CN102800423B - 耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线制造方法 - Google Patents

耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种漆包铜扁线制造工艺,具体的说是涉及一种耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线的生产制造方法,步骤包括:A、将铜导体进行加工,制成铜扁线;B、将铜扁线制成200级聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺复合型漆包铜扁线;C、在漆包线外绕包耐电晕聚酰亚胺薄膜后加热烘培、烧结。本发明结合了漆包和玻包的两种不同的工艺,突破了传统工艺的局限,产品的耐电晕强度高,耐温等级高,弥补了现有的单一型性能,将二者很好的结合在一起。

Description

耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线制造方法
技术领域
本发明涉及一种漆包铜扁线制造工艺,具体的说是涉及一种耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线的生产制造方法。
背景技术
漆包线用于变频电机的绕组线。但对于耐电晕漆包铜扁线,这种绕组线要求绝缘强度好,耐电晕性能好。此种铜扁线尤其应用于火力发电、风力发电、核潜电机等要求耐电晕要求很高的环境。 
现有专利中也有对铜扁线进行的改进,如申请号为200920042418.3,申请日为2009-6-19,名称为“一种耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结铜扁线”的实用新型专利,其技术方案为:一种耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结铜扁线,包括铜扁线、烧结在铜扁线表面的薄膜层,其特征在于所述的薄膜层为耐电晕聚酰亚胺薄膜。
上述专利文件中的耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结铜扁线由于只是在普通的铜扁线上直接烧结耐电晕聚酰亚胺薄膜,这种绕组线绝缘强度和耐电晕性能并不能很好的适应实际的应用需求。
再如专利申请号为CN200710039859.3,申请日为2007—4-24,名称为“耐高温薄型涤纶玻璃丝烧结漆包铜扁线制造工艺”的发明专利,其技术方案为:它包括如下的步骤:1)将铜导体进行加工,制成一定的尺寸精度;2)将铜导体制成漆包铜扁线;3)将涤纶丝、玻璃丝绕包在漆包铜扁线上;4)将饶包后的涤纶玻璃丝漆包铜扁线进行烘焙、烧结;通过对漆包铜扁线的铜导体使用轧-拉法进行拉制,使导体的尺寸达到高精度,然后制成200级耐热聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺复合型漆包铜扁线,由涤纶玻璃丝漆包铜扁线进行烘焙、烧结,使涤纶丝熔化,将涤纶丝、玻璃丝与漆包铜扁线熔为一体,实现本发明的目的。
上述专利是玻璃丝的制造方法,但是该方法并不能适用于薄膜的铜扁线的生产中,因为薄膜与玻璃丝的绕包所采用的装置是完全不同,如果采用玻璃丝的设备方法生产则会使扎拉出的导体表面的光洁度不好,容易出现划痕等严重的质量缺陷。 
又如专利申请号为CN200710020861.6,申请日为2007-4-10,名称为“漆包铜扁线的浸漆工艺”的发明专利,其技术方案为:发明涉及漆包铜扁线的浸漆工艺。它先以6-8米/分钟的速度把铜扁线输送到退火炉中,退火炉的温度控制在480-520℃,加热行程为8-10米;然后冷却至20-40℃;接着以6-8米/分钟的速度对铜扁线浸漆,然后对其进行加热,加热装置设有三级加热器,温度分别控制在160-200℃、230-270℃、300-350℃,铜扁线依次经过这三个温度区,然后经过设在加热炉上部的冷却装置;最后对其进行自然冷却,后进库。浸漆步骤重复6-10次。本发明的加热炉设置有三级加热器,温度逐级递升,铜扁线依次经过三个加热区,并对其进行冷却,这样热处理出来的铜扁线质量效果好。
上述发明中,改变行程速度比较多,在生产过程中就需要单独加工,使得加工工序较为繁琐,并且会耗费大量的人力和物力以及时间。
又如专利申请号为CN200810143364.X,申请日为2008-10-20,名称为“聚酰亚胺薄膜烧结粉云母带绕包铜扁线及其制造方法”的发明专利,其技术方案为:在金属线的外面有两层绝缘材料,内层的是经过烧结的聚酰亚胺薄膜,外层为云母带。本电磁线有较好的耐电压和耐热性质,有较高的机械强度和耐电晕性能;其工艺路线为:导体较直→导体抛光→绕包薄膜→高频加热熔融粘封→云母带绕包→收卷。本发明通过对高频装置、云母绕包装置及其他装置的改进,使整个生产工艺路线连贯为一体,在保证产品其他质量的同时,提高了产品机械性能,缩短了生产流程,提高了生产效率。本发明适用于风力发电机等大型电机电器产品的多复合绝缘绕组线圈。
上述专利为膜包云母带铜扁线的生产方法,并不适用于聚酰亚胺漆包铜线的生产,虽然两者的总工序步骤较为相似,但是具体的许多参数及生产细节并不能通过简单替换实现,一方面这是因为不同的薄膜的搭接比例不一样,而且不同的薄膜的烧结温度的控制不一样,高频的频率也不同;而另一方面在于聚酰亚胺漆包铜线的生产过程中并不是某个温度或者参数越高,其最终的成品效果就越好,而是需要多个参数和工序互相配合实现最终成品属性,不同的工序参数配合得到的成品属性也是不确定的,所以上述专利的方法并不能完全适用于聚酰亚胺漆包铜线的生产。再者膜包云母带铜扁线的各个属性与聚酰亚胺漆包铜线差异较大,如耐电压击穿性关键参数等均存在明显不同,更进一步的证明了两者生产工序没有可借鉴之处。 
发明内容
为了克服现有的铜扁线存在的无法承受高温、高压,并且机械性能有限的问题,现特别提出一种耐温等级高、耐电压等级高、并且机械性能强的耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线的生产制造工艺。
为实现上述发明目的,本发明的生产制造工艺的具体方案如下:
一种耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线制造方法,其特征在于,步骤包括:
A、将铜导体进行加工,制成铜扁线:先将铜板输送至铜板保温炉中,铜板保温炉温度为1150~1180℃,在铜板表面用烘烤过的木炭覆盖除氧,覆盖厚度为100~150mm,铜板融化成铜液,将结晶器插入铜液深度130~140mm,进水器开始进水,进水温度为30℃~35℃,进水压力0.20~0.35MPa,铜液冷却成型后,牵引杆牵引成型圆线坯装盘,引杆牵引气压0.25~0.30MPa;
将圆线坯通过连续挤压形成扁铜线,挤压生产中,压紧压力为40MPa,工装冷却,温度低于60℃,电流控制低于180A,挤压温度保持470~500℃。
B、将铜扁线制成200级聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺复合型漆包铜扁线:在铜扁线表面涂覆绝缘漆,铜扁线由内到外分别涂漆为聚酯、聚酯亚胺、聚酰胺酰亚胺3种类型绝缘漆,涂漆的总绝缘厚度为0.12~0.16mm,涂漆道次总共12次,涂漆道次比例为5:3:4,经涂漆烘焙固化后,形成漆膜,每道漆膜厚度均匀,控制在0.010~0.015mm之间,所述的烘培固化过程中线速控制在2~6米,控温为:炉口120~130℃;下温区240~260℃;中控区360~390℃;上温区400~410℃。
C、在漆包线外绕包耐电晕聚酰亚胺薄膜后加热烘培、烧结:即薄膜绕包和烧结过程,耐电晕聚酰亚胺薄膜采用搭接宽度为50%或者搭接宽度的2/3,重叠绕包方式;绕包经过高频设备,温度为250-350℃;或者烘箱加热烘培烧结,温度200-280℃;时间均为15-20分钟。 
本发明的优点在于:
1、本发明结合了漆包和玻包的两种不同的工艺,即B步骤(漆包)和C步骤(玻包),突破了传统工艺的局限,产品的耐电晕强度高,耐温等级高,弥补了现有的单一型性能,将二者很好的结合在一起。 
2、步骤A中由于铜的熔点为1083.3℃,温度过高会使材料的强度和塑性有较大下降,温度过低材料不能完全融化,并且考虑到地域因素所以温度选择为1150~1180℃,。根据上引熔炉的容量除氧木炭的添加厚度为100~150mm,这是因为过多的木炭会产出过多的CO,CO是有毒气体,易燃易爆这样存在这很大的安全隐患,过多的木炭加入也会增加成本。少加则除氧不彻底氧和铜发生化学反应,所以本申请独创性的取值为100-150mm;挤压温度保持470~500℃的理由是在不破坏分子结构的情况下利用铜的再结晶温度改线的形状,如果温度过高,则会减短工装的寿命增加生产成本。
 3、B步骤中三种不同的漆比例5:3:4是为了本发明独创的涂漆比例,在这种涂漆比例下,成品的附着性、电压击穿,耐温等级最佳。每道漆膜厚度控制在0.01~0.015mm根据漆的粘度与流平性决定,保证了产品表面光滑每道,漆膜厚度增大时表面质量粗糙,当减小12道次时涂漆则又不易保持总的绝缘厚度,会降低产品的附着性和电气性能。附着性对每道的漆膜有这很大的要求,本发明中总的绝缘厚度在0.12~0.16mm范围。
4、C步骤中薄膜的搭接宽度为是为了很好的包裹在铜线上密封严密,最大限度的提高产品的电气性能。绕包经过高频设备,温度为250-350℃;或者烘箱加热烘培烧结,温度200-280℃使薄膜与铜线融为一体,低温产品不能很好的融合这样也会降低产品的电气性能。
5、本发明生产的耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线,通过对铜扁线表面涂覆绝缘漆制成漆包铜扁线,再绕包上耐电晕聚酰亚胺薄膜经加热烘焙烧结,使薄膜与漆包铜扁线熔为一体。耐温等级高、耐电压等级高、并且机械性能强。在普通漆包线的基础上增加耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结,增加了耐电晕性能,同时提高了绝缘强度,电气强度。 
6、与专利申请号为CN200810143364.X的发明专利相比,本发明还存在以下区别:本发明退火温度是指铜扁线退火后软化减小布氏硬度。而挤压温度是指,利用铜在470~500℃的再结晶温度下改变铜的形状更好的穿过模具,制成尺寸精度高,表面光洁的铜扁线。 涂漆道次与浸漆步骤重复概念相同,但控温不一样,本发明是4级控温,而且涂漆方法也有差异,本发明采用的是毛毡涂漆,本发明所生产的成品各项指标性能更好。
具体实施方式
实施例1
一种耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线制造方法,步骤包括:
A、将铜导体进行加工,制成铜扁线:先将铜板输送至铜板保温炉中,铜板保温炉温度为1150℃,在铜板表面用烘烤过的木炭覆盖除氧,覆盖厚度为100mm,铜板融化成铜液,将结晶器插入铜液深度130mm,进水器开始进水,进水温度为30℃℃,进水压力0.20MPa,铜液冷却成型后,牵引杆牵引成型圆线坯装盘,引杆牵引气压0.25MPa;
将圆线坯通过连续挤压形成扁铜线,挤压生产中,压紧压力为40MPa,工装冷却,温度40℃,电流控制160A,挤压温度保持470℃。
B、将铜扁线制成200级聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺复合型漆包铜扁线:在铜扁线表面涂覆绝缘漆,铜扁线由内到外分别涂漆为聚酯、聚酯亚胺、聚酰胺酰亚胺3种类型绝缘漆,涂漆的总绝缘厚度为0.12mm,涂漆道次总共12次,涂漆道次比例为5:3:4,经涂漆烘焙固化后,形成漆膜,每道漆膜厚度均匀,控制在0.010mm。所述的烘培固化过程中线速控制在2米,控温为:炉口120℃;下温区240℃;中控区360℃;上温区400℃。
C、在漆包线外绕包耐电晕聚酰亚胺薄膜后加热烘培、烧结:即薄膜绕包和烧结过程,耐电晕聚酰亚胺薄膜采用搭接宽度为50%或者搭接宽度的2/3,重叠绕包方式;绕包经过高频设备,温度为250℃;或者烘箱加热烘培烧结,温度200℃;时间均为15分钟。 
实施例2
一种耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线制造方法,步骤包括:
A、将铜导体进行加工,制成铜扁线:先将铜板输送至铜板保温炉中,铜板保温炉温度为1180℃,在铜板表面用烘烤过的木炭覆盖除氧,覆盖厚度为150mm,铜板融化成铜液,将结晶器插入铜液深度140mm,进水器开始进水,进水温度为35℃,进水压力0.35MPa,铜液冷却成型后,牵引杆牵引成型圆线坯装盘,引杆牵引气压0.30MPa;
将圆线坯通过连续挤压形成扁铜线,挤压生产中,压紧压力为40MPa,工装冷却,温度60℃,电流控制180A,挤压温度保持500℃。
B、将铜扁线制成200级聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺复合型漆包铜扁线:在铜扁线表面涂覆绝缘漆,铜扁线由内到外分别涂漆为聚酯、聚酯亚胺、聚酰胺酰亚胺3种类型绝缘漆,涂漆的总绝缘厚度为0.16mm,涂漆道次总共12次,涂漆道次比例为5:3:4,经涂漆烘焙固化后,形成漆膜,每道漆膜厚度均匀,控制在0.015mm。所述的烘培固化过程中线速控制在6米,控温为:炉口130℃;下温区260℃;中控区390℃;上温区410℃。
C、在漆包线外绕包耐电晕聚酰亚胺薄膜后加热烘培、烧结:即薄膜绕包和烧结过程,耐电晕聚酰亚胺薄膜采用搭接宽度的2/3重叠绕包方式;绕包经过高频设备,温度为350℃;或者烘箱加热烘培烧结,温度280℃;时间均为20分钟。 
实施例3
一种耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线制造方法,步骤包括:
A、将铜导体进行加工,制成铜扁线:先将铜板输送至铜板保温炉中,铜板保温炉温度为1165℃,在铜板表面用烘烤过的木炭覆盖除氧,覆盖厚度为120mm,铜板融化成铜液,将结晶器插入铜液深度135mm,进水器开始进水,进水温度为332℃,进水压力0.25MPa,铜液冷却成型后,牵引杆牵引成型圆线坯装盘,引杆牵引气压0.27MPa;
将圆线坯通过连续挤压形成扁铜线,挤压生产中,压紧压力为40MPa,工装冷却,温度50℃,电流控制170A,挤压温度保持480℃。
B、将铜扁线制成200级聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺复合型漆包铜扁线:在铜扁线表面涂覆绝缘漆,铜扁线由内到外分别涂漆为聚酯、聚酯亚胺、聚酰胺酰亚胺3种类型绝缘漆,涂漆的总绝缘厚度为0.14mm,涂漆道次总共12次,涂漆道次比例为5:3:4,经涂漆烘焙固化后,形成漆膜,每道漆膜厚度均匀,控制在0.012mm。所述的烘培固化过程中线速控制在4米,控温为:炉口125℃;下温区250℃;中控区370℃;上温区405℃。
C、在漆包线外绕包耐电晕聚酰亚胺薄膜后加热烘培、烧结:即薄膜绕包和烧结过程,耐电晕聚酰亚胺薄膜采用搭接宽度为50%重叠绕包方式;绕包经过高频设备,温度为300℃;或者烘箱加热烘培烧结,温度250℃;时间均为18分钟。

Claims (4)

1.耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线制造方法,其特征在于,步骤包括:
A、将铜导体进行加工,制成铜扁线;
B、将铜扁线制成200级聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺复合型漆包铜扁线;
C、在漆包线外绕包耐电晕聚酰亚胺薄膜后加热烘培、烧结;
先将铜板输送至铜板保温炉中,铜板保温炉温度为1150~1180℃,在铜板表面用烘烤过的木炭覆盖除氧,覆盖厚度为100~150mm,铜板融化成铜液,将结晶器插入铜液深度130~140mm,进水器开始进水,进水温度为30℃~35℃,进水压力0.20~0.35MPa,铜液冷却成型后,牵引杆牵引成型圆线坯装盘,引杆牵引气压0.25~0.30MPa;
将圆线坯通过连续挤压形成扁铜线,挤压生产中,压紧压力为40MPa,工装冷却,温度低于60℃,电流控制低于180A,挤压温度保持470~500℃。
2.根据权利要求1所述的耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线制造方法,其特征在于:所述B步骤具体为:在铜扁线表面涂覆绝缘漆,铜扁线由内到外分别涂漆为聚酯、聚酯亚胺、聚酰胺酰亚胺3种类型绝缘漆,涂漆道次总共12次,涂漆道次比例为5:3:4,经涂漆烘焙固化后,形成漆膜,每道漆膜厚度均匀,控制在0.010~0.015mm之间,所述的烘培固化过程中线速控制在2~6米,控温为:炉口120~130℃;下温区240~260℃;中控区360~390℃;上温区400~410℃。
3.根据权利要求2所述的耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线制造方法,其特征在于:所述步骤B中涂漆的总绝缘厚度为0.12~0.16mm。
4.根据权利要求1所述的耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结漆包铜扁线制造方法,其特征在于:所述C步骤具体为:即薄膜绕包和烧结过程,耐电晕聚酰亚胺薄膜采用搭接宽度为50%或者搭接宽度的2/3,重叠绕包方式;绕包经过高频设备,温度为250-350℃;或者烘箱加热烘培烧结,温度200-280℃;时间均为15-20分钟。
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