CN202711885U - 一种高导热高透气性少胶云母带 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高导热高透气性少胶云母带，其包括云母纸层、补强材料层、树脂胶粘剂层，该树脂胶粘剂层包括点状分布在云母纸层与补强材料层界面上的树脂胶粘剂，在点状均匀分布的树脂胶粘剂之间形成有孔隙通道，所述的高导热高透气性少胶云母带还包括均匀分散在云母纸层与补强材料层之间的导热短纤维，该导热短纤维的直径为 0.1~100 μ m ，长度为 5 μ m~10mm ，导热系数为 2~200W/m*K 。本实用新型的云母带同时具有高导热高透气性能，柔软性好，适用期长，制备方法经济环保。

Description

一种高导热高透气性少胶云母带

技术领域

本实用新型涉及一种高导热高透气性少胶云母带。 

背景技术

随着电机电压等级、容量的不断提高，对电机绝缘的要求也不断提高。目前，大型高压电机主要采用少胶真空压力浸渍(VPI)和多胶模压两种绝缘处理工艺。20世纪70年代，美国西屋电气等跨国公司提出了电机绝缘少胶化理论，开始使用以少胶云母带作为主绝缘材料的VPI绝缘新工艺生产高压电机。由于少胶VPI主绝缘提高了云母含量，一方面，可以在大幅减薄绝缘厚度的同时提高电机的电压水平、耐电晕等各方面性能，使得高压电机技术水平有了质的飞跃，因此少胶VPI绝缘处理工艺具有更加广阔的应用前景；而另一方面，随着电机的电压等级和单机容量的不断增大，运行时产生的损耗也随之增加，损耗转变成热能，使得电机的温升增高，而高温是导致绝缘的电气性能、机械性能和寿命降低以及绝缘件松动的重要原因。因此高压电机运行过程中的发热、传热、冷却直接影响到电机的工作效率、使用寿命和可靠性等重要指标，解决电机的发热、传热、冷却问题已成为现代电机技术发展急需解决的问题之一。 

已知，导热热阻(R)是用来表征材料层或材料本身抵抗热流通过的能力或称阻力，其表示为材料的厚度(α)与材料的导热系数(λ)的比值： 

$R=\frac{\mathrm{\α}}{\mathrm{\λ}}.$

由上式可知，一方面可以通过减薄绝缘厚度来降低热阻，但由于要保证绝缘足够的击穿电压，这种方法受到极大的限制。另一方面可以采用具有高导热系数的云母主绝缘结构和绝缘处理工艺，降低热阻，这种方法主要依赖于对绝缘材料导热系数的提高。因此，开发具有高导热系数的少胶云母带主绝缘材料已成为国际上绝缘材料的重要研究方向。 

株式会社东芝泽使雄等人将含有无机导热填料的导热浆料涂覆于普通少胶云母带玻璃布面制备了高导热少胶云母带（CN 100576372C），但这种方法在涂覆导热浆料时，会导致少胶云母带胶粘剂含量增大，使得云母带的导热 率提升有限，另一方面会造成玻璃布网孔的堵塞，大幅降低少胶云母带的透气性，使用这种高导热少胶云母带，不利于VPI处理过程中浸渍树脂的渗入，特别是对于电压等级高，绝缘层数多，绝缘厚度大的绝缘结构难以完全浸透，从而产生绝缘气隙甚至绝缘内部发空分层，使得绝缘整体性下降，最终也难以实现整个绝缘结构导热性提高的目的，电气绝缘性能也难以达到使用要求。 

之后，西门子James D.B.Smith等人使用具有比普通环氧树脂具有更佳导热性的液晶环氧树脂作为胶粘剂制备了高导热少胶云母带(US7268174B2)，但液晶环氧树脂高昂成本和价格，也难以真正实现工业化批量生产和实际应用，同时液晶环氧树脂导热率的提高非常有限，也没能解决云母带透气性差的根本问题。 

事实上，上述提及的用于制备具有高导热系数的少胶云母带的生产方法也是现有技术生产少胶云母带的通用方法，即使用溶剂和树脂配制成云母带胶粘剂溶液，浸渍补强材料后与云母纸混合后，再经过加热去除溶剂，收卷并分切成云母带。该方法不管使用何种溶剂，何种云母带以及何种补强材料，均存在着所得云母带的透气性不好，经过浸胶的玻璃布发生变硬、变脆以及大量溶剂挥发导致的原料浪费以及环境污染问题的不足。 

为了解决上述问题，本申请人于2011年递交了名称为“高透气性少胶云母带的制备方法”的专利申请，该专利申请公开号为CN 102412041A。在该专利申请中，申请人创新使用具有高透气性的云母纸，将软化点在40℃以上的无溶剂固体粉末树脂，均匀喷洒在云母纸表面，经辊筒热轧熔融粘合云母纸和玻璃布，熔融后的粉末树脂呈点状分布，点与点之间存在大量孔隙通道，保持了云母带极高的透气性；同时也避免了云母带变硬、发脆以及大量溶剂挥发造成的原料浪费和环境污染问题。该专利申请为制备高透气性少胶云母带提供了一个新思路，能够获得与现有技术相比优异的高透气性。但是是否可以基于该方法，在不影响云母带高透气性性能的同时赋予云母带其它优异性能例如高导热性则是不可预期的。鉴于同时具有高导热性和高透气性的少胶云母带能够为大型高压电机线圈（线棒）提供优异的导热性，绝缘整体性和电气性能，延长电机的绝缘寿命，开发同时具有高导热性和高透气性的少胶云母带，特别是可通过经济环保的方法制备得到的具有高导热性和高透气性的少胶云母带具有重要的意义。为此，本申请人在已有的研究基础上，进一步对于该工艺在制备高透气性 高导热性少胶云母带方面的应用进行了大量研究，提出本实用新型。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可通过经济环保的方法制备得到的高导热高透气性少胶云母带。 

为解决以上技术问题，本实用新型采取如下技术方案： 

一种高导热高透气性少胶云母带，包括云母纸层、补强材料层、位于云母纸层与补强材料层之间的树脂胶粘剂层，特别是，所述树脂胶粘剂层包括点状分布在云母纸层与补强材料层界面上的树脂胶粘剂，在点状均匀分布的树脂胶粘剂之间形成有孔隙通道，云母纸层由导热率为1~1.5W/m*K、透气度为20~300s/100cm³的云母纸构成；补强材料层由导热率为1~3W/m*K的纤维布构成；所述树脂胶粘剂由导热率为0.7~1.2W/m*K、粒径大小为60~200目、熔融温度为100~180℃的高导热树脂粉末构成；所述的高导热高透气性少胶云母带还包括均匀分散在云母纸层与补强材料层之间的导热短纤维，该导热短纤维的直径为0.1~100μm，长度为5μm~10mm，导热系数为2~200W/m*K；所述高导热高透气性少胶云母带的导热率为0.6~2W/m*K，透气性为50~450s/100cm³。 

根据本实用新型，所述的云母纸、纤维布、高导热树脂粉末以及导热短纤维均可通过商购获得。 

进一步地，所述导热短纤维可以为氮化硼、氮化硅、碳化硅、氧化硅、氧化铝或氮化铝纤维。 

进一步地，所述云母纸为非煅烧白云母纸，其厚度为0.1~0.2mm，单位面积质量为80~220g/m²。 

进一步地，所述的纤维布为电工级高强度无碱玻璃纤维布、氮化硅纤维布、碳化硅纤维布或氮化硼纤维布。 

进一步地，所述纤维布的厚度为0.010~0.060mm，单位面积质量为10~50g/m²。 

由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优点： 

本实用新型选择高导热高透气性的云母纸作为基材，高导热短纤维布作为补强材料，并在高导热高透气性云母纸上同时设置点状分布的高导热树脂胶粘剂和高导热短纤维，在点状分布的高导热树脂胶粘剂之间形成有大量的孔隙通 道，保证了少胶云母带的高透气性能，加入的高导热短纤维与加入的高导热树脂胶粘剂一起提高了整个云母带的导热性能。此外，本实用新型的云母带可采用与CN 102412041A公开的方法类似的方法制备，既经济又环保。 

附图说明

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。 

图1为根据本实用新型的高导热高透气性少胶云母带的主视结构示意图； 

图2为图1中A向示意图； 

图3为根据本实用新型的高导热高透气性少胶云母带的生产流程示意图； 

其中：1、云母纸层；2、补强材料层；3、树脂胶粘剂；4、孔隙通道；5、导热短纤维。 

具体实施方式

如图1和2所示，高导热高透气性少胶云母带包括云母纸层1、补强材料层2、位于云母纸层1和补强材料层2之间的树脂胶粘剂层以及导热短纤维5。该树脂胶粘剂层包括呈点状均匀分布在云母纸层1和补强材料层2界面上的树脂胶粘剂3以及导热短纤维5。在点状树脂胶粘剂3之间的构成大量孔隙通道4。其中： 

云母纸层1由云母纸构成，云母纸为非煅烧白云母纸，其透气性为175s/100cm³，导热率为1.09W/m*K，单位面积总质量为181g/m²。 

补强材料层2由导热率为2W/m*K，单位面积质量为23.2g/m²的碳化硅陶瓷纤维布构成。 

树脂胶粘剂3由导热率为0.95W/m*K，粒径为90-120目，熔融温度为135℃的高导热树脂粉末构成。 

导热短纤维5为氮化硼纤维，其长度为50μm~500μm，导热系数为15W/m*K。 

上述高导热高透气性少胶云母带的总质量为219.2g/m²，厚度为0.160mm，胶粘剂含量为15g/m²，透气度（初始）为245s/100cm³，挺度（柔软性）28N/m，导热率为0.95W/m*K。透气度（1年后）为467s/100cm³，挺度（1年后）41N/m。 

如图3所示，高导热高透气性少胶云母带可通过如下步骤制备： 

（1）云母纸放卷； 

（2）、纤维布放卷； 

（3）、在云母纸放卷后，同时喷撒高导热树脂粉末和氮化硼纤维，经130℃预热后，与碳化硅陶瓷纤维布于热压辊140℃热压作用下完成复合。 

（4）、收卷，分切，即得所述少胶云母带。 

以上对本实用新型做了详尽的描述，但本实用新型不限于上述的实施例。凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。 

Claims (6)

1.一种高导热高透气性少胶云母带，包括云母纸层（1）、补强材料层（2）、位于所述云母纸层（1）与补强材料层（2）之间的树脂胶粘剂层，其特征在于：所述树脂胶粘剂层包括点状分布在所述云母纸层（1）与补强材料层（2）界面上的树脂胶粘剂（3），在所述点状均匀分布的树脂胶粘剂（3）之间形成有孔隙通道（4），所述的云母纸层（1）由导热率为1~1.5W/ m*K、透气度为20~300s/100cm³的云母纸构成；所述的补强材料层（2）由导热率为1~3 W/m*K的纤维布构成；所述树脂胶粘剂（3）由导热率为0.7~1.2W/m*K、粒径大小为60~200目、熔融温度为100~180℃的高导热树脂粉末构成；所述的高导热高透气性少胶云母带还包括均匀分散在所述的云母纸层（1）与补强材料层（2）之间的导热短纤维（5），该导热短纤维（5）的直径为0.1~100μm，长度为5μm ~10mm，导热系数为2~200 W/m*K；所述高导热高透气性少胶云母带的导热率为0.6~2W/m*K，透气性为50~450s/100cm³。

2.根据权利要求1所述的高导热高透气性少胶云母带，其特征在于：所述树脂胶粘剂（3）均匀分布在所述的云母纸层（1）与补强材料层（2）界面上。

3.根据权利要求1所述的高导热高透气性少胶云母带，其特征在于：所述导热短纤维（5）为氮化硼、氮化硅、碳化硅、氧化硅、氧化铝或氮化铝纤维。

4.根据权利要求1所述的高导热高透气性少胶云母带，其特征在于：所述云母纸为非煅烧白云母纸，其厚度为0.1~0.2mm，单位面积质量为80~220g/ m²。

5.根据权利要求1所述的高导热高透气性少胶云母带，其特征在于：所述的纤维布为电工级高强度无碱玻璃纤维布、氮化硅纤维布、碳化硅纤维布或氮化硼纤维布。

6.根据权利要求1或5所述的高导热高透气性少胶云母带，其特征在于：所述纤维布的厚度为0.010~0.060mm，单位面积质量为10~50g/m²。

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