微特電機的環氧澆鑄絕緣技術

何新田  (西安微電機研究所)

1環氧澆鑄在微特電機中的應用

    微特電機系一類結構緊湊、加工精細、性能露求特殊的精密器件，應用在軍品配套、自動控制系統等高可靠性場合下的微特電機的環氧澆鑄整體密封絕緣結構具有優異的抗環境破壞性能的特點，所以得到了推薦和應用。目前較常見的有通孔定子的灌封結構、電樞鐵心連同繞組及兼作槽楔的換向片整體澆鑄結構、線繞盤式及杯形電樞的樹脂鑄型等澆鑄結構。

    同電子技術和電工領域常用的澆鑄工藝一樣，大多采用真空澆鑄技術，以保證澆鑄質量，其專用工藝裝備大多為引進設備。在微電機行業，由于批量和規模生產尚未建立起來，所以實際仍停留在手工操作的水平上。

2微特電機對澆鑄料性能的特殊要求

    a．施工粘度要小，以保證微細繞組內部及空腔的良好浸漬、滲透填充，這和電視機行輸出變壓器的澆鑄是連同繞組、線圈的浸漆一次成型的一樣。

    b．膠化時間應和澆鑄施工溫度、成型工藝方法相適應，真空澆鑄工藝要求45mm以上，真空壓力凝膠的澆鑄方法只要求數分鐘，以保證模具的周轉率。

    c．固化的溫度和時間要考慮節能和效率。

    d．成型收縮率在O．5％以下，實現界面密封性好和減少澆鑄應力對電機性能的影響。

    e．因電機發熱，工作溫度差異較大，相應對澆鑄料的熱變形溫度及長期熱穩定性提出不同的要求。目前的****要求已達H級以上，其熱變形溫度應為200℃左右。

    f．盡可能小的線脹系數，關鍵部分的澆鑄料的線脹系數和其它結構材料(如鐵心材質、銅質、鋁質)相匹配，以減少由于溫度變化產生的熱應力和熱變形。

    g．盡可能好的耐冷熱沖擊}生能。目前產品要求經一55～180~C熱沖擊試驗5周期后，膠層完整，不出現裂紋及電氣性能劣化的現象。

    h．應和繞組漆包線有良好相容性及優良的電氣絕緣性能，以保證澆鑄絕緣的耐環境應力水平和可靠性指標。

i．應具有可機加工性及良好的操作工藝性。

3微特電機環氧澆鑄絕緣的難點

    目前，在微特電機領域各單位采用自行配制的環氧澆鑄料，因配方各異、性能不一，盡管尚能用在環境等級及產品技術要求較低的產品上，但對更高環境條件和高溫升的某些特殊電機存在著以下難點。

  a．熱變形溫度要提高到與電機工作溫度相適應，使某些高溫電機，如交流伺服電動機的通孔鐵心內圓槽口部位的膠層不至于因受熱膨脹而使轉子卡死。因為控制微電機的氣隙較小，單邊間隙僅O．04mm，國外類似產品的澆鑄結構是將鐵心槽口及端部的膠層低于定子鐵心內圓表面，從根本上消除膠層熱脹使轉子卡死的現象。國內有些單位采用均苯四甲酸酐的環氧固化物及其它雜環聚合物，主要是提高熱變形溫度來減少“熱脹”造成的質量缺陷。

    b．因成形收縮率大而產生的應力，使鑄型薄片狀電樞翹政變形。有資料報道，在澆鑄

料中添加某些聚合時體積發生膨脹的單體化合物(螺旋原酸酯在固化期間共價鶿將進行一次獨特的重排，這導至體積的凈增)，可使高聚物的線型收縮率減少到零。當然大量添加低脹系數的填料，如熔融二氧化硅粉末，也可以大幅度的減少線脹系數，從而使成型收縮率變小。當然合理的配方設計和精心選擇其固化工藝也能夠較好的減少成型收縮宰；

c．高的熱變形溫度、高的耐熱老化性能及優異的耐高低溫沖擊}生能兼顧是制造高質量微特電機澆鑄絕緣結構的關鍵。在環氧樹脂應用技術中，采用聚合物共混技術及采用具有活性官能團的橡膠，聚醚、熱塑性彈性體等添加物增韌產生“兩相結構”的方法是行之有效的，但類似日本80年代開發成功的“Ml”樹脂澆鑄料國內尚未見報道。

    d．高效用于電機澆鑄施工的專用裝備，國產化步履艱難。

    針對以上難點，在諸如線繞盤式電樞的加工中及某些塑封定子的成型工藝中，低壓傳遞模塑成型工藝已取代了樹脂澆鑄工藝，但在大多數場合下，仍期待著通過澆鑄形成絕緣結構。