一种旋转变压器灌封装置、方法及其应用与流程

本发明涉及一种灌封工艺，尤其是涉及一种应用于交通车辆永磁同步电机旋转变压器的灌封装置、方法及其应用。

背景技术：

当前，轨道交通牵引技术的发展趋势是永磁同步牵引及控制技术逐步取代传统的异步牵引及控制技术。而永磁同步牵引电机与控制系统间的重要控制元器件是——旋转变压器（也被简称为“旋变”）。旋变能否正常工作将直接影响控制系统能否正常工作，旋变的保护需要有效的措施与方法，正确合理的材料及工艺方法将有效提高旋变的使用寿命与可靠性。交通车辆永磁同步电机与控制器间的信号采集源通过安装在电机上的旋转变压器采集而获得。旋转变压器的质量可靠性需要利用特殊材料及工艺来处理才能保证。

常用的旋变使用前也会经过灌封处理，但其灌封用材料本身的性能对旋变线圈绝缘强度存在较大的影响。同时，旋变灌封工艺方法较为复杂，灌封与灌封胶处理过程有造成旋变报废的可能，产品灌封合格率经常不能达到理想的要求。常规的旋变灌封用材料是采用环氧类灌封胶，采用此类材料灌封通常流动性较差，虽然成型固化后强度较好，耐压强度较高，但环氧类灌封胶本身的塑性不好，成型固化后与固化前体积有一定的变化。因此，采用此灌封材料对旋变进行灌封后，由于灌封材料本身的体积变化形成一种内应力，在内应力的作用下容易造成旋变组件线圈绝缘破坏，导致旋变失效。灌封材料内应力的释放需要一定时间，旋变使用一定时间后，因为灌封材料产生应力变化将会导致旋变线圈绝缘损坏的可能。

如附图1所示，为现有技术中旋变灌封模具的结构示意图，旋变灌封模具包括：旋变灌封胶5、灌封模冒口7、灌封模流道8、灌封模模芯9和旋转变压器10。旋转变压器10包括旋变安装座与旋变定子。在灌封模模芯9与旋变定子铁心1之间存在着若干几个浇冒口，而灌封模流道8内的灌封胶在一定的压力下挤入旋变。常用的旋变灌封工艺流程为：准备灌封胶—抽真空—旋变、模芯定位—挤压灌胶—固化—脱模—去旋变定子铁心内圆表面的浇冒口。而现有技术中常用的旋变灌封后处理方法在旋变产品灌胶成形后，存在由于灌胶产生的冒口及流道中残余胶，且与产品成形为一体，而这些残余胶是不允许存在的，常用的处理方法是采用机械加工方法进行去除。现有技术的灌封胶采用环氧胶，其成份决定了旋变灌封时的流动性能。如果模具没有设计足够大的浇冒口，灌胶成形后胶中会存在质量缺陷，如：存在气孔或胶灌不满的情况。现有技术的灌封工艺在旋变工件与模具的接触面上会存留大量的灌封胶，因此灌封面上会留有加工余量，在胶成形后还要将多余的胶采用机械加工进行去除。

为提高轨道交通永磁牵引系统的使用寿命与可靠性，提升控制系统关键部件—旋变的使用寿命与可靠性是尤其重要的关键点，而旋变灌封工艺及选材直接影响旋变使用寿命与可靠性。因此，研发一种新的旋变灌封工艺及灌封材料成为当前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种旋转变压器灌封装置、方法及其应用，能够解决现有旋转变压器灌封工艺灌封内应力影响旋转变压器绝缘性能的技术问题，能够简化灌封工艺、提高灌封效率、提高旋变灌封的合格率。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种旋转变压器灌封装置的技术实现方案，旋转变压器灌封装置，由从外至内依次同心设置的旋变安装座、旋变定子、灌封模，以及位于所述旋变安装座、灌封模之间的旋变灌封胶组成。所述旋变灌封胶采用聚胺脂类灌封胶，所述旋变灌封胶被所述旋变定子分隔为下部胶和上部胶。所述旋变灌封胶填满所述旋变定子、旋变安装座与所述灌封模之间的间隙。

优选的，所述旋变定子包括旋变定子铁心和设置在所述旋变定子铁心上的旋变定子线圈。所述旋变灌封胶填满所述旋变定子铁心、旋变定子线圈、旋变安装座与所述灌封模之间的间隙。

优选的，所述灌封模采用无浇冒口、无流道的圆柱体结构。

本发明还另外具体提供了一种旋转变压器灌封方法的技术实现方案，旋转变压器灌封方法，包括以下步骤：

S100：准备旋变灌封胶；

S101：将所述旋变灌封胶抽真空；

S102：对旋变安装座与灌封模进行定位，并在所述旋变安装座与灌封模之间灌入旋变灌封胶，以形成下部胶；

S103：在所述旋变安装座与灌封模之间压入所述旋变定子；

S104：继续在所述旋变安装座、灌封模与旋变定子之间灌入旋变灌封胶，以形成上部胶；

S105：对经过所述旋变灌封胶灌封的旋转变压器进行固化处理；

S106：对经过固化处理的所述旋转变压器进行脱模，去除灌封模；

S107：清理旋变定子铁心内圈的胶膜。

优选的，所述步骤S100的旋变灌封胶准备过程进一步包括对所述旋变灌封胶进行定量称重的步骤。

优选的，所述旋变灌封胶采用双组份的聚氨酯材料。

优选的，所述步骤S107进一步为：使用清洁布擦拭，以去除所述旋变定子铁心内圈的胶膜薄层。

本发明还另外具体提供了一种如上所述灌封方法在制作永磁同步电机旋转变压器中的应用。

本发明还另外具体提供了一种如上所述灌封方法在制作轨道交通车辆永磁同步电机旋转变压器中的应用。

通过实施上述本发明提供的旋转变压器灌封装置、方法及其应用，具有如下有益效果：

（1）本发明采用聚氨酯类材料作为旋转变压器灌封材料，不但能够满足灌封工艺的要求，同时也能灌足旋变使用的要求，克服了常用灌封材料本身所引起的内应力对旋变线圈绝缘强度的影响；

（2）本发明简化了旋变灌封工艺，产品灌胶成形后，无多余的灌封胶浇口与冒口，产品不需灌胶的表面只有一层很薄的胶膜，只需用干净的抺布就可以，灌封成形后胶的处理方便，不会因为处理不当而造成旋变报废，提高了灌封的合格率与生产效率；

（3）本发明采用的灌封材料不但流动性与成型性要较好，同时材料成型固化后体积基本无变化，塑性较好、具有良好的绝缘性和抗振性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是现有技术旋转变压器灌封模具的结构示意图；

图2是本发明旋转变压器灌封装置一种具体实施方式的结构示意图；

图3是经过本发明旋转变压器灌封方法处理后的旋转变压器的结构示意图；

图4是经过本发明旋转变压器灌封方法处理的旋转变压器中间步骤的结构示意图；

图5是本发明旋转变压器灌封装置一种具体实施方式的立体结构示意图；

图6是经过本发明旋转变压器灌封方法处理后的旋转变压器的立体结构示意图；

图7是经过本发明旋转变压器灌封方法处理后的旋转变压器的装配结构示意图；

图中：1-旋变定子铁心，2-灌封模，3-旋变安装座，4-旋变转子，5-旋变灌封胶，6-旋变定子线圈，7-灌封模冒口，8-灌封模流道，9-灌封模模芯，10-旋转变压器，11-边盖，12-拉手，51-下部胶，52-上部胶。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

旋变：即旋转变压器的简称，是一种实现永磁控制系统与永磁同步电机之间信号传递的连接件；

灌封材料：通常采用有机绝缘材料，多组份未混合前为液态，按一定的比例混合后，在一定的条件下会固化成固体；

灌封工艺：对需要保护的部份利用其它能够流动的绝缘材料进行包容后再进行固化，使被保护件得到保护的一种工艺；

旋变灌封：采用灌封材料对旋变定子线圈进行包容，按照需要的形状进行固化，使其具有更好的绝缘性能，并能在工作时不受外界环境振动、水气的影响；

内应力：物质在一定条件下由于自身体积发生变化所形成的一种应力，他它在一定的条件下消失，如果内应力大于与其接触物质的表面张力，接触物质表面将会在内应力的作用下发生破坏。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图2至附图7所示，给出了本发明旋转变压器灌封装置、方法及其应用的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如附图2和附图5所示，一种旋转变压器灌封装置的具体实施例，灌封装置由从外至内依次同心设置的旋变安装座3、旋变定子、灌封模2，以及位于旋变安装座3、灌封模2之间的旋变灌封胶5组成。旋变灌封胶5采用聚胺脂类灌封胶，旋变灌封胶5被旋变定子分隔为下部胶51和上部胶52。旋变灌封胶5填满旋变定子、旋变安装座3与灌封模2之间的间隙。灌封模2进一步采用无浇冒口、无流道的圆柱体结构。作为本发明一种典型的具体实施例，灌封模2的上部边缘处还进一步设置有可活动的边盖11，灌封模2的顶部还进一步设置有拉手12。

如附图3、6和7所示，经过本发明旋转变压器灌封方法处理后的旋转变压器10包括：旋变安装座3、旋变定子、旋变转子4和旋变灌封胶5。旋变安装座3、旋变定子和旋变转子4从外至内依次同心设置，旋变定子进一步包括旋变定子铁心1和设置在旋变定子铁心1上的旋变定子线圈6。旋变灌封胶5填满旋变定子铁心1、旋变定子线圈6、旋变安装座3与灌封模2之间的间隙。旋变定子线圈6嵌入旋变定子铁心1组成旋变定子，旋变灌封胶5填满旋变定子铁心1、旋变定子线圈6、旋变安装座3之间的间隙，充分保证了旋变定子线圈6被包容而不受外界空气或其它环境的影响。

本发明上述具体实施例描述的旋转变压器灌封装置采用的聚氨酯类旋变灌封材料在性能上不但能够满足灌封工艺的要求，同时也能灌足旋转变压器的使用要求。聚胺脂类灌封胶与环氧类灌封胶相比较，在灌封材料的流动性与成型性方面要好，材料成型固化后体积基本无变化，塑性较好、抗振性更强。同时，本发明旋转变压器灌封装置的模具设计和灌封工艺也可以更加简化，灌封后胶的处理方法也十分简单，不会因为灌封胶处理而造成旋变失效的可能，因此旋变灌封的合格率更高。本发明具体实施例描述的旋转变压器灌封装置经过在各种轨道交通车辆，如动车组速度传感器上装车试用，传感器线圈几乎没有因灌封胶内应力发生破坏的现象。

实施例2

一种基于如上所述装置的旋转变压器灌封方法的具体实施例，包括以下步骤：

S100：准备旋变灌封胶5；作为本发明一种典型的具体实施例，旋变灌封胶5进一步采用双组份的聚氨酯材料；

S101：将旋变灌封胶5抽真空；

S102：对旋变安装座3与灌封模2进行定位，并在旋变安装座3与灌封模2之间灌入旋变灌封胶5，以形成下部胶51，如附图4所示；

S103：在旋变安装座3与灌封模2之间压入旋变定子；

S104：继续在旋变安装座3、灌封模2与旋变定子之间灌入旋变灌封胶5，以形成上部胶52；

S105：对经过旋变灌封胶5灌封的旋转变压器10进行固化处理；

S106：对经过固化处理的旋转变压器10进行脱模，去除灌封模2；

S107：清理旋变定子铁心1内圈的胶膜。

作为本发明一种较佳的具体实施例，步骤S100的旋变灌封胶5准备过程进一步包括对旋变灌封胶5进行定量称重的步骤。由于本发明上述具体实施例描述的旋转变压器灌封装置不包括灌封模冒口7和灌封模流道8，因此旋变灌封胶5的用量是固定可控的，这就进一步避免了旋变灌封胶5的浪费，同时也保证了旋变灌封胶5固化后的一致性。

作为本发明一种典型的具体实施例，步骤S107进一步为：使用清洁布擦拭，以去除旋变定子铁心1内圈的胶膜薄层。

实施例3

一种如上所述灌封方法在制作永磁同步电机旋转变压器中的应用。

实施例4

一种如上所述灌封方法在制作轨道交通车辆永磁同步电机旋转变压器中的应用。

本发明上述具体实施例描述的旋转变压器灌封方法工艺简单，而且对于旋变灌封后的处理方法更为简便。在旋转变压器产品灌胶成形后，不存在多余的灌封胶浇口与冒口，产品不需灌胶的表面只有一层很薄的胶膜，处理胶膜只需用干净的清洁布进行擦拭即可。同时，本发明的旋转变压器灌封工艺采用聚胺脂类灌封胶，流动性较好，无需外加压力灌封，灌封胶固化后无残余内应力，或只有极小应力而不足以影响旋变定子线圈本身绝缘层的附着强度。而现有技术中的传统用胶是采用环氧类灌封胶，流动性较差、灌封工艺复杂，且需要外加压力才能灌封，灌封胶固化后存在较大的残余内应力。

通过实施本发明具体实施例描述的旋转变压器灌封装置、方法及其应用，能够达到以下技术效果：

（1）本发明具体实施例描述的旋转变压器灌封装置、方法采用聚氨酯类材料作为旋转变压器灌封材料，不但能够满足灌封工艺的要求，同时也能灌足旋变使用的要求，克服了常用灌封材料本身所引起的内应力对旋变线圈绝缘强度的影响；

（2）本发明具体实施例描述的旋转变压器灌封装置、方法简化了旋变灌封工艺，产品灌胶成形后，无多余的灌封胶浇口与冒口，产品不需灌胶的表面只有一层很薄的胶膜，无需机械加工模具与旋变的分型面，只需用干净的抺布擦干净即可，灌封成形后余胶的处理方便，不会因为处理不当而造成旋变报废，提高了灌封的合格率与生产效率；

（3）本发明具体实施例描述的旋转变压器灌封装置、方法采用的灌封材料不但流动性与成型性要较好，同时材料成型固化后体积基本无变化，塑性较好、具有良好的绝缘性和抗振性能，保证了旋变使用所需的综合性能要求；

（4）本发明具体实施例描述的旋转变压器灌封装置、方法应用于轨道交通领域，能够有效提升控制系统关键部件的使用寿命与可靠性，从而大幅提高轨道交通永磁牵引系统的安全性、可靠性和使用寿命。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。