CN102623084B - 一种电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电励磁线圈用玻璃丝漆包扁线及其生产工艺。电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线包括铜导线以及铜导线外面的绝缘体，所述绝缘体包括四层绝缘层，由内而外依次为聚酯漆绝缘层，聚酯亚胺漆绝缘层，玻璃丝绝缘层和缩醛类胶粘剂层。电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺分两步：先制作由铜导线及包裹其外的聚酯漆绝缘层、聚酯亚胺漆绝缘层组成的漆包线，然后再在漆包线基础上制成电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线。本发明中的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线具有结构简单，绝缘性能及耐温性能好，不易发生开裂、脱丝等质量问题的优点，且其生产工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种电励磁线圈用的绝缘线棒结构及其制作方法，具体的是涉及一种电励磁线圈用玻璃丝漆包扁线及生产工艺。
背景技术
风力发电系统中，风力发电机组是最关键的部件，其生产和制造水平是反映一个国家风电水平的重要因素，在风力发电机组中，稀土永磁同步发电机具有结构简单，无需励磁绕组、效率高的特点，直驱式永磁发电机采用风机叶轮直接驱动发电机旋转，取消了传统的交流励磁双馈式异步风力发电机所需的增速齿轮箱，避免了运行齿轮箱的故障和维护，同时转子上也没有集电环和电刷，结构简单，运行可靠。
但稀土永磁体为不可再生资源，且由于2011年以来其涨价幅度相当高，从电机设计方面材料成本问题出发，开发了采用电励磁线圈部分代替稀土永磁的转子。从技术角度方面看：电励磁同步电机由于可以方便地调节直流励磁,且可调节磁场的直流励磁容量较小,所以在磁场调节方面具有永磁电机达不到的优势。
现有电励磁线圈用绝缘线棒的材料：是采用一种自粘性155级玻璃丝包漆包铜扁线，其结构为：在裸铜导体表面涂覆有一层聚酯亚胺绝缘漆，外包单层或是双层用一种耐温等级为155级环氧类浸渍绝缘漆浸渍的玻璃丝，最外层为缩醛类自粘胶。其生产工艺为先通过漆包扁线设备将聚酯亚胺漆涂覆并使其固化完成，再将其通过绕包设备将玻璃丝和环氧类浸渍绝缘漆涂覆在固化完成的聚酯亚胺漆上，最后将缩醛类自粘胶涂覆在玻璃丝最外层。
该线在机械变形位置的玻璃丝极容易产生开裂、脱丝、变色等质量问题；该线制成的电励磁线圈经胶化工序后其匝间击穿电压低、对地电压低、以及线圈的各层上下和左右之间的粘结性能差。
中国发明专利申请200910146259.6号公开了《耐氟利昂双玻璃丝包漆包线生产工艺方法》只是解决了耐受氟利昂冷却材料的质量问题，没有解决电励磁用线圈在整个绕线工序和电机成型过程中的机电性能差的质量问题，而不能用于风电电励磁的线圈。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构及生产工艺简单、绝缘性能和耐温性能好的电励磁线圈用玻璃丝漆包扁线及其生产工艺，按照其生产工艺生产出来的铜扁线，在机械变形位置不会产生开裂、脱丝等质量问题。
本发明采用的技术方案是：一种电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线，包括铜导线以及铜导线外面的绝缘体，所述绝缘体包括四层绝缘层，由内而外依次为聚酯漆绝缘层，聚酯亚胺漆绝缘层，玻璃丝绝缘层和缩醛类胶粘剂层。
一种电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺包括以下步骤：
1）恒张力放线；
2）退火前清洗；
3）退火；
4）清洗和吹干；
5）毛毡或模具法涂漆；
6）烘炉烘烤；
7）冷风冷却，在线检测电压，计米，恒张力收线；
8）恒张力放线；
9）玻璃丝绕包；
10）浸渍漆；
11）烘炉烘烤；
12）涂覆胶粘剂层；
13）冷风冷却，在线检测电压，计米，恒张力收线。
上述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺中，所述步骤3）中的退火温度为：500～750℃。
上述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺中，所述步骤5）毛毡或模具法涂漆步骤中，涂漆道数底漆为2～5道，面漆为3～7道。
上述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺中，所述步骤6）中，烘炉中下部炉温为：100～250℃，上部炉温为：200～450℃，炉口温度80～120℃。
上述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺中，所述步骤9）中玻璃丝绕包采用同心式玻璃丝绕包方式。
上述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺中，所述步骤11）中，环境温度在10℃以下时，烘炉烘烤的炉温为170～340℃，环境温度为10～33℃时，烘炉烘烤的炉温为150～320℃，环境温度在33℃以上时，烘炉烘烤的炉温为145～300℃；自粘炉温为160～295℃。
上述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺中，所述玻璃丝绕包层次为2层，第一层和第二层绕包方向相反，玻璃丝绕包时玻璃丝的线速度为3~4.2m/min。
上述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺中，所述步骤10）浸渍漆工艺中，玻璃丝绝缘层浸渍耐温等级为180级硅氧烷类或有机硅类的绝缘漆，并使其被融为一整体，180级硅氧烷类漆固体含量：50±5% （质量），粘度为：50～90 s，粘度是用4号粘度计在23±2℃温度下测量的。
与现有技术相比，本发明的技术效果在于：本发明中的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线结构及生产工艺简单，铜导线外的绝缘体由内而外包括聚酯漆绝缘层，聚酯亚胺漆绝缘层，玻璃丝绝缘层和缩醛类胶粘剂层四层绝缘层，其绝缘性能好；由耐温等级为180级硅氧烷类或是有机硅类的绝缘漆渗入玻璃丝绝缘层内并融为一整体，所以其耐温性能好，且不易发生开裂、脱丝等质量问题。
附图说明
图1是本发明中电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明中一种电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线，包括铜导线1以及铜导线外的绝缘体，所述绝缘体包括四层绝缘层，由内而外依次为聚酯漆绝缘层2，聚酯亚胺漆绝缘层3，玻璃丝绝缘层4和有机硅缩醛类胶粘剂层5。
上述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线制作，如以下实施例所示：
电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺分两步：第一步：先制作由铜导线1及包线裹其外的聚酯漆绝缘层2、聚酯亚胺漆绝缘层3组成的漆包线，第二步：在漆包线基础上制作电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线。
漆包线的生产包括如下步骤：
恒张力放线→退火前清洗→退火（蒸汽保护）→清洗和吹干→毛毡或模具法涂漆（涂漆多道次）→烘炉烘烤→冷风冷却→在线检测电压→在线监测尺寸→计米→恒张力收排线。
恒张力放线：放线架的形式为顶锥式结构；顶好装有裸铜导线铁盘时，其铁盘的升降是采用电器控制其线盘的升降；放出裸铜导线时，采用磁粉控制器控制其放线张力（即恒张力），恒张力数值对应的电位器调节参数为0.2～1.2A。
退火前清洗：对裸铜导线表面进行清洗，采用高压温水喷淋，温度为10～30℃，水压≤0.5MPa。经喷淋好的裸铜导线表面还得使用毛毡或木浆棉等柔软材料进行抹刷，去掉表面的水分。
退火（蒸汽保护）：对裸铜导线进行软化退火以去掉其内应力，其退火炉内部空间用水蒸气实施保护，防止裸铜导线表面在高温时氧化发黑；其退火炉上部温度为：450～650℃、退火炉下部温度为：500～750℃，退火水槽中的水是去氯离子水，其氯离子的含量为≤0.5mg/L。
毛毡或模具法涂漆：对裸铜导线表面进行涂漆时，底漆聚为酯漆，涂2～5道、面漆为聚酯亚胺漆，涂3～7道；
漆的固体含量和粘度要求：聚酯漆固体含量： 30～40%（质量），粘度（4号粘度杯测量）：50～90 s。聚酯亚胺漆固体含量：33～37% （质量），粘度（4号粘度杯测量）：50～90 s。
烘炉烘烤：对裸铜导线表面上的绝缘漆进行烘烤，使其绝缘漆中的有机挥发物充分的挥发和使其绝缘漆能固化的成分进行完全的固化，其烘炉中下部炉温为：100～250℃，上部炉温为：200～450℃，出炉口温度80～120℃；烘炉内部热风循环过程中，热风含有机挥发物，而且是化学反应不完全的物质，当热风被抽出进入催化块进行充分的化学反应时，其催化前温度为：400～600℃；催化后温度为：500～750℃；上部进风口进入冷空气的流速为0.2～1 m/s、下部进风口进入冷空气的流速为0.4～0.5 m/s；催化燃烧完全的废气，除一部分经排废出风口时，其废气的含碳总量≤30 PPm。
在线检测电压：冷风冷却产品后，在不停车时，需进行电压的检测，防止其产品的电压不合格，使用的在线检测电压装置时，其装置的主要参数为：工频50Hz、电压测量范围0～5000v、测量精度±0.1v；采用钢珠垂吊法或者是导电橡胶轮接触漆包线表面，电压的设定值为800～1000v。
恒张力收排线：产品生产好后需收入到一种盘具内，在收入到盘具中应使产品排得整齐、平整，电器控制其排线节距为5～15mm，节距的精度±0.1mm；收线线速度为：3～15m/min。
当完成漆包线半成品后开始生产自粘180级漆丝扁线，其生产工艺包括如下步骤：
恒张力放线→较直→吹风→玻璃丝绕包→浸渍漆（多道次）→烘炉烘烤（多道次）→涂覆胶粘剂层→冷风冷却→在线检测电压→计米→恒张力收排线。
玻璃丝绕包：玻璃丝的材料要求为采用铝硼硅酸盐玻璃成份的无碱玻璃纤维纱，其碱金属氧化物的含量≤0.8%。玻璃丝饶包可采用偏心式绕包方式，还可以采用同心式绕包方式。玻璃丝绕包层次为2层，第一层和第二层绕包方向相反，玻璃丝绕包时玻璃丝的线速度为3~4.2m/min。
浸渍漆：玻璃丝绝缘层浸渍3～4道耐温等级为180级硅氧烷类漆；浸渍1～2道有机硅缩醛类胶粘剂，并使其被融为一整体。所用材料的要求：180级硅氧烷类漆固体含量：50±5%（质量），粘度（用4号粘度计在23±2℃温度下测量）：50～90 s。有机硅缩醛类胶粘剂，其固体含量为：25～30%（质量） ，粘度（用4号粘度计在23±2℃温度下测量）：60～120 s。
烘炉烘烤：不同的玻璃丝绕包方式，环境温度对烘炉烘烤工艺均有影响，不同的条件下的烘炉温度参数如下表所示：
表1
冷风冷却：经烘烤的产品出烘炉时，采用冷风进行冷却，使得产品表面的温度≤10℃。
在线检测电压：冷风冷却后产品，在不停车时，需进行电压的检测，防止其产品的电压不合格，使用的在线检测电压装置时，其装置的主要参数为：工频50Hz、电压测量范围0～10000v、测量精度±0.1v，钢珠垂吊法或者是导电橡胶轮接触漆包线表面，电压的设定值为1000～1600v。
本发明生产工艺中的参数如表2所示。
本发明中由漆包线制作电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的工艺中，当完成漆包线半成品后开始生产自粘180级漆丝扁线，并使用一种数控多功能卧式绕包机（实用专利编号为201110092009.6）的设备生产时，其玻璃丝绕包节距偏差为0.05～0.2mm、绕包张力控制范围为：19N～25N，线速度为3~4.2m/min。
表2
Claims (9)
1.一种电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺，所述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线包括铜导线（1）以及铜导线外的绝缘体，所述绝缘体包括四层绝缘层，由内而外依次为聚酯漆绝缘层（2），聚酯亚胺漆绝缘层（3），玻璃丝绝缘层（4）和有机硅缩醛类胶粘剂层（5），其生产工艺包括以下步骤：
1）恒张力放线；
2）退火前清洗；
3）退火；
4）清洗和吹干；
5）毛毡或模具法涂漆；
6）烘炉烘烤；
7）冷风冷却，在线检测电压，计米，恒张力收线；
8）恒张力放线；
9）玻璃丝绕包；
10）浸渍漆；
11）烘炉烘烤；
12）涂覆胶粘剂层；
13）冷风冷却，在线检测电压，计米，恒张力收线。
2.如权利要求1所述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺，所述步骤3）中的退火温度为：500～750℃。
3.如权利要求1所述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺，所述步骤5）毛毡或模具法涂漆步骤中，涂漆道数底漆为2～5道，面漆为3～7道。
4.如权利要求1所述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺，所述步骤6）中，烘炉中下部炉温为：100～250℃，上部炉温为：200～450℃，炉口温度80～120℃。
5.如权利要求1所述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺，所述步骤9）中玻璃丝绕包采用同心式玻璃丝绕包方式。
6.如权利要求1所述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺，所述步骤11）中，环境温度在10℃以下时，烘炉烘烤的炉温为170～340℃，环境温度为10～33℃时，烘炉烘烤的炉温为150～320℃，环境温度在33℃以上时，烘炉烘烤的炉温为145～300℃；自粘炉温为160～295℃。
7.如权利要求5所述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺，所述玻璃丝绕包层次为2层，第一层和第二层绕包方向相反，玻璃丝绕包时玻璃丝的线速度为3~4.2m/min。
8.如权利要求1所述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺，所述步骤10）浸渍漆工艺中，玻璃丝绝缘层浸渍耐温等级为180级硅氧烷类或有机硅类的绝缘漆，并使其被融为一整体，180级硅氧烷类漆固体含量：50±5% ，粘度为：50～90 s，粘度是用4号粘度计在23±2℃温度下测量的。
9.如权利要求1所述的电励磁线圈用玻璃丝漆包铜扁线的生产工艺，所述步骤9）中，玻璃丝绕包节距偏差为0.05～0.2mm，绕包张力为19N～25N。
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