CN115862967A - 一种耐高温陶瓷绝缘铝线圈及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种耐高温陶瓷绝缘铝线圈，包括由铝导线弯曲而成的铝线圈，铝导线由内到外依次为铝基体、经微弧氧化/热电化学氧化处理原位生长的陶瓷涂层、后涂敷的无机陶瓷绝缘层。耐高温陶瓷绝缘铝线圈的制备方法，包括步骤：(1)将铝导线以边弯曲边氧化或先弯曲再氧化的方式制备成陶瓷绝缘铝线圈；(2)将无机陶瓷绝缘材料涂敷于陶瓷绝缘铝线圈，得耐高温陶瓷绝缘铝线圈。

Description

一种耐高温陶瓷绝缘铝线圈及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷绝缘铝线圈技术领域，具体涉及一种耐高温陶瓷绝缘铝线圈及其制备方法。

背景技术

具有陶瓷绝缘膜层的铝导线不耐弯折，专利CN202211345878X公开了一种一次成型铝绕组及其生产设备和方法，以边弯曲边氧化的方式制备陶瓷绝缘铝线圈；专利CN2022109306426公开了一种陶瓷铝导线绕组，其先将铝导线缠绕在绝缘筒上，线圈中的铝导线用齿形垫条隔开，之后再对线圈进行氧化处理形成形成陶瓷铝导线绕组；专利2022109709450公开了一种带圆弧面氧化槽及一种陶瓷绝缘铝绕组的生产设备，其通过将铝导线弯曲成圆弧形通过氧化槽。这些先弯曲再氧化或者边弯曲边氧化的方式巧妙的规避了陶瓷绝缘铝线圈不耐弯折的问题。陶瓷绝缘铝线圈表层的氧化铝陶瓷层具有很好的耐高温特性和散热特性，但其绝缘性能不是特别突出，实际使用时还需要通过有机绝缘材料对其进行绝缘补强(如专利CN2020106183124中的陶瓷绝缘铝导线采用有机绝缘膜包覆)，但是有机绝缘材料的耐高温性能和散热性能较差，有机绝缘材料虽提高了陶瓷绝缘铝导线的绝缘性能可又导致陶瓷绝缘铝导线的耐高温性能和散热性能大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温陶瓷绝缘铝线圈及其制备方法，以无机陶瓷绝缘材料对铝线圈进行绝缘补强，以克服现有有机绝缘材料补强存在的耐高温性能和散热性能降低的缺陷。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：

一种耐高温陶瓷绝缘铝线圈，包括由铝导线弯曲而成的铝线圈，铝导线由内到外依次为铝基体、经微弧氧化/热电化学氧化处理原位生长的陶瓷涂层、后涂敷的无机陶瓷绝缘层。

进一步的，所述铝基体是铝或铝合金。

进一步的，所述陶瓷涂层的厚度是10～100μm，所述无机陶瓷绝缘层的厚度是10～100μm。

本发明还提供里上述耐高温陶瓷绝缘铝线圈的制备方法，包括步骤：

(1)将铝导线以边弯曲边微弧氧化/热电化学氧化处理或先弯曲再微弧氧化/热电化学氧化处理的方式制备成陶瓷绝缘铝线圈；

(2)将无机陶瓷绝缘材料涂敷于陶瓷绝缘铝线圈，得耐高温陶瓷绝缘铝线圈。

进一步的，步骤(1)包括：

将电解液注入具有电极板的电解液池中；

将铝导线的一端固定在卷筒上，之后将卷筒浸没在电解液中；

通过导线使电极板连接微弧氧化/热电化学氧化电源的一极，通过电刷或导电铜轮使铝导线连接微弧氧化/热电化学氧化电源的另一极；

开启微弧氧化/热电化学氧化电源，同时旋转卷筒，铝导线卷绕在卷筒时发生微弧氧化/热电化学氧化反应于铝导线表层形成陶瓷膜层，使卷绕在卷筒上的铝导线一次成型为陶瓷绝缘铝线圈。

进一步的，步骤(2)包括：

将陶瓷绝缘铝线圈整体放入压力容器中，通过压力浸渍将无机陶瓷绝缘材料涂敷于陶瓷绝缘铝线圈；取出陶瓷绝缘铝线圈晾干，高温烘烤一段时间，冷却，得耐高温陶瓷绝缘铝线圈。

与现有技术，本发明的有益技术效果：

现有的无机陶瓷绝缘材料涂敷前需要对基材进行喷砂粗化，本发明的耐高温陶瓷绝缘铝线圈的制备方法中，铝导线经微弧氧化/热电化学氧化处理后形成内层致密外层疏松多孔的陶瓷膜层结构，之后再以外层的多孔结构与无机陶瓷绝缘材料结合，省去了传统的喷砂粗化工序；以边弯曲边氧化或先弯曲再氧化的方式制备陶瓷绝缘铝线圈，铝线圈表层原位生长一层均匀的氧化铝陶瓷涂层，且铝线圈一次成型，克服了陶瓷绝缘铝导线不耐弯折的缺陷；

具体实施方式：

下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。所用无机陶瓷绝缘材料为市售，品牌广纳纳米，型号GN-203AW。

实施例1

一种耐高温陶瓷绝缘铝线圈的制备方法，包括：

步骤(1)将铝导线以边弯曲边微弧氧化/热电化学氧化处理或先弯曲再微弧氧化/热电化学氧化处理的方式制备成陶瓷绝缘铝线圈。边弯曲边微弧氧化/热电化学氧化处理制备陶瓷绝缘铝线圈的方法可参考专利CN202211345878X或CN2022109709450所公开的方法。

先弯曲再微弧氧化/热电化学氧化处理的方法可参考专利CN2022109306426公开的方法，具体包括：将电解液注入具有电极板的电解液池中，然后将铝导线的一端固定在卷筒上，之后将卷筒浸没在电解液中。通过导线使电极板连接热电化学氧化电源的一极，通过电刷或导电铜轮使铝导线连接热电化学氧化电源的另一极。开启热电化学氧化电源，同时旋转卷筒，铝导线卷绕在卷筒时发生热电化学氧化反应于铝导线表层形成陶瓷膜层，使卷绕在卷筒上的铝导线一次成型为陶瓷绝缘铝线圈。

步骤(2)将无机陶瓷绝缘材料涂敷于步骤(1)中制备的陶瓷绝缘铝线圈，制备耐高温陶瓷绝缘铝线圈，包括：

将陶瓷绝缘铝线圈整体放入压力容器中，通过压力浸渍将无机陶瓷绝缘材料涂敷于陶瓷绝缘铝线圈外表及匝间空隙；取出陶瓷绝缘铝线圈晾干，280℃烘烤30分钟，冷却，得耐高温陶瓷绝缘铝线圈。

耐高温陶瓷绝缘铝线圈中的铝导线截面由内到外依次为铝基体、经热电化学氧化处理原位生长的氧化铝陶瓷涂层(厚度为40μm)、无机陶瓷绝缘层(厚度为60μm)。

现有的无机陶瓷绝缘材料涂敷前需要对基材进行喷砂粗化，先喷砂粗化涂覆再弯曲面临陶瓷崩裂脱落的问题，而先弯曲再喷砂粗化涂覆，匝间缝隙处又难以覆盖到。本发明的耐高温陶瓷绝缘铝线圈的制备方法中，铝导线经热电化学氧化处理后形成内层致密外层疏松多孔的陶瓷膜层结构，不经封孔后处理，巧妙的直接以其为坯料，以其外层的多孔结构表面代替喷砂粗化表面直接与无机陶瓷绝缘材料结合。本发明的方法以边弯曲边氧化或先弯曲再氧化的方式制备陶瓷绝缘铝线圈，铝线圈表层原位生长一层均匀的氧化铝陶瓷涂层，且铝线圈一次成型，克服了陶瓷绝缘铝导线不耐弯折的缺陷。

本实施例制备的耐高温陶瓷绝缘铝线圈与现有的有机-陶瓷复合绝缘铝导线(参见专利CN2020106183124一种耐高温耐电晕陶瓷膜包线及其制备方法)制备的线圈相比，耐高温性能大幅提升，具体的，现有的有机-陶瓷复合绝缘铝导线耐高温最高为250℃，本实施例制备的耐高温陶瓷绝缘铝线圈耐高温最高可达500℃。本实施例的耐高温陶瓷绝缘铝线圈由于铝导线外表绝缘层均为无机材料，散热性能也大大优于有机绝缘材料补强的有机-陶瓷复合绝缘铝导线。

Claims (6)

1.一种耐高温陶瓷绝缘铝线圈，包括由铝导线弯曲而成的铝线圈，其特征在于，铝导线由内到外依次为铝基体、经微弧氧化/热电化学氧化处理原位生长的陶瓷涂层、后涂敷的无机陶瓷绝缘层。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温陶瓷绝缘铝线圈，其特征在于，所述铝基体是铝或铝合金。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温陶瓷绝缘铝线圈，其特征在于，所述陶瓷涂层的厚度是10～100μm，所述无机陶瓷绝缘层的厚度是10～100μm。

4.权利要求1中所述耐高温陶瓷绝缘铝线圈的制备方法，其特征在于，包括步骤：

(1)将铝导线以边弯曲边微弧氧化/热电化学氧化处理或先弯曲再微弧氧化/热电化学氧化处理的方式制备成陶瓷绝缘铝线圈；

(2)将无机陶瓷绝缘材料涂敷于陶瓷绝缘铝线圈，得耐高温陶瓷绝缘铝线圈。

5.根据权利要求4所述的一种耐高温陶瓷绝缘铝线圈的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：

将电解液注入具有电极板的电解液池中；

将铝导线的一端固定在卷筒上，之后将卷筒浸没在电解液中；

通过导线使电极板连接微弧氧化/热电化学氧化电源的一极，通过电刷或导电铜轮使铝导线连接微弧氧化/热电化学氧化电源的另一极；

开启微弧氧化/热电化学氧化电源，同时旋转卷筒，铝导线卷绕在卷筒时发生微弧氧化/热电化学氧化反应于铝导线表层形成陶瓷膜层，使卷绕在卷筒上的铝导线一次成型为陶瓷绝缘铝线圈。

6.根据权利要求4所述的一种耐高温陶瓷绝缘铝线圈的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：

将陶瓷绝缘铝线圈整体放入压力容器中，通过压力浸渍将无机陶瓷绝缘材料涂敷于陶瓷绝缘铝线圈；取出陶瓷绝缘铝线圈晾干，高温烘烤一段时间，冷却，得耐高温陶瓷绝缘铝线圈。