專利名稱：無外觀質(zhì)量缺陷的澆注線圈及其成型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明及一種澆注樹脂絕緣的、廣泛用于變壓器、電抗器等產(chǎn)品的線圈及其柔性薄板外模立式澆注成型方法，尤其是能實現(xiàn)無外觀缺陷、無需修補或涂漆處理等修飾、成本低、操作簡單的成型方法，尤其解決了傳統(tǒng)的金屬剛性外模澆注時外模內(nèi)徑和線圈繞線外徑的公差配合不適配問題，從而改善了線圈的外觀質(zhì)量，并低成本實現(xiàn)線圈表面優(yōu)異的介電特性。
為方便闡述，本文以澆注樹脂絕緣的干式電力變壓器線圈為例。
澆注樹脂絕緣的干式變壓器線圈，外觀缺陷主要表現(xiàn)為澆注白斑、收縮凹陷、縮孔、色澤不勻、合模縫等。其外觀質(zhì)量的優(yōu)劣在很大程度上受制于澆注模具的結(jié)構(gòu)、加工質(zhì)量、模具同白坯線圈的裝模配合的松緊程度、裝模同心度等，而且影響到澆注滲透、固化傳熱、樹脂固化收縮方式等。這正是傳統(tǒng)的金屬模具澆注線圈難以解決的問題。一旦出現(xiàn)表面缺陷則需要打磨和修補處理，這必然造成線圈外觀的色澤和光澤的不均勻性，即使花費眾多的人工也難以修飾得到理想的效果，而且往往是采用涂漆覆蓋的方法解決，但我們知道，澆注時的金屬外模都涂有脫模劑，故成品線圈的外表就殘留大量脫模劑，脫模劑的存在，造成涂刷的油漆和線圈具有不良的結(jié)合界面，運行過程中極易脫落和變性。
本發(fā)明采用柔性適形的澆注外模替代傳統(tǒng)的剛性金屬外模、用大粒度的粉狀填料替代玻璃纖維填充線圈引出線凸臺、控制樹脂的凝膠順序?qū)崿F(xiàn)了澆注線圈無外觀缺陷和優(yōu)異的表面介電特性。徹底解決了表面質(zhì)量缺陷帶來的綜合后遺癥，并降低了澆注成本。
結(jié)合

圖1說明本發(fā)明所述的線圈結(jié)構(gòu)；結(jié)合圖2說明本發(fā)明所述的線圈的成型模具和成型方法。
圖1中，1-箔式功能材料，2-外絕緣，3-上端絕緣，4-線圈繞組結(jié)構(gòu)，5-內(nèi)絕緣，6-下端絕緣，7-引出線銅螺母，8-引出線澆注凸臺。
圖2中，9-底模，10-線圈凸臺側(cè)面封板，11-線圈凸臺正面封板，12-內(nèi)模，13-繞組及樹脂澆注料，14-模腔底部密封，15-線圈凸臺側(cè)面密封，16-側(cè)面封板壓緊螺釘，17-底?！唉浮毙蚊芊鉁喜郏?8-外模。
圖1的線圈結(jié)構(gòu)類同于傳統(tǒng)的樹脂澆注線圈，它包括繞組、澆注樹脂絕緣、結(jié)構(gòu)增強材料等。該種線圈結(jié)構(gòu)可以用含有粉體填料或不含有粉體填料的樹脂澆注成型，其上下端部、內(nèi)外絕緣層為纖維或粉體填料增強的樹脂絕緣。線圈的特征在于線圈的最外表面放置了一張箔式功能材料1構(gòu)成的柔性薄板，充當模腔外型面和線圈外表絕緣層，固化成型后的線圈外表沒有合?？p痕跡和其它外觀缺陷。
箔式功能材料1的外表面具備線圈要求的顏色、光澤度、表面耐電特性等，箔式功能材料1的內(nèi)表面具備和澆注樹脂相容的粘接特性，箔式功能材料1具備澆注和固化過程中必須經(jīng)歷的高溫力學(xué)性能，它可以是環(huán)氧玻璃布薄板、環(huán)氧預(yù)浸DMD復(fù)合材料、NOMEX紙、其它工程塑料的復(fù)合箔等，其厚度一般小于1毫米。
該箔式功能材料1的一種典型結(jié)構(gòu)是由外層透明聚酯薄膜和內(nèi)層帶顏色的環(huán)氧樹脂預(yù)浸無紡布復(fù)合而成的復(fù)合箔。這樣成型的線圈外表光潔、雅觀。
該箔式功能材料1的另一種典型結(jié)構(gòu)是環(huán)氧預(yù)浸DMD復(fù)合材料，該箔材的外表極易涂敷其它功能性防護涂料，如三防涂料、憎水性有機硅涂料、半導(dǎo)體漆等。
避免線圈外觀缺陷還要考慮線圈引出線凸臺區(qū)域的處理。對于白坯線圈本體用玻璃纖維氈增強的結(jié)構(gòu)，對引出線澆注凸臺8區(qū)域，可在線圈模腔裝配完成后，用10目-100目的大粒度的石英砂或性能類似的無機填料填充，然后用帶填料或無填料的樹脂整體澆注。這樣填充澆注的區(qū)域，由于填料含量增加，而且填充密實均勻，故樹脂固化收縮小、內(nèi)應(yīng)力小，故不會造成凸臺范圍的收縮缺陷以及凸臺周邊的應(yīng)力開裂。
該區(qū)域傳統(tǒng)的填充方法為玻璃氈填充，不但成本高、填充工時多，而且易出現(xiàn)樹脂收縮縮孔缺陷和樹脂開裂缺陷。
外層箔式功能材料1的引入，使得這種線圈可以省卻澆注樹脂本體色漿，從而節(jié)約成本。
這種線圈的切割預(yù)留部分在上端，線圈下端可切割齊整或打磨齊整。
省卻樹脂本體色漿后，還要考慮凸臺區(qū)域的外觀顏色問題和線圈端部切割后的顏色問題，由于端部切割面屬粗糙毛面，極易在產(chǎn)品出廠裝修時涂刷要求顏色的絕緣漆，并且保證牢固的附著力。解決凸臺區(qū)域正面的外觀顏色適配的方法，是在線圈凸臺正面封板11的內(nèi)型面、在裝模前噴涂厚度為0.1毫米-0.5毫米樹脂膠衣并預(yù)固化，膠衣的色觀和外層箔式功能材料1可以相同或相異；或在線圈凸臺正面封板11的內(nèi)型面處放置箔式功能材料1替代樹脂膠衣。
圖2中給出了一種實用的、低成本的線圈澆注成型工藝方案，包括繞線、裝模、澆注、固化等工序，其特征在于采用柔性的薄板環(huán)向圍攏成澆注?！唉浮毙瓮饽?8，合?？p就是薄板和線圈凸臺正面封板11相交的棱邊，薄板厚度一般小于1毫米；當線圈繞組本體結(jié)構(gòu)采用玻璃纖維填充增強時，可在線圈引出線澆注凸臺8區(qū)域處、于澆注前預(yù)先灌注大粒度的石英砂代替玻璃纖維填充物，當線圈繞組本體結(jié)構(gòu)采用粉狀填料填充增強時，于澆注前線圈引出線澆注凸臺8區(qū)域處自然留空或沿其外輪廓放置適量纖維增強材料；樹脂的固化分凝膠和后固化二步完成，當補償樹脂固化時體積收縮的回料口在線圈上端時，在凝膠過程中模具自下向上傳熱且有一定溫差，樹脂的凝膠順序是從線圈的下部開始至上部結(jié)束。
澆注模具的底模9開有通風(fēng)的孔道，使得模具內(nèi)部外部具有盡可能相當?shù)臒犸L(fēng)對流狀態(tài)。
澆注模具的外模18可以是可重復(fù)使用的柔性的薄板模具，或是由線圈絕緣組成部分的箔式功能材料1充當，或二者的結(jié)合。
當澆注模具的外模18是一張箔式功能材料1制成的薄板時，該薄板作為線圈的外層絕緣組成部分，永久性和線圈結(jié)合。當線圈澆注料省卻色漿時，解決線圈凸臺區(qū)域正面的外觀顏色適配的方法，是線圈凸臺正面封板11的內(nèi)型面在裝模前噴涂厚度為0.1毫米-0.5毫米樹脂膠衣并預(yù)固化，膠衣的色觀和箔式功能材料1可以相同或相異，或者是在線圈凸臺正面封板11的內(nèi)型面處放置箔式功能材料1替代樹脂膠衣。
當澆注模具的外模18是不銹鋼板、環(huán)氧玻璃布板、聚四氟乙烯等工程塑料板時，作為外模的薄板可重復(fù)使用?！唉浮毙瓮饽＝Y(jié)構(gòu)是靠裝模時薄板的彈性彎曲變形獲得的，拆模后的薄板仍然為平整的薄板，由于“Ω”形外模薄板的周向長度可以大于線圈外輪廓周長，使得一張外模薄板可適應(yīng)不同直徑的線圈成型。
澆注模具的外模18還可以是貼附重復(fù)使用的外模薄板的內(nèi)壁放置作為線圈外表絕緣的箔式功能材料1的組合。樹脂固化后澆注外模和箔式功能材料1分離。這種情況下可以省卻澆注樹脂中的色漿，采用更薄的箔式功能材料1，而且非常容易實現(xiàn)用不同的色觀標識不同相別的線圈。這種方式可以降低線圈的成本。
成型圖1所示的線圈，關(guān)鍵要解決模具的密封和承重問題。承重方案自然可歸結(jié)到剛性的內(nèi)模和心軸上，此處不作贅述。圖2中未示意畫出模具心軸等緊定結(jié)構(gòu)，底模和內(nèi)模間靠橡膠條密封、靠模具心軸軸向壓緊連接在一起，作為承重承力的主體部分，柔性的外模不能承力。柔性的外模18在位于底模上的“Ω”形密封溝槽17處同底模密封，適形“Ω”形密封溝槽17的深度約5毫米，模腔底部密封14的密封方式為在溝槽內(nèi)灌封流體密封膠，在線圈澆注樹脂前流體密封膠必須能硬化成固體或彈性體，例如采用RTV液體橡膠密封或廉價的不飽和聚酯樹脂密封。密封時，模具底板要水平，密封液不要溢出密封溝槽?？衫镁€圈加熱干燥工序?qū)崿F(xiàn)密封料的加熱硬化。外模18在位于線圈凸臺正面封板11處靠線圈凸臺側(cè)面密封15形成模腔的周向橡膠條密封；線圈凸臺的側(cè)面及根部的過渡R角由適形的線圈凸臺側(cè)面封板10合模時定型。
在裝配凸臺側(cè)面封板10時，可以實現(xiàn)先固定外模18的自由端然后使外模18獲得幾何形變，這樣使柔性外模18獲得沿環(huán)向的面內(nèi)張力，從而完成對線圈本體的緊密包裹。
線圈的總體成型工藝是這樣的裝配內(nèi)模12及底模9→繞線→線圈直立翻轉(zhuǎn)→包外層絕緣材料2→裝配線圈凸臺正面封板11、外模18(或箔式功能材料1)、線圈凸臺側(cè)面封板10→底部密封及周向密封處理→石英砂灌注引出線凸臺8區(qū)域→整體工件預(yù)熱、干燥→真空澆注→樹脂凝膠、后固化→拆模→線圈切割→修整→檢驗及成品入庫。
傳統(tǒng)的2×(1/2)對開的剛性金屬外模，不但尺寸龐大，而且非常笨重，用箔式功能材料1取代金屬剛性外模成型線圈，可以節(jié)約大筆金屬外模的制造、存放和維護費用，并且可大大節(jié)約裝模和拆模工時、減輕勞動強度。
用本發(fā)明所述的方法成型澆注線圈，由于外模的柔軟和適形性，對白坯線圈的外層絕緣具有自然適中的包裹力度，故不必考慮傳統(tǒng)方式裝模時內(nèi)外模同心度、絕緣材料壓縮量、繞線裕度等煩瑣的公差配合及工序控制問題，也就不會造成對澆注質(zhì)量的不良影響。
用本發(fā)明所述的方法成型澆注線圈，制造費用低，操作簡捷，沒有線圈外觀質(zhì)量缺陷，同時線圈外表可以附加很強的裝飾性色彩或圖案，可以做成鏡面表面或亞光表面。
權(quán)利要求
1.一種澆注樹脂絕緣的電氣產(chǎn)品的線圈，包括導(dǎo)體、固體絕緣材料和結(jié)構(gòu)增強材料，其特征在于澆注線圈的外表面放置了一張箔式功能材料(1)構(gòu)成的柔性薄板作為線圈外表絕緣層，固化成型后的線圈外表沒有合?？p痕跡和其它外觀缺陷，不同相別的三相線圈的外表具有相同或相異的顏色。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈，其特征在于外層箔式功能材料(1)的外表面具備線圈要求的顏色、光澤度、表面耐電特性等，箔式功能材料(1)的內(nèi)表面具備和澆注樹脂相容的粘接特性，箔式功能材料(1)具備線圈澆注和固化過程中必須經(jīng)歷的高溫力學(xué)性能，它可以是環(huán)氧玻璃布薄板、環(huán)氧預(yù)浸DMD復(fù)合箔、環(huán)氧預(yù)浸NMN復(fù)合箔、NOMEX厚紙、其它工程塑料的復(fù)合箔等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈，其特征在于引出線澆注凸臺(8)區(qū)域由大于200目的粉體填料、或10目-100目的粒狀填料、或二者的結(jié)合形成的填料填充增強的樹脂澆注體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈，其特征在于繞組及樹脂澆注料(13)本體中，可以省卻色漿；澆注樹脂可以含有粉體無機填料。
5.一種澆注樹脂絕緣的、無外觀質(zhì)量缺陷的線圈的立式澆注成型方法，包括繞線、裝模、澆注、固化等工序，其特征在于采用柔性的薄板環(huán)向圍攏成澆注模“Ω”形外模(18)，合模縫就是薄板和線圈凸臺正面封板(11)相交的棱邊；當線圈繞組本體結(jié)構(gòu)采用玻璃纖維填充增強時，可在線圈引出線澆注凸臺(8)區(qū)域處、于澆注前預(yù)先灌注大粒度的石英砂代替玻璃纖維填充物，當線圈繞組本體結(jié)構(gòu)采用粉狀填料填充增強時，于澆注前線圈引出線澆注凸臺(8)區(qū)域處自然留空或沿其外輪廓放置適量纖維增強材料；樹脂的固化分凝膠和后固化二步完成，當補償樹脂固化時體積收縮的回料口在線圈上端時，樹脂的凝膠順序是從線圈的下部開始至上部結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線圈的成型方法，其特征在于整個工件的承重承力部位為剛性內(nèi)模(12)及模具心軸，外模(18)只承受環(huán)向的張緊力，這種對線圈的包裹張力由線圈凸臺側(cè)面封板(10)在裝配時施加；澆注模外模(18)在底?！唉浮毙蚊芊鉁喜?17)處同底模密封，底?！唉浮毙蚊芊鉁喜?17)的深度約5毫米，模腔底部密封(14)的密封方式為在溝槽內(nèi)灌封流體密封膠，在線圈澆注樹脂前流體密封膠硬化成固體或彈性體，外模(18)在位于線圈凸臺正面封板(11)處依靠線圈凸臺側(cè)面密封(15)形成澆注模腔的周向密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線圈的成型方法，其特征在于澆注模具的外模(18)是一張箔式功能材料(1)制成的薄板，該薄板作為線圈的外層絕緣組成部分，永久性和線圈結(jié)合；用噴涂樹脂膠衣并預(yù)固化、或貼附箔式功能材料(1)的方法解決線圈凸臺區(qū)域正面的外觀顏色適配問題。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線圈的成型方法，其特征在于澆注模具的外模(18)是重復(fù)使用的薄板，可以是不銹鋼板、環(huán)氧玻璃布板、聚四氟乙烯等工程塑料板，并且一張外模薄板可適應(yīng)一定直徑范圍內(nèi)的線圈成型。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線圈的成型方法，其特征在于貼附重復(fù)使用的作為模具外模的內(nèi)壁放置作為線圈外表絕緣層的箔式功能材料(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種澆注樹脂絕緣的、廣泛用于變壓器、電抗器等產(chǎn)品的線圈及其柔性箔式復(fù)合材料作澆注外模的立式澆注成型方法,尤其是能實現(xiàn)無外觀質(zhì)量缺陷、無需修補或涂漆處理等修飾、成本低、操作簡單的成型方法,該方法解決了傳統(tǒng)的剛性的金屬外模澆注線圈時外模內(nèi)徑和線圈繞線外徑的公差配合不適配、合?？p缺陷等問題,從而改善了線圈的外觀質(zhì)量。
文檔編號H01F27/32GK1372279SQ0211498
公開日2002年10月2日 申請日期2002年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月22日
發(fā)明者張向增 申請人:張向增