[发明专利]一种复合材料绝缘端箍及其制备方法

说明书

本发明提出一种复合材料绝缘端箍及其制备方法，由连续纤维作为增强体，聚酰亚胺树脂为基体，采用浸渍了聚酰亚胺树脂的纤维束缠绕成型获得预制体，再经预制体模压成型得到。本发明采用缠绕成型得到连续纤维的预制体，再经过模压成型获得精确尺寸的制品，使得整体模压方式能制备连续纤维制品。

技术领域

本发明涉及一种复合材料绝缘端箍及其制备方法，特别是涉及牵引电机用耐高温聚酰亚胺绝缘端箍及其制备方法，属于复合材料加工技术领域。

背景技术

高速铁路及轨道交通装备是当代高新技术的集成，以其快速、高效、环保等优点在世界各国得到了迅猛的发展。高速动车组普遍采用变频调速交流传动系统，变频调速牵引电机是高速动车组的关键设备之一，其性能对动车组的安全、可靠性具有重要影响。随着动车组牵引功率不断提升，单台牵引电机容量大幅度提高，牵引电机各部件工作温度升高。

绝缘系统作为变频牵引电机的重要组成部分，其性能的提高是电机整体使用寿命得以提升的关键所在，其中绝缘端箍是电机绝缘系统的重要部件。目前主要采用金属表面喷涂绝缘涂层、耐温等级较低的树脂基复合材料等方法制备。由于绝缘端箍要求与磁定子具有较好的贴合性，所以目前复合材料端箍主要采用截面为圆形或椭圆形的形式。目前的复合材料端箍制备主要采用先模压板材，然后采用机加的方式得到，这种方法原材料利用率低，工序复杂，不适宜批量生产，成本要求较高，同时机加表面的粗糙度及轮廓度很难保证，在固定电机定子的时候由于轮廓度匹配性差，导致定子与端箍之间存在间隙，在使用过程中，很容易发生相对位移滑动，影响端箍使用寿命及电机运行的稳定性。

聚酰亚胺树脂具有优良的耐温性能和力学性能，可以用于对温度有特殊要求的制品。由于复合材料端箍主要为环状结构，其厚度方向截面采用圆形或椭圆形，如图1所示，易于采用模压工艺来保证尺寸精度。但是，整体模压方式只能采用短切纤维模压料，得到的端箍强度不足，另外，聚酰亚胺树脂在成型过程中有小分子释放，模压工艺也不能适用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种强度高、耐温性好的复合材料绝缘端箍及其制备方法。

本发明的技术解决方案：一种复合材料绝缘端箍，由连续纤维作为增强体，聚酰亚胺树脂为基体，采用浸渍了聚酰亚胺树脂的纤维束缠绕成型获得预制体，再经预制体模压成型得到。

一种复合材料绝缘端箍制备方法，包括以下步骤：

将连续纤维浸润聚酰亚胺树脂溶液，得到浸胶纤维束；

浸胶纤维束缠绕，得到预制件；

所述缠绕前将缠绕成型模具进行高温预热，高温预热的温度高于聚酰亚胺树脂溶液中溶剂沸点的温度而低于聚酰亚胺树脂熔融温度。

将缠绕完成后的预制体进行溶剂预处理；

所述溶剂预处理温度为高于聚酰亚胺树脂溶液中溶剂沸点温度，且温度区间在聚酰亚胺亚胺化温度范围内，预处理过程中进行抽真空。

冷却后预制体进行局部修整；

将预制体模压成型，得到复合材料绝缘端箍。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明采用缠绕成型得到连续纤维的预制体，再经过模压成型获得精确尺寸的制品，使得整体模压方式能制备连续纤维制品；

(2)本发明绝缘端箍采用长连续纤维增强耐高温聚酰亚胺复合材料，能够提高端箍的承载强度，同时采用耐高温聚酰亚胺树脂体系能够显著提高端箍的耐温等级，从而提升变频电机的耐热及绝缘等级；

(3)本发明采用溶剂预处理工艺，通过在一定温度下抽真空能有效去除树脂中的溶剂及树脂亚胺化过程中产生的小分子，同时通过在树脂亚胺化温度条件下预处理，能进一步促进树脂亚胺化，降低缠绕层空隙率，进一步提高端箍承载强度；