CN106876015A - 一种半硬态绕组线及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半硬态绕组线，包括导体和包覆在导体上的绝缘层，绝缘层包括由内向外依次设置的第一涂层、第一绕包层、第二涂层、第三涂层、第二绕包层、第四涂层；第一绕包层、第二绕包层由玻璃纤维纱绕包而成，第一涂层、第二涂层由聚酯树脂构成，第三涂层、第四涂层由环氧树脂构成。在击穿电压≥500V，长度拉伸15%的条件下，绝缘层不会失去附着性，绝缘中胶含量控制在14%~25%，180℃加热绝缘层，热失重能够控制在6%以下，浸涂环氧树脂后，绝缘层玻璃丝在热态、冷态均不移动，具有良好的耐溶剂性能。

Description

一种半硬态绕组线及其加工工艺
技术领域
本发明属于发电机附件技术领域，具体涉及一种半硬态绕组线及其加工工艺。
背景技术
目前，现有技术中有的使用退火软态纯铜(TU2)扁线作为导体材料，以线规2.00mm×4.50mm为例，抗拉强度≤255N/mm2，断裂伸长率≥34%，体积电阻率≤0.017241Ω·mm2／m。线材柔软，在长时间高速离心旋转中，会产生变形，影响电机寿命。使用硬态纯铜（TU2）扁线作为导体材料，由于线材质不易加工成形，电阻率高，导电性能差。
而且现有技术中的绕组线的绝缘层附着特性差，容易松散，柔韧性低，机械强度低，容易开裂，绝缘特性不是很好。例如，水轮发电机由转子和定子组成，定子在电机运转的时候不转动，而转子在工作状态下不停顿的旋转，通常水轮发电机的转速较低约为120转/分钟，但对于一些特殊的高转速的水转发电机，即转速超过120转/分钟的水轮发电机，旋转时产生的离心力易使转子绕组产品变形，从而使电机产生故障，因此对转子绕组所使用的材料从强度上较通常转速上的转子绕组提出了新的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种附着特性好，不容易松散，柔韧性高，机械强度高，不容易开裂，绝缘特性很好的且导体材料柔软度适中的半硬态绕组线及绕组线的加工工艺。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：
一种半硬态绕组线，包括导体和包覆在导体上的绝缘层，绝缘层包括由内向外依次设置的第一涂层、第一绕包层、第二涂层、第三涂层、第二绕包层、第四涂层；第一绕包层、第二绕包层由玻璃纤维纱绕包而成，第一涂层、第二涂层由聚酯树脂构成，第三涂层、第四涂层由环氧树脂构成。
优选地，导体的材质为含有银0.08wt%~0.12wt%的铜。本发明的导体材料中含有0.08wt%~0.12wt%的银，使导体材料在变硬的状态下还能够达到完全软态下的良好导电特性（体积电阻率≤0.017241Ω·mm2／m）。
优选地，导体为矩形扁线，其宽度为2mm~16mm，厚度为0.5mm~3.5mm。
优选地，矩形扁线的四角为圆角，圆角的半径为0.36mm-1.25mm。
优选地，玻璃纤维纱为360支玻璃纤维纱。
优选地，矩形铜扁线的抗拉强度Rm≥250 N/mm2、屈服强度RP0.2≥200 N/mm2、断裂伸长率≥12%。
优选地，第一绕包层和第二绕包层的厚度分别为0.08~0.10mm。
优选地，第一绕包层、第二绕包层呈交叉包覆状态。
本发明还提供一种半硬态绕组线的加工工艺，包括依次进行的以下步骤：
（1）制作导体；
（2）采用聚酯树脂绝缘漆对导体进行浸涂处理，然后在导体外表面绕包玻璃纤维纱形成第一绕包层，在绕包完成后，再次采用聚酯树脂绝缘漆对导体进行浸涂处理，再次浸涂处理后，置于烘箱中进行烘干，烘干后，冷却得到半成品绕组线，其中烘干会使二次浸涂处理的聚酯树脂绝缘漆加速渗透至第一绕包层内部；
（3）采用环氧树脂绝缘漆对步骤（2）所得半成品绕组线进行浸涂处理，然后在半成品绕组线的外表面绕包玻璃纤维纱形成第二绕包层，在绕包完成后，再次采用环氧树脂绝缘漆对半成品绕组线进行浸涂处理，再次浸涂处理后，置于烘箱中进行烘干，烘干后，冷却得到成品绕组线，其中烘干会使二次浸涂处理的环氧树脂绝缘漆加速渗透至第二绕包层内部。
优选地，步骤（1）实施过程为：①、取含有0.08wt%~0.12wt%银的铜杆；②、将所取的铜杆进行抛光；③、对抛光后的铜杆通过连续挤压的方式进行挤压处理；④、使用拉拔装置对挤压后的铜坯料进行模具物理拉拔成型，以得到导体。对铜杆进行抛光，可以去除铜排表面的氧化层、油污等杂质，从而减少挤压铜线表面起沟的概率，提升产品质量。导体的制造方式采用先挤压出坯料，然后模具物理拉拔出导体的方式，挤压坏料与成品之间的在宽度尺寸及厚度尺寸上的压缩量控制在0.15mm~0.20mm之间，达到将软态体转变为半硬态导体的目的；导体材料柔软度适中，不会因过软而在长时间的旋转过程中变形，不会太硬而影响线材的成形特性。
优选地，步骤（2）中的第一绕包层绕包时的方向与步骤（2）中的第二绕包层绕包时的方向相反。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的绝缘层采用内层聚酯树脂，外层环氧树脂的搭配方式，可以使绝缘层保持良好的附着特性，内部柔软的聚酯树脂层可以使绝缘层在完全烘干的状态下仍保持良好的柔韧性，使绝缘层在弯曲的状态下不开裂，外层的环氧树脂涂层，可以加强绝缘层的机械强度，同时可以增加绝缘铜线绝缘层的耐溶剂特性，使绝缘铜线在使用过程中能够长时间的保持其良好的绝缘特性。绝缘层中使用360支的玻璃纤维，玻璃纤维的多孔隙特性，能够使树脂涂层完美的结合在一起使整个绝缘层形成一个不松散的整体。在击穿电压≥500V，长度拉伸15%的条件下，绝缘层不会失去附着性，绝缘中胶含量控制在14%~25%，180℃加热绝缘层，热失重能够控制在6%以下，浸涂环氧树脂后，绝缘层玻璃丝在热态、冷态均不移动，具有良好的耐溶剂性能。
本发明的加工工艺可以使浸涂树脂的绝缘层固化得更彻底，从而可以保证绝缘铜线在180℃高温状态下热失重能够达到很低的水平，同时加强绝缘层的耐溶剂特性。
附图说明
图1为本发明的半硬态绕组线的具体结构示意图；
图2为图1中的A处放大后的结构示意图；
其中：1、导体；10、圆角；R1、第一绕包层；R2、第二绕包层；T1、第一涂层；T2、第二涂层；T3、第三涂层；T4、第四涂层。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种半硬态绕组线，包括导体1和包覆在导体1上的绝缘层，绝缘层包括由内向外依次设置的第一涂层T1、第一绕包层R1、第二涂层T2、第三涂层T3、第二绕包层R2、第四涂层T4；第一绕包层R1、第二绕包层R2由360支玻璃纤维纱绕包而成（其中，第一绕包层R1、第二绕包层R2呈交叉包覆状态），第一涂层T1、第二涂层T2由聚酯树脂构成，第三涂层T3、第四涂层T4由环氧树脂构成。
本例中，导体1的材质为含有银0.10wt%的铜。导体1为矩形扁线，其宽度为4.80mm，厚度3.00mm。矩形扁线的四角10为圆角，圆角的半径为0.094mm。矩形铜扁线的抗拉强度Rm为263N/mm2、屈服强度RP0.2为234N/mm2、断裂伸长率为25%。第一绕包层R1和第二绕包层的厚度分别为0.09mm。
本发明的半硬态绕组线按依次进行的以下步骤加工获得：
①、取含有0.08wt%~0.12wt%银的铜杆；
②、将所取的铜杆进行抛光；
③、对抛光后的铜杆通过连续挤压的方式进行挤压处理；
④、使用拉拔装置对挤压后的铜坯料进行模具物理拉拔成型，以得到矩形铜扁线裸导体；
⑤、对得到矩形铜扁线裸导体进行收卷；
⑥、将收集成卷的矩形铜扁线导体进行有规则校直抛光及布线操作以备进行后续的绝缘层包覆工作；
⑦、将布置好的矩形铜扁线导体使用聚酯绝缘树脂（1448绝缘树脂）进行第一涂层T1的浸涂处理；
⑧、使用360支玻璃纤维纱对已完成第一涂层T1涂覆的矩形铜扁线导体进行第一绕包层R1的包覆工作；
⑨、对已完成第一绕包层R1包覆的矩形铜扁线导体使用聚酯绝缘树脂（1448绝缘树脂）进行第二涂层T2的浸涂处理；
⑩、使用烘箱270~280℃烘干已完成第二涂层T2涂覆的半成品绕组线，在进行烘干工作同时步骤⑦和步骤⑨中涂覆的第一涂层T1和第二涂层T2会加速渗透至步骤⑧中绕包的第一绕包层R1内部；
⑪、对烘干后的半成品绕组线使用彭风机，进行吹风冷却；
⑫、对冷却后的半成品绕组线使用环氧绝缘树脂（1449绝缘树脂）进行第三涂层T3的浸涂处理；
⑬、使用360支玻璃纤维纱对已完成第三涂层T3涂覆的半成品绕组线进行第二绕包层R2的包覆工作；
⑭、对已完成第二绕包层R2包覆的半成品绕组线使用环氧绝缘树脂（1449绝缘树脂）进行第四涂层T4的浸涂处理；
⑮、使用烘箱270~280℃烘干已完成第四涂层T4涂覆的半成品绕组线，在进行烘干工作的同时步骤⑫和步骤⑭中涂覆的第三涂层T3和第四涂层T4会加速渗透至步骤⑬中绕包的第二绕包层R2内部；
⑯、对烘干后的半成品绕组线使用彭风机，进行吹风冷却；
⑰、对已完成冷却工序的成品绕组线进行成品收集。
此外，步骤⑧中的第一绕包层R1绕包时的方向与步骤⑬中的第二绕包层R2绕包时的方向相反。
如上所得的半硬态绕组线的各项性能指标如下：抗拉强度Rm≥250 N/mm2、屈服强度RP0.2≥200 N/mm2、断裂伸长率≥12%，7a、5b弯曲绝缘不开裂，击穿电压≥500V，拉伸15%绝缘层不失去附着性，绝缘层中胶含量控制在14%~25%，180℃加热绝缘热失重控制在6%以下，浸渍环氧树脂后，绝缘层玻璃丝热态、冷却均不移动，具有良好的耐溶剂性能，体积电阻率≤0.017241Ω·mm2／m。
综上，本发明的加工工艺中对铜杆进行抛光，去除铜排表面的氧化层、油污等杂质，从而减少挤压铜线表面起沟的概率，提升产品质量。导体的制造方式采用先挤压出坯料，然后模具物理拉拔出导体的方式，挤压坏料与成品之间的在宽度尺寸及厚度尺寸上的压缩量控制在0.15mm~0.20mm之间，达到将软态体转变为半硬态导体的目的；导体材料柔软度适中，不会因过软而在长时间的旋转过程中变形，不会太硬而影响线材的成形特性；传统的退火工艺因退火从升温保温到冷却，一批导体出炉最少需要2天时间，这样做较传统的退火工艺，一批导体制成的时间控制在1天之内，可以大副度减少生产工时，提高生产较率。此外步骤⑩、步骤⑪以及步骤⑫三道工序，使浸涂树脂的绝缘层固化得更彻底，从而可以保证绝缘铜线在180℃高温状态下热失重能够达到很低的水准，同时加强绝缘层的耐溶剂特性。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半硬态绕组线，包括导体（1）和包覆在所述导体（1）上的绝缘层，其特征在于：所述绝缘层包括由内向外依次设置的第一涂层（T1）、第一绕包层（R1）、第二涂层（T2）、第三涂层（T3）、第二绕包层（R2）、第四涂层（T4）；所述第一绕包层（R1）、第二绕包层（R2）由玻璃纤维纱绕包而成，所述第一涂层（T1）、第二涂层（T2）由聚酯树脂构成，所述第三涂层（T3）、第四涂层（T4）由环氧树脂构成。
2.根据权利要求1所述的半硬态绕组线，其特征在于：所述导体（1）的材质为含有银0.08wt%~0.12wt%的铜。
3.根据权利要求1或2所述的半硬态绕组线，其特征在于：所述导体（1）为矩形扁线，其宽度为2mm~16mm，厚度为0.5mm~3.5mm。
4.根据权利要求1所述的半硬态绕组线，其特征在于：所述玻璃纤维纱为360支玻璃纤维纱。
5.根据权利要求1所述的半硬态绕组线，其特征在于：所述导体的抗拉强度Rm≥250 N/mm2、屈服强度RP0.2≥200 N/mm2、断裂伸长率≥12%。
6.根据权利要求1所述的半硬态绕组线，其特征在于：所述第一绕包层（R1）和第二绕包层的厚度分别为0.08~0.10mm。
7.根据权利要求1所述的半硬态绕组线，其特征在于：所述第一绕包层（R1）、第二绕包层（R2）呈交叉包覆状态。
8.一种权利要求1~7中任一项所述的半硬态绕组线的加工工艺，其特征在于：包括依次进行的以下步骤：
（1）制作导体；
（2）采用聚酯树脂绝缘漆对导体进行浸涂处理，然后在导体外表面绕包玻璃纤维纱形成第一绕包层（R1），在绕包完成后，再次采用聚酯树脂绝缘漆对导体进行浸涂处理，再次浸涂处理后，置于烘箱中进行烘干，烘干后，冷却得到半成品绕组线，其中所述烘干会使二次浸涂处理的聚酯树脂绝缘漆加速渗透至第一绕包层（R1）内部；
（3）采用环氧树脂绝缘漆对步骤（2）所得半成品绕组线进行浸涂处理，然后在半成品绕组线的外表面绕包玻璃纤维纱形成第二绕包层（R2），在绕包完成后，再次采用环氧树脂绝缘漆对半成品绕组线进行浸涂处理，再次浸涂处理后，置于烘箱中进行烘干，烘干后，冷却得到成品绕组线，其中所述烘干会使二次浸涂处理的环氧树脂绝缘漆加速渗透至第二绕包层（R2）内部。
9.根据权利要求8所述的半硬态绕组线的加工工艺，其特征在于：所述步骤（1）实施过程为：①、取含有0.08wt%~0.12wt%银的铜杆；②、将所取的铜杆进行抛光；③、对抛光后的铜杆通过连续挤压的方式进行挤压处理；④、使用拉拔装置对挤压后的铜坯料进行模具物理拉拔成型，以得到导体。
10.根据权利要求8所述的半硬态绕组线的加工工艺，其特征在于：所述步骤（2）中的第一绕包层（R1）绕包时的方向与所述步骤（2）中的第二绕包层（R2）绕包时的方向相反。
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