CN110994915A - 一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺，步骤如下：步骤（1）、选用环氧灌封胶水；步骤（2）、选用塑料模具；步骤（3）、选用灌胶设备；步骤（4）、通过灌胶设备从塑料模具的底部向上灌胶；步骤（5）、将灌胶后的塑料模具放在高频震动机器上进行震动一段时间，然后取出塑料模具内的电机定子；步骤（6）、将电机定子置于水中，给电机定子通入250V的直流电压，测量电机定子的绝缘电阻的大小，若绝缘电阻大于100MΩ则为合格产品，否则为不合格品。本发明使电机定子的导热性、耐磨性、绝缘性能及使用的稳定性、安全性大大提高，且极大地提高了电机定子的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺。
背景技术
外转子电机，绕线组件作为定子。随着科技的进步，社会的发展，电机设备对于电机的使用要求变得越来越高。一般绕线定子采用滴漆、镀派瑞林、灌封胶水等工艺进行封装。三种工艺各有优势。滴漆成本低廉，但外观较差、绝缘性能一般；镀派瑞林价格高昂，绝缘性能优异，但不耐磨；灌封胶水价格适中，绝缘性能优异。而当绕线定子若在诸如导热性能、耐高低温性能、绝缘性能有特殊应用要求时，采用灌封胶水的方案视为机动性更强、性价比更优的方案。此款电机使用在水下无人潜艇组件上，需符合长时间运行要求，必须具备使用的稳定性。且电机裸露在海水中，与泥沙接触频繁，故此款电机的定子的绕组中需灌封环氧胶水，以满足使用要求。即高硬度可增强电机的耐磨性能，导热性可迅速可即将电机热量传递至海水进行散热，高绝缘性能可极大程度保护电机的稳定运行。但是灌封胶水工艺目前对于电机产品并不是很成熟，特别是微型、小型电机。由于其尺寸小，灌胶空间受到局限，灌胶方式及效果都不太理想、胶层凹凸不平。常用的硅胶模具虽然脱模方便，但无法保证胶层的平整度。若既要便于脱模，亦要达到非常好的灌封外观，首先需选择合适的脱模夹具；其次需能精准控制胶量；其三需避免灌封胶水中排尽气泡，以满足绝缘要求。如图1所示，产品当中的胶层中的气泡1并未排尽，部分气泡1在胶层表面浮现，其四需用合适的方式检验产品的绝缘性能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺，步骤如下：
步骤（1）、选用具有较强的导热且非常高的硬度及绝缘性的环氧灌封胶水；
步骤（2）、选用具备优良的胶层成形性能及脱模性能的塑料模具；
步骤（3）、选用自动灌胶及精准地控制胶量的灌胶设备；
步骤（4）、将环氧灌封胶水注入到灌胶设备中，通过灌胶设备从塑料模具的底部向上灌胶，得到灌胶后的塑料模具；
步骤（5）、将灌胶后的塑料模具放在高频震动机器上进行震动一段时间，用来排除灌胶后的塑料模具的胶层内气泡，然后取出塑料模具内的电机定子；
步骤（6）、将电机定子置于水中，给电机定子通入250V的直流电压，测量电机定子的绝缘电阻的大小，若绝缘电阻大于100MΩ则为合格产品，否则为不合格品。
作为优选，环氧灌封胶水为导热填料与固化剂的混合物。
作为优选，导热填料与固化剂的质量比为20:1。
作为优选，导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的至少两种。
作为优选，塑料模具为聚甲醛材质的模具。
作为优选，塑料模具包括灌胶套、灌胶塞、螺钉，所述灌胶塞位于灌胶套内，所述螺钉贯穿灌胶塞与灌胶底座之间的空隙。
作为优选，灌胶设备通过计量泵精确打出胶水，所述灌胶设备的出胶量精度在0.1g；
作为优选，一段时间为20min。
作为优选，高频震动机器的震动频率为100Hz。
本发明的有益效果如下：本发明通过选用具有较强的导热且非常高的硬度及绝缘性的胶水，选用具备优良的胶层成形性能及脱模性能的塑料模具，精准控制胶量，从塑料模具的底部向上灌胶以及高频震动除气泡等方式，解决了电机定子导热性要求、耐磨性要求，胶层外观及内部残留气泡的问题，使电机定子的导热性、耐磨性、绝缘性能及使用的稳定性、安全性大大提高，且极大地提高了电机定子的合格率，电机定子的外观也极其一致和稳定。
附图说明
图1为背景技术有现有的电机定子的结构示意图；
图2为塑料模具的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步说明：
一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺，步骤如下：
步骤（1）、选用具有较强的导热且非常高的硬度及绝缘性的环氧灌封胶水；
步骤（2）、选用具备优良的胶层成形性能及脱模性能的塑料模具；
步骤（3）、选用自动灌胶及精准地控制胶量的灌胶设备；
步骤（4）、将环氧灌封胶水注入到灌胶设备中，通过灌胶设备从塑料模具的底部向上灌胶，得到灌胶后的塑料模具；
步骤（5）、将灌胶后的塑料模具放在高频震动机器上进行震动20min，用来排除灌胶后的塑料模具的胶层内气泡，然后取出塑料模具内的电机定子，高频震动机器的震动频率为100Hz；
步骤（6）、将电机定子置于水中，给电机定子通入250V的直流电压，测量电机定子的绝缘电阻的大小，若绝缘电阻大于100MΩ则为合格产品，否则为不合格品。
环氧灌封胶水为导热填料与固化剂的混合物，导热填料与固化剂的质量比为20:1。
导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的至少两种。
塑料模具为聚甲醛材质的模具。
如图2所示，塑料模具包括灌胶套3、灌胶塞2、螺钉4，所述灌胶塞2位于灌胶套3内，所述螺钉4贯穿灌胶塞2与灌胶底座之间的空隙。
灌胶设备通过计量泵精确打出胶水，所述灌胶设备的出胶量精度在0.1g。
本发明选用具有较强的导热且非常高的硬度及绝缘性的环氧灌封胶水，具有较强的导热性，且具备非常高的硬度及绝缘性。本电机定子应用于水下无人潜艇，需符合长时间深海运行要求，必须具备使用的稳定性。且电机定子裸露在海水中，与泥沙接触频繁。故此款电机定子的绕组中需灌封环氧胶水，以满足使用要求，即高硬度可增强电机的耐磨性能；导热性可迅速可即将电机热量传递至海水进行散热；高绝缘性能可极大程度保护电机的稳定运行。本电机定子外形尺寸仅为外径φ28.9mm*内径φ11mm*高度25.5mm。绕线后槽内空间较小，最宽处仅为1.3mm。所以没有合适的灌胶工艺，很难将槽内间隙灌封完全，也无法将气泡排除。通过数百次次的试验，综合产品应用工况、胶水的性能、灌胶工艺，我们选择使用的胶水为其A组份导热填料，B组份为固化剂。AB组份以20:1的质量比例混合，混合后比重高达2.8g/cm³，固化后硬度可达90（ASTM D -1706,肖氏D），介电强度20KV/Mil，导热系数2.0W/m.k，导热性、强度、绝缘性能都达到了非常高的水准。
本发明选用具备优良的胶层成形性能及脱模性能的聚甲醛材质的塑料模具，因此具备优良的胶层成形性能及脱模性能优良。为了提高胶水固化后产品的脱模性能，我们试验了多种材料，如镀铁氟龙的模具、硅胶模模具等。综合各种性能，最终挑选聚甲醛材质的模具。聚甲醛材质的模具具备良好的脱模性、硬度高，可保证胶层形态不塌陷。如图2所示，聚甲醛材质的模具分为灌胶套及灌胶塞，螺钉贯穿灌胶塞与灌胶底座的之间的空隙，通过螺钉锁紧进行密封，确保电机定子内孔不漏胶；
本发明选用自动灌胶及精准地控制胶量的灌胶设备，实现自动灌胶及精准地控制胶量。通过测算，单只产品的灌胶胶量约20g。胶水过少，绕线外露，绝缘性及使用寿命受到影响；胶水过多，易产品披锋，影响外观。故必须使用高精度的灌胶设备。此设备灌胶精度可以控制在0.1g左右，满足我们电机定子的灌胶要求。灌胶设备通过计量泵精确打出胶水，至混胶管处由主动混胶装置进行混胶，确保了导热填料、固化剂的混合均匀性，以此确保胶水混合后的硬度、强度都能满足使用要求。
本发明灌胶时从电机定子底部向上灌胶，最大程度排除电机定子内空气。若采用常用的灌胶方式，产品底部的气泡有极大概率是无法排除的。气泡在未固化的胶层当时缓慢上升，若胶水固化速度大于气泡上升速度，大量气泡将被封存在胶层中。如图2所示，灌胶时从产品底部往上灌胶，由此产品内气泡由下往上自动排出；
本发明采用高频震动机器去除气泡工艺，确保电机定子胶层表面及内部皆无气泡。电机定子含绕线组，绕线组间隙中的空气较难排出，故必须使用高频震动的方式将绕线组中的空气排出。将电机定子置于震动盘上，调节振动盘频率100Hz，持续震动20min，即可有效排除产品胶层内气泡；
为确保电机定子的绝缘性能，以及验证灌胶效果的是否满足产品的绝缘要求。我们定义电机定子的绝缘性能测试方法如下：将电机定子置于水中，在电机定子的引出线处通以250V的直流电压，要求绝缘电阻大于100MΩ视为合格产品。
本发明通过选用具有较强的导热且非常高的硬度及绝缘性的胶水，选用具备优良的胶层成形性能及脱模性能的塑料模具，精准控制胶量，从塑料模具的底部向上灌胶以及高频震动除气泡等方式，解决了电机定子导热性要求、耐磨性要求，胶层外观及内部残留气泡的问题，使电机定子的导热性、耐磨性、绝缘性能及使用的稳定性、安全性大大提高，且极大地提高了电机定子的合格率，电机定子的外观也极其一致和稳定。
需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一种具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，总之，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺，其特征在于，步骤如下：
步骤（1）、选用具有较强的导热且非常高的硬度及绝缘性的环氧灌封胶水；
步骤（2）、选用具备优良的胶层成形性能及脱模性能的塑料模具；
步骤（3）、选用自动灌胶及精准地控制胶量的灌胶设备；
步骤（4）、将环氧灌封胶水注入到灌胶设备中，通过灌胶设备从塑料模具的底部向上灌胶，得到灌胶后的塑料模具；
步骤（5）、将灌胶后的塑料模具放在高频震动机器上进行震动一段时间，用来排除灌胶后的塑料模具的胶层内气泡，然后取出塑料模具内的电机定子；
步骤（6）、将电机定子置于水中，给电机定子通入250V的直流电压，测量电机定子的绝缘电阻的大小，若绝缘电阻大于100MΩ则为合格产品，否则为不合格品。
2.根据权利要求1所述一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺，其特征在于，所述环氧灌封胶水为导热填料与固化剂的混合物。
3.根据权利要求2所述一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺，其特征在于，所述导热填料与固化剂的质量比为20:1。
4.根据权利要求2所述一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的至少两种。
5.根据权利要求1所述一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺，其特征在于，所述塑料模具为聚甲醛材质的模具。
6.根据权利要求1所述一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺，其特征在于，所述塑料模具包括灌胶套（3）、灌胶塞（2）、螺钉（4），所述灌胶塞（2）位于灌胶套（3）内，所述螺钉（4）贯穿灌胶塞（2）与灌胶底座之间的空隙。
7.根据权利要求1所述一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺，其特征在于，所述灌胶设备通过计量泵精确打出胶水，所述灌胶设备的出胶量精度在0.1g。
8.根据权利要求1所述一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺，其特征在于，所述一段时间为20min。
9.根据权利要求1所述一种高硬度、高散热效率、高绝缘的电机定子生产工艺，其特征在于，所述高频震动机器的震动频率为100Hz。
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