CN114049988A - 一种全包容pi线束及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种全包容PI线束及其制作方法，该全包容PI线束包括金属导体，金属导体外部沿其圆周方向缠卷有PI膜，且PI膜在缠卷若干圈后，每一圈PI膜两侧边缘均重叠，PI膜通过热处理一体融合以形成一PI筒体，并固定包覆于金属导体外表面。本发明全包容PI线束仅具有两层结构，结构简单，制作工艺简单，效率高，成本也更低，并且以此使整条PI线束的尺寸可以做得更小，提高热传导率，PI膜在缠卷若干圈后，每一圈PI膜两侧边缘均重叠，即上一圈PI膜与下一圈PI膜完全重叠在一起，使整条PI线束中的PI膜在长度方向为一体式结构，其无间隔，保证整体结构的强度，即可保证PI线束不易或不会出现分层、开裂的现象，侵水性保护达到99.99％,保障产品质量。
Description
技术领域：
本发明涉及电力电线产品技术领域，特指一种全包容PI线束及其制作方法。
背景技术：
聚酰亚胺薄膜(PolyimideFilm，简称PI膜)是世界上性能最好的薄膜类绝缘材料，由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二胺基二苯醚(DDE)在强极性溶剂中经缩聚并流延成膜再经亚胺化而成。
聚酰亚胺薄膜呈黄色透明，相对密度1.39～1.45，聚酰亚胺薄膜具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、粘结性、耐辐射性、耐介质性，能在－269℃～280℃的温度范围内长期使用，短时可达到400℃的高温。玻璃化温度分别为280℃(Upilex R)、385℃(Kapton)和500℃以上(Upilex S)。20℃时拉伸强度为200MPa， 200℃时大于100MPa。特别适宜用作柔性印制电路板基材和各种耐高温电机电器绝缘材料。
被称为"黄金薄膜"的聚酰亚胺薄膜具有卓越的性能，它广泛的应用于空间技术、F级/H级电机、电器的绝缘、FPC(柔性印刷线路板)、PTC电热膜、TAB(压敏胶带基材)、航天、航空、计算机、电磁线、变压器、音响、手机、电脑、冶炼、采矿电子元器件工业、汽车、交通运输、原子能工业等电子电器行业。
例如，核电站控制棒驱动机构之棒位驱动电磁线圈套装在充满250℃高温高压水的管状容器外面，在核电站的正常运行工况下，控制棒驱动机构之棒位驱动电磁线圈长期处于通电状态，经计算和试验验证，在没有外部强制通风冷却时，该线圈的温度在达到320℃才能处于热平衡。要求电磁线圈的绕组线能在高温环境中长期使用，同时为了减少在电站运行过程中电磁线圈在连续通电状态下的发热量，降低电磁线圈的热平衡温度，必须减小电磁线圈的绕组线的绝缘层厚度，提高绕组线的热传导率，减小绕组线的外形尺寸，以保证电磁线圈在相同驱动能力的情况下增加匝数、减小线圈电流，降低控制棒电磁线圈的发热功率。
而采用PI线束作为电磁线圈的绕组线，则可达到上述的要求。但是，目前的PI线束包括金属导体以及通过螺旋缠绕的方式覆盖于金属导体的PI膜，同时该金属导体与PI膜之间还设置有多层其它材料层，以此使整条PI线束的尺寸稍有增大，且制作工艺较为复杂，成本相对较高；且该PI膜是通过螺旋倾斜向前缠绕的方式覆盖于金属导体，以致上一圈PI膜与下一圈PI膜仅仅具有部分重叠，即上一圈PI膜与下一圈PI膜的两侧边缘并不重叠，而是形成有间隔，这样容易导致出现分层、开裂的现象，侵水性保护达到99.99％,影响产品品质。
有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全包容PI线束及其制作方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述第一种技术方案：该全包容PI 线束包括金属导体，所述金属导体外部沿其圆周方向缠卷有PI膜，且该PI膜在缠卷若干圈后，每一圈PI膜两侧边缘均重叠，所述PI膜通过热处理一体融合以形成一PI筒体，并固定包覆于金属导体外表面。
进一步而言，上述技术方案中，上一圈PI膜与下一圈PI膜完全重叠。
进一步而言，上述技术方案中，所述PI膜展开后呈矩形。
进一步而言，上述技术方案中，所述PI膜的厚度为0.038mm或以上。
进一步而言，上述技术方案中，所述金属导体为单股的铜线或铝线或合金导线，或者是多股的铜线或铝线或合金导线。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述第二种技术方案：全包容PI线束的制作方法为：将PI膜长度方向的一长边边缘作为起点，并沿圆周方向在金属导体外部缠卷若干圈，直至PI膜长度方向的另一边缘贴合于最外部一圈PI膜外表面，且使每一圈PI膜两侧边缘均重叠；然后通过热处理，使若干圈PI膜融合为一体，并通过冷却处理以形成固定于金属导体外部的PI筒体，以制成全包容PI线束，PI线束可以任意长度切断，其是根据PI膜的长度而定。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述第三种技术方案：该全包容PI 线束的制作方法包括以下步骤：第一步：准备好金属导体卷材，并放置于恒张力放料机上；第二步：准备阿基米德螺旋成型模具，该阿基米德螺旋成型模具具有贯穿前后端面的中心孔，且该阿基米德螺旋成型模具内还具有贯穿前后端面的阿基米德螺旋线槽，该阿基米德螺旋线槽的中心与中心孔连通；其中，阿基米德螺旋成型模具正面阿基米德螺旋线槽的螺旋圈数大于背面阿基米德螺旋线槽的螺旋圈数一圈或两圈以上，沿着中心孔方向倾斜的角度为0-85度；从正面往背面看，阿基米德螺旋线槽呈锥形结构；第三步：将金属导体穿设于阿基米德螺旋成型模具的中心孔，并将PI膜穿入该阿基米德螺旋成型模具的阿基米德螺旋线槽内，且PI膜长度方向的一长边边缘沿着阿基米德螺旋线槽不断地卷向中心孔，使PI膜沿圆周方向在金属导体外部缠卷若干圈，且每一圈PI膜两侧边缘均重叠，即上一圈PI膜与下一圈PI膜完全重叠，形成全包容结构；完成后，该金属导体及其外部包卷的PI膜送出阿基米德螺旋成型模具，通过外部弹簧进入到加热风装置，其中，弹簧规格跟据PI线束的外径规格保持相应的成型束缚；第四步：加热风装置对金属导体及其外部包卷的PI膜进行加热处理，使若干圈PI膜若干在一起，以形成一个PI筒体，且该PI筒体被传送至循环冷却水装置；第五步：循环冷却水装置对完成热处理后的PI筒体进行冷却，使PI筒体固化并紧固于金属导体外部。
进一步而言，上述技术方案中，在第一步、第二步、第三步、第四步和第五步中，均采用线束恒张力牵引装置拉动金属导体及其外部包卷的PI膜同步移动，以实现传送。
进一步而言，上述技术方案中，根据不同直径的线束大小，阿基米德螺旋成型模具的个数至少为两个，其排列组合形成模具组，完成PI膜的成型过渡，避免产品在生产过程中出现断裂。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述第四种技术方案：一种全包容 PI线束制作方法使用的阿基米德螺旋成型模具，该阿基米德螺旋成型模具具有贯穿前后端面的中心孔，且该阿基米德螺旋成型模具内还具有贯穿前后端面的阿基米德螺旋线槽，该阿基米德螺旋线槽的中心与中心孔连通；其中，阿基米德螺旋成型模具正面阿基米德螺旋线槽的螺旋圈数大于背面阿基米德螺旋线槽的螺旋圈数一圈或两圈以上，沿着中心孔方向倾斜的角度为0-85度；从正面往背面看，阿基米德螺旋线槽呈锥形结构；
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：本发明全包容PI线束仅具有两层结构，其分别为位于中心处的金属导体以及沿圆周方向缠卷固定于金属导体外部的PI膜，即本发明全包容PI线束结构简单，使其制作工艺更加简单，效率高，成本也更低，并且以此使整条PI线束的尺寸可以做得更小，提高热传导率，以保证制作的电磁线圈在相同驱动能力的情况下增加匝数、减小线圈电流，降低电磁线圈的发热功率。另外，PI膜在缠卷若干圈后，每一圈PI膜两侧边缘均重叠，即上一圈PI膜与下一圈PI膜完全重叠在一起，使整条PI线束中的PI膜在长度方向为一体式结构，其无间隔，保证整体结构的强度，并可避免出现因上一圈PI膜与下一圈PI膜仅仅具有部分重叠而形成间隔，最终导致易出现分层、开裂的现象，即可保证PI线束不易或不会出现分层、开裂的现象，侵水性保护达到99.99％,保障产品质量。
附图说明：
图1是本发明的结构图；
图2是本发明局部展开PI膜的结构图；
图3是本发明中前模的立体图；
图4是本发明中前模另一视角的立体图；
图5是本发明中后模的立体图；
图6是本发明中后模另一视角的立体图；
图7是用于制作本发明所用的前模与后模的组装图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。
见图1-2所示，为一种全包容PI线束，其包括金属导体1，所述金属导体1 外部沿其圆周方向缠卷有PI膜2，且该PI膜2在缠卷若干圈后，每一圈PI膜2 两侧边缘均重叠，所述PI膜2通过热处理一体融合以形成一PI筒体，并固定包覆于金属导体1外表面。本发明全包容PI线束仅具有两层结构，其分别为位于中心处的金属导体1以及沿圆周方向缠卷固定于金属导体1外部的PI膜2，即本发明全包容PI线束结构简单，使其制作工艺更加简单，效率高，成本也更低，并且以此使整条PI线束的尺寸可以做得更小，提高热传导率，以保证制作的电磁线圈在相同驱动能力的情况下增加匝数、减小线圈电流，降低电磁线圈的发热功率。另外，PI膜2在缠卷若干圈后，每一圈PI膜2两侧边缘均重叠，即上一圈PI膜2与下一圈PI膜2完全重叠在一起，使整条PI线束中的PI膜2在长度方向为一体式结构，其无间隔，保证整体结构的强度，并可避免出现因上一圈 PI膜与下一圈PI膜仅仅具有部分重叠而形成间隔，最终导致易出现分层、开裂的现象，即可保证PI线束不易或不会出现分层、开裂的现象，侵水性保护达到 99.99％,保障产品质量。
所述PI膜2通过热处理一体融合以形成的PI筒体表面光滑、圆润。
上一圈PI膜2与下一圈PI膜2完全重叠，其类似于卷材的结构，如透明胶卷，其每一圈都是完全重叠在一起，两侧边缘一一对应，并重叠。
所述PI膜2展开后呈矩形，该PI膜2是以其长度方向的一长边边缘作为起点，并沿圆周方向在金属导体1外部缠卷若干圈，直至PI膜2长度方向的另一边缘贴合于最外部一圈PI膜外表面，且使每一圈PI膜2两侧边缘均重叠。本发明PI线束的大小取决于PI膜的宽度和中间金属导体的大小，其规格从1mm至以上。本发明PI线束长度任意定制，取决于原材料(PI膜和中间金属导体)长度大小，其极大区别于人工手卷制作，效率高。
所述PI膜2的厚度为0.038mm或以上。
所述PI膜2(即聚酰亚胺薄膜)呈黄色透明，相对密度1.39～1.45，聚酰亚胺薄膜具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、粘结性、耐辐射性、耐介质性，能在－269℃～280℃的温度范围内长期使用，短时可达到400℃的高温。
所述金属导体1为单股的铜线或铝线或合金导线，或者是多股的铜线或铝线或合金导线，其可根据实际需要，选用不用铜线或铝线或合金导线任意一种材料作为金属导体1。
本发明还提供一种全包容PI线束的制作方法，该制作方法为：将PI膜2长度方向的一长边边缘作为起点，并沿圆周方向在金属导体1外部缠卷若干圈，直至PI膜2长度方向的另一边缘贴合于最外部一圈PI膜外表面，且使每一圈PI 膜2两侧边缘均重叠；然后通过热处理，使若干圈PI膜2融合为一体，并通过冷却处理以形成固定于金属导体1外部的PI筒体，以制成全包容PI线束。
本发明全包容PI线束的制作方法简单，且科学合理，且制成的全包容PI线束结构简单，使其制作工艺更加简单，效率高，成本也更低，并且以此使整条 PI线束的尺寸可以做得更小，提高热传导率，以保证制作的电磁线圈在相同驱动能力的情况下增加匝数、减小线圈电流，降低电磁线圈的发热功率；并可保证 PI线束不易或不会出现分层、开裂的现象，保障产品质量。
本发明提供一种更加详细的全包容PI线束的制作方法，该制作方法包括以下步骤：
第一步：准备好金属导体卷材，并放置于恒张力放料机上；
第二步：准备阿基米德螺旋成型模具3，该阿基米德螺旋成型模具3具有贯穿前后端面的中心孔31，且该阿基米德螺旋成型模具3内还具有贯穿前后端面的阿基米德螺旋线槽32，该阿基米德螺旋线槽32的中心与中心孔31连通；其中，阿基米德螺旋成型模具3正面阿基米德螺旋线槽的螺旋圈数大于背面阿基米德螺旋线槽的螺旋圈数一圈或两圈以上，沿着中心孔方向倾斜的角度为0-85度；从正面往背面看，阿基米德螺旋线槽呈锥形结构；
第三步：将金属导体1穿设于阿基米德螺旋成型模具的中心孔，并将PI膜 2穿入该阿基米德螺旋成型模具的阿基米德螺旋线槽内，且PI膜2长度方向的一长边边缘沿着阿基米德螺旋线槽不断地卷向中心孔，使PI膜2沿圆周方向在金属导体1外部缠卷若干圈，且每一圈PI膜2两侧边缘均重叠，即上一圈PI膜 2与下一圈PI膜2完全重叠，形成全包容结构；完成后，该金属导体1及其外部包卷的PI膜2送出阿基米德螺旋成型模具，通过外部弹簧进入到加热风装置，其中，弹簧规格跟据PI线束的外径规格保持相应的成型束缚；
第四步：加热风装置对金属导体1及其外部包卷的PI膜2进行加热处理，使若干圈PI膜2若干在一起，以形成一个PI筒体，且该PI筒体被传送至循环冷却水装置；
第五步：循环冷却水装置对完成热处理后的PI筒体进行冷却，使PI筒体固化并紧固于金属导体1外部。
在第一步、第二步、第三步、第四步和第五步中，均采用线束恒张力牵引装置拉动金属导体1及其外部包卷的PI膜2同步移动，以实现传送。
本发明全包容PI线束的制作方法中，根据不同直径的线束大小，阿基米德螺旋成型模具3的个数至少为两个，其排列组合形成模具组，完成PI膜2的成型过渡，避免产品在生产过程中出现断裂，同时保证产品成型品质。具体而言，结合图3-7所示，阿基米德螺旋成型模具3的个数为两个时，其分别为前模301 和后模302，该前模301的阿基米德螺旋线槽和后模302的阿基米德螺旋线槽对接，且阿基米德螺旋线槽的圈数逐渐变少，并形成长度更长的锥形结构，以保证 PI膜2的包卷效果。
本发明全包容PI线束的制作方法简单，且科学合理，并可实现自动化生产全包容PI线束，工作效率极高，并可保证产品的品质。
当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (10)
1.一种全包容PI线束，其包括金属导体(1)，其特征在于：所述金属导体(1)外部沿其圆周方向缠卷有PI膜(2)，且该PI膜(2)在缠卷若干圈后，每一圈PI膜(2)两侧边缘均重叠，所述PI膜(2)通过热处理一体融合以形成一PI筒体，并固定包覆于金属导体(1)外表面。
2.根据权利要求1所述的一种全包容PI线束，其特征在于：上一圈PI膜(2)与下一圈PI膜(2)完全重叠。
3.根据权利要求2所述的一种全包容PI线束，其特征在于：所述PI膜(2)展开后呈矩形。
4.根据权利要求2所述的一种全包容PI线束，其特征在于：所述PI膜(2)的厚度为0.038mm或以上。
5.根据权利要求2所述的一种全包容PI线束，其特征在于：所述金属导体(1)为单股的铜线或铝线或合金导线，或者是多股的铜线或铝线或合金导线。
6.一种全包容PI线束的制作方法，其特征在于：该制作方法为：将PI膜(2)长度方向的一长边边缘作为起点，并沿圆周方向在金属导体(1)外部缠卷若干圈，直至PI膜(2)长度方向的另一边缘贴合于最外部一圈PI膜外表面，且使每一圈PI膜(2)两侧边缘均重叠；然后通过热处理，使若干圈PI膜(2)融合为一体，并通过冷却处理以形成固定于金属导体(1)外部的PI筒体，以制成全包容PI线束，PI线束可以任意长度切断，其是根据PI膜的长度而定。
7.一种全包容PI线束的制作方法，其特征在于：该制作方法包括以下步骤：
第一步：准备好金属导体卷材，并放置于恒张力放料机上；
第二步：准备阿基米德螺旋成型模具(3)，该阿基米德螺旋成型模具(3)具有贯穿前后端面的中心孔(31)，且该阿基米德螺旋成型模具(3)内还具有贯穿前后端面的阿基米德螺旋线槽(32)，该阿基米德螺旋线槽(32)的中心与中心孔(31)连通；其中，阿基米德螺旋成型模具(3)正面阿基米德螺旋线槽的螺旋圈数大于背面阿基米德螺旋线槽的螺旋圈数一圈或两圈以上，沿着中心孔方向倾斜的角度为0-85度；从正面往背面看，阿基米德螺旋线槽呈锥形结构；
第三步：将金属导体(1)穿设于阿基米德螺旋成型模具的中心孔，并将PI膜(2)穿入该阿基米德螺旋成型模具的阿基米德螺旋线槽内，且PI膜(2)长度方向的一长边边缘沿着阿基米德螺旋线槽不断地卷向中心孔，使PI膜(2)沿圆周方向在金属导体(1)外部缠卷若干圈，且每一圈PI膜(2)两侧边缘均重叠，即上一圈PI膜(2)与下一圈PI膜(2)完全重叠，形成全包容结构；完成后，该金属导体(1)及其外部包卷的PI膜(2)送出阿基米德螺旋成型模具，通过外部弹簧进入到加热风装置，其中，弹簧规格跟据PI线束的外径规格保持相应的成型束缚；
第四步：加热风装置对金属导体(1)及其外部包卷的PI膜(2)进行加热处理，使若干圈PI膜(2)若干在一起，以形成一个PI筒体，且该PI筒体被传送至循环冷却水装置；
第五步：循环冷却水装置对完成热处理后的PI筒体进行冷却，使PI筒体固化并紧固于金属导体(1)外部。
8.根据权利要求7所述的一种全包容PI线束，其特征在于：在第一步、第二步、第三步、第四步和第五步中，均采用线束恒张力牵引装置拉动金属导体(1)及其外部包卷的PI膜(2)同步移动，以实现传送。
9.根据权利要求7所述的一种全包容PI线束，其特征在于：根据不同直径的线束大小，阿基米德螺旋成型模具的个数至少为两个，其排列组合形成模具组，完成PI膜(2)的成型过渡，避免产品在生产过程中出现断裂。
10.一种全包容PI线束制作方法使用的阿基米德螺旋成型模具，其特征在于，该阿基米德螺旋成型模具(3)具有贯穿前后端面的中心孔(31)，且该阿基米德螺旋成型模具(3)内还具有贯穿前后端面的阿基米德螺旋线槽(32)，该阿基米德螺旋线槽(32)的中心与中心孔(31)连通；其中，阿基米德螺旋成型模具(3)正面阿基米德螺旋线槽的螺旋圈数大于背面阿基米德螺旋线槽的螺旋圈数一圈或两圈以上，沿着中心孔方向倾斜的角度为0-85度；从正面往背面看，阿基米德螺旋线槽呈锥形结构。
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