电机定子灌胶模具及其方法

技术领域

本发明涉及电机封装的技术领域，具体涉及到一种电机定子灌胶模具及其方法。

背景技术

电机定子主要包括线圈绕组、定子铁芯和机座三部分，定子的主要作用是产生旋转磁场，从而使转子在旋转磁场中被磁力线切割进而产生或输出电流。现有对电机定子的灌胶的方法通常为从定子一端灌封，灌封胶浸入定子组件缝隙中，从而提升定子耐潮性，提高定子防护等级、电气强度、机械强度及使用寿命。

现有公告号为CN104868667B的中国发明专利，公开了一种电机定子绕组灌胶胎具，在压力灌胶的过程中，定子内腔中的空气是通过轴承室塞块和上压板的排气口先后排出的。可知，该发明专利利用气体密度小于胶液密度的特性，通过气体在胶液中悬浮向上以从该排气口排出。

然而，由于上述专利在灌胶时上压板与灌胶需得到的胶液平面相互接触且与二者均与水平面平行，则气体以胶液作为基体的上浮最高平面即为上压板与灌胶需得到的胶液平面的接触面，难以确保胶液中的气体均上浮至与排气口对应的位置从而使气体从排气口排出，可能使部分未上浮至与排气口对应位置的气体遗留在上压板与灌胶需得到的胶液平面的接触面上，从而使得排气不完全，影响成品性能。特别对于氢能源电机来说，其工作环境通常为长期浸泡于水中，对于电机定子灌胶密封后的防水性及抗渗性要求较高，若灌胶中存在气体气泡未完全排出，在电机作业时气体气泡破裂可能导致定子线圈裸露，从而可能致使在水中作业的氢能源电机损坏，影响作业效率。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明目的在于提出一种电机定子灌胶模具及其方法，具体方案如下：

一种电机定子灌胶模具，用于对电机定子进行灌胶密封，所述模具包括上模和下模，所述上模与所述下模之间形成有用于对所述电机定子进行灌胶的腔体，所述上模开设有与所述腔体连通的排气口及注胶口；

灌胶时，沿高度方向所述排气口与所述电机定子的灌胶胶面的最高点相对应。

进一步优选地，当所述电机定子置于所述上模与下模之间时，所述电机定子的内壁侧及外壁侧形成有密封面，所述腔体位于所述上模、下模及密封面之间。

进一步优选地，所述上模和下模均开设有固定孔，通过固定件穿设所述固定孔以使所述电机定子固定于所述腔体中。

进一步优选地，所述上模和/或下模开设有卡槽，所述电机定子与所述卡槽抵接以通过所述卡槽对所述电机定子的轴向位移进行固定。

进一步优选地,所述上模和/或下模开设有定位孔，通过定位件穿设所述定位孔且所述定位件延伸至与电机定子连接以对所述电机定子的周向位移进行固定。

进一步优选地，所述上模及所述下模靠近所述腔体一侧设有脱模层。

进一步优选地，所述上模和/或下模上开设有出线口。

本发明还提供一种电机定子灌胶方法，所述方法包括：

将所述电机定子固定于上模与下模之间整体形成待灌胶件；

将所述待灌胶件置于真空环境中；

以排气口作为最高点将所述待灌胶件倾斜固定后，由灌胶口向腔体内灌胶；

灌胶完成后对所述待灌胶件进行固化、冷却及脱模处理后得到粗坯；

对所述粗坯进行预设加工后得到成品。

进一步优选地，在所述由灌胶口向腔体内灌胶之前，还包括：

对灌胶的胶液进行减压排泡处理；

将处理完成的胶液保温备用。

进一步优选地，所述固化处理包括第一阶段固化处理和第二阶段固化处理，所述第一阶段固化处理的温度及时间大于所述第二阶段固化处理的温度及时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)通过在灌胶时，以排气口作为最高点将电机定子及模具整体倾斜固定后，使得灌胶需成型的上表面形成一个灌胶胶面的最高点，从而使胶液中的气体气泡沿高度方向可上浮至该最高点并从最高点对应的排气口排出，以最大限度将气体气泡排出，确保灌胶成型的完整度及后续电机作业时工作性能；

(2)通过在胶液准备阶段对胶液进行预先减压排泡、提高胶液灌胶温度以降低胶液黏度和提高胶液流动性以及灌胶完成后在真空环境中停留以给予胶液中的气体气泡的排出时间，进而确保最大限度将气体气泡排出，提高灌胶成型的完整度及后续电机作业时工作性能。

附图说明

图1为本发明的实施例的一个整体示意图；

图2为本发明展示图1的剖面示意图；

图3为本发明的实施例的另一个整体示意图；

图4为本发明展示图3的剖面示意图。

附图标记：1、定子；101、定子铁芯；102、线圈绕组；2、上模；3、下模；4、腔体；5、灌胶口；6、排气口；7、出线口；8、密封面；9、保护件；10、机座；11、限位块；12、卡槽；13、定位孔；14、固定孔；15、固定件；16、引线。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

需特别说明的是，电机定子灌胶模具用于对电机定子进行灌胶密封，以此提高定子耐潮性、防护等级、电气强度、机械强度及使用寿命。特别对于氢能源电机来说，由于其工作环境通常长期浸泡于水中，对于电机定子灌胶密封后的防水性及抗渗性要求较高，故本实施例提供一种电机定子灌胶模具及其方法，在灌胶时最大限度将胶液内的气体气泡排出，以提高灌胶成型的完整度及后续电机作业时工作性能。

实施例一

如图1和图3所示，本实施例提供一种电机定子1灌胶模具，灌胶模具包括上模2和下模3，当电机定子1固定于上模2与下模3之间时，上模2与下模3形成有用于对电机定子1进行灌胶的腔体4，且电机定子1位于该腔体4中。上模2与下模3与电机形状适配优选呈圆盘状，且为确保在灌胶及脱模时，胶液与模具的分离性，优选可选用PTFE(聚四氟乙烯)材料制作模具，或在灌胶前预先在上模2及下模3靠近腔体4或上模2及下模3与胶液的接触表面上涂抹脱膜剂以形成脱模层(未在图中展示)，如硅脂油，以确保在脱模时模具能与电机定子1及其胶液完全分离，确保对定子1灌胶的完整度，避免模具未能与胶液完全分离时，定子1灌胶形成的胶液外表面未达到灌胶要求，如外表面凹凸不平、不平滑等。

结合图2和图4所示，电机定子1通常包括定子铁芯101和线圈绕组102，线圈绕组102缠绕于定子铁芯101整体形成空心圆筒状的定子1。沿定子1的轴向且贯穿上模2在上模2上开设有用于将胶液灌入腔体4中的灌胶口5以及灌胶时用于排出气体气泡的排气口6，即可知在上模2与下模3之间形成腔体4时，灌胶口5及排气口6与腔体4连通，进而确保胶液能通过灌胶口5进入腔体4以及腔体4内胶液中的气体气泡能从排气口6排出。同时，由于灌胶后定子1中的线圈绕组102通常被胶液全部包裹，为确保线圈绕组102与电机其他部件连接，可在上模2和下模3上分别开设用于引线16伸出腔体4的出线口7，或根据线圈绕组102与电机其他部件连接的位置在上模2或下模3上对应开设出线口7，在灌胶前先将对应引线16从出线口7伸出再进行灌胶，确保定子1灌胶后可通过引线16与电机其他部件连接产生作用。

为确保上模2与下模3之间形成有用于对电机定子1进行灌胶的腔体4，针对不同电机可自定义对上模2与下模3进行设计，以使得当电机定子1置于上模2与下模3之间时，电机定子1的内壁侧和外壁侧上分别形成有密封面8，两个密封面8与上模2、下模3之间形成用于灌胶或装载电机定子1的腔体4。

示例性的，如图2所示，该电机定子1在定子铁芯101的内壁侧和外壁侧上均通过过盈装配有金属材料的保护件9，以使电机定子1的内壁侧和外壁侧被保护件9包裹或密封，将该电机定子1及保护件9固定于上模2与下模3时，可知该电机定子1在定子铁芯101的内壁侧和外壁侧上的保护件9形成了该电机定子1内壁侧和外壁侧处的密封面8，即上模2、下模3以及内、外壁侧上的保护件9之间形成用于对电机定子1进行灌胶的腔体4；

或如图4所示，该电机定子1被过盈装配于机座10内，使得电机定子1的定子铁芯101的外壁侧与机座10的内壁侧抵接，将电机定子1固定于上模2与下模3之间，可知该电机定子1的机座10形成了该电机定子1外壁侧处的密封面8，但由于电机定子1内壁侧处无密封面8而导致无法形成用于对电机定子1进行灌胶的腔体4，则可利用上模2与下模3的设计在电机定子1内壁侧处形成密封面8，如可将上模2和下模3中心位置且靠近腔体4一侧设置由靠近腔体4的方向凸起形成限位块11，当电机定子1固定于与上模2与下模3之间时，两个限位块11相互抵接，以使限位块11靠近电机定子1的内壁侧的一侧在电机定子1内壁侧处形成密封面8，从而使上模2、下模3、机座10及限位块11之间形成用于对电机定子1进行灌胶的腔体4，或将上模2或下模3其中一个中心位置且靠近腔体4一侧设置由靠近腔体4的方向凸起形成限位块11，使得电机定子1固定于与上模2与下模3之间时，上模2或下模3上的限位块11抵接于下模3或上模2靠近腔体4一侧，以使限位块11靠近电机定子1的内壁侧的一侧在电机定子1内壁侧处形成密封面8，从而使上模2、下模3、机座10及限位块11之间形成用于对电机定子1进行灌胶的腔体4。

需特别说明的是，所形成的腔体4的密封面8可基于电机定子1进行自定义设计，不限于上述举例说明，当电机定子1自带的部件可在电机定子1固定于上模2和下模3之间时在电机定子1的内壁侧和外壁侧上形成密封面8时，则上模2与下模3仅对腔体4的两个端面密封即可；当电机定子1在电机定子1固定于上模2和下模3之间时，电机定子1自身无法在其内壁侧和外壁侧上形成密封面8时，则通过设置模具以在电机定子1的内壁侧和外壁侧上形成密封面8，从而使电机定子1装载于密封的腔体4中。其中，上述密封仅为描述性语言，用于表征可用于装载电机定子1以及可对电机定子1灌胶不漏液的腔体4，而与腔体4连通的排气口6及灌胶口5不影响腔体4的装载和灌胶漏液。

进一步的，在上模2与下模3，或上模2和下模3其一靠近腔体4一侧开设有与电机定子1相适配的卡槽12，电机定子1的上端面或下端面与卡槽12抵接，通过卡槽12对电机定子1在灌胶时轴向位移进行固定，确保电机定子1在灌胶时的固定性，提高灌胶效率。

示例性的，如图2所示，由于该电机定子1在定子铁芯101的内壁侧和外壁侧上均通过过盈装配有金属材料的保护件9，则基于该电机定子1适配在上模2与下模3上开设有与保护件9端面相适配的卡槽12，当电机定子1位于腔体4时，保护件9的上下端面分别与上模2与下模3上的卡槽12抵接，利用卡槽12对电机定子1进行轴向固定，或又如图4所示，由于该电机定子1被过盈装配于机座10内，使得电机定子1的定子铁芯101的外壁侧与机座10的内壁侧抵接，则基于该电机定子1适配将上模2与下模3靠近端面的边沿延伸形成凸台，使凸台与上模2或下模3之间形成“L”状的卡槽12，当电机定子1位于腔体4时，机座10的上下端面分别与下模3与下模3上的卡槽12抵接，优选还可基于该电机定子1的定子铁芯101内侧壁可在上模2及下模3的限位块11上形成卡槽12，当电机定子1位于腔体4时，电机定子1的定子铁芯101内侧壁与卡槽12抵接，结合上述“L”状的卡槽12对电机定子1的轴向位移加强固定，确保灌胶时电机定子1的固定性。

如上所述，当电机定子1自带部件可形成电机定子1内壁侧或外壁侧的密封面8时，上模2与下模3基于该形成的密封面8靠近上模2与下模3的端面设计卡槽12；当电机定子1内壁侧或外壁侧的密封面8由上模2或上模2形成时，则可将卡槽12与电机定子1的定子铁芯101适配设置，使定子铁芯101内侧壁或外侧壁与卡槽12抵接，进而使得腔体4对电机定子1增加固定作用，避免电机定子1在腔体4中无规则移动，影响灌胶效率。需特别说明的是，上述卡槽12可基于电机定子1进行自定义设计，不限于上述举例说明。

进一步的，沿电机定子1轴向在上模2与下模3同时或其一贯穿式开设有定位孔13，通过定位件穿设定位孔13且定位件延伸至与电机定子1连接时，定位件对电机定子1在灌胶时周向位移进行固定，避免电机定子1沿其周向发生位移，确保电机定子1在灌胶时的固定性。示例性的，如上所述，定位件穿设定位孔13后可延伸至与电机定子1的保护件9连接(未在图中展示)；或定位件穿设定位孔13后可延伸至与电机定子1的机座10连接(未在图中展示)。

进一步的，沿电机定子1轴向在上模2和下模3均开设有固定孔14，通过固定件15穿设固定孔14以使上模2与下模3相互连接固定，避免灌胶时上模2或下模3相对移动导致腔体4变形或灌胶口5偏移等，确保在灌胶时上模2与下模3的稳定性，使电机定子1固定于腔体4中。示例性的，如图2所示，沿同一轴线在上模2与下模3上开设有同轴线的固定孔14，当电机定子1固定于腔体4中时，通过固定件15依次穿过上模2和下模3的固定孔14，使得上模2与下模3相互固定连接，优选在上模2或下模3上开设有四个固定孔14，固定时四个固定件15均匀位于电机定子1的外壁侧，且固定孔14为螺纹孔，固定件15为螺栓；或如图4所示，基于机座10与机座10端盖或其他零件连接的孔位对应在上模2与下模3上开设固定孔14，通过固定件15分别将上模2与机座10一端以及下模3与机座10另一端固定连接，使得上模2与下模3相互固定连接，基于固定孔14对应选择固定件15，如固定孔14为螺纹孔时，固定件15为螺栓。其中，固定件15与定位件结合可进一步加强模具在周向对电机定子1的位移固定，确保灌胶时电机定子1的稳定性，提高灌胶效率。

胶液密度通常大于气体密度，当胶液中存在气体气泡时，由于气体密度较小，胶液中的气体气泡通常会沿高度方向悬浮向上至胶液的上表面。现有技术中通常会在上模2开设排气口6，以使胶液中的上浮的气体气泡从排气口6排出。然而，现有技术中在灌胶时上模2与灌胶需成型的上表面通常与水平面平行且相互接触，胶液中的气体气泡由于密度影响沿高度方向会上移，而当气体气泡到达灌胶需成型的上表面时，并无外力趋势该气体气泡平行位移至与排气口6对应的位置以使气体气泡可从排气口6排出，从而导致未上移至与排气口6对应位置的气体气泡滞留在上模2与灌胶需成型的上表面的接触面上，无法完全排气，影响后续电机定子1在作业时的工作效率。特别对于作业环境长期处于水中的氢能源电机来说，若作业时气体气泡破裂使定子1与水接触，则可能直接导致电机报废等情况。

本实施例通过在灌胶时，设置一个灌胶胶面的最高点(即灌胶需成型的上表面的最高点)，并沿高度方法使排气口6与该最高点对应，当胶液中的气体气泡沿高度方向上浮时，气体起泡可上浮至与排气口6对应的最高点，从而从排气口6排出。示例性的，以水平面为基准，当灌胶需成型的上表面整体呈倾斜状时，灌胶需成型的上表面会形成一个灌胶胶面的最高点。但由于上模2、下模3与腔体4的接触面通常基于电机定子1进行适配设置，难以从内侧设置而形成一个灌胶胶面的最高点，且通常脱模成型的上胶面需基于电机其他部件适配设计，即难以直接将灌胶的上胶面设计为便于排气的倾斜状。示例性的，本实施例通过在灌胶时，以排气口6作为最高点将电机定子1及模具整体倾斜固定后，使得灌胶需成型的上表面形成一个灌胶胶面的最高点，从而使胶液中的气体气泡沿高度方向可上浮至该最高点并从最高点对应的排气口6排出，以最大限度将气体气泡排出，确保灌胶成型的完整度及后续电机作业时工作性能。

优选地，可通过沿下模3轴向横截面将下模3设置为楔形(未在图中展示)，模具与电机定子1固定时使排气口6与下模3厚度最高的位置对应，从而使电机定子1和上模2呈相同角度的倾斜固定，并以水平面为基准时，灌胶的上表面呈倾斜以形成有一个灌胶胶面的最高点，且该最高点与排气口6对应，不更变用于灌胶的腔体4形状；或也可在模具与电机定子1固定后，沿高度方向在排气口6对应的下模3背离腔体4的一侧设置垫块，使模具与电机定子1整体倾斜固定，并以水平面为基准时，灌胶的上表面呈倾斜以形成有一个灌胶胶面的最高点，且该最高点与排气口6对应，同理无需更变用于灌胶的腔体4形状，即可使胶液中的气体气泡沿高度方向可上浮至该最高点并从最高点对应的排气口6排出，以最大限度将气体气泡排出，保证灌胶的排气效率。

实施例二

本实施例提供一种电机定子1灌胶方法，方法包括：

1、胶液准备步骤：

将预先配好的胶液进行减压排泡，减压排泡处理后将胶液保温备用。

具体的，将胶液放入真空烘箱中进行减压排泡，烘箱温度为60℃，真空度≧0.09MPa，处理时间为15至30分钟。当温度升高时，胶液的黏度会相对下降，流动性提高，从而能预先将胶液中存在的气体起泡排出，为后续灌胶时提供少气体起泡率的胶液。

2、模具准备：

首先将电机定子1放置于下模3与下模3合模后的腔体4中，通过固定件15穿设固定孔14使上模2与下模3固定，通过卡槽12对电机定子1的轴向位移固定，通过定位件对电机定子1的周向位移固定；

然后将电机定子1的引线16由出线口7引出，为避免胶液从出线口7流出或出线口7的引线16与胶液接触变硬失去弯曲性，可将引线16包裹于引线16保护套中，同时为避免灌胶时胶液从引线16与引线16保护套间隙处于引线16保护套内的引线16接触，在保护套靠近腔体4一侧的开口处使用密封胶将开口密封，避免密封胶进行保护套内，密封胶优选采用硅酮密封胶，完成引线16密封后得到待灌胶件备用。

3、灌胶：

将待灌胶件置于真空罐中；其中，真空环境使得灌胶时空气难以融入胶液，减少在灌胶时胶液中存在的气体起泡率；

沿高度方向与排气口6对应位置在下模3背离腔体4侧使用0.5-1cm垫块垫高，使得待灌胶件以排气口6作为最高点将待灌胶件倾斜固定；

使用注胶管将灌胶口5与胶液连接，以使胶液从管家口向腔体4内灌胶，直至胶液填充满腔体4后完成灌胶；其中，倾斜固定后使得灌胶需成型的上表面形成一个灌胶胶面的最高点，从而在灌胶时可使胶液中的气体气泡沿高度方向可上浮至该最高点并从最高点对应的排气口6排出，以最大限度将气体气泡排出，确保灌胶成型的完整度及后续电机作业时工作性能。

4、脱模：

将完成灌胶的待灌胶件在真空罐中继续停留1h-2h，以确保胶液中的气体气泡沿高度方向上浮至最高点并从最高点对应的排气口6排出；

后取出待灌胶件进行固化处理，固化处理包括第一阶段固化处理和第二阶段固化处理，第一阶段固化处理为在烘箱75℃保温90分钟，第二阶段固化处理为115℃保温150分钟；或第一阶段固化处理为在烘箱75℃保温90分钟，第二阶段固化处理为95℃保温450分钟；

冷却至60℃以下即可取出进行脱模得到粗坯；

对粗坯经过铣床、车床加工到预设外形尺寸后得到成品。

本实施例通过在胶液准备阶段对胶液进行预先减压排泡、提高胶液灌胶温度以降低胶液黏度和提高胶液流动性以及灌胶完成后在真空环境中停留以给予胶液中的气体气泡的排出时间，进而确保最大限度将气体气泡排出，提高灌胶成型的完整度及后续电机作业时工作性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。