中小型電機(jī)定轉(zhuǎn)子絕緣漆檢測

趙 歡

（ 上海寶慶通用電工有限公司 上海 201604）

中小型電機(jī)定轉(zhuǎn)子絕緣漆檢測

趙 歡

（ 上海寶慶通用電工有限公司 上海 201604）

簡要介紹了上海寶慶通用電工有限公司生產(chǎn)的滴浸絕緣漆和浸漬絕緣漆的常規(guī)檢測項(xiàng)目、測試方法及判定指標(biāo)，并結(jié)合生產(chǎn)、檢測和應(yīng)用中遇到的各種問題展開討論。對于制定相關(guān)產(chǎn)品的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)規(guī)范有著一定參考作用。

絕緣漆 檢測 電動(dòng)工具

1 前言

上海寶慶通用電工有限公司生產(chǎn)的絕緣漆主要分為滴浸絕緣漆和沉浸絕緣漆。滴浸絕緣漆主要有環(huán)氧樹脂型和不飽和聚酯樹脂型，均為無溶劑絕緣漆，主要用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的絕緣處理。沉浸絕緣漆主要有溶劑型和水溶性絕緣漆兩類。絕緣浸漆處理作為電機(jī)制造過程中的一道關(guān)鍵工序，絕緣處理過程起著至關(guān)重要的作用，對于電機(jī)的性能、使用壽命產(chǎn)生直接影響。在建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的今天，環(huán)保節(jié)能型的電器產(chǎn)品備受青睞，同時(shí)用戶也更加關(guān)注產(chǎn)品的使用性能和使用壽命。因此加強(qiáng)絕緣漆產(chǎn)品的出廠檢驗(yàn)，制定一套涵蓋絕緣漆各個(gè)方面性能指標(biāo)的檢驗(yàn)規(guī)范較為重要，以使檢驗(yàn)測試方法合理、方便、快捷。

2 無溶劑絕緣滴浸漆的檢測

目前轉(zhuǎn)子用滴浸絕緣主要是環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯樹脂兩種類型?，F(xiàn)以本公司生產(chǎn)的DF-201環(huán)氧型無溶劑絕緣漆、DF-201-2無溶劑絕緣漆及UP-850不飽和聚酯絕緣漆為例進(jìn)行說明。

2.1 漆液外觀和固化后漆塊外觀

漆塊的硬度及韌性一般用平口螺絲刀趁熱按壓漆塊表面來判斷。如漆塊韌性不夠，將會(huì)出現(xiàn)完全開裂。需考慮配制時(shí)是否攪拌均勻；檢查生產(chǎn)時(shí)加料是否有誤。

DF-201-2漆塊硬度比DF-201略軟，韌性稍差。配置UP-850需攪拌均勻，否則可能由于固化劑分散不均而反應(yīng)不均造成開裂等問題。

表1為無溶劑絕緣滴浸漆漆液外觀及漆塊外觀總結(jié)。

表1 無溶劑絕緣漆漆液外觀及漆塊外觀

2.2 凝膠時(shí)間

DF-201環(huán)氧型無溶劑絕緣漆凝膠時(shí)間受溫度影響比較明顯，考慮到客戶的使用工藝，產(chǎn)品的凝膠時(shí)間會(huì)隨氣溫變化而略有改變。冬季較短，為4min左右，夏季為4.5min左右。圖1為一年中每月產(chǎn)品凝膠時(shí)間平均數(shù)據(jù)。

F-201-2無溶劑絕緣漆凝膠時(shí)間為3min30s左右，圖2為一年中每月產(chǎn)品凝膠時(shí)間平均數(shù)據(jù)。

UP-850不飽和聚酯絕緣漆的凝膠時(shí)間一般為1min40s左右。由于乙組分的用量很少，如果手工攪拌不均勻，凝膠時(shí)間可能會(huì)產(chǎn)生較大差別。

圖2 DF-201-2每月凝膠時(shí)間平均數(shù)據(jù)

2.3 表干試驗(yàn)

DF-201-2無溶劑絕緣漆是將1.5g漆液倒入鋁箔盒中置于115℃烘箱中0.5h；UP-850不飽和聚酯絕緣是將1g漆液倒入鋁箔盒中放入105℃烘箱中0.5h。取出后表面不粘為通過。

2.4 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度反映了固化物的耐熱性能，與材料固化程度有關(guān)。在沒有完全固化之前，一般固化溫度越高，時(shí)間越長，固化越完全，Tg也就越高。圖3為DF-201環(huán)氧型無溶劑絕緣漆及DF-201-2無溶劑絕緣漆130℃固化一小時(shí)后Tg。

圖3 DF-201及DF-201-2無溶劑絕緣漆的Tg

UP-850不飽和聚酯絕緣漆無明顯的吸熱峰，即無明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變過程，無確切的Tg。

2.5 熱變形溫度

熱變形溫度反映了一定溫度下材料的抵抗變形的能力。DF-201環(huán)氧型無溶劑絕緣漆熱變形溫度為110～115℃；DF-201-2無溶劑絕緣漆熱變形溫度比DF-201略低，為105～110℃；UP-850不飽和聚酯絕緣漆熱變形溫度可達(dá)130℃。

李雙岱略一抱拳：“秦捕頭，請了?！痹捯粑戳耍瑖u的一聲尖嘯，繩鏢已襲向秦鐵崖上盤。秦鐵崖正在還禮，想閃避時(shí)，繩鏢已近，他干脆不避讓，右手探出，抓住鞭索。怪異的事情發(fā)生了，鞭索居然在他手中竄出一尺，鏢尖繼續(xù)上襲，那碩大的魚鉤，一下鉤住他左肩！

2.6 存儲(chǔ)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

在60℃環(huán)境下，DF-201環(huán)氧型無溶劑絕緣漆存儲(chǔ)穩(wěn)定期時(shí)間一般為3h左右；UP-850不飽和聚酯絕緣漆存儲(chǔ)穩(wěn)定期時(shí)間為6h左右；DF-201-2無溶劑絕緣漆存儲(chǔ)穩(wěn)定期介于兩者之間。

2.7 工頻電氣強(qiáng)度

無溶劑絕緣滴浸樹脂產(chǎn)品的性能非常穩(wěn)定，因此工頻電氣強(qiáng)度變化幅度很小。表2為三種無溶劑絕緣漆平均工頻電氣強(qiáng)度。

表2 無溶劑絕緣漆平均工頻電氣強(qiáng)度

3 水溶性絕緣漆的檢測

水溶性絕緣漆主要有水溶性樹脂、固化劑、穩(wěn)定劑、助溶劑、消泡劑、流平劑、去離子水等組成。漆液受熱后，水揮發(fā)時(shí)要吸收大量的熱量。因此漆液中含有較多液態(tài)水時(shí)，即使環(huán)境高于100℃,漆液的溫度也不可能超過100℃。而在100℃左右時(shí)，樹脂與固化劑的反應(yīng)速度非常慢，仍處于液態(tài)。水完全氣化以后，樹脂與固化劑的溫度逐步接近環(huán)境溫度，當(dāng)達(dá)到120℃時(shí)，固化反應(yīng)加速，隨著時(shí)間的延長，樹脂與固化劑完全反應(yīng)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，完成固化過程，形成不溶于水和溶劑的漆膜。

現(xiàn)以本公司生產(chǎn)的D1、D2、D3、D/35、UP-850D水溶性絕緣漆為例說明。

3.1 漆液外觀及固化后漆膜外觀

水性漆外觀見表3。

表3 水性漆外觀

3.2 PH值

由于漆液的PH值對漆液的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、長期使用連續(xù)性影響非常大，PH值越高漆液的儲(chǔ)存穩(wěn)定性越長，但堿性過強(qiáng)容易對電機(jī)配件如套管、絕緣紙等產(chǎn)生相容性問題。因此必須嚴(yán)格控制水性漆的PH值。表4為五種水性漆PH控制指標(biāo)。

表4 水性漆PH值指標(biāo)

3.3 適用期

適用期與漆液的存儲(chǔ)時(shí)間直接相關(guān)，水性漆一般要求在室溫下存儲(chǔ)期不低于半年。將漆液置于60℃烘箱中觀察其適用期，滿足標(biāo)準(zhǔn)即為合格。表5為五種水性漆適用期控制標(biāo)準(zhǔn)。

表5 水性漆適用期控制標(biāo)準(zhǔn)

3.4 粘度和固含量

水性漆使用過程中，粘度過大，浸漆過程中漆液難以完全滲透到線圈和片層中；粘度過低，將直接導(dǎo)致定子掛漆量偏低，使得線圈粘結(jié)性不夠。同等粘度時(shí)，固含量越高，烘干后實(shí)際有效掛漆量越高，線圈的粘結(jié)性也更好。因此，應(yīng)該嚴(yán)格控制水溶性絕緣漆的粘度和固含量。表6為五種水性漆粘度和固含量控制標(biāo)準(zhǔn)。

表6 水性漆粘度、固含量標(biāo)準(zhǔn)

3.5 銅片浸漆固化外觀及工頻電氣強(qiáng)度。

紫銅片浸漆固化后，五種水性漆的基本要求均為銅片表面附著均勻，平整無氣泡，漆膜無發(fā)綠現(xiàn)象；浸水24h后漆膜不脫落。

水性漆的工頻電氣強(qiáng)度基本要求是：干態(tài)大于80MV/m，濕態(tài)大于60MV/m，高壓保持率大于80%。實(shí)際檢測中，水性漆的干態(tài)工頻電氣強(qiáng)度在80MV/m以上。

3.6 鐵芯潮態(tài)干態(tài)生銹實(shí)驗(yàn)

按照客戶的水性漆使用工藝，向水性漆中加20%的水，混合均勻后，浸鐵芯，置于溫度60℃、濕度90%的潮濕試驗(yàn)箱中30min，觀察鐵芯表面應(yīng)該無大面積銹斑，允許少量粉銹斑。另取一鐵芯浸漆后在130℃烘箱中烘烤1.5h，再置于潮濕試驗(yàn)箱中24h，觀察鐵芯表面應(yīng)該平整光滑，完全無銹斑。

分析日常檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，潮態(tài)時(shí)D1漆的鐵芯生銹狀況比其他四種水性漆略差，銹斑略多，銹蝕面積稍大。

4 檢測過程中的問題和討論

4.1 無溶劑絕緣滴浸漆

同一樣品測出的凝膠時(shí)間與實(shí)驗(yàn)設(shè)備有關(guān)。以前采用節(jié)點(diǎn)溫度控制器來控制油浴溫度，由于溫度誤差較大，導(dǎo)致凝膠時(shí)間波動(dòng)較大。后來開始使用新的自動(dòng)控制溫度裝置，經(jīng)反復(fù)測試，發(fā)現(xiàn)在新儀器上測出凝膠時(shí)間比原來設(shè)備測出的平均多10s左右。因此在試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比時(shí)，必須轉(zhuǎn)換成在同一設(shè)備上的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

存儲(chǔ)穩(wěn)定期,與在烘箱中放置位置，試驗(yàn)瓶中漆量等均有關(guān)系。離風(fēng)口處越近和小瓶中用量越少，穩(wěn)定期越短。一般來說，做存儲(chǔ)穩(wěn)定期時(shí)需進(jìn)行比較試驗(yàn)，新產(chǎn)品和老產(chǎn)品同時(shí)配制，各試驗(yàn)瓶中漆用量一致，放置位置盡可能靠近，然后進(jìn)行觀察比較。另外，當(dāng)瓶中漆液粘度增大時(shí)即判定為存儲(chǔ)期終點(diǎn)，因此越到接近終點(diǎn)時(shí)觀察頻率越大，基本每隔15min查看一次，以免錯(cuò)過時(shí)間造成較大誤差。

表干試驗(yàn)中漆液固化快慢與鋁箔盒放置位置有關(guān)。直接放在下方鏤空的鐵網(wǎng)上，空氣傳熱較快，升溫迅速，因此固化較快；而放在環(huán)氧塊上烘，由于環(huán)氧塊傳熱稍慢因此升溫平穩(wěn)，固化較慢。這比較符合絕緣漆實(shí)際使用情況，因此表干試驗(yàn)結(jié)論以后者方法所得為準(zhǔn)。

熱變形實(shí)驗(yàn)中，不飽和聚酯絕緣漆的變形量隨溫度上升逐漸升高，而環(huán)氧類絕緣漆的變形量在熱變形溫度附近出現(xiàn)突變。因此，從熱變形過程看，不飽和聚酯絕緣漆明顯優(yōu)于環(huán)氧類絕緣漆。由于樣條從磨具中取出，四周棱角處會(huì)有突出，為避免測量樣條厚度出現(xiàn)較大誤差，需將樣條磨平處理，但樣條不宜磨得過細(xì)，以免與其他樣條對比出現(xiàn)較大誤差。

4.2 水溶性絕緣浸漬漆

靜置一段時(shí)間后，D35漆液表面會(huì)出現(xiàn)消泡劑聚集引起的絮狀物質(zhì)；D3漆液中間會(huì)出現(xiàn)由于少量白色絮狀物聚集。這兩種物質(zhì)在搖晃后即可消失，屬于正常情況。因此，需在使用前搖晃均勻再進(jìn)行試驗(yàn)。

一般來說，PH值越大，適用期時(shí)間越長。但PH值過大可能影響漆膜性能，因此PH值應(yīng)控制在指標(biāo)之內(nèi)。根據(jù)不同客戶生產(chǎn)工藝要求，PH值也可能有所不同。例如UP-850D，紹興雪花要求為7.5，最佳為7.5～7.7；四川雷士要求為7.7～8.0；福建福安要求為7.5～7.7。

漆液在烘箱中會(huì)先出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象再慢慢出現(xiàn)沉淀，因此上述適用期終點(diǎn)無法非常精確。一般在出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象時(shí)記下時(shí)間，出現(xiàn)沉淀時(shí)再記下時(shí)間，前者數(shù)值符合控制標(biāo)準(zhǔn)即可。

水性漆中水、酒精、NN以及其他物質(zhì)含量均會(huì)影響粘度大小。車間生產(chǎn)中對水性漆粘度影響的因素主要是水和酒精加入量的準(zhǔn)確性，因此當(dāng)粘度不合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需考察這兩個(gè)原料的加人量。

銅片浸漆實(shí)際檢測中，UP-850D漆的銅片上有較多微小褶皺，而其他四種銅片表面光滑幾乎無褶皺。由于褶皺的存在會(huì)給漆膜厚度測量帶來較大誤差，因此在浸漆提起后一般將銅片懸掛0.5h讓銅片上的小氣泡消除后再掛入烘箱固化。

工頻電氣強(qiáng)度測試中，銅片上的漆膜厚度一般控制在0.02～0.06mm。漆膜過薄，擊穿電壓低，計(jì)算出的工頻電氣強(qiáng)度誤差較大；漆膜過厚，容易發(fā)生在儀器測量范圍內(nèi)無法擊穿現(xiàn)象。因此，可根據(jù)漆液固含量及粘度決定是否加水或酒精稀釋。

5 結(jié)語

上述實(shí)驗(yàn)手段能夠滿足目前定轉(zhuǎn)子絕緣漆性能的基本檢測，保證產(chǎn)品滿足客戶的使用要求。隨著電動(dòng)工具行業(yè)的進(jìn)步，相關(guān)絕緣材料也必須有相應(yīng)的發(fā)展，與此同時(shí)檢測項(xiàng)目也會(huì)日益完善，才能適應(yīng)電動(dòng)工具行業(yè)的發(fā)展需求。

[1] GB/T 1408.1-2006 固體絕緣材料電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法 工頻下的試驗(yàn)

[2] GB/T 1410-2006 固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗(yàn)方法

[3] GB/T 15022.1-2009 電氣絕緣用樹脂基活性復(fù)合物 第1部分：定義和一般要求

[4] GB/T 15022.2-2007 電氣絕緣用樹脂基活性復(fù)合物 第2部分：試驗(yàn)方法