CN109217637A - 具备电磁屏蔽性能的轻质变频器 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种具备电磁屏蔽性能的轻质变频器，包括一塑料壳体，所述塑料壳体采用塑料电磁屏蔽壳体，所述塑料电磁屏蔽壳体包括塑料层，所述塑料层中埋设有导电纤维层，所述导电纤维层是由导电纤维制成的纤维层；所述塑料电磁屏蔽壳体上设有散热孔，所述散热孔设有过滤网；所述导电纤维为是一种聚酯纤维，该聚酯纤维包括聚酯纤维本体，在聚酯纤维本体表面依次设有Zn膜、FC膜和Ag膜。

Description

具备电磁屏蔽性能的轻质变频器
技术领域
本申请涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种具备电磁屏蔽性能的轻质变频器。
背景技术
为了增强抗干扰能力，变频器需要电磁屏蔽，传统的变频器一般采用金属壳体作为电磁屏蔽壳体，金属壳体虽然有电磁屏蔽功能，但是加工比较复杂、成本高、重量重，另外其外形也不易于成形，用于变频器电磁屏蔽不太合适。现在普遍使用的塑料壳体可以给人满意的外形却没有电磁屏蔽功能。
另外，由于变频器内具有大功率器件，其发热量很大，为保证变频器正常工作，变频器大多要求具有良好的散热效果。现有的变频器中，为了使变频器具有良好的散热效果，通常设有散热风扇和多个散热口，把变频器内部的热量发散到外界，虽然具有很好的散热作用，但是也带来了以下问题：变频器的防尘性差，散热口容易在散热过程中进入灰尘，影响变频器的正常工作。
现在很多交通工具以电力作为能源，如地铁、电力火车、电力公交车(电车)等。这些电力交通工具上的变频器有时会产生微弱的电磁波，在电机运行不稳定，或者是超载的情况下，产生的电磁波更强，在一些情况下会对仪器设备和驾驶人员存在影响。
发明内容
本发明旨在提供一种具备电磁屏蔽性能的轻质变频器，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种具备电磁屏蔽性能的轻质变频器，包括一塑料壳体，所述塑料壳体采用塑料电磁屏蔽壳体，所述塑料电磁屏蔽壳体包括塑料层，所述塑料层中埋设有导电纤维层，所述导电纤维层是由导电纤维制成的纤维层；
所述塑料电磁屏蔽壳体上设有散热孔，所述散热孔设有过滤网；
所述导电纤维为是一种聚酯纤维，该聚酯纤维包括聚酯纤维本体，在聚酯纤维本体表面依次设有Zn膜、FC膜和Ag膜。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明由于采用了上述技术方案，具有电磁屏蔽功能，屏蔽效果好、抗干扰能力强、防尘等优点。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明塑料壳体的结构示意图；
图3为本发明实施方式中所述聚酯纤维的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请的实施例涉及一种具备电磁屏蔽性能的轻质变频器，参照图1、图2，电磁屏蔽轻质变频器，包括塑料电磁屏蔽壳体，塑料电磁屏蔽壳体包括塑料层1，塑料层1中埋设有导电纤维层2，导电纤维层2是由导电纤维制成的纤维层；塑料层1可以采用PVC材料制成的PVC层，PVC材料具有耐腐蚀、机械强度高等特点。塑料层1也可以采用树脂基复合材料制成的树脂基复合层，如BMC树脂基复合材料，BMC树脂基复合材料具有优良的电气性能和机械性能、耐热性、耐化学腐蚀性、又适应各种成型工艺。又如SMC树脂基复合材料，SMC树脂基复合材料具有优越的电气性能、耐腐蚀、质轻、工程设计容易且灵活等优点
参照图1，塑料电磁屏蔽壳体上设有散热孔3，散热孔3设有过滤网。散热孔3可以设置一个，设置在塑料电磁屏蔽壳体的一侧，也可根据需要在塑料电磁屏蔽壳体上设有至少两个散热孔3，两个散热孔3分别设置在塑料电磁屏蔽壳体的两侧，可以是上下，或左右对称设置，也可以无规律设置。设有多个散热孔3可以加快本发明的散热。过滤网可以采用滤网布，滤网布过滤灰尘效果好，成本低。设有过滤网的散热孔不仅可有效散发电磁屏蔽变频器内的热量，还防止外界灰尘进入电磁屏蔽变频器内部。
导电纤维可以是一种聚酯纤维，结合图3，该聚酯纤维包括聚酯纤维本体10，在聚酯纤维本体10表面依次设有Zn11膜、FC膜(氟碳膜)12和Ag膜13；其中，所述聚酯纤维本体通过添加粉体A，经熔融混纺制备得到，并且，所述Zn膜、FC膜和Ag膜是在所述聚酯纤维本体表面通过磁控溅射得到。区别于单一、直接的采用磁控溅射金属膜的现有技术，本实施方式中，所述粉体A设置在聚酯纤维本体内部，然后在聚酯纤维本体外部通过磁控溅射技术设有金属复合膜，两者能够协同作用，大大增加金属复合膜与聚酯纤维本体的结合力，从而提升了洗涤重复性能，产生了意料不到的有益效果。并且，该粉体A与金属复合膜协同作用、共同构成电磁屏蔽网络，使得聚酯纤维本体的电磁屏蔽效能大大增加。
具体的，所述粉体A包括ZnO纳米线、Fe3O4纳米粒子和石墨烯。氧化锌是一种重要的半导体材料，其是一种宽禁带半导体材料，其在光学、电学、催化等方面具有实际应用；Fe3O4纳米材料是一种传统的具备电磁屏蔽功能的材料，其在半金属、低毒、生物兼容、抗腐蚀性等领域具有广泛应用，并且其是一种理想的磁性吸波材料；而石墨烯自发现以来具备优良的性质，其是一种重要的电损耗吸波材料，本实施方式中，通过将上述ZnO纳米线、Fe3O4纳米粒子和石墨烯结合作为聚酯纤维本体的材料，使得其结合发挥作用，一方面，增加了聚酯纤维本体对电磁波的电损耗和磁损耗，另一方面，其能够与聚酯纤维本体外表面的金属复合膜结合，进一步发挥电磁屏蔽作用。此外，在所述聚酯纤维本体内部，ZnO纳米线之间或者ZnO纳米线与其余粉体之间相互搭接，更利于形成导电网络，从而增大电磁屏蔽效果。
更具体的，上述粉体A中，ZnO纳米线、Fe3O4纳米粒子和石墨烯的质量份数分别为：ZnO纳米线7～11份、Fe3O4纳米粒子5～15份和石墨烯2～5份。在实际操作中，所述的ZnO纳米线可选为：直径100～200nm，长度500～3000nm；所述的Fe3O4纳米粒子可选为：粒径20-40nm。然后，将粉体A与聚酯切片通过熔融混纺制备的都所述的聚酯纤维本体；其中，在聚酯纤维本体中，所说的粉体A含量为5-20％，余量为聚酯。
在对聚酯纤维本体进行磁控溅射之前，需要对其进行腐蚀处理；所述聚酯纤维本体经腐蚀处理为：将聚酯纤维本体经稀盐酸腐蚀处理；所述稀盐酸浓度为0.40mol/L，所述处理时间为2.5h；然后，利用磁控溅射技术在经腐蚀处理的聚酯纤维本体表面依次溅射Zn膜、FC膜和Ag膜，形成金属复合膜。
优选地，所述Zn膜厚度为50nm，所述FC膜为200nm，所述Ag膜厚度为100nm。上述Zn膜、Ag膜是分别磁控溅射锌靶和银靶得到。具体的，能够理解，上述FC膜是通过射频磁控溅射聚四氟乙烯靶材得到的，由于聚四氟乙烯经过磁控溅射后沉积到基底表面时，不完全是聚四氟乙烯大分子链的结构特征，而是由氟和碳所组成的多种化合物的混合物，因此其形成为氟碳复合膜。
下面结合具体实施例对本发明做出进一步说明：
实施例1
本实施例中，一种聚酯纤维，该聚酯纤维包括聚酯纤维本体，在聚酯纤维本体表面依次设有Zn膜、FC膜和Ag膜；其中，所述聚酯纤维本体通过添加粉体A，经熔融混纺制备得到，并且，所述Zn膜、FC膜和Ag膜是在所述聚酯纤维本体表面通过磁控溅射得到；
所述聚酯纤维的制备过程为：
步骤1，制备粉体A
将构成粉体A的原料混合均匀，然后进行湿法研磨后，放入马弗炉中进行390℃煅烧50min，降温冷却后得到所述粉体A；
步骤2，制备聚酯纤维本体
称取粉体A与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得聚酯纤维本体；
步骤3，腐蚀处理聚酯纤维本体
将聚酯纤维本体经稀盐酸腐蚀处理；
所述稀盐酸浓度为0.40mol/L，所述处理时间为2.5h；
步骤4、利用磁控溅射在聚酯纤维本体表面沉积金属复合膜
首先，将经腐蚀处理聚酯纤维本体超声清洗20min，超声频率为35kHz，然后干燥；
将聚酯纤维本体放入磁控溅射仪中，抽真空至2.0×10-5Pa，打开氩气，调节插板阀，使压强位于1.5～5.0Pa之间，打开样品自传程序，预溅射15min，然后依次磁控溅射Zn膜、FC膜和Ag膜，形成金属复合膜，溅射完毕后，将聚酯纤维本体取出，经清洗干燥后，得到所述聚酯纤维。
其中，本实施例中：
所述粉体A包括ZnO纳米线、Fe3O4纳米粒子和石墨烯；
聚酯纤维本体中原料含量分别为：5％的填料A，余量为聚酯；
所述金属复合膜包括：Zn膜、FC膜和Ag膜；
测试本实施例所制备的聚酯纤维在电磁波波段为30-1500MHz下的屏蔽效能，得到结果为69dB，电磁屏蔽效果佳；
经洗涤500次后，屏蔽效能下降率为2.6％，具有良好的抗洗涤效果。
实施例2
本实施例中，一种聚酯纤维，该聚酯纤维包括聚酯纤维本体，在聚酯纤维本体表面依次设有Zn膜、FC膜和Ag膜；其中，所述聚酯纤维本体通过添加粉体A，经熔融混纺制备得到，并且，所述Zn膜、FC膜和Ag膜是在所述聚酯纤维本体表面通过磁控溅射得到；
所述聚酯纤维的制备过程为：
步骤1，制备粉体A
将构成粉体A的原料混合均匀，然后进行湿法研磨后，放入马弗炉中进行390℃煅烧50min，降温冷却后得到所述粉体A；
步骤2，制备聚酯纤维本体
称取粉体A与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得聚酯纤维本体；
步骤3，腐蚀处理聚酯纤维本体
将聚酯纤维本体经稀盐酸腐蚀处理；
所述稀盐酸浓度为0.40mol/L，所述处理时间为2.5h；
步骤4、利用磁控溅射在聚酯纤维本体表面沉积金属复合膜
首先，将经腐蚀处理聚酯纤维本体超声清洗20min，超声频率为35kHz，然后干燥；
将聚酯纤维本体放入磁控溅射仪中，抽真空至2.0×10-5Pa，打开氩气，调节插板阀，使压强位于1.5～5.0Pa之间，打开样品自传程序，预溅射15min，然后依次磁控溅射Zn膜、FC膜和Ag膜，形成金属复合膜，溅射完毕后，将聚酯纤维本体取出，经清洗干燥后，得到所述聚酯纤维。
其中，本实施例中：
所述粉体A包括ZnO纳米线和石墨烯；
聚酯纤维本体中原料含量分别为：20％的填料A，余量为聚酯；
所述金属复合膜包括：Zn膜、FC膜和Ag膜；
测试本实施例所制备的聚酯纤维在电磁波波段为30-1500MHz下的屏蔽效能，得到结果为42dB；
经洗涤500次后，屏蔽效能下降率为4.7％。
实施例3
本实施例中，一种聚酯纤维，该聚酯纤维包括聚酯纤维本体，在聚酯纤维本体表面依次设有FC膜和Ag膜；其中，所述聚酯纤维本体通过添加粉体A，经熔融混纺制备得到，并且，所述FC膜和Ag膜是在所述聚酯纤维本体表面通过磁控溅射得到；
所述聚酯纤维的制备过程为：
步骤1，制备粉体A
将构成粉体A的原料混合均匀，然后进行湿法研磨后，放入马弗炉中进行390℃煅烧50min，降温冷却后得到所述粉体A；
步骤2，制备聚酯纤维本体
称取粉体A与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得聚酯纤维本体；
步骤3，腐蚀处理聚酯纤维本体
将聚酯纤维本体经稀盐酸腐蚀处理；
所述稀盐酸浓度为0.40mol/L，所述处理时间为2.5h；
步骤4、利用磁控溅射在聚酯纤维本体表面沉积金属复合膜
首先，将经腐蚀处理聚酯纤维本体超声清洗20min，超声频率为35kHz，然后干燥；
将聚酯纤维本体放入磁控溅射仪中，抽真空至2.0×10-5Pa，打开氩气，调节插板阀，使压强位于1.5～5.0Pa之间，打开样品自传程序，预溅射15min，然后依次磁控溅射FC膜和Ag膜，形成金属复合膜，溅射完毕后，将聚酯纤维本体取出，经清洗干燥后，得到所述聚酯纤维。
其中，本实施例中：
所述粉体A包括ZnO纳米线、Fe3O4纳米粒子和石墨烯；
聚酯纤维本体中原料含量分别为：5％的填料A，余量为聚酯；
所述金属复合膜包括：FC膜和Ag膜；
测试本实施例所制备的聚酯纤维在电磁波波段为30-1500MHz下的屏蔽效能，得到结果为38dB；
经洗涤500次后，屏蔽效能下降率为4.2％。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具备电磁屏蔽性能的轻质变频器，包括一塑料壳体，其特征在于，所述塑料壳体采用塑料电磁屏蔽壳体，所述塑料电磁屏蔽壳体包括塑料层，所述塑料层中埋设有导电纤维层，所述导电纤维层是由导电纤维制成的纤维层；
所述塑料电磁屏蔽壳体上设有散热孔，所述散热孔设有过滤网；
所述导电纤维为是一种聚酯纤维，该聚酯纤维包括聚酯纤维本体，在聚酯纤维本体表面依次设有Zn膜、FC膜和Ag膜。
2.根据权利要求1所述的一种具备电磁屏蔽性能的轻质变频器，其特征在于，所述塑料层为采用PVC材料制成的PVC层。
3.根据权利要求1所述的一种具备电磁屏蔽性能的轻质变频器，其特征在于，所述塑料层为采用树脂基复合材料制成的树脂基复合层。
4.根据权利要求1所述的一种具备电磁屏蔽性能的轻质变频器，其特征在于，所述塑料电磁屏蔽壳体上设有至少两个散热孔，所述两个散热孔分别设置在塑料电磁屏蔽壳体的两侧。
5.根据权利要求4所述的一种具备电磁屏蔽性能的轻质变频器，其特征在于，所述过滤网采用滤网布。
6.根据权利要求1所述的一种具备电磁屏蔽性能的轻质变频器，其特征在于，所述聚酯纤维本体通过添加粉体A，经熔融混纺制备得到；所述粉体A包括ZnO纳米线、Fe3O4纳米粒子和石墨烯；并且，所述Zn膜、FC膜和Ag膜是在所述聚酯纤维本体表面通过磁控溅射得到。
7.根据权利要求6所述的一种具备电磁屏蔽性能的轻质变频器，其特征在于，粉体A中，所述ZnO纳米线、Fe3O4纳米粒子和石墨烯的质量份数分别为：ZnO纳米线7～11份、Fe3O4纳米粒子5～15份和石墨烯2～5份。
8.根据权利要求6所述的一种具备电磁屏蔽性能的轻质变频器，其特征在于，在对聚酯纤维本体进行磁控溅射之前，所述聚酯纤维本体经腐蚀处理为：将聚酯纤维本体经稀盐酸腐蚀处理；所述稀盐酸浓度为0.40mol/L，所述处理时间为2.5h；然后，利用磁控溅射技术在经腐蚀处理的聚酯纤维本体表面依次溅射Zn膜、FC膜和Ag膜，形成金属复合膜。
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