殷賢康

珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519000

塑封電機(jī)是指采用塑料封裝技術(shù)將電機(jī)的定子鐵芯、繞組等用工程塑料進(jìn)行整體封裝，可以取消傳統(tǒng)的電機(jī)定子絕緣處理工藝甚至取代普通電機(jī)的金屬外殼。塑封電機(jī)與普通電機(jī)相比，有外形美觀、體積小、噪音低、振動(dòng)小、絕緣性能好、耐腐蝕、耐潮濕、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。

在伺服電機(jī)領(lǐng)域，塑封材料主要有環(huán)氧樹脂和BMC（不飽和聚酯團(tuán)狀模塑料），使用的注塑工藝主要有注射成型、轉(zhuǎn)移成型等。本文，主要對(duì)環(huán)氧樹脂和BMC在伺服電機(jī)上的應(yīng)用分別進(jìn)行介紹。

1 環(huán)氧樹脂

1.1 環(huán)氧樹脂的特點(diǎn)

固化后的環(huán)氧樹脂具有良好的物理、化學(xué)性能，對(duì)金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘結(jié)強(qiáng)度，變形收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好。在伺服電機(jī)上，通過往定子內(nèi)部進(jìn)行澆注，使得環(huán)氧樹脂充分填充繞組內(nèi)部，不僅提高的電機(jī)的導(dǎo)熱性能，而且提高了電機(jī)耐腐蝕耐沖擊能力，還能降低電機(jī)的噪音和振動(dòng)。目前，松下伺服電機(jī)從A6系列開始，全面使用環(huán)氧樹脂塑封工藝。

環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)常見的有0.2-1.0W/m.K左右，不僅導(dǎo)熱系數(shù)，流動(dòng)性也是重要的參數(shù)。通常情況下，導(dǎo)熱系數(shù)高，流動(dòng)性會(huì)變差，導(dǎo)致樹脂料無法滲入到繞組內(nèi)部細(xì)小縫隙，反而影響最終的導(dǎo)熱效果。所以需要結(jié)合制品的特點(diǎn)選擇合適的環(huán)氧樹脂，不僅要保證一定的導(dǎo)熱系數(shù)，還需要保證流動(dòng)性。

1.2 環(huán)氧樹脂的固化成型

由于環(huán)氧樹脂固化前呈液態(tài)，所以澆注和固化時(shí)不需要加壓，只要保證流動(dòng)性，也可以達(dá)到充分填充的目的。通常熱固型環(huán)氧樹脂都為雙組份，分主劑和固化劑。兩者混合前需要先攪拌均勻，在攪拌過程中，會(huì)形成大量的氣泡，氣泡會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部氣孔等不良，通?？山柚婵赵O(shè)備，在抽真空的狀態(tài)下進(jìn)行攪拌和去氣泡，改善澆注效果。為了提高澆注時(shí)的流動(dòng)性和預(yù)先排除定子內(nèi)部的空氣，可以對(duì)定子預(yù)熱，要根據(jù)材料的固化溫度選擇合適的預(yù)熱溫度，且樹脂材料在適當(dāng)?shù)臏囟认铝鲃?dòng)性會(huì)增加。目前通常的酸酐類樹脂材料，固化溫度為130℃左右，預(yù)熱溫度選擇60-80℃比較合適；而部分胺類環(huán)氧樹脂，80℃下就開始加速固化，預(yù)熱溫度選擇40℃左右比較合適。常見的環(huán)氧樹脂的固化曲線如下圖所示，具體的數(shù)值根據(jù)材料特性不同會(huì)有區(qū)別。

加長固化時(shí)間也有好處。環(huán)氧樹脂內(nèi)部產(chǎn)生的氣泡，通過長時(shí)間的放置，會(huì)從內(nèi)部上升到表面，產(chǎn)生自排氣的效果。

所以，選擇環(huán)氧樹脂材料時(shí)需要考慮導(dǎo)熱系數(shù)、流動(dòng)性等，在固化時(shí)，需要明確固化溫度、固化時(shí)間，并盡量減少氣泡產(chǎn)生，必要時(shí)采取真空澆注，保證澆注效果。

2 BMC

2.1 BMC的特點(diǎn)

BMC材料是Bulk Molding Compounds的縮寫，即不飽和聚酯團(tuán)狀模塑料，是一種熱固性塑料，固化前呈膠粘“棉絮狀”。跟環(huán)氧樹脂的液態(tài)不同，BMC成型需要具有壓力的情況下進(jìn)行注塑，在使用模具成型的條件下，能夠精確控制尺寸，阻燃性和絕緣性性良好，機(jī)械性能卓越，所以，BMC固化后能夠直接充當(dāng)電機(jī)外殼或者止口，并且可以后續(xù)機(jī)加工。常見的BMC的導(dǎo)熱系數(shù)通常為0.8-1.8W/m.K左右，相對(duì)于環(huán)氧樹脂，具有更好的導(dǎo)熱效率和成型效果，所以目前大部分塑封電機(jī)使用的都是BMC塑封工藝。目前伺服業(yè)界上使用BMC成型的代表廠商有安川電機(jī)、三菱電機(jī)等。

2.2 BMC的固化成型

BMC材料成型工藝主要有：壓制、壓注（傳遞）和注射三種成型方式。壓制是最古老的方法，也是最簡單的方法。壓制成型所用的設(shè)備、模具的投資最少，但由于成型時(shí)需用人工稱量，放料，生產(chǎn)效率低，而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性要低于壓注和注射成型方式。本文主要對(duì)比壓注成型和注射成型。

由于壓注和注射成型克服了加料困難及加料費(fèi)工費(fèi)時(shí)的問題，生產(chǎn)效率大大提高，勞動(dòng)成本也下降，并易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。但壓注和注射成型，特別是注射成型，前期投資大，如果產(chǎn)量不大則經(jīng)濟(jì)性較差。壓注成型通常使用預(yù)制的料塊，再壓入模具的方式，優(yōu)點(diǎn)是壓力小，通常為1-6Mpa就可以達(dá)到理想的填充效果，且不會(huì)損壞內(nèi)部元器件。通常為一模一穴的方式，效率比不上注射成型。

注射成型的優(yōu)點(diǎn)是快速高效，可以達(dá)到一模多穴，大大提高生產(chǎn)效率。但是注射成型需要較大的壓力，注射的沖擊力有可能會(huì)損壞電子元器件。在伺服電機(jī)上，一般具有PCB板等相對(duì)脆弱的電子元器件的電機(jī)多使用壓注成型的方式；而可承受沖擊力較大的大型電機(jī)，可以使用注射成型。

常見的BMC材料固化溫度為120℃-180℃之間，固化成型時(shí)間60s-180s，不同的材料會(huì)有不同的條件。除去注入需要設(shè)備和模具的因素，在產(chǎn)量大的情況下，BMC成型的效率和精度等都要優(yōu)于環(huán)氧樹脂成型。

3 結(jié)語

本文介紹了伺服電機(jī)主要使用的注塑材料環(huán)氧樹脂和BMC，并且介紹了對(duì)應(yīng)的常用的成型方法。對(duì)應(yīng)材料和成型工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，環(huán)氧樹脂成型方法簡單，前期投入少，成型條件也靈活，但是澆注時(shí)成型精度沒法保證，澆注時(shí)間和固化時(shí)間也較長，效率較低。而BMC在產(chǎn)量大時(shí)具有效率高的優(yōu)勢(shì)，并且成型精度較高，但是需要注意保護(hù)電機(jī)內(nèi)部的零器件，避免損傷。