함침 라인은 어떻게 작동합니까?

안 함침 라인 전기 모터 권선, 코일 또는 기타 다공성 부품 내의 공극을 바니시 또는 수지로 체계적으로 채운 다음 해당 충전재를 고체 절연 덩어리로 경화시키는 방식으로 작동합니다. 이 공정은 정의된 순서를 따릅니다. 즉, 권선을 예열하여 수분을 제거하고 도체 사이의 틈을 열고, 담그기, 적하 또는 진공 압력 방법을 통해 함침 매체를 적용하고, 매체가 완전히 침투하도록 한 다음 베이킹 오븐에서 경화하여 수지를 단단하고 빈 공간이 없는 절연 시스템으로 교차 연결합니다. NACH Engineering은 함침 라인이 모터 및 발전기 산업의 표준 장비이며 LT 및 HT 모터 및 발전기의 코일에 바니시 또는 수지를 함침하여 절연 저항을 개선하고 전반적인 성능을 향상시키며 부품 수명을 늘리는 데 사용되며 이 공정이 이제 전기 산업에서 필수로 간주됨을 확인합니다(출처: NACH Engineering, 모터 및 발전기 산업을 위한 수지 함침). 올바르게 작동되는 함침 라인의 가장 중요한 결과는 공극이 거의 없는 단열 시스템입니다. 습기 유입을 방지하고 코일 진동을 줄이며 전기 부품의 작동 수명을 크게 연장합니다.

전기 권선에 함침이 필요한 이유

함침 라인이 권선을 처리하기 전에 코일 슬롯 내의 개별 도체 와이어 사이의 공간이 공기로 채워집니다. 공기는 높은 온도에서 열악한 열 전도체이자 열악한 전기 절연체이며 권선의 개별 와이어 사이에 기계적 결합을 제공하지 않습니다. 그 결과 권선이 과열되고, 내부적으로 진동하며, 작동 첫날부터 습기로 인한 단락에 취약해졌습니다.

Germana Motor의 기술 가이드에서는 함침이 제공하는 구체적인 성능 향상에 대해 설명합니다. 코일 권선과 와이어를 서로 연결하고 주변 절연 재료에 틈을 채우면 전기 강도, 기계적 특성, 열 전도성 및 보호 성능이 동시에 향상됩니다(출처: Germana Motor, 모터 권선용 함침 바니시에 대해 알아야 합니다). Godfrey와 Wing의 프로세스 문서에는 진동 방지 이점이 추가되었습니다. 모터의 가장 일반적인 고장 모드는 진동으로 인한 마모로, 이로 인해 마모와 마찰이 발생하여 결국 권선의 유전체 파손이 발생하고, 함침 수지로 완전히 캡슐화된 권선이 모터 스트랜드 사이의 접착제 역할을 하여 코일 진동과 이로 인해 발생하는 마모가 줄어듭니다(출처: Godfrey and Wing, 진공 압력 함침 VPI 작동 방식 이해).

고정자 코일 바니시 함침에 대한 특허는 공정을 필수적으로 만드는 근본적인 위험을 설명합니다. 냉장고나 에어컨의 압축기 모터와 같은 습한 환경에서 사용되는 모터에서 습기를 포함한 유체는 코일 권선과 접촉하여 권선 표면이 절연되지 않으면 단락을 일으킬 수 있으며 잠재적으로 모터 고장이나 화재를 일으킬 수 있습니다(출처: USPTO 특허 12542473, 고정자 코일 권선의 바니시 함침 방법). 함침 라인은 생산량에 맞춰 보호 코팅을 일관되게 도포하고 경화하는 산업 시스템입니다.

생산 라인에 사용되는 세 가지 주요 함침 방법

안 impregnation line is configured around one of three primary impregnation methods, each suited to different motor sizes, production volumes, and insulation performance requirements.

홍수 함침(딥 앤 베이크)

딥 앤 베이크 방법은 예열된 모터 권선을 바니시 탱크에 직접 담그고, 접근 가능한 빈 공간이 채워질 때까지 담근 후 권선을 빼내고, 남은 바니시를 배출시킨 다음 경화 오븐에서 어셈블리를 굽습니다. NACH Engineering은 이 구성을 설명합니다. 플러드 함침 시스템은 냉장 보관을 위한 바니시 저장 탱크와 담금실로 구성되며 모터 권선은 바스켓 구조에 조립되어 담금 탱크에 보관됩니다(출처: NACH Engineering, 모터 및 발전기 산업을 위한 수지 함침). 이 방법은 정격이 낮은 저전압 모터와 절연 요구 사항이 중간 정도인 응용 분야에 적합합니다. 그 한계는 침투 깊이입니다. 중력과 모세관 작용만으로는 더 크거나 복잡한 권선의 깊은 슬롯과 좁은 공간에 바니시를 안정적으로 주입할 수 없습니다.

진공 압력 함침(VPI)

진공 압력 함침은 최고 성능의 방법이며 중전압 및 고전압 모터용 최신 함침 라인에서 가장 널리 사용됩니다. HECO는 프로세스 순서를 설명합니다. 예열된 고정자 또는 회전자가 VPI 압력 챔버로 낮아지고 진공이 흡입됩니다. 용매가 0%인 수지가 챔버에 들어갑니다. 압력이 가해집니다. 그리고 물에 잠긴 장치는 수지로 완전히 함침되어 4~5mm 두께의 절연 수지와 거의 빈 공간이 없는 절연 시스템 (출처: HECO, 전기 모터 절연: VPI 또는 바니시 딥). MES Singapore의 프로세스 문서는 단계별 순서를 제공합니다. 권선을 예열하고, 압력 챔버로 낮추고, 챔버를 밀봉하고, 진공을 만들고, 권선이 완전히 잠길 때까지 무용제 에폭시 수지가 수지 용기에서 챔버로 흐르도록 허용하고, 권선이 광범위하게 함침될 때까지 압력을 가하고, 챔버에서 제거하고, 수지가 완전히 경화될 때까지 굽습니다(출처: MES 싱가포르, VPI 중요: 절연이 모터 권선에 필요한 이유).

진공 단계는 수지가 들어가기 전에 권선 내의 모든 빈 공간에서 잔류 공기를 배출하기 때문에 매우 중요합니다. 이 단계가 없으면 갇힌 공기가 경화된 수지 내에 기포를 형성하여 작동 전압 하에서 부분 방전 및 최종 절연 파괴가 발생하는 지점이 됩니다. Dreisilker Electric Motors는 VPI 사이클 동안 정전 용량을 모니터링하여 사이클이 종료되기 전에 수지 충진이 허용 가능한지 확인하고 프로세스에 직접 내장된 측정 가능한 품질 지표를 제공함을 확인합니다(출처: Dreisilker Electric Motors, 4가지 유형의 모터 권선 절연 방법).

트리클(회전식 드립) 함침

회전 함침이라고도 하는 트리클 방식은 가열되는 동안 고정자를 수평 축으로 회전시키고, 회전하면서 권선 끝 부분에 수지를 떨어뜨립니다. Lamnow의 공정 기술 설명은 침투 메커니즘을 설명합니다. 바니시는 회전에 의해 생성된 중력, 모세관 작용 및 원심력의 결합 효과에 따라 권선 끝 부분에 떨어지며 내부 권선과 슬롯에 침투합니다(출처: Lamnow, Six Motor Winding Impregnating Varnishing 방법s). NACH Engineering은 이 방법이 수지 낭비를 최소화하거나 전혀 낭비하지 않고 빠른 생산 주기에 사용되며 처리량이 주요 생산 관심사인 소형 표준화 모터의 대량 생산에 특히 적합하다는 것을 확인합니다(출처: NACH Engineering, 모터 및 발전기 산업을 위한 수지 함침).

완전한 함침 라인의 구조

생산 함침 라인은 여러 순차 공정 스테이션을 연속 또는 일괄 처리 시스템으로 통합합니다. 각 스테이션은 전체 치료 순서에서 특정 기능을 수행합니다.

예열 스테이션

첫 번째 스테이션에서는 모터 권선이나 코일 어셈블리가 함침 매체에 들어가기 전에 정의된 온도까지 가열합니다. 예열은 두 가지 기능을 수행합니다. 즉, 권선에서 잔류 수분을 제거하여 수지 접착을 방지하고 경화된 절연체에 공극을 생성하며, 접촉 시 수지의 점도를 감소시켜 도체 사이의 좁은 틈에 침투하는 능력을 향상시킵니다. MES Singapore의 VPI 프로세스 문서에서는 권선 예열이 권선이 함침실에 들어가기 전 기본적인 첫 번째 단계임을 확인합니다(출처: MES Singapore, VPI: 모터 권선에 절연이 중요한 이유). Germana Motor는 함침 바니시의 기본 요구 사항에는 특히 우수한 침투 및 코팅 도포를 보장하기 위한 낮은 점도와 높은 고형분 함량이 포함되며, 예열 단계는 레진이 접촉하는 금속 표면을 따뜻하게 하여 이를 촉진한다는 것을 확인합니다(출처: Germana Motor, 모터 권선용 함침 바니시).

함침 스테이션

함침 스테이션은 라인의 핵심입니다. VPI 라인의 경우 이는 진공 펌프 연결부, 별도의 온도 조절 수지 저장 탱크에 연결된 수지 이송 시스템 및 압력 제어 장비가 장착된 밀봉된 압력 용기입니다. 세류 함침 라인의 경우 제어된 드립 노즐 배열과 과잉 수지를 재순환시키는 캐치 트레이가 있는 회전 고정 장치입니다. 딥 라인의 경우 레벨 조절이 가능한 디핑 탱크와 그 위에 배수 랙이 있습니다. NACH Engineering의 공장 설명에 따르면 VPI 시스템의 경우 더 나은 침투를 위해 수지에 추가 압력을 가할 수 있으며 지정된 시간이 지나면 수지가 다시 저장 탱크로 옮겨져 가사 시간을 보존하기 위해 차가운 ​​조건에 보관됩니다(출처: NACH Engineering, 모터 및 발전기 산업을 위한 수지 함침).

배수 및 겔화 스테이션

함침 후 권선을 매체에서 빼내고 오븐 경화 전에 잉여 수지가 배출될 수 있도록 배치합니다. 세류 함침 라인에서 이 스테이션에는 경화 오븐으로 운반하는 동안 떨어지는 현상과 처짐을 방지하기 위해 수지 표면을 부분적으로 경화시키는 간단한 겔화 가열 단계가 포함되는 경우가 많습니다. 적절한 배수 및 겔화 제어는 경화 후 제거가 필요하고 치수 공차에 영향을 줄 수 있는 와인딩 끝 부분 주위에 수지 웅덩이가 형성되는 것을 방지합니다.

경화 오븐

경화 오븐은 함침 수지를 최종 고체 상태로 가교시키는 작업을 완료합니다. 오븐의 시간 및 온도 프로필은 수지 제조업체가 지정하며 정확하게 따라야 합니다. 왜냐하면 과경화는 가교되지 않은 수지를 남겨서 부서지기 쉬운 상태로 남아 서비스에 실패하는 반면, 과도하게 경화하면 수지에 인접한 권선 절연 재료에 열 손상을 일으킬 수 있기 때문입니다. 함침 바니시 경화 요건에 대한 Germana Motor의 사양에는 생산 라인이 수지 시스템에 요구하는 세 가지 주요 특성인 빠른 경화, 저온 및 우수한 내부 건조가 포함됩니다(출처: Germana Motor, 모터 권선용 함침 바니시).

함침 라인에 사용되는 바니시 및 수지 유형

함침 공정에 사용되는 화학 시스템은 침투 깊이, 경화 속도, 빈 공간 채우기 품질 및 완성된 단열재의 열 등급을 결정합니다. 최신 함침 라인에는 두 가지 주요 범주가 사용됩니다.

용제 기반 함침 바니시

용제 기반 바니시는 경화 중에 증발하는 유기 용제에 용해된 활성 수지 고체를 운반합니다. Germana Motor의 기술 개요에서는 용제 기반 함침 바니시가 상대적으로 저렴한 비용으로 우수한 저장 안정성, 침투성 및 필름 형성 특성을 제공하지만 함침 및 베이킹 시간이 더 길어야 하며, 잔류 용제가 증발하는 동안 함침된 재료에 공극을 생성할 수 있고 용제가 환경 오염에 기여한다고 지적합니다(출처: Germana Motor, Impregnation Varnish for Motor Windings). 이 바니시는 주로 성능 요구가 중간 수준인 저전압 모터 및 전기 권선에 사용됩니다.

무용제 함침 수지

무용제 수지는 최신 VPI 라인 및 고성능 응용 분야에서 선호되는 선택입니다. Germana Motor는 무용제 함침 바니시가 짧은 함침 및 베이킹 시간으로 빠르게 경화되고, 용제 빈 공간을 남기지 않음으로써 함침된 절연 부품의 에어 갭을 제거하고, 용제 기반 대안보다 더 나은 응집력, 전기적, 기계적 성능을 제공한다는 사실을 확인했습니다. 이것이 바로 이 바니시가 고전압 응용 분야에 널리 채택된 이유입니다(출처: Germana Motor, 모터 권선용 함침 바니시). HECO는 VPI 시스템에 사용되는 수지에 용제가 0% 포함되어 VPI 공정 이점을 정의하는 공극 없는 단열재 빌드를 생성한다고 명시합니다(출처: HECO, 절연 전기 모터: VPI 또는 Varnish Dip).

함침 라인을 사용하는 산업 및 응용 분야

함침 라인은 전압 하에서 서비스하기 위해 전기 권선 및 코일을 생산하거나 재조정하는 모든 제조 또는 수리 공정에 사용됩니다.

1. 전기 모터 제조: 모든 전력 등급의 유도 모터, 영구 자석 모터 및 서보 모터용 고정자와 회전자는 최종 조립 전에 함침되어 정격 절연 등급 및 절연 내력을 달성합니다.
2. 발전기 제조: 발전 장비용 대형 발전기 고정자 권선은 VPI 라인을 통해 처리되어 중간 및 높은 작동 전압에서 요구되는 보이드 없는 절연을 달성합니다.
3. 변압기 제조: 변압기 권선을 함침시켜 습기를 제거하고 도체에서 코어까지의 열 발산을 개선하며 단락 힘에 대한 기계적 안정성을 높입니다(출처: Godfrey and Wing, VPI for Transformers: Improving Reliability)
4. 모터 수리 작업장: 되감긴 모터는 절연 무결성을 복원하기 위해 권선 교체 후 함침이 필요합니다. 중전압 모터에는 VPI를 사용하고 소형 저전압 장치에는 딥 앤 베이크를 사용합니다(출처: MES Singapore, VPI: 모터 권선에 절연이 중요한 이유).
5. 압축기 및 가전제품 모터 생산: 냉장고, 에어컨 압축기 등 습한 환경에서 사용되는 모터는 습기 접촉으로 인한 코일 단락을 방지하기 위해 바니시 함침이 필요합니다. (출처: USPTO 특허 12542473, 고정자 코일 권선의 바니시 함침 방법)

적절하게 운영되는 함침 라인의 품질 지표

올바르게 설계되고 운영되는 함침 라인은 라인을 떠나기 전에 처리된 각 권선에서 확인할 수 있는 측정 가능한 품질 결과를 생성합니다.

1. 절연 저항 측정: 권선에서 접지까지의 메그옴 저항은 경화 후 절연 등급에 대해 지정된 최소값을 충족하거나 초과해야 합니다. 함침되지 않은 권선에 비해 절연 저항이 향상되어 기포가 고체 수지로 대체되었음을 확인합니다.
2. VPI 중 정전 용량 모니터링: Dreisilker Electric Motors는 VPI 주기 동안 정전 용량을 모니터링하여 사이클이 끝나기 전에 수지 충전이 허용 가능한지 확인합니다. 정전 용량 증가는 권선 볼륨의 점진적인 수지 충전을 의미하기 때문입니다(출처: Dreisilker Electric Motors, 4가지 유형의 모터 권선 절연 방법).
3. 표면 적용 범위와 경화되지 않은 젖은 부분, 권선 끝 부분에 물방울 축적, 불완전한 침투를 나타내는 노출된 도체 영역이 없는지 육안 검사
4. 경화 후 정격 전압에서 유전체 내력 테스트를 통해 절연 시스템이 고장 없이 작동 전압을 유지할 수 있는지 확인합니다.

이틴테 함침 라인 제품군은 예열 및 경화 단계의 정밀한 온도 제어, 프로그래밍 가능한 함침 주기 관리, 생산 작업 전반에 걸쳐 재료 특성을 유지하는 수지 처리 시스템을 결합하여 이러한 품질 지표 전반에 걸쳐 일관되고 반복 가능한 결과를 지원하도록 설계되었습니다.