通过对国内同行厂家的调查以及有关专家的咨询,再结合本公司实际生产情况,找出了影响绕组挂漆量的主要原因。
在烘干过程中,炉温从室温达到烘焙温度 155℃需要经过 0.7~1 h,在这一升温过程中,绕组上的绝缘漆由于变稀而流淌下来,直到绕组表面的绝缘漆开始凝胶才会阻止内部绝缘漆的继续流淌;同时绕组端部缺少能够渗透、存留绝缘漆的绑扎材料;绝缘漆的固体含量不足即挥发成份含量高,凝胶时间变长,增加了绝缘漆的流淌速度和溶剂的挥发量。因此以目前的设备、工艺方法采用的单组分绝缘漆无法明显提高绕组挂漆量及减少绝缘漆的流失。
一、整改措施
1、采取预升温方法
在烘箱温度达到烘焙温度 155 ℃ 时,将浸漆后的有绕组定子铁心推入烘箱内,使绕组表面绝缘漆在几分钟内凝胶,可有效阻止绝缘漆的流失。
2、烘干时加入催化剂的方法
如果采用双组分绝缘漆烘干时,在烘箱四角加入胺类促进剂,使之与挂在绕组表面绝缘漆中的酸酐起反应并在绕组外表面形成脂类化合物薄膜,从而起到阻碍绝缘漆流失的作用。但目前使用的 F 级绝缘漆是由不饱和聚脂树脂经亚胺改性环氧树脂、苯乙烯等组成的单组分无溶剂浸渍树脂,由于漆中的胺类与酸酐已经充分反应,如果烘干时再加入胺类促进剂,基本不会形成脂类化合物薄膜;另一种使用的H级绝缘漆同样是经亚胺改性的不饱和聚脂树脂,其主要成分是已经充分反应的产物——聚脂树脂,所以加胺类促进剂根本起不到任何作用。
3、使用旋转烘培工艺
有绕组定子铁心在烘培中,如果在最初的1 h内,有绕组定子铁心能够绕自身轴线不断旋转,绕组端部的绝缘漆绝大部分将会保存下来。采用此方法,需要增加电机旋转烘干炉。
4、试验新型绑扎材料和新的绑扎方法
如果采取合适的绑扎方法,在保证相间绝缘不被勒出的情况下,选用一些挂漆量大的新型绑扎带,可以有限度地增加挂漆量。
5、采用滴浸工艺
根据同行厂家的经验,采用滴浸工艺可以将绝缘漆的流失量控制在5%以下,但是必须使用专用旋转滴浸设备。
6、选用固体含量高(或挂漆量高)、凝胶时间短的无溶剂绝缘漆
由于目前使用的无溶剂绝缘漆含有大量苯乙烯溶剂,根据前期试验证实:F 级绝缘漆的苯乙烯含量为42%;H 级绝缘漆的苯乙烯含量为 39.5%。如果溶剂含量高,一是在烘干时促使被其溶解的绝缘漆大量流失掉,二是形成大量挥发物造成环境污染。所以,选用一种固体含量高(或挂漆量高)、凝胶时间短的无溶剂绝缘漆是解决绕组挂漆量少、绝缘漆流失量大的最有效、最简单的方法。
通过以上六种方法的对比分析,目前可以采取:(1)采取预升温方法;(2)试验新型绑扎材料和新的绑扎方法,以此作为提高挂漆量的辅助措施;(3)与绝缘漆厂家协商,要求提高无溶剂漆的固体含量,至少达到80%以上;或由厂家改进绝缘漆配方;缩短凝胶时间,降低凝胶温度,从而提高挂漆量。
二、试验过程
1、采取预升温方法
选取 YB2 80-2p 电机 10 台进行了预升温试验。预先将炉温升到 170℃ (由于开关炉门,实际预升温度为 140℃ )进行烘干。试验结果见表 1。
根据表 1 试验数据可以得出如下结论:
在预升温度为 140℃ 时,烘干过程中绝缘漆流失量占总挂漆量的比例在12.5%~50%之间,平均37.55%;而在正常生产时(不进行预升温),绝缘漆流失量占总挂漆量的比例在 45%~64% 之间,平均53.5%,从统计数据看采用预升温后绝缘漆流失量平均下降 16%。
2、试验新型绑扎材料和新的绑扎方法
在绑扎材料方面,试验了热缩带、P 系列高强度聚脂无纺绑扎带等材料,但都存在带的强度低、挂漆量少、不能和绕组形成一体的问题。在绑扎方法方面,我们试验过隔槽绑扎、逐槽绑扎、径向周向混合绑扎、端部全包等多种方法,通过挂漆量对比试验,最后确定采用径向周向混合绑扎、端部全包的方法。其中径向周向混合绑扎方法的特点是利用周向绑扎绳将径向绑扎绳再次固定,使绑扎绳与绕组端部在浸漆、烘干后形成牢固的整体,从而解决了端部绑扎绳松动的问题;端部全包方法的特点是保证了绑扎带和绕组之间的缝隙充满了绝缘漆,既提高了绕组端部挂漆量又增加了绕组端部整体强度,还可以防止绕组在加工、传递过程中被碰坏。
3、选用固体含量高(或挂漆量高)的无溶剂绝缘漆试验
试验分四种情况:(1)同一种绝缘漆在沉浸和 VPI 浸两种情况下以及一、二次浸漆的挂漆量对比试验;(2)不同种绝缘漆的挂漆量对比试验;(3)同一种绝缘漆采用不同绑扎方法的挂漆量对比试验;(4)同一种绝缘漆在不同粘度情况下的挂漆量对比试验。
(1)同一种绝缘漆在沉浸和 VPI 浸两种情况下以及一、二次浸漆的挂漆量对比试验
选取 8 台样机进行了普通沉浸和 VPI 真空压力以及一、二次浸漆的挂漆量对比工艺试验。
根据试验数据得出如下结论:
在 VPI 浸漆和普通沉浸两种情况下,烘干后的挂漆量基本一致(一次浸和二次浸)。
第二次浸漆、烘干后的挂漆量只有第一次浸漆、烘干后挂漆量的 10%~20%,即二次浸漆、烘干后增加的挂漆量有限。
虽然浸漆后有绕组定子铁心的挂漆量很多,但在烘干过程中仍有流失。VPI 一次浸烘后流失的绝缘漆占总挂漆量的 45%~64%;普通一次浸烘后流失的绝缘漆占总挂漆量的 71%~92%;VPI 二次浸烘后流失的绝缘漆占总挂漆量的 66%~94%;普通二次浸烘后流失的绝缘漆占总挂漆量的 50%~92%,由此看来,烘干过程中绝缘漆的大量流失是造成挂漆量不足的主要原因。
(2)同一种绝缘漆采用不同绑扎方法时的挂漆量试验
在 8 台样机上分别进行了绕组端部绑扎方法对比试验,同时对不包尖子产品实行绕组端部逐槽绑扎(全包)的方法。根据试验数据可知:采用径向、周向混合绑扎方法比隔两槽绑扎方法增加挂漆量 12%,更主要的是烘干后绑扎绳无一松动,绕组端部整体强度特别好。
(3)同一种绝缘漆在不同粘度下的挂漆量对比试验
选取 12 组线圈进行了绝缘漆粘度与绕组挂漆量关系的对比试验。绝缘漆粘度在 45~55 s 时,浸漆后挂漆量平均为 3.1%,烘干后挂漆量平均为 1.6%,漆流失量平均为 47.9%;绝缘漆粘度在 65~75 s 时,浸漆后挂漆量平均为 4.32%,烘干后挂漆量平均为1.32%,漆流失量平均为 71.5%;绝缘漆粘度在105~115 s 时,浸漆后挂漆量平均为 5.12%,烘干后挂漆量平均为 1.73%,漆流失量平均为 67.3%。
根据以上试验得出结论:绝缘漆粘度越高,浸漆后挂漆量越大,但烘干后,绝缘漆的流失量也大。烘干后不同粘度绝缘漆的挂漆量相差不大。所以,绝缘漆粘度并不是越高越好。绝缘漆粘度高,浸漆后挂漆量虽然大,但大部分绝缘漆在烘干时都流失了,流失的漆难以回收,造成了很大的浪费;另外,绝缘漆粘度过高,渗透能力差,难以渗入到绕组内部,即发生浸不透现象。因此漆的粘度应适当,不能过高,也不能过低。F(H) 级低压电机绕组浸漆规定绝缘漆粘度为50~70 s。
二、经济效益分析
以 1 年消耗某绝缘漆 48 t 计算,该绝缘漆浸漆、烘干后总流失量为 51.2%,而目前使用的 H6 型真空压力浸漆树脂绝缘漆总流失量 26.85%,H6型真空压力浸漆树脂单价 2 万元/吨,则一年节约绝缘漆的价值:48×(51.2%-26.85%)×2=23.376 (万元)。降低绝缘漆的流失量,不但减少了对流失漆(废漆)的处理费用、减轻了废气对环境的污染程度,同时也提高了绕组绝缘质量。
四、结语
根据以上大量试验结果并结合公司生产实际情况,采用预升温方法及径向、周向混合绑扎、端部全包方法的同时,将F级绝缘漆更换为 H6 型真空压力浸漆树脂,既有效降低了绝缘漆的流失量,又解决了端部绑扎松动的问题,从而增加了绕组端部的整体强度,提高了电机的制造质量。因此上述工艺方法可广泛应用于实际生产中。