CN114464348A - 耐电晕漆包圆线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐电晕漆包圆线及其制备方法,耐电晕漆包圆线适用于电动汽车电机且包含铜导体以及绝缘层，绝缘层包覆铜导体且由内到外依次包含耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层、耐电晕特种树脂涂层、耐电晕聚酰亚胺涂层、耐电晕改性硅树脂涂层，以及耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层。
Description
技术领域
本发明属于耐电晕漆包圆线技术领域，尤指一种适用于电动汽车电机的耐电晕漆包圆线及其制备方法。
背景技术
现有技术介绍随着SiC、GaN高功率组件的应用，对电动汽车电机用绝缘材料及系统提出了更高的技术要求：频率提升，超高频化，产生严重的局放及电晕腐蚀，增加介质损耗发热，加速绝缘电热老化；电压升高，额定电压≥800V，产生的高频脉冲尖峰电压远高于现有电压值，急需绝缘材料及系统提升抵抗高频尖峰电压的能力，具备更高的局部放电初始电压值(Partial Discharge Inception Voltage,PDIV)及局部放电熄灭电值(PartialDischarge Extinction Voltage,PDEV)。
耐电晕漆包圆线作为电动汽车驱动电机主要绝缘材料，其性能对驱动电机的使用寿命等起到决定性作用，随着驱动电机的额定电压升高，关键是要提升漆包圆线的PDIV/PDEV值。目前现有的耐电晕漆包圆线的PDIV值基本在900V左右，PDEV值500V左右，不能满足高电压驱动电机使用技术需求。另外随着驱动电机超高频化发展，漆包圆线的耐电晕寿命还需进一步提升。所以急需研制一种具有高PDIV/PDEV值的耐电晕漆包圆线及其制备方法来满足高电压电动汽车驱动电机的发展与应用技术需求。
发明内容
(一)发明目的
本发明所要解决的技术问题是克服先前技术的不足，提供一种适用于电动汽车电机的耐电晕漆包圆线及其制备方法。
根据一实施例，本发明提供一种耐电晕漆包圆线，其适用于电动汽车电机，所述耐电晕漆包圆线包含一铜导体以及一绝缘层。所述绝缘层包覆所述铜导体且由内到外依次包含一第一耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层、一耐电晕特种树脂涂层、一耐电晕聚酰亚胺涂层、一耐电晕改性硅树脂涂层，以及一第二耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层。
进一步地，所述第一耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层、所述耐电晕特种树脂涂层、所述耐电晕聚酰亚胺涂层、所述耐电晕改性硅树脂涂层，以及所述第二耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层的厚度比例可分别为10％-20％、10％-25％、5％-15％、25％-35％，以及10％-25％。
进一步地，所述第一耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层、所述耐电晕聚酰亚胺涂层以及所述第二耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层可由奈米二氧化硅、三氧化二铝或其组合改性制备的耐电晕聚酰胺酰亚胺/聚酰亚胺漆涂覆而成。
进一步地，所述耐电晕特种树脂涂层可由奈米二氧化硅、三氧化二铝或其组合改性制备的耐电晕特种树脂漆液涂覆而成。
进一步地，所述耐电晕特种树脂漆液可选自苯并恶嗪、聚芳醚腈、聚芳醚腈砜、聚醚砜、改性聚醚醚酮、氰酸酯预聚体或其组合。
进一步地，所述耐电晕改性硅树脂涂层由下列制备方法所制成：将一定量正硅酸乙酯或正硅酸丁酯添加到反应瓶内，开动搅拌，加入正硅酸乙酯或正硅酸丁酯质量分数30％-100％含有羟基的聚硅氧烷以及物料总质量分数0.01％-0.2％的催化剂，开始升温到140℃-150℃，保温反应，待没有醇类溶剂蒸馏出，抽真空至-0.09MPa以上，保真空1-2小时，冷却、待用；将上述物料放料到密封的均质乳化釜内，添加醋酸丁酯调整固体含量到50％-60％；将一定量的奈米粉体添加到均质乳化釜内，开动搅拌速度到8000-12000r/min以均质分散至D50＜100nm，以及开动釜内夹套冷却水冷却以使釜内物料温度低于60℃，待冷却到40℃以下，加入一定量的酚醛环氧树脂以及促进剂搅拌均匀，且采用10000目滤袋，加压过滤到洁净桶内，密封包装。
根据另一实施例，本发明提供一种耐电晕漆包圆线制备方法，其包含提供一铜导体以及在所述铜导体上依次涂覆一第一耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层、一耐电晕特种树脂涂层、一耐电晕聚酰亚胺涂层、一耐电晕改性硅树脂涂层，以及一第二耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层，以形成一绝缘层包覆所述铜导体而制得所述耐电晕漆包圆线。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明与先前技术相比具有如下优点：漆包圆线的PDIV/PDEV值明显提升，相对于常规技术提升20％以上。耐电晕寿命优异，耐电晕寿命＞80小时。漆膜耐高温性能好，满足220℃以上耐温等级需求。漆膜附着性优异，抗弯曲，延展性好，便于高槽满率驱动电机绕组嵌线。
附图说明
图1为根据本发明的一实施例所提出的耐电晕漆包圆线的剖面示意图。
图2为根据本发明的一实施例所提出的耐电晕漆包圆线的耐电晕改性硅树脂涂层制备方法的流程图。
图3为根据本发明的另一实施例所提出的耐电晕漆包圆线的耐电晕改性硅树脂涂层制备方法的流程图。
图4为根据本发明的另一实施例所提出的耐电晕漆包圆线的耐电晕改性硅树脂涂层制备方法的流程图。
附图标记：
1：铜导体；2：绝缘层；3：耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层；4：耐电晕特种树脂涂层；5：耐电晕聚酰亚胺涂层；6：耐电晕改性硅树脂涂层；7：耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们的间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此的间未构成冲突就可以相互结合。
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
在实施例1中，本发明提供一种适用于电动汽车电机且具有高PDIV/PDEV值之耐电晕漆包圆线，请参阅图1，其为根据本发明之一实施例所提供之耐电晕漆包圆线的剖面示意图，如图1所示之耐电晕漆包圆线包含铜导体1及绝缘层2且透过以下步骤制备。
在卧式漆包圆线生产在线采用聚晶材质涂漆模具制备耐电晕漆包圆线，其中铜线退火温度为500℃/470℃，烘道固化温度为550℃，生产DV值为53。线规为0.8mm，依次涂覆耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层3、耐电晕特种树脂涂层4、耐电晕聚酰亚胺涂层5、耐电晕改性硅树脂涂层6，以及耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层7以形成绝缘层2包覆铜导体1，其涂层厚度比例分别为18％、19％、11％、30％、22％，漆膜双边总厚度为0.13mm。其中耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层3、耐电晕聚酰亚胺涂层5以及耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层7可由奈米二氧化硅、三氧化二铝或其组合改性制备之耐电晕聚酰胺酰亚胺/聚酰亚胺漆涂覆而成；耐电晕特种树脂涂层4可为奈米二氧化硅改性的聚醚砜涂层；耐电晕改性硅树脂涂层6之制备方法如图2所示，其中步骤S20系可较佳地为加入正硅酸乙酯或正硅酸丁酯质量分数30％-100％含有羟基的聚硅氧烷以及物料总质量分数0.01％-0.2％的催化剂(但不受此限)：
步骤S20：将5000g的正硅酸乙酯添加到反应瓶内，开动搅拌，加入3150g含有羟基的超支化聚硅氧烷以及2.5g的氯化亚锡，开始升温到145℃，待没有醇类溶剂蒸馏出，抽真空至-0.09MPa，保真空2小时，冷却、待用；
步骤S22：称取3500g的上述反应物料放料到密封的均质乳化釜内，添加3340g的醋酸丁酯搅拌均匀以调整固体含量到50％-60％；
步骤S24：将1104g平均粒径为50nm的奈米三氧化二铝添加到密封的均质乳化釜内，开动搅拌速度到8000r/min(开动釜内夹套冷却水冷却，确保釜内物料温度低于60℃)，均质分散至D50＜100nm，冷却到40℃以下，加入1300g的F51酚醛环氧树脂及1.44g的三氟化硼乙醚搅拌均匀，采用10000目滤袋，加压过滤到洁净桶内，密封包装。
在实施例2中，本发明提供一种适用于电动汽车电机且具有高PDIV/PDEV值之耐电晕漆包圆线，透过以下步骤制备。
在卧式漆包圆线生产在线采用聚晶材质涂漆模具制备耐电晕漆包圆线，其中铜线退火温度为500℃/470℃，烘道固化温度为550℃，生产DV值为53。线规为0.8mm，依次涂覆耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层3、耐电晕特种树脂涂层4、耐电晕聚酰亚胺涂层5、耐电晕改性硅树脂涂层6，以及耐电晕聚酰胺酰亚胺涂7以形成绝缘层2包覆铜导体1，其涂层厚度比例分别为15％、22％、13％、31％、19％,漆膜双边总厚度为0.13mm。其中耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层3、耐电晕聚酰亚胺涂层5以及耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层7可由奈米二氧化硅、三氧化二铝或其组合改性制备之耐电晕聚酰胺酰亚胺/聚酰亚胺漆涂覆而成；耐电晕特种树脂涂层4可为奈米三氧化二铝改性的杂萘联苯聚醚腈砜涂层；耐电晕改性硅树脂涂层6之制备方法如图3所示，其中步骤S30系可较佳地为加入正硅酸乙酯或正硅酸丁酯质量分数30％-100％含有羟基的聚硅氧烷以及物料总质量分数0.01％-0.2％的催化剂(但不受此限)：
步骤S30：将6200g的正硅酸丁酯添加到反应瓶内，开动搅拌，加入4530g含有羟基的多面体倍半硅氧烷寡聚物(polyhedral oligomeric silsesquioxane,POSS)结构聚硅氧烷以及3.2g的氯化亚锡，开始升温到146℃，待没有醇类溶剂蒸馏出，抽真空至-0.09MPa，保真空2小时，冷却、待用；
步骤S32：称取5000g的上述反应物料放料到密封的均质乳化釜内，添加4890g的醋酸丁酯搅拌均匀以调整固体含量到50％-60％；
步骤S34：将1570g平均粒径45nm的奈米二氧化硅添加到密封的均质乳化釜内，开动搅拌速度到8500r/min(开动釜内夹套冷却水冷却，确保釜内物料温度低于60℃)，均质分散至D50＜100nm,冷却到40℃以下，加入2200g的F44酚醛环氧树脂及2.16g的三氟化硼乙胺搅拌均匀，采用10000目滤袋，加压过滤到洁净桶内，密封包装。
在实施例3中，本发明提供一种适用于电动汽车电机且具有高PDIV/PDEV值之耐电晕漆包圆线，透过以下步骤制备。
在卧式漆包圆线生产在线采用聚晶材质涂漆模具制备耐电晕漆包圆线，其中铜线退火温度为500℃/470℃，烘道固化温度为550℃，生产DV值为53。线规为0.8mm，依次涂覆耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层3、耐电晕特种树脂涂层4、耐电晕聚酰亚胺涂层5、耐电晕改性硅树脂涂层6，以及耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层7以形成绝缘层2包覆铜导体1，其涂层厚度比例分别为16％、23％、12％、30％、19％,漆膜双边总厚度为0.13mm。其中耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层3、耐电晕聚酰亚胺涂层5以及耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层7可由奈米二氧化硅、三氧化二铝或其组合改性制备之耐电晕聚酰胺酰亚胺/聚酰亚胺漆涂覆而成；耐电晕特种树脂涂层4为奈米三氧化二铝改性的聚醚砜涂层；耐电晕改性硅树脂涂层6的制备方法如图4所示，其中步骤S40系可较佳地为加入正硅酸乙酯或正硅酸丁酯质量分数30％-100％含有羟基的聚硅氧烷以及物料总质量分数0.01％-0.2％的催化剂(但不受此限)：
步骤S40：将4500g的正硅酸乙酯添加到反应瓶内，开动搅拌，加入3600g含有羟基的超支化聚硅氧烷以及2.3g的氯化亚锡，开始升温到150℃，待没有醇类溶剂蒸馏出，抽真空至-0.09MPa，保真空2小时，冷却、待用；
步骤S42：称取3000g的上述反应物料放料到密封的均质乳化釜内，添加2172g的醋酸丁酯搅拌均匀以调整固体含量到50％-60％；
步骤S44：将890g平均粒径52nm的奈米二氧化硅添加到密封的均质乳化釜内，开动搅拌速度到9500r/min(开动釜内夹套冷却水冷却，确保釜内物料温度低于60℃)，均质分散至D50＜100nm,冷却到40℃以下，加入1280g的F51酚醛环氧树脂及1.2g的环氧树脂固化促进剂(DMP-30)搅拌均匀，采用10000目滤袋，加压过滤到洁净桶内，密封包装。
在对比例1中，在卧式漆包圆线生产在线采用聚晶材质涂漆模具制备耐电晕漆包圆线，其中铜线退火温度为500℃/470℃，烘道固化温度为550℃，生产DV值为53。线规为0.8mm，依次涂覆耐电晕聚酯亚胺涂层以及聚酰胺酰亚胺涂层，涂层厚度比例分别为85％、15％(市场上常规复合涂层耐电晕漆包圆线)，漆膜双边总厚度为0.13mm。
在对比例2中，在卧式漆包圆线生产在线采用聚晶材质涂漆模具制备耐电晕漆包圆线，其中铜线退火温度为500℃/470℃，烘道固化温度为550℃，生产DV值为53。线规为0.8mm，涂覆耐电晕聚酰胺酰亚胺单涂层(耐电晕单涂层聚酰胺酰亚胺漆涂制)，漆膜双边总厚度为0.13mm。
对实施例1-3及对比例1-2之耐电晕漆包圆线各项性能进行测试，结果参见表一。
表一实施例1-3和对比例1-2浸渍树脂的性能对比
其中，PDIV值测试，背景噪音＜5pc；耐电晕寿命测试条件为：在高频脉冲测试上进行测试，波形方波，温度155℃，频率20kHz，脉冲时间100ns，电压3000V。
由于上述实施例1-3的实施，本发明与先前技术相比具有如下优点：漆包圆线的PDIV/PDEV值明显提升，相对于常规技术提升20％以上。耐电晕寿命优异，耐电晕寿命＞80小时。漆膜耐高温性能好，满足220℃以上耐温等级需求。漆膜附着性优异，抗弯曲，延展性好，便于高槽满率驱动电机绕组嵌线。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围的内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (12)
1.一种耐电晕漆包圆线，其适用于电动汽车电机，耐电晕漆包圆线包含：
一铜导体；以及
一绝缘层，其包覆所述铜导体且由内到外依次包含一第一耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层、一耐电晕特种树脂涂层、一耐电晕聚酰亚胺涂层、一耐电晕改性硅树脂涂层，以及一第二耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层。
2.根据权利要求1所述的耐电晕漆包圆线，其中所述第一耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层、所述耐电晕特种树脂涂层、所述耐电晕聚酰亚胺涂层、所述耐电晕改性硅树脂涂层，以及所述第二耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层的厚度比例分别为10％-20％、10％-25％、5％-15％、25％-35％，以及10％-25％。
3.根据权利要求1或2所述的耐电晕漆包圆线，其中所述第一耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层、所述耐电晕聚酰亚胺涂层以及所述第二耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层由奈米二氧化硅、三氧化二铝或其组合改性制备的耐电晕聚酰胺酰亚胺/聚酰亚胺漆涂覆而成。
4.根据权利要求1或2所述的耐电晕漆包圆线，其中所述耐电晕特种树脂涂层由奈米二氧化硅、三氧化二铝或其组合改性制备的耐电晕特种树脂漆液涂覆而成。
5.根据权利要求4所述的耐电晕漆包圆线，其中所述耐电晕特种树脂漆液选自苯并恶嗪、聚芳醚腈、聚芳醚腈砜、聚醚砜、改性聚醚醚酮、氰酸酯预聚体或其组合。
6.根据权利要求1或2所述的耐电晕漆包圆线，其中所述耐电晕改性硅树脂涂层由下列制备方法所制成：
将一定量正硅酸乙酯或正硅酸丁酯添加到反应瓶内，开动搅拌，加入正硅酸乙酯或正硅酸丁酯质量分数30％-100％含有羟基的聚硅氧烷以及物料总质量分数0.01％-0.2％的催化剂，开始升温到140℃-150℃，保温反应，待没有醇类溶剂蒸馏出，抽真空至-0.09MPa以上，保真空1-2小时，冷却、待用；
将上述物料放料到密封的均质乳化釜内，添加醋酸丁酯调整固体含量到50％-60％；以及
将一定量的奈米粉体添加到均质乳化釜内，开动搅拌速度到8000-12000r/min以均质分散至D50＜100nm，以及开动釜内夹套冷却水冷却以使釜内物料温度低于60℃，待冷却到40℃以下，加入一定量的酚醛环氧树脂以及促进剂搅拌均匀，且采用10000目滤袋，加压过滤到洁净桶内，密封包装。
7.一种耐电晕漆包圆线制备方法，其包含：
提供一铜导体；以及
在所述铜导体上依次涂覆一第一耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层、一耐电晕特种树脂涂层、一耐电晕聚酰亚胺涂层、一耐电晕改性硅树脂涂层，以及一第二耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层，以形成一绝缘层包覆所述铜导体而制得所述耐电晕漆包圆线。
8.根据权利要求7所述的耐电晕漆包圆线制备方法，其中所述第一耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层、所述耐电晕特种树脂涂层、所述耐电晕聚酰亚胺涂层、所述耐电晕改性硅树脂涂层，以及所述第二耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层的厚度比例分别为10％-20％、10％-25％、5％-15％、25％-35％，以及10％-25％。
9.根据权利要求7或8所述的耐电晕漆包圆线制备方法，其中所述第一耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层、所述耐电晕聚酰亚胺涂层以及所述第二耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层由奈米二氧化硅、三氧化二铝或其组合改性制备的耐电晕聚酰胺酰亚胺/聚酰亚胺漆涂覆而成。
10.根据权利要求7或8所述的耐电晕漆包圆线制备方法，其中所述耐电晕特种树脂涂层由奈米二氧化硅、三氧化二铝或其组合改性制备的耐电晕特种树脂漆液涂覆而成。
11.根据权利要求10所述的耐电晕漆包圆线制备方法，其中所述耐电晕特种树脂漆液选自苯并恶嗪、聚芳醚腈、聚芳醚腈砜、聚醚砜、改性聚醚醚酮、氰酸酯预聚体或其组合。
12.根据权利要求7或8所述的耐电晕漆包圆线制备方法，其中所述耐电晕改性硅树脂涂层由下列制备方法所制成：
将一定量正硅酸乙酯或正硅酸丁酯添加到反应瓶内，开动搅拌，加入一定量含有羟基的聚硅氧烷以及催化剂，开始升温到140℃-150℃，保温反应，待没有醇类溶剂蒸馏出，抽真空至-0.09MPa以上，保真空1-2小时，冷却、待用；
将上述物料放料到密封的均质乳化釜内，添加醋酸丁酯调整固体含量到50％-60％；以及
将一定量的奈米粉体添加到均质乳化釜内，开动搅拌速度到8000-12000r/min以均质分散至D50＜100nm，以及开动釜内夹套冷却水冷却以使釜内物料温度低于60℃，待冷却到40℃以下，加入一定量的酚醛环氧树脂以及促进剂搅拌均匀，且采用10000目滤袋，加压过滤到洁净桶内，密封包装。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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