Ứng dụng tẩm resin cho động cơ điện

Ưu điểm của nguyên lý piston vô tận cho ứng dụng tưới rót định lượng

The trickle impregnation process protects against environmental influences and can increase the service life

Quá trình tẩm resin bảo vệ việc ngăn chặn sự ảnh hưởng của môi trường bên ngoài nhằm tăng tuổi thọ sản phẩm

Tẩm resin cho rotor và stator – một quy trình quan trọng trong sản xuất động cơ điện. Đặc biệt với việc điện khí hóa hệ thống truyền lực trong lĩnh vực ô tô, nhu cầu về động cơ bền bỉ với mật độ công suất tối đa và phát thải tiếng ồn thấp ngày càng tăng. Sách trắng này đề cập đến các giải pháp tự động hóa, đặc biệt là để tẩm động cơ điện và những ưu điểm của các phương pháp tẩm nhựa thông khác nhau. Việc phun định lượng nói riêng – với đúng công nghệ dispensing – mang lại tiềm năng to lớn liên quan đến việc tối ưu hóa các bước sản xuất riêng lẻ.

Cách điện và tẩm resin của cuộn dây stator và rotor

Chất lượng của lớp cách điện trong ổ điện quyết định độ bền và hiệu suất của động cơ. Đầu tiên dây tròn hoặc dây dẹt cần thiết cho cuộn dây được phủ một lớp dầu bóng (lớp cách điện sơ cấp) để đảm bảo cách điện. Sau đó, một lớp trượt được áp dụng cho dây tròn để tạo điều kiện cho việc quấn dây.

Trickling of a stator by means of a ViscoTec one-component dispenser

Rót nguyên liệu trên một stator bằng thiết bị phun định lượng 1 Thành Phần của ViscoTec

Sau khi quấn dây tròn hoặc sau khi nối dây dẹt, việc tẩm resin được thực hiện: resin được bôi lên dây để lấp đầy các lỗ trống trong các cuộn dây hoặc giữa cuộn dây và các lõi nhiều lớp. Và để khử bọt khí. Điều quan trọng là resin có độ nhớt thấp và được phun liên tục mà không có bọt khí. Chỉ bằng cách này, nó mới có thể len lỏi một cách tối ưu vào tất cả các cavities. Nhiệt độ trong quá trình gia nhiệt giai đoạn đầu, phun và quá trình sấy cũng là một biến số then chốt của 1 quy trình – cùng với linh kiện – phải được xác định vật liệu tương ứng. Cái gọi là cách điện thứ cấp làm tăng điện trở của máy điện quay (động cơ điện và máy phát điện). Điều này là do rung động được giảm thiểu bằng cách đóng và bịt kín các cavities. Điều này có thể dẫn đến đoản mạch và gây ra tiếng ồn. Lực cản cơ học do đó được tăng cường.

Như đã đề cập, giải pháp tẩm resin cũng phục vụ mục đích loại bỏ các bọt khí. Không khí là một chất cách nhiệt tốt và sẽ cản trở quá trình tản nhiệt. Nếu các bọt khí này được lấp đầy bởi resin, thì khớp nối nhiệt hoàn chỉnh giữa kim loại tấm và các cuộn dây sẽ được hình thành. Nhiệt có thể được tản ra một cách tối ưu. Trong các ứng dụng điện áp cao, không khí cũng có thể gây ra sự cố điện. Nhờ có phương pháp điền đầy (encapsulation), lớp cách điện bên trong các cuộn dây được cải thiện thêm và có thể ngăn ngừa được các hiện tượng đoản mạch do lớp men đồng gây ra. Hơn nữa, resin bảo vệ, chống lại sự tấn công của hóa chất, độ ẩm và bụi. Tóm lại là, tẩm resin có thể kéo dài tuổi thọ và cải thiện hiệu suất.

Các quy trình tẩm resin thông thường được sử dụng

Nhúng

  1. Nhúng: Sản phẩm đã được gia nhiệt được chìm trong bể resin với một tốc độ xác định. Resin trong quá trình tẩm đã gel lại nhờ cuộn dây được gia nhiệt trong quá trình nhúng. Làm giảm sự tổn thất do hiện tượng nhỏ giọt. Trong quá trình nhúng, xoay, linh kiện cũng được quay trong và sau quá trình nhúng. Sản phẩm sau đó được sấy trong khâu gia nhiệt.

Lợi ích của phương pháp nhúng:

  • Mọi kích thước sản phẩm đều có thể phù hợp
  • Chi phí đầu tư thấp
  • Dễ dàng mở rộng cho khối lượng lớn

Điền đầy chân không (Vacuum potting)

  1. Điền đầy chân không (Vacuum potting): Stator được kẹp trong khuôn, trong đó resin lỏng sẽ được chảy từ từ xuống. Lõi bịt kín được đặt ở trung tâm stator để đảm bảo độ kín chân không. Toàn bộ không gian và linh kiện được khử không khí bên trong. Vật liệu cần tẩm đã được khử khí được đưa vào trong chân không. Các bong bóng khí và các cavities là được điền đầy đáng tin cậy và các cuộn dây bằng đồng, các đường cắt và các khoảng trống được lấp đầy hoàn toàn bằng hợp chất potting. Sau khi vật liệu đã đóng rắn, lõi chặn được lấy ra một lần nữa.

Lợi thế của phương pháp vacuum potting:

  • Các cavities gây bọt khí được bỏ qua
  • Sản phẩm tẩm resin đạt chất lượng cao
  • Khả năng sử dụng nguyên liệu 2 thành phần

Tưới rót định lượng (Trickling)

  1. Tưới rót định lượng (Trickling): trong phương pháp này, stator được kẹp trên một trục gá và liên tục quay quanh trục của chính nó theo phương ngang. Linh kiện được làm gia nhiệt bằng lò nung thông thường hoặc cảm ứng. Trong quá trình quay, resin có độ nhớt thấp được tưới qua vòi phun ở các vị trí khác nhau bằng hệ thống đo lường. Nhờ hiện tượng mao dẫn, resin xuyên qua các cuộn dây và được phân phối đều trong stator để có kết quả ngâm tẩm resin chất lượng cao. Quá trình tưới rót đặc biệt thích hợp nếu chỉ một số khu vực nhất định của linh kiện cần phủ bởi resin.

Lợi thế của phương pháp trickling:

  • Lượng phun và lưu lượng có thể điều chỉnh chính xác -> có thể tiêu thụ ít resin ở mức chiết rót cao
  • Tối ưu cho việc ứng dụng vật liệu tẩm resin hai thành phần -> có thể đóng rắn nhanh ở nhiệt độ thấp -> giảm chi phí đầu tư và vận hành
  • Quy trình sạch thông qua việc xác định nguyên liệu tiêu thụ -> không làm ô nhiễm nhà máy với vật liệu resin
  • Material is saved because only the required quantity is dripped onto the components -> costs are reduced

Trickle materials

Thường vật liệu 1 và 2 thành phần được sử dụng để tẩm resin, hệ thống sấy epoxy resin và resin polyester. Những vật liệu này có độ nhớt thấp để có thể được đổ vào bất kỳ vị trí cavity nào, ngay cả những khu vực hẹp của cuộn dây. Hầu hết các loại resin đều được làm rắn bằng nhiệt. Tính chất điển hình của resin tẩm là cách điện tốt và khả năng bao phủ cao.

Resin một thành phần có ưu điểm là quy trình xử lý nhanh chóng rõ rệt và không cần trộn. Chúng rất thích hợp cho các quy trình nhỏ giọt và nhúng. Đầu tư cho hệ thống phun để dẫn chuyền nguyên liệu một thành phần thấp hơn đáng kể so với nguyên liệu hai thành phần. Quá trình đóng rắn đạt được bằng cách sử dụng năng lượng nhiệt và có thể cần các thiết bị gia nhiệt trong thời gian dài.

Resin hai thành phần gồm nhiều ưu điểm: chúng có thời gian đóng rắn ngắn, do đó đòi hỏi thời gian gia nhiệt ngắn hơn, có nghĩa là đầu tư thấp hơn và trên hết, chi phí năng lượng sẽ thấp hơn trong sản xuất. Chúng cũng có thời gian đóng rắn được xác định chính xác và độ ổn định lưu trữ tốt hơn. Sau khi đóng rắn, resin trở thành vật liệu đúc đàn hồi cứng. Nhược điểm là quy trình phức tạp hơn – do các thông số phun liên quan tới các tỷ lệ trộn khác nhau và việc lựa chọn đầu trộn tĩnh (static mixer) một cách phù hợp.

Ưu điểm của nguyên lý piston vô tận để nhỏ giọt/tưới rót

Dispensing systems based on the endless piston principle dispense practically pulsation-free and with extremely low shear forces

Hệ thống dispensing dựa trên nguyên lý piston vô tận phun liên tục với lực shear (*) cực kỳ thấp

Khi tẩm động cơ điện bằng cách nhỏ giọt, công nghệ khoang bơm lũy tiến, ví dụ, dựa trên hệ thống phun ViscoTec, đảm bảo kết quả tốt nhất. Nguyên lý hoạt động dựa trên nguyên lý piston vô tận. Rotor bằng thép không gỉ thực hiện chuyển động quay lệch tâm trong stator có các lớp đàn hồi. Các khoang giữ nguyên liệu trong máy bơm khoang tiến bộ tạo thành một thể tích xác định: một lượng chính xác được phân ra cho mỗi vòng quay. Do tỷ lệ giữa tốc độ truyền động và thể tích xả, có thể dễ dàng điều chỉnh thể tích phun cũng như tốc độ phun. Nếu các thông số quy trình thay đổi do sự thay đổi của thành phần hoặc nguyên liệu, cả thể tích phun và tốc độ phun đều có thể được điều chỉnh dễ dàng và nhanh chóng thông qua hệ thống điều khiển ViscoTec.

Việc nhỏ giọt của nguyên liệu hai thành phần đòi hỏi sự điều chỉnh và hiệu chuẩn chính xác của cả hai bộ phun cũng như lựa chọn đúng đầu trộn tĩnh. Hệ thống phun hai thành phần của ViscoTec được thiết kế theo mô-đun và có thể được kết hợp với các kích cỡ khác nhau để đạt được nhiều tỷ lệ trộn đa dạng. Cả hai thành phần được dẫn chuyền hoàn toàn riêng biệt cho đến khi chúng đi vào đầu trộn tĩnh. Điều này ngăn cản quá trình đóng rắn bên trong thiết bị phun. Việc lựa chọn đúng đầu trộn tĩnh là yếu tố quyết định để có kết quả trộn tốt. Ngoài ra, ViscoTec cung cấp nhiều lựa chọn về đầu kết nối phù hợp với thiết bị. Do đó có thể kết nối tất cả các đầu trộn thông thường một cách dễ dàng.

Bơm với khoang bơm lũy tiến hoạt động với lực shear(*) thấp, không van và không ngắt quãng. Phun đồng nhất, không ngắt quãng là điều kiện tiên quyết quan trọng để có kết quả tưới rót/điền đầy chất lượng cao: đường làm kín giữa rotor và stator tạo ra lực shear (*)  nhỏ nhất với vật liệu và đồng thời cấp lượng dự trữ được bịt kín mà không cần van đóng mở. Độ nhớt khác nhau, đặc tính thixotropic, hàm lượng chất rắn cao và vật liệu phun dễ phản ứng cần đòi hỏi phải được xử lý rất nhẹ nhàng. Công nghệ piston vô tận có sự ổn định áp suất và không phụ thuộc vào độ nhớt. Nó đạt được độ chính xác phun đặc biệt cao. Độ lặp lại đảm bảo > 99% hay vượt xa tỉ lệ này trong hầu hết các ứng dụng. Tính năng hút lại có thể được cài đặt để ngăn không cho vật liệu bị kéo sợi do nhiễu từ các nozzle phun.

Ngoài phun định lượng, việc hút/cấp vật liệu và nếu cần thiết, ngay cả xử lý các vật liệu cũng phải được xem xét. Vì kết quả của việc tẩm resin phải không có bọt khí, nên xử lý vật liệu bằng hệ thống trung gian, chẳng hạn như khử khí, trước quá trình phun. Tuy nhiên, các tính chất hóa học và lưu biến phải không thay đổi. Không thể loại trừ hiện tượng lắng cặn với các loại resin có chất độn; tuy nhiên, nó có thể được ngăn chặn bằng thiết bị khuấy thích hợp hoặc một chu trình tuần hoàn khép kín.

ViscoTec bao gồm danh mục sản phẩm hoàn chỉnh – từ việc cấp/hút và xử lý vật liệu cho đến ứng dụng định lượng chính xác của vật liệu. Bạn có thể tìm thêm thông tin trên trang web tại https://www.viscotec-asia.com/vi/products/

Here you can find out in which manufacturing processes in the field of e-mobility, dosing systems from ViscoTec can be used.