CN101086921A - 一种真空压力浸渍工艺及其应用装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种真空压力浸渍工艺及其应用装置涉及一种真空压力浸渍工艺改进及应用于该工艺的一种装置。本发明在现有真空压力输漆工艺基础上，去除真空压力浸渍工艺中浸渍前绕组铁芯先行在90－95℃温度下烘箱中烘焙3－5小时工艺，在输漆前采用氮气浸洗法去除水份。针对上述工艺的高压真空压力浸渍装置，包括：分别与空气压缩机组、真空机组和储漆罐连通的浸漆罐；所述的浸漆罐的底部与储漆罐的底部通过输漆管连通，输漆管上设置输漆阀，浸漆罐的上部分别通过管道与真空机组和空气压缩机组连通，其中，浸漆罐的上部还通过连通阀与氮气装置连通。利用氮气压力对绝缘组织在嵌线过程中受到的局部挤压进行修复，使绝缘组织密度更均匀。

Description

一种真空压力浸渍工艺及其应用装置

技术领域

本发明一种真空压力浸渍工艺及其应用装置涉及一种真空压力浸渍工艺改进，同时还涉及应用于该工艺的一种装置。

背景技术

高电压技术随着电气工业的发展不仅被电力行业所关注，同时也成为电机电器行业所研究的重点。高压送电、高压用电为降低成本节能节材为经济建设、工业生产带来了巨大的社会效益和经济利益。高压电机必将取代低压电机成为100KW-1000KW(传统低压)容量的主流。但是高压电机绕组绝缘的制造技术目前仍然是阻碍电机增大容量、减小体积、提高效率的重要环节。高压电机技术进步重要表现点在于减小绕组绝缘层的厚度。而国内大电机行业目前的工艺能力还无法适应高渗透性、低含胶量的云母材料。当前国内生产用于VPI工艺的云母带的特征是以牺牲渗透性来满足落后绕包设备的工艺性。主要表现在提高含胶量以增加柔软度，同时提高拉力和韧性。即使含胶量低于10％的云母带也为了迎合柔软性要求改变了涂胶方法，极大的破坏了渗透性。国内少胶云母带的渗透性能力普遍是国外同类产品的1/15-1/20。能达到1/10以下的成型产品并不多见。

由此可见，如何有效的保护有限的云母渗透性是提高VPI工艺过程中绕组浸漆饱和度的主要难题。

目前行业广泛采用的预烘法，是将准备进行VPI浸渍的绕组铁芯先行装入烘箱在90-95℃温度中烘焙3-5小时。其目的之一，是蒸发工件内部残存的水份，其目的之二，是增强浸入树脂的流动性，总体看来这种方法与目前使用的国产材料不相匹配。原因有二：其一、用于VPI工艺的云母材料未经固化的含胶量以及胶在云母中分布的均匀化不宜在高温中烘焙，这样做只会使云母变硬，使原本渗透性很差的云母更难渗透；其二、国内进行的VPI浸渍树脂适用于常温使用，常温下粘度能达到18-30秒，只要工件也处于20-40℃常温即可。因此，如何更有效的去除水份是工件预处理的核心。烘焙法不仅仅破坏了云母的渗透能力，而且短时间内的低温加热只能使工件表面的水份蒸发，而嵌入槽内很深的绝缘结构内部的水分子从低温向中高温置换则需要一个漫长的过程(比如木材的烘焙需要3-7天时间)，只有超过120℃，使水分汽化产生压力迅速排出，而这样做更会加速云母趋于定量固化。

因此，有必要寻找一种既能干燥工件水分，又不至于使云母硬化并提高工作效率的工艺。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种真空压力浸渍工艺，利用该工艺不使云母过早硬化，并将高压绝缘绕组表面梳理得更加平整、均匀。

本发明的目的之二是提供应用在该工艺中的一种高压真空压力浸渍装置。

本发明通过下述技术方案实现：一种真空压力浸渍工艺，在现有真空压力输漆工艺基础上，去除真空压力浸渍工艺中浸渍前绕组铁芯先行在90-95℃温度下烘箱中烘焙3-5小时工艺，在输漆前采用氮气浸洗法去除水份。

本发明所述的用氮气浸洗法包括下述步骤：

(一)工件装入浸渍罐并密封；

(二)开启真空机组，抽真空使浸渍罐压力达30-130Pa，保持真空1小时；

(三)打开连通阀，输入氮气，使浸渍罐压力达0.15-0.2MPa，并保压1小时；

(四)开启真空机组，抽真空至30-130Pa，保压2小时，然后输漆，进入常规操作。

本发明提供一种应用于上述真空压力浸渍工艺的高压真空压力浸渍装置，包括：分别与空气压缩机组和真空机组连通的浸漆罐；与浸漆罐连接的储漆罐，所述的浸漆罐的底部与储漆罐的底部通过输漆管连通，输漆管上设置输漆阀，浸漆罐的上部分别通过管道与真空机组和空气压缩机组连通，其中，浸漆罐的上部还通过连通阀与氮气装置连通。

在上述方案基础上，所述的氮气装置为一个与连通阀连接的氮气瓶，或者并联的二个或二个以上氮气小瓶组成的氮气瓶组，或者串联的二个或二个以上氮气小瓶组成的氮气瓶组中的一种。

所述的氮气瓶组中的每个单瓶可单独或同时供气，单瓶总储气量达到常压下罐容积的2倍。

所述的连通阀压力下限为0.15-0.2MPa。

上述工艺的优异效果可通过下列对比实验予以证明：

验证实例——棉织物毛巾实验

实验条件：环境温度18℃；空气湿度：35％

取三块干净的毛巾，放入烘箱烘3小时，温度120℃，使其失水，称重M₀₁＝85g、M₀₂＝85g、M₀₃＝96g。

A工序：毛巾抽湿

将毛巾入水浸透一小时，甩干，将含水毛巾称重得M₁₁＝106g、M₁₂＝104g、M₁₃＝120g，含水率分别为：

C₁₁％＝(106-85)/106×100％＝19.81％；

C₁₂％＝(104-85)/104×100％＝18.27％；

C₁₃％＝(120-96)/120×100％＝20.00％。

将三条毛巾放入真空罐抽真空100Pa，保真空5小时，取出后测得重量M₂₁＝86g、M₂₂＝g6g、M₂₃＝97g，含水率分别为：

C₁％＝(M₂₁-M₀₁)/M₂₁×100％＝(86-85)/86×100％＝1.16％；

C₂％＝(M₂₂-M₀₂)/M₂₂×100％＝(86-85)/86×100％＝1.16％；

C₃％＝(M₂₃-M₀₃)/M₂₃×100％＝(97-96)/97×100％＝1.03％。

B工序：氮气渍洗毛巾

将毛巾重复浸水晾干，此时三条毛巾的重量分别为：M’₁₁＝105g、M₁₂’＝104g、M’₁₃＝119g，含水率分别为：

C₁₁’％＝(105-85)/105×100％＝19.05％，

C₁₂’％＝(104-85)/104×100％＝18.27％，

C₁₃’％＝(119-96)/119×100％＝19.33％。

将毛巾放入罐中抽真空100Pa，保真空1小时，输入氮气达160000Pa，保压1小时，抽真空100Pa保真空1小时，取出测得重量分别为M₂₁’＝86g、M₂₂’＝86g、M₂₃’＝97g，含水率分别为：

C₁’％＝(M₂₁’-M₀₁)/M₂₁’×100％＝(86-85)/86×100％＝1.16％，

C₂’％＝(M₂₂’-M₀₂)/M₂₂’×100％＝(86-85)/86×100％＝1.16％，

C₃’％＝(M₂₃’-M₀₃)/M₂₃’×100％＝(97-96)/96×100％＝1.03％。

结果与讨论

含水率在18％-20％水平的湿毛巾，经过A工序：抽真空5小时，也可以采用B工序：抽真空1小时充氮1小时再抽真空1小时，A工序和B工序都可以达到将大部分水汽抽走的目的，而A工序耗时长，对真空要求高，不利于生产效率的提高。

首先，以上两次实验的真空解压是直接用大气回流，不排除空气中水份重新吸附于毛巾上，造成实际含水率大于理论值；其次，由于M₀₁、M₀₂、M₀₃最先称量，在实验过程中毛巾上不可避免的会沾染上灰尘，导致M₂₁、M₂₂、M₂₃、M₂₁’、M₂₂’、M₂₃’、C₁％、C₂％、C₃％、C₁’％、C₂’％、C₃’％实验值偏大，综合考虑上述实际因素，此方法处理后的毛巾含水率应该小于1％。

本发明的优点表现于：

一、利用VPI设备密闭泵压的特点，取消了预烘体系，将绕组铁芯直接装入浸渍罐中进行真空处理。这时水份在真空环境下较容易蒸发，但由于罐内空气逐渐减少，使有限的水分子缺乏载体，无法更有效的脱离工件。这时罐内输入氮气并适当加压，氮气将充填所有能进入的微隙，发挥其良好的吸附作用。它不但能携带已蒸发的水分子还能吸附尚附于固体物上的水分子及残余有机挥发物，经二次抽真空排出罐体。这时从理论上分析是最彻底的无水状态。

二、氮气处理的另一个优势是利用压力对绝缘组织在嵌线过程中受到的局部挤压进行修复，使绝缘组织密度更均匀，这也是绝缘制造所追求的重要目标。

三、采用VPI工艺的绕组绝缘层在嵌线时是白坯状态，近似于软组织，嵌线前需要机械施压，嵌入槽内依靠软组织自然舒张回弹填满，另外，还有嵌入槽楔以及少数绕组落把时困难度增加，个别槽形不整齐，造成的局部挤压都会形成绝缘组织不均匀，大多数操作不合理的挤压依靠组织本身舒张回弹张力可以恢复，而个别局部挤压会造成塑性变形，浸漆后将加重密度不均。四、本发明所采取的清除水份的工艺过程也是利用气体压力对绝缘组织重复多次进行梳理的过程。从标准大气压100000Pa到100Pa，从100Pa到200000Pa，又从200000Pa到100Pa，都是气体流动的过程。因此产生的力量是可以扶正云母和补强材料的纤维方向、消除塑性变形、疏导漆路，使浸渍饱和度更高，绝缘致密性增加。

附图说明

附图说明

图1为真空压力浸渍工艺中的氮气浸洗法的工艺流程图。

图2为高压真空压力浸渍装置的结构示意图；

图3为四个氮气罐串联高压真空压力浸渍装置的结构示意图。

图中代码说明

1、1’——浸渍罐       2、2’——储漆罐

3、3’——真空机组     4、4’——空气压缩机组

5——输漆管            51——输漆阀

7——氮气瓶            71、72、73、74——氮气小瓶

8——连通管            81、81’——连通阀

具体实施方式

实施例1

如图1为真空压力浸渍工艺中的氮气浸洗法的工艺流程图所示，本发明采用如下实施例实施：一种真空压力浸渍工艺，按照以下步骤进行：

(一)将少胶云母带(含胶6％，云母150g/m²)，装入Φ1000卧式真空压力浸渍罐并密封；

(二)开启真空机组，抽真空使Φ1000卧式真空压力浸渍罐压力达100Pa，保持真空1小时；

(三)打开连通阀，输入氮气，使Φ1000卧式真空压力浸渍罐压力达160000Pa，并保压1小时；

(四)输入树脂，抽真空4400Pa，保湿2小时；

(五)加压到600000Pa，保压3小时，解压、回漆、入炉150℃，烘9小时。

线棒对比实验：

利用Φ1000卧式真空压力浸渍罐，使用少胶云母带(含胶6％，云母150g/m²)。在自动包带机上用固定参数制成绝缘层1.5mm相同的6支绕组线棒，分两组进行对比测试。

A组采用传统预烘工艺线棒入炉90℃温度下烘焙3小时，取出后适当降温放入罐内抽真空100Pa，保压3小时后输漆，输漆后保持湿真空(压力4200Pa)2小时，加压到600000Pa，保压3小时。解压、回漆，入炉150℃，烘9小时。

B组采用本发明中使用的氮气渍洗法工艺线棒直接放入罐中抽真空100Pa，保压1小时，输入氮气160000Pa，保压1小时。抽真空100Pa，保压1小时，输入树脂，保湿真空(4400Pa)2小时，加压到600000Pa，保压3小时。解压、回漆、入炉150℃，烘9小时。

通过上述两组线棒介电性能测试，比较如下表：

	线棒号	常态介质损耗(％)							热态介质损耗(％)	击穿场强(MV/m)
											0.2Un 0.4Un 0.6Un 0.8Un 1.0Un 1.2Un tan δ(0.6-0.2)
		预烘	62#	1.96	2.56	4.28	5.66	6.22										6.72	2.32	11.33	29.0
25#	1.94								2.47	3.93	4.92	5.97	6.65	1.99	11.20	29.4
			55#	2.06	2.82	4.90	5.99	6.46									6.80	2.84	13.2	29.6
充氮气	60#								1.71	1.86	2.15	3.10	4.03	4.73	0.44	9.80					35.0
		88#	1.82	2.07	2.44	3.41	4.30	4.98									0.62	10.2	35.9
	2#								1.83	2.13	2.75	3.49	5.30	6.08	0.92	11.10				35.9

图2为高压真空压力浸渍装置的结构示意图所示，一种应用于上述工艺的高压真空压力浸渍装置，包括一个设有压力表11的浸渍罐1、储漆罐2、真空机组3和空气压缩机组4，浸渍罐1的底部与储漆罐2的底部通过输漆管5连通，输漆管5上设有输漆阀51，浸漆罐1的上部分别通过管道与真空机组3和空气压缩机组4连通，浸漆罐1的上部还通过连通管8与氮气瓶7连通，并在该连通管8上设置连通阀81。

氮气瓶的储气量为浸漆罐的2倍。

实施例2

本实施例与实施例1的工艺相同，只是如图3四个氮气罐串联高压真空压力浸渍装置的结构示意图所示，所述的氮气瓶为串联的四个氮气小瓶71、72、73、74组成的氮气瓶组，每个氮气小瓶71、72、73、74都设置一个阀门控制。

本实施例中，瓶组中的每个单瓶可单独或同时供气。

本实施例中，连通阀81’压力下限为0.15-0.2MPa。

Claims (6)

1.一种真空压力浸渍工艺，在现有真空压力输漆工艺基础上，去除真空压力浸渍工艺中浸渍前绕组铁芯先行在90-95℃温度下烘箱中烘焙3-5小时工艺，在输漆前采用氮气浸洗法去除水份。

2.根据权利要求1所述真空压力浸渍工艺，其特征在于，所述的用氮气浸洗法包括下述步骤：

(一)工件装入浸渍罐并密封；

(二)开启真空机组，抽真空使浸渍罐压力达30-130Pa，保持真空1小时；

(三)打开连通阀，输入氮气，使浸渍罐压力达0.15-0.2MPa，并保压1小时；

(四)开启真空机组，抽真空至30-130Pa，保压2小时，然后输漆，进入常规操作。

3.一种应用于权利要求1或2所述真空压力浸渍工艺的高压真空压力浸渍装置，包括：分别与空气压缩机组和真空机组连通的浸漆罐；与浸漆罐连接的储漆罐，所述的浸漆罐的底部与储漆罐的底部通过输漆管连通，输漆管上设置输漆阀，浸漆罐的上部分别通过管道与真空机组和空气压缩机组连通，其特征在于：浸漆罐的上部还通过连通阀与氮气装置连通。

4.根据权利要求3所述的高压真空压力浸渍装置，其特征在于：所述的氮气装置为一个与连通阀连接的氮气瓶，或者并联的二个或二个以上氮气小瓶组成的氮气瓶组，或者串联的二个或二个以上氮气小瓶组成的氮气瓶组中的一种。

5.根据权利要求4所述的高压真空压力浸渍装置，其特征在于：氮气瓶组中的每个单瓶可单独或同时供气，单瓶总储气量达到常压下罐容积的2倍。

6.根据权利要求5所述的高压真空压力浸渍装置，其特征在于：连通阀压力下限为0.15-0.2MPa。

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