一种三相电机定子高精度灌封模具及其使用方法与流程

1.本发明属于涉及电机加工领域，涉及一种三相电机定子高精度灌封模具及其使用方法。


背景技术：

2.电机定子绕组由漆包线按特定的规律绕制而成，为了对绕组进行固定以及保护，一般采用扎线、浸绝缘漆或者灌封的方式。电机绕组的灌封多采用环氧树脂为灌封原材料。与扎线和浸绝缘漆相比，环氧树脂灌封有更多的优点：不仅可强化整体性，避免元件、绕组直接暴露，而且可以提高抗冲击能力，增强绕组间绝缘性能；同时改善器件的防水、防潮性能。环氧树脂灌封电机定子绕组后，为了得到高精度的灌封尺寸，一般多采用先灌封后切削加工得到高精度尺寸结构。该方式会破坏环氧树脂原有形成表面的致密薄层，影响灌封件的抗潮湿性和表面耐电压能力，同时增加加工成本。


技术实现要素：

3.本发明的目的是在于克服现有技术的不足之处，提供一种灌封后无需对工件表面进行切削加工的三相电机定子高精度灌封模具及其使用方法。
4.本发明的上述目的之一通过如下技术方案来实现:
5.一种三相电机定子高精度灌封模具，其特征在于：包括左模、中模、右模、左压板、右压板、左垫片、右垫片和连接螺栓；
6.所述左模和右模相对设置，所述中模夹持定位在左右两模之间，所述左压板和右压板分别设置在左模的外侧和右模的外侧，所述左垫片和右垫片分别设置在左压板和右压板的外侧，所述左模、中模、右模、左压板、右压板、左垫片和右垫片通过连接螺栓同轴连接，使左模、中模和右模之间围成灌封腔，灌封腔的形状与定子组件的形状匹配，且在待灌封的定子组件定位于灌封腔后，在灌封腔的腔壁面与定子组件的待封胶面之间留有设定的灌封间隙本发明的上述目的之二通过如下技术方案来实现:
7.进一步的：所述左模和右模为中心设置有螺栓孔的的圆盘形结构，左右两模同心相对设置，在左模和右模的内端均设置有中心定位凸台，中心定位凸台的外径与定子绕组的内孔径一致；左右两模上的中心定位凸台构成与定子绕组内孔插装配合的定位部；在左右两模的内端设置有与定子铁芯的端面形状匹配的端面凹台，两端面凹台之间的距离为灌封腔对应于定子铁芯的型腔深度尺寸，用a表示；在左右两模的内端设置有与定子绕组的外轮廓形状匹配的凹腔，左右两模上的凹腔底部之间的距离为灌封腔对应于定子绕组的型腔深度尺寸，用l表示；在左右两模内侧设置有外环凹台，所述中部为横端面呈t型的环形模，所述中模嵌入到左右两模的外环凹台内，并与左右两模的内端面压紧接触，中模的内圆面构成灌封腔的内孔面，其公称尺寸用d表示。
8.更近一步的：所述左模、中模和右模均采用聚四氟乙烯制成；模具灌封腔尺寸计算如下：
9.3.1灌封腔对应于定子铁芯的型腔深度与灌封件之间的关系为
10.a＝b(1 s
1-s2)
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(1)
11.式(1)中a——室温下灌封腔对应于定子铁芯的型腔深度的直线尺寸；
12.b——室温下定子组件灌封件的定子铁芯部位的两端面之间的直线尺寸；
13.s1——灌封件的收缩率；
14.s2——模具材料的收缩率。
15.根据灌封件的收缩率可以计算出灌封件与模具尺寸的对应关系；
16.3.2灌封腔的内孔尺寸为
[0017][0018]
式(2)中d——灌封腔的内孔公称尺寸；
[0019]
d0——定子组件灌封件的外径公称尺寸；
[0020]
——灌封件的平均收缩率；
[0021]
δ——灌封件公差；
[0022]
δz——制造公差。
[0023]
3.3灌封腔对应于定子绕组的型腔深度尺寸计算
[0024][0025]
式(3)中l——型腔深度公称尺寸，
[0026]
l0——定子组件灌封件轴向长度公称尺寸，
[0027]
——定子组件灌封件的平均收缩率，
[0028]
δ——灌封件公差，
[0029]
δz——制造公差。
[0030]
本发明的上述目的之一通过如下技术方案来实现:
[0031]
一种基于权利要求2所述的三相电机定子高精度灌封模具的使用方法，包括如下步骤：
[0032]
步骤1、将电机定子绕组装入左模，使定子绕组的中心孔与左模的中心定位凸台配合，使定子绕组的左部分嵌入到左模上的凹腔内；
[0033]
步骤2、中模装入左模的相应配合面；
[0034]
步骤3、右模装入中模相应配合面，使定子绕组的中心孔与右模的中心定位凸台配合，并使定子绕组的右部分嵌入到右模上的凹腔内；
[0035]
步骤4、在左模和右模两侧放置左压板和右压板；
[0036]
步骤5、在左压板和右压板两侧各放置左垫片和右垫片；
[0037]
步骤6、模具中心穿螺栓，并用螺母拧紧压实；
[0038]
步骤7、配置环氧树脂胶液；
[0039]
步骤8、将环氧树脂胶液从中模上的浇注口倒入模具内；
[0040]
步骤9、在真空设备中脱除胶液内的气泡；
[0041]
步骤10、将模具放入烘箱中，加热待环氧树脂固化；
[0042]
步骤11、拆开模具，取出电机定子；
[0043]
步骤12、、机加工方式去除灌封件浇冒口的环氧树脂块，得到所需电机定子。
[0044]
本发明具有的优点和积极效果：
[0045]
本发明通过左模、中模和右模的配合构成一个与定子组件形状匹配的灌封腔，通过灌封腔来保证定子组件灌封的尺寸，所得电机定子绕组表面的胶层致密，灌封不需要再进行切削加工；另外，所得电机定子胶层表面尺寸精度高，公差能达到0.02mm。
附图说明
[0046]
图1是待灌封电机定子绕组结构示意图；
[0047]
图2是本发明的灌封模具的组装外观图；
[0048]
图3是本发明灌封模具的组装的剖视图；
[0049]
图4是本发明灌封模具的立体分解图；
[0050]
图5是本发明定子绕组灌封模具左/右模结构示意图。
具体实施方式
[0051]
以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。
[0052]
一种三相电机定子高精度灌封模具，请参见图1-5，其发明点为：包括左模6、中模3、右模4、左压板7、右压板5、左垫片8、右垫片11和连接螺栓9。
[0053]
所述左模和右模相对设置，所述中模夹持定位在左右两模之间，所述左压板和右压板分别设置在左模的外侧和右模的外侧，所述左垫片和右垫片分别设置在左压板和右压板的外侧，所述左模、中模、右模、左压板、右压板、左垫片和右垫片通过连接螺栓与锁紧螺母10同轴连接，使左模、中模和右模之间围成灌封腔，灌封腔的形状与定子组件的形状匹配，且在待灌封的定子组件定位于灌封腔后，在灌封腔的腔壁面与定子组件的待封胶面之间留有设定的灌封间隙，具体的，定子组件上需要灌封的位置包括定子铁芯1的外周面、定子铁芯的两端面及定子绕组2的外露面，但定子铁芯的内孔不需要灌胶。在中模的侧壁上设置有灌胶口3.1，灌胶口与灌封腔连通。
[0054]
针对上述灌封模具，左模、中模和右模的采用如下具体结构形式：
[0055]
所述左模和右模整体呈圆盘形结构，在左右两模的中心设置有螺栓孔，左右两模同心相对设置，在左模和右模的内端均设置有中心定位凸台a，中心定位凸台的外径与定子绕组的内孔径一致；左右两模上的中心定位凸台构成与定子绕组内孔插装配合的定位部；在左右两模的内端设置有与定子铁芯的端面形状匹配的端面凹台b，两端面凹台之间的距离为灌封腔对应于定子铁芯的型腔深度尺寸，用a表示；在左右两模的内端设置有与定子绕组的外轮廓形状匹配的凹腔c，左右两模上的凹腔底部之间的距离为灌封腔对应于定子绕组的型腔深度尺寸，用l表示；在左右两模内侧设置有外环凹台，所述中模为横端面呈t型的环形模，所述中模嵌入到左右两模的外环凹台内，并与左右两模的内端面压紧接触，中模的内圆面构成灌封腔的内孔面，其公称尺寸用d表示。
[0056]
本发明选用聚四氟乙烯作为定子绕组灌封模具的材料；根据定子所需尺寸以及聚四氟乙烯材料的膨胀系数计算得到灌封模具相应位置的尺寸；采用精密切削加工的方式得到高精度灌封模具。
[0057]
聚四氟乙烯具有全氟碳表面，氟-碳链分子间作用力极低，使得聚四氟乙烯拥有不粘的特性。选用聚四氟乙烯充分利用其与环氧树脂不粘的特性，便于得到高质量灌封表面以及易于环氧树脂固化后的脱模工作。根据环氧树脂固化方式的不同，需加热反应固化的环氧树脂在加热过程中会引起聚四氟乙烯模具的膨胀，从而造成所得灌封件尺寸偏大；另外环氧树脂同样存在受热膨胀的现象，待温度降低后灌封件的尺寸会有一定程度减少。因此模具设计时需考虑聚四氟乙烯和环氧树脂受热膨胀的尺寸变化，从而得到高精度灌封件。
[0058]
模具尺寸计算如下：
[0059]
1.灌封腔对应于定子铁芯的型腔深度与灌封件之间的关系为
[0060]
a＝b(1 s
1-s2)
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(1)
[0061]
式(1)中a——室温下灌封腔对应于定子铁芯的型腔深度的直线尺寸；
[0062]
b——室温下定子组件灌封件的定子铁芯部位的两端面之间的直线尺寸；
[0063]
s1——灌封件的收缩率；
[0064]
s2——模具材料的收缩率。
[0065]
根据灌封件的收缩率可以计算出灌封件与模具尺寸的对应关系。
[0066]
2.灌封腔的内孔尺寸计算
[0067][0068]
式(2)中d——灌封腔的内孔公称尺寸；
[0069]
d0——定子组件灌封件的外径公称尺寸；
[0070]
——灌封件的平均收缩率；
[0071]
δ——灌封件公差；
[0072]
δz——制造公差。
[0073]
3.灌封腔对应于定子绕组的型腔深度尺寸计算
[0074][0075]
式(3)中l——型腔深度公称尺寸，
[0076]
l0——定子组件灌封件轴向长度公称尺寸，
[0077]
——定子组件灌封件的平均收缩率，
[0078]
δ——灌封件公差，
[0079]
δz——制造公差
[0080]
为了达到一次性灌封使绕组表面尺寸满足技术要求的目的，在设计灌封模具时需要特别关注绕组部位的尺寸。为了避免定子灌封件与转子发生干涉，设计定子灌胶模具尺
寸时尽量与转子有较大间隙。从理论上分析，定子灌封件与转子之间的间隙越大则二者之间的干涉越小。然而定子绕组结构不能过于紧凑，否则漆包线在整形时易出现划伤、压坏，并且绕组结构过于紧凑易出现内部较为封闭空间，使得环氧树脂灌封时内部存在缺胶、空腔、气泡等缺陷，该类缺陷会降低定子的绝缘强度。因此，考虑多因素的影响，灌封模具与定子绕组之间的间隙一般不小于0.5mm，而绕组的整形后的体积不小于漆包线体积的2倍。
[0081]
采用本三相电机定子高精度灌封模具进行灌封的工艺过程为：
[0082]
1.将电机定子绕组装入左模，使定子绕组的中心孔与左模的中心定位凸台配合，使定子绕组的左部分嵌入到左模上的凹腔内；
[0083]
2.中模装入左模的相应配合面；
[0084]
3.右模装入中模相应配合面，使定子绕组的中心孔与右模的中心定位凸台配合，并使定子绕组的右部分嵌入到右模上的凹腔内；
[0085]
4.在左模和右模两侧放置左压板和右压板；
[0086]
5.在左压板和右压板两侧各放置左垫片和右垫片；
[0087]
6.模具中心穿螺栓，并用螺母拧紧压实；
[0088]
7.配置环氧树脂胶液；
[0089]
8.将环氧树脂胶液从中模上的浇注口倒入模具内；
[0090]
9.在真空设备中脱除胶液内的气泡；
[0091]
10.将模具放入烘箱中，加热待环氧树脂固化；
[0092]
11.拆开模具，取出定子灌封件。
[0093]
12.机加工方式去除灌封件浇冒口的环氧树脂块，得到所需电机定子。(模具中模上的缺口是浇冒口，灌封后在该处后留有胶块，需要机加工去除该多余胶块。而绕组内、外圆以及端面各个位置的胶层不必加工)
[0094]
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。