CN107769495A - 真空灌封工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空灌封工艺,包括如下步骤：对夹具进行脱模处理；对夹具进行装配；对待灌封的器件进行预热；在真空环境下进行多段式灌封；对灌封的器件进行固化处理；对灌封完毕的器件进行脱模。本发明对器件进行充分的预热，使灌入器件的胶水的黏度能迅速降低，保证浸渗，也避免湿气影响灌封效果。在真空环境下进行多段式灌封工艺，使器件内部元件间隙的空气完全排除，保证胶水能够渗透间隙，从而避免气泡或者空隙。

Description

真空灌封工艺

技术领域

本发明涉及灌封领域，特别涉及新能源真空灌封工艺。

背景技术

新能源汽车产业是国家重点打造的战略性新兴产业，尤其是2014年7月国务院出台免征购置税等政策之后，新能源汽车的产销量出现持续井喷发展；然而由于新能源电机使用环境的复杂性及特殊性，为了满足其极高的耐电压强度、绝缘强度、导热和耐热性能、机械强度、电气强度及噪音等方面的要求，通常的做法是对电机定子进行浸漆和灌封等处理；浸漆处理虽然可以提高电机定子的机械强度、导热性和耐热性、电气强度以及抗外界环境能力，但对于大功率小体积高效节能的新能源电机来说是远远不够的；灌封处理虽然可以满足其要求，但还存在问题：产品有气泡或线间空隙，导致局部放电起始电压低，线间打火和击穿产品。

此外，还存在如下问题：

产品固化不良或局部不固化等；

产品存在固化缺陷，如表面缩孔、局部凹陷及表面开裂等；

AB胶水中的A组分长时间存放出现沉淀，用前未能充分搅拌均匀，造成树脂和固化剂实际比例失调；B组分长时间敞口存放、吸湿失效；高潮湿季节灌封件未及时进入固化程序，物件表面吸湿。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提出真空灌封工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

真空灌封工艺包括如下步骤：

对夹具进行脱模处理；

对夹具进行装配；

对待灌封的器件进行预热；

在真空环境下进行多段式灌封；

对灌封的器件进行固化处理；

对灌封完毕的器件进行脱模。

在一些优选的实施方式中，所述对灌封的器件进行固化处理是按不同温区分段固化的，包括：凝胶预固化收缩处理过程和凝胶后固化收缩处理过程；

所述凝胶预固化收缩处理过程具体包括：使器件的固化反应缓慢进行且使反应热逐渐释放，以使胶水黏度的增加和体积的收缩均平缓进行；

所述凝胶后固化收缩处理过程具体包括：使从凝胶预固化到后固化的升温平缓进行并使固化完毕的器件随加热设备同步缓慢降温。

在进一步优选的实施方式中，所述凝胶预固化收缩处理过程还包括：根据灌封器件内部元件的排布、饱满程度及制件大小、形状、单只灌封量制定固化条件。

在进一步优选的实施方式中，对单只灌封量大而元件少的器件，降低凝胶预固化温度并延长时间。

在一些优选的实施方式中，所述在真空环境下进行多段式灌封包括：对AB组分胶水进行前期备料处理，使用多组静态混合管充分混合胶水，使整个灌封浸渗过程在真空环境下分段实现。

在进一步优选的实施方式中，分段的数量优选为三段至五段。

在进一步优选的实施方式中，分段的数量为三段，第一段约灌封40％，第二段约灌封40％，第三段约灌封20％，前两段的在设定真空度的真空环境下进行，最后一段的真空度接近常压。

在进一步优选的实施方式中，真空环境的真空度优选为1mbar～5mbar。

在一些优选的实施方式中，所述对待灌封器件进行预热的温度范围是45℃～60℃之间，预热时间的范围是1小时至1.5小时。

在进一步优选的实施方式中，所述前期备料处理包括搅拌、预热、脱泡，采用薄膜循环脱泡方式真空去除胶水内的空气。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

对器件进行充分的预热，使灌入器件的胶水的黏度能迅速降低，保证浸渗，也避免湿气影响灌封效果。在真空环境下进行多段式灌封工艺，使器件内部元件间隙的空气完全排除，保证胶水能够渗透间隙，从而避免气泡或者空隙。

在优选的实施方式中，本发明还具有如下有益效果：

进一步地，在凝胶预固化收缩处理过程中，器件的固化反应缓慢进行且反应热逐渐释放，使得胶水黏度的增加和体积的收缩均平缓进行，而体积收缩表示为液面下降直至凝胶，如此，可完全消除该阶段体积收缩内应力。在凝胶后固化收缩处理过程中，从凝胶预固化到后固化的升温平缓进行且固化完毕的器件随加热设备同步缓慢降温，可避免产品表面产生缩孔、凹陷甚至开裂等缺陷。

附图说明

图1为本发明的灌封夹具的结构示意图；

图2为本发明的灌封夹具的分解结构示意图；

图3为本发明的新能源电机定子的灌封装置的结构示意图；

图4为本发明的真空灌封工艺的流程图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明提供一种新能源电机定子的灌封装置。参考图1至图3，新能源电机定子的灌封装置包括灌封夹具100和真空灌封设备200，灌封夹具100放置在真空灌封设备200的内腔，灌封夹具100包括夹具导流伞101、夹具芯轴102、夹具第一密封圈104、夹具第二密封圈105和夹具底座106；夹具底座106与夹具芯轴102连接，夹具第二密封圈105设置在夹具底座106的第二密封槽1062上，使夹具底座106与夹具芯轴102形成密封层；夹具导流伞101设置在夹具芯轴102上以对胶水进行导流；电机定子103套在夹具芯轴102上，电机定子103内侧与夹具芯轴102过盈配合；电机定子103与夹具底座106连接，夹具第一密封圈104设置在夹具底座106的第一密封槽1061上，使电机定子103与夹具底座106形成密封层。

具体的，参考图2，电机定子103从夹具芯轴102的顶部压入，电机定子103与夹具底座106之间通过螺栓连接，夹具底座106与夹具芯轴102之间通过螺栓连接。夹具导流伞101为不锈钢材质，表面不粘镀层处理，避免胶水残留。为了便于固化后拆卸，装配灌封夹具的过程中要喷脱模剂。

根据上述可知，电机定子103和夹具底座106之间、夹具芯轴102和夹具底座106之间形成了密封层，形成了电机定子103内外全封闭的结构，提高了密封性，可防止出现胶水渗漏，而且结构简单，造价低廉、维修方便，也便于拆卸安装及清洁整理。

参考图3，真空灌封设备200包括A组分及B组分备料单元201和204、A组分及B组分供料单元202和205、A组分及B组分计量单元203和206、组分混合单元207、真空室208、真空计209和真空泵210。A组分备料单元201、B组分备料单元204分别与A组分供料单元202、B组分供料单元205连接，A组分供料单元202及B组分供料单元205分别与A组分计量单元203及B组分计量单元206连接，A组分计量单元203、B组分计量单元206均与组分混合单元207连接，组分混合单元207的一端伸入真空室208中，真空计209用于测量真空室208的真空度，可以使真空计209与真空室208连通；真空泵210用于使真空室208中形成真空，可以使真空泵210与真空室208连通。

具体的，A组分备料单元201、B组分备料单元204对AB组分胶水进行搅拌、加热以及脱泡等前期处理，使AB组分胶水保持最佳的物理状态。A组分供料单元202和B组分供料单元205的具体形式包括齿轮供料泵和螺杆供料泵，A组分供料单元202和B组分供料单元205用于完成物料从备料单元到计量单元的输送，并使输送管路保持设定的压力，实现PID(比例(proportion)、积分(integral)、导数(derivative))恒压供料，管路压力优选0.5Mpa。A组分计量单元203和B组分计量单元206的具体形式包括齿轮计量泵或螺杆计量泵，A组分计量单元203和B组分计量单元206用于实现A组分及B组分的计量和配比，保证其计量和配比的正确性。组分混合单元207通过混合管内混合单元件使流体多次分割、剪切、旋转及汇合以实现充分混合，也实现先进先出。真空泵210为旋片式真空泵。真空室208是通过开关门来实现全封闭的结构，其真空值可以通过真空计209来设定。

AB组分胶水的A、B组分分别放置在A组分备料单元201、B组分备料单元204中，经过前期处理之后，A、B组分各自进入A组分供料单元202和B组分供料单元205中。在压力的作用下，A、B组分分别流入A组分计量单元203和B组分计量单元206中。经过计量和配比之后，定量的A、B组分在组分混合单元207混合，最后进入真空室208与灌封夹具100接触，对灌封夹具100上的电机定子103进行灌封。

本发明还披露一种真空灌封工艺。本发明的真空灌封工艺适用于电机定子，比如新能源电机定子，还适用于变压器和电容等内部元件可能存在间隙的器件，本发明不以此为限。下面以电机定子为例对真空灌封工艺进行详细说明。

参考图4，真空灌封工艺包括如下步骤：

S100、对夹具进行脱模处理。装配夹具之前务必对夹具进行脱模处理，如喷脱模剂等，以便在固化后易于拆卸。

S200、对夹具进行装配；对夹具进行装配，为灌封产品(器件)提供前期的准备。

S300、对电机定子进行预热。此步骤是为使产品达到灌封时所需的温度并除去产品内外部的湿气，因电机定子绕组的线圈缝隙很小(一般只有0.02mm～0.04mm)且产品表面温度直接影响胶水的渗透性，只有达到规定的温度才能使胶水渗透到线圈缝隙内，最佳温度范围是45℃～60℃，使产品表面没有湿气以及改善胶水的流动性，优选预热时间范围是1小时至1.5小时。

S400、在真空环境下进行多段式灌封。此步骤具体为：对AB组分胶水进行前期备料处理，使用多组静态混合管充分混合胶水，使整个灌封浸渗过程在真空环境下分段实现。

对AB组分胶水进行的前期备料处理包括充分的搅拌、预热、脱泡等，其中脱泡采用薄膜循环脱泡方式真空完全去除胶水内的空气。灌封之前需要选择合适的真空度，优选真空度为1mbar～5mbar，使用多组静态混合管充分混合胶水，整个灌封浸渗过程都在全真空环境下分段实现，分段的数量优选为三段至五段。选择分三段进行灌封时，第一段约灌封40％，第二段约灌封40％，第三段约灌封20％，前2段真空比较低，在设定真空度的真空环境下进行，而最后一段则接近常压，当然根据不同的产品可做相应的调整。设备完全按照程序高效灌封产品，能有效避免灌封过程中出现各类问题。

根据上述可知，在真空环境下进行多段式灌封工艺，使电机定子绕组线间空气完全排除，保证胶水能够渗透绕组线间缝隙，可避免气泡的产生或者线间空隙的出现。

S500、对灌封的电机定子进行固化处理。

固化是产品灌封完后胶水由液态变成固态的过程中，合适的固化温度及固化时间才能避免表面缩孔、局部凹陷及表面开裂等缺陷。产品在固化的过程中会产生两种收缩：由液态到固态相变过程中的化学收缩和降温过程中的物理收缩。固化过程中的化学收缩又有两个过程：从灌封后加热化学交联反应开始到微观网状结构初步形成阶段产生的收缩，称之为凝胶预固化收缩；从凝胶到完全固化阶段产生的收缩称为后固化收缩；这两个过程的收缩量是不一样的，前者由液态转变成网状结构过程中物理状态发生突变，反应基团消耗量大于后者，体积收缩量也高于后者。如灌封产品采取一次高温固化，则固化过程中的两个阶段过于接近，凝胶预固化和后固化近乎同时完成，这不仅会引起过高的放热峰、损坏元件，还会使灌封产品产生巨大的内应力造成产品内部和外观的缺损。

为获得良好的产品，必须在灌封料配方设计和固化工艺制定时重点关注灌封料(胶水)的固化速度与固化条件的匹配问题；采用的方法是依照灌封胶水的性质、用途、产品结构按不同温区分段固化，包括：凝胶预固化收缩处理过程和凝胶后固化收缩处理过程；

在凝胶预固化收缩处理过程中，电机定子的固化反应缓慢进行且反应热逐渐释放，以使胶水黏度的增加和体积的收缩均平缓进行。体积收缩表示为液面下降直至凝胶，可完全消除该阶段体积收缩内应力。

在凝胶后固化收缩处理过程中，从凝胶预固化到后固化的升温平缓进行且固化完毕的电机定子随加热设备同步缓慢降温，多方面减少、调节制件内应力分布状况，可避免器件表面产生缩孔、凹陷甚至开裂等现象。

对灌封料固化条件的制订，还要参照灌封产品内部元件的排布、饱满程度及制件大小、形状、单只灌封量等，从而对加热温度及加热时间进行相应的调整，比如：对单只灌封量较大而元件较少的器件，可适当地降低凝胶预固化温度并延长时间。

进行多温区固化的最佳温度范围是80℃～100℃，最佳固化时间是2.5小时～3小时。

S600、对灌封完毕的电机定子进行脱模。对夹具进行拆卸，为下次灌封产品提供前期的准备，拆卸夹具后对夹具进行清洁处理。

对于真空灌封工艺，物料混合后温度较高、作业时间长或超过物料适用期以及灌封后产品未及时进入加热固化程序，都会造成物料黏度增大，影响对线圈的浸渗。加热固化灌封材料复合物，起始温度越高黏度越小，随时间延长黏度增长也越迅速。因此，为使胶水对线圈有良好的浸渗性，应注意做到灌封胶水应保持在给定的温度范围内并在适用期内使用完毕；灌封前产品要加热到规定温度，灌封完成后应及时进入加热固化程序，同时灌封真空度要符合技术规范要求。

根据上述可知，本发明的真空灌封工艺可避免气泡的产生或者间隙的出现，以及可避免器件表面产生缩孔、凹陷甚至开裂等现象，从而能够满足耐电压强度、绝缘强度、导热和耐热性能、机械强度、电气强度及噪音等方面的要求。

用本发明的真空灌封工艺灌封电机定子时，可使用上述的新能源电机定子的灌封装置，当然，也可以使用其它灌封装置，本发明不以此为限。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.真空灌封工艺，其特征在于包括如下步骤：

对夹具进行脱模处理；

对夹具进行装配；

对待灌封的器件进行预热；

在真空环境下进行多段式灌封；

对灌封的器件进行固化处理；

对灌封完毕的器件进行脱模。

2.根据权利要求1所述的灌封工艺，其特征在于所述对灌封的器件进行固化处理是按不同温区分段固化的，包括：凝胶预固化收缩处理过程和凝胶后固化收缩处理过程；

所述凝胶预固化收缩处理过程具体包括：使器件的固化反应缓慢进行且使反应热逐渐释放，以使胶水黏度的增加和体积的收缩均平缓进行；

所述凝胶后固化收缩处理过程具体包括：使从凝胶预固化到后固化的升温平缓进行并使固化完毕的器件随加热设备同步缓慢降温。

3.根据权利要求2所述的灌封工艺，其特征在于所述凝胶预固化收缩处理过程还包括：根据灌封器件内部元件的排布、饱满程度及制件大小、形状、单只灌封量制定固化条件。

4.根据权利要求3所述的灌封工艺，其特征在于：对单只灌封量大而元件少的器件，降低凝胶预固化温度并延长时间。

5.根据权利要求1所述的灌封工艺，其特征在于所述在真空环境下进行多段式灌封包括：对AB组分胶水进行前期备料处理，使用多组静态混合管充分混合胶水，使整个灌封浸渗过程在真空环境下分段实现。

6.根据权利要求5所述的灌封工艺，其特征在于：分段的数量优选为三段至五段。

7.根据权利要求6所述的灌封工艺，其特征在于：分段的数量为三段，第一段约灌封40％，第二段约灌封40％，第三段约灌封20％，前两段的在设定真空度的真空环境下进行，最后一段的真空度接近常压。

8.根据权利要求5所述的灌封工艺，其特征在于：真空环境的真空度优选为1mbar～5mbar。

9.根据权利要求1至8任一项所述的灌封工艺，其特征在于：所述对待灌封器件进行预热的温度范围是45℃～60℃之间，预热时间的范围是1小时至1.5小时。

10.根据权利要求5所述的灌封工艺，其特征在于：所述前期备料处理包括搅拌、预热、脱泡，采用薄膜循环脱泡方式真空去除胶水内的空气。