磁浮列车地面模组真空浇注工艺概述_杨涛.pdf

增刊磁浮列车地面模组真空浇注工艺概述杨 涛 宋传奇（哈尔滨电机厂有限责任公司）摘 要：磁浮交通在超高速轨道交通领域具有良好的应用前景，电磁悬浮地面模组的设计和制造是其核心技术之一。本文对磁浮轨道集成化模组的装配过程、真空浇注材料的选择、浇注设备的功能和参数，以及真空浇注的工艺过程进行论述，作为该领域相关工艺和设备的重要参考。关键词：磁悬浮；直线电机；地面模组；真空浇注 引言真空管道飞行列车是未来轨道交通领域的重要发展方向，在国家“十四五”规划中指出，要大力发展轨道交通，推进高速度等级中国标准动车组重大技术装备的研发。作为新型轨道交通技术的典型代表，磁浮交通具有无机械接触磨损、运行速度高、安全可靠、环境友好等优点，在超高速轨道交通方面具有良好的应用前景，。而磁浮系统核心技术之一就是电磁悬浮地面模组的设计和制造，本文就地面集成化模组的制造工艺进行论述，包括推进线圈的绝缘工艺、模组装配，以及真空浇注的材料、设备和工艺过程的介绍。地面模组装配磁浮轨道每公里大约需要安装 千套地面集成化模组，单套模组则由推进线圈、悬浮线圈、浇注结构体、高压插座、螺栓衬套、内屏蔽板等组成。其制造的基本流程是：利兹线下料、匝间绝缘处理及焊线、线圈绕线及压形、主绝缘绕包、真空浸漆及固化、模组装配（高压插座、螺栓衬套、屏蔽板及补强材料等）、真空浇注、打磨及后处理、导电漆喷涂及烘干、耐候面漆喷涂及烘干、试验等，。其中推进线圈的绝缘处理是整套模组制造的关键环节。推进线圈的绝缘处理首先是利兹线下料并换位编织，通过压型使线束截面成矩形，应尽量密实防止股间出现孔洞，然后用亚胺粘带包绕形成匝间绝缘；将整匝利兹线绕制形成推进线圈的导线，引线末端去掉漆包绝缘后分别焊接高压插座；在导线主体及引线分别半叠绕不少于 层的少胶云母带后，整体放入模具并夹紧，通过 工艺进行真空压力浸漆，再放入烘炉进行烘干固化；清理后绝缘完成，按图纸要求将所有结构件装配到浇注模具中，即可实施模组的真空浇注工艺。浇注材料的选择.环氧树脂因双酚 环氧树脂固化后具有优异的的机械性能和绝缘性能，广泛被作为变压器、互感器等高压电器的绝缘部件。为提高浇注产品的某种特性可添加不同类型的环氧树脂：添加多官能树脂可提高耐热性、添加溴化环氧树脂可提高阻燃性、添加脂环族环氧树脂可提高耐候性等等。为使浇注体具有足够的机械强度和韧性，树脂的环氧值应控制到一个适合的范围内，根据地面模组的性能要求，选用相对分子量在 比较合适。另外，环氧树脂的氯含量也很关键，机氯含量过高会降低高温下的绝缘性能；无机氯含量过高会影响电性能；氯离子等杂质超标，就会增加整个浇注体的内应力。.固化剂固化剂在浇注材料中与环氧树脂同等重要，对浇注体的性能和浇注的工艺性有着重要影响。固化剂有多种，如胺类固化剂、酸酐类固化剂等，不同类型的固化剂会导致固化产物的性能有所不同。对于地面模组的浇注体，因胺类固化剂对双酚 环氧树脂活性大、放热多，所以应选择酸酐类固化剂，其主要性能指标是酸值和酐基含量等。.无机填料无机填料的作用是提高环氧浇注体的导热性、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等，还可降低收缩率，提高耐电弧性。填料必须是中性或弱碱性，对环氧树脂和固化剂为惰性。氧化铝是环氧浇注材料中常用的填料，与树脂混合性好，并且浇注后介电性能、力学性能优异。通过对浇注试样的力学性能（弯曲强度、冲击强度和拉伸强度）测试，获得环氧树脂浇注体中树脂与氧化铝填料的最佳比例。另外，氧化铝的粒度及分布状态也会影响着浇注试样的强度：粒度大会造成其比电气技术与经济 技术与交流增刊 表面积过小易沉淀，分布不均会造成浇注体内应力分布不均等。真空浇注设备真空浇注设备由环氧树脂混合终混罐、真空浇注罐及相应的加热系统、真空系统等组成，自动化程度高，可记录生产工艺曲线和数据。动态混料真空浇注系统适用于中低压绝缘件、电流、电压互感器等产品的真空浇注生产工艺，对上料、配料、脱气、混合、真空、加热等工艺进行自动控制，对生产相关参数如重量、温度、真空度等进行采集、监测和显示。运行过程的变量数据可根据工艺需要自由修改，设备可进行远程监控，进行设备故障的诊断及排除。真空浇注设备包含混料罐一套、真空压力浇注罐一套、加热系统三套、真空系统二套、控制系统一套、气动及加压系统一套、浇注阀门管道一套、钢架平台一套、工作台车一套、罐外轨道架一套、浇注管路系统一套等，主要参数如下：浇注罐有效尺寸：（卧式）；最大模具尺寸：；终混罐有效容积：；浇注罐极限真空度：；浇注罐最大施加压力：.；浇注罐空载泄漏率：；浇注罐工作温度：（可调整）。浇注及固化工艺全真空自动压力浇注工艺（从环氧树脂的配料、混料到最 后 的 浇 注 完 成 的 整 个 过 程 都 是 在 小 于.的真空度下进行）已普遍用于高频高压电气设备的绝缘处理，具有良好的机械性能和绝缘性能，模组浇注体固化后表面光洁、无砂眼、无气泡，尤其是有切口的浇注模具，高效无污染。.混合料的预处理环氧树脂和填料在树脂罐，而固化剂在固化剂罐分别进行的，首先按规定的工艺和时间进行脱气处理。然后使混合料形成一层物料薄层，进而利用真空系统将水气吸出。混合料的粘度控制是难点，粘度过高不仅不利于薄膜脱气，而且浇注到模具中也易产生砂眼，如果粘度过低混合料无法传送。.终混料的浇注将预处理过的混合料，以及固化剂罐内的固化剂，按照配比最终通过混料器形成终混料。终混料的混合时间要控制好，时间过长会引起终混料粘度的急剧升高，堵塞混料器，时间过短则混合效果不佳。浇注过程中，将速率控制在 .最佳，速率过快容易产生气泡，速率过慢不仅影响生产效率还会引起混合料粘度的增加。.固化过程模组浇注完成后必须立即将模具转移至烘炉中进行固化，固化的温度是根据环氧浇注料体系设定的。由于反应初期会释放出大量的热，因而升温速率应平缓，达到一定温度时运行恒温，恒温设定要高于玻璃化转变温度，整个固化时间约为。另外，固化过程中烘炉内各处温度要均匀且与实际温度偏差小于。结束语所有浇注体的电气试验中局部放电量是必须考核的，局部放电的产生是由于绝缘结构中存在着瑕疵，即在绝缘中存在空穴。对于模组浇注体的局部放电，产生的原因是多种的，例如推进线圈的绝缘工艺、高压插座或螺栓衬套的装配，或者是补强网格布填塞等等。浇注结构体中微小气泡在电场作用下就会导致局部放电增大，由于气体的介电系数小于环氧树脂的介电系数，故气泡上所承受的场强比其邻近的环氧树脂高而产生局部放电。因此，在保证浇注工艺的同时，还要注意导线、线圈、屏蔽板等结构件的表面是否光滑平整。环氧浇注体的开裂问题是要杜绝的，因应力集中会导致在对地面模组进行高、低温试验时尖角处浇注体产生裂纹，模组长时间工作后，推进线圈相对空气或悬浮线圈产生电弧导致内部发热而产生高温，热量积聚造成有机材料炭化。所以在模组在设计时，应保证内部无任何尖角或其他能引起应力集中的部位，以避免地面模组内部产生裂纹而导致绝缘失效。参考文献 邓自刚，刘宗鑫，李海涛，等.磁悬浮列车发展现状与 展 望 西 南 交 通 大 学 学 报，（）：.倪章松，张军，符澄，等.磁浮飞行风洞试验技术及应用需求分析 空气动力学学报，（）：.常晓靓，李思慧.环氧树脂真空浇注工艺研究 山东工业技术.黎斌.高压电器设计 北京：机械工业出版社，：.吴海军.环氧树脂真空浇注工艺过程及注意事项 变压器，（）：.何愈.高压 开关用浇注环氧树脂的研制和应用性能 热固性树脂，（）：.张敏.高电压环氧树脂浇注电力变压器局放分析与改善 机电工程技术，（）：.张阳，李凯，胡语珊.环氧浇注干式变压器开裂失效分析 理化检验 物理分册，（）：.（收稿日期：）电气技术与经济 技术与交流