CN117690656A - 一种扁平绝缘线制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扁平绝缘线制备系统，包括沿扁平漆包线传送方向依次设置的，扁平漆包线制作装置；表面粗糙化装置，用于对扁平漆包线的表面进行粗糙化处理；预热装置，用于对包塑前的扁平漆包线进行预热；包塑装置，用于将树脂层包覆在扁平漆包线上，得到绝缘线；冷却装置，用于冷却绝缘线并控制树脂层结晶。本发明提供的绝缘线制备系统，其中的表面粗糙化装置对扁平漆包线的表面进行粗糙化处理，提高后续树脂和扁平漆包线之间的黏着力；预热装置控制预热温度，防止树脂与扁平漆包线间产生气泡，然后进行包覆树脂材料并冷却使得树脂材料结晶，最终得到树脂层和扁平漆包线附着紧密的绝缘线。

Description

一种扁平绝缘线制备系统

技术领域

本发明涉及绝缘线制备领域，具体涉及一种扁平绝缘线制备系统。

背景技术

小型高频变压器和电动机使用的绝缘线,当前一般是使用涂有一层聚合物的，该层采用漆包线制作工艺来生产，生产时释放大量溶剂。漆包线另一个问题就是绝缘皮膜的连续完整性，因为漆膜存在针孔问题，所以要达到漆包线皮膜的连续性无缺陷是很难实现的。

与传统电气设备相比，近年来发展起来的电气设备的耐热性、机械效能、化学效、电力效能、可靠性等各项效能的进一步提高已成为人们的要求。用于电动汽车驱动电机使用的绝缘电线因尺寸减小和高输出逐年实现，除了要求传统电机用绝缘材料应具有的电气、机械、性能外，还对电动汽车驱动电机用绝缘材料和绝缘系统提出了更高要求:应具有优异的耐电晕性能、(高粘结强度)机械性能、耐热(耐热等级≧180℃)性能、高导热性能、耐ATF油或水性能、无卤阻燃性能、耐高低温冲击性能。在一些特定装置情况下，电动汽车驱动电机内部的高温导超过200℃，在这样的高温下，设备中使用的绝缘电线的被覆树脂层发生热老化，导致热收缩。当被覆树脂层的热收缩增高时，被覆树脂层不能承受热收缩应力，而导致开裂。因此设计的绝缘电线的局部放电起始电压(PDIV)必须得到改善，并且即使在超过200℃的高温下，机械性能优良，热劣化能被抑制。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于挤塑押出工艺存在的问题，从而提供一种扁平绝缘线制备系统及其制得的绝缘线。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种扁平绝缘线制备系统，包括沿扁平漆包线传送方向依次设置的，

扁平漆包线制作装置；

表面粗糙化装置，用于对扁平漆包线的表面进行粗糙化处理；

预热装置，用于对包塑前的扁平漆包线进行预热；

包塑装置，用于将树脂层包覆在扁平漆包线上，得到绝缘线；

冷却装置，用于冷却绝缘线并控制树脂层结晶。

优选地，所述扁平漆包线制作装置包括扁平多股绞合漆包线制作装置和实心扁平漆包线制作装置中的一种。

其中，所述扁平多股绞合漆包线制作装置依次设置有：

漆包电线承装线盘，用于承装单股漆包电线；

绝缘带放带机，用于释放绝缘带作为芯线隔离单股漆包电线；

旋转框架，用于拉出漆包电线承装线盘上的漆包电线使其缠绕在绝缘带上；

绞合组件，用于将漆包电线和绝缘带绞合形成环形阵列结构的绞合漆包线；

扁平绞合排列成型件，将环形阵列结构绞合漆包线排列成型为椭圆阵列结构的绞合漆包线；

压实成型轧机，用于对椭圆阵列结构的绞合漆包线进一步压实成型，得到扁平多股绞合漆包线。

所述实心扁平漆包线制作装置依次设置有，

轧机，用于将圆形裸铜线压轧为扁平裸铜线；

成型机，用于对扁平裸铜线进一步修整成形；

包漆设备，用于对修整后的扁平裸铜线包漆，得到实心扁平漆包线。

进一步地，所述扁平漆包线制作装置和表面粗糙化装置之间还包括矫直组件。

所述表面粗糙化装置为等离子表面处理机；

所述冷却装置为冷水槽。

所述包塑装置包括树脂押出机和热处理组件，绝缘材树脂可选择PEEK、PEKK、PEI、PPS、PPSU等；绝缘层数一般为单层也可视加工情况设计成双层或三层以上绝缘。绝缘层押出方式可以是单机押出也可以是共挤押出或串挤押出方式。单边绝缘厚度为60，105，150μm。

所述热处理组件为电磁螺纹管加热器。

进一步地，所述扁平绝缘线制备系统还包括，依次设置在传送带传送方向末端的，

外径探测装置，用于检测绝缘线的外径情况；

储线装置，用于储存冷却后的绝缘线；

在线检测装置，用于检测绝缘线的质量，包括高频火花机、外径测微器、超声波偏心仪等；

收卷装置，用于收卷得到的绝缘线成品。

本发明还提供一种扁平绝缘线，由上述制备系统制得。所述扁平绝缘线在200℃持续1000h热老化后，耐压测试不击穿；在直径为1×绝缘线宽边的圆轴心棒上缠绕14圈，无开裂发白；在直径为1×绝缘线窄边的圆轴心棒上弯折180°无开裂发白。

本发明技术方案，具有如下优点：

(1)本发明提供的绝缘线的制备系统，其中的表面粗糙化装置对扁平漆包线的表面进行粗糙化处理，提高后续树脂和扁平漆包线之间的黏着力；预热装置控制预热温度，防止树脂与扁平漆包线间产生气泡，然后进行包覆树脂材料并冷却使得树脂材料结晶，最终得到树脂层和扁平漆包线附着紧密的绝缘线。

(2)本发明提供的制备系统中，使用了扁平多股绞合漆包线制作装置，采用已备制的漆包电线扁平多股绞合的设计，由于其绞合螺旋结构使每根漆包电线都位于横截面内的所有位置，从而最大限度地减少涡流损耗、集肤和邻近效应。其扁平多股绞合漆包线是由多根已备制好的漆包电线经扭绞、排列后再轧制成均匀扁平外径，减少高频绕组中的交流损耗。

(3)本发明提供的制备系统中，还可以使用实心扁平漆包制作装置，其可以是产品多样化，同时和扁平多股绞合漆包线相比，工序简单，易于制造。

(4)本发明表面粗糙化装置可保证母线在保持绝缘层的黏着力的同时，扁平漆包线和相关的绝缘层也具有相当的柔轫性，从而在弯曲或扭转时，而不会出现绝缘开裂或反白现象。

(5)本发明表面粗糙化装置前矫直组件可以将扁平漆包线进行矫正整直。

(6)本发明冷却装置包括了冷水槽，根据不同的树脂材料，使其推迟结晶时间，让其高分子聚合物结晶度不要太高，如此可获得所需的树脂层柔韧特性，同时防止产生气泡。

(7)本发明包塑装置中的热处理组件选择电磁螺纹管加热器，容易控制其热处理温度，便于控制树脂的结晶化温度和时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例1中提供的绝缘线的制备系统的结构图；

图2为本发明的实施例1中提供的扁平多股绞合漆包线制作装置的结构示意图

图3为本发明的实施例1中提供的电磁螺纹管加热器的结构图；

图4为本发明的实施例2中提供的实心扁平漆包线制作装置的结构图。

附图标记说明：

1-扁平漆包线制作装置；2-导体供应装置；3-前牵引机，4-整直轮组合；5-等离子表面处理机；6-中频预热机；7-树脂押出机；8-电磁螺纹管加热器；9-冷水槽；10-后牵引机；11-外径测微器；12-立式储线架；13-在线检测装置；14-双轴轴排卷取机；

101-绝缘带放带装置；102-漆包电线盛装线盘；103-旋转框架；104-过线目板；105-集合眼模；106-扁平绞合排列成型件；107-压实成型轧机；108-加热炉；109-牵引器；110-卷取装置；

801-机架；802-外箱；803-不锈钢管；804-高温保温箱；805-高温管；806-高温头；807-移动平板；808-外丝转内丝；809-直线滑轨；810-直线滑块；

001-圆形裸铜线放线装置；002-轧机；003-拉伸成型机；004-修饰成型机；005-退火装置；006-涂漆装置；007-烧付炉装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供了一种扁平绝缘线的制备系统，结构如图1所述，其按照传送带传送方向依次设置有扁平漆包线制作装置1、用于为后续系统提供待处理扁平漆包线的导体供应装置2、用于矫直扁平漆包线的整直轮组合4、用于对扁平漆包线的表面进行粗糙化处理的等离子表面处理机5，用于对包塑前的扁平漆包线进行预热的中频预热机6、于将树脂层包覆在扁平漆包线上得到绝缘线的包塑装置、用于冷却绝缘线并控制树脂层结晶的冷水槽9、用于检测绝缘线的外径情况的外径测微器11、用于收卷得到的绝缘线成品的立式储线架12、在线检测装置13和用于收卷得到的绝缘线成品的双轴轴排卷取机14。

其中扁平漆包线制作装置1为扁平多股绞合漆包线制作装置，结构如图2所示，旋转框架103和牵引器109带动承装在漆包电线盛装线盘102上的单股漆包电线通过过线目板104和集合眼模105后，缠绕在绝缘带放带装置101放出的绝缘带上，绞合形成环形阵列结构的绞合漆包线，然后通过扁平绞合排列成型件106将环形阵列结构绞合漆包线排列成型为椭圆阵列结构的绞合漆包线，在经过压实成型轧机107对椭圆阵列结构的绞合漆包线进一步压实成型，得到扁平多股绞合漆包线，接着经过加热炉108的加热使得漆包电线固化定型，最后通过卷取装置110卷取。

表面粗糙化装置等离子表面处理机5，用于将对扁平漆包线的表面进行粗糙化处理。在一些具体实施方式中，使用2台电源频率20-50kHz，输出功率900-1200w可调的等离子发生器，搭配20mm射流直喷枪头的等离子电源喷枪嘴。在高压电场作用下，电子流经扁平漆包线的表面进行强力的冲击使表面分子连结构打开或起毛变得粗糙，当后面的用于包覆的树脂与其处理过后的表面接触时，就可产生良好的浸润；渗透到表面分子连结构打开的毛细孔或被拉毛了的凹沟中，靠“锚定”作用，增加粘附力；同时在高压电场作用下，空气中的氧气变成臭氧，臭氧又分解成氧气和新生态氧原子，而新生态氧原子是一种强氧化剂，可对用于包覆的树脂的聚合物分子中的a-碳原子进行氧化，形成羰基或羟基。有了这种结构后，材料分子极性增大，表面张力提高。另外，由于产生了羟基，又会使分子链中产生新的a-碳原子，出现活泼氢。这种活泼氢能和聚合物中的活泼性基团异氰酸根(-NCO)发生化学反应，更增加了附着力。

中频预热机6是利用非接触式涡流线圈感应原理，将导体表面加热至所需温度后(例如180℃)，在感应加热处理中，导体的外表被氧化而在导体的外表上形成氧化膜，用以增加导体与热塑性树脂间的接着性。在一些具体实施方式中，设计使用功率100kW、频率1000Hz、透入深度0.487mm的中频直通感应预热机。

包塑装置用于将树脂层包覆在扁平漆包线上，得到绝缘线，包括用于押出树脂的树脂押出机7，和热处理装置电磁螺纹管加热器8。其中电磁螺纹管加热器8结构如图3所示，包括机架801以及设置在支架上方的移动平板807，移动平板807上设置有不锈钢外箱802，不锈钢外箱802内部设置有不锈钢高温保温箱804，DN40不锈钢管803位于外箱802一侧，和高温管805连接，高温管805从侧面贯穿不锈钢外箱802和高温保温箱804，与设置在高温保温箱804侧面的高温头806连接，高温管805上缠绕有外丝转内丝808，移动平板807上还设置有直线滑轨809，与设置在高温保温箱804上的直线滑块810配合，使得所述高温保温箱804可以沿直线滑轨809移动。传送带可以从高温管805和不锈钢管806内通过，包覆了树脂的扁平漆包线在经过高温管805内部时，进行热处理。

在一些具体实施方式中，使用PEEK树脂押出制造绝缘层时，如果结晶较快虽易于定型使尺寸稳定，但会导致剥离力低结合力弱的缺点。PEEK材料如果不能在线上达到所需的结晶度水准，则可以通过电磁螺纹管加热器8进行后结晶，使用缓慢淬火来促进结晶度。电磁螺纹管加热器8温度控制在玻璃转化温度以上融点以下180-300℃左右以获得最佳结晶产品。处理后的高分子材料，能够在一定程度上消除材料的内应力，调节高聚物的结晶程度，从而影响材料的物理机械性能。另外对导体施加预热温度也能推迟线材被覆操作中的结晶。因此，当需要高结晶度时，对导体进行预热，预热温度将取决于导体的性质和几何结构，但在120℃至200℃的温度范围内取得了优异的效果。冷却时，天然聚醚醚酮PEEK的颜色从透明的深棕色到不透明的灰色/米色，这种颜色的变化是由于绝缘层表面的冷却和结晶。一旦发生这种转变，可以使用额外的水冷却，因为熔融聚合物内部的结晶不会受到显著影响。如果需要非晶态(无定形)电线被覆，冷水槽9可以移近电磁螺纹管加热器8。

冷水槽9和外径测微器11之间设置有和前牵引机3对应的，用于对绝缘线进行牵引的后牵引机10。

实施例2

本实施例提供了一种扁平绝缘线的制备系统，和实施例1的区别在于，扁平漆包线制作装置1为实心扁平漆包线制作装置，结构如图4所示，通过圆形裸铜线放线装置001给线，由轧机002将圆形裸铜线轧压成扁平状，通过拉伸成型机003和修饰成型机004将进一步将铜线拉伸并修饰成形至所需规格，包漆设备包括退火装置005、涂漆装置006和烧付炉装置007，退火装置005将铜线退火至所需软硬度，然后通过涂漆装置006将热固性聚合物涂覆在铜线上，最后在烧付炉装置007中将溶剂挥发，聚合物固化，得到实心扁平漆包线。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种扁平绝缘线制备系统，其特征在于，包括沿扁平漆包线传送方向依次设置的，

扁平漆包线制作装置；

表面粗糙化装置，用于对扁平漆包线的表面进行粗糙化处理；

预热装置，用于对包塑前的扁平漆包线进行预热；

包塑装置，用于将树脂层包覆在扁平漆包线上，得到绝缘线；

冷却装置，用于冷却绝缘线并控制树脂层结晶。

2.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述扁平漆包线制作装置包括扁平多股绞合漆包线制作装置和实心扁平漆包线制作装置中的一种。

3.根据权利要求2所述的制备系统，其特征在于，所述扁平多股绞合漆包线制作装置依次设置有：

漆包电线承装线盘，用于承装单股漆包电线；

绝缘带放带机，用于释放绝缘带作为芯线隔离单股漆包电线；

旋转框架，用于拉出漆包电线承装线盘上的漆包电线使其缠绕在绝缘带上；

绞合组件，用于将漆包电线和绝缘带绞合形成环形阵列结构的绞合漆包线；

扁平绞合排列成型件，将环形阵列结构绞合漆包线排列成型为椭圆阵列结构的绞合漆包线；

压实成型轧机，用于对椭圆阵列结构的绞合漆包线进一步压实成型，得到扁平多股绞合漆包线。

4.根据权利要求2所述的制备系统，其特征在于，所述实心扁平漆包线制作装置依次设置有，

轧机，用于将圆形裸铜线压轧为扁平裸铜线；

成型机，用于对扁平裸铜线进一步修整成形；

包漆设备，用于对修整后的扁平裸铜线包漆，得到实心扁平漆包线。

5.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，

所述扁平漆包线制作装置和表面粗糙化装置之间还包括矫直组件。

6.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述表面粗糙化装置为等离子表面处理机；

所述冷却装置为冷水槽。

7.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述包塑装置包括树脂押出机和热处理组件。

8.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述热处理组件为电磁螺纹管加热器。

9.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，还包括，依次设置在传送带传送方向末端的，

外径探测装置，用于检测绝缘线的外径情况；

储线装置，用于储存冷却后的绝缘线；

在线检测装置，用于检测绝缘线的质量；

收卷装置，用于收卷得到的绝缘线成品。

10.一种扁平绝缘线，由权利要求1-9任一项所述的制备系统制得。