CN109659078B - 一种高pdiv的耐电晕变频漆包线及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高PDIV耐电晕漆包线及其制备工艺，该高PDIV耐电晕变频漆包线包括芯材导体和漆料层，漆料层由第一漆料层、第二漆料层和第三漆料层组成；第一漆料层为介电常数小于3.3的聚酰亚胺漆膜；第二漆料层为变频聚酯亚胺漆膜和/或变频聚酰胺酰亚胺漆膜；以及第三漆料层为聚酰胺酰亚胺漆膜或介电常数小于3.3的聚酰亚胺漆膜。该高PDIV耐电晕变频漆包线由芯材杆采用高速连拉连包机经拉伸、涂覆绝缘漆以及逐道烘烤固化而成。本发明提供的高PDIV耐电晕漆包线及其制备工艺，通过涂漆工艺设计，多种漆料综合应用，烘炉工艺参数调节，实现高PDIV耐电晕漆包线的PDIV值大于1250V，其耐高频脉冲特性的测定寿命时间为20～30小时。

Description

一种高PDIV的耐电晕变频漆包线及其制备工艺
技术领域
本发明涉及漆包线生产技术领域，具体涉及一种高PDIV的耐电晕变频漆包线及其制备工艺。
背景技术
PDIV是PartialDischargeInceptionVoltage的首字母缩写，意为局部放电起始电压，PDIV高的话，便可防止局部放电的发生。导线电晕放电是强电场作用下导线周围空气的电离现象，它的产生与导线本身和导线周围空气的条件(空气中离子的数量、大小、电荷量等因素)有关；导线周围空气之所以会电离，是由于导线表面的电场强度超过了某一临界值(线路实际运行电压高于电晕临界电压值时，表面场强也超过了临界场强，将发生电晕)，以至空气中原有离子具备了足够的动能，撞击其它不带电分子，使后者也离子化，最后形成空气的部分导电。局部放电起始电压(PDIV)又称临界电压，是开始发生电晕放电时的电压。与之相应的电场强度称为起始电晕场强或临界场强。
漆包线局部放电起始电压值与漆包线本身的性能特性有较大影响，在不同频率条件下测试，以绝缘漆膜外10PC(皮库)的导电量为判定标准，在50HZ时，PDIV为700V，在10000HZ时，PDIV为680V，在20000HZ时，PDIV为610V。也就是当电机设计额定电压大于700V时，即存在漆包线局部电晕放电现象，此时必须采用耐电晕漆包线才能有效保证电机的漆包线寿命。而开发一种高PDIV的耐电晕漆包线就非常有必要，当电机设计额定电压在700v～1000V之间。高PDIV的耐电晕漆包线将不会发生局部电晕放电现象，加上漆包线本身的耐电晕特性，将提高耐电晕漆包线的使用寿命。
发明内容
本发明为解决现有技术中的问题，提供了一种高PDIV耐电晕变频漆包线及其制备工艺，该漆包线在10PC的导电量的衡量标准中，10000HZ的局部放电起始电压值大于1250V。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面是提供一种高PDIV耐电晕变频漆包线，包括芯材导体和包覆于所述芯材导体外的漆料层，所述漆料层由自内而外依次覆设在铜导体上的第一漆料层、第二漆料层和第三漆料层组成，且所述第一漆料层的厚度不大于所述漆料层厚度的55％；
其中，所述第一漆料层为介电常数小于3.3的聚酰亚胺漆；所述第二漆料层为变频聚酯亚胺漆和/或变频聚酰胺酰亚胺漆；以及所述第三漆料层为聚酰胺酰亚胺漆或介电常数小于3.3的聚酰亚胺漆。
进一步地，在所述的高PDIV的耐电晕变频漆包线上，所述第一漆料层的厚度占漆料层总厚度的50-55％；所述第二漆料层的厚度占漆料层总厚度的40-45％；以及所述第三漆料层的厚度占漆料层总厚度的5-10％。
进一步地，在所述的高PDIV的耐电晕变频漆包线上，所述介电常数小于3.3的聚酰亚胺漆选自脂肪族聚酰亚胺漆、半芳香族聚酰亚胺漆、芳香族聚酰亚胺漆中的一种或几种。
进一步地，在所述的高PDIV的耐电晕变频漆包线上，所述高PDIV耐电晕变频漆包线外径为0.3-2mm，其耐高频脉冲特性的测定寿命为20～30小时。
本发明的第二个方面是提供一种如权利要求1-3任一项所述高PDIV耐电晕变频漆包线的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)拉丝：采用高速连拉连包机，将芯材杆拉制为线状芯材导体；
(2)包漆：将芯材导体在烘炉内采用涂漆模具依次涂覆第一漆料层、第二漆料层和第三漆料层，其中，第一漆料层为介电常数小于3.3的绝缘漆的聚酰亚胺漆，第二漆料层为变频聚酯亚胺漆和/或变频聚酰胺酰亚胺漆，第三漆料层为聚酰亚胺漆或普通聚酰胺酰亚胺漆；
(3)固化：逐道对步骤(2)涂覆后漆膜进行烘烤固化，即得高PDIV耐电晕变频漆包线。
进一步地，所述的高PDIV耐电晕变频漆包线的制备工艺，步骤(1)中所述芯材杆为铜杆或铝杆。
进一步优选地，所述的高PDIV耐电晕变频漆包线制备工艺，步骤(1)中，所述芯材杆为采用以连铸连轧法生产的软态的光亮低氧铜杆。
进一步地，所述的高PDIV耐电晕变频漆包线的制备工艺，步骤(2)中，所述第一漆料层的固含量为30-50％，涂覆量为5-15道。
进一步地，所述的高PDIV耐电晕变频漆包线的制备工艺，步骤(2)中，所述第二漆料层的固含量为30-50％，涂覆量为4-10道。
进一步地，所述的高PDIV耐电晕变频漆包线的制备工艺，步骤(2)中，所述第三漆料层的固含量为25-45％，涂覆量为1-3道。
进一步地，所述的高PDIV耐电晕变频漆包线的制备工艺，步骤(3)中所述烘烤固化工艺为：采用DV值为160的高速连拉连包机生产，烘炉蒸发区温度320-370℃、烘炉固化区温度610-650℃、循环风机转速3200-3800r/min、生产速度100-300m/min。
进一步地，所述的高PDIV耐电晕变频漆包线的制备工艺，步骤(3)中所述烘烤固化工艺主要通过调节烘炉的循环风机转数、烘炉蒸发区温度、烘炉固化区温度和生产速度，合理控制介质损耗曲线，根据生产设备不同，工艺有所差异，具体以设备规范的参数(设备设计的DV值)生产，生产过程控制漆包线表面无粒子即可。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
(1)通过涂漆工艺设计，多种漆料综合应用，烘炉工艺参数调节，实现高PDIV耐电晕变频漆包线生产，高PDIV耐电晕变频漆包线的PDIV值大于1250V，其耐电晕寿命满足国家标准《变频调速专用三项异步电动机绝缘规范》(GB/T 21707-2008)中“脉冲上升时间：100ns；
(2)以连铸连轧法生产的光亮低氧铜杆为原料，生产的导体直径为
Figure BDA0001944843630000031
的高PDIV变频漆包线，电磁线寿命应大于12小时”的测试要求，其耐高频脉冲特性的测定寿命时间为20～30小时。
附图说明
图1为本发明一种高PDIV耐电晕变频漆包线的截面结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
生产铜芯材导体直径为0.80mm、总漆膜厚度为国标2级漆膜厚度的变频漆包线，其PDIV测试电压大于1280V，耐高频脉冲特性的测定寿命时间大于25～28小时。具体地，该变频漆包线的制备工艺包括如下步骤：
步骤1)：将
Figure BDA0001944843630000041
软态铜杆在拉包机的拉丝机上多次拉伸，拉制到标称直径为0.80mm的铜线；
步骤2)：漆料的工艺设计：根据漆料的固体含量，分别采用40％固体含量的第一漆料层(聚酰亚胺漆)涂9道；40％固体含量的第二漆料层(变频聚酯亚胺漆)涂7道；35％固体含量第三漆料层(普通聚酰胺酰亚胺漆)涂2道；
步骤3)：计算涂漆配模工艺如下：
第一漆料层配模：0.840，0.845，0.850，0.860，0.865，0.870，0.880，0.885，0.890，涂漆厚度0.049㎜，占总厚度的51％；
第二漆料层配模：0.895，0.900，0.905，0.910，0.915，0.920，0.925，，涂漆厚度0.038㎜，占总厚度的40％；
第三漆料层配模：0.930，0.935，涂漆厚度0.009㎜，占总厚度的9％；
步骤4)：步骤1)的铜线在烘炉内根据步骤3)的涂漆配模工艺，将涂漆模具逐个从小到大穿线后拉出。产品漆包线外径实测0.896㎜，导体实测0.800㎜，漆膜厚度0.096㎜；
步骤5)包漆烘炉工艺调节，本实施例采用DV值为160的高速连拉连包机生产，烘炉蒸发区温度350℃，烘炉固化区温度630℃；循环风机转速3600r/min，生产速度200m/min。
本实施例制得的变频漆包线通过PDIV测试仪器，在10PC的测试条件下，产品PVDI达到1280V；且通过符合《变频调速专用三项异步电动机绝缘规范》(GB/T 21707-2008)要求的测试方法测试，产品耐高频脉冲特性的测定寿命时间25～28小时。
实施例2
生产铜芯材导体直径为0.80mm、总漆膜厚度为国标2级漆膜厚度的变频漆包线，其PDIV测试电压大于1250V，耐高频脉冲特性的测定寿命时间大于30～33小时。具体地，该变频漆包线的制备工艺包括如下步骤：
步骤1)：将
Figure BDA0001944843630000051
软态铜杆在拉包机的拉丝机上多次拉伸，拉制到标称直径为0.80mm的铜线；
步骤2)：漆料的工艺设计：根据漆料的固体含量，分别采用40％固体含量的第一漆料层(聚酰亚胺漆)涂9道；40％固体含量的第二漆料层(变频酰胺酰亚胺漆)涂7道；35％固体含量的第三漆料层(普通聚酰胺酰亚胺漆)涂2道；
步骤3)：计算涂漆配模工艺如下：
第一漆料层配模：0.840，0.845，0.850，0.860，0.865，0.870，0.880，0.885，0.890，涂漆厚度0.049㎜，占总厚度的51％；
第二漆料层配模：0.895，0.900，0.905，0.910，0.915，0.920，0.925，，涂漆厚度0.038㎜，占总厚度的40％；
第三漆料层配模：0.930，0.935，涂漆厚度0.009㎜，占总厚度的9％；
步骤4)：步骤1)的铜线在烘炉内根据步骤3)的涂漆配模工艺，将涂漆模具逐个从小到大穿线后拉出；产品漆包线外径实测0.896㎜，导体实测0.800㎜，漆膜厚度0.096㎜；
步骤5)包漆烘炉工艺调节，本实施例采用DV值为160的高速连拉连包机生产，烘炉蒸发区温度350℃，烘炉固化区温度630℃；循环风机转速3600r/min，生产速度200m/min。
本实施例制得的变频漆包线通过PDIV测试仪器，在10PC的测试条件下，产品PVDI达到1280V；且通过符合《变频调速专用三项异步电动机绝缘规范》(GB/T 21707-2008)要求的测试方法测试，产品耐高频脉冲特性的测定寿命时间25～28小时。
对比例1
生产铜芯材导体直径为0.80mm、总漆膜厚度为国标2级漆膜厚度的变频漆包线，其PDIV测试电压大于900V，耐高频脉冲特性的测定寿命时间大于55小时以上。具体地，该变频漆包线的制备工艺包括如下步骤：
步骤1)：将
Figure BDA0001944843630000052
软态铜杆在拉包机的拉丝机上多次拉伸，拉制到标称直径为0.80mm的铜线；
步骤2)：漆料的工艺设计：根据漆料的固体含量，分别采用40％固体含量的第一漆料层(聚酰亚胺漆)涂4道；40％固体含量的第二漆料层(变频聚酯亚胺漆)涂12道；35％固体含量的第三漆料层(普通聚酰胺酰亚胺漆)涂2道；
步骤3)：计算涂漆配模工艺如下：
第一漆料层配模：0.840，0.845，0.850，0.860，涂漆厚度0.020㎜，占总厚度的21％。
第二漆料层配模：0.865，0.870，0.880，0.885，0.890，0.895，0.900，0.905，0.910，0.915，0.920，0.925，涂漆厚度0.068㎜，占总厚度的70％；
第三漆料层配模：0.930，0.935，涂漆厚度0.009㎜，占总厚度的9％；
步骤4)：步骤1)的铜线在烘炉内根据步骤3)的涂漆配模工艺，将涂漆模具逐个从小到大穿线后拉出；产品漆包线外径实测0.896㎜，导体实测0.800㎜，漆膜厚度0.096㎜；
步骤5)包漆烘炉工艺调节，本实施例采用DV值为160的高速连拉连包机生产，烘炉蒸发区温度350℃，烘炉固化区温度630℃；循环风机转速3600r/min，生产速度200m/min。
所生产产品通过PDIV测试仪器，在10PC的测试条件下，产品PVDI达到900V；且通过符合《变频调速专用三项异步电动机绝缘规范》(GB/T 21707-2008)要求的测试方法测试，产品耐高频脉冲特性的测定寿命时间58～60小时。
对比例2
生产铜芯材导体直径为0.80mm、总漆膜厚度为国标2级漆膜厚度的变频漆包线，其PDIV测试电压大于670V，耐高频脉冲特性的测定寿命时间大于20小时以上。具体地，该变频漆包线的制备工艺包括如下步骤：
步骤1)：将
Figure BDA0001944843630000061
软态铜杆在拉包机的拉丝机上多次拉伸，拉制到标称直径为0.80mm的铜线；
步骤2)：漆料的工艺设计：根据漆料的固体含量，分别采用40％固体含量的第一漆料层(聚酰亚胺漆)涂9道；40％固体含量的第二漆料层(变频聚酯亚胺漆)涂7道；35％固体含量的第三漆料层(普通聚酰胺酰亚胺漆)涂2道；
步骤3)：计算涂漆配模工艺如下：
第一漆料层配模：0.840，0.845，0.850，0.860，0.865，0.870，0.880，0.885，0.890，涂漆厚度0.045㎜，占总厚度的48％；
第二漆料层配模：0.895，0.900，0.905，0.910，0.915，0.920，0.925，涂漆厚度0.040㎜，占总厚度的43％；
第三漆料层配模：0.930，0.935，涂漆厚度0.009㎜，占总厚度的9％；
步骤4)：步骤1)的铜线在烘炉内根据步骤3)的涂漆配模工艺，将涂漆模具逐个从小到大穿线后拉出；产品漆包线外径实测0.896㎜，导体实测0.800㎜，漆膜厚度0.096㎜；
步骤5)包漆烘炉工艺调节，本实施例采用DV值为160的高速连拉连包机生产，烘炉蒸发区温度350℃，烘炉固化区温度630℃；循环风机转速3600r/min，生产速度200m/min。
所生产产品通过PDIV测试仪器，在10PC的测试条件下，产品PVDI达到670V；且通过符合《变频调速专用三项异步电动机绝缘规范》(GB/T 21707-2008)要求的测试方法测试，产品耐高频脉冲特性的测定寿命时间24～28小时。
对比例3
生产铜芯材导体直径为0.80mm、总漆膜厚度为国标2级漆膜厚度的变频漆包线，其PDIV测试电压大于630V，耐高频脉冲特性的测定寿命时间大于60小时以上。具体地，该变频漆包线的制备工艺包括如下步骤：
步骤1)：将
Figure BDA0001944843630000071
软态铜杆在拉包机的拉丝机上多次拉伸，拉制到标称直径为0.80mm的铜线；
步骤2)：漆料的工艺设计：根据漆料的固体含量，分别采用40％固体含量的第一漆料层(聚酰亚胺漆)涂9道；40％固体含量的第二漆料层(变频聚酯亚胺漆)涂7道；35％固体含量的第三漆料层(普通聚酰胺酰亚胺漆)涂2道；
步骤3)：计算涂漆配模工艺如下：
第一漆料层配模：0.840，0.845，0.850，0.860，0.865，0.870，0.880，0.885，0.890，涂漆厚度0.045㎜，占总厚度的48％；
第二漆料层配模：0.895，0.900，0.905，0.910，0.915，0.920，0.925，涂漆厚度0.040㎜，占总厚度的43％；
第三漆料层配模：0.930，0.935，涂漆厚度0.009㎜，占总厚度的9％。
步骤4)：步骤1)的铜线在烘炉内根据步骤3)的涂漆配模工艺，将涂漆模具逐个从小到大穿线后拉出；产品漆包线外径实测0.896㎜，导体实测0.800㎜，漆膜厚度0.096㎜；
步骤5)包漆烘炉工艺调节，本实施例采用DV值为160的高速连拉连包机生产，烘炉蒸发区温度350℃，烘炉固化区温度630℃；循环风机转速3600r/min，生产速度200m/min。
所生产产品通过PDIV测试仪器，在10PC的测试条件下，产品PVDI达到670V。所生产品漆包线通过符合《变频调速专用三项异步电动机绝缘规范》(GB/T21707-2008)要求的测试方法测试，产品耐高频脉冲特性的测定寿命时间60小时以上。
此外，表1是不同工艺方案生产的导体直径为0.80mm变频漆包线的耐高频脉冲特性寿命对比表。
表1变频漆包线耐高频脉冲特性寿命对比表
Figure BDA0001944843630000081
从上述表1可知：
(1)由实施例1和实施例2比较可知，保持第一漆料层的比例不变时，PDIV测试值在1250～1280V之间，处于稳定状态。
(2)由实施例1和对比例1比较可知，当第一层漆膜的比例减少到21％，PDIV测试值为900V，明显下降。
(3)由实施例1和对比例2比较可知，当不采用第一漆料层时，PDIV测试值为670V，说明D漆料对PDIV电压值的提高无明显影响。
(4)由实施例2和实施例3比较可知，第二漆料层和第三漆料层对PDIV测试值的影响不大，用第三漆料层生产，PDIV测试值会高于第二漆料层。第二漆料层对产品的变频性能影响显著。
(5)实施例与对比例的产品耐高频脉冲特性的测定寿命时间均能满足国家标准《变频调速专用三项异步电动机绝缘规范》(GB/T 21707-2008)中“脉冲上升时间：100ns；电磁线寿命应大于12小时。”的测试要求。
本发明第一漆料层采用介电常数小于3.3的聚酰胺漆，但不限于聚酰胺类漆的绝缘漆，可以隔绝铜材表面漆膜分子间的空气，以提高漆包线导体在导电条件下的局部放电起始电压值。第一漆料层的漆膜厚度应占到总漆膜后的50～55％，才能满足PDIV测试电压大于1250V，如果比例减少，其PDIV测试值也会相应降低，两者接近线性关系。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种高PDIV耐电晕变频漆包线，其特征在于，包括芯材导体和包覆于所述芯材导体外的漆料层，所述漆料层由自内而外依次覆设在芯材导体上的第一漆料层、第二漆料层和第三漆料层组成；
其中，所述第一漆料层为介电常数小于3.3的聚酰亚胺漆；所述第二漆料层为变频聚酯亚胺漆和/或变频聚酰胺酰亚胺漆；以及所述第三漆料层为聚酰胺酰亚胺漆或介电常数小于3.3的聚酰亚胺漆；所述第一漆料层的厚度占漆料层总厚度的50-55％；所述第二漆料层的厚度占漆料层总厚度的40-45％；以及所述第三漆料层的厚度占漆料层总厚度的5-10％。
2.根据权利要求1所述的高PDIV耐电晕变频漆包线，其特征在于，所述介电常数小于3.3的聚酰亚胺漆选自脂肪族聚酰亚胺漆、半芳香族聚酰亚胺漆、芳香族聚酰亚胺漆中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的高PDIV耐电晕变频漆包线，其特征在于，所述高PDIV耐电晕变频漆包线外径为0.3-2mm，其耐高频脉冲特性的测定寿命为20～30小时。
4.一种如权利要求1-3任一项所述高PDIV耐电晕变频漆包线的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)拉丝：采用高速连拉连包机，将芯材杆拉制为线状芯材导体；
(2)包漆：将芯材导体在烘炉内采用涂漆模具依次涂覆第一漆料层、第二漆料层和第三漆料层，其中，第一漆料层为介电常数小于3.3的绝缘漆，第二漆料层为变频聚酯亚胺漆和/或变频聚酰胺酰亚胺漆，第三漆料层为聚酰亚胺漆或普通聚酰胺酰亚胺漆；
(3)固化：逐道对步骤(2)涂覆后漆膜进行烘烤固化，即得高PDIV耐电晕变频漆包线。
5.根据权利要求4所述的高PDIV耐电晕变频漆包线的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中所述芯材杆为铜杆或铝杆。
6.根据权利要求5所述的高PDIV耐电晕变频漆包线的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述第一漆料层的固体含量为30-50％，涂覆量为5-15道。
7.根据权利要求5所述的高PDIV耐电晕变频漆包线的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述第二漆料层的固体含量为30-50％，涂覆量为4-10道。
8.根据权利要求5所述的高PDIV耐电晕变频漆包线的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述第三漆料层的固体含量为25-45％，涂覆量为1-3道。
9.根据权利要求5所述的高PDIV耐电晕变频漆包线的制备工艺，其特征在于，步骤(3)中所述烘烤固化工艺为：采用DV值为160的高速连拉连包机生产，烘炉蒸发区温度320-370℃、烘炉固化区温度610-650℃、循环风机转速3200-3800r/min、生产速度100-300m/min。
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