CN115152127A - 用于浸渍、强化或电绝缘承载单层或多层绕组主体的方法 - Google Patents

用于浸渍、强化或电绝缘承载单层或多层绕组主体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于将承载单层或多层绕组的主体(7)、尤其是用于电机(12)浸渍、强化或电绝缘的方法，其中，承载绕组的主体被浸入到多组分树脂体系(10)中或被以多组分树脂体系喷洒或被以多组分树脂体系喷射。本发明还涉及一种根据这种方法浸渍、强化或电绝缘的电机(12)，尤其是电动机、发电机或变压器，以及涉及一种多组分树脂体系(10)用于浸渍、强化或电绝缘电机(12)的应用。

Description

用于浸渍、强化或电绝缘承载单层或多层绕组主体的方法
技术领域
本发明涉及一种用于将承载单层或多层绕组的主体浸渍、强化或电绝缘的方法。
背景技术
DE 10 2013 017 299 A1涉及一种用于浸渍、强化或电绝缘承载单层或多层绕组的主体、尤其是用于电机/发电机或变压器的方法，其中，承载绕组主体在温度影响下被浸入到树脂或漆中或被以树脂或被以漆喷洒，其中，在浸润或滴落之前和/或期间和/或之后，主体和/或由所述主体承载的绕组以感应方式在局部受限的空间区域中被加热。
电机(例如马达)的制造通常需要借助多个制造步骤达成。定子在例如拉到绕组和引入相分离器、槽绝缘和槽封闭之后经受浸渍方法，所述浸渍方法通常借助于热硬化的浸渍树脂来实现。
特别是在较小马达的领域中，经常使用浸渍方法，其中，马达被拉入具有树脂的盆、也称为树脂盆。在此，较小的马达例如是轴高度为63至轴高度为160的马达，其中，轴高度是从马达底座至旋转轴线的中心的尺寸，单位为mm。
随后在热风烘箱中几个小时的硬化是能量密集的、时间耗费的，并且通常导致硬化的树脂中出现气穴和缺陷。
尤其具有较高要求的较大的马达——例如从轴高度180至轴高度355的马达——借助于以下方法浸渍，其中，定子通过焦耳加热来预热并且随后浸入树脂池中。在浸入状态下，定子还通过电流加热，由此造成树脂在槽中和在绕组头中凝胶化。然后，同样通过将电流输入绕组中和借助于紫外线辐射进行表面干燥来硬化。定子被加热到至少150℃。随后，通常数百公斤重的定子由于高热容而仅非常缓慢地在大约24小时内冷却。进一步加工(例如安置轴承罩)尤其由于热膨胀系数而只能在室温下才可以进行，由此要么需要主动冷却，要么必须接受由于在室温下使用轴承面的冷却时间引起的延迟。
发明内容
本发明所基于的目的可以在于，时间且能量更有效地设计电机的制造。
该目的的解决方案通过权利要求1来实现，即一种用于将承载单层或多层绕组的主体浸渍、强化或电绝缘的方法，尤其用于电机，其中，承载绕组的主体被浸入到多组分树脂体系中或被以多组分树脂体系喷洒或被以多组分树脂体系喷射。
在下文中，该方法也简称为浸渍方法。
该目的的解决方案还通过权利要求12来实现，即一种电机，尤其电动机、发电机或变压器，根据上述方法浸渍、强化或电绝缘所述电机。
该目的的解决方案还通过权利要求13来实现，即多组分树脂体系用于浸渍、强化或电绝缘电机的应用。
在本发明的一个有利的实施方式中，承载绕组的主体在室温下被浸入到多组分树脂体系中或被以多组分树脂体系喷洒或被以多组分树脂体系喷射。
主体有利地是马达或发电机或变压器。马达/发电机有利地具有转子和定子。
主体也可以是定子或转子。
在本发明的另一个有利的实施方式中，承载绕组的主体在15至25℃、尤其是20至23℃的环境温度的情况下被浸入到多组分树脂体系中或被以多组分树脂体系喷洒或被以多组分树脂体系喷射。
在本发明的另一个有利的实施方式中，将承载绕组的主体预热到30至80℃的温度，尤其是30至60℃的温度。优选地，以感应的方式将承载绕组的主体预热到30至80℃的温度，尤其是30至60℃的温度。
这具有的优点是，不同环境温度、例如在夏季或冬季，对浸渍、强化或电绝缘没有影响。
承载绕组的主体在用于浸渍、强化或电绝缘的方法开始时与环境无关地具有限定的温度，并且然后冷却。
在本发明的另一个有利的实施方式中，多组分树脂体系具有至少两种组分，其中，第一组分为树脂，其中，第二组分为硬化剂。
第一示例：第一组分(尤其是树脂)优选在25℃的环境温度下具有2000至2500mPa·s的粘度并且在20℃的环境温度下具有1.13至1.17g/ml的密度。第二组分(尤其是硬化剂)优选在25℃的环境温度下具有40至60mPa·s、尤其是50mPa·s的粘度并且在20℃的环境温度下具有0.98至1.00g/ml的密度。重量份混合比有利地为100份树脂比20份硬化剂。体积份混合比有利地为100份树脂比23份硬化剂。100g混合材料在室温下的适用时间有利地在20与40分钟之间，优选30分钟。
第二示例：第一组分(尤其是树脂)优选在25℃的环境温度下具有2400至2600mPa·s、2500mPa·s的粘度并且具有1.13至1.17g/cm3、尤其1.15g/cm3的特定重量。第二组分(尤其是硬化剂)优选在25℃的环境温度下具有200至200mPa·s、300mPa·s的粘度并且具有1.00至1.04g/cm3、尤其1.02g/cm3的特定重量。重量份混合比有利地为5份树脂比1份硬化剂。体积份混合比有利地为4.3份树脂比1份硬化剂。混合材料优选在25℃的环境温度下具有1550至1750mPa·s、1650mPa·s的粘度并且具有1.11至1.15g/cm3、尤其1.13g/cm3的特定重量。在25℃时的凝胶时间有利地在25与45分钟之间，优选35分钟。
多组分树脂体系优选是高反应性的。多组分树脂体系优选为2K树脂体系。
优选地，第二组分在25℃的环境温度下具有40至300mPa·s的粘度。
在本发明的另一个有利的实施方式中，树脂是环氧树脂，其中，硬化剂是基于胺的硬化剂。
基于胺的硬化剂随之具有以下优点，即可以在室温下进行硬化，也称为冷硬化。环氧树脂由于其出色的机械特性是有利的，并且在硬化期间仅引起小的体积变化。有利地，环氧树脂不含任何溶剂，并且VOC<1％(挥发性有机化合物，简称VOC)，即在硬化过程中蒸发小于整个材料的1重量％。
在另一个有利的实施方式中，当主体被浸入到多组分树脂体系中或被以多组分树脂体系喷洒或被以多组分树脂喷射时，主体围绕轴线旋转。
主体有利地位于滚动站上。
在本发明的另一个有利的实施方式中，将第一组分和第二组分彼此分开地输送，其中，第一组分和第二组分在浸入之前或喷洒之前或喷射之前立即混合成多组分树脂体系。
立即意味着优选最多10分钟。
通过主体的旋转防止树脂体系、尤其是树脂滴落。树脂由于存在的毛细力而吸入槽中并且在那里在几分钟内凝胶化。在最多20分钟后应达到无滴漏。可以从滚动站取出并继续处理主体，而不必在长时间硬化和/或冷却。
在本发明的另一个有利的实施方式中，多组分树脂体系在25℃下具有300mPa.s的粘度。
该粘度描述在25℃时的初始粘度。由于主体已被加热到30至80℃、尤其是30至60℃，所以实际粘度较低。
在混合第一和第二组分时，仅小的粘度差是有利的。动态混合管在此允许比静态混合管更大的粘度差。
在本发明的另一个有利的实施方式中，在射到主体上之后，多组分树脂体系在20至30分钟的时间段后具有15000mPa·s的粘度。
在本发明的另一个有利的实施方式中，多组分树脂体系为了喷洒而形成为剂量在0.2ml/s与2ml/s之间的射流。
所述剂量是有利的，因为由此可以最佳地输送树脂体系。此外，所提到的剂量是有利的，因为由此可以经由毛细力将树脂体系最佳地拉入到绕组中。
在本发明的另一个有利的实施方式中，在15至25℃、尤其是20至23℃的环境温度的情况下，在少于100小时、优选少于72小时之后，多组分树脂体系硬化了至少95％、优选至少97％。
多组分树脂体系优选在没有主动输入热量的情况下硬化。
在室温下，优选在24小时之后，多组分树脂体系硬化了至少97％。
本发明提供的优点是，由于热膨胀系数而在室温下才可以进行的进一步加工(例如安置轴承罩)可以在浸渍后迅速执行。不需要主动冷却。此外，也不必接受由于在室温下使用轴承面的冷却时间引起的延迟。因此，可以进行成本和时间有效的生产。
此外，省去了开头提到的用于利用例如超过500A的电流加热绕组的高能耗。此外，在生产设施中需要非常耗费的电力电子装置来控制所述电流。这也通过本发明而取消。
本发明还提供以下优点，即在生产车间中不必提供面，在所述面上浸渍的主体在通常多日或甚至几周冷却和硬化。这产生积极的经济影响。
本发明的另一个优点是，不必将树脂预留在树脂盆中，其中，总是存在不期望的凝胶化的风险。
还可以考虑使用3K树脂体系进行浸渍、强化或电绝缘。用于优选时间延迟的触变的添加剂可以在凝胶化方面加速粘度增加的效果。这引起生产效率的提高，尤其在周期时间方面。
附图说明
下面根据附图中所示的实施例更详细地描述和解释本发明。附图示出：
图1示出浸渍方法，
图2示出用于执行浸渍方法的示例性的设施，和
图3示出浸渍方法期间的旋转电机。
具体实施方式
图1示出浸渍方法。
在第一方法步骤中，提供第一组分和第二组分(图2中的附图标记K1和K2)。第一组分优选为树脂，第二组分优选为硬化剂。
这两种组分在方法步骤S2中被分开输送。
在方法步骤S3中，将两种组分混合成多组分树脂体系(图2中的10)，在该情况下为双组分树脂体系，并且优选在混合后立即施加到主体(在图2中的7)上或引入主体中。
多于两种组分也是可行的。
在方法步骤S4中，多组分树脂体系通过主体的旋转而分布在主体的空腔中。例如，当主体是定子时，多组分树脂体系分布在槽中。
图2示出用于执行浸渍方法的示例性的设施。
第一组分K1和第二组分K2在混合管3中以示例性提出的混合比100:20混合成多组分树脂体系10，并作为射流6通过喷嘴5输出到主体7上。主体沿旋转方向R围绕轴线A旋转。
图3示出在浸渍方法期间的旋转电机12。图中示出定子70和转子71。图中的多组分树脂体系10通过喷嘴5射到定子70上，而定子70沿旋转方向R围绕轴线A旋转。
在进一步的生产步骤期间，转子和/或定子通常暴露于增加的温度。例如，其遵循在200℃热的铝壳体收缩时大约80℃的绕组温度和作为利用绕组的可自由选择的加热的最终测试的短路测试。树脂体系硬化了几乎100％，只要在化学方面是完全可行的，则在完成之前被确保。
树脂体系的硬化在几天之内结束，而无需后续热处理。生产流不被干扰，因为其在几分钟后就已经是无滴漏的产品，所述产品不具有表面粘性或仅具有小的表面粘性。
浸渍方法提供许多优点，能量成本显着降低，根据材料和生产流可以缩短循环时间。通过取消热处理，可以将设施尺寸和所需的面减半。

Claims (11)

1.一种用于将承载单层或多层绕组的主体(7)浸渍、强化或电绝缘的方法，所述方法尤其用于电机(12)，其中，承载所述绕组的所述主体被浸入到多组分树脂体系(10)中或被以多组分树脂体系喷洒或被以多组分树脂体系喷射，
其中，承载所述绕组的所述主体(7)在15℃至25℃、尤其是20℃至23℃的环境温度的情况下被浸入到所述多组分树脂体系(10)中或被以所述多组分树脂体系喷洒或被以所述多组分树脂体系喷射，
其中，所述多组分树脂体系(10)具有至少两种组分，其中，第一组分(K1)为树脂，其中，第二组分(K2)为硬化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将承载所述绕组的所述主体(7)预热到30℃至80℃的温度，优选地以感应的方式预热。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述树脂是环氧树脂，其中，所述硬化剂是基于胺的硬化剂。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当所述主体被浸入到多组分树脂体系(10)中或被以所述多组分树脂体系喷洒或被以所述多组分树脂体系喷射时，所述主体(7)围绕轴线(A)旋转。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述第一组分(K1)和所述第二组分(K2)彼此分开地输送，其中，所述第一组分和所述第二组分在浸入之前或喷洒之前或喷射之前立即混合成所述多组分树脂体系(10)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多组分树脂体系(10)在25℃时具有300mPa·s的粘度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在射到所述主体(7)上之后，所述多组分树脂体系(10)在20分钟至30分钟的时间段后具有15000mPa·s的粘度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多组分树脂体系(10)为了喷洒而形成为剂量在0.2ml/s与2ml/s之间的射流(6)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在15℃至25℃、尤其是20℃至23℃的环境温度的情况下，在少于100小时、优选少于72小时之后，所述多组分树脂体系(10)硬化了至少95％、优选至少97％。
10.一种电机(12)，所述电机尤其是电动机、发电机或变压器，所述电机被根据前述权利要求中任一项所述的方法浸渍、强化或电绝缘。
11.一种多组分树脂体系(10)用于浸渍、强化或电绝缘电机(12)的应用。
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