تعمل معالجة البلازما على تنشيط سطح مكونات عزل المحرك، مما يوفر للورنيشات والراتنجات ومركبات التغليف سطحًا جزيئيًا نظيفًا للالتصاق به. وهذا يقلل من خطر بدء التفريغ الجزئي ويعزز مقاومة التفريغ الهالي في جميع أنحاء نظام العزل.
ما هي أسباب مشاكل عزل المحرك وتفريغ الهالة؟
تتجه أنظمة نقل الحركة الحديثة في السيارات الكهربائية نحو بنى جهد تتراوح بين 800 و1200 فولت، ويتجاوز الإجهاد الكهربائي المصاحب لهذا التحول قدرة أنظمة العزل القياسية على تحمله. ثلاثة عوامل رئيسية تُسبب معظم حالات فشل العزل في محركات الجهد العالي.
كيف يؤثر تبديل العاكس على نظام العزل
يؤدي التبديل عالي التردد للجهد من محولات كربيد السيليكون إلى توليد عابرات جهد سريعة تعمل على إجهاد المادة العازلة بشكل متكرر عند نقاط الضعف في مجموعة اللفائف.
عندما تتجاوز شدة المجال عند تلك النقاط عتبة تأين الهواء، يبدأ التفريغ الإكليلي.
للمقارنة المباشرة بين طرق علاج البلازما وعلاج كورونا، اقرأ مقارنة بين علاج البلازما وعلاج كورونا.
أين يتركز التفريغ الإكليلي في المحرك
لا تبدأ ظاهرة التفريغ الهالي بشكل موحد عبر أنظمة عزل المحركات الكهربائية. بل تتركز حيث يكون إجهاد المجال الكهربائي في أعلى مستوياته وحيث يكون التلامس بين المواد غير مثالي.
- مخارج فتحات لفائف الجزء الثابت: حيث ينتقل الموصل من الفتحة إلى اللفة النهائية.
- نهايات قضبان اللفائف: حيث من المرجح وجود فجوات هوائية بين الموصلات والعازل
- واجهات تغليف الجزء الثابت: حيث يلتقي ورق العزل بمجموعة التغليف
بمجرد أن يبدأ التفريغ الهالي عند هذه النقاط، فإن الأوزون ومنتجات أكسيد النيتروجين الثانوية تعمل على تآكل البوليمر كيميائياً، مما يتسبب في التقصف والتفحيم التدريجي الذي يؤدي إلى حدوث دوائر قصر بين اللفات.
لماذا يصعب ربط البوليمرات العازلة
تتميز البوليمرات عالية الأداء، مثل البولي إيميد وPEEK، بخمولها الكيميائي بطبيعتها. تتجمع الورنيشات وراتنجات التغليف على شكل قطرات على الأسطح منخفضة الطاقة بدلاً من الانتشار، تاركةً فراغات مجهرية عند السطح البيني. في هذه الفراغات، يبدأ التفريغ الجزئي تحت تأثير الإجهاد الكهربائي عالي التردد.
ماذا يعني تنشيط سطح البلازما هل يتعلق الأمر باللفائف والعزل؟
تعمل معالجة البلازما الباردة على تعديل التركيب الجزيئي لأسطح العزل دون التأثير على خصائصها العازلة الكلية أو أبعادها الفيزيائية. وتعمل عند الضغط الجوي وتندمج بسهولة في تكوينات خطوط تجميع المحركات دون الحاجة إلى بنية تحتية إضافية.
التغيرات السطحية بعد العلاج
عندما تلامس نفاثة البلازما سطح العزل، يتم تكسير الملوثات العضوية دون الميكرون وإزالتها على شكل غاز.
تُضاف مجموعات وظيفية قطبية، بما في ذلك الهيدروكسيل والكربوكسيل، إلى السطح في آنٍ واحد، لتحل محل الروابط الجزيئية الخاملة. ترتفع طاقة السطح من حوالي 30 ملي نيوتن/متر على البوليميد غير المعالج إلى أكثر من 72 ملي نيوتن/متر بعد المعالجة، وهي العتبة التي تخترق عندها الورنيشات والراتنجات الشقوق المجهرية بدلاً من أن تسدها.
معدات لتصميمات اللف المعقدة
تُظهر نهايات اللفائف على شكل دبوس الشعر، ومخارج الفتحات، وأسطح قضبان الملفات أشكالًا هندسية لا تستطيع أنظمة المعالجة واسعة النطاق الوصول إليها باستمرار.
KeyLink's PL-5010P هو نظام ذو فوهة واحدة مع خرج قابل للتعديل باستمرار بين 800 فولت أمبير و 1500 فولت أمبير. يدعم تصميمه المدمج وحامل المسدس العالمي تركيبه على أذرع الروبوت للمعالجة الموضعية المباشرة للمناطق الضيقة والمعقدة قبل التلميع أو التغليف.
لمعالجة مجموعة أجزاء المحرك الثابتة قبل تشريب الراتنج، PL-5050-2 تستخدم آلة البلازما رأسين دوارين بقدرة 1000 واط لكل قناة. وتعمل بسرعة تتراوح بين 2000 و3000 دورة في الدقيقة، مما يوفر توزيعًا متجانسًا للبلازما بزاوية 360 درجة على مساحات سطحية متوسطة إلى كبيرة، ويتيح التعامل مع أشكال هندسية متنوعة للأجزاء على نفس خط الإنتاج.
تخضع جميع أنظمة البلازما من KeyLink لاختبارات تحمل لمدة 24 ساعة قبل الشحن، تشمل المتانة والسرعة والاستقرار التشغيلي. الأنظمة معتمدة وفقًا لمعايير ISO 9001:2015 وCE وLVD وETL.
كيف تعمل معالجة البلازما على تحسين استقرار الطلاء والتغليف والترابط؟
يُحدد تحسين التوتر السطحي الناتج عن معالجة البلازما مدى نجاح مرحلة التغليف أو التلميع وفقًا للمواصفات. فعندما تكون طاقة السطح غير كافية، لا تخترق الراتنجات المستخدمة في التشريب بالضغط الفراغي فجوات اللفائف بشكل كامل، وتصبح الفراغات المتبقية مواقع لبدء التفريغ الجزئي.
تُغني تقنية البلازما عن استخدام المواد الكيميائية التمهيدية قبل الطلاء، مما يُلغي خطوة من خطوات المعالجة وما يصاحبها من معالجة بالمذيبات. بالنسبة لمكونات العزل المستخدمة في المحركات من الفئة H أو أعلى، توفر الواجهة المُجهزة بتقنية البلازما ثباتًا في الالتصاق لا يمكن للعمليات القائمة على المواد التمهيدية تحقيقه على نطاق الإنتاج.
ما هي فوائد مقاومة الكورونا والموثوقية على المدى الطويل؟
يمكن قياس تحسينات الأداء الناتجة عن معالجة البلازما في كل مرحلة من مراحل نظام العزل، بدءًا من واجهة الربط وحتى الأداء الكهربائي في نهاية العمر الافتراضي.
| فائدة | الآلية | مؤشر الإنتاج |
| مقاومة أعلى لفيروس كورونا | يؤدي الربط الخالي من الفراغات إلى رفع جهد بدء الهالة | اختبار التفريغ الجزئي، فحص الكاميرا بالأشعة فوق البنفسجية |
| مقاومة عزل محسّنة | واجهة أنظف تقلل من مسارات التسريب | اختبار مقاومة عزل المحرك (ميجر) |
| عمر خدمة ممتد | طبقة طلاء موحدة تقاوم التدهور الحراري والكهربائي | اختبار تحمل الجهد تحت ضغط متسارع |
| مقاومة الانفصال الطبقي | الرابطة الكيميائية بين طبقات العزل تقاوم القص | اختبار قوة الشد واختبار دورات الحرارة |
يمكن لأسطح العزل المُعدّلة بالبلازما رفع جهد بدء التفريغ الهالي من 10.0 كيلوفولت إلى 13.8 كيلوفولت في أنظمة بوليمرية محددة. بالنسبة لمصنعي المعدات الأصلية الذين يستهدفون متانة تدوم 15 عامًا أو 250,000 ميل، يُعد هذا الفرق جوهريًا لتحديد ما إذا كان المحرك يفي بمتطلبات العزل عند نهاية عمره الافتراضي.
كيف يقوم المهندسون باختبار هذا وتطبيقه في الإنتاج؟
يُعدّ التحقق من جودة المعالجة ومعرفة مواضع تأثيرها الأكبر من أهمّ الأسئلة العملية التي يطرحها المهندسون عند تقييم معالجة البلازما في عمليات عزل المحركات. وسيتمّ تناول أساليب الاختبار، وحالات التطبيق، ونقاط المعالجة ذات التأثير الأكبر فيما يلي.
التحقق من جودة العلاج
يتم التحقق من طاقة السطح باستخدام أقلام داين أو مقياس زاوية التلامس مباشرة بعد المعالجة. وتؤكد قيمة التوتر السطحي للمعالجة بالبلازما التي تتجاوز 72 ملي نيوتن/متر أن الركيزة جاهزة للطلاء أو التغليف.
يؤكد اختبار مقاومة عزل المحرك باستخدام جهاز ميجر قبل وبعد المعالجة وجود مقاومة أعلى للأرض بعد المعالجة، مما يشير إلى وجود واجهة أكثر إحكامًا مع عدد أقل من مسارات التسرب.
حالات تطبيقية جديرة بالملاحظة
- المعالجة المسبقة لللفائف الدبوسية: يتم تطبيق بلازما الغلاف الجوي الروبوتية على نهايات الجزء الثابت قبل طلاء المسحوق أو تقطير الراتنج، مستهدفة منطقة اللف التي يبدأ فيها التفريغ الجزئي في أغلب الأحيان
- المعالجة المسبقة لسلك المينا قبل عملية VPI: يتم تطبيق معالجة البلازما الباردة على أسطح أسلاك المينا قبل التشريب بالضغط الفراغي، مما يضمن تغطية الورنيش للسلك بالكامل والقضاء على الفراغات المجهرية في طبقة العزل الثانوية.
أين يكون لتحضير السطح التأثير الأكبر
تُعدّ معالجة بطانة فتحة الجزء الثابت نقطة تطبيق غالبًا ما يتم إغفالها في تجميع المحركات. تُحسّن معالجة بطانة الفتحة قبل إدخال اللفائف من الالتصاق بين البطانة ومجموعة الصفائح، مما يقلل من الفجوة الهوائية عند هذا السطح الفاصل. بالنسبة للمحركات عالية الجهد، تُشكّل هذه الفجوة موقعًا رئيسيًا لبدء التفريغ الهالي.
استكشف مجموعة أنظمة البلازما الكاملة من KeyLink
صُممت أنظمة البلازما الجوية من KeyLink خصيصًا لإنتاج المحركات المضمنة، مع تكوينات تُركّب على أذرع الروبوت، وتتكامل مع مزامنة المشفرات، وتتوسع من العمل الدقيق بفوهة واحدة إلى المعالجة عالية الإنتاجية برأسين. لاستكشاف الأنظمة المناسبة لتطبيقات عزل المحركات، تفضل بزيارة موقعنا الإلكتروني. كتالوج أنظمة معالجة الأسطح بالبلازما. تمتلك شركتنا 21 براءة اختراع في مجال تصميم أنظمة البلازما وبرامج التحكم بها، وقد دعمت أكثر من 5000 حالة تطبيق في قطاعات السيارات والإلكترونيات والتصنيع الصناعي.. للحصول على دعم خاص بالتطبيق،, تواصل مع فريق الدعم لدينا مباشرة.
