CN111653381A - 一种新型高温耐电晕陶瓷膜包线 - Google Patents

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Abstract

市场上现有的电磁线的结构通常采用内层导电金属、外层绝缘层的结构，目前比较好的电磁线的的最高耐受温度为220℃，在155℃时耐电晕时间长为70小时。现有的电磁线在高温下的耐电晕时间长有待提升。本发明提出一种新型耐高温耐电晕陶瓷膜包线，其主要包括三层结构，由内而外分别为外表面为铝基的导电金属、陶瓷层和有机绝缘层，其中陶瓷层采用微弧氧化的方式原位生长在外表面为铝基的导电金属的表面，采用这种结构的陶瓷膜包线在155℃时的耐电晕时间长可以延长至250小时～330小时，而国标要求的陶瓷膜包线在155℃时的耐电晕时间长仅为12小时，故本发明提出的新型耐高温耐电晕的陶瓷膜包线的性能显著提升，使用优势更加明显。

Description

一种新型高温耐电晕陶瓷膜包线
技术领域
本发明涉及电磁线技术领域，较为具体的，涉及到一种新型耐高温耐电晕陶瓷膜包线。
背景技术
目前，市场上现有的电磁线的结构通常采用内层导电金属、外层绝缘层的结构，目前比较好的电磁线的的最高耐受温度为220℃，在155℃时耐电晕时间长为70小时。现有的电磁线在高温下的耐电晕时间长有待提升。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种新型耐高温耐电晕陶瓷膜包线，其主要包括三层结构，由内而外分别为外表面为铝基的导电金属、陶瓷层和有机绝缘层，其中陶瓷层采用微弧氧化的方式原位生长在外表面为铝基的导电金属的表面，采用这种结构的陶瓷膜包线在155℃时的耐电晕时间长可以延长至250小时～330小时，而国标要求的陶瓷膜包线在155℃时的耐电晕时间长仅为12小时，故本发明提出的新型耐高温耐电晕的陶瓷膜包线的性能显著提升，使用优势更加明显。
一种新型高温耐电晕陶瓷膜包线，其包括：外表面为铝基的导电金属(1)、有机绝缘层(3)，其特征在于：还包括陶瓷层(2)，陶瓷层(2)包覆在外表面为铝基的导电金属(1)的表面，有机绝缘层(3)包覆在陶瓷层(2)的外表面。
进一步的，外表面为铝基的导电金属(1)的横截面为圆形、椭圆形或者多边形。
进一步的，外表面为铝基的导电金属(1)的数量为1根或多根，当外表面为铝基的导电金属(1)的数量为多根时，多根外表面为铝基的导电金属(1)平行排布或者以编织纠缠的方式排布。
进一步的，所述的外表面为铝基的导电金属(1)为铝基材导电线，铝基材导电线的材质包括铝合金或者纯铝。
进一步的，陶瓷层(2)通过微弧氧化的方式原位生长在外表面为铝基的导电金属(1)的表面。
进一步的，陶瓷层(2)的厚度为0～200um。
进一步的，陶瓷层(2)的厚度为0～60um。
进一步的，陶瓷层(2)的厚度为60～200um。
进一步的，陶瓷层(2)的主要材质为ɑ型和/或′Y型Al2O3。
进一步的，有机绝缘层(3)采用绕包包覆、直接穿套、涂漆、或者融覆中的至少一种方式固定在陶瓷层(2)的外表面。
进一步的，有机绝缘层(3)的材质包括但不限定于聚酰亚胺、胺酰聚酰亚胺、聚酯、聚亚胺聚、酯聚四氟乙烯、聚乙烯甲醛、聚氨基甲酸酯、聚酯亚胺、芳纶中的一种。
本发明的有益效果：本发明提出一种新型高温耐电晕陶瓷膜包线，包括外表面为铝基的导电金属(1)、有机绝缘层(3)和陶瓷层(2)，陶瓷层(2)通过微弧氧化的方式原位生长在外表面为铝基的导电金属(1)的表面，有机绝缘层(3)包覆在陶瓷层(2)的外表面。由于采用微弧氧化的方式能够使得陶瓷层(2)与铝基进行共价交换，紧密结合，所以最终形成的电磁线具有较好的耐高温、耐腐蚀、机械性能强、耐电晕的优势，尤其是在155℃的高温下的耐电晕时间更是可以提升至250小时～330小时，远远超过国标规定的12小时。另外，有机绝缘层缠绕在陶瓷层的外层，使得陶瓷膜包线具有良好的绝缘性能。
附图说明
图1为本发明的耐高温的陶瓷绝缘电磁线的结构示意图。
主要元件符号说明
外表面为铝基的导电金属 1
陶瓷层 2
有机绝缘层 3
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式1
如图1所示，为本发明的耐高温耐电晕陶瓷膜包线的结构示意图，其包括：内层单根扁铝线、中间层ɑ型陶瓷层和外层聚酰亚胺的结构，所述的耐高温耐电晕的陶瓷绝缘膜包线的制备过程如下：首先，调制Na2SiO3浓度20％，NaClO3浓度25％，KOH浓度5％的溶液；其次，扁铝线通过盛放以上溶液的镀池，控制扁铝线移动速度使得扁铝线在镀池中时间为80～120秒，镀池电源采用横流模式，施加电流密度为5A/mm2的电流，电压随扁铝线电阻变化；接着，将扁铝线通过镀池后放入烤箱，烤箱温度设置在150℃，扁铝线经过烤箱时间为30～45秒，用以蒸发残留的水分；扁铝线通过烤箱后，表面附着了一定厚度左右的α型陶瓷层。最后，准备在陶瓷扁铝线缠绕聚酰亚胺薄膜：根据扁铝线规格选择所需聚酰亚胺薄膜宽度，宽度计算为扁线的周长/2+8；将扁线固定在包纸机上，将两卷薄膜带放置于绝缘纸固定架；调整聚酰亚胺薄膜带与扁铝线呈30～60°倾斜，通过调整角度，使得聚酰亚胺薄膜带在扁铝线表面搭接尺寸占薄膜带宽度的50％；两卷聚酰亚胺薄膜带缠绕在扁铝线上的倾斜方向相反；此时扁铝线表面即附着了一定厚度的α型陶瓷和2层聚酰亚胺薄膜组成的复合绝缘层。采用该制备方法获得5个不同厚度陶瓷层的耐高温耐电晕陶瓷膜包线样品，其性能测试结果如下表所示：
Figure BDA0002559454310000031
从上表中的5个样品的性能，可以看出，陶瓷层的厚度跟最终耐高温耐电晕陶瓷膜包线产品的性能直接相关，当陶瓷层的厚度在0～60μm时，陶瓷层厚度越大，整个陶瓷膜包线的击穿电压越高，耐电晕寿命越高。以上5个样品的耐电晕寿命在70小时以上，远超国标规定的12小时。另外，在陶瓷层厚度为25～60μm时，在155℃耐电晕寿命可以达到250～300小时之间，击穿电压可以达到400～550V之间，耐电晕性能和击穿性能都很优越。
具体实施方式2
如图1所示，为本发明的耐高温耐电晕陶瓷膜包线的结构示意图，其包括：内层单根扁铝线、中间层ɑ型陶瓷层和外层聚酰亚胺的结构，所述的耐高温耐电晕的陶瓷绝缘膜包线的制备过程如下：首先，调制草酸0.3mol/L，乙二醇50％(体积)的水溶液；其次，扁铝线通过盛放以上溶液的镀池，控制扁铝线移动速度使得扁铝线在镀池中时间为200～300秒；镀池电源采用恒流模式，施加电流密度为1.5A/mm2的电流，电压随扁铝线电阻变化；接着，扁铝线通过镀池后进入烤箱，烤箱温度设置在150℃，扁铝线经过烤箱时间为30～45秒，用以蒸发残留的水分；扁铝线通过烤箱后，表面附着了65μm左右的γ型陶瓷层；接着，准备在陶瓷扁铝线熔覆聚酰亚胺薄膜：扁铝线所需预浸聚酰亚胺薄膜宽度，宽度计算为扁线的周长/2+8；将扁铝线固定在包纸机上，将一卷预浸薄膜带放置于绝缘纸固定架；调整聚酰亚胺薄膜带与扁铝线呈15～45°倾斜，通过调整角度，使得聚酰亚胺薄膜带在扁铝线表面搭接距离3～5mm之间；在薄膜缠绕的同时，对扁铝线施加10kHZ，电流密度为3.5A/mm2的电流，使得扁铝线加热，融化薄膜的预浸胶；预浸胶融化后，薄膜仅仅缠绕在陶瓷扁铝线表面，扁铝线在空气中逐渐冷却至室温后，形成了牢固的复合导线；此时扁铝线表面即附着了65μm左右的γ型陶瓷层和1层聚酰亚胺薄膜组成的复合绝缘层，即为样品6。
具体实施方式3
如图1所示，为本发明的耐高温耐电晕陶瓷膜包线的结构示意图，其包括：内层单根扁铝线、中间层ɑ型陶瓷层和外层聚酰亚胺的结构，所述的耐高温耐电晕的陶瓷绝缘膜包线的制备过程如下：首先，调制Na2AlO2浓度10％，NaClO3浓度15％，KOH浓度6％的溶液；接着，圆铝线通过盛放以上溶液的镀池，控制圆铝线移动速度使得圆铝线在镀池中时间为150～225秒；镀池电源采用恒流模式，施加电流密度为3A/mm2的电流，电压随圆铝线电阻变化；圆铝线通过镀池后进入烤箱，烤箱温度设置在150℃，圆铝线经过烤箱时间为30～45秒，用以蒸发残留的水分；圆铝线通过烤箱后，表面附着了30μm左右的α型陶瓷层；接着，准备在陶瓷圆铝线涂覆聚酰亚胺绝缘漆：在有机池中调制1,2,4′-三氨基联苯醚50％和1,3-偏苯二乙酸酐酰氯50％溶液；圆铝线通过有机溶液池后，经过圆形模具1，圆形模具1的内径较陶瓷远铝线的外径大10μm，保证绝缘漆仅能在圆铝线表面附着10μm；圆铝线通过烤箱，烤箱温度设置在450℃，圆铝线经过烤箱时间为15～23秒，此时有机溶液成分发生化学反应，缩聚成聚酰亚胺；圆铝线通过定滑轮回到有机溶液池，并再次通过圆形模具2，圆形模具2的内径较圆形模具1的内径大10μm，并再次通过烤箱，使得圆铝线每一次经过有机溶液池，圆形模具和烤箱，均会在圆铝线外附着10μm聚酰亚胺层；经过8～9次此过程，使得形成80～90μm的聚酰亚胺层；此时圆铝线表面即附着了30μm左右的α型陶瓷和80～90μm的聚酰亚胺组成的复合绝缘层，即为样品7。
如上所述的三个具体实施方式中的样品1～样品7的测试性能如下表格所示：
Figure BDA0002559454310000051
由此可见，采用本发明的结构的新型高温耐电晕陶瓷膜包线，其最高耐受温度均能达到国标要求，且155℃耐电晕时间可以高达250小时～330小时，性能远超现有的电磁线的性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种新型高温耐电晕陶瓷膜包线，其包括：外表面为铝基的导电金属(1)、有机绝缘层(3)，其特征在于：还包括陶瓷层(2)，陶瓷层(2)包覆在外表面为铝基的导电金属(1)的表面，有机绝缘层(3)包覆在陶瓷层(2)的外表面。
2.如权利要求1所述的新型高温耐电晕陶瓷膜包线，其特征在于：外表面为铝基的导电金属(1)的横截面为圆形、椭圆形或者多边形。
3.如权利要求1所述的新型高温耐电晕陶瓷膜包线，其特征在于：外表面为铝基的导电金属(1)的数量为1根或多根，当外表面为铝基的导电金属(1)的数量为多根时，多根外表面为铝基的导电金属(1)平行排布或者以编织纠缠的方式排布。
4.如权利要求1所述的新型高温耐电晕陶瓷膜包线，其特征在于：所述的外表面为铝基的导电金属(1)为铝基材导电线，铝基材导电线的材质包括铝合金或者纯铝。
5.如权利要求1所述的新型高温耐电晕陶瓷膜包线，其特征在于：陶瓷层(2)通过微弧氧化的方式原位生长在外表面为铝基的导电金属(1)的表面。
6.如权利要求1所述的新型高温耐电晕陶瓷膜包线，其特征在于：陶瓷层(2)的厚度为0～200um。
7.如权利要求1所述的新型高温耐电晕陶瓷膜包线，其特征在于：陶瓷层(2)的厚度为0～60um。
8.如权利要求1所述的新型高温耐电晕陶瓷膜包线，其特征在于：陶瓷层(2)的厚度为60～200um。
9.如权利要求1所述的新型高温耐电晕陶瓷膜包线，其特征在于：陶瓷层(2)的主要材质为ɑ型和/或′Y型Al2O3。
10.如权利要求1所述的新型高温耐电晕陶瓷膜包线，其特征在于：有机绝缘层(3)采用绕包包覆、直接穿套、涂漆、或者融覆中的至少一种方式固定在陶瓷层(2)的外表面。
11.如权利要求1所述的新型高温耐电晕陶瓷膜包线，其特征在于：有机绝缘层(3)的材质包括：聚酰亚胺、胺酰聚酰亚胺、聚酯、聚亚胺聚、酯聚四氟乙烯、聚乙烯甲醛、聚氨基甲酸酯、聚酯亚胺、芳纶中的一种。
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