CN109639075A - 一种长定子直线电机的封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长定子直线电机的封装方法，其特征在于在铁芯表面包覆复合材料，其方法为：1、原材料搅拌、抽真空；2、铁芯与模具上模板安装定位，预热处理；3、上模板组件移入模具中，合模；4、旋转模具使模具倾斜；5、模具抽真空；6、注料、保压；7、旋转模具使模具复位；8、开模、取出产品；9、清理产品溢料边，后固化。本发明简化了定位工装和模具结构，解决了现有技术中长定子铁芯和上模板的加热安装次数多，模具型腔内的空气排不干净，造成浇注后的环氧层中夹杂气泡，产品合格率较低的问题。

Description

一种长定子直线电机的封装方法

技术领域

本发明涉及一种封装工艺，具体来说，是一种长定子直线电机的封装方法，属于长定子直线电机封装的技术领域。

背景技术

在磁悬浮列车中，长定子直线电机是一个核心部件，它主要由铁芯、燕尾键和环氧封装以及线缆等组成。长定子直线电机安装与轨道上，为列车提供悬浮、导向、牵引和制动等功能，它属于户外应用的产品。对于环氧封装，其特点是环氧封装面积大、壁厚薄，而且各部分厚度不均匀。环氧层大部分的厚度为1.5～2mm，要求有很好的机械强度和耐候性。目前，我国的磁悬浮技术主要从德国引进，采用EMS吸引式电磁悬浮系统，主要应用于中低速磁悬浮列车。而长定子直线电机浇注件也主要依赖从国外进口，主要采用浸渍、真空浇注、自动压力凝胶工艺进行生产，产品合格率低、生产效率低。

现有技术专利中如：

专利CN100527570C涉及一种用来生产用于磁悬浮铁路的长定子直线电机的定子叠片的方法，首先将多个长定子铁芯叠片堆叠成一个铁芯，然后将燕尾键插入铁芯的凹槽中并形成一个牢固结构的组件，把该组件插入到浇注模具的顶部敞开空腔中，依靠燕尾键上的孔与模具上的插销进行定位，最后用环氧树脂填充模具空腔，待树脂固化后开模取出定子叠片。该生产方法通过调整注料嘴和模具倾斜角度，在没有压力的情况下借助于敞开和简单的、特别是两部分浇注模具工作，可缩短填充时间，但是由于顶部敞开未设置加热系统以及无外力加压或抽真空，浇注过程可能掺入杂质，产品表面质量较难保证，产品顶部的尺寸也较难保证。

专利CN104868666B公开了一种用于轨道交通车辆用直线电机初级的绝缘处理方法，步骤为配置双组份浸渍漆，将A组分和B组分分别加入浸漆罐中进行充分混合，接着对直线电机初级进行预热处理，然后采用VPI浸漆方法进行浸漆作业，最后取出电机初级进行干燥。从预热到干燥，单件的生产周期在25小时以上，生产工序繁多，效率极其低下。

专利CN201094149Y涉及一种磁悬浮列车之长定子的封装模具，封装模具上模之上方设有用于定位、方便夹持长定子的上安装板，可以将长定子的定位、校准极其费时的工序巧妙地改成在模具外进行。生产中一副模具匹配多副上安装板，避免了因定位长定子而导致模具被大量、长时间的占用，从而节省了开模数量，大大降低了成本。该封装工艺的流程简单分为：

1. 原材料搅拌、抽真空；

2. 压制之矽钢片加热、在模具外进行矽钢片之定位、校准、安装；

3. 自动化移入模具中；

4. 合模、模具抽真空；

5. 注料、保压；

6．开模、取出产品、固化。

该长定子依靠上安装板进行定位、校准、安装，上安装板又与上模板进行组装，其中增加了尺寸链的长度，多重装配引起了累计误差，此外，长定子铁芯需要完全被环氧树脂包覆，仅靠上安装板进行定位、校准、安装并不能使长定子铁芯在模具型腔中的位置保持不变，所以该设计还依靠定模、动模、上模、下模与上安装板以及长定子之间采用中间点定位结构，而多点定位的后果必然造成过定位或者虚定位，过定位又将造成长定子表面的损伤。再者，矽钢片加热后再进行与上安装板的定位、校准、安装，热量容易散发，而且热件装配对装配者的人身安全带来一定的隐患。

专利CN103618416A公开了一种长定子的生产工艺，包括如下步骤：矽钢片的冲制及理片步骤；矽钢片初叠压定高为一组铁芯的步骤；铁芯安装玻纤片和安装用键的步骤；铁芯的压装及叠压固化处理的步骤；用环氧树脂封装铁芯的步骤；铁芯的后固化处理及冷却的步骤；铁芯的检测步骤。以上，在矽钢片叠压为一组铁芯后，在铁芯上安装玻纤片和安装用键并进行再次压装及叠压固化，然后再在真空压力下凝胶并封装铁芯。铁芯安装用键及叠压固化需要对铁芯进行加热，后续环氧树脂封装铁芯时还需对铁芯进行再次预热，重复的加热消耗了更多的能量浪费了更多的时间。

综合以上现有技术的分析，各种技术都存在一定的缺陷。作为比较先进的真空状态下环氧树脂自动压力凝胶工艺（VPG），即专利CN201094149Y所采用的技术，其矽钢片的加热和模具的加热是分开进行的，前者加热后还要与后者再组装，分开加热以及加热后再组装这种做法引起的能源浪费和操作不便是可想而知的。另外，如果不将长定子和燕尾键在浇注前事先固定，如以上专利的做法，通过定模、动模、上模、下模与上安装板以及长定子之间采用中间点定位，在多个模板上设置点定位必然增加模具的复杂程度，更严重的是点定位必然造成长定子在环氧树脂包覆后在定位位置缺料，因此后期还需在缺料位置进行修补操作，这在批量生产中是绝不允许的。该专利没有描述模具的摆放位置，按常理可认为模具是水平放置的，从专利CN100527570C中也可以了解到模具水平放置时注料是存在浇注缺陷的，即很可能造成模具型腔内的空气排不干净，造成浇注后的环氧层中夹杂气泡，产品合格率较低。

发明内容

本发明旨在提供了一种长定子直线电机的封装方法，可以解决现有技术中铁芯和上模板的加热安装次数多，模具型腔内的空气排不干净，造成浇注后的环氧层中夹杂气泡，产品合格率较低的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种长定子直线电机的封装方法，包括：在铁芯表面包覆复合材料，上模板、燕尾键、铁芯、定模、动模，其封装工艺步骤为：

第一步. 原材料搅拌、抽真空；原材料充分搅拌后注入成型空间，对存放原材料的容器抽真空；

第二步.铁芯与模具上模板安装定位，预热处理；所述的长定子铁芯与燕尾键配合面上的胶水在铁芯、燕尾键与上模板预热过程中固化，铁芯、燕尾键以及上模板这三者之间的相对位置固定下来；

第三步. 上模板组件移入模具中，合模；所述的胶水固化后，上模板组件达到预热温度，可将上模板组件移入定模中，进入合模阶段；

第四步. 旋转模具使模具倾斜；使模具上浇口端较低，原材料从浇口端流入，慢慢地由低到高充满模具型腔，这样做的目的是为了注料更加平缓，型腔内排气更加顺畅。优选的模具在长度方向上旋转角度为40°-80°；

第五步. 模具抽真空；待模具倾斜角度设定好之后，对模具进行抽真空，分为模具型腔抽真空和真空箱内抽真空；抽真空使得模具型腔内连同铁芯燕尾键内的空气抽走，使环氧树脂在注入模具型腔时不带气泡；真空箱内抽真空使得模具处于真空状态，为模具上复杂配合面的密封要求提供了更加可靠的保证；优选的真空度为1mbar-10mbar。

第六步. 注料、保压；真空度达到设定值之后开始注料，注料过程中模具型腔应维持相应的真空度，并通过储料罐接入气压来实现进料压力，优选的进料压力为3-6bar。

第七步．旋转模具使模具复位；产品初次固化后，旋转模具使模具恢复到开模位置，一般情况下模具水平放置；旋转模具使模具恢复到开模位置是因为模具在倾斜状态下取出产品困难，产品与模具磕碰的风险更大。

第八步. 开模、取出产品；模具开模后，将上模板组件移出模具，拆除上模板后取出产品；

第九步.接着清除产品溢料边，将产品放入烘箱进行二次固化。

所述的原材料主要由环氧树脂、固化剂、填料、增韧剂、着色剂等构成。

所述的长定子直线电机主要包括长定子铁芯、燕尾键，铁芯表面粘贴复合材料，浇注原材料包覆层封装成浇注件。

所述的复合材料为耐热带孔布，如玻璃纤维布，或聚酯纤维布，或环氧玻璃网格布等，用于提高环氧包覆层的强度和抗开裂性。

所述的长定子铁芯与燕尾键的两者的配合面涂胶，长定子铁芯与燕尾键涂胶的配合面胶合，组装成铁芯、燕尾键组件。

所述的铁芯、燕尾键组件中的燕尾键与上模板的安装定位是通过燕尾键上的两个通孔与两个螺栓的配合来实现。

所述的长定子铁芯与燕尾键在燕尾键长度方向上的定位，通过定位工装完成；所述的定位工装是将上模板组件吊放在定位工装上，通过旋紧上模板调节杆使上模板紧靠在定位工装左侧板；通过旋紧铁芯调节杆，使铁芯左侧面贴紧定位杆。因燕尾键与上模板已经通过燕尾键通孔进行定位并固定，从而使上模板通过左侧板以及定位杆实现燕尾键与铁芯相对位置的定位。

所述的胶水的固化温度和铁芯燕尾键、上模板的预热温度值区间相同，温度值区间优选固化温度范围为100℃-150℃。

所述的模具主要包括定模和动模，定模和动模合模出产品；依次叠合的定模板、定模、动模、动模板；动模包括自右向左叠合的推板、动模板和固定动模板的支承板；定模上设置有与浇口相连的定模腔，推板上设置有动模腔。

所述的动模和定模合起来的内部腔体与长定子直线电机的封装件的外形相同。

所述的模具的定模板、动模板、下模板、上模板都安装有加热系统，在上模板组件预热过程中，模具的下模板、定模板和动模板同时加热。

所述的上模板组件设置安放在烘箱内预热，并且不少于一个上模板组件设置安放在烘箱内预热。

所述的加热系统内置于模板内部，可以通过设置和调节多组加热棒来对各个区域分别进行温度控制。

所述的模具上形成一定的温度梯度，在近浇口端设置的温度较低，在远离浇口端设置的温度较高，优选的模具温度为120℃-150℃。

以上方案可以使长定子铁芯燕尾键组件和上模板在冷态下组装（减少操作员工烫伤的风险），组装完成后实现燕尾键和上模板的定位和固定，随后对铁芯、燕尾键和上模板的组合件同步加热，并在加热过程中实现铁芯和燕尾键的定位和固定。在组合件移入模具前已完成定位和固定，无需通过移入模具才对铁芯采用中间点定位，简化了定位工装和模具结构。可以使产品在远离浇口端的环氧树脂先固化，近浇口端的环氧树脂最后固化，保证浇口端的环氧树脂在外界压力下能对未固化区域进行充填压实，使成型后的产品减少收缩。在注料过程中设置模具倾斜角度，有利于模具型腔排气，提高了产品的外观质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为上模板组件结构示意图。

图3为上模板组件定位工装的结构示意图。

图4为上模板组件定位工装的实施示意图。

图5为合模位置的结构示意图。

图6为注料位置的结构示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如图1、2、3所示，一种长定子直线电机的封装方法，在铁芯表面包覆复合材料，其组成部分包括：上模板1、燕尾键2、铁芯3 、定模4、动模5、动模板6、 下模板7、 定模板8、进料口9、真空箱10、定模支架11、左侧板12、定位杆13、上模板调节杆 14、右侧板15、铁芯调节杆16 、上模板组件17，其封装工艺步骤为：

第一步. 原材料搅拌、抽真空；原材料充分搅拌后注入成型空间，对存放原材料的容器抽真空。

第二步. 如图2,3所示，铁芯3与上模板1安装定位，预热处理；上模板即模具上模板。

第三步. 如图2,5所示， 上模板组件17移入定模4中，合模；所述的胶水固化后，上模板组件达到预热温度，可将上模板组件17移入模具中，进入合模阶段。

第四步. 如图6所示，旋转模具使模具倾斜；使模具上浇口端较低，原材料从浇口端流入，缓慢地由低到高充满模具型腔，优选的模具在长度方向上旋转角度为40°-80°。

第五步. 模具抽真空；待模具倾斜角度设定好之后，对模具进行抽真空，分为模具型腔抽真空和真空箱10内抽真空；抽真空使得模具型腔内连同铁芯3、燕尾键2内的空气抽走，使原材料在注入模具型腔时不带气泡。

第六步. 注料、保压；真空度达到设定值之后开始注料，注料过程中模具型腔应维持相应的真空度。

第七步．旋转模具使模具复位；产品初次固化后，旋转模具使模具恢复到开模位置，一般情况下模具水平放置。

第八步. 开模、取出产品；模具开模后，将上模板组件移出模具，拆除上模板后取出产品。

第九步.接着清除产品溢料边，将产品放入烘箱进行二次固化。

具体如下：

如图1所示，长定子直线电机浇注件主要包括铁芯（也是长定子铁芯）3、燕尾键2、环氧包覆层等。根据需要，可在原材料浇注之前在铁芯3表面粘贴复合材料耐热带孔布，如玻璃纤维布，或聚酯纤维布，或环氧玻璃网格布等，用于提高环氧包覆层的抗开裂性。

本发明中所述的原材料主要由环氧树脂、固化剂、填料、增韧剂、着色剂等构成，环氧树脂为原材料主要成分；原材料注入成型空间中的浇口充分搅拌，对于该容器抽真空；抽真空是指将原材料放入混料罐，然后对混料罐进行抽真空，使材料里的空气尽量排出，减少注料时由原材料带入模具型腔的空气。

如图2所示，铁芯3与模具上模板1安装定位，预热处理；铁芯3与燕尾键2装配之前在两者的配合面涂胶，两者涂胶的配合面相互胶合，组装成铁芯、燕尾键组件；然后将铁芯3燕尾键2组件与模具上模板1的安装定位，是通过燕尾键2上的两个通孔与两个螺栓的配合来实现，铁芯3燕尾键2组件与模具上模板1组成了上模板组件17；而铁芯3与燕尾键2的定位需要依靠上模板组件定位工装来实现。

如图3、4所示，图3表示上模板组件定位工装结构组成，图4表示了上模板组件定位工装的具体实施。将上模板组件17吊放在定位工装上，通过旋紧上模板调节杆14使上模板1紧靠在定位工装左侧板12；通过旋紧铁芯调节杆16，使铁芯左侧面贴紧定位杆13。因燕尾键2与上模板1已经通过燕尾键2通孔进行定位并固定，从而使上模板1通过左侧板12以及定位杆13实现燕尾键2与铁芯3相对位置的定位。该定位工装可以实现铁芯3与燕尾键2在燕尾键2长度方向上的定位；铁芯3与燕尾键2配合面上的胶水在随后铁芯3燕尾键2与上模板1在预热过程中固化，于是铁芯3、燕尾键2以及上模板1这三者之间的相对位置固定下来构成上模板组件17。所选的胶水的固化温度和铁芯3、燕尾键2以及上模板的预热温度在同一范围内，优选固化温度范围为100℃-150℃。

如图1、5所示，合模过程。模具主要包括定模4、动模5和上模板组件17。模具依次叠合的顺序为上模板组件17先移入定模4中，推动动模5与定模4闭合，于是定模4与上模板组件17以及动模5形成模具型腔和模具外部空腔（即真空箱内的空腔）。动模5包括自右向左叠合的隔热板18、动模板6和真空箱10，动模板6上设置有用于成型产品侧面的动模侧板；定模4上自左向右设置有隔热板18、定模板8、下模板7、进料口9以及用于支撑下模板7和上模板组件的定模支架11，定模板8上设置有用于成型产品侧面的定模侧板；上模板组件17在移入定模4之前就已经完成上模板1与燕尾键2、燕尾键2与铁芯3之间的定位和固定，利用燕尾键2与铁芯3之间胶水固化所需要的加热操作同时也使上模板组件17达到嵌件的预热温度。

所述的动模5和定模4合起来的模具型腔与长定子直线电机的封装件的外形相同。

模具的上模板1、下模板7、定模板8和动模板6都有配置加热系统，在上模板1组件预热过程中，模具的其它模板同时进行加热；优选的，上模板1组件的预热可以在烘箱内进行，并且可以设置多组上模板1同时进行预热。模具上除上模板1以外的其它模板通过加热系统进行预热，一般的加热系统为内置于模板内部的加热棒，可以通过设置和调节多组加热棒来对各个区域分别进行温度控制，以便在模具上形成一定的温度梯度，在近浇口端设置的温度较低，在远离浇口端设置的温度较高，这样做的好处在于可以使产品在远离浇口端的环氧树脂先固化，近浇口端的环氧树脂最后固化，保证浇口端的环氧树脂在外界压力下能对未固化区域进行充填压实，使成型后的产品减少收缩。优选的模具温度为120℃-150℃。

如图6所示，合模后，旋转模具使模具倾斜，使模具上浇口端较低，原材料从浇口端流入，缓慢地由低到高充满模具型腔，这样做的目的是为了注料更加平缓，型腔内排气更加顺畅。优选的模具在长度方向上旋转角度为40°-80°。

待模具倾斜角度设定好之后，对模具进行抽真空，分为模具型腔抽真空和真空箱内抽真空。抽真空使得模具型腔内连同铁芯3燕尾键2内的空气抽走，并且使得原材料（主要成分为环氧树脂）在注入模具型腔时不夹杂气泡。真空箱10内抽真空使得模具处于真空状态，为模具上复杂配合面的密封要求提供了更加可靠的保证，优选的真空度为1mbar-10mbar。

注料、保压；真空度达到设定值之后通过进料口9开始注料，注料过程中模具型腔应维持相应的真空度，并通过储料罐接入气压来实现进料压力，优选的进料压力为3-6bar。

模具复位；产品初次固化后，旋转模具使模具恢复到开模位置，一般为模具水平放置的位置。旋转模具使模具恢复到开模位置是因为模具在倾斜状态下取出产品困难，产品与模具磕碰的风险更大。模具开模后，将上模板1组件移出模具，拆除上模板1后取出产品。接着清除产品溢料边，将产品放入烘箱进行二次固化。

上述方案可以使铁芯3、燕尾键2组件和上模板1在冷态下组装（减少操作员工烫伤的风险），组装完成后实现燕尾键2和上模板1的定位和固定，构成了上模板组件17，随后对铁芯3、燕尾键2和上模板1的上模板组件17同步加热，并在加热过程中实现铁芯3和燕尾键2的定位和固定。在上模板组件17移入模具前已完成定位和固定，无需通过移入模具才对铁芯3采用中间点定位，简化了定位工装和模具结构。在注料过程中设置模具倾斜角度，有利于模具型腔排气，提高了产品的外观质量。

以上对本发明提供的一种长定子直线电机的封装方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (15)

1.一种长定子直线电机的封装方法，其特征在于在铁芯表面包覆复合材料，包括：在长定子铁芯表面包覆复合材料，上模板（1）、燕尾键（2）、铁芯（3）、定模（4）、动模（5），其封装工艺步骤为：

第一步. 原材料搅拌、抽真空；原材料充分搅拌后注入成型空间，对存放原材料的容器抽真空；

第二步. 长定子铁芯（3）与模具上模板（1）安装定位，预热处理；所述的铁芯（3）与燕尾键（2）配合面上的胶水在铁芯（3）、燕尾键（2）与上模板（1）预热过程中固化，铁芯（3）、燕尾键（2）以及上模板（1）这三者之间的相对位置固定组成上模板组件；

第三步. 上模板组件移入模具中合模；所述的胶水固化后，上模板组件达到预热温度，可将上模板组件移入定模（4）中，进入合模阶段；

第四步. 旋转模具使模具倾斜；使模具上浇口端较低，原材料从浇口端流入，缓慢地由低到高充满模具型腔；模具在长度方向上旋转角度区间为40°-80°；

第五步. 模具抽真空；待模具倾斜角度设定好之后，对模具进行抽真空，分为模具型腔抽真空和真空箱内抽真空，将模具型腔内连同铁芯（3）、燕尾键（2）内的空气抽走，真空度区间为1mbar-10mbar；

第六步. 注料、保压；真空度达到设定值之后开始注料，注料过程中模具型腔应维持相应的真空度，并通过储料罐接入气压来实现进料压力，进料压力区间为3-6bar；

第七步．旋转模具使模具复位；产品初次固化后，旋转模具使模具恢复到开模位置，模具水平放置；

第八步. 开模、取出产品；模具开模后，将上模板组件移出模具，拆除上模板后取出产品；

第九步.接着清除产品溢料边，将产品放入烘箱进行二次固化。

2.根据权利要求1所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：所述的长定子直线电机主要包括铁芯（3）、燕尾键（2），铁芯（3）表面粘贴复合材料，浇注环氧树脂包覆层封装成浇注件。

3.根据权利要求1所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：所述的复合材料为耐热带孔布，如玻璃纤维布，或聚酯纤维布，或环氧玻璃网格布。

4.根据权利要求1所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：所述的长定子铁芯（3）与燕尾键（2）的两者的配合面涂胶，长定子铁芯（3）与燕尾键（2）涂胶的配合面胶合，组装成铁芯燕尾键组件。

5.根据权利要求1所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：所述的铁芯燕尾键组件中的燕尾键（2）与上模板由燕尾键（2）上的两个通孔与两个螺栓配合安装定位。

6.根据权利要求1所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：所述的铁芯与燕尾键（2）在燕尾键（2）的长度方向上进行定位，由定位工装进行定位。

7.根据权利要求6所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：所述的定位工装是将上模板组件安放在定位工装上，由旋紧上模板调节杆使上模板紧靠在定位工装左侧板；通过旋紧铁芯调节杆，使铁芯左侧面贴紧定位杆。

8.根据权利要求1所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：所述的胶水的固化温度和铁芯（3）燕尾键（2）、上模板（1）的预热温度值区间相同，温度值区间优选固化温度范围为100℃-150℃。

9.根据权利要求1所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：所述的模具的定模板（8）、动模板（6）、下模板（7）、上模板（1）都安装有加热系统。

10.根据权利要求1所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：所述的在上模板组件（17）预热过程中，模具的下模板（7）、定模板（8）和动模板（6）同时加热。

11.根据权利要求1所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：所述的上模板组件设置安放在烘箱内预热。

12.根据权利要求1所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：不少于一个上模板组件设置安放在烘箱内预热。

13.根据权利要求1所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：所述的加热系统内置于模板内部，设置和调节多组加热棒来对各个区域分别进行温度控制。

14.根据权利要求1或8所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：所述的模具上形成温度梯度，在近浇口端设置的温度较低，在远离浇口端设置温度较高，优选的模具温度为120℃-150℃。

15.根据权利要求1所述的长定子直线电机的封装方法，其特征在于：所述的动模（5）和定模（4）合起来的内部腔体与长定子直线电机的封装件的外形相同。