Капельная пропитка электрической обмотки

Технология капельной пропитки и пропитки окунанием с применением современных термореактивных материалов.

Что такое капельная (струйная) пропитка? Капельная пропитка – это процесс нанесения смолы через сопла непосредственно на электрическую обмотку. Процесс автоматизирован, обычно внутри самой установки, или же в нескольких станках, сконструированных для работы в качестве единой установки. Один оператор, который загружает и разгружает детали, может изготовить сотни деталей в течение одного часа на этой установке. Процесс идеален для автоматических систем, которые сочетают намоточные станки, загружающие станки, нагревательные печи и роботы. Капельная пропитка в основном используется для изготовления двигателей в крупносерийном производстве, которые применяются в механизированном инструменте, домашних электроприборах, пылесосах, вентиляторах, личных электрических приборах т.е. электробритвах, электрических зубных щетках.

На рисунке представлена установка капельной пропитки, хорошо видны сопла подачи смолы.

В тоже время, процесс применяется и для изготовления машин средней мощности и даже большой мощности. В частности в 2005 году нами поставлена установка капельной пропитки обмоток статоров массой до 4 000 кг.

На рисунке представлена установка для пропитки обмоток крупных статоров

Аппарат капельной пропитки

Существует несколько вариантов процесса пропитки, но все по существу выполняют одинаковые операции: загрузка/разгрузка, предварительный нагрев, нанесение смолы, начало полимеризации и вулканизация (под «вулканизацией» в дальнейшем подразумевается процесс отверждения смолы прим. С.Петрова). Источником нагрева может быть тепловой нагреватель (ТЭНы, инфракрасные лампы), за счет подачи напряжения на обмотки, конвективный или индукционный нагрев. Варианты нанесения смолы включают порционную/индексированную пропитку; непрерывное течение (покрытие заливкой) и покрытие окунанием. В последние годы было разработано оборудование, где процесс вулканизации происходит без нагрева т.е. “химическая вулканизация” – детали обрабатываются смолой без конечной сушки.

Выбор и использование вида капельной пропитки

Смолы для автоматической обработки выдерживают сверх-быструю вулканизацию. Большинство из них нерастворимы. Некоторые предварительно катализированы, а другим нужен катализатор или активатор для вулканизации. Конструкция двигателя, требования, предъявляемые к лобовым частям статора, пропиточная аппаратура и методы нанесения смолы должны быть приняты вами во внимание при выборе пропиточной смолы.

1.В установках с обычной пропиткой (порционной /индексированной) смола подается насосом через сопло в определенном количестве. Для обычной пропитки можно использовать очень быстро вулканизирующуюся смолу.

2. При покрытии заливкой (непрерывное течение) детали проходят под постоянно текущей струей смолы. Излишняя смола собирается в резервуаре и проходит повторный цикл через сопло. Смолы, используемые при покрытии заливкой, имеют более продолжительное время вулканизации.

3.Покрытие окунанием отличается от покрытия тонкой струйкой тем, что детали частично погружают и проводят сквозь смолу. В то время как детали вращаются, проходя через смолу, вал остается не покрытым смолой.

На рисунке представлена установка для пропитки окунанием.

Смолы, используемые для процесса покрытия окунанием, должны иметь немного большее время полимеризации.

4. Быстровулканизирующиеся смолы, используемые для пропитки без нагревания, должны иметь очень малое время вулканизации при низкой температурное. Некоторые из установок оснащены дозирующе-смешивающими устройствами, которые при необходимости добавляют катализатор в смолу.

Существуют два вида быстровулканизирующихся смол. Один вид рецептирован для дозирующе-смешивающего устройства. Второй вид – смола, в которую перед употреблением добавляется катализатор. Смола с добавкой катализатора может затем применяться в обычных установках или в пропиточных установках, работающих без нагрева. При этом не потребуется дорогое дозирующе-смешивающее устройство.

Типовой цикл капельной пропитки

1.Детали помещают на вращающиеся оправки. Они проходят весь цикл на конвейере или карусели, возвращаясь в положение “загрузка-разгрузка” полностью пропитанными и вулканизированными. В процессе нахождения на конвейере детали постоянно вращаются. За счет того, что происходит вращение, смола не вытекает и распределяется равномерно, обеспечивая одинаковое и сбалансированное покрытие обмоток.

2. Фаза предварительного нагрева доводит деталь до необходимой температуры для равномерной и качественной пропитки. Температура вызывает разжижжение смолы и она растекается по всей длине паза. За счет этого заполняются пустоты, а проводники обмоток покрываются слоем смолы. При этом очень важно подобрать правильную температуру: если она слишком низкая, то смола не сможет хорошо залить паз; если же она слишком высокая, то смола будет полимеризоваться слишком быстро, застывая на концах и не заполняя пазы. Температура предварительного нагрева запускает химическую реакцию (вулканизацию), которая является функцией времени и температуры.

3.Смола наносится в течение 10-15 секунд (от 2 до 3 полных оборотов) сразу на обе лобовые части. Для статоров большого размера, число оборотов должно быть больше (в общем случае, число оборотов подбирается опытным путем, для достижения оптимального результата). В некоторых установках сопла могут быть расположены только на одном конце.

4.После нанесения смолы детали продвигаются к участку конечной сушки или сушильной печи или, в так называемой установке “пропитки без нагрева”, они перемещаются после полимеризации и вулканизируются при температуре окружающей среды в течение нескольких минут. Так как не нужна никакая окончательная сушка в печи, то на стадии вулканизации детали можно передать на следующую стадию производства.

На рисунке приведен процесс «сушки» с использованием инфракрасного нагрева.

Охлажденные детали можно взвесить для того, чтобы определить расход смолы. Такая информация полезна для определения цены и качества пропитки.

Контроль качества пропитки

При испытании установки капельной пропитки чаще всего используется разрушающий метод контроля качества пропитки обмоток статора. При этом срезаются лобовые части обмоток статора и визуально оценивается качество заливки обмоток. Также можно оценить и степень заполнения компаундом пазов статора. Обычно достаточно 1-2 намотанных статоров для того, чтобы оценить и откорректировать качество пропитки.

На рисунке лобовые части пропитанной обмотки.