微特電機(jī)的環(huán)氧澆鑄絕緣技術(shù)

何新田  (西安微電機(jī)研究所)

1環(huán)氧澆鑄在微特電機(jī)中的應(yīng)用

    微特電機(jī)系一類(lèi)結(jié)構(gòu)緊湊、加工精細(xì)、性能露求特殊的精密器件，應(yīng)用在軍品配套、自動(dòng)控制系統(tǒng)等高可靠性場(chǎng)合下的微特電機(jī)的環(huán)氧澆鑄整體密封絕緣結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的抗環(huán)境破壞性能的特點(diǎn)，所以得到了推薦和應(yīng)用。目前較常見(jiàn)的有通孔定子的灌封結(jié)構(gòu)、電樞鐵心連同繞組及兼作槽楔的換向片整體澆鑄結(jié)構(gòu)、線繞盤(pán)式及杯形電樞的樹(shù)脂鑄型等澆鑄結(jié)構(gòu)。

    同電子技術(shù)和電工領(lǐng)域常用的澆鑄工藝一樣，大多采用真空澆鑄技術(shù)，以保證澆鑄質(zhì)量，其專(zhuān)用工藝裝備大多為引進(jìn)設(shè)備。在微電機(jī)行業(yè)，由于批量和規(guī)模生產(chǎn)尚未建立起來(lái)，所以實(shí)際仍停留在手工操作的水平上。

2微特電機(jī)對(duì)澆鑄料性能的特殊要求

    a．施工粘度要小，以保證微細(xì)繞組內(nèi)部及空腔的良好浸漬、滲透填充，這和電視機(jī)行輸出變壓器的澆鑄是連同繞組、線圈的浸漆一次成型的一樣。

    b．膠化時(shí)間應(yīng)和澆鑄施工溫度、成型工藝方法相適應(yīng)，真空澆鑄工藝要求45mm以上，真空壓力凝膠的澆鑄方法只要求數(shù)分鐘，以保證模具的周轉(zhuǎn)率。

    c．固化的溫度和時(shí)間要考慮節(jié)能和效率。

    d．成型收縮率在O．5％以下，實(shí)現(xiàn)界面密封性好和減少澆鑄應(yīng)力對(duì)電機(jī)性能的影響。

    e．因電機(jī)發(fā)熱，工作溫度差異較大，相應(yīng)對(duì)澆鑄料的熱變形溫度及長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性提出不同的要求。目前的****要求已達(dá)H級(jí)以上，其熱變形溫度應(yīng)為200℃左右。

    f．盡可能小的線脹系數(shù)，關(guān)鍵部分的澆鑄料的線脹系數(shù)和其它結(jié)構(gòu)材料(如鐵心材質(zhì)、銅質(zhì)、鋁質(zhì))相匹配，以減少由于溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力和熱變形。

    g．盡可能好的耐冷熱沖擊}生能。目前產(chǎn)品要求經(jīng)一55～180~C熱沖擊試驗(yàn)5周期后，膠層完整，不出現(xiàn)裂紋及電氣性能劣化的現(xiàn)象。

    h．應(yīng)和繞組漆包線有良好相容性及優(yōu)良的電氣絕緣性能，以保證澆鑄絕緣的耐環(huán)境應(yīng)力水平和可靠性指標(biāo)。

i．應(yīng)具有可機(jī)加工性及良好的操作工藝性。

3微特電機(jī)環(huán)氧澆鑄絕緣的難點(diǎn)

    目前，在微特電機(jī)領(lǐng)域各單位采用自行配制的環(huán)氧澆鑄料，因配方各異、性能不一，盡管尚能用在環(huán)境等級(jí)及產(chǎn)品技術(shù)要求較低的產(chǎn)品上，但對(duì)更高環(huán)境條件和高溫升的某些特殊電機(jī)存在著以下難點(diǎn)。

  a．熱變形溫度要提高到與電機(jī)工作溫度相適應(yīng)，使某些高溫電機(jī)，如交流伺服電動(dòng)機(jī)的通孔鐵心內(nèi)圓槽口部位的膠層不至于因受熱膨脹而使轉(zhuǎn)子卡死。因?yàn)榭刂莆㈦姍C(jī)的氣隙較小，單邊間隙僅O．04mm，國(guó)外類(lèi)似產(chǎn)品的澆鑄結(jié)構(gòu)是將鐵心槽口及端部的膠層低于定子鐵心內(nèi)圓表面，從根本上消除膠層熱脹使轉(zhuǎn)子卡死的現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)有些單位采用均苯四甲酸酐的環(huán)氧固化物及其它雜環(huán)聚合物，主要是提高熱變形溫度來(lái)減少“熱脹”造成的質(zhì)量缺陷。

    b．因成形收縮率大而產(chǎn)生的應(yīng)力，使鑄型薄片狀電樞翹政變形。有資料報(bào)道，在澆鑄

料中添加某些聚合時(shí)體積發(fā)生膨脹的單體化合物(螺旋原酸酯在固化期間共價(jià)鶿將進(jìn)行一次獨(dú)特的重排，這導(dǎo)至體積的凈增)，可使高聚物的線型收縮率減少到零。當(dāng)然大量添加低脹系數(shù)的填料，如熔融二氧化硅粉末，也可以大幅度的減少線脹系數(shù)，從而使成型收縮率變小。當(dāng)然合理的配方設(shè)計(jì)和精心選擇其固化工藝也能夠較好的減少成型收縮宰；

c．高的熱變形溫度、高的耐熱老化性能及優(yōu)異的耐高低溫沖擊}生能兼顧是制造高質(zhì)量微特電機(jī)澆鑄絕緣結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。在環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用技術(shù)中，采用聚合物共混技術(shù)及采用具有活性官能團(tuán)的橡膠，聚醚、熱塑性彈性體等添加物增韌產(chǎn)生“兩相結(jié)構(gòu)”的方法是行之有效的，但類(lèi)似日本80年代開(kāi)發(fā)成功的“Ml”樹(shù)脂澆鑄料國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)報(bào)道。

    d．高效用于電機(jī)澆鑄施工的專(zhuān)用裝備，國(guó)產(chǎn)化步履艱難。

    針對(duì)以上難點(diǎn)，在諸如線繞盤(pán)式電樞的加工中及某些塑封定子的成型工藝中，低壓傳遞模塑成型工藝已取代了樹(shù)脂澆鑄工藝，但在大多數(shù)場(chǎng)合下，仍期待著通過(guò)澆鑄形成絕緣結(jié)構(gòu)。