CN109968694A - 电机转子的真空辅助树脂灌注方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机转子的真空辅助树脂灌注方法，该方法包括：将树脂灌注到转子的磁极内部；待树脂固化后，检查磁极内部的树脂填充程度，并对填充空缺处进行修补；再次将树脂灌注到转子的磁极表面。本发明通过对电机转子的磁极进行两次真空灌注，实现了磁极内部的填充缺陷可检、可补，封堵了腐蚀侵入磁极内部的通道，避免了因磁极被腐蚀引起的电机失效后果。同时，极大降低了树脂孔隙率，提高了磁极表面的防护等级，增强了磁极的安全可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电机制造技术领域，特别是涉及一种电机转子的真空辅助树脂灌注方法。
背景技术
为了提高电机的使用寿命，其转子磁极需要进行严格的防腐防护。目前已有将真空辅助树脂灌注成型工艺应用于转子磁极，以在转子磁极的表面成型一定厚度的树脂覆层。
在真空辅助树脂灌注成型工艺中，树脂灌注区域不仅包括磁极表面，还有很大一部分在磁极内部，并且在真空灌注工艺执行过程中，极易出现靠近真空末端的磁极内部注胶不充分、间隙填充不饱满的情况。然而，表面成型的树脂覆层在视觉上阻碍了内部间隙填充情况的检查，并且在工艺执行过程中或者树脂固化后也很难发现和修补以上缺陷，造成不可逆的损伤，为发电机的可靠运行埋下隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种电机转子的真空辅助树脂灌注方法，其可以在树脂灌注过程中发现并修补磁极内部的间隙。
一方面，本发明实施例提供了一种电机转子的真空辅助树脂灌注方法，该方法包括：一种电机转子的真空辅助树脂灌注方法，其特征在于，方法包括：将树脂灌注到转子的磁极内部；待树脂固化后，检查磁极内部的树脂填充程度，并对填充空缺处进行修补；再次将树脂灌注到转子的磁极表面。
根据本发明实施例的一个方面，将树脂灌注到转子的磁极内部或再次将树脂灌注到转子的磁极表面的步骤分别包括：在转子的磁极上构建第一真空注胶系统步骤或在转子的磁极上构建第二真空注胶系统步骤；真空保压步骤；真空灌注步骤；固化树脂步骤。
根据本发明实施例的一个方面，在转子的磁极上构建第一真空注胶系统步骤包括：依次在磁极表面铺设脱模布和导流网，分别固定注胶管路和抽气管，以及在转子上密封连接真空隔离膜；真空保压步骤包括：对真空隔离膜与磁极之间的空间抽真空，并保持该空间内的真空度；真空灌注步骤包括：将树脂灌注到真空隔离膜与磁极表面之间；固化树脂步骤包括：加热所述真空灌注步骤中灌注的所述树脂至预定温度，并保持所述预定温度预定时间，使所述树脂固化。
根据本发明实施例的一个方面，在转子的磁极上构建第二真空注胶系统步骤包括：依次在磁极表面铺设增强相、脱模布和导流网、分别固定注胶管路和抽气管，以及在转子上密封连接真空隔离膜；真空保压步骤：对真空隔离膜与磁极之间的空间抽真空，并保持该空间内的真空度；真空灌注步骤：将树脂灌注到真空隔离膜与磁极表面之间；固化树脂步骤：加热所述真空灌注步骤中灌注的所述树脂至预定温度，并保持所述预定温度预定时间，使所述树脂固化。
根据本发明实施例的一个方面，增强相为至少一层单轴纤维布或至少一层双轴纤维布。
根据本发明实施例的一个方面，真空隔离膜和导流网之间设置有半渗透膜，且注胶管路的端部位于导流网和半渗透膜之间，抽气管的端部位于半渗透膜外。
根据本发明实施例的一个方面，真空保压步骤中，树脂灌注空间中的真空度保持为-45～-85KPa；和/或，固化树脂步骤中，预定温度为40℃～90℃，预定时间为4小时～12小时。
根据本发明实施例的一个方面，真空灌注步骤之前，还包括预处理树脂步骤，预处理树脂步骤中，对树脂、搅拌、脱泡和存储；其中，脱泡搅拌后的树脂所使用的真空度为-40KPa～-99KPa，脱泡的时间为5分钟～30分钟；和/或，真空灌注步骤之后、固化树脂步骤之前，还包括：封闭注胶管路，在预定时间内继续保持抽气管内的真空度。
根据本发明实施例的一个方面，固化树脂步骤之后，还包括去除辅料步骤，去除辅料步骤包括：去除脱模布及其外部的导流网、注胶管路的端部和抽气管的端部。
根据本发明实施例的一个方面，固化树脂步骤之后，还包括去除辅料步骤，去除辅料步骤包括：去除增强相及其外部的脱模布、导流网、注胶管路的端部和抽气管的端部。
本发明实施例提供的一种电机转子的真空辅助树脂灌注方法，通过对电机转子的磁极进行两次真空灌注，实现了磁极内部的填充缺陷可检、可补，封堵了腐蚀侵入磁极内部的通道，避免了因磁极被腐蚀引起的电机失效后果。同时，极大降低了树脂孔隙率，提高了磁极表面的防护等级，增强了磁极的安全可靠性。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1是本发明实施例提供的一种电机转子的真空辅助树脂灌注方法的流程框图；
图2是图1所示的方法中的步骤S1的流程框图；
图3是采用图2所示的步骤S1对电机转子的磁极进行第一次真空辅助树脂灌注的结构示意图，图中示出了转子的壁部，未示出整个转子；
图4是图3中A区域内的局部放大图；
图5是图1所示的方法中的步骤S3的流程框图；
图6是采用图5所示的步骤S3对电机转子的磁极进行第二次真空辅助树脂灌注的结构示意图；
图7是图6中B区域内的局部放大图。
其中，
1-转子；11-磁极；2-增强相；3-脱模布；4-导流网；5-注胶管路；6-抽气管；7-真空隔离膜。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了更好地理解本发明，下面结合图1至图7对本发明实施例提供的电机转子的真空辅助树脂灌注方法进行详细描述。
参阅图1，本发明实施例提供了一种电机转子的真空辅助树脂灌注方法，该方法包括：
步骤S1：将树脂灌注到转子的磁极内部。
由于磁极11由多块磁钢拼装而成，例如，多块磁钢在磁轭表面沿预铺设的滑轨推放到位，磁钢背面与磁轭的接触方式通常为线接触，使得各磁钢间、磁钢与滑轨间、以及磁钢与磁轭间存在很多空隙。将树脂灌注到转子的磁极内部，以填充所述的各种空隙。
步骤S2：待树脂固化后，检查磁极内部的树脂填充程度，并对填充空缺处进行修补。由于磁极内部的表面不平整，需要被树脂覆层覆盖的表面结构复杂，树脂一次灌注到磁极内部可能会存在较多间隙。由于磁极表面尚未成型树脂覆层，故一般可以通过目测直观地检查磁极内部树脂的填充程度，并对空缺处进行修补。
步骤S3：再次将树脂灌注到转子的磁极表面。
如果对磁极仅进行一次整体灌注，由于磁极内部的空隙处及磁极表面所带来的流动阻力不同，易形成树脂气泡，并在覆层上形成穿透性针孔，造成了内部缺陷的不可修复性。而内部填充的缺陷可能导致磁钢粘接固定不牢，或形成腐蚀侵入的通道，最终将引起磁钢脱落，导致发电机失效。
本发明实施例中，由于第一次树脂灌注后已将检查到的磁极内部的填充空缺处进行了修补，第二次灌注为平面真空灌注，不对磁极的内部间隙进行填充，其真空灌注效果远优于仅一次整体灌注，解决了采用真空辅助树脂灌注的电机转子的磁极内部树脂填充的不可检、填充缺陷的不可修复问题，降低了真空辅助树脂灌注孔隙率高的问题。
本发明实施例提供的电机转子的真空辅助树脂灌注方法，通过对电机转子的磁极进行两次真空灌注，实现了磁极内部的填充缺陷可检、可补，封堵了腐蚀侵入磁极内部的通道，避免了因磁极被腐蚀引起的电机失效后果。同时，极大降低了树脂孔隙率，提高了磁极表面的防护等级，增强了磁极的安全可靠性。
请一并参阅图2至图4，步骤S1中，将树脂灌注到转子的磁极内部包括：在转子的磁极上构建第一真空注胶系统的步骤101、真空保压步骤102、预处理树脂步骤102’、真空灌注步骤103、固化树脂步骤104及去除辅料步骤105。以下对各步骤进行详细说明。
步骤101：第一真空注胶系统包括依次铺设在磁极11表面的脱模布3、导流网4、分别固定于导流网4外部的注胶管路5的端部和抽气管6的端部，以及在转子1上密封连接的真空隔离膜7，真空隔离膜7覆盖脱模布3、导流网4、注胶管路5的端部和抽气管6的端部，如图3、图4所示。
具体地，构建第一真空注胶系统的步骤101可以包括：
(1)清理转子1的磁轭表面、磁极11表面以及磁极11周围的附属物；
(2)在磁极11的表面依次铺设并固定脱模布3和导流网4，将注胶管路5的端部和抽气管6的端部分别固定在导流网的外部；
(3)用真空隔离膜7覆盖脱模布3、导流网4、注胶管路5的端部和抽气管6的端部，将真空隔离膜7与转子1密封连接。
真空隔离膜7与转子1的密封连接提供覆盖磁极11表面的树脂灌注空间，将树脂注入该灌注空间，使树脂固化之后，一部分树脂会成型在脱模布3的内侧，一部分树脂会成型在脱模布3的外侧，这样揭去脱模布3可以去除脱模布3外的树脂和导流网4等辅材而保留脱模布3内侧的树脂，由于容易控制所铺设的脱模布3的厚度，因此也易于实现树脂覆层的厚度控制。
另外由于这里的树脂灌注空间利用了转子1作为一个侧面，利用真空隔离膜7作为另一个侧面，所以它本质上是一种覆层工艺，不同于现有技术中的整体成型工艺。由于不需要模套工装，也具有成本低的优点。因为模套工装一般都由金属制成，其设计和加工成本比较昂贵，且模套工装比较笨重，在使用时会额外带来人力操作的成本，同时也带来操作的安全风险。另外，操作人员可以不受模套工装的阻挡而透过真空隔离膜7实时观察树脂的灌注情况，可以清楚地看到树脂的流向和流速，也便于操作人员实现工艺过程中的质量控制。具体地，还可以在注胶管路5的端部固定用于将树脂导引至导流网4的导流装置。
优选地，在真空隔离膜7和导流网4之间可以设置有半渗透膜(图中未示出)，且注胶管路5的端部位于导流网4和半渗透膜之间，抽气管6的端部位于半渗透膜外，这样半渗透膜可以隔离半渗透膜内外的空间，树脂中可能存在的气泡能透过半渗透膜，进入半渗透膜与真空隔离膜7之间的空间，而树脂被阻挡在半渗透膜与转子1之间的空间内，这样能使透过半渗透膜的气体受到较小的阻力而更加顺利地从半渗透膜与真空隔离膜7之间的空间中被抽走，使得树脂灌注效果更好。
优选地，转子1的轴线可以沿竖直方向设置，注胶管路5的端部位于磁极11的下端，抽气管6的端部位于磁极11的上方，这样树脂将从树脂灌注空间的下侧注入，由于受到重力作用，注入的树脂会自下而上地逐渐同步浸润。
真空保压步骤102：对真空隔离膜7与磁极11之间的空间抽真空，并保持该空间内的真空度。可选地，树脂灌注空间中的真空度保持为-45KPa～-85KPa。
真空灌注步骤103：将树脂灌注到真空隔离膜7与磁极11内部之间。可以将存储的树脂匀速地注入到树脂灌注空间中。优选地，注入树脂灌注空间中树脂的流速为200克/分钟～1000克/分钟。
固化树脂步骤104：加热真空灌注步骤103中灌注的树脂至预定温度，并保持预定温度预定时间，使所述树脂固化。可选地，该预定温度为40℃～90℃，该预定时间为4小时～12小时。
进一步地，真空灌注步骤103之前，还包括预处理树脂步骤102’，预处理树脂步骤102’包括：
(1)搅拌待灌注的树脂；对树脂进行搅拌而混合的方式可以是间歇式搅拌和连续式搅拌。一般树脂为双组份树脂，其包括树脂本体和对应的固化剂。双组份树脂可以是双组份聚氨酯、双组份环氧树脂或者双组份其他树脂。
(2)脱泡搅拌后的树脂；脱泡搅拌后的树脂所使用的真空度为-40KPa～-99KPa，脱泡的时间为5分钟～30分钟。脱泡的步骤可以与搅拌步骤连续进行，也可以脱泡步骤单独进行。
(3)存储脱泡后的树脂。
另外，预处理树脂的步骤102’和真空保压的步骤102可以同时进行并同时完成。此外，第一真空注胶系统的步骤101和预处理树脂的步骤102’也可以没有先后顺序，可以同时进行。例如，在完成构建第一真空注胶系统的步骤101后，则执行真空保压的步骤102，在完成预处理树脂的步骤102’的预处理并执行真空保压的步骤102后，执行真空灌注的步骤103。
进一步地，真空灌注步骤103之后、固化树脂步骤104之前，还包括:封闭注胶管路5，在预定时间内继续保持抽气管内的真空度。例如，该预定时间可以为3小时～10小时。
这样在树脂固化之前通过保持抽气管内的真空度3小时～10小时，可以进一步使注入真空隔离膜7与转子磁极11内部的树脂中所有可能存在的气泡被充分地排除在灌注体系之外，从而进一步降低树脂成型后的孔隙率。树脂注满真空隔离膜7与转子磁极11内部之间的空间的标准可以是树脂流动到磁极11的上端并将磁极11的上端完全覆盖。
另外，去除辅料步骤105包括：去除脱模布3及其外部的导流网4、注胶管路5的端部和抽气管6的端部。
关于以上实施例所说的“真空度”，均指“相对压力”或“相对真空度”，即指被测对象的压力与测量地点大气压的差值。
请一并参阅图5至图7，步骤S3中，再次将树脂灌注到转子的磁极表面，其与步骤S1的实现过程类似，如图5中的构建第二真空注胶系统的步骤201、真空保压步骤202、预处理树脂步骤202’、真空灌注步骤203、固化树脂步骤204及去除辅料步骤205所示。
步骤S3中的步骤201中在转子1的磁极11上构建的第二真空注胶系统的结构与步骤S1中的步骤101构建第一次真空注胶系统的结构不同，步骤201中，在磁极11表面铺设的第一层为增强相2，增强相2之后分别是脱模布3和导流网4，以及分别固定于导流网4外的注胶管路5的端部和抽气管6的端部，在转子1上密封连接的真空隔离膜7，真空隔离膜7覆盖增强相2、脱模布3、导流网4、注胶管路5的端部和抽气管6的端部，如图6、图7所示。
另外，步骤S3中的去除辅料步骤205包括：去除增强相2及其外部的脱模布3、导流网4、注胶管路5的端部和抽气管6的端部。
优选地，增强相2可以包括至少一层纤维布，通过铺设层状纤维布易于控制增强相2的厚度，如可以选择纤维布的层数和各层纤维布的厚度以控制增强相2的厚度。纤维布可以是有机纤维布或者无机纤维布，优选地，纤维布可以为玻璃纤维布、碳纤维布或麻布，玻璃纤维布、碳纤维布或麻布的性价比更高。优选地，纤维布可以为单轴纤维布或双轴纤维布，单轴纤维布或双轴纤维布使树脂更易于充分的浸透。
如果磁极11表面已有磁钢防护装置，例如不锈钢磁极盒，则可仅对其他裸露的需要进行额外防护的部分铺覆增强相2。
真空隔离膜7与转子1的密封连接提供覆盖磁极11表面的树脂灌注空间，将树脂注入该灌注空间，使树脂固化之后，一部分树脂会成型在脱模布3的内侧，即脱模布3与磁极11表面之间的增强相2中，一部分树脂会成型在脱模布3的外侧，这样揭去脱模布3可以去除脱模布3外的树脂和导流网4等辅材而保留脱模布3内侧的树脂，由于容易控制所铺设的增强相2的厚度，因此也易于实现树脂覆层的厚度控制。
优选地，在真空隔离膜7和导流网4之间可以设置有半渗透膜(图中未示出)，且注胶管路5的端部位于导流网4和半渗透膜之间，抽气管6的端部位于半渗透膜外，以使透过半渗透膜的气体受到较小的阻力而更加顺利地从半渗透膜与真空隔离膜7之间的空间中被抽走，使得树脂灌注效果更好。
另外，由于第二次灌注为平面真空灌注，不对磁极11的内部间隙进行填充，可以将树脂直接灌注成型在磁极表面，树脂灌注质量较高。
由此，本发明实施例提供的电机转子的真空辅助树脂灌注方法，将原整体一次真空辅助树脂灌注分两次进行，即分别对磁极内部和磁极表面进行真空灌注，达到不同的灌注目的，解决了采用真空辅助树脂灌注的电机转子的磁极内部树脂填充的不可检以及填充缺陷的不可修复问题，降低了真空辅助树脂灌注孔隙率高的问题。
需要说明的是，本发明实施例中所说的“电机转子”可以是电动机的转子，也可以是发电机的转子。电机可以为外转子或者内转子结构，优选地，电机转子为直驱永磁风力发电机的外转子。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种电机转子的真空辅助树脂灌注方法，其特征在于，所述方法包括：
将树脂灌注到转子(1)的磁极(11)内部；
待所述树脂固化后，检查所述磁极(11)内部的树脂填充程度，并对填充空缺处进行修补；
再次将树脂灌注到所述转子(1)的磁极(11)表面。
2.根据权利要求1所述的真空辅助树脂灌注方法，其特征在于，所述将树脂灌注到转子(1)的磁极(11)内部或再次将树脂灌注到所述转子(1)的磁极(11)表面的步骤分别包括：
在所述转子(1)的磁极(11)上构建第一真空注胶系统步骤或在所述转子(1)的磁极(11)上构建第二真空注胶系统步骤；
真空保压步骤；
真空灌注步骤；
固化树脂步骤。
3.根据权利要求2所述的真空辅助树脂灌注方法，其特征在于，在所述转子(1)的磁极(11)上构建第一真空注胶系统步骤包括：依次在所述磁极(11)表面铺设脱模布(3)、导流网(4)，分别固定注胶管路(5)和抽气管(6)，以及在所述转子(1)上密封连接真空隔离膜(7)；
真空保压步骤包括：对所述真空隔离膜(7)与所述磁极(11)之间的空间抽真空，并保持该空间内的真空度；
真空灌注步骤包括：将所述树脂灌注到所述真空隔离膜(7)与所述磁极(11)内部之间；
固化树脂步骤包括：加热所述真空灌注步骤中灌注的所述树脂至预定温度，并保持所述预定温度预定时间，使所述树脂固化。
4.根据权利要求2所述的真空辅助树脂灌注方法，其特征在于，在所述转子(1)的磁极(11)上构建第二真空注胶系统步骤包括：依次在所述磁极(11)表面铺设增强相(2)、脱模布(3)和导流网(4)，分别固定注胶管路(5)和抽气管(6)，以及在所述转子(1)上密封连接真空隔离膜(7)；
真空保压步骤包括：对所述真空隔离膜(7)与所述磁极(11)之间的空间抽真空，并保持该空间内的真空度；
真空灌注步骤包括：将所述树脂灌注到所述真空隔离膜(7)与所述磁极(11)表面之间；
固化树脂步骤包括：加热所述真空灌注步骤中灌注的所述树脂至预定温度，并保持所述预定温度预定时间，使所述树脂固化。
5.根据权利要求4所述的真空辅助树脂灌注方法，其特征在于，所述增强相(2)为至少一层单轴纤维布或至少一层双轴纤维布。
6.根据权利要求3或4所述的真空辅助树脂灌注方法，其特征在于，所述真空隔离膜(7)和所述导流网(4)之间设置有半渗透膜，且所述注胶管路(5)的端部位于所述导流网(4)和所述半渗透膜之间，所述抽气管(6)的端部位于所述半渗透膜外。
7.根据权利要求2所述的真空辅助树脂灌注方法，其特征在于，所述真空保压步骤中，树脂灌注空间中的真空度保持为-45KPa～-85KPa；和/或，所述固化树脂步骤中，所述预定温度为40℃～90℃，所述预定时间为4小时～12小时。
8.根据权利要求2所述的真空辅助树脂灌注方法，其特征在于，所述真空灌注步骤之前，还包括预处理树脂步骤，所述预处理树脂步骤中，对所述树脂进行搅拌、脱泡以及存储；其中，脱泡搅拌后的所述树脂所使用的真空度为-40KPa～-99KPa，脱泡的时间为5分钟～30分钟；和/或，
所述真空灌注步骤之后、所述固化树脂步骤之前，还包括：封闭所述注胶管路(5)，在预定时间内继续保持所述抽气管(6)内的真空度。
9.根据权利要求3所述的真空辅助树脂灌注方法，其特征在于，所述固化树脂步骤之后，还包括去除辅料步骤，所述去除辅料步骤包括：
去除所述脱模布(3)及其外部的所述导流网(4)、所述注胶管路(5)的端部和所述抽气管(6)的端部。
10.根据权利要求4所述的真空辅助树脂灌注方法，其特征在于，所述固化树脂步骤之后，还包括去除辅料步骤，所述去除辅料步骤包括：
去除所述增强相(2)及其外部的所述脱模布(3)、所述导流网(4)、所述注胶管路(5)的端部和所述抽气管(6)的端部。
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