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清漆(凡立水)為漆包線圈固定最常使用的黏著劑,其使用極為費事和麻煩,需先涂抹或浸泡后,再經長時間之烘烤或爆曬方可固定成型,且十分容易造成室內環境不佳,導致氣味難聞及空氣污染等。密閉空間內任其揮發,達到一定濃度后,自燃危險系數非常高。傳統所采用之溶劑成分不符合國際環保法規,被國際電機行業所禁止使用。目前符合法規之環保型清漆,使用上的不便性依然存在,且成本較高。為改善清漆使用上的種種困擾,可選擇自溶性漆包線,作為漆包線圈固定用之材料。
自溶性漆包線具有三層結構,分別為銅導體層、絕緣層與自溶膠層,比傳統漆包線增加一層披附物。在相同的漆包線外徑和電機槽滿率不受影響的情況,可考慮用自溶性漆包線,但是需考慮漆包線間的層間絕緣效果,絕緣層可能有所降低,需在自溶膠層與絕緣層厚度之間權衡。若線圈層數過多時,則自溶膠層就會變薄,需要考慮有足夠的膠層固定漆包線,保證層間絕緣層的效果。
自溶性漆包線有絕緣厚度,再加上一層自溶膠,層間絕緣強度仍可保持持相同水平。當外徑會增加,導致槽滿率上升,會產生耐壓和制造困難的問題,現有處理是在外徑不變的條件下,考慮降低自溶膠層厚度。自溶性漆包線具有三種黏著方式可供選擇,分別為溶劑、通電及熱風,其中溶劑可視為化學作用,而通電及熱風視為加熱固定法。
溶劑式:溶劑為甲醇或酒精,與自溶層接觸后,產生化學反應而具黏著性,待風干后固定。若將漆包線圈浸泡于溶劑中,則需注意時間掌控,若超時則黏著層會溶解于溶劑中;若浸泡時間太短,則僅表面具黏著效果。現行制作方式制作線圈時,將自溶性漆包線先沾上溶劑,再卷繞成型固定,這一制程可減少溶劑揮發量,避免自溶膠水溶解與溶劑中。熱風式:由外部提供熱源使自溶性漆包線之自溶膠水達到熔點,產生黏著效果。該方法十分簡單,大多使用熱風槍或烤箱制作,將溫度設定熔點溫度進行烘烤即可。與電通電式:由高溫使自溶膠水產生黏性,與熱風式較不同為熱源是由銅導體直接產生;通過輸入電流產生的導通損耗轉化為熱能,對線圈直接加熱,可用較少的能量達到相同溫升之效果。通電式黏著方式使用技巧
通電式由輸入電壓,使線圈自行產生溫升效果,要輸入多大的電壓?何時會達到自溶較之熔點溫度?要經由反復的試驗以獲得結果。對線圈溫度判斷方式,可觀察電源的電流變化,即可確定漆包線是否已達到自溶膠水熔點溫度。
電阻值變化分析:銅的絕對溫度為零下234.5℃,此時,銅導體的電阻值為零,隨著溫度增加使電阻值按比例增加,銅導體電阻值與溫度存在線性關系,公式如下:由上公式可輕易判斷溫升后之電阻值,例如目前室溫為20℃,線圈電阻值為100Ω,要將自融性漆包線升至180℃以上,使自溶膠水達到熔點,則溫升后電阻值為162.87Ω。輸入電壓之選擇,輸入電壓越高,溫升所需時間越短,固化速度就越快,輸入電壓越低,則反之。
以電機常用之2種漆包線進行比較,自溶線A為外加自溶膠層線材,自溶線B為絕緣層較薄之線材,自溶線C為外徑為標準的線材。由此四種規格差異進行比較可知,槽滿率受到漆包線完成外徑增加而上升,絕緣耐壓值會有一定程度下降。
自溶線C用較薄之絕緣層和自溶層,導致其線圈圈特性與標準漆包線有明顯差異,表示此線材所卷繞之線圈電感值有差異性,不代表無法使用。就電暈部分,其層間耐壓強度仍屬安全,無線圈間跳電之情況,無需擔心心短路。可觀察到在線圈最外側會有部分未黏著線段,采用較厚之自溶膠層及延長加熱時間可改善這一現象,但仍無法達到完全黏著效果。主因為最外側線圈緊密度不足,且直接與空氣接觸,導致溫度較低而影響黏著效果。
電機線圈固定需要有提高產品合格率、增加使用產品壽命、提升散熱效果及改善噪音等效果,傳統的清漆制程已逐漸淘汰及改良,無論采用塑料端蓋、塑膠包射及自融性漆包線都可作為取代方案,新方案往往需要提供更快更省成本之效益。自溶性漆包線在增加成本的情況下,線圈的固定效果仍需要改進,因此,目前自溶性漆包線沒有被電機制造業廣泛應用。其使用經驗及技術的發展,仍有待電機制造業共同努力研究。
(責任編輯:fqj)
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