CN110026313A - 高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜设备及镀膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜设备及镀膜方法，包括工作台，工作台有长度方向上的空间用于容纳镀膜装置，工作台长度方向的两端分别设置有带材的收料装置与带材的放料装置，收料装置和放料装置上套接带材的卷筒，在收料装置和放料装置之间还设置有循环涂布装置和干燥装置，带材从放料装置上的卷筒引出通过循环涂布装置和干燥装置并再次卷绕在收料装置上，所述带材的卷筒在放料装置和收料装置上都是轴心为竖直的方向设置，带材在引出后带材的表面始终朝向侧边，即带材为竖向运行，所述循环涂布装置包括有流出龙头，流出龙头的下部对应设置有接料斗，本装置具有提高镀膜效果，提升了纳米晶磁芯的绝缘效果，能有效降低涡流的损耗。

Description

高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜设备及镀膜方法

技术领域

本发明及纳米晶磁芯带材的加工技术，具体是一种高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜设备及镀膜方法。

背景技术

纳米晶磁芯大多安装在变频器与电机之间，滤除高频噪声，以保护变频器及电机轴承，在电动汽车动力总成，充电站中得到广泛的应用，让汽车通过EMC测试。电动汽车纳米晶椭圆形磁芯可以用于直流侧和交流侧。非晶、纳米晶磁芯作用新型磁性材料，能广泛适用于电动汽车，太阳能发电，风力发电，大型开发电源，激光电源，航空器。主要作用为变压器、共模噪声抑制器，滤波电感，电流互感器。非晶、纳米晶材料是一种绿色、低碳、节能、高效的新材料。相比于传统铁氧体，非晶、纳米晶磁芯具有高出5倍以上的导磁率，2倍的饱和磁感应强度。滤波效果大大提升，过电流能力也大大增强。能适应高温的恶劣环境。

纳米晶磁芯大多设计成型为环形结构，环形结构的内部的通孔，用于穿设导线等结构，纳米晶磁芯是通过带材卷绕后硬化成型的结构，纳米晶磁芯带材在镀膜后具有绝缘的效果，起到降低涡流损耗的效果。现有的纳米晶磁芯带材的镀膜设备采用水平涂布的方式，即带材的表面是相对的上下方向，涂布的有效面只有一侧，并且涂布后的卷绕工艺需要再次进行，加工的效率低，并且涂覆溶液用量大，加工成本偏高。

由于磁芯损耗随着频率的升高而不断地升高。随着电气设备的高频化趋势，对磁元件的高频化要求越来越高，原先在低频工作时能够被忽略的涡流损耗，越来越变得难以容忍，因此层间绝缘的需求变得越来越迫切。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜设备。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：包括工作台，工作台有长度方向上的空间用于容纳镀膜装置，工作台长度方向的两端分别设置有带材的收料装置与带材的放料装置，收料装置和放料装置上套接带材的卷筒，在收料装置和放料装置之间还设置有循环涂布装置和干燥装置，带材从放料装置上的卷筒引出通过循环涂布装置和干燥装置并再次卷绕在收料装置上，所述带材的卷筒在放料装置和收料装置上都是轴心为竖直的方向设置，带材在引出后带材的表面始终朝向侧边，即带材为竖向运行，所述循环涂布装置包括有流出龙头，流出龙头的下部对应设置有接料斗，带材竖向经过流出龙头和接料斗之间，接料斗的下部连接有过滤器，在过滤器的下部设置有液体箱，液体箱连接有液体泵，液体泵的出口连接管道向上延伸并且连接到流出龙头，形成涂布溶液循环回路，带材竖向经过流出龙头的下部，并且两侧面同时解除流出龙头流出的液流。本装置是一种用于在纳米晶磁芯带材加工中所使用的一种镀膜装置，具有提高镀膜效果，快速干燥并且可同时实现卷绕加工的装置，提高了加工的效率，提高的镀膜质量，提升了纳米晶磁芯的绝缘效果，能有效降低涡流的损耗，提高电效率。相对于传统的水平涂布方式，具有同时两面涂布的优势，能有效提高涂布的效果。

进一步的，所述干燥装置包括有加热管，在加热管的上方设置有烘干架，烘干架设置在工作台上，烘干架上设置有两排位置交错的导向柱，带材在两排交错的导向柱之间呈“Z”字形的方向运行前进，烘干架上两排导向柱之间的距离小于加热管加热的范围，加热管采用电加热管。加热管通过加热将带材的镀层烘干，为了提高烘干的效果，将带材在烘干架之间呈“Z”字形的方向运行，延长在烘干架上经过的时间，优化烘干的效果，使镀层更加牢。

进一步的，所述加热管外部设置有罩壳，罩壳包围在加热管的外围设置，并且在一侧的斜上方开设有工作窗，罩壳的底部设置有接料盒，所述接料盒的口径面积大于加热管的投影面积。罩壳对加热管的部分进行保温，提高热管的热效率，工作窗的作用是用于观察和调节烘干架上的导向柱。

进一步的，所述放料装置和收料装置都设置为转盘结构，所述放料装置的转盘结构的转轴设置为无阻力轴结构或者是恒阻力轴结构，所述收料装置的转盘下侧设有环形磁块，所述收料装置的转盘结构连接有驱动电机。无阻力轴结构是常规的轴承结构，恒阻力轴结构的实现方式可以是套接阻力恒定的阻尼塑胶圈，收料装置转盘下的环形磁块产生的磁力在收料时能防止带材在卷绕的时候向上抛移，使带材在卷绕时相互之间到达较好的贴合效果，收料装置在收料时可以调速控制卷绕的张紧度。

进一步的，所述流出龙头设置为长条形的弯管结构，在弯管结构的末端设置有液流调整装置，液流调整装置包括有相互垂直设置的两根支撑杆，竖直方向设置的支撑杆连接在烘干架的延伸部分上，水平方向设置的支撑杆连接在弯管结构的末端并且与竖直方向的支撑杆可调节连接，在接料斗的两侧也设置有两个导向柱。接料斗两侧的导向柱可以导引带材通过进料斗上方的中心，并通过流出龙头的液流调整装置将液流对准在带材上，使涂布的效果更好、更均匀。

进一步的，所述流出龙头末端还嵌插有出液管，所述出液管末端设有一个喷嘴缺口，所述缺口位于出液管末端且沿中心轴线且将出液管末端平分成相互对称的两部分，所述喷嘴缺口的口径大于带材的厚度，所述喷嘴缺口的两侧面凹凸设计且设有若干个出液微孔。喷嘴缺口的两侧面凹凸设计能使经过的带材镀膜更加均匀，同时能减少因出液微孔堵塞造成卷材镀膜不均匀的现象，喷嘴缺口可控制带来的镀膜厚度，出液管可根据镀膜的要求进行更换，液流调整装置还可以调节出液管嵌插在流出龙头末端的深度。

进一步的，所述导向柱上套设有两个环形导环，所述两个环形导环之间的间距可根据所经过的带材宽度进行调整。

进一步的，所述液体箱中设置有酒精浓度检测器，并且液体箱连接有酒精供液管，酒精供液管上连接有电磁阀，电磁阀与酒精浓度检测器都连接在控制电路板上。酒精供液管的作用是补充绝缘涂布液中的酒精含量，绝缘涂布液主要成分是纳米合金微粒和酒精，酒精会在循环的过程中减少通过酒精浓度检测器实时检测浓度，在浓度降低时，控制电磁阀打开，补充酒精，从而保证涂布的均匀性和厚度。

一种高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜方法，其特征在于：

先将加热管预热到80～100℃，启动驱动电机带动放料装置转盘转动，带材以2～5m/min 的速度从喷嘴缺口间穿过，喷嘴缺口两侧的凹凸侧面将绝缘涂布液均匀的涂覆在带材的两侧面，随后进入罩壳内并通过加热管加热5～10s，常温冷却3～5s，然后卷绕在放料装置的转盘上。

进一步的，所述绝缘涂布液中主要成分为5～10％的纳米合金微粒和50～70％的酒精，所述纳米合金微粒为纳米硅、纳米锌、纳米镁、纳米铝中的两种或两种以上的混合物，优选纳米硅和纳米镁，所述纳米合金微粒大小为80～150目，优选微粒大小为100-120目，更便于微粒的粘附在带材表面，有助于提高绝缘效果。

进一步的，所述常温冷却设在加热管和放料装置之间，更有助于酒精的挥发散尽。

进一步的，所述带材的厚度为18～25μm，优选20μm；所述喷嘴缺口的间距与带材的厚度差值为4～5μm，所述带材穿过喷嘴缺口时，带材两侧面均不与喷嘴缺口两侧面接触，确保带材之间绝缘镀层的厚度低于5μm，同时不会影响成型带材的最佳磁导率、磁感应强度和低矫顽力。

进一步的，所述喷嘴缺口喷出的绝缘涂布液量的大小可由液流调整装置控制，液流调整装置为现有技术，此处不再多余赘述。

本发明的运行原理是：在设置带材的运行方式时，将带材竖向设置并穿过喷嘴缺口，喷嘴缺口喷出的绝缘涂布液均匀涂覆在带材两侧；绝缘涂布液始终循环运行，可以重复利用，减少绝缘涂布液的消耗，减少浪费，带材在烘干架上呈“Z”字形的方向运行延长运行的时间，使涂布的干燥效果更好。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

(1)本发明是一种用于在纳米晶磁芯带材加工中所使用的一种镀膜装置及镀膜工艺，具有提高镀膜效果，快速干燥并且可同时实现带材卷绕加工，提高了加工的效率，提高的镀膜质量，提升了纳米晶磁芯的绝缘效果；

(2)本发明本工艺实施后，在对于磁芯的磁滞损耗没有大的影响的前提下，有效降低了涡流损耗，使磁芯整体的损耗有了明显的降低，从而降低磁器件的发热量，进而减轻整个电气系统的发热负担，有效提升产品寿命及可靠性。

附图说明

图1是发明的结构示意图。

图2是循环涂布装置和干燥装置的结构示意图。

图3是纳米晶磁芯带材镀膜工艺对涡流损耗影响曲线图。

图中：1、工作台，2、收料装置，3、放料装置，4、循环涂布装置，5、干燥装置，6、流出龙头，7、接料斗，8、过滤器，9、液体箱，10、加热管，11、烘干架，12、导向柱，13、罩壳，14、接料盒，15、驱动电机，16、液流调整装置。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参照图1和图2。

实施例1：

本实施例中的一种高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜设备，包括工作台1，工作台1有长度方向上的空间用于容纳镀膜装置，所述工作台1长度方向的两端分别设置有带材的收料装置2 与带材的放料装置3，收料装置2和放料装置3上套接带材的卷筒，在收料装置2和放料装置3之间还设置有循环涂布装置4和干燥装置5，带材从放料装置3上的卷筒引出通过循环涂布装置4和干燥装置5并再次卷绕在收料装置2上，所述带材的卷筒在放料装置3和收料装置2上都是轴心为竖直的方向设置，带材在引出后带材的表面始终朝向侧边，即带材为竖向运行，所述循环涂布装置4包括有流出龙头6，流出龙头6的下部对应设置有接料斗7，带材竖向经过流出龙头6和接料斗7之间，接料斗7的下部连接有过滤器8，在过滤器8的下部设置有液体箱9，液体箱9连接有液体泵，液体泵的出口连接管道向上延伸并且连接到流出龙头6，形成涂布溶液循环回路，带材竖向经过流出龙头6的下部，并且两侧面同时解除流出龙头6流出的液流。

本实施例中的干燥装置5包括有加热管10，在加热管10的上方设置有烘干架11，烘干架11设置在工作台1上，烘干架11上设置有两排位置交错的导向柱12，带材在两排交错的导向柱12之间呈“Z”字形的方向运行前进，烘干架11上两排导向柱12之间的距离小于加热管10加热的范围，加热管10采用电加热管。

本实施例中的加热管10外部设置有罩壳13，罩壳13包围在加热管10的外围设置，并且在一侧的斜上方开设有工作窗，罩壳13的底部设置有接料盒14，所述接料盒14的口径面积大于加热管10的投影面积。

本实施例中的放料装置3和收料装置2都设置为转盘结构，所述放料装置3的转盘结构的转轴设置为无阻力轴结构或者是恒阻力轴结构，所述收料装置2的转盘下侧设有环形磁块，所述收料装置2的转盘结构连接有驱动电机15。

本实施例中的流出龙头6设置为长条形的弯管结构，在弯管结构的末端设置有液流调整装置16，液流调整装置16包括有相互垂直设置的两根支撑杆，竖直方向设置的支撑杆连接在烘干架11的延伸部分上，水平方向设置的支撑杆连接在弯管结构的末端并且与竖直方向的支撑杆可调节连接，在接料斗7的两侧也设置有两个导向柱12。

本实施例中的流出龙头6末端还嵌插有出液管，所述出液管末端设有一个喷嘴缺口，所述缺口位于出液管末端且沿中心轴线且将出液管末端平分成相互对称的两部分，所述喷嘴缺口的口径大于带材的厚度，所述喷嘴缺口的两侧面凹凸设计且设有若干个出液微孔。

本实施例中的导向柱12上套设有两个环形导环，所述两个环形导环之间的间距可根据所经过的带材宽度进行调整。

本实施例中的液体箱9中设置有酒精浓度检测器，并且液体箱9连接有酒精供液管，酒精供液管上连接有电磁阀，电磁阀与酒精浓度检测器都连接在控制电路板上。

实施例2：

先将加热管10预热到80～100℃，启动驱动电机15带动放料装置3转盘转动，带材以2～ 5m/min的速度从喷嘴缺口间穿过，喷嘴缺口两侧的凹凸侧面将绝缘涂布液均匀的涂覆在带材的两侧面，随后进入罩壳13内并通过加热管10加热5～10s，常温冷却3～5s，然后卷绕在放料装置3的转盘上。

本实施例中的带材穿过喷嘴缺口时，带材两侧面均不与喷嘴缺口两侧面接触。

本实施例中的带材可部分穿过喷嘴缺口，即带材的上部分处于喷嘴缺口，喷出的绝缘涂布液因重力从上而下流动并涂覆在带材两侧面。

本实施例中的带材可根据生产的实际情况选择让带材部分穿过喷嘴缺口或全部穿过喷嘴缺口。

本实施例中的图3所采用的纳米晶磁芯带材的尺寸为OD100mm*ID60mm*H25mm，且测试条件磁感0.5T，从两张图片明显可看出本镀膜工艺对纳米晶磁芯带材磁滞损耗没有大的影响的前提下，有效降低了涡流损耗，使磁芯整体的损耗有了明显的降低，从而降低磁器件的发热量，进而减轻整个电气系统的发热负担。

对于本领域的技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此无论从哪一点看，均应将实施例看做示范性的，而非限制性的，本发明的范围由权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以叙述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜设备，包括工作台(1)，工作台(1)有长度方向上的空间用于容纳镀膜装置，其特征在于：所述工作台(1)长度方向的两端分别设置有带材的收料装置(2)与带材的放料装置(3)，收料装置(2)和放料装置(3)上套接带材的卷筒，在收料装置(2)和放料装置(3)之间还设置有循环涂布装置(4)和干燥装置(5)，带材从放料装置(3)上的卷筒引出通过循环涂布装置(4)和干燥装置(5)并再次卷绕在收料装置(2)上，所述带材的卷筒在放料装置(3)和收料装置(2)上都是轴心为竖直的方向设置，带材在引出后带材的表面始终朝向侧边，即带材为竖向运行，所述循环涂布装置(4)包括有流出龙头(6)，流出龙头(6)的下部对应设置有接料斗(7)，带材竖向经过流出龙头(6)和接料斗(7)之间，接料斗(7)的下部连接有过滤器(8)，在过滤器(8)的下部设置有液体箱(9)，液体箱(9)连接有液体泵，液体泵的出口连接管道向上延伸并且连接到流出龙头(6)，形成涂布溶液循环回路，带材竖向经过流出龙头(6)的下部，并且两侧面同时解除流出龙头(6)流出的液流。

2.根据权利要求1所述的高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜设备，其特征在于：所述干燥装置(5)包括有加热管(10)，在加热管(10)的上方设置有烘干架(11)，烘干架(11)设置在工作台(1)上，烘干架(11)上设置有两排位置交错的导向柱(12)，带材在两排交错的导向柱(12)之间呈“Z”字形的方向运行前进，烘干架(11)上两排导向柱(12)之间的距离小于加热管(10)加热的范围，加热管(10)采用电加热管。

3.根据权利要求2所述的高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜设备，其特征在于：所述加热管(10)外部设置有罩壳(13)，罩壳(13)包围在加热管(10)的外围设置，并且在一侧的斜上方开设有工作窗，罩壳(13)的底部设置有接料盒(14)，所述接料盒(14)的口径面积大于加热管(10)的投影面积。

4.根据权利要求1所述的高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜设备，其特征在于：所述放料装置(3)和收料装置(2)都设置为转盘结构，所述放料装置(3)的转盘结构的转轴设置为无阻力轴结构或者是恒阻力轴结构，所述收料装置(2)的转盘下侧设有环形磁块，所述收料装置(2)的转盘结构连接有驱动电机(15)。

5.根据权利要求1所述的高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜设备，其特征在于：所述流出龙头(6)设置为长条形的弯管结构，在弯管结构的末端设置有液流调整装置(16)，液流调整装置(16)包括有相互垂直设置的两根支撑杆，竖直方向设置的支撑杆连接在烘干架(11)的延伸部分上，水平方向设置的支撑杆连接在弯管结构的末端并且与竖直方向的支撑杆可调节连接，在接料斗(7)的两侧也设置有两个导向柱(12)。

6.根据权利要求1或5所述的高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜设备，其特征在于：所述流出龙头(6)末端还嵌插有出液管，所述出液管末端设有一个喷嘴缺口，所述喷嘴缺口位于出液管末端且沿中心轴线且将出液管末端平分成相互对称的两部分，所述喷嘴缺口的口径大于带材的厚度，所述喷嘴缺口的两侧面凹凸设计且设有若干个出液微孔。

7.根据权利要求1所述的高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜设备，其特征在于：所述液体箱(9)中设置有酒精浓度检测器，并且液体箱(9)连接有酒精供液管，酒精供液管上连接有电磁阀，电磁阀与酒精浓度检测器都连接在控制电路板上。

8.一种高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜方法，其特征在于：

先将加热管(10)预热到80～100℃，启动驱动电机(15)带动放料装置(3)转盘转动，带材以2～5m/min的速度从喷嘴缺口间穿过，喷嘴缺口两侧的凹凸侧面将绝缘涂布液均匀的涂覆在带材的两侧面，随后进入罩壳(13)内并通过加热管(10)加热5～10s，常温冷却3～5s，然后卷绕在放料装置(3)的转盘上。

9.根据权利要求8所述的高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜方法，其特征在于：所述绝缘涂布液中主要成分为5～10％的纳米合金微粒和50～70％的酒精，所述纳米合金微粒为纳米硅、纳米锌、纳米镁、纳米铝中的两种或两种以上的混合物，所述纳米合金微粒大小为80～150目。

10.根据权利要求8所述的高绝缘纳米晶磁芯带材镀膜方法，其特征在于：所述常温冷却设在加热管(10)和放料装置(3)之间。