CN102867572A

CN102867572A - 一种大功率变频装置用层压母线及其制作方法

Info

Publication number: CN102867572A
Application number: CN2012103804068A
Authority: CN
Inventors: 焦丕玉; 王姗姗; 王晓梅; 石磊; 朱宏
Original assignee: 712th Research Institute of CSIC
Current assignee: HUBEI GREATSEA NEWPOWER TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2032-09-29
Also published as: CN102867572B

Abstract

本发明涉及一种大功率变频装置用层压母线及其制作方法。包括绝缘衬垫和两个导体层；绝缘衬垫由绝缘基层和高导热胶粘剂层组成；两导体层中间的绝缘衬垫是双面覆胶绝缘衬垫，两导体层外侧的绝缘衬垫是单面覆胶绝缘衬垫；制作方法是在待压的层压母线的两个单面覆胶绝缘衬垫外侧面与模具之间安置耐高温缓冲垫，然后在加热、加压、保温条件下热压后再弯折成型，最后得到层压母线成品。本发明的优点是：结构简单、制作时操作简便；所用设备和绝缘衬垫及耐高温缓冲垫材料成本低、绝缘层的厚度容易控制、耐高温缓冲垫可重复使用、且方便易得、利用率高、；层压母线还具有电气强度和拉伸剪切强度高、尺寸变化率小、局部放电量小、导热性好等优点。

Description

一种大功率变频装置用层压母线及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种大功率变频装置用层压母线及其制作方法。

背景技术

层压母线是以又薄又宽的铜排形式叠放在一起，各层之间用很薄的高绝缘强度的材料热压成一体，这种整体的大功率层压母线结构，可承受数百公斤的切应力，其导电极之间可承受数千伏的电压，因此对热压工艺提出了很高的要求。叠压后的母线内部不能出现气泡、皱折、针孔等叠压缺陷，母线的尺寸变化率越小越好。查阅国内的相关专利报道，据CN101728026A一种层叠母排的制作方法及该方法制作的层叠母排的报道先将绝缘粉喷涂在导体层上然后再进行叠压，该方法制作工艺复杂、效率低且绝缘层厚度不易控制。据CN1901101A报道的一种绝缘胶填充型多层复合母排及其加工定位方法，其采用绝缘层加上薄粘胶片与后期灌注的绝缘料作为粘接绝缘层，其工艺复杂，且能源消耗大。普通的热压工艺的缺点是层间受力不均匀，容易出现气泡、折皱等，且因局部温度过高或过低出现材料变形或中间层空隙等，在加工过程中材料损耗大，产品不合格率高，耗时耗成本，而且，由于内部缺陷，导致局部放电量大。

发明内容

本发明的主要目的是，克服现有技术缺点，提供一种层压母线叠压过程中的受力均匀、降低母线内部气泡和折皱几率、叠压温度均匀、材料损耗少、提高母线的安全可靠性和使用寿命及简化母线叠压过程的大功率变频装置用层压母线及其制作方法。

本发明大功率变频装置用层压母线的技术方案是：

一种大功率变频装置用层压母线，包括三个绝缘衬垫层和两个导体层；该两个导体层中间有一个绝缘衬垫，且两导体层外侧还各有一个绝缘衬垫；所述绝缘衬垫由绝缘基层和高导热胶粘剂层组成；该绝缘衬垫有两种：一种是双面覆胶绝缘衬垫，它由绝缘基层和涂覆在两面的高导热胶粘剂层组成；另一种是单面覆胶绝缘衬垫，它由绝缘基层和涂覆在一面的高导热胶粘剂层组成；两个导体层中间的绝缘衬垫是双面覆胶绝缘衬垫，两个导体层外侧的绝缘衬垫是单面覆胶绝缘衬垫，该单面覆胶绝缘衬垫的高导热胶粘剂层紧贴导体层；上述结构的待压的层压母线以热压方法成型；所述热压方法是分别在两个单面覆胶绝缘衬垫外侧面与模具之间安置耐高温缓冲垫，然后在加热、加压、保温条件下热压后再弯折成型，最后得到层压母线成品。

所述的大功率变频装置用层压母线，其绝缘基层的材质为聚酰亚胺PI薄膜，或聚酯PET薄膜。

所述的大功率变频装置用层压母线，其高导热胶粘剂层的材料为高导热胶粘剂，选自含填料的环氧树脂类胶粘剂，或含填料的丙烯酸类胶粘剂。

本发明大功率变频装置用层压母线制作方法的技术方案：包括如下步骤：

A 、准备待压的层压母线：先用绝缘基层和高导热胶粘剂层分别制作单面覆胶绝缘衬垫和双面覆胶绝缘衬垫的备用材，然后裁切成相应尺寸及形状；再将导体层裁切成所需要的尺寸及形状；最后将上述构成层压母线的各层叠放待压，所述叠放是按从下至上顺序，依次是：最下面为第一层单面覆胶绝缘衬垫，第二层为导体层，第三层为双面覆胶绝缘衬垫，第四层为导体层3，第五层为单面覆胶绝缘衬垫2；

B、准备耐高温缓冲垫：将两面为光面的双光面耐高温缓冲垫5和一面为光面而另一面为毛面的单光面耐高温缓冲垫按模具的尺寸要求裁切成型，备用；

C、叠置待压组合体：将A步骤待压的层压母线和B步骤的耐高温缓冲垫及模具叠置成待压组合体；该待压组合体是按从下至上顺序叠置而成，底层为下平整铁板，再往上依次是下模、双光面耐高温缓冲垫、单光面耐高温缓冲垫、 A步骤的待压的层压母线、单光面耐高温缓冲垫、双光面耐高温缓冲垫、上模、上平整铁板；

D、预热预压：打开热压机，开始升温，将C步骤所述待压组合体放入热压机中预热，在一定温度下再加一定压力保压、预热一定时间；

E、升温升压热压：步骤D结束后，将压力机温度逐步升高，待温度达到一定值后，再升高压力，然后在所达到的温度和压力范围内保温、保压条件下热压一定时间；

F、降温取件：E步骤热压时间到后，然后开始保压降温，关闭加热装置，待温度下降到一定值时，取出热压成型的层压母线；

G、弯折成型：将F步骤热压成型的层压母线按照要求在弯折机上弯折成型，最后得到层压母线成品。

所述的大功率变频装置用层压母线制作方法，其A步骤中，用绝缘基层和高导热胶粘剂层分别制作单面覆胶绝缘衬垫和双面覆胶绝缘衬垫的备用材之后，是用激光裁切成相应尺寸及形状，且边缘预留封边部位；再将导体层抛光裁切成所需要的尺寸及形状，并电镀所需要的镀层。

所述的大功率变频装置用层压母线制作方法，其B步骤中，双光面耐高温缓冲垫和单光面耐高温缓冲垫的材料选自于橡胶类耐高温缓冲垫，或羊毛毡类耐高温缓冲垫。

所述的大功率变频装置用层压母线制作方法，其D步骤中，打开热压机，开始升温，将C步骤所述上模具的待压的层压母线放入热压机中预热，在120℃～170℃温度范围下，再加压力到6 MPa～10 MPa，保压、预热时间20min～60min。

所述的大功率变频装置用层压母线制作方法，其E步骤中，步骤D结束后，将压力机温度逐步升高，待温度达到120℃～170℃后，再升高压力到6 MPa～10 MPa，然后在该温度和压力范围内保温保压20min～60min。

所述的大功率变频装置用层压母线制作方法，其F步骤中，E步骤热压时间到后，然后开始保压降温，关闭加热装置，待温度下降到小于等于70℃时，取出热压成型的层压母线。

本发明具有显著的技术效果：

首先解决了普通制作方法在热压过程中受热不均、受力不均、容易产生褶皱的问题，本发明采用两种不同构造耐高温缓冲垫叠加的热压方法,将双光耐高温缓冲垫与一光一毛的单光耐高温缓冲垫叠加使用,毛面贴近待压的层压母线,通过两类不同的缓冲垫自动调节受力、受热不均及褶皱问题,局部放电性能优良,充分发挥了两款缓冲垫的各自优势。其次热压方法采用保压预热、保压降温工艺。保压预热使绝缘材料涂覆的胶粘剂有足够的时间流平排出气泡,有效的减小了气泡产生的几率.保压降温在降温的同时让未完全固化的胶粘剂继续固化完全,提高了产品的安全可靠性,延长了产品的使用寿命。该热压工艺简单,操作方便可行。该工艺无需进行二次加工,直接在热压机中一次完成热压封边工序,节能省耗。

附图说明

图1为显示层压母线各层位置关系的层压母线结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为单面覆胶绝缘衬垫侧立主视示意图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为双面覆胶绝缘衬垫侧立主视示意图。

图6为图5的B-B剖视图。

图7为单光面耐高温缓冲垫显示毛面的侧立主视示意图。

图8为图7的俯视示意图。

图9为按图1的层压母线结构制作层压母线时，待压的层压母线上、下侧面铺有耐高温缓冲垫的示意图。

图中各附图标记的名称为：1－双面覆胶绝缘衬垫； 2－单面覆胶绝缘衬垫； 3－导体层； 4－单光面耐高温缓冲垫； 5－双光面耐高温缓冲垫；01－绝缘基层； 02－高导热胶粘剂层； 03－光面； 04－毛面。

具体实施方式

结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下。

实施例1：如图1－8所示，是本发明一种大功率变频装置用层压母线的一个基本实施例。它包括三个绝缘衬垫层和两个导体层3；该两个导体层3中间有一个绝缘衬垫，且两导体层3外侧还各有一个绝缘衬垫；所述绝缘衬垫由绝缘基层01和高导热胶粘剂层02组成；该绝缘衬垫有两种：一种是双面覆胶绝缘衬垫1，它由绝缘基层01和涂覆在两面的高导热胶粘剂层02组成；另一种是单面覆胶绝缘衬垫2，它由绝缘基层01和涂覆在一面的高导热胶粘剂层02组成；两个导体层3中间的绝缘衬垫是双面覆胶绝缘衬垫1，两个导体层3外侧的绝缘衬垫是单面覆胶绝缘衬垫2，该单面覆胶绝缘衬垫2的高导热胶粘剂层02紧贴导体层3；上述结构的待压的层压母线以热压方法成型；所述热压方法是分别在两个单面覆胶绝缘衬垫2外侧面与模具之间安置耐高温缓冲垫，然后在加热、加压、保温条件下热压后再弯折成型，最后得到层压母线成品。所述的绝缘基层01的材质为聚酰亚胺PI薄膜，或聚酯PET薄膜。所述的高导热胶粘剂层02的材料为高导热胶粘剂，选自含填料的环氧树脂类胶粘剂，或含填料的丙烯酸类胶粘剂。

实施例2：与实施例1不同的是，所述的绝缘基层01的材质为聚酰亚胺PI薄膜；高导热胶粘剂层02为含填料的环氧树脂类胶粘剂。

实施例3：与实施例1不同的是，所述的绝缘基层01的材质为聚酯PET薄膜；高导热胶粘剂层02的材料为为含填料的丙烯酸类胶粘剂。

实施例4：是本发明大功率变频装置用层压母线制作方法的一个基本实施例，包括如下步骤：

A 、准备待压的层压母线：先用绝缘基层01和高导热胶粘剂层02分别制作单面覆胶绝缘衬垫2和双面覆胶绝缘衬垫1的备用材，然后裁切成相应尺寸及形状；再将导体层3裁切成所需要的尺寸及形状；最后将上述构成层压母线的各层叠放待压，所述叠放是按从下至上顺序，依次是：最下面为第一层单面覆胶绝缘衬垫2，第二层为导体层3，第三层为双面覆胶绝缘衬垫1，第四层为导体层3，第五层为单面覆胶绝缘衬垫2；

B、准备耐高温缓冲垫：将两面为光面的双光面耐高温缓冲垫5和一为光面而另一面为毛面的单光面耐高温缓冲垫4按模具的尺寸要求裁切成型，备用；

C、叠置待压组合体：将如图1所示的A步骤待压的层压母线和B步骤的耐高温缓冲垫及模具叠置成待压组合体；该待压组合体如图9所示，是按从下至上顺序叠置而成，底层为下平整铁板，再往上依次是下模、双光面耐高温缓冲垫5、单光面耐高温缓冲垫4、 A步骤的待压的层压母线、单光面耐高温缓冲垫4、双光面耐高温缓冲垫5、上模、上平整铁板；

实施例5：是在实施例4的基础上优化的实施例。所述的A步骤中，用绝缘基层01和高导热胶粘剂层02分别制作单面覆胶绝缘衬垫2和双面覆胶绝缘衬垫1的备用材之后，是用激光裁切成相应尺寸及形状，且边缘预留封边部位；再将导体层3抛光裁切成所需要的尺寸及形状，并电镀所需要的镀层。

实施例6：是在实施例4的基础上进一步优化的实施例。所述的B步骤中，双光面耐高温缓冲垫5和单光面耐高温缓冲垫4的材料选自于橡胶类耐高温缓冲垫，或羊毛毡类耐高温缓冲垫。所述的D步骤中，打开热压机，开始升温，将C步骤所述上模具的待压的层压母线放入热压机中预热，在120℃～170℃温度范围下，再加压力到6 MPa～10 MPa，保压、预热时间20min～60min。所述的E步骤中，步骤D结束后，将压力机温度逐步升高，待温度达到120℃～170℃后，再升高压力到6 MPa～10 MPa，然后在该温度和压力范围内保温保压20min～60min。所述的F步骤中，E步骤热压时间到后，然后开始保压降温，关闭加热装置，待温度下降到50℃～70℃时，取出热压成型的层压母线。

实施例7：在实施例4的基础上具体优化的实施例。所述的B步骤中，双光面耐高温缓冲垫5和单光面耐高温缓冲垫4的材料选自于橡胶类耐高温缓冲垫，所述的D步骤中，打开热压机，开始升温，将C步骤所述上模具的待压的层压母线放入热压机中预热，在145℃温度下，再加压力到8 MPa，保压、预热时间40min。所述的E步骤中，步骤D结束后，将压力机温度逐步升高，待温度达到145℃后，再升高压力到8 MPa ，然后在该温度和压力下保温保压40min 。所述的F步骤中，E步骤热压时间到后，然后开始保压降温，关闭加热装置，待温度下降到60℃时，取出热压成型的层压母线。

实施例8：在实施例4的基础上具体优化的实施例。所述的B步骤中，双光面耐高温缓冲垫5和单光面耐高温缓冲垫4的材料选自于羊毛毡类耐高温缓冲垫。所述的D步骤中，打开热压机，开始升温，将C步骤所述上模具的待压的层压母线放入热压机中预热，在120℃温度下，再加压力到6 MPa ，保压、预热时间60min。所述的E步骤中，步骤D结束后，将压力机温度逐步升高，待温度达到120℃后，再升高压力到6 MPa，然后在该温度和压力下保温保压60min。所述的F步骤中，E步骤热压时间到后，然后开始保压降温，关闭加热装置，待温度下降到50℃时，取出热压成型的层压母线。

实施例9：在实施例4的基础上具体优化的实施例。所述的B步骤中，双光面耐高温缓冲垫5和单光面耐高温缓冲垫4的材料选自于橡胶类耐高温缓冲垫。所述的D步骤中，打开热压机，开始升温，将C步骤所述上模具的待压的层压母线放入热压机中预热，在170℃温度下，再加压力到10MPa，保压、预热时间20min。所述的E步骤中，步骤D结束后，将压力机温度逐步升高，待温度达到170℃后，再升高压力10MPa，然后在该温度和压力下保温保压20min。所述的F步骤中，E步骤热压时间到后，然后开始保压降温，关闭加热装置，待温度下降到70℃时，取出热压成型的层压母线。

本发明的权利要求保护范围不限于上述实施例。

Claims

1.一种大功率变频装置用层压母线，其特征在于，包括三个绝缘衬垫层和两个导体层（3）；该两个导体层（3）中间有一个绝缘衬垫，且两导体层（3）外侧还各有一个绝缘衬垫；所述绝缘衬垫由绝缘基层（01）和高导热胶粘剂层（02）组成；该绝缘衬垫有两种：一种是双面覆胶绝缘衬垫（1），它由绝缘基层（01）和涂覆在两面的高导热胶粘剂层（02）组成；另一种是单面覆胶绝缘衬垫（2），它由绝缘基层（01）和涂覆在一面的高导热胶粘剂层（02）组成；两个导体层（3）中间的绝缘衬垫是双面覆胶绝缘衬垫（1），两个导体层（3）外侧的绝缘衬垫是单面覆胶绝缘衬垫（2），该单面覆胶绝缘衬垫（2）的高导热胶粘剂层（02）紧贴导体层（3）；上述结构的待压的层压母线以热压方法成型；所述热压方法是分别在两个单面覆胶绝缘衬垫（2）外侧面与模具之间安置耐高温缓冲垫，然后在加热、加压、保温条件下热压后再弯折成型，最后得到层压母线成品。

2.根据权利要求1所述的大功率变频装置用层压母线，其特征在于，绝缘基层（01）的材质为聚酰亚胺（PI）薄膜，或聚酯（PET）薄膜。

3.根据权利要求1所述的大功率变频装置用层压母线，其特征在于，高导热胶粘剂层（02）的材料为高导热胶粘剂，选自含填料的环氧树脂类胶粘剂，或含填料的丙烯酸类胶粘剂。

4.一种权利要求1所述的大功率变频装置用层压母线制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

A 、准备待压的层压母线：先用绝缘基层（01）和高导热胶粘剂层（02）分别制作单面覆胶绝缘衬垫（2）和双面覆胶绝缘衬垫（1）的备用材，然后裁切成相应尺寸及形状；再将导体层（3）裁切成所需要的尺寸及形状；最后将上述构成层压母线的各层叠放待压，所述叠放是按从下至上顺序，依次是：最下面为第一层单面覆胶绝缘衬垫（2），第二层为导体层（3），第三层为双面覆胶绝缘衬垫（1），第四层为导体层（3），第五层为单面覆胶绝缘衬垫（2）；

B、准备耐高温缓冲垫：将两面为光面的双光面耐高温缓冲垫（5）和一面为光面而另一面为毛面的单光面耐高温缓冲垫（4）按模具的尺寸要求裁切成型，备用；

C、叠置待压组合体：将A步骤待压的层压母线和B步骤的耐高温缓冲垫及模具叠置成待压组合体；该待压组合体是按从下至上顺序叠置而成，底层为下平整铁板，再往上依次是下模、双光面耐高温缓冲垫（5）、单光面耐高温缓冲垫（4）、 A步骤的待压的层压母线、单光面耐高温缓冲垫（4）、双光面耐高温缓冲垫（5）、上模、上平整铁板；

5.根据权利要求4所述的大功率变频装置用层压母线制作方法，其特征在于，A步骤中，用绝缘基层（01）和高导热胶粘剂层（02）分别制作单面覆胶绝缘衬垫（2）和双面覆胶绝缘衬垫（1）的备用材之后，是用激光裁切成相应尺寸及形状，且边缘预留封边部位；再将导体层（3）抛光裁切成所需要的尺寸及形状，并电镀所需要的镀层。

6.根据权利要求4所述的大功率变频装置用层压母线制作方法，其特征在于，B步骤中，双光面耐高温缓冲垫（5）和单光面耐高温缓冲垫（4）的材料选自于橡胶类耐高温缓冲垫，或羊毛毡类耐高温缓冲垫。

7.根据权利要求4所述的大功率变频装置用层压母线制作方法，其特征在于，D步骤中，打开热压机，开始升温，将C步骤所述上模具的待压的层压母线放入热压机中预热，在120℃～170℃温度范围下，再加压力到6 MPa～10 MPa，保压、预热时间20min～60min。

8.根据权利要求4所述的大功率变频装置用层压母线制作方法，其特征在于，E步骤中，步骤D结束后，将压力机温度逐步升高，待温度达到120℃～170℃后，再升高压力到6 MPa～10 MPa，然后在该温度和压力范围内保温保压20min～60min。

9.根据权利要求4所述的大功率变频装置用层压母线制作方法，其特征在于，F步骤中，E步骤热压时间到后，然后开始保压降温，关闭加热装置，待温度下降到小于等于70℃时，取出热压成型的层压母线。