CN105398141A - 高导热绝缘缠绕带及其制备方法 - Google Patents

高导热绝缘缠绕带及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高导热绝缘缠绕带，是由高导热云母粉纸层、补强材料层、高导热复合绝缘胶层复合压制而成的单面型、双面型和三合一型三种高导热绝缘缠绕带。其中，补强材料采用的是无碱玻璃纤维、无碱玻璃布和薄膜，所述的高导热云母粉纸是由以下重量份的材料配制而成，云母磷片70～75份、氮化铝20～30份；按照本发明的方法制备出的高导热绝缘缠绕带，既绝缘又有很好的导热传热性能，具有不分层、不反粘、室温下柔软度高等特点，易于绕包，并且在绕包过程中无飞粉、粘连现象，绕包固化后外观质量较好，表面均匀，其电气绝缘性能优良。

Description

高导热绝缘缠绕带及其制备方法
技术领域
本发明属于绝缘材料技术领域，特别是用于高压电机定子线圈的一种高导热绝缘缠绕带及其制备方法。
背景技术
随着电机不断向高电压、大容量、运行稳定及环保方向发展，对高压电机的绝缘结构提出了新的要求：减薄绝缘结构，降低温升，提高整机的设计功率。这就需要电机中的绝缘材料具有更好的电气绝缘性能和热导性能。在普通大功率电机的运行中，其电机绝缘材料中使用的云母带因不具有高导热的特性，而其作为热的障碍体将阻止热量向铁芯和冷却介质发散，导热能力差，致使电机温度升高，而较高的工作温度势必会引起绝缘结构材料的老化、降低介电性能及机械性能，导致电机效率下降及寿命减少。现有技术中，国外Vonroll公司在上世纪90年代就研制出了高导热少胶云母带，应用于电机上，但目前仍未得到广泛的使用，主要是导热性不是很高，虽然可以降低定子线圈的温升，但对整机的散热能力贡献有限，而且价格成本较高。目前国内少胶粉云母带中所采用的胶粘剂通常为环氧树脂，但其耐热性偏低，并且，在保证电机产品质量稳定与可靠的前提下，其成本较高，因此在降低电机产品的制造成本方面缺乏市场竞争力。为此，研制适用于高压电机的高导热绝缘缠绕带乃是当前制造业亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电机定子线圈绝缘，且导热性好、耐热性、防潮性及电气性能机械强度高，并能够在保证电机产品质量稳定与可靠性前提下降低成本的高导热绝缘缠绕带及其制备方法。
实现本发明的目的所采取的技术方案是：该绝缘缠绕带是由高导热云母粉纸层、补强材料层、高导热复合绝缘胶层复合压制而成的单面型、双面型和三合一型三种高导热绝缘缠绕带，其中，补强材料层采用的是无碱玻璃纤维、无碱玻璃布和薄膜，所述的高导热云母粉纸是由以下重量份的原料配制而成：云母鳞片70～75份、氮化铝20～30份；
所述的高导热绝缘缠绕带的制作方法是按以下步骤进行：
一、高导热云母粉纸的制作：
步骤1：复合云母粉的制备：按所述配比将挑选出的云母磷片放入煅烧炉内在1000℃～1300℃的高温下煅烧，在煅烧的过程中，再按所述配比加入氮化铝，煅烧时间为1～5h，制成煅烧复合云母粉备用；
步骤2：高导热复合云母粉纸的制备：将煅烧后的复合云母粉置入云母抄纸机上，过网碾压成型为按设计要求厚度的高导热复合云母粉纸，收卷后备用；
二、高导热绝缘缠绕带的制作方法如下：
a) 单面型绝缘缠绕带：以高导热复合云母粉纸为基材，用无碱玻璃纤维作单面补强材料，在复合机上，下层为高导热复合云母粉纸，上层为无碱玻璃纤维，两层之间涂覆有高导热复合绝缘胶，其涂覆量为单面型缠绕带总质量的5％～11％，经复合压制后，置入烘干炉中，其烘干温度为115℃～130℃，烘干时间1～3 h，烘干至半固化状态后，取样检测符合胶凝固化的标准即可，制成单面型高导热绝缘缠绕带卷材，收卷后备用；
b) 双面型绝缘缠绕带：以高导热复合云母粉纸为基材，用无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布作双面补强材料，在复合机上，下层为无碱玻璃纤维布，中层为高导热复合云母粉纸，上层为无碱玻璃纤维，各层间涂覆有高导热复合绝缘胶，其涂覆量为双面型缠绕带总质量的5％～ 11％，经复合压制后，置入烘干炉中，其烘干温度为115℃～130℃，烘干时间1～3 h，烘干至半固化状态后，取样检测符合胶凝固化的标准即可，制成双面型高导热绝缘缠绕带卷材，收卷后备用；
c) 三合一型绝缘缠绕带：以高导热复合云母粉纸为基材，用无碱玻璃纤维和薄膜作双面补强材料，在复合机上，下层为薄膜，中层为高导热复合云母粉纸，上层为无碱玻璃纤维，各层间涂覆有高导热复合绝缘胶，其涂覆量为三合一型缠绕带总质量的5％～ 11％，经复合压制后，置入烘干炉中，其烘干温度为115℃～130℃，烘干时间1～3 h，烘干至半固化状态后，取样检测符合胶凝固化的标准即可，制成三合一型高导热绝缘缠绕带卷材，收卷后备用；
d) 分切成带：分别将 a)、b)、c)三种类型的缠绕带卷材开卷后，按常规方法在分切机上分别分切成需要的缠绕带宽度，即为高导热绝缘缠绕带状材料。
本发明中所用到的高导热复合绝缘胶是本申请人在先申请的专利，其专利号为：201310635339.4专利名称为“低压高效电机高导热绝缘结构及其制作方法”。
按照上述方案制成的高导热绝缘缠绕带，其有益效果是：
(1) 在本发明中采用了高云母含量的绝缘体系，所制作的高导热绝缘缠绕带具有很高的导热性、耐热性、防潮性、电气性能机械强度和浸渍性能，通过将高导热绝缘缠绕带包绕在电机定子线圈上的直线部分和端线部分，既绝缘又有很好的导热传热性能，实现了电机损耗降低、效率提高、发热量下降、温升降低的目的，由此可进一步提高高压电机工作的稳定性和可靠性，延长电机的使用寿命。
(2)将具有优良导热性的高导热绝缘缠绕带，应用在高压电机有绕组定子铁芯结构中，能克服普通绝缘结构导热能力差的弊端，并能顺利地将电机内部产生的热量导出，权衡电机内部温度不平衡的问题。因此，在同等条件下能够有效地提高高压电机效率1%～3%， 电机温升下降明显，其电机平均温升下降8K。并能有效改善高压电机绝缘结构的导热性能，提高导热系数，其绝缘可达到F、H级的电机绝缘要求。
(3) 本发明的高导热绝缘缠绕带，在缠绕前具有不分层、不粘连、室温下柔软度高等特点，易于绕包，并且在线圈绕包过程中无掉粉、粘连现象，绕包固化后外观质量较好，表面均匀；缠绕后线圈整体性良好，缠绕带中所用到的无碱玻璃布属于多孔性结构，易浸渍，VPI 容易渗透、线圈整体性好，材料成本只有环氧玻璃布少胶粉云母带的75％。
(4)本发明的高导热绝缘缠绕带，使缠绕成型后的高压电机线圈具有较强的防潮性能，能够达到防霉、防菌、防水的“三防”要求，并具有优异的介电强度：高压线圈经过VPI浸渍后，线圈达到7Un的要求。经线圈检测的常态介损tg󰀁-U测试结果表明，本发明的高导热绝缘缠绕带与VPI浸渍胶或浸渍漆的相容性良好，按VPI高压电机整浸绝缘线圈质量分等标准，常态介损、155℃介损、180℃介损、△tgδ介损均能达到优等水平。
具体实施方式
本发明的高导热绝缘缠绕带是由高导热云母粉纸层、补强材料层、高导热复合绝缘胶层复合压制而成的单面型、双面型和三合一型三种高导热绝缘缠绕带，其中，补强材料层采用的是无碱玻璃纤维、无碱玻璃布和薄膜，该薄膜采用的是聚酯薄膜或亚胺薄膜；所述的高导热云母粉纸是由以下重量份的原料配制而成：云母鳞片70～75份、氮化铝20～30份。
其高导热云母粉纸的制作方法是：先进行复合云母粉的制备，将挑选出的云母磷片放入煅烧炉内在1000℃～1300℃的高温下煅烧，在煅烧的过程中，按所述云母鳞片70～75份、氮化铝20～30份的配比加入氮化铝，煅烧时间为1～5h，其煅烧时间的长短是根据煅烧温度的高低来定，制成煅烧复合云母粉备用；然后将煅烧后的复合云母粉置入云母抄纸机上，过网碾压成型为按设计要求厚度的高导热复合云母粉纸，收卷后备用。
本发明的高导热绝缘缠绕带包括单面型绝缘缠绕带、双面型绝缘缠绕带和三合一型绝缘缠绕带三种，各型缠绕带的制作方法如下：
a) 单面型绝缘缠绕带：以高导热复合云母粉纸为基材，用无碱玻璃纤维作单面补强材料，在复合机上，下层为高导热复合云母粉纸，上层为无碱玻璃纤维，两层之间涂覆有高导热复合绝缘胶，其涂覆量为单面型缠绕带总质量的5％～11％，经复合压制后，置入烘干炉中，其烘干温度为115℃～130℃，烘干时间1～3 h，烘干至半固化状态后，取样检测符合胶凝固化的标准即可，制成单面型高导热绝缘缠绕带卷材，收卷后备用；
b) 双面型绝缘缠绕带：以高导热复合云母粉纸为基材，用无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布作双面补强材料，在复合机上，下层为无碱玻璃纤维布，中层为高导热复合云母粉纸，上层为无碱玻璃纤维，各层间涂覆有高导热复合绝缘胶，其涂覆量为双面型缠绕带总质量的5％～ 11％，经复合压制后，置入烘干炉中，其烘干温度为115℃～130℃，烘干时间1～3 h，烘干至半固化状态后，取样检测符合胶凝固化的标准即可，制成双面型高导热绝缘缠绕带卷材，收卷后备用；
c) 三合一型绝缘缠绕带：以高导热复合云母粉纸为基材，用无碱玻璃纤维和薄膜作双面补强材料，在复合机上，下层为薄膜，中层为高导热复合云母粉纸，上层为无碱玻璃纤维，各层间涂覆有高导热复合绝缘胶，其涂覆量为三合一型缠绕带总质量的5％～ 11％，经复合压制后，置入烘干炉中，其烘干温度为115℃～130℃，烘干时间1～3 h，烘干至半固化状态后，取样检测符合胶凝固化的标准即可，制成三合一型高导热绝缘缠绕带卷材，收卷后备用；
d) 分切成带：分别将 a)、b)、c)三种类型的缠绕带卷材开卷后，按常规方法在分切机上分别分切成需要的缠绕带宽度，即为高导热绝缘缠绕带状材料。
按照本发明方法制备的单面型、双面型、三合一型三种类型的高导热绝缘缠绕带，其使用是根据高压电机的电气性能、介电强度以及主绝缘包绕厚度的要求，来选择使用适应类型的高导热绝缘缠绕带。
本发明中所用到的高导热复合绝缘胶是本申请人在先申请的专利，其专利号为：201310635339.4专利名称为“低压高效电机高导热绝缘结构及其制作方法”。其高导热复合绝缘胶的构成及制作方法如下：
所述的高导热复合绝缘胶是由以下重量份的原料配制而成：绝缘胶60～70份、氮化铝5～30份、氧化铝5～30、金刚石2～10份、防沉淀剂2-4份，有机土2-4份,其中，氮化铝、氧化铝和金刚石均采用粒径为≥1200目的微粉，该高导热复合绝缘胶的制作方法是按以下步骤进行：
步骤1：按所述配比取防沉淀剂和有机土，放进球磨机或者砂磨机内研磨混合均匀，制成防沉淀剂糊状料备用；
步骤2：将氮化铝、氧化铝和金刚石三种微粉原料按所述配比置入搅拌机内混合均匀，制成粉状混合料待用；
步骤3：取步骤1的防沉淀剂糊状料和步骤2的粉状混合料，置入搅拌机内，再加入苯乙烯溶解剂，搅拌均匀后制成溶解混合料备用，其中苯乙烯溶解剂的加入量按照重量配比为：防沉淀剂糊状料+粉状混合料︰苯乙烯溶解剂=1︰1～2；
步骤4：取步骤3的溶解混合料，按所述配比加入绝缘胶，制成绝缘胶混合料；
步骤5：取步骤4的绝缘胶混合料，加入苯乙烯溶解剂，调整绝缘胶混合料的粘度，粘度用4号粘度杯测定为：30～60S/23℃，即制成高导热复合绝缘胶。

Claims (1)

1. 一种高导热绝缘缠绕带，其特征在于：该绝缘缠绕带是由高导热云母粉纸层、补强材料层、高导热复合绝缘胶层复合压制而成的单面型、双面型和三合一型三种高导热绝缘缠绕带，其中，补强材料层采用的是无碱玻璃纤维、无碱玻璃布和薄膜，所述的高导热云母粉纸是由以下重量份的原料配制而成：云母鳞片70～75份、氮化铝20～30份；
所述的高导热绝缘缠绕带的制作方法是按以下步骤进行：
一、高导热云母粉纸的制作：
步骤1：复合云母粉的制备：按所述配比将挑选出的云母磷片放入煅烧炉内在1000℃～1300℃的高温下煅烧，在煅烧的过程中，再按所述配比加入氮化铝，煅烧时间为1～5h，制成煅烧复合云母粉备用；
步骤2：高导热复合云母粉纸的制备：将煅烧后的复合云母粉置入云母抄纸机上，过网碾压成型为按设计要求厚度的高导热复合云母粉纸，收卷后备用；
二、高导热绝缘缠绕带的制作方法如下：
a) 单面型绝缘缠绕带：以高导热复合云母粉纸为基材，用无碱玻璃纤维作单面补强材料，在复合机上，下层为高导热复合云母粉纸，上层为无碱玻璃纤维，两层之间涂覆有高导热复合绝缘胶，其涂覆量为单面型缠绕带总质量的5％～11％，经复合压制后，置入烘干炉中，其烘干温度为115℃～130℃，烘干时间1～3 h，烘干至半固化状态后，取样检测符合胶凝固化的标准即可，制成单面型高导热绝缘缠绕带卷材，收卷后备用；
b) 双面型绝缘缠绕带：以高导热复合云母粉纸为基材，用无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布作双面补强材料，在复合机上，下层为无碱玻璃纤维布，中层为高导热复合云母粉纸，上层为无碱玻璃纤维，各层间涂覆有高导热复合绝缘胶，其涂覆量为双面型缠绕带总质量的5％～ 11％，经复合压制后，置入烘干炉中，其烘干温度为115℃～130℃，烘干时间1～3 h，烘干至半固化状态后，取样检测符合胶凝固化的标准即可，制成双面型高导热绝缘缠绕带卷材，收卷后备用；
c) 三合一型绝缘缠绕带：以高导热复合云母粉纸为基材，用无碱玻璃纤维和薄膜作双面补强材料，在复合机上，下层为薄膜，中层为高导热复合云母粉纸，上层为无碱玻璃纤维，各层间涂覆有高导热复合绝缘胶，其涂覆量为三合一型缠绕带总质量的5％～ 11％，经复合压制后，置入烘干炉中，其烘干温度为115℃～130℃，烘干时间1～3 h，烘干至半固化状态后，取样检测符合胶凝固化的标准即可，制成三合一型高导热绝缘缠绕带卷材，收卷后备用；
d) 分切成带：分别将 a)、b)、c)三种类型的缠绕带卷材开卷后，按常规方法在分切机上分别分切成需要的缠绕带宽度，即为高导热绝缘缠绕带状材料。
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