CN105655123A - 制造耐高温线圈的装置和工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于电磁线圈制造领域，具体涉及一种制造耐高温线圈的装置。电磁线圈需要能够长期耐受超高温、耐辐照并具有良好的电气绝缘特性，现有技术难以满足耐高温线圈的最终性能要求。其包括振动装置，加热组件，主腔室组件，通排气组件，进液组件；所述振动装置与主腔室组件相连接；所述加热组件分布在所述主腔室组件的外围四周；所述主腔室组件的上端与所述进液组件相连接；所述主腔室组件的上端与所述通排气组件相连接。还涉及一种制造耐高温线圈的工艺，其包括以下步骤：a、刷涂绕线；？b、除潮去湿处理；？c、线圈浸渍；d.灌封层固化。本发明能够很好地适应上述耐超高温电磁线圈的制造工艺需求，使电磁线圈的最终性能全面满足技术指标的要求。

Description

制造耐高温线圈的装置和工艺

技术领域

本发明属于电磁线圈制造领域，具体涉及一种制造耐高温线圈的装置和工艺。

背景技术

目前对于电气系统中性能要求较高的电磁线圈，均会采用真空压力浸渍(VPI)工艺来制作。这一工艺应用范围广，可以使常规电磁线圈达到较高的耐电压等级，但其耐温等级则由于电工绝缘材料性能及工艺的限制，一般最高只能达到250℃左右，难以进一步提升。

然而,在一些特殊的使用领域，需要电气系统中的电磁线圈能够长期耐受300℃以上（甚至长期耐受430℃）的超高温、能够耐辐照并具有良好的电气绝缘特性。而这种能够耐受超高温的电磁线圈，如果沿用现有的真空压力浸渍工艺和设备，则难以满足线圈的最终性能要求。这是因为具有超高耐温等级的电磁线圈，除电磁线、引接线等电工材料与众不同外，其骨架材料和浸渍材料更是与一般高温线圈有显著区别：耐超高温的电磁线圈，骨架会采用有机硅类、陶瓷类、金属类材料制作；浸渍材料会采用非常浓稠的涂刷型耐高温浸渍灌封填充剂，而这类浸渍灌封材料由于渗透性和流动性差，基本不能适用于现有的工艺和装置。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术中存在的问题的至少一项，提供一种制造耐高温线圈的装置和工艺。

本发明制造耐高温线圈的装置是通过以下技术方案实现的：

一种制造耐高温线圈的装置,包括振动装置，加热组件，主腔室组件，通排气组件，进液组件；所述振动装置与主腔室组件相连接；所述加热组件分布在所述主腔室组件的外围四周；所述主腔室组件的上端与所述进液组件相连接；所述主腔室组件的上端与所述通排气组件相连接。

进一步的改进是,所述振动装置为振动台。

进一步的改进是,所述主腔室组件包括罐壳、设于所述罐壳底部的罐底板、设于所述罐壳顶部的上罐盖和套在所述罐壳外部的外壳；所述罐底板的下部与所述振动台相连接；所述罐壳和所述外壳之间设有所述加热组件，所述上罐盖的一侧与所述进液组件相连接，所述上罐盖的另一侧与所述通排气组件相连接。

进一步的改进是,所述罐壳内部放置与罐底板相连接的线圈。

进一步的改进是，所述通排气组件包括三通管和连通管,所述连通管的一端与所述三通管的任意一个开口端相连接，所述连通管的另一端与所述上罐盖相连通。

进一步的改进是,所述的进液组件包括钢管和与所述钢管的一端相连通的软管；所述钢管的另一端与所述上罐盖相连通。

进一步的改进是,所述加热组件由加热器绕组组成，所述加热器绕组套在所述罐壳外。

本发明制造耐高温线圈的工艺是通过以下技术方案实现的：

一种将权利要求1所述的制造耐高温线圈的装置用于制造耐高温线圈的工艺，包括如下步骤：

a、刷涂绕线：将线圈绕线并刷涂耐高温浸渍剂，制得刷涂了耐高温浸渍剂的线圈；

b、除潮去湿处理：将所述步骤a所述的刷涂了耐高温浸渍剂的线圈进行除潮去湿处理，得到除潮去湿后的线圈；

c、线圈浸渍:

1)填充灌封填充物与耐高温浸渍剂：将所述步骤b除潮去湿后的线圈放入所述主腔室组件中；向所述主腔室组件中充入灌封填充物；

2)真空振动浸渍：对所述主腔室组件抽真空,使所述步骤b预处理后的线圈在振动状态下通过所述装置进行真空浸渍，得到真空振动浸渍后的线圈；

3)加压浸渍：将所述步骤c的步骤2）振动浸渍后的线圈在加压状态下进行浸渍，得到加压浸渍后的线圈；

d.灌封层固化:

1）初步固化：通过所述加热组件将所述步骤c的步骤3）中加压浸渍后的线圈加热固化，得到初步固化后的线圈；

2)最终固化：将步骤d的步骤1）得到的固化后的线圈进行加热保温，得到耐高温线圈。

进一步的改进是，所述步骤d的步骤1）对所述的初步固化后的线圈的外表面进行修整处理。

进一步的改进是，所述步骤d的步骤1）将在加热固化时产生的气体排掉。

本发明的有益效果是：1.本发明中要求线圈绕制过程中不断涂刷耐高温浸渍剂，使得耐高温浸渍剂填充线与线、层与层、线圈骨架与绕组之间的全部空隙；2.本发明先让线圈处于振动状态下进行真空浸渍，然后再进行压力浸渍，可以获得最佳的振动充实效果和浸渍渗透效果；3.本发明中线圈的初步固化是在本发明的装置中全部完成的，能够很方便地实现线圈的真空固化或加压固化，可满足不同种类耐高温浸渍剂的固化需求；4.本发明的工艺方法和装置的性能优良、造价低、使用维护成本低，可以通过将多组同样装置并联工作的方式来提高生产效率，投入产出效益高。因此，本发明能够很好地适应上述耐超高温电磁线圈的制造工艺需求，使电磁线圈的最终性能全面满足技术指标的要求。

附图说明

图1本发明实施例的内部结构图；

其中，附图相应的标记为1、线圈骨架，2、线圈绕组，3、线圈灌封层，4、密封圈，5、罐底板，6、内六角压紧螺栓，7、罐壳，8、加热器绕组，9、外壳，10、螺杆，11、顶部压圈，12、压板，13、振动台，14、上罐盖，15、压紧螺栓，16、观察玻璃窗，17、通孔，18、连通管，19、波纹管，20、KF快换接头，21、钢管，22、第一阀门，23、软管，24、第二阀门，25、第三阀门，26、真空表，27、压力表，28、安全阀，29、三通管进气口，30、三通管出气口。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的制造耐高温线圈的工艺和装置进行详细的说明，以使本领域的技术人员在阅读了本发明说明书的基础上能够充分完整的实现本发明的技术方案，并解决本发明所要解决的现有技术中存在的问题。应当说明的是，以下仅是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些应当都属于本发明的保护范围。

需要说明的是，本发明的制造耐高温线圈的工艺与常规技术相比存在如下的优点：常规线圈绕制时并不涂刷耐高温浸渍剂，而本发明中要求线圈绕制过程中不断涂刷耐高温浸渍剂，使得耐高温浸渍剂填充线与线、层与层、线圈骨架1与线圈绕组2之间的全部空隙：现有浸渍技术要么是单纯的真空压力浸渍，要么是线圈先振动，然后再放入VPI设备中进行真空压力浸渍。本发明则是先让线圈处于真空状态下进行振动浸渍，然后在振动或无振动的状态下再进行压力浸渍，这样可以获得最佳的振动充实效果和浸渍渗透效果；现有的线圈固化技术，一般是在线圈初步固化阶段就要求将线圈与灌封装置一同置于烘箱内升温，难于实现初步固化阶段的真空固化或加压固化。本发明中线圈的初步固化是在本发明的装置中全部完成，能够很方便地实现线圈的真空固化或加压固化，可满足不同种类耐高温浸渍剂的固化需求；现有的VPI设备复杂、投资大、维护费用大，但设备通用性好、生产效率高，一般适用于常规电磁线圈的大批量生产。本发明的工艺方法和装置的性能优良、造价低、使用维护成本低，虽然批量化生产的效率不高，但可以通过将多组同样装置并联工作的方式来提高生产效率，投入产出效益高。

实施例

本发明的制造耐高温线圈的装置如图1所示。一种制造耐高温线圈的装置,包括振动装置，加热组件，主腔室组件，通排气组件，进液组件。所述振动装置与主腔室组件相连接；所述加热组件分布在所述主腔室组件的外围四周；所述主腔室组件的上端与所述进液组件相连接；所述主腔室组件的上端与所述通排气组件相连接。所述振动装置为振动台13。所述主腔室组件包括罐壳7、设于所述罐壳7底部的罐底板5、设于所述罐壳7顶部的上罐盖14和设于所述罐壳7外部的外壳9；所述罐底板5的下部固定在所述振动台13上；所述罐壳7和所述外壳9之间设有所述加热组件，所述上罐盖14的一侧与所述进液组件相连接，所述上罐盖14的另一侧与所述通排气组件相连接。所述罐壳7内部放置了待浸渍的耐高温线圈；该耐高温线圈通过线圈骨架1被固定在所述罐底板5的上部。所述通排气组件包括三通管和连通管18,所述连通管18与所述三通管的一个开口端相连接，所述三通管的其余的两个开口端中一端为三通管进气口29,另一端为三通管出气口30,所述连通管18的另一端与所述上罐盖14相连通。所述的进液组件包括钢管21和与所述钢管21的一端相连通的软管23；所述钢管21的另一端与所述上罐盖14相连通。所述加热组件由加热器绕组8组成，所述加热器绕组8套在所述罐壳7上。为了方便耐高温线圈后续脱模，罐壳7的内壁可涂上脱模剂；罐底板5通过螺栓和压板12固定在振动台13上，避免整个装置在振动过程中出现移动；罐壳7的外侧分布有加热绕组8以便于充分均匀的对罐壳7进行加热，外壳9在所述加热组件的外侧以使加热器绕组8加热时产生的热量减少耗散；上罐盖14的一侧与钢管21相连接，便于需要时向罐壳7中补充加入耐高温浸渍剂或者其它的液体填充物，耐高温浸渍剂通常是以有机硅材料为基体并添加了其他物质成分而形成的非常浓稠的涂刷型耐高温浸渍灌封填充剂；上罐盖14的另一侧与连通管18相连接，连通管18上连有波纹管19，所述波纹管19可隔离振动台13及罐壳7的振动传递到通排气组件，并可使装置在进行抽真空操作时，防止装置内部压力的变化对整个装置的损伤；一旦装置内部的压力波动过大，波纹管19就会产生形变来缓冲内外部压强产生的力量，当装置内部压力增大到一定程度时可以通过安全阀28自动排气防止出现事故；所述装置主腔室组件其内部用于放置耐高温线圈，所述耐高温线圈由线圈骨架1、线圈绕组2和线圈灌封层3组成。当使用本发明的制造耐高温线圈的装置时，将需要处理的线圈在线圈骨架1上绕线成为线圈绕组2，再在线圈骨架1的线槽部分刷涂上耐高温浸渍剂，加热除湿后通过螺杆10固定在罐底板5上；所述耐高温线圈的线圈骨架1置于所述主腔室内部的中央，所述线圈骨架1上绕有所述的线圈绕组2；所述线圈灌封层3超过所述线圈骨架1的上部。

当使用本发明的制造耐高温线圈的装置时，将需要处理的线圈在线圈骨架1上绕线成为线圈绕组2，再在线圈骨架1的线槽部分刷涂上耐高温浸渍剂，确保线与线之间、层与层之间都被耐高温浸渍剂所填满。将线圈绕组2先通过顶部压圈11和螺杆10安装在灌底板5上，一起放入烘箱，以低于耐高温浸渍剂的固化温度进行加热除潮去湿，然后装入罐壳7中，为了便于后续脱模，罐壳7的内壁可涂上脱模剂。然后根据不同的技术要求，在线圈绕组2与罐壳7之间充入不同类型的灌封填充物如硅砂等，也可以根据技术要求只填充耐高温浸渍剂。填充灌封填充物时，灌封填充物需先除潮去湿；在灌封填充物填满线圈绕组2与罐壳7之间后，再充入适量的耐高温浸渍剂，并使之完全浸没线圈绕组2。

填充好耐高温浸渍剂后，将上罐盖14通过压紧螺栓15安装在罐壳7上，将罐壳7通过压板12固定在振动台13上，但振动台13暂不通电工作。联通好罐壳7上的全部管道，关闭第一阀门22和第三阀门25，打开第二阀门24，启动外部真空机组将罐壳7内的空气逐渐抽出。随着罐壳7中的空气被逐步抽出，可以通过观察窗16看到罐壳7内的耐高温浸渍剂的液面上不断冒出气泡。通过观察真空表26可以看到罐壳7内的气体含量越来越低，当真空表26指针不再变化后，通电启动振动台13开始振动，使线圈绕组2在真空状态下进行振动浸渍，如果液面下降到不足以完全浸没线圈绕组2时，可缓慢打开第一阀门22让耐高温浸渍剂顺着软管23、钢管21流入罐壳7内，待耐高温浸渍剂完全浸没线圈绕组2，即关闭第一阀门22。经过足够长时间的真空下振动浸渍，线圈绕组2内部的气体被基本排出，空隙被耐高温浸渍剂充分填充，此时可使振动台13停止工作，也可继续振动。先关闭第二阀门24，再打开第三阀门25，使干燥洁净的压缩气体如惰性气体、氮气或压缩空气等沿着三通管进气口29注入罐壳7，并使罐壳7内部逐步增压到一定压力，保持足够长的时间，以使得耐高温浸渍剂在气体压力作用下更好地渗入线圈绕组2内部的微小空隙内。然后，根据加入的耐高温浸渍剂类型不同，采用两种不同的方式进行固化。一种方式是：对于所使用的耐高温浸渍剂是属于有溶剂型的，应在加压浸渍后通过三通管出气口30缓慢卸压使罐壳7内压力与外界相同，之后关闭第二阀门24，再打开第三阀门25，对罐壳7通过三通管进气口29进行抽气。对缠绕在罐壳7外的加热器绕组8通电，使罐壳7逐渐加热升温，热量传导到线圈灌封层3，使耐高温浸渍剂在合适的温度下初步固化。在受热固化过程中，释放出的溶剂气体不断地通过三通管出气口30抽走；另一种方式是：所使用的耐高温浸渍剂是属于无溶剂型的，应在加压浸渍后继续保持压力，在关闭第一阀门22、第二阀门24和第三阀门25的情况下，对缠绕在罐壳7外的加热器绕组8通电，使罐壳7逐渐加热升温，热量传导到线圈灌封层3，使耐高温浸渍剂在合适的温度下初步固化。虽然受热固化过程中不会释放气体，但前一步骤充入的加压气体在温度升高后会使罐壳7内的压力不断增高，内压超过安全限度时通过安全阀28泄出。线圈绕组2和灌封层3在加压环境下的初步固化，可以保证线圈内部残留的微小气隙不会受热膨大。

线圈绕组2和灌封层3初步固化后，就形成了一个完整的耐高温线圈整体，将罐壳7内受热初步固化后的线圈整体从装置中脱模卸出。将脱模卸出的线圈的表面进行修整处理，也可根据技术条件的要求在线圈灌封层3的外表面上用附加材料进行包覆。经过上述工序步骤后，已经初步固化的线圈将转移到常规烘箱中加热保温一段时间，即进行最终固化。经过足够长时间的最终固化，耐高温线圈制作完成。

本发明制造耐高温线圈的工艺的具体步骤为：

将所要处理的线圈安装在绕线机上，再在线圈骨架1的线槽部分刷涂上一层非常浓稠的耐高温浸渍剂，随后进行绕线，每绕一层线要刷涂一层耐高温浸渍剂，确保线与线之间、层与层之间都被耐高温浸渍剂所填充满；

将线圈骨架1和已经绕制完成的线圈绕组2，如图1所示，先通过顶部压圈11和螺杆10安装在灌底板5上，一起放入烘箱，以低于耐高温浸渍剂固化温度进行加热预烘除湿，然后套装入罐壳7中。为了便于后续脱模，罐壳7的内壁可涂上脱模剂；

根据不同的高温线圈不同的技术要求，会在线圈绕组2与罐壳7之间充入不同类型的灌封填充物，如硅砂等，灌封填充物须先预先除潮去湿；也可以根据技术要求只填充耐高温浸渍剂。在填满线圈绕组2与罐壳7之间的空隙后，再充入适量的耐高温浸渍剂，并使之完全浸没线圈绕组2；

将上罐盖14通过压紧螺栓15安装在罐壳7上，将罐壳7通过压板12固定在振动台13上，但振动台13暂不通电工作。联通好罐壳7上的全部管道，关闭第一阀门22和第三阀门25，打开第二阀门24，启动外部真空机组将罐壳7内的空气逐渐抽出；

随着空气被逐步抽出罐壳7，可以通过观察窗16看到罐壳7内的耐高温浸渍剂的液面上不断冒出气泡。通过观察真空表26可以看到罐壳7内的气体含量越来越低，当真空表26指示不再降低后，通电启动振动台13开始振动，使线圈绕组2在真空状态下进行振动浸渍，可以看到会有新的气泡继续逸出，耐高温浸渍剂的液面随之逐渐下降，如果液面下降到不足以完全浸没线圈绕组2时，可缓慢打开第一阀门22让耐高温浸渍剂顺着管23、21流入罐壳7内，待耐高温浸渍剂完全浸没线圈绕组2，即关闭第一阀门22；

经过足够长时间的真空下振动浸渍，线圈绕组2内部的气体被基本排出，空隙被耐高温浸渍剂充分填充，此时可断电使振动台13停止工作。先关闭第二阀门24，再打开第三阀门25，使干燥洁净的压缩气体如惰性气体、氮气或压缩空气等注入罐壳7，并使罐壳7内部逐步增压到一定压力，保持足够长的时间，以使得耐高温浸渍剂在气体压力作用下更好地渗入线圈内部微小空隙；

根据加入耐高温浸渍剂的不同的类型，采用以下两种不同的方式进行初步固化，初步固化温度通常为80-300℃。一种方式是：对于所使用的耐高温浸渍剂属于有溶剂型的，应在加压浸渍后通过三通管出气口30缓慢卸压使罐壳7内压力与外界相同，之后关闭第二阀门24，再打开第三阀门25，对罐壳7通过三通管进气口29进行抽气。对缠绕在罐壳7外的加热器绕组8通电，使罐壳7逐渐加热升温，热量传导到线圈灌封层3，使耐高温浸渍剂在合适的温度下初步固化。在受热固化过程中，释放出的溶剂气体不断地通过三通管出气口30抽走；另一种方式是：所使用的耐高温浸渍剂属于无溶剂型的，应在加压浸渍后继续保持压力，在关闭第一阀门22、第二阀门24和第三阀门25的情况下，对缠绕在罐壳7外的加热器绕组8通电，使罐壳7逐渐加热升温，热量传导到线圈灌封层3，使耐高温浸渍剂在合适的温度下初步固化。虽然受热固化过程中不会释放气体，但前一步骤充入的加压气体在温度升高后会使罐壳7内的压力不断增高，内压超过安全限度时通过安全阀28泄出。线圈绕组2和灌封层3在加压环境下的初步固化，可以保证线圈内部残留的微小气隙不会受热膨大；线圈灌封层3在罐壳7内受热初步固化后已经与线圈骨架1和绕组2形成为一个整体，此时可将线圈整体从装置中脱模卸出。不同的高温线圈根据不同的技术要求，在线圈绕组2与罐壳7之间充入的耐高温浸渍剂也有不同类型，如：一般耐温等级在200℃左右的高温线圈，耐高温浸渍剂通常为无溶剂有机硅浸渍漆；而对于耐温等级达到300℃以上的超高温线圈其耐高温浸渍剂则是以有机硅材料为基体并添加了其他物质成分而形成的非常浓稠的涂刷型耐高温浸渍灌封填充剂。

本领域的技术人员可以想到，不论对于以上两种固化方式出现的何种情况，都可以不通过将罐壳7内产生的溶剂气体排出，而采用当罐壳7的内压超过安全限度时通过安全阀28自行泄出并同时加热升温的方式，进行加热固化；

本领域的技术人员也可以想到，不论对于以上两种固化方式出现的何种情况，都可以采用通过不断将罐壳7内产生的气体排出并同时加热升温的方式，进行加热固化。

将脱模卸出的线圈仔细去除掉灌封层上多余的部分，并进行线圈外表的修整。修整指的是对线圈外表进行打磨、砂光、修补、填充，倒角等加工。有的线圈根据技术条件的要求，可用附加材料在灌封层外表进行包覆；

经过上述工序步骤后，已经初步固化的线圈将转移到常规烘箱中进行最终固化。最终固化温度根据不同的浸渍剂类型而定，一般无溶剂有机硅浸渍漆的最终固化温度不超过300℃；而以有机硅材料为基体并添加了其他物质成分而形成的非常浓稠的涂刷型耐高温浸渍灌封填充剂，其最终固化温度不超过500℃。经过足够长时间的最终固化，线圈制作完成，可进行电气性能的全面检测。

本领域的技术人员根据以上的说明，不需要经过任何创造性的劳动即可实现本发明制造耐高温线圈的装置和工艺的技术方案。

Claims (10)

1.一种制造耐高温线圈的装置,其特征在于,包括振动装置，加热组件，主腔室组件，通排气组件，进液组件；所述振动装置与主腔室组件相连接；所述加热组件分布在所述主腔室组件的外围四周；所述主腔室组件的上端与所述进液组件相连接；所述主腔室组件的上端与所述通排气组件相连接。

2.根据权利要求1所述的制造耐高温线圈的装置,其特征在于,所述振动装置为振动台。

3.根据权利要求2所述的制造耐高温线圈的装置,其特征在于，所述主腔室组件包括罐壳、设于所述罐壳底部的罐底板、设于所述罐壳顶部的上罐盖和套在所述罐壳外部的外壳；所述罐底板的下部与所述振动台相连接；所述罐壳和所述外壳之间设有所述加热组件，所述上罐盖的一侧与所述进液组件相连接，所述上罐盖的另一侧与所述通排气组件相连接。

4.根据权利要求3所述的制造耐高温线圈的装置,其特征在于，所述罐壳内部放置与罐底板相连接的线圈。

5.根据权利要求3所述的制造耐高温线圈的装置,其特征在于，所述通排气组件包括三通管和连通管,所述连通管的一端与所述三通管的任意一个开口端相连接，所述连通管的另一端与所述上罐盖相连通。

6.根据权利要求3所述的制造耐高温线圈的装置,其特征在于，所述的进液组件包括钢管和与所述钢管的一端相连通的软管；所述钢管的另一端与所述上罐盖相连通。

7.根据权利要求3所述的制造耐高温线圈的装置,其特征在于，所述加热组件由加热器绕组组成，所述加热器绕组套在所述罐壳外。

8.一种将权利要求1所述的制造耐高温线圈的装置用于制造耐高温线圈的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

a、刷涂绕线：将线圈绕线并刷涂耐高温浸渍剂，制得刷涂了耐高温浸渍剂的线圈；

b、除潮去湿处理：将所述步骤a所述的刷涂了耐高温浸渍剂的线圈进行除潮去湿处理，得到除潮去湿后的线圈；

c、线圈浸渍:

1)填充灌封填充物与耐高温浸渍剂：将所述步骤b除潮去湿后的线圈放入所述主腔室组件中；向所述主腔室组件中充入灌封填充物；

2)真空振动浸渍：对所述主腔室组件抽真空,使所述步骤b预处理后的线圈在振动状态下通过所述装置进行真空浸渍，得到真空振动浸渍后的线圈；

3)加压浸渍：将所述步骤c的步骤2）振动浸渍后的线圈在加压状态下进行浸渍，得到加压浸渍后的线圈；

d.灌封层固化:

1）初步固化：通过所述加热组件将所述步骤c的步骤3）中加压浸渍后的线圈加热固化，得到初步固化后的线圈；

2)最终固化：将步骤d的步骤1）得到的固化后的线圈进行加热保温，得到耐高温线圈。

9.根据权利要求8所述的制造耐高温线圈的工艺，其特征在于，所述步骤d的步骤1）对所述的初步固化后的线圈的外表面进行修整处理。

10.根据权利要求8所述的制造耐高温线圈的工艺，其特征在于，所述步骤d的步骤1）将在加热固化时产生的气体排掉。