。

3、滴漆量:

滴漆量是滴漆过程中的一个核心问题。

将滴漆时控制漆量用的计量泵称为滴浸设备的心脏。可见,控制滴漆量是影响滴漆质量的关键因素。

滴漆工艺要求滴下的漆完全被吸收至线圈内部,形成无气隙的完全浸透状态。合理性的控制滴漆量成为工艺实施的重要指标:漆量太多,就不可能完全被吸收,多余的漆会流到铁芯内外还要刮掉。尤其是某些工件的结构容易造成漆的堆积,在固化时还会造成开裂等现象。漆量过多还易造成漆粘附不均匀,影响线圈转动,惯量不平衡的现象。

在滴漆计算过程中主要由三个参数决定滴漆质量:分别是滴漆量、滴漆速度、滴漆时间。滴漆量多少合适,在选定材料后,根据工件的结构和大小通过试验来确定。采用计量泵控制滴漆量可使每个工件都能有相同的漆量以保证质量。滴漆量确定后通过实验来确定滴漆速度,即确定在一定的转速下,使滴下的漆都能吸收而不流失的速度。滴漆量及滴漆速度确定后,就可以求得滴漆时间。


C\胶化阶段

无溶剂漆一般是由线型或带有支链的线型分子组成,并加有硬化剂、促进剂、交链剂等。原本是可以流动的粘性液体,在一定的温度下,分子之间发生反应,表现为体系的粘度逐渐增大,体系转变为具有弹性的凝胶状物,且性质也随之发生突变,这个现象叫做凝胶化。

无溶剂漆在胶化时会放热,尤其是滴浸漆,由于胶化速度较快,因此放热也比较厉害。由于放热量与材料有关,在选定材料之后,选择胶化的温度和时间时要考虑放热现象。

漆在胶化和固化过程中会引起体积的收缩,收缩率太大,还往往容易在槽口和铁芯与梢楔接触的两侧引起开裂。在目前的环氧漆中,有一些易挥发的稀释剂或沸点较低的硬化剂。在胶化过程中要挥发,当胶化反应剧烈时,表面的漆正在成膜,内部挥发成份又要出来,就会冲破漆膜形成气泡。一般在滴完漆后,不希望立即胶化,而希望再转动几分钟,使吸收的漆在不断转动的过程中渗透分布得均匀一些,然后再胶化。选择胶化温度与时间,还与工件的形状、大小有关。   


D\固化阶段

在滴浸工艺中,由于考虑到滴漆机的效能,往往在没有完全固化的情况下,完成滴漆工艺,而让工件在随后的运转温度作用下才完成完全固化的过程。

因为胶化是分子间反应的一种表现,但并不意味着分子反应得完全,所以胶化也不是滴浸工艺的*后完成,胶化后的漆还必须经过固化也就是使分子间继续反应到*终状态。

固化时间的长短主要决定于所用漆的特性。漆在一定的固化温度下随着时间的延长,其固化反应愈来愈完善,各项性能也在不断的提高,*后达到饱和点,即反应完全且性能不再随时间的延长而变化。通常在其各项性能已能满足使用的基本要求可以认为基本上完成了固化,更进一步的固化可留待以后运行中去完成,也就是所谓滴浸工艺不要求完全固化的基本理由。

通过上文简要介绍,我们可以发现使用滴浸工艺主要是解决无溶剂滴浸漆、滴浸设备和滴浸工艺操作这三个问题。其中滴漆阶段在整个工艺过程中,是时间*短的一个阶段,但却是很重要的一个阶段。保证滴漆质量,就要求严格控制保留在工件上的漆量及其分布。但目前这一点还没有引起足够的重视。


四、滴漆精度与计量泵

滴漆阶段滴漆量精度控制问题

目前,市面上滴漆计量泵主要以隔膜泵、蠕动泵及螺杆泵,从控制精度和能力来讲,螺杆计量泵为*优,价格也是*贵。市场上除德国BIDELI比德利使用自有品牌的螺杆计量泵以外,大部分主流都集成德国ViscoTec维世科的螺杆泵。


五、管路凝胶现象

循环管路凝胶问题如何解决

在使用单组份无溶剂漆的过程中,温度是固化的必要条件,加上滴漆车间一般温度偏高,造成漆会在料罐、管路、泵体产生凝胶现象,XETAR欣音达多次和行业大佬探讨并通过客户应用中的反馈,结合胶水的特性及现场工艺和要求,对泵体密封、管路冷却、料罐供料全部升级优化,且增加了相关工艺点的实时监控:如温度、压力、真空度、液位实时监测等,从而有效性防止管道凝胶现象产生。


六、材料选择

单组份/双组份无溶剂漆对比针对单组份无溶剂漆的储存条件及胶化后需要长时间加热至完全固化的困惑点,行业中有客户开始采用双组份滴漆。其优势是短时间加热胶化后可进行下一步组装工序,且不影响胶体继续固化至完全。这方面也希望得到行业大伽们的探讨及指正。


双组份滴漆现场实拍


尾声:
综上所述,只要工艺合理、计量控制得当,**的填充率和绝缘漆分布已经可以实施,如下图所示:800V发夹式电机定子热风预热与热风固化的滴漆工艺已经可以达到滴漆槽满率高达99.8%的**效果!!


槽满率检测定子剖切实拍