摘 要：為推動全社會展開節能降耗，緩解能源瓶頸的制約，國家出臺了一系列的法規、政策。國家發改委還啟動了“十一五”國家十大重點節能工程，其中之一就是電動機系統節能。因此制造高效節能電機、淘汰低效電機是實現節能目標的重要措施之一。而高壓電機電流小，扭力大、更加穩定，節能、效率高。所以高壓電機已經逐步成為電動機行業發展的重要方向之一。但高壓電機對生產工藝有著嚴格的要求，本文通過理論與實踐結合，介紹了VPI浸漆在制作高壓電機時的必要性，并針對性的介紹VPI浸漆過程中涉及的問題及處理方法。
關鍵詞：高壓電機；浸漆工藝；VPI浸漆；壓力；“沫化”和“霧化”現象
中圖分類號： TM9 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）12-195-2
0 引言
由于高壓電機對絕緣結構的特殊要求，不僅在制作高壓成型線圈時采用云母包絕緣處理，浸漆工序更需要進行VPI浸漆即Vacuum Pressure Impregnating——真空壓力浸漬工藝。與普通的真空浸漆工藝相比，VPI浸漆增加了加壓工序，并且浸漆和烘干固化時間偏長，這樣使其浸漆后的白包繞組比普通真空浸漆效果更好，但部分生產單位在實際操作過程當中由于對真空度把握不夠，盲目的加大真空度的抽取或壓力，結果導致產品效果并不是十分理想。這究竟是為什么？
1 對VPI浸漆工藝的了解
首先我們需要對VPI浸漆工藝有個清楚的認識，VPI浸漆因為增加了加壓工序，在漆液滲透方面和浸漬方面遠遠優于其他浸漆工藝。在生產應用方面，VPI更適合高壓線圈、低壓大功率繞組、要求較高的大型繞組等。從數據和理論上來說VPI浸漆，真空和壓力可以做得非常高，當然這樣做成本也會隨之增加。與VPI浸漆相比FGH成本雖然更加低廉，但是由于連續作業和產量要求，FGH的應用有很大程度的限制。就以高壓電機為例，FGH無法達到它特殊的絕緣結構要求。所以高壓電機基本上都會選擇VPI真空壓力浸漆。經VPI工藝處理后，溫升降低明顯、絕緣性能更好、機械強度大大增加，并且解決運行過程的松動現象、提升效率、提高防潮及防止短路等絕緣故障、延長電機的使用壽命。
VPI浸漆系統主體為：貯漆罐、浸漬罐，并配有輸回漆系統、加熱系統、制冷系統、真空抽氣系統、壓縮空氣儲氣加壓系統、排氣系統以及電氣控制系統。VPI真空壓力浸漬工藝是將高壓成型繞組經過預烘去潮后冷卻，然后經過真空抽取，將工件置于真空環境之中，使其排除白坯線包內部的空氣與其他揮發物，并且依靠真空中漆液重力和線圈毛細管作用，以及利用干燥的壓縮空氣或惰性氣體（通常為氮氣），對解除真空后的浸漬漆液施加一定壓力，使漆液迅速滲透并充滿絕緣結構內層。
在目前的國內生產當中，VPI浸漆工藝還是一種間隙作業的絕緣工藝。工件在經過滴漆工序后從浸漆罐中取出，凝膠固化工序一般另設容器或烘箱進行，方式有常壓靜置干燥、真空干燥或旋轉干燥。 整個VPI浸漆工藝流程包括：→預烘除濕→入罐→真空排氣→真空浸漆→壓力浸漬→壓力排漆→卸壓滴漆→出罐→固化干燥。
2 VPI浸漆過程中出現的“沫化”和“霧化”現象及后果。
我們發現在實際生產以及絕緣實驗當中，在某一溫度的條件下（一般為20℃），當抽取真空度低于某一絕對壓力的數值時，也就是說達到某一對應的“臨界”真空時，會導致該浸漬漆液中大量泡沫和液面大量霧氣的產生，這就是我們在浸漆工藝中常見到的“沫化”現象和“霧化”現象。以環氧酸酐無溶劑浸漬樹脂為例，當達到工作溫度70℃時，粘度值≤45mPa·s，這時正常工作的壓力在0.32MPa～0.67MPa之間，若超過這個范圍，浸漆時會出現非常明顯的“沫化”和“霧化”現象，并且隨著壓力的增加這種現象變得更加明顯。
以上兩種現象都會對有繞組浸漆效果產生非常大的影響，“沫化”現象會造成漆液中大量空穴，阻礙漆的浸滲。線圈浸漆凝膠固化時若因為空穴現象未能浸漆完全，會降低電機的絕緣，影響電機的使用壽命，并且高壓電機會未固化完全處產生放電現象，造成繞制線圈包裹的主絕緣——云母帶粉化，嚴重降低絕緣效果，甚至發生電機事故。“霧化”現象致使溶劑或稀釋劑大量逸出，而稀釋劑的溢出會嚴重影響成型線圈的固化，甚至出現在預計時間內線圈沒有完全固化的現象，導致浸漆不均勻或者流失。影響浸漆工藝效果和高壓電機的性能。
通過實際操作及工藝試驗得出，產生“沫化”和“霧化”現象的電機存在巨大的安全隱患，使用壽命不到正常的1/3。
3 對VPI浸漆過程中產生的“沫化”和“霧化”現象的分析
之前我們提到導致浸漬漆液中出現大量泡沫和霧氣是因為在一定的溫度條件下，其真空度低于某一絕對壓力時才會出現。那么壓力對于VPI浸漆到底有什么作用。
VPI浸漆時加壓是為了使漆液通過毛細管作用快速填充線圈空隙，輸漆過程實際上就有一個大氣壓。如果絕緣結構內毛細管的潤濕性未達到平衡，則增加壓力有利于絕緣結構的填充，壓力會是其內部結構快速潤濕直到飽和狀態，這樣才能保證產品質量；但如果絕緣結構內毛細管的潤濕性已經平衡，除非在固化時一直維持增加的壓力，否則增加壓力對整個絕緣結構的填充并無明顯作用。但這樣對整個浸漆過程并無明顯幫助，并且浪費了能源。所以，增加填充的有效途徑，是降低漆的粘度和減小絕緣結構空隙、提高毛細管效應，而不是提高壓力。并且我們要特別強調的是，高壓成型線圈制作過程中，包主絕緣的好壞會嚴重影響VPI浸漆的效果，如果線圈包主絕緣后內部出現大量空穴，會嚴重降低浸漆過程中毛細管的效應，并且空穴處會發生放電現象，造成主絕緣的云母粉化，絕緣效果大大降低。
我們在實際生產中進行了“粘度與壓力對滲透速率的試驗”，根據試驗數據顯示：在一定粘度范圍以內，當漆液粘度較大時，增大壓力對填充速度有較大作用，在漆液粘度小時，增大壓力對填充速度的作用不顯著。并且在實驗中我們發現，漆液粘度對填充速度具有十分顯著的影響，二者呈反比關系。但在實際生產中，我們并沒有將漆液粘度調的很低，是因為雖然繞組絕緣結構可以根據毛細管作用填滿漆液，但在整個凝膠固化時間非常長，漆液粘度過低會在有繞組定子鐵芯烘干過程中流失大量漆液，從而使有繞組掛漆量低于正常狀態。
4 結論
所以在VPI浸漆工藝過程中，首先對高壓成型線圈制作有著嚴格的要求，成型線圈在包主絕緣時，一定要緊實無褶皺，這樣才會降低絕緣結構的空隙，減少了空穴現象，提高了毛細管效應；其次是在保證產品浸漆效果的前期下，適當調節漆的粘度，使漆液能有效快速地填充線圈空隙。而單純追求高真空或者高壓力對VPI浸漆都是無益甚至是有害的，其結果會影響浸漆效率及浸漆效果，甚至對整個高壓電機帶來不可挽回的損傷。
本文通過對VPI浸漆工藝的實際應用與研究，我們分析了與傳統真空浸漆相比，VPI浸漆在加壓工序所需要注意的要點和浸漆對線圈制作和漆液的要求。高壓電機在日常生活及生產中扮演著越來越重要的角色。隨著科技和市場經濟的不斷發展，高壓及其他新能源電機在不斷地取代傳動電機作為新的動能。在國內以及國際市場競爭日益激烈的今天掌握VPI浸漆工藝工序的操作便會提高制作高壓電機的水平，進而提高整個企業的競爭力。
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