CN102682990A - 箔式容性线圈烧结工艺 - Google Patents

Abstract

一种箔式容性线圈烧结工艺,包括以下步骤：选取的单向收缩的绝缘膜绕制在模具上，将金属箔的一端焊出引线，按照每层金属箔之间放两层绝缘膜进行绕制；将绕制好的线圈进行固定，放入真空炉内，将线圈的引线进行短接；对模具底部进行加热，使得模具上下形成温度差，底部加热到温度不超过绝缘膜温度时停止加热，开启涡流加热，再通过可控硅调整电压；将线圈内部的气体全部排尽，当温度达到绝缘膜完全收缩的温度时，停止所有加热；向真空炉内缓慢注入惰性气体并使线圈冷却，当线圈全部成型后进行脱模。通过本烧结工艺加工的线圈绝缘性能好，不会存在局部放电和耐压过低的现象；本烧结工艺还具有生产成本低、生产周期短；对环境无染污等优点。

Description

箔式容性线圈烧结工艺

技术领域

该发明涉及一种容性变压器线圈的烧结工艺，特别涉及一种箔式容性线圈的烧结工艺，属于变压器制造技术领域。

背景技术

目前，在变压器、电容器、电抗器等电工产品的制造行业中，所有的线圈（绕组）均采用有绝缘的导线（导体）绕制在绝缘筒、工装模具上，通过干燥、浸漆（注油）、固化、抽真空以及环氧浇注的方式完成，因此采用原先的生产制造工艺，存在着很多的缺点，如绝缘性能低、成本较高，生产加工周期较长。

所谓容性变压器就是将变压器的一次、二次线圈绕组并联绕制，充分利用电容器的隔直流通交流的特性和电容器的充放电原理，使变压器既能满足隔直流通交流又能满足充放电的容性特性，从而达到既能消谐又能补偿的目的。 

因为电容的特性要求，两极间距离越小电容量越大，两极的面积越大电容量越大；以之相反，容性变压器的线圈绕制两极间的层间绝缘越厚（即层间距离越大）耐压性和抗局放性也就越高；两者相互矛盾。但是，在变压器的制造行业中，极间的耐压性和抗局放性又与极间（或层间）绝缘材料所包含的空气和绝缘材料绝缘特性有很大的关系。

具体来讲（按在变压器绕组的生产方面进行举例），①绝缘性能，常规的生产工艺选取的绝缘材料都不具有收缩的能力，都是选取带有胶或者是表面比较光亮的绝缘材料，通过干燥、真空浸漆、环氧浇注的方式来提高产品整体的绝缘性能，但从实际的情况来看远远不能达到理想的状态，由于在绕制过程中，导体与绝缘材料之间的间隙很小，在抽真空时不能将两层绝缘之间的气体全部排尽，但是一旦有气体存在在线圈的内部，就会影响线圈的耐压水平和局放（局部放电）水平，在长期的工作状态下，就会使线圈击穿，影响设备和正常生产的正常运行；②成本较高，普通的生产工艺，在原材料的选择方面会考虑到原材料自身的耐压水平，所以就无条件的放大材料的厚度，增加产品的体积，还要用其他的绝缘材料进行辅助才能达到绝缘的效果，所以总体成本较高；③生产加工周期较长，每生产出一只线圈的时间大概在24-36小时之间，按照浸漆工艺来讲，首次干燥需要6小时，真空浸漆需要4小时，二次干燥需要6小时，二次浸漆需要8小时，按照环氧浇注工艺来讲，材料、模具预热需要6小时，抽真空和浇注需要2小时，整体的固化时间却是要在24小时（其中不含装模、脱模时间）；④对环境有一定的污染，辅助的绝缘材料如浸渍漆、稀释剂、环氧树脂、固化剂等都是高腐蚀性、高挥发的化学材料，在使用过程中若没有一定的预警防范措施，后果将不堪设想。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种能够提高绝缘材料的电气性能、降低生产成本、缩短加工周期、对环境没有污染的箔式容性线圈烧结工艺。

技术方案：一种箔式容性线圈烧结工艺, 箔式容性线圈包括金属箔、绝缘膜和引线，烧结工艺包括以下步骤：

a)    绕制：选取的单向收缩的绝缘膜绕制在模具上，将金属箔的一端焊出引线，将引线放入引线槽内，按照每层金属箔之间放两层绝缘膜的要求进行绕制；单向收缩为纵向收缩，横向不收缩，在绕制过程中要注意两层金属箔之间的平行度、材料无明显褶皱和划伤、线圈平整紧实；

b)    将绕制好的线圈进行固定，放入真空炉内，将线圈的引线进行短接以减小金属箔的电阻率，提高导磁性； 

c)    对模具底部进行加热，使得模具上下形成温度差，底部加热到温度不超过绝缘膜收缩温度时停止加热，开启涡流加热，再通过可控硅调整电压，从而控制模具的发热量，在烧结过程中，通过温度的变化绝缘膜会逐渐进行收缩；

d)    在烧结过程中，外加抽真空的方式将线圈内部的气体全部排尽，当温度达到绝缘膜完全收缩的温度时，停止所有加热；

e)     最后向真空炉内注入惰性气体，缓慢注入惰性气体并冷却，当线圈全部成型后进行脱模。由于在此过程中通过绝缘膜的热收缩和抽真空方式，将线圈内部的气体全部排尽，其绝缘性能大大提高，也不会存在局部放电和耐压过低的现象。

为了控制成本，所述绝缘膜的材料主要为聚酯（简称PET）或聚丙烯（PP）。为了提高导磁性，所述模具的材料为45钢或者40GR。所述的温度差为每100毫米的温度差为10-15℃。所述惰性气体为氮气。

在成本问题上，烧结工艺采用的通过绝缘膜自身收缩提升产品的绝缘性能，而不是依靠辅助绝缘材料或者是提高绝缘材料的厚度来提升产品的绝缘性能，所以在材料成本、产品体积、能源成本上会大大减小。并且采用烧结工艺只需要一台烧结炉（其造价在40万之内），而在常规线圈的后处理过程中，需要的设备很多，如真空干燥炉、浸漆罐、固化炉、浇注罐等等，其造价在100万左右。

在生产周期上，烧结工艺的温度控制点按照绝缘材料的性质进行决定，不同的绝缘材料起始收缩点不同、完全收缩点不同，整套流程下来的时间在4小时以内，大大节约了产品的制造周期。

在环境方面，由于采用了烧结工艺，在生产过程中不需要添加任何的化学成分作为辅助的绝缘材料，所以也无需考虑带有化学成分的材料的处理问题，对环境没有任何的污染。

有益效果：通过本发明所述的箔式容性线圈烧结工艺加工的箔式容性线圈绝缘性能好，也不会存在局部放电和耐压过低的现象；本烧结工艺还具有生产成本低、生产周期短；对环境无染污等优点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。

一种箔式容性线圈烧结工艺, 箔式容性线圈包括金属箔、绝缘膜、和引线，所述绝缘膜包括层绝缘、端绝缘、内外绝缘，所述绝缘膜的材料主要为聚酯（简称PET）或聚丙烯（PP），烧结工艺包括以下步骤：

a)    绕制：选取的单向收缩的绝缘膜绕制在模具上，为了提高导磁性，所述模具的材料为45钢，将金属箔的一端焊出引线，将引线放入引线槽内，按照每层金属箔之间放两层绝缘膜的要求进行绕制；单向收缩为纵向收缩，横向不收缩，在绕制过程中要注意两层金属箔之间的平行度、材料无明显褶皱和划伤、线圈平整紧实；

b)    将绕制好的线圈进行固定，放入真空炉内，将线圈的引线进行短接以减小金属箔的电阻率，提高导磁性； 

c)    对模具底部进行加热，使得模具上下形成温度差，所述的温度差为每100毫米的温度差为10-15℃，底部加热到温度不超过绝缘膜收缩温度时停止加热，开启涡流加热，再通过可控硅调整电压，从而控制模具的发热量，在烧结过程中，通过温度的变化绝缘膜会逐渐进行收缩；

d)    在烧结过程中，外加抽真空的方式将线圈内部的气体全部排尽，当温度达到绝缘膜完全收缩的温度时，停止所有加热；

e)     最后向真空炉内缓慢注入氮气并使线圈冷却，当线圈全部成型后进行脱模。由于在此过程中通过绝缘膜的热收缩和抽真空方式，将线圈内部的气体全部排尽，其绝缘性能大大提高，也不会存在局部放电和耐压过低的现象。

在成本问题上，烧结工艺采用的通过绝缘膜自身收缩提升产品的绝缘性能，而不是依靠辅助绝缘材料或者是提高绝缘材料的厚度来提升产品的绝缘性能，所以在材料成本、产品体积、能源成本上会大大减小。并且采用烧结工艺只需要一台烧结炉（其造价在40万之内），而在常规线圈的后处理过程中，需要的设备很多，如真空干燥炉、浸漆罐、固化炉、浇注罐等等，其造价在100万左右。

在生产周期上，烧结工艺的温度控制点按照绝缘材料的性质进行决定，不同的绝缘材料起始收缩点不同、完全收缩点不同，整套流程下来的时间在4小时以内，大大节约了产品的制造周期。

在环境方面，由于采用了烧结工艺，在生产过程中不需要添加任何的化学成分作为辅助的绝缘材料，所以也无需考虑带有化学成分的材料的处理问题，对环境没有任何的污染。

Claims (6)

1.一种箔式容性线圈烧结工艺, 其特征在于， 箔式容性线圈包括金属箔、绝缘膜和引线，所述绝缘膜包括层绝缘、端绝缘、内外绝缘，烧结工艺包括以下步骤：

a)绕制：选取的单向收缩的绝缘膜绕制在模具上，将金属箔的一端焊出引线，将引线放入引线槽内，按照每层金属箔之间放两层绝缘膜的要求进行绕制；

b)将绕制好的线圈进行固定，放入真空炉内，将线圈的引线进行短接；

c)对模具底部进行加热，使得模具上下形成温度差，底部加热到温度不超过绝缘膜收缩温度时停止加热，开启涡流加热，再通过可控硅调整电压；

d)在烧结过程中，外加抽真空的方式将线圈内部的气体全部排尽，当温度达到绝缘膜完全收缩的温度时，停止所有加热；

e) 最后向真空炉内注入惰性气体，缓慢注入惰性气体并冷却，当线圈全部成型后进行脱模。

2.根据权利要求1所述的箔式容性线圈烧结工艺，其特征在于：所述绝缘膜的材料主要为聚酯。

3.根据权利要求1所述的箔式容性线圈烧结工艺，其特征在于：所述的绝缘膜的材料主要为聚丙烯。

4.根据权利要求1所述的箔式容性线圈烧结工艺，其特征在于：所述模具的材料为45钢。

5.根据权利要求1所述的箔式容性线圈烧结工艺，其特征在于：所述的温度差为每100毫米的温度差为10-15℃。

6.根据权利要求1所述的箔式容性线圈烧结工艺，其特征在于：所述惰性气体为氮气。