一、前言
随着科学技术的发展,新型具有特种性能的电机不断涌现。在电机制造业中除正确合理的电机整体设计外,并要求相应的高性能的绝缘材料来保证,同时必须具备一定的工艺手段才能得以实现。
我厂在设计高速电机转子的绝缘结构过程中,主要矛盾集中在电机转子上,其中环氧树脂 整体绝缘灌封成为几项关键工艺的主攻方向之一。
二、技术要求
1、高速电机,转速为20000~30000转/分,在高速运转下的转子绕组,必须防止在强离心力的作用下而散开,应牢牢粘结。
2、电机轴直接联接齿轮箱承受的扭力较大,电机运转要求间歇启闭式。
3、电机高转速,转子端部绕组和端部绑扎表面不允许有孔隙和盲孔,要求表面平滑,否则将会在运转过程中增加电机的噪声。
4、电机温升达80℃以上,绝缘耐热等级要求在B级以上。
因此,采用传统的绝缘漆浸渍的工艺方法,很难达到要求。
三、工艺方法的设想:
近年来,随着电子、电器和电机新产品对运行可靠性和工作寿命提出了较高的要求,使整体绝缘结构--环氧树脂浇注全灌封绝缘工艺得到了迅速的推广和应用。这项环氧树脂应用技术除了具有优良的电绝缘性能,还起到了支承和结构材料的作用。
我厂多年来电机生产的工艺实践己在一些新系列电机早己采用,但是这些工艺在高速电机上无法达到其技术要求。因此,对高速电机转子采用怎么样的绝缘结构,才能满足电机的特殊性能要求,经多次配方试验,提出采用高强度环氧树脂滴浸胶的工艺方法来进行。
四、配方及工艺方法:
1、配方:
① LE-550环氧树脂 50 份
② LAZ-020环氧树脂 50 份
③ TDC甲基四氢苯酐 75 份
④ LMY-2404改性咪唑 0.8 份
配制:
按①--④顺序秤重,予热至60℃后,进行混合、搅拌均匀10~15分钟,然后冷却到室温,即为高强度环氧树脂滴浸胶。
2、固化条件:
130℃,5分钟(在滴胶机上)达到环氧树脂初凝胶;再进行后固化130℃,6小时。 随炉冷至室温
3、工艺方法:
将电机转子固定在滴胶机的卡头上。以12转/分的速度并倾斜一定的角度,从一端进行滴胶。由于环氧树脂滴浸胶的重力、渗透力、内聚力和转子本身的旋转力,使环氧树脂滴浸胶迅速充满转子绕组空隙,在电机转子旋转状态下环氧树脂滴浸胶不致流失。待另一端表面渗透出环氧树脂滴浸胶,则将电机转子放置成水平状态,继续旋转,在外加热条件下使环氧树脂迅速凝胶。然后将转子移入烘箱中加热进行后固化。
4、配方讨论:
①采用机械强度好的改性双酚A型环氧树脂和强韧性的聚氨酯环氧树脂为基体树脂,该复合树脂体系具有粘度低,使用工艺性良好,反应活性高与酸酐固化剂相溶性好等特性。
②固化剂体系采用高酐基含量的LHY-908甲基四氢苯酐为固化剂,以提高环氧树脂固化物的交联网络。
③为增强环氧树脂滴浸胶的贮存性和固化物的耐热性,本配方体系采用聚合催化型促进剂—改性咪唑。
五、环氧树脂滴浸胶固化物性能
热变形温度 HDT ℃ : 138
冲击强度 KJ/m2 : 28
静弯曲强度 N/mm2 : 120
表面电阻率 Ω : 2×1013
体积电阻率 Ω·cm 8.6×1015
介电常数 ε : 3.8
介质损耗 tgδ : 1.6×10-2
击穿电压强度 KV/mm : 33
六、结语:
1、环氧树脂滴浸胶配方设计采用复合树脂体系和改性甲基四氢苯酐作固化剂,以改性咪唑作促进剂配制而成的滴浸胶粘度低、渗透能力好,无溶剂,工艺性能优良。
2、环氧树脂的优良电气绝缘性能,高的粘结性能,全密封绝缘结构,使铁心绕组及
其它材料经树脂灌封,固化成为一个整体,且表面平滑保证了电机转子绕组在高速旋转时不会散开,且大大减少了电机的噪声。
3、高速电机在型式试验、寿命试验和在现场应用中,经受了考验。又经大批量生产的工艺验证,实践证明,在高速电机转子中采用这样的环氧树脂滴浸胶配方和整体环氧树脂全密封绝缘结构,是可行的。整机己经过技术鉴定。
岳阳大力神电磁机械有限公司