CN100477454C - 制造导线棒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造一包括多个彼此电绝缘的股线的导电导线棒的方法，它包括以下步骤：第一步骤：制造所述股线；第二步骤：将至少一个绝缘层施加至所述股线上，其做法是，用一塑料粉末涂覆所述股线的待绝缘区域，并且伴随着塑料熔化和塑料的至少部分固化，塑料粉末层被烧结成一个绝缘层，其中如果只将唯一一个绝缘层施加到该股线上，则如此控制烧结，即绝缘层不完全固化；如果将许多绝缘层施加至该股线上，则如此进行所述烧结，即所述绝缘层的至少一个外层没有完全固化；第三步骤：将许多绝缘的股线组装成一个导线棒；第四步骤：在相互压紧在所述导线棒内的所述股线的同时，烧结所述股线的所述绝缘层，没有完全固化的所述绝缘层中的塑料至少部分再次熔化并且在所述股线之间被挤出，留在所述股线之间的塑料完全固化。

Description

制造导线棒的方法

技术领域

本发明涉及制造包括多个彼此电绝缘的股线的导电的导线棒的方法。这类导线棒可以用作如旋转电机如发电机或变压器中的定子导线。其股线彼此间以某种方式缠绕的导线棒也被称作“罗贝尔线棒”。与由许多有圆形或六角形横截面的钢丝构成的钢丝绳不同，这样一个导线棒的股线通常具有矩形横截面。

背景技术

为了减少如一旋转电机中的电损，使其中所用的定子导线的股线彼此绝缘。因此，一导线棒由装备一绝缘材料的股线组装而成。如通过两步涂覆法，可以实现将一绝缘材料施加至该股线上，其中在第一步中，将一塑料粉末施加至该股线表面上以形成一粉末层。在第二步中，烧结此粉末层，使塑料熔化且根据需要交联并固化。如此形成的绝缘层必须形成一完整且基本均匀的薄膜以实现它的绝缘功能。

为了在烧结该粉末层时产生一完成的且基本均匀的绝缘层，将该粉末层施加至该股线上的施加厚度必须具有特定的最小厚度。经验表明，要满足的施加厚度的下限约为50μm。然而，薄的绝缘层较为有利，因为一方面，在该导线棒的总横截面保持不变时，可以增大导电横截面，由此一来，装备该导线棒的机器的性能提高了。另一方面，股线绝缘层厚度的减小也可被用来减小导线棒的总横截面，而不会因此削弱装备该导线棒的机器的性能。结果，从股线之间的热传递加强中也可以看出更薄的股线绝缘层的优势。重要的是，只要该导线棒的股线因不同损耗而不同地发热。由于改善了股线之间的热传递，所以可以至少部分地平衡不同温度。

发明内容

本发明所关注的问题是一由多个股线构成的导线棒的制造方法，该方法使得形成特别薄的绝缘层变为可能。

根据本发明，提供一种制造一包括多个彼此电绝缘的股线的导电导线棒的方法，它包括以下步骤：

第一步骤：制造所述股线；

第二步骤：将至少一个绝缘层施加至所述股线上，其做法是，用一塑料粉末涂覆所述股线的待绝缘区域，并且伴随着塑料熔化和塑料的至少部分固化，所述粉末层被烧结成一个绝缘层，其中如果只将唯一一个绝缘层施加到该股线上，则如此控制烧结，即绝缘层不完全固化；如果将许多绝缘层施加至该股线上，则如此进行所述烧结，即所述绝缘层的至少一个外层没有完全固化；

第三步骤：将许多绝缘的股线组装成一个导线棒；

第四步骤：在相互压紧在所述导线棒内的所述股线的同时，烧结所述股线的所述绝缘层，没有完全固化的所述绝缘层中的塑料至少部分再次熔化并且在所述股线之间被挤出，留在所述股线之间的塑料完全固化。

本发明基于这样的总思路，即烧结过程分两步走，其中在第一烧结阶段内，单独股线的绝缘层的至少一部分没有完全固化，而在第二烧结阶段内，组装好的导线棒内的股线相互压紧，由此一来，构成绝缘层的塑料的一部分挤出并在股线之间涌出，只有留在绝缘层中的分塑料部分硬。通过这个方法，可以获得非常小的绝缘层厚。例如，在股线烧结的第一烧结阶段内已完全固化的绝缘层部分在待组装导线棒的第二烧结阶段内造成在相邻股线之间保留下一个足以确保绝缘层绝缘功能的绝缘层。

在一优选实施例中，将许多绝缘层施加至所述股线上，至少最里面的绝缘层基本上完全固化。这样就确保了，至少已完全固化的绝缘层在挤出绝缘材料时仍留在所述股线之间并保证了绝缘效果。

根据一特别有利的改进方案，至少一个基本完全固化的绝缘层可以来源于一个施加厚度小于约50μm的粉末层。该实施例利用这样的认识：即在在形成有效绝缘的本发明方法中，各股线的至少一个基本完全固化的绝缘层不一定在股线制造期间内已形成一完成均匀的薄膜。这是因为，只要在固化绝缘层内还有孔隙，则这些孔隙被随后施加的绝缘层填充，其中这种填料即便在第二烧结阶段内挤出绝缘材料时仍然留在股线之间。因此，最终在导线棒组装状态下，可以形成该绝缘层所需的完整均匀薄膜。

在另一个实施例中，股线的至少一个在股线烧结时未完全固化的绝缘层可以来源于一粉末层，该粉末层由一塑料粉末形成，该塑料粉末中混有粗填料，其平均颗粒直径小于粉末层涂覆厚度。在挤出该绝缘材料时，粗填料起到间隔物作用并防止了塑料在第二烧结期间内被完全挤出，由此保证了留在股线之间的塑料量仍足以在股线之间形成一个能发挥功能的绝缘。这个特殊实施例即使在股线绝缘层在第一烧结阶段内没完全固化时也有效，因此，可获得特别薄的绝缘层。

如果如此选择形成绝缘的塑料并实现第二烧结阶段的烧结，即组装好的导线棒的股线在第二烧结阶段过程中随着绝缘材料固化而相互粘结，则本发明方法可以特别适当地工作。因此，可以省掉用于加强和稳定组装好的导线棒的辅助措施。

由从属权利要求和以下对本发明优选实施例的描述中得到了本发明方法的其它重要特征和优势。

具体实施方式

为了根据本发明的方法来制造导线棒，首先，必须制造待装配成导线棒的股线。具有待制造股线的横截面的且由导电材料如铜构成的一非绝缘的无端金属丝被用于股线制造。不变形的股线是通过将无端金属丝定尺切断到股线长度而由无端金属丝制成的。根据待制造导线棒的类型，股线在定尺切断后可以进行弯曲且尤其是弯头，以实现股线的预期三维形状。

然后，将至少一个绝缘层施加到如此制成的股线上。在这种情况下，通过两步涂覆法进行绝缘层的施加。在第一分步骤中，给各自股线的待绝缘区涂上一层塑料粉末。特别适用作涂覆粉末的是热固化塑料或弹性塑料如环氧树脂和有机硅树脂。为改善绝缘的机械特性，如为了减小热膨胀系数或降低塑料在高温和高负荷下的流动，可以按10％-80％浓度将无机填料混入塑料里。

如在一静电流化床室或静电喷雾室内实现所述股线的涂覆，它可以小于待涂覆的股线。这样一个涂覆室在相对两端有开口，通过所述开口，待涂覆股线逐个地或每次不止一个地经过涂覆室。例如，通过该股线或这些股线经过该涂覆室的进给情况，可对塑料粉末的施加量和进而粉末层涂覆厚度进行控制。为了使塑料粉末保持粘附于所述股线的表面上，要在涂覆操作中施加静电。

然后是第二分步骤，其中烧结施加的粉末层。在烧结期间内，加热塑料，这样，塑料熔化且至少部分固化，在这里，形成绝缘层。如果只将唯一一个绝缘层施加到该股线上，则如此控制烧结，即绝缘层不完全固化。如果将许多绝缘层施加至该股线上，则如此控制烧结，即至少一个外部绝缘层没有完全固化。

最好在一单独的烧结室内实现此第二分步骤并且可以按照连续方式进行，在这里，例如可设置光学加热器、电子加热器或感应加热器。在烧结期间内，塑料粉末熔化及熔合。在热固化材料的情况下，也存在塑料的热交联。所述熔合和/或交联形成了所需的绝缘层。在热固化塑料的情况下，固化程度与交联程度有关。因此，在热固性塑料的情况下，如此控制至少用于一个绝缘层的烧结过程，即该热固性绝缘层不交联或只部分交联。如借助温度和热处理时间，可以控制交联程度或固化程度。以这种方式产生的没有完全固化或交联的绝缘层仍然可以发生热反应。

只要所述股线已经以这种方式具有一个或多个绝缘层，它们就可以被组装成一导线棒。以这种方式组装成的导线棒则可以弯曲成其在完成后应有的理想形状。在一个适当的装置中，股线在组装好的导线棒内彼此压紧。同时，重新进行烧结，在这次烧结中，没有完全固化或交联的绝缘层的塑料再次至少部分熔化。通过挤压股线，熔化塑料被挤出，在这里，减小了股线之间的绝缘厚度。如此挤出的塑料收集在如导线棒的相应空洞内或导线棒表面上。

在这个被称作“热挤压”的作业中，相邻股线的绝缘层最好接合，这样一来，组装好的导线棒的股线彼此粘结。在塑料固化后，该导线棒固化到所需形状。

在一个特殊的实施例里，例如，其平均颗粒尺寸约为40μm的环氧树脂粉末可被用来形成该绝缘。此环氧树脂粉末中入填有40％的TiO₂，此填料具有如约0.2μm的d50值。有利地施加四个绝缘层，结果，在烧结后获得了约100μm的绝缘厚度。在这种情况下，如此控制先施加的烧结绝缘层，即绝缘层几乎完全固化，该例如相当于如在约180℃温度下的约3分钟-5分钟的烧结时间。随后，按照这样的程度烧结随后的三个粉末层，即刚好略超过最小粘性。结果，最后这三个绝缘层没有固化或只略微固化，结果，塑料基本上保持在所谓的“状态B”内。因此，整个绝缘皮的约3/4处于状态B。在组装好的导线棒的热压装配中，处于状态B的塑料变得能够自由流动且从复合层中被挤出。在此实施例里，在将热压装配导线棒时，绝缘层厚减小到约30μm，而不存在均匀性和因此产生的绝缘层的绝缘效果方面的质量下降。

因此，与其中为产生均匀层而粉末层的涂覆厚度必须约为50μm的传统方法相比，按照本发明方法实现的绝缘层厚度大约可以减半。

在另一个特殊实施例中，例如，其平均颗粒尺寸约为40μm的环氧树脂粉末可被用来形成该绝缘。此环氧树脂粉末如充填有30％的TiO₂，此填料的平均颗粒尺寸可以约为0.2μm。此外，按照这个特殊实施例，将一粗填料混入该塑料粉末里。粗填料可以占到塑料粉末的约10质量％。该粗填料最好包括绝缘材料如陶瓷或石英。在此，例如优选平均颗粒尺寸约为15μm的石英玻璃珠。此塑料粉末也按照如四层方式施加，结果，烧结绝缘层的总厚度同样约为100μm。在这里，热烧结每个绝缘层，其中每一层的烧结过程且尤其是热处理时间是如此控制的，即不发生固化或出现最小固化，其中恰好略超过最小粘性；在约180℃温度下，每层的烧结如只用10秒-20秒。通过这个方式，所有绝缘层都基本上保持在没有固化的状态B。

在组装导线棒的随后的热压装配期间内，所述粗填料用作间隔物并且造成液化塑料未被完全挤出。该粗填料也保证了相邻股线在热挤压期间内不会彼此导电接触。

在此实施例中，在热挤压期间内可以获得用于在相邻股线之间的绝缘的约20μm的最终厚度，其中在这里，也不必容忍可获得的绝缘的均匀性的降低。因为如此形成的绝缘层总是归因于两个股线，其中在这两个股线之间形成该绝缘层，每个股线具有厚度约10μm的绝缘层(假想)。这样一来，与过去制成的绝缘层厚度相比，得到了五倍的改善。

Claims (13)

1、一种制造一包括多个彼此电绝缘的股线的导电导线棒的方法，它包括以下步骤：

第一步骤：制造所述股线；

第二步骤：将至少一个绝缘层施加至所述股线上，其做法是，用一塑料粉末涂覆所述股线的待绝缘区域，并且伴随着塑料熔化和塑料的至少部分固化，塑料粉末层被烧结成一个绝缘层，其中如果只将唯一一个绝缘层施加到该股线上，则如此控制烧结，即绝缘层不完全固化；如果将许多绝缘层施加至该股线上，则如此进行所述烧结，即所述绝缘层的至少一个外层没有完全固化；

第三步骤：将许多绝缘的股线组装成一个导线棒；

第四步骤：在相互压紧在所述导线棒内的所述股线的同时，烧结所述股线的所述绝缘层，没有完全固化的所述绝缘层中的塑料至少部分再次熔化并且在所述股线之间被挤出，留在所述股线之间的塑料完全固化。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二步骤中，施加多个绝缘层，其中至少最里面的绝缘层完全固化。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一个完全固化的绝缘层来源于一个施加厚度小于50μm的粉末层。

4、如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，只有所述的最里面的绝缘层完全固化，所有的其它绝缘层都没有完全固化。

5、如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，至少一个在第二步骤中没有完全固化的所述绝缘层来源于一个由塑料粉末形成的粉末层，所述塑料粉末已混有一粗填料，该粗填料的平均颗粒尺寸小于该粉末层的施加厚度。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个在第二步骤中没有完全固化的所述绝缘层来源于一个由塑料粉末形成的粉末层，所述塑料粉末已混有一粗填料，该粗填料的平均颗粒尺寸小于该粉末层的施加厚度，在第二步骤中，所有的绝缘层都没有完全固化。

7、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述粗填料由一电绝缘材料组成。

8、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述粗填料由一电绝缘材料组成。

9、如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在第四步骤的烧结中，组装起来的所述导线棒的股线通过用于形成所述绝缘层的所述塑料彼此粘结。

10、如权利要求4所述的方法，其特征在于，在第四步骤的烧结中，组装起来的所述导线棒的股线通过用于形成所述绝缘层的所述塑料彼此粘结。

11、如权利要求5所述的方法，其特征在于，在第四步骤的烧结中，组装起来的所述导线棒的股线通过用于形成所述绝缘层的所述塑料彼此粘结。

12、如权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，在第四步骤的烧结中，组装起来的所述导线棒的股线通过用于形成所述绝缘层的所述塑料彼此粘结。

13、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝缘层的、在股线烧结时没有完全固化的所述至少一个外层来源于一个由塑料粉末形成的粉末层，所述塑料粉末已混有一粗填料，该粗填料的平均颗粒尺寸小于该粉末层的施加厚度。