CN111793427B - 一种电机的绝缘处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机的绝缘处理方法，包括以下步骤：将电机绕组通电加热至100～120℃，保温浸渍浸渍树脂2～5min，然后将所述的电机绕组通电加热至140～160℃，保温滴浸所述的浸渍树脂3～8min，再将所述的电机绕组通电加热至165～175℃，固化15～45min。本发明的电机绝缘处理方法具有更高的挂漆量和树脂有效利用率、并且固化速度更快。

Description

一种电机的绝缘处理方法
技术领域
本发明涉及一种电机的绝缘处理方法。
背景技术
新能源电动汽车大致可以分为以下几个主要部分：电池管理系统(BMS)、驱动系统、整车管理系统(VMS)、车身等。驱动系统是电动汽车的心脏，包括电机和控制器，其中电机对驱动系统性能的优劣起决定作用。新能源电动汽车电机运行特点有频繁启动、变速、爬坡；交变载荷、脉冲电压、过载电流大；功率密度高，运行温度高；机械振动强；可靠性、安全性要求高等，因此电机的绝缘处理至关重要，对其所用的浸渍树脂等绝缘材料的技术要求也更加严苛。
近年来，随着新能源电动汽车电机功率密度的不断提升，要求绕组线束之间要挂漆饱满，树脂固化后形成完全整体、制备无气隙绝缘结构；另外绝缘浸渍过程环保要求逐步增强，要明显减少甚至杜绝树脂固化废渣浪费等情况。
现有绝缘浸漆工艺主要有普通沉浸、真空浸漆、真空压力浸漆、连续沉浸、滴浸、滚浸等。其中普通沉浸、真空浸漆、真空压力浸漆、连续沉浸等浸渍工艺固化时间较长，生产效率低，并且在固化烘焙时，树脂流失量大导致工件挂漆量少，从而影响整体强度、电绝缘性能，同时造成固化树脂渣难清理的问题。滴浸、滚浸工艺相比上述几种工艺，虽然由于烘焙时工件处于旋转状态，树脂流失量较小，树脂固化废渣明显减少，生产效率也相对有所提升，但针对高功率密度电机，挂漆量、树脂有效利用率及固化速度等方面还需一步提高，以满足新能源电动汽车电机使用要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有更高的挂漆量和树脂有效利用率、固化速度更快的电机绝缘处理新方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电机的绝缘处理方法，该电机的绝缘处理方法为：将电机绕组通电加热至100～120℃，保温浸渍浸渍树脂2～5min，然后将电机绕组通电加热至140～160℃，保温滴浸浸渍树脂3～8min，再将电机绕组通电加热至165～175℃，固化15～45min。
优选地，控制所述的浸渍的温度为110～120℃，控制所述的滴浸的温度为150～155℃，控制所述的固化的温度为168～173℃。
优选地，在进行所述的保温浸渍步骤之前，将所述的电机绕组通电加热至100～125℃，保温预热3～8min。
优选地，按重量百分比计，所述的浸渍树脂包括如下原料组分：
Figure GDA0002661862220000021
进一步优选地，所述的聚酯亚胺树脂为不饱和聚酯亚胺树脂。
进一步优选地，所述的改性环氧树脂为双酚A环氧树脂和/或双酚F环氧树脂与丙烯酸、顺丁烯二酸酐、甲基六氢苯酐、四氢苯酐中的一种或多种的酯化反应物；和/或，所述的改性环氧树脂为双酚A环氧树脂和/或双酚F环氧树脂与多元醇的扩链反应产物。
进一步优选地，所述的固化剂为594固化剂、桐油酸酐、纳迪克酸酐中的一种或多种组合。
进一步优选地，所述的活性单体为1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
根据一种优选实施方式，所述的活性单体为质量比为1:0.1～1.5的1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯与二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种的混合物。
进一步优选地，所述的无机填料为二氧化硅、三氧化铝、氮化硼、云母粉中的一种或多种组合，且所述的无机填料的粒径为微米级和/或纳米级。
更为优选地，所述的无机填料的粒径为1～10微米。
更为优选地，所述的无机填料为不同粒径的二氧化硅、三氧化铝、氮化硼、云母粉中的两种及以上的组合。
进一步优选地，所述的阻聚剂为叔丁基邻苯二酚。
进一步优选地，所述的引发剂为过氧化二异丙苯、2,2-二(叔丁基过氧化)丁烷、过氧化苯甲酰、1,1-二(叔戊基过氧)环己烷中的一种或多种；
进一步优选地，所述的助剂为KH550助剂、BYK103、德谦904S、环烷酸钴中的一种或多种。
本发明中的原料均可市购获得，或者采用本领域已知方法制备获得。
本发明的浸渍树脂在通电浸渍的过程中，除绕组间浸渍树脂之外的整罐浸渍树脂不会发生凝胶反应，并且在通电固化过程中，固化速度快。本发明的浸渍树脂还具备低挥发性、高粘结强度、耐热性、良好的电绝缘性能、防腐性能、高导热性能等，更适合电机绕组等的绝缘浸渍处理。
进一步优选地，按重量百分比计，所述的浸渍树脂包括如下原料组分：
Figure GDA0002661862220000031
根据一种具体且优选地实施方式，所述的浸渍树脂的制备方法包括如下步骤：
(1)将所述的聚酯亚胺树脂加热到100～110℃，加入所述的改性环氧树脂，搅拌均匀，降温到60℃及以下时，加入所述的活性单体、所述的阻聚剂、所述的助剂搅拌均匀；
(2)将步骤(1)得到的树脂混合物添加到均质乳化釜内，开动搅拌，控制速度在1000～2000r/min，添加所述的无机填料到所述的均质乳化釜内搅拌、分散；待所述的无机填料添加完毕后，搅拌速度调整到6000～13000r/min，均质乳化分散2-3h，分散过程中控制物料温度低于60℃；
(3)均质乳化完毕后，降低搅拌速度到500～1000r/min，降温到45℃以下，加入所述的固化剂、所述的引发剂，分散搅拌1～2h制得所述的浸渍树脂。
进一步优选的，所述的浸渍树脂在100±2℃时的凝胶时间小于30min；50℃存储96h后，23±1℃下的粘度增加倍数小于0.2倍。
进一步优选的，所述的电机绕组为新能电动汽车电机的定子绕组。
优选地，所述的绝缘处理方法的浸渍树脂的有效利用率大于90％。
本发明的电机绝缘处理方法，可以杜绝固化树脂废渣浪费，绝缘浸渍树脂有效使用率基本可以达到100％(常规浸渍工艺，绝缘浸渍树脂有效利用率基本在70％左右)；该电机绝缘处理方法与常规电机绕组浸渍、烘焙工艺相比，生产效率可以提升3-5倍。本发明的电机绝缘处理方法，电机绕组挂漆饱满，挂漆量较现有工艺提升3-5倍。本发明的电机绝缘处理方法，还可以制备无气隙绝缘，提升电机绕组的粘结强度，减少局部放电、加强散热效果等。本发明的电机绝缘处理方法，固化速度更快(较现有常规工艺固化速度提升3倍以上)，制备的浸渍树脂，具有更快的固化速度和优异的储存稳定性，能满足通电加热固化工艺使用技术要求；导热系数≥0.5W/(m·K)，常规的绝缘浸渍树脂的导热系数大约0.2W/(m·K)，说明具有更高的导热性；并且浸渍树脂固化挥发分小于等于1％，具有无毒、环保的优势。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明提供的一种电机绝缘处理的新方法，具有更高的挂漆量和树脂有效利用率，固化速度更快。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明不只限于下面的实施例。
下述实施例和对比例中的原料来源如下：
聚酯亚胺树脂购自苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司的JF-956聚酯亚胺树脂；
桐油酸酐制备步骤为：将80kg桐油加入反应釜中，开动搅拌并加热，升温至100℃，抽真空0.5小时后，冷却至80℃加入20kg顺丁烯二酸酐，升温到150-160℃，保温反应2小时，降温在80℃以下，放料得桐油酸酐树脂。
丙烯酸改性环氧酯制备方法为：将623kg128环氧树脂加入反应釜升温开动搅拌，加热在125±5℃下保温抽空0.5小时(真空度至0.088MPa以上)。解除真空，加入58kg丙烯酸、0.21kg乙酰丙酮铬、0.19kg对苯二酚升温至135～140℃保温0.5小时后，取样测定酸值，当酸值降至3KOHmg/g以下时，降温至125℃以下加入22kg乙酰丙酮铝，开启真空泵调节真空度至0.088Mpa以上在115～120℃下抽空10～15分钟后，全部熔化后，冷却至60℃以下，放料得丙烯酸改性环氧酯。
丙烯酸-顺丁烯二酸酐改性环氧酯制备方法为：将500kg128环氧树脂加入反应釜升温开动搅拌，加热在130±5℃下保温抽空0.5小时(真空度至0.088MPa以上)。解除真空，加入38kg丙烯酸、0.09kgN,N-二甲基苄胺、0.11kg对苯二酚升温至135～140℃保温0.5小时后，取样测定酸值，在酸值降至3KOHmg/g以下时，开启冷却水降温至135℃加入23kg顺丁烯二酸酐。在125～130℃下反应20分钟后取样测定酸价，直至酸价至20KOHmg/g以下时，在0.088Mpa真空度下抽空20分钟，取样测定酸价，直至酸价至10KOHmg/g以下为反应终点。降温至125℃以下加入15kg乙酰丙酮铝，开启真空泵调节真空度至0.088Mpa以上在115～120℃下抽空10～15分钟后，全部熔化后，冷却至60℃以下放料得丙烯酸-顺丁烯二酸酐改性环氧树脂。
实施例1
本实施例以中心高为132mm的新能源电动汽车电机定子为例，绝缘处理方法步骤如下：
(1)吊装定子，绕组接线，通电加热到120℃，保温预热5min。(2)绕组通电加热到120℃，保温浸渍浸渍树脂3min。(3)绕组通电加热到150℃，保温滴浸浸渍树脂5min。(4)绕组通电加热到170℃，保温固化20min。(5)卸下定子，自然冷却后得绝缘浸渍处理定子。
所用浸渍树脂制备步骤如下：
(1)将358kg聚酯亚胺树脂加热到105℃，加入60kg丙烯酸改性环氧树脂，搅拌15min，降温到60℃时，加入320kg1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、0.6kg叔丁基邻苯二酚、10kgKH550助剂，搅拌30min。
(2)将上述树脂溶液添加到均质乳化釜内，开动搅拌，控制速度在1500r/min，逐步添加100kg 3000目球形三氧化二铝及100kg 8000目二氧化硅到乳化釜内搅拌、分散。待无机填料添加完毕后，搅拌速度调整到6500r/min，均质乳化分散2.5h，分散过程中向釜内壁通冷却水降温，控制物料温度低于60℃。
(3)均质乳化完毕后，降低搅拌速度到800r/min，通冷却水降温到45℃以下，加入30kg 594固化剂、13kg过氧化二异丙苯、3kg 2,2-二(叔丁基过氧化)丁烷，0.9kg 8％环烷酸钴溶液分散搅拌2h，经1000目滤网过滤后包装，得电机绝缘处理所用浸渍树脂。
实施例2
本实施例以中心高为132mm的新能源电动汽车电机定子为例，绝缘处理方法步骤如下：
(1)吊装定子，绕组接线，通电加热到115℃，保温预热6min。(2)绕组通电加热到115℃，保温浸渍浸渍树脂4min。(3)绕组通电加热到150℃，保温滴浸浸渍树脂5min。(4)绕组通电加热到168℃，保温固化23min。(5)卸下定子，自然冷却后得绝缘浸渍处理定子。
所用浸渍树脂制备步骤如下：
(1)将380kg聚酯亚胺树脂加热到110℃，加入50kg丙烯酸-顺丁烯二酸酐改性环氧树脂，搅拌20min，降温到59℃时，加入280kg 1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、40kg二乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.8kg叔丁基邻苯二酚、12kg BYK103搅拌35min。
(2)将上述树脂溶液添加到均质乳化釜内，开动搅拌，控制速度在1350r/min，逐步添加200kg 8000目三氧化二铝、20kg 5000目氮化硼到乳化釜内搅拌、分散。待无机填料添加完毕后，搅拌速度调整到8500r/min，均质乳化分散3h，分散过程中向釜内壁通冷却水降温，控制物料温度低于60℃。
(3)均质乳化完毕后，降低搅拌速度到600r/min，通冷却水降温到45℃以下，加入50kg桐油酸酐、10kg过氧化二异丙苯、3kg过氧化苯甲酰、0.8kg 8％环烷酸钴溶液分散搅拌2h，经1000目滤网过滤后包装，得电机绝缘处理所用浸渍树脂。
实施例3
本实施例本实施例以中心高为132mm的新能源电动汽车电机定子为例，绝缘处理方法步骤如下：
(1)吊装定子，绕组接线，通电加热到118℃，保温预热6min。(2)绕组通电加热到110℃，保温浸渍浸渍树脂4min。(3)绕组通电加热到155℃，保温滴浸浸渍树脂4min。(4)绕组通电加热到173℃，保温固化28min。(5)卸下定子，自然冷却后得绝缘浸渍处理定子。
所用浸渍树脂制备步骤如下：
(1)将300kg聚酯亚胺树脂加热到100℃，加入80kg丙烯酸改性环氧树脂，搅拌20min，降温到60℃时，加入150kg1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、180kg二丙二醇二甲基丙烯酸酯，0.6kg叔丁基邻苯二酚、13kg德谦904S搅拌30min。
(2)将上述树脂溶液添加到均质乳化釜内，开动搅拌，控制速度在1580r/min，逐步添加155kg 6000目三氧化二铝、80kg 5000目云母粉到乳化釜内搅拌、分散。待无机填料添加完毕后，搅拌速度调整到8000r/min，均质乳化分散2h，分散过程釜中向内壁通冷却水降温，控制物料温度低于60℃。
(3)均质乳化完毕后，降低搅拌速度到750r/min，通冷却水降温到45℃以下，加入10kg 594固化剂、50kg桐油酸酐固化剂、13kg 1,1-二(叔戊基过氧)环己烷、1.1kg 8％环烷酸钴溶液分散搅拌2.5h，经1000目滤网过滤后包装，得电机绝缘处理所用浸渍树脂。
对比例1
本对比例提供一种真空压力浸渍工艺，以中心高为132mm的新能源电动汽车电机定子为例，绝缘浸渍工艺过程如下：
(1)定子烘箱中100℃预热30min,冷却到铁芯内圆温度低于50℃，准备浸漆。(2)定子吊入浸漆罐，抽真空至约5000Pa，保真空20min；(3)将浸渍树脂从储漆罐输到浸漆罐，没过定子最上端10cm，静浸10min，加压至0.3MPa，保压20min。(4)泄压，吊出定子，滴漆25min。(5)移入到预先升温到150℃的烘箱中，保温固化5h。(5)关闭烘箱加热，自然冷却后得绝缘浸渍处理定子。
所用浸渍树脂制备步骤如下：
将480kg聚酯亚胺树脂加热到110℃，加入100g丙烯酸改性环氧树脂，搅拌20min，降温到60℃时，加入403kg 1，4丁二醇二甲基丙烯酸酯，搅拌均匀。降温到45℃以下，加入15kg过氧化二异丙苯、1kg 8％环烷酸钴溶液、0.6kg叔丁基邻苯二酚搅拌35min至均匀，经1000目滤网过滤后包装，得低挥发聚酯亚胺浸渍树脂。
对比例2
本对比例提供一种真空压力浸渍工艺，以中心高为132mm的新能源电动汽车电机定子为例，绝缘浸渍工艺同对比例1。
所用浸渍树脂制备步骤如下：
将520kg聚酯亚胺树脂加热到106℃，加入80kg丙烯酸-顺丁烯二酸酐改性环氧树脂，搅拌20min，降温到60℃时，加入382kg苯乙烯，搅拌均匀。降温到45℃以下，加入13kg过氧化二异丙苯、1kg 8％环烷酸钴、0.5kg叔丁基邻苯二酚搅拌35min至均匀，经1000目滤网过滤后包装，得聚酯亚胺浸渍树脂。
对实施例1～3及对比例1～2绝缘浸渍处理定子各项性能进行测试，结果参见表1：
表1
Figure GDA0002661862220000071
挂漆量测试方法为：定子通电浸漆前称重记为m1，通电浸漆、固化后称重记为m2，m2-m1即为挂漆量。
树脂有效利用率测试方法为：定子浸漆、固化后所含的树脂重量(挂漆量)/定子浸漆、固化前所含的树脂重量×100％。
PDIV测试方法为：在MPD600介质损耗测定仪上，50Hz条件下测试定子三相对地局部放电起始电压。
绝缘浸渍处理定子耐电晕寿命测试是在绝缘结构耐电晕寿命测试仪上评定，测试条件为：电压：3000V；频率：10kHz；脉冲时间：200ns；温度：180℃。
对实施例1～3及对比例1～2浸渍树脂各项性能进行测试，结果参见表2：
表2
Figure GDA0002661862220000081
绝缘树脂性能测试参考国标GB/T 15022.2-2017电气绝缘用树脂基活性复合物第2部分：试验方法，其中粘度按照GB/T 24148.4测试，储存稳定性基本按照国标GB/T15022.2-2017进行，仅储存温度替换为50℃。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电机的绝缘处理方法，其特征在于：将电机绕组通电加热至100~120℃，保温浸渍浸渍树脂2~5min，然后将所述的电机绕组通电加热至140~160℃，保温滴浸所述的浸渍树脂3~8min，再将所述的电机绕组通电加热至165~175℃，固化15~45min；
按重量百分比计，所述的浸渍树脂包括如下原料组分：
聚酯亚胺树脂 25~40%；
改性环氧树脂 4~10%；
固化剂 3~6%；
活性单体 30~35%；
无机填料 20~25%；
阻聚剂 0.03~0.1%；
引发剂 0.06~2.5%；
助剂 0.01~2%；
所述的聚酯亚胺树脂为不饱和聚酯亚胺树脂；
所述的改性环氧树脂为双酚A环氧树脂和/或双酚F环氧树脂与丙烯酸、顺丁烯二酸酐、甲基六氢苯酐、四氢苯酐中的一种或多种的酯化反应物；和/或，所述的改性环氧树脂为双酚A环氧树脂和/或双酚F环氧树脂与多元醇的扩链反应产物；
所述的固化剂为594固化剂、桐油酸酐、纳迪克酸酐中的一种或多种组合；
所述的活性单体为1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种的组合；
所述的无机填料为二氧化硅、三氧化铝、氮化硼、云母粉中的一种或多种组合，且所述的无机填料的粒径为微米级和/或纳米级；
所述的阻聚剂为叔丁基邻苯二酚；
所述的引发剂为过氧化二异丙苯、2,2-二（叔丁基过氧化）丁烷、过氧化苯甲酰、1,1-二(叔戊基过氧)环己烷中的一种或多种；
所述的助剂为KH550助剂、BYK103、德谦904S、环烷酸钴中的一种或多种；
所述的电机绕组为新能源 电动汽车电机的定子绕组。
2.根据权利要求1所述的电机的绝缘处理方法，其特征在于：控制所述的浸渍的温度为110~120℃，控制所述的滴浸的温度为150~155℃，控制所述的固化的温度为168~173℃。
3.根据权利要求1或2所述的电机的绝缘处理方法，其特征在于：在进行所述的保温浸渍步骤之前，将所述的电机绕组通电加热至100~125℃，保温预热3~8min。
4.根据权利要求1所述的电机的绝缘处理方法，其特征在于：所述的浸渍树脂的制备方法包括如下步骤：
（1）将所述的聚酯亚胺树脂加热到100~110℃，加入所述的改性环氧树脂，搅拌均匀，降温到60℃及以下时，加入所述的活性单体、所述的阻聚剂、所述的助剂搅拌均匀；
（2）将步骤（1）得到的树脂混合物添加到均质乳化釜内，开动搅拌，控制速度在1000~2000r/min，添加所述的无机填料到所述的均质乳化釜内搅拌、分散；待所述的无机填料添加完毕后，搅拌速度调整到6000~13000r/min，均质乳化分散2-3h，分散过程中控制物料温度低于60℃；
（3）均质乳化完毕后，降低搅拌速度到500~1000r/min，降温到45℃以下，加入所述的固化剂、所述的引发剂，分散搅拌1~2h制得所述的浸渍树脂。
5.根据权利要求1所述的电机的绝缘处理方法，其特征在于：所述的浸渍树脂在100±2℃时的凝胶时间小于30min；50℃存储96h后，23±1℃下的粘度增加倍数小于0.2倍。
6.根据权利要求1或2所述的电机的绝缘处理方法，其特征在于：所述的绝缘处理方法的浸渍树脂的有效利用率大于90%。
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Assignee: WUXI CHUANGCAI OPTICAL MATERIALS CO.,LTD.

Assignor: SUZHOU JUFENG ELECTRICAL INSULATION SYSTEM Co.,Ltd.

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Denomination of invention: A method of insulation treatment for electric motors

Granted publication date: 20211015

License type: Common License

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