专利名称：一种真空压力浸渍工艺中的真空平衡法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明一种真空压力浸渍工艺中的真空平衡法及其装置涉及一种改进的真空压力浸渍工艺，同时还涉及应用于该工艺的一种装置。可广泛应用于电动机绕组绝缘结构的制造。
背景技术：
电动机(发电机)作为能量转换最佳的方式成为提供工业动力的重要设备，已经占据了能源消耗的重要位置。而电机效率的提高是电机行业技术进步的追求的重要目标。目前国内中小型低压电机的效率总体水平正接近国际水准，已有相当的数量按照北美EPACP标准生产并供应国外市场。近年来，推广高压用电为节能节材做出了突出贡献，高压电机取代低压电机成为100KW-1000KW(传统低压)容量的主流。
但是高压电机绕组绝缘结构的制造目前仍然是阻碍电机增大容量、减小体积、提高效率的重要环节，具体表现为绝缘层质量的不稳定影响了绝缘层厚度的减小。以6000V级电机为例，国外先进的绝缘结构其厚度为0.85-1.2mm，国内目前一般水准为1.8mm，而1.5mm尚不能有效推广。个别厂家以高昂的代价引进的进口设备和材料试制1.0-1.3mm结构也还在消化中，而一旦成功，材料的国产化仍是产品实现市场化推广的关键。近十年来，高压电机行业全面推广真空压力浸渍(下称VPI)工艺，但国内浸渍树脂与VPI工艺不匹配导致这项技术未能达到预期的技术要求。只解决了生产效率问题而未能达到生产技术进步的目的。
如果采用进口浸渍树脂，材料成本和运行成本将会增加200％-350％，问题是即使国内有了可供选择的同类浸渍树脂，价格不会比进口低，这将带来电机行业以高成本在市场重新定位的新问题。
由于目前国内浸渍树脂在真空作用下会产生大量苯乙烯气体，致使电机绕组在尚未被树脂浸没前已吸入大量气体，影响了树脂吸收的饱和度，造成绕组绝缘度不均匀。
这就是目前采用VPI工艺使用含胶量20％以上的云母带反而比含胶量10％以下的云母带所以会更安全的主要原因。
按照国内各家高压电机制造商真空压力浸渍工艺规范，浸渍罐输漆后，压力随苯乙烯气化会逐渐上升，为了控制压力，一般不允许超过2000Pa，应当重新开动机组补偿真空。其实上述规范只对使用挥发物不大于5％的进口树脂有效。因为大量的苯乙烯气体很快会对泵的润滑造成损害，从而使输漆后保湿真空已失去意义。试验显示，根据输漆量多少和快慢，输漆完成后，罐内实际压力已达到40000-80000Pa不等。
如图2浸漆罐的真空进漆工艺示意图所示，电机绕组对地击穿强度要求较高的直线部分是在5000Pa-40000Pa之间压力不断变化中完成树脂吸入的，吸入之前它和初始真空30-130Pa的区别只是实现了空气与苯乙烯气体的置换，只是置换量的差留给了树脂进行补偿，所以越是接近高位置的电机绕组，其浸渍效果越差，因此其绝缘强度相对越脆弱。
发明内容
本发明目的之一是提供一种真空压力浸渍工艺中的真空平衡法，能够有效控制浸渍过程中的真空度。
本发明目的之二是提供应用在上述工艺流程中的装置。
本发明目的通过下列技术方案实现一种真空压力浸渍工艺中的真空平衡法，在真空压力浸渍工艺过程中增加一个储气平衡机构。该储气平衡机构为一个储气罐或者二个以及二个以上串联或并联的储气罐，也可以为其他具有真空平衡作用的容器，通过阀门与浸漆罐连通，用于平衡浸漆罐的真空度，以消除浸漆罐中的苯乙烯汽化对浸漆的不利影响。
一种真空压力浸渍工艺，包括下述工艺步骤(一)工件装入浸漆罐，浸漆罐与储气平衡机构经一连通阀连通；储气平衡机构的阀门动作根据浸漆罐输漆时压力变化决定，可以手动也可以由真空规输出信号，实现PLC自动控制。
(二)开启真空机组，将浸漆罐与储气平衡机构抽成真空，然后保持2-5小时；(三)关闭连通阀，打开输漆阀，通过输漆管向浸漆罐输漆直至浸没工件10cm时止；(四)打开连通阀，使浸漆罐压力保持2000-5000Pa，并保持真空1-3小时；(五)解除浸漆罐和储气平衡机构的真空；(六)关闭连通阀，开启空气压缩机组，浸漆罐加压到0.5MPa-0.6MPa后，保压3-5小时，打开卸压阀，释放浸漆罐的压力。
采用储气罐平衡浸漆过程中苯乙烯汽化而消耗的真空度，具有如下优点一、无需采用真空机组再次抽真空，避免真空机组被苯乙烯气体损害；二、采用这种工艺方法制成的绝缘绕组的绝缘强度均匀；三、操作简便易行，生产效率高。
针对上述工艺的真空压力浸渍装置，包括浸漆罐、储漆罐、真空机组和空气压缩机组，浸漆罐的底部与储漆罐的底部通过输漆管连通，输漆管上设置有双向输漆阀，输漆管可将储漆罐里的漆输送到浸漆罐，也可以将浸漆罐里的漆输送回储漆罐，输漆阀用于控制输漆管的打开和关闭，浸漆罐的上部分别通过管道与真空机组和空气压缩机组连通，浸漆罐的上部经连通管与一平衡储气机构经阀连通，以确保浸漆罐的浸渍树脂不被储气罐的负压吸入，并在该连通管上设置连通阀；浸漆罐上设有压力表，用于测量浸漆罐内的压力。
在上述技术方案基础上，所述的平衡储气机构为一个或一个以上的储气罐构成。目的是利用储气罐的初始真空压力(30-130Pa)平衡浸渍罐不断上升的压力。
在上述技术方案基础上，当储气罐为二个或二个以上时，储气罐串联后与输漆管连通。
在上述技术方案基础上，当储气罐为二个或二个以上时，各储气罐并联后与输漆管连通。其中的每个储气罐都设置有阀门进行控制，根据压力表显示的数据，打开其中的一个或者几个阀门，使一个或者几个小罐与浸漆罐连通。
在上述技术方案基础上，所述的储气罐的容积为浸漆罐的1-1.5倍，方便对浸漆罐内压力的控制，使之保持在浸渍工艺需要的合适的真空度范围内。
在上述技术方案基础上，所述的储气罐的承压能力为30Pa-300000Pa，并符合压力容器的相关标准。
在上述技术方案基础上，所述的浸漆罐设有卸压排气装置和安全装置。
本发明就是通过改进VPI工艺，利用现今广泛使用的含苯乙烯达30％-50％的浸渍树脂，充分发挥其高流动性、高稳定性以及优良的介电性能，规避了苯乙烯气体对真空度造成的损失，提高了大体积电机定子高压浸渍能力，为绝缘结构的改进提供了工艺保证。该方法利用旧装置改造，费用不高，操作简便，不影响生产效率。真空压力浸渍装置的优点是一、结构简单，紧凑，节约生产空间；二、使用方便，便于应用。
图1为实施例工艺流程2为浸漆罐的真空进漆工艺示意3为真空压力浸渍装置的结构示意4多个储气罐串联的真空压力浸渍装置的结构示意中代码说明1、1’—浸漆罐 11—压力表12—进漆口13—回漆口2、2’—储漆罐 3，3’—真空机组 4、4’—空气压缩机组5—输漆管 51—双向输漆阀6、7—管道 61、71—阀门8—连通管 81—连通阀9—储气罐 10—工件具体实施方式
本发明真空压力浸渍工艺中的真空平衡法，是在真空压力浸渍工艺过程中增加一个储气平衡机构。该储气平衡机构可以如图3真空压力浸渍装置的结构示意图所示，本实施例中的储气平衡机构为一个储气罐9经连通阀81与浸漆罐1连通。或者如图4多个储气罐串联的真空压力浸渍装置的结构示意图，平衡机构为多个储气罐串联的结构形式。
实施例一图3中，真空压力浸渍装置包括浸漆罐1、储漆罐2、真空机组3和空气压缩机组4，浸漆罐1的底部与储漆罐2的底部通过输漆管5连通，输漆管5上设置有双向输漆阀51，输漆管5可将储漆罐2里的漆输送到浸漆罐1，也可以将浸漆罐1里的漆输送回储漆罐2，双向输漆阀51用于控制输漆管5的打开和关闭，浸漆罐1的上部分别通过管道6、7与真空机组3和空气压缩机组4连通，管道6、7上分别设置阀门61、71，浸漆罐1的上部经连通管8与一储气罐9连通，以确保浸漆罐1的浸渍树脂不被储气罐9的负压吸入，并在该连通管8上设置连通阀81；浸漆罐1上设有压力表11，用于测量浸漆罐1内的压力。
如图1本实施例工艺流程图所示，一种真空压力浸渍工艺，包括下述工艺步骤(一)少胶云母带(含胶量6％、云母定量150g/m2)绕包的模拟线棒工件10装入主罐Φ1000卧式真空压力浸漆罐1，连通阀81连通浸漆罐1与辅罐储气罐9，即主辅罐连通；连通阀81根据浸漆罐1输漆时压力变化决定阀门动作，可以手动，也可以由真空输出信号，实现PLC自动控制。
(二)开启真空机组3，将浸漆罐1与储气罐9抽成真空，环氧型真空压力浸渍树脂(苯乙烯含量35％-40％、粘度30s)，初始真空90-150Pa，保湿真空2-5小时；(三)关闭连通阀81，主罐输漆，即打开双向输漆阀51，储漆罐2通过输漆管5向浸漆罐1输漆，直至浸没工件10约10cm时止；(四)打开连通阀81，利用储气罐9的真空来平衡浸漆罐1的真空度，使浸漆罐1压力保持在2000Pa-5000Pa，并保持真空1-3小时，本实施例保持真空2小时；(五)解除浸漆罐1和储气罐9的真空，输入压缩空气；(六)压力至20000-25000Pa关闭连通阀81，开启空气压缩机组4，浸漆罐1加压到60000Pa后，保压3-5小时，打开卸压阀，释放浸漆罐1的压力，将工件10从浸漆罐1中取出，同时，储气罐9卸压排空；
可根据需要重复加压操作过程。
(七)将工件10滴干后放入烘箱，150℃烘8小时。
采用储气罐平衡浸漆过程中苯乙烯汽化而消耗的真空度，具有如下优点一、无需采用真空机组再次抽真空，避免真空机组被苯乙烯气体损害；二、采用这种工艺方法制成的绝缘绕组的绝缘强度均匀；三、操作简便易行，生产效率高。
实施例二本实施例中，如图4所示，平衡机构为四个储气罐91、92、93、94串联后与浸漆罐1’连通。
本实施例中，所述的储气罐的容积为浸漆罐1’的1-1.5倍，以方便对浸漆罐1’内压力的控制，使之保持在浸渍工艺需要的合适的真空度范围内。
本装置中浸漆罐1’与储漆罐2’还可设有计量罐(图中未示)；浸漆罐1’底部可通接一成品储罐(图中未示)。
本实施例中，所述的储气罐的承压能力为30Pa-300000Pa，并符合压力容器的相关标准。目的是利用储气罐9的初始真空压力(30-130Pa)平衡浸渍罐1不断上升的压力。
本实施例中，所述的浸漆罐1’设有卸压排气装置和安全装置。作为比较另一组线棒使用同样的云母带绕包，按照传统工艺进行处理，比较两组线棒的电气性能。
当然储气罐为二个或二个以上时，也可以是各储气罐并联后与输漆管连通。其中的每个储气罐都设置有阀门进行控制，根据压力表显示的数据，打开其中的一个或者几个阀门，使一个或者几个小罐与浸漆罐连通。
结果与讨论实验中两组线棒在浸渍漆槽内的不同高度上，输漆过程中，浸渍漆的液面是由下向上逐步增高的，如图2所示，在较低位置的A组线棒将先于较高位置的B组线棒完全浸没在浸渍漆液面以下。通过手动控制输漆速度和储气罐连通阀，使较低位置的A组线棒在没入漆中时罐内的压力在5000Pa以下；较高位置的B组线棒在没入漆中时罐内的压力在40000Pa，其他的工艺步骤完全相同。
分别在5000Pa和40000Pa的输漆状态下，将两组模拟绕组线棒水平浸入树脂，保持湿真空2小时。解除真空，加压至0.6MPa，保持压力3小时，解除压力出罐。进烘箱150℃烘9小时，停止。
测试比较两个线棒的电气性能，验证差异。
在A组5000Pa气氛中浸漆的线棒比在B组40000Pa气氛中浸漆的线棒具有更好的电气性能水平A组常态介损、介损增量和热态介损都比B组低；A组击穿电压平均值比B组高。
两组线棒介电性能测试表
权利要求
1.一种真空压力浸渍工艺中的真空平衡法，在真空压力浸渍工艺过程中增加一个储气平衡机构。
2.一种利用根据权利要求1所述的真空平衡法的真空压力浸渍工艺，包括下述工艺步骤(一)工件装入浸漆罐，浸漆罐与储气平衡机构经一连通阀连通；(二)开启真空机组，将浸漆罐与储气平衡机构抽成真空，然后保持2-5小时；(三)关闭连通阀，打开输漆阀，通过输漆管向浸漆罐输漆直至浸没工件10cm时止；(四)打开连通阀，使浸漆罐压力保持2000-5000Pa，并保持真空1-3小时；(五)解除浸漆罐和储气平衡机构的真空；(六)关闭连通阀，开启空气压缩机组，浸漆罐加压到0.5MPa-0.6MPa后，保压3-5小时，打开卸压阀，释放浸漆罐的压力。
3.针对权利要求2所述一种真空压力浸渍装置，包括浸漆罐、储漆罐、真空机组和空气压缩机组，浸漆罐的底部与储漆罐的底部通过输漆管连通，输漆管上设置有双向输漆阀，浸漆罐的上部通过管道分别与真空机组和空气压缩机组连通，其特征在于浸漆罐的上部经连通管与一平衡储气机构经连通阀连通。
4.根据权利要求3所述的一种真空压力浸渍装置，其特征在于所述的平衡储气机构为一个或一个以上的储气罐构成。
5.根据权利要求4所述的一种真空压力浸渍装置，其特征在于当储气罐为二个或二个以上时，储气罐串联后与输漆管连通。
6.根据权利要求4所述的一种真空压力浸渍装置，其特征在于当储气罐为二个或二个以上时，各储气罐并联后与输漆管连通。
7.根据权利要求4所述的一种真空压力浸渍装置，其特征在于所述的储气罐的容积为浸漆罐的1-1.5倍。
8.根据权利要求4所述的一种真空压力浸渍装置，其特征在于所述的储气罐为压力容器，其承压能力为30Pa-300000Pa。
全文摘要
本发明一种真空压力浸渍工艺中的真空平衡法及其装置涉及一种改进的真空压力浸渍工艺，同时还涉及应用于该工艺的一种装置。可广泛应用于电动机绕组绝缘结构的制造。一种真空压力浸渍工艺中的真空平衡法，在真空压力浸渍工艺过程中增加一个储气平衡机构。一种针对上述工艺的真空压力浸渍装置，包括浸漆罐、储漆罐、真空机组和空气压缩机组，浸漆罐的底部与储漆罐的底部通过输漆管连通，输漆管上设置有双向输漆阀，浸漆罐的上部通过管道分别与真空机组和空气压缩机组连通，其中，浸漆罐的上部经连通管与一平衡储气机构经连通阀连通。利用VPI设备密闭泵压的特点，取消了预烘体系，将绕组铁芯直接装入浸渍罐中进行真空处理。
文档编号H02K15/10GK101086922SQ20071003969
公开日2007年12月12日 申请日期2007年4月20日 优先权日2007年4月20日
发明者倪永庆, 李雪 申请人:上海同立电工材料有限公司