CN103413599A - 一种耐电晕铜扁线及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐电晕的自粘性双玻璃丝包聚酰亚胺薄膜绕包铜扁线，其包括铜扁导体和绝缘层；绝缘层为层状结构，沿铜扁线的径向依次为耐电晕环氧树脂层、聚酰亚胺薄膜层、耐电晕丝包线漆层、双层玻璃丝层、耐电晕丝包线漆层。本发明提供一种不需绕包云母带即具有更加优异的耐电晕性能的绕包铜扁线。本发明的绕包铜扁线具有优异的耐电晕性能，耐热性，高的击穿电压强度、机械强度以及具有更薄的绝缘厚度，可以广泛地应用于高压电机、变频电机、航空航天电机等的绕组中，可以减薄绕组的绝缘厚度同时提升运行可靠性。

Description

一种耐电晕铜扁线及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种铜扁线及其制备方法。

背景技术

随着国内外电机不断地朝着高输出功率，尽量小巧的结构方向发展，对电机定子部件的绕包线提出了越来越苛刻的技术要求，如要求绕包线进一步减少绝缘层厚度且要具备更高的击穿电压强度，优异的耐电晕寿命，机械强度等性能。目前提升绕包线的击穿电压强度，主要是使用聚酰亚胺薄膜绕包，但耐电晕寿命差；提升绕包线的耐电晕寿命，主要是使用云母带绕包，但使用云母带绕包会增加绝缘厚度，且击穿电压、耐热性会降低；另外使用耐电晕聚酰亚胺薄膜烧结，也能提升绕包线的耐电晕寿命，但制造成本很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种耐电晕、击穿电压强度高且制造成本较低的绕包铜扁线。

本发明同时还提供一种耐电晕铜扁线的制作方法。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：

一种耐电晕铜扁线，其包括铜扁导体和覆设在铜扁导体外的绝缘层，其中绝缘层包括从里到外依次设置的耐电晕环氧真空压力浸渍树脂层、聚酰亚胺薄膜层、第一耐电晕丝包线漆层、第一玻璃丝层、第二玻璃丝层以及第二耐电晕丝包线漆层，其中，耐电晕环氧真空压力浸渍树脂层由纳米改性环氧真空压力浸渍树脂形成，纳米改性环氧真空压力浸渍树脂为添加有粒径在20～100nm之间的纳米粉体的环氧真空压力浸渍树脂，纳米粉体在纳米改性环氧真空压力浸渍树脂中的质量含量为10%～25%；第一耐电晕丝包线漆层、第二耐电晕丝包线漆层分别由纳米改性丝包线漆形成，纳米改性丝包线漆为添加有粒径在20～100nm之间的纳米粉体的丝包线漆，纳米粉体在纳米改性丝包线漆中的质量含量为8%～20%。

根据本发明，环氧真空压力浸渍树脂可以是本领域常用的那些，其中优选含有2wt%～6wt%的环烷酸锌的环氧真空压力浸渍树脂。环氧真空压力浸渍树脂可通过商购获得或按照已知的方法制备。

进一步地，所述聚酰亚胺薄膜层由厚度为0.015～0.035mm的聚酰亚胺薄膜绕包形成，其中绕包方式为半叠包，绕包层数为二层。

所述纳米改性丝包线漆由丝包线漆、纳米粉体以及分散剂组成。分散剂可以为BYK系列，BYD系列，德谦系列分散剂等。

根据本发明的一个具体和优选方面：所述的第一玻璃丝层和第二玻璃丝层均由无碱玻璃丝绕制而成，且二者的绕制方向相反。

根据本发明，纳米粉体在纳米改性环氧真空压力浸渍树脂中的质量含量优选为15%～25%；纳米粉体在纳米改性丝包线漆中的质量含量优选为12%～18%。纳米粉体可以且优选为选自纳米二氧化钛、纳米二氧化硅及纳米三氧化二铝中的一种或多种的组合。纳米粉体的粒径优选为20～80nm，更优选为20～50nm。

纳米改性环氧真空压力浸渍树脂较改性前耐电晕寿命提升了15倍以上。纳米改性丝包线漆较未改性丝包线漆的电晕寿命提升了20倍以上。

根据本发明，铜扁导体的规格可以为0.50～6.5mm*2.0～16mm，绝缘层的厚度可以为0.2～0.6mm，绝缘层的厚度优选为0.3～0.4mm。

优选地，本发明的绝缘层还可进一步包括位于最外层的自粘漆层。自粘漆层可由例如铁锚204胶形成。

优选地，本发明的绝缘层中不含云母带。

本发明采取的又一技术方案是：一种上述的耐电晕铜扁线的制作方法，其包括如下步骤：

（1）、配制耐电晕环氧真空压力浸渍树脂；

（2）、配制纳米改性丝包线漆的步骤；

（3）、将铜扁导体恒张力放线，较直，抛光，清洗，涂覆耐电晕环氧真空压力浸渍树脂，半叠包双层聚酰亚胺薄膜，涂覆纳米改性丝包线漆，相反方向绕包二层无碱玻璃丝，涂覆纳米改性丝包线漆，烘道烘焙，冷却，恒张力收卷，即得耐电晕铜扁线。

进一步地，步骤（1）中，将含环烷酸锌的环氧真空压力浸渍树脂与丙酮混合均匀，然后缓慢添加纳米粉体，搅拌均匀后，经研磨机分散至D₅₀≤100nm，优选至D₅₀≤80nm，过滤，减压蒸馏去除丙酮，即得耐电晕环氧真空压力浸渍树脂。

进一步地，步骤（2）中，将丝包线漆与分散剂混合均匀，缓慢添加纳米粉体，搅拌均匀后经研磨机分散至D₅₀≤100nm，优选至D₅₀≤80nm，过滤，即得纳米改性丝包线漆。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明通过结构设计和采取纳米改性技术制备的绕包铜扁线，为耐电压、耐电晕、高强度与柔韧性的铜扁线，其与已有的绕包铜扁线相比，在绝缘层厚度相同时，耐电晕性能更好、击穿电压强度更高，制造成本更低；在耐电晕寿命相同时，绝缘层厚度和制造成本更低，击穿电压强度更高。本发明的耐电晕铜扁线在绕组浸漆固化后，可以形成致密的整体绝缘结构，气隙少，可以延长电机的使用寿命以及提高电机运行可靠性。

附图说明

图1为根据本发明的耐电晕铜扁线的结构示意图；

其中：1、铜扁导体；2、绝缘层；20、耐电晕环氧真空压力浸渍树脂层；21、聚酰亚胺薄膜层；22、第一耐电晕丝包线漆层；23、第一玻璃丝层；24、第二玻璃丝层；25、第二耐电晕丝包线漆层；26、自粘漆层。

具体实施方式

以下提供一种耐电晕的自粘性双玻璃丝包聚酰亚胺薄膜绕包铜扁线，该铜扁线不需绕包云母带，具有优异的耐电晕性能，耐热性，高的击穿电压强度、机械强度以及具有更薄的绝缘厚度，可以广泛地应用于高压电机、变频电机、航空航天电机等的绕组中，可以减薄绕组的绝缘厚度同时提升运行可靠性。

参见图1，耐电晕铜扁线由铜扁导体1和绝缘层2构成。绝缘层2包括沿铜扁导体1的径向自内而外依次设置的耐电晕环氧真空压力浸渍树脂层20、聚酰亚胺薄膜层21、第一耐电晕丝包线漆层22、第一玻璃丝层23、第二玻璃丝层24、第二耐电晕丝包线漆层25以及自粘漆层26，

其中：

铜扁导体1的规格为：0.5～6.5mm*2.0～16.0mm。

耐电晕环氧真空压力浸渍树脂层20由耐电晕环氧真空压力浸渍树脂形成。耐电晕环氧真空压力浸渍树脂为纳米粉体改性环氧真空压力浸渍树脂。环氧真空压力浸渍树脂是已知的。纳米改性环氧真空压力浸渍树脂可以通过向已知的环氧真空压力浸渍树脂中加入纳米粉体，分散均匀后得到。优选地，环氧真空压力浸渍树脂为含有2wt%～6wt%环烷酸锌的环氧真空压力浸渍树脂。

第一耐电晕丝包线漆层22、第二耐电晕丝包线漆层25分别由纳米改性丝包线漆形成。丝包线漆是已知的，例如市售的丝包线1448漆。纳米改性丝包线漆可以通过向已知的丝包线1448漆中加入纳米粉体和分散剂形成。分散剂可以为BYK系列，BYD系列，德谦系列分散剂等。

上述的纳米粉体的粒径在20～100nm之间，纳米粉体可以为选自纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝等中的一种或多种的组合。

聚酰亚胺薄膜层21的厚度在0.015～0.035mm之间，其绕包在耐电晕环氧真空压力浸渍树脂层20外，且绕包方式为半叠包，绕包二层。

自粘漆层26由铁锚204胶形成。

绝缘层2的总厚度在0.2～0.6mm之间，优选在0.3～0.4mm之间。

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。以下所提到的百分含量均指质量百分含量。

实施例1

本实施例提供一种耐电晕铜扁线，其制作方法如下：铜扁导体恒张力放线，较直，抛光，清洗，涂覆耐电晕环氧真空压力浸渍（VPI）树脂(厚度控制在0.03mm)，半叠包双层0.026mm的聚酰亚胺薄膜，涂覆纳米改性丝包线漆，相反方向绕包2层无碱玻璃丝，涂覆纳米改性丝包线漆，烘道烘焙，涂覆铁锚204胶，烘道烘焙，冷却，恒张力收卷，即得耐电晕铜扁线，总的绝缘厚度为0.36mm。

上述的耐电晕环氧VPI树脂的组成为：JF-158环氧树脂520g，1，4-丁二醇二缩水甘油醚247g，平均粒径为约40nm的纳米二氧化硅200g，硅烷偶联剂KH56010g，环烷酸锌:23g。制备过程为:将配方量的JF-158环氧树脂，1，4-丁二醇二缩水甘油醚，硅烷偶联剂KH560和丙酮150g混合均匀，缓慢添加纳米二氧化硅，搅拌均匀后经研磨机分散至D₅₀≤80nm，过滤，80℃减压蒸馏去除丙酮，即得耐电晕环氧VPI树脂。

上述的纳米改性丝包线漆的组成为：丝包线1448漆900g，平均粒径为20nm的纳米三氧化二铝100g，分散剂BYK20016g。制备过程为:将丝包线1448漆与分散剂BYK2001混合均匀，缓慢添加纳米三氧化二铝，搅拌均匀后经研磨机分散至D₅₀≤80nm，过滤，即得纳米改性丝包线漆。

实施例2

本实施例提供一种耐电晕铜扁线，其制作方法如下：铜扁导体恒张力放线，较直，抛光，清洗，涂覆耐电晕环氧真空压力浸渍（VPI）树脂(厚度控制在0.04mm)，半叠包双层0.025mm的聚酰亚胺薄膜，涂覆纳米改性丝包线漆，相反方向绕包2层无碱玻璃丝，涂覆纳米改性丝包线漆，烘道烘焙，涂覆铁锚204胶，烘道烘焙，冷却，恒张力收卷，即得耐电晕铜扁线，总的绝缘厚度为0.36mm。

上述的耐电晕环氧VPI树脂的组成为：JF-158环氧树脂600g，苄基缩水甘油醚300g，平均粒径为约50nm的纳米二氧化硅220g，硅烷偶联剂KH55012g，环烷酸锌36g。制备过程为：将配方量的JF-158环氧树脂，苄基缩水甘油醚，硅烷偶联剂KH550和丙酮200g混合均匀，缓慢添加纳米二氧化硅，搅拌均匀后经研磨机分散至D₅₀≤80nm，过滤，80℃减压蒸馏去除丙酮，即得耐电晕环氧VPI树脂。

纳米改性丝包线漆的组成为：丝包线1448漆800g，平均粒径为25nm的纳米二氧化硅50g，平均粒径为30nm的纳米三氧化二铝40g，德谦983分散剂4g。制备过程为：将丝包线1448漆与德谦983分散剂混合均匀，缓慢添加纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝，搅拌均匀后经研磨机分散至D₅₀≤80nm，过滤，即得纳米改性丝包线漆。

实施例3

本实施例提供一种耐电晕铜扁线，其制作方法如下：铜扁导体恒张力放线，较直，抛光，清洗，涂覆耐电晕环氧真空压力浸渍（VPI）树脂(厚度控制在0.03mm)，半叠包双层0.020mm的聚酰亚胺薄膜，涂覆纳米改性丝包线漆，相反方向绕包2层无碱玻璃丝，涂覆纳米改性丝包线漆，烘道烘焙，涂覆铁锚204胶，烘道烘焙，冷却，恒张力收卷，即得耐电晕铜扁线，总的绝缘厚度为0.32mm。

耐电晕环氧VPI树脂同实施例2。

纳米改性丝包线漆的组成为：丝包线1448漆1000g，平均粒径为30nm的纳米三氧化二铝130g，分散剂BYD20017g。制备过程为:将丝包线1448漆与分散剂BYD2001混合均匀，缓慢添加纳米三氧化二铝，搅拌均匀后经研磨机分散至D₅₀≤80nm，过滤，即得纳米改性丝包线漆。

实施例4

本实施例提供一种耐电晕铜扁线，其制作方法如下：铜扁导体恒张力放线，较直，抛光，清洗，涂覆耐电晕环氧真空压力浸渍（VPI）树脂(厚度控制在0.04mm)，半叠包双层0.025mm的聚酰亚胺薄膜，涂覆纳米改性丝包线漆，相反方向绕包2层无碱玻璃丝，涂覆纳米改性丝包线漆，烘道烘焙，涂覆铁锚204胶，烘道烘焙，冷却，恒张力收卷，即得耐电晕铜扁线，总的绝缘厚度为0.37mm。

耐电晕环氧VPI树脂的配方组成为：JF-158环氧树脂860g，新戊二醇二缩水甘油醚200g，平均粒径为35nm的纳米二氧化硅100g，平均粒径为20nm的纳米三氧化二铝120g，BYK2009分散剂12g，环烷酸锌50g。制备过程为:将配方量的JF-158环氧树脂，新戊二醇二缩水甘油醚，BYK2009分散剂，丙酮230g混合均匀，缓慢添加纳米二氧化硅，纳米三氧化二铝，搅拌均匀后经研磨机分散至D₅₀≤80nm，过滤，80℃减压蒸馏去除丙酮，即得耐电晕环氧VPI树脂。

纳米改性丝包线漆的组成为：丝包线1448漆900g，平均粒径为35nm的纳米二氧化硅110g，硅烷偶联剂KH5705.5g。制备过程为：将丝包线1448漆与硅烷偶联剂KH570混合均匀，缓慢添加纳米二氧化硅，搅拌均匀后经研磨机分散至D₅₀≤80nm，过滤，即得纳米改性丝包线漆。

对比例1

本例提供一种绕包铜扁线，其制作方法如下：铜扁导体恒张力放线，较直，抛光，清洗，涂覆环氧VPI树脂(厚度控制在0.03mm)，半叠包2层0.03mm的聚酰亚胺薄膜，涂覆丝包线1448漆，相反方向绕包2层无碱玻璃丝，涂覆纳米改性丝包线漆，烘道烘焙，涂覆铁锚204胶，烘道烘焙，冷却，恒张力收卷，得铜扁线，总的绝缘厚度为0.42mm。

环氧VPI树脂的组成为：JF-158环氧树脂520g，1，4-丁二醇二缩水甘油醚247g，环烷酸锌23g。

对比例2

本例提供一种绕包铜扁线，其制作方法如下：铜扁导体恒张力放线，较直，抛光，清洗，半叠包2层0.03mm的聚酰亚胺薄膜，涂覆丝包线1448漆，相反方向绕包2层无碱玻璃丝，涂覆丝包线1448漆，烘道烘焙，涂覆铁锚204胶，烘道烘焙，冷却，恒张力收卷，得铜扁线，总的绝缘厚度为0.4mm。

对比例3

本例提供一种绕包铜扁线，其制作方法如下：铜扁导体恒张力放线，较直，抛光，清洗，半叠包1层0.068mm的聚酯薄膜补强云母带，相反方向绕包2层无碱玻璃丝，涂覆万达丝包线漆，烘道烘焙，涂覆铁锚204胶，烘道烘焙，冷却，恒张力收卷，得铜扁线，总的绝缘厚度为0.41mm。

对比例4

本例提供一种绕包铜扁线，其制作方法如下：铜扁导体恒张力放线，较直，抛光，清洗，半叠包2层0.06mm的聚酯薄膜薄膜补强云母带，恒张力收卷，得铜扁线，总的绝缘厚度为0.45mm。

铜扁线的性能测试试验

参照GB/T21707-2008方法，对实施例1～4及对比例1～4所得铜扁线的击穿电压、耐电晕寿命以及耐热等级进行测试，其中：耐电晕寿命测试条件为电压3000V，频率20KHz，温度155℃，脉冲上升时间50ns。

测试结果参见表1。

表1为实施例1-4及对比例1-4的性能对比

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐电晕铜扁线，包括铜扁导体和覆设在所述铜扁导体外的绝缘层，其特征在于：所述的绝缘层包括从里到外依次设置的耐电晕环氧真空压力浸渍树脂层、聚酰亚胺薄膜层、第一耐电晕丝包线漆层、第一玻璃丝层、第二玻璃丝层以及第二耐电晕丝包线漆层，其中，所述耐电晕环氧真空压力浸渍树脂层由纳米改性环氧真空压力浸渍树脂形成，所述纳米改性环氧真空压力浸渍树脂为添加有粒径在20～100nm之间的纳米粉体的环氧真空压力浸渍树脂，纳米粉体在纳米改性环氧真空压力浸渍树脂中的质量含量为10%～25%；所述的第一耐电晕丝包线漆层、第二耐电晕丝包线漆层分别由纳米改性丝包线漆形成，所述纳米改性丝包线漆为添加有粒径在20～100nm之间的纳米粉体的丝包线漆，纳米粉体在纳米改性丝包线漆中的质量含量为8%～20%。

2.根据权利要求1所述的耐电晕铜扁线，其特征在于：所述环氧真空压力浸渍树脂中含有2wt%～6wt%的环烷酸锌。

3.根据权利要求1所述的耐电晕铜扁线，其特征在于：所述的聚酰亚胺薄膜层由厚度为0.015～0.035mm的聚酰亚胺薄膜绕包形成，其中绕包方式为半叠包，绕包层数为二层；所述的第一玻璃丝层和第二玻璃丝层均由无碱玻璃丝绕制而成，且二者的绕制方向相反。

4.根据权利要求1所述的耐电晕铜扁线，其特征在于：所述纳米改性丝包线漆由丝包线漆、纳米粉体以及分散剂组成。

5.根据权利要求1所述的耐电晕铜扁线，其特征在于：所述的纳米粉体为选自纳米二氧化钛、纳米二氧化硅及纳米三氧化二铝中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的耐电晕铜扁线，其特征在于：所述的绝缘层还包括位于最外层的自粘漆层。

7.根据权利要求1所述的耐电晕铜扁线，其特征在于：所述的铜扁导体的规格为0.50～6.5mm*2.0～16mm，所述的绝缘层的厚度为0.2～0.6mm，所述的绝缘层不含云母带。

8.根据权利要求7所述的耐电晕铜扁线，其特征在于：所述的绝缘层的厚度为0.3～0.4mm。

9.一种权利要求1至8中任一项权利要求所述的耐电晕铜扁线的制作方法，其特征在于：它包括如下步骤：

（1）、配制耐电晕环氧真空压力浸渍树脂；

（2）、配制纳米改性丝包线漆的步骤；

（3）、将铜扁导体恒张力放线，较直，抛光，清洗，涂覆耐电晕环氧真空压力浸渍树脂，半叠包双层聚酰亚胺薄膜，涂覆纳米改性丝包线漆，相反方向绕包二层无碱玻璃丝，涂覆纳米改性丝包线漆，烘道烘焙，冷却，恒张力收卷，即得耐电晕铜扁线。

10.根据权利要求9所述的耐电晕铜扁线的制作方法，其特征在于：

步骤（1）中，将含环烷酸锌的环氧真空压力浸渍树脂与丙酮混合均匀，然后缓慢添加纳米粉体，搅拌均匀后，经研磨机分散至D₅₀≤100nm，过滤，减压蒸馏去除丙酮，即得耐电晕环氧真空压力浸渍树脂；

步骤（2）中，将丝包线漆与分散剂混合均匀，缓慢添加纳米粉体，搅拌均匀后经研磨机分散至D₅₀≤100nm，过滤，即得纳米改性丝包线漆。

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