CN213424629U - 绝缘电线以及具备该绝缘电线的线圈和电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种在热劣化下导体和绝缘皮膜的密接不降低且导体电阻基本不变的绝缘电线以及具备该绝缘电线的线圈和电机。该绝缘电线包括：导体、以及包覆所述导体的绝缘层，所述导体的表面被覆有阻挡层，所述阻挡层的材质选自Al、Mg、W、Co、Zn、Ni、Fe、Sn、Cr、Pb及它们的合金中的至少一种，所述阻挡层的厚度为0.1～1.5μm。

Description

绝缘电线以及具备该绝缘电线的线圈和电机

技术领域

本实用新型涉及电线领域，具体涉及一种绝缘电线以及具备该绝缘电线的线圈和电机。

背景技术

为实现电机的小型化·高输出化，需要改善Cu进入槽(slot)内的比例(即占空系数、或称槽满率)。为了改善占空系数，电机中使用的绝缘电线(或称漆包线、绕组线)形状从圆线变更为扁线(矩形线)。

作为使用扁线的电机制造工艺，为将扁线彼此接合，采用TIG焊接(TungstenInert Gas Welding，钨极惰性气体保护焊)。TIG焊接是从Cu的梢端流通大电流从而将导体熔化并连接的方法。

TIG焊接存在如下问题：在导体剥离部附近存在相当大的热负荷，因此绝缘皮膜可能受到热损伤，从而引起电机的绝缘不良。因此，关于焊接部附近的绝缘皮膜，需要考虑到①焊接时产生的热、②电机驱动时产生的热的材料及绝缘电线结构设计。

电机中使用的绝缘电线(扁线)的结构是铜和绝缘皮膜，因电机驱动时的热，导体氧化，导体和绝缘皮膜的密接力极度降低是已知的。

上述热导致的导体和绝缘皮膜的密接力降低会导致在焊接部附近的绝缘皮膜剥离部露出导体的风险，因此，需要一种热负荷下导体和绝缘皮膜的密接力不降低的绝缘电线。

实用新型内容

实用新型要解决的问题

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种在热劣化下导体和绝缘皮膜的密接不降低且导体电阻基本不变的绝缘电线以及具备该绝缘电线的线圈和电机。

解决问题的技术手段

第一实用新型提供一种绝缘电线，其包括：导体、以及包覆所述导体的绝缘层，所述导体的表面被覆有阻挡层，所述阻挡层的材质选自Al、Mg、W、Co、Zn、Ni、Fe、Sn、Cr、Pb及它们的合金中的至少一种，所述阻挡层的厚度为0.1～1.5μm。

根据第一实用新型，在导体和绝缘层之间具有阻挡层，且阻挡层具有特定的材质和厚度，由此绝缘电线在180℃/1000小时的热劣化下导体和绝缘皮膜的密接不降低且导体电阻的增加率为0.01％以下。

较佳地，所述阻挡层的材质为Ni。

较佳地，所述阻挡层的厚度为0.1～1.0μm。

进一步较佳地，所述阻挡层的厚度为0.1～0.2μm。

本实用新型中，所述绝缘电线可以为圆线或扁线。

第二实用新型提供一种线圈，其由上述任一绝缘电线卷绕而成。

第三实用新型提供一种电机，其含有上述线圈。

实用新型效果

本实用新型可以提供一种在热劣化下导体和绝缘皮膜的密接不降低且导体电阻基本不变的绝缘电线以及具备该绝缘电线的线圈和电机。

附图说明

图1是本实用新型一实施方式的绝缘电线的截面示意图。

图2为用于说明密接力测试的示意图。

图3为用于说明密接力测试的示意图。

图4为用于说明可挠性测试的示意图。

图5为用于说明绝缘性测试的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和下述实施方式进一步说明本实用新型，应理解，附图和下述实施方式仅用于说明本实用新型，而非限制本实用新型。

图1示出本实用新型一实施方式的绝缘电线的截面示意图。如图1所示，本实用新型一实施方式的绝缘电线10包括：导体1、以及包覆所述导体的绝缘层3，所述导体的表面被覆有阻挡层2。

导体1的材质没有特别限定，可以采用绝缘电线中常用的芯线，例如铜线、铝线、合金线等。使用铜线时，其材质可以是韧铜、脱氧铜、无氧铜中的任意一种。

图1中导体1是扁线(即导体的截面为矩形)，但应理解，本实用新型中导体也可以是圆线(即导体的截面为圆形)。

导体1的横截面积没有特别限定，可以采用绝缘电线中常用的横截面积。

阻挡层2的材质可选自Al、Mg、W、Co、Zn、Ni、Fe、Sn、Cr、Pb及它们的合金(如Ni-P)中的至少一种。这些阻挡层可以有效防止导体氧化。更优选实施方式中，阻挡层2的材质为Ni或Ni-P，这样可使导体和绝缘皮膜具有更好的密接力，且绝缘电线具有更好的耐热性，更优选为Ni。

阻挡层2的厚度可为0.1～1.5μm，优选0.1～1.0μm。如果阻挡层过厚，则导体电阻上升，电机性能可能会恶化；如果阻挡层过薄，则导体材料(例如铜)向阻挡层扩散而导致导体与绝缘层的密接力降低。更优选实施方式中，阻挡层2的厚度为0.1～0.2μm。在该厚度时，可使绝缘电线具有更优异的导体电阻和密接性。

在导体1表面被覆阻挡层2的方法没有特别限定，例如可采用电镀法、化学镀法等。

绝缘层3的材质没有特别限定，可采用绝缘电线中常用的绝缘层材质，例如可为聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酯酰亚胺树脂等。绝缘层3的厚度例如可为5～100μm。

本实施方式的绝缘电线在180℃放置1000小时后，导体和绝缘皮膜的密接不降低，且导体电阻的增加率为0.01％以下。

本实用新型的绝缘电线可以卷绕在芯(例如由磁性材料构成的芯)的外侧从而形成线圈。包括芯和线圈的部件可用于电机，例如可用作电机的转子或定子。

下面进一步例举实施例以详细说明本实用新型。同样应理解，以下实施例只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值；

在下述实施例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均为常规试剂、常规材料以及常规仪器，均可商购获得，其中所涉及的试剂也可通过常规合成方法合成获得。

实施例。

在横截面积为9.0mm²的铜导线上被覆阻挡层，然后再包覆绝缘层。各实施例和比较例中，阻挡层的种类、厚度、制法见表1。其中，电镀的具体步骤包括脱脂、水洗、电镀Ni、水洗、干燥(鼓风)。化学镀(无电解镀)的具体步骤包括脱脂、水洗、Pd催化剂浸渍、无电解镀Ni-P、水洗、干燥(鼓风)。另外，化学镀亦可包括脱脂、水洗、置换镀Ni、水洗、干燥(鼓风)。各实施例和比较例中，绝缘层的材质为PI，厚度为35μm。

对制得的各绝缘电线进行各种性能测试。各性能的测试方法如下：

密接力

(a)准备试验片

(ⅰ)从线架切断出长度约100mm的线，将其进行1％伸展；

(ⅱ)用美工刀等，对线的平坦面以一定荷重、一定速度并以到达导体的形式切入长度约50mm的两道(图2)。切入的宽为约1mm，不使用皮膜剥离、变形的试验片；

绝缘皮膜的厚度为约170μm的切入条件如下；

切入荷重：450g×2次

切入速度：1mm/秒

另外，根据绝缘皮膜的种类、厚度，需要找到均一的切入条件，因此美工刀的荷重、切入速度根据其材质分别设定；

(ⅲ)在上述(ⅱ)进行的切入的两端，沿垂直方向以与上述(ⅱ)相同的方法插入美工刀至欲测定剥离强度的绝缘皮膜层(图2)；

然后，使用镊子等，将切入后的端部的皮膜剥离，剥离出用于进行之后的剥离强度测定的抓持区域长度。此时，确认剥离的面、皮膜厚度均一，如果是绝缘皮膜跨多层剥离(剥离的皮膜厚度不均一的试验片)则不使用；

(b)试验方法(密接力测定)

(ⅰ)将以试验片端部与剥离角度呈180度的形式剥离的皮膜固定于拉伸试验机的夹头。此时，使施加的初期荷重为背景荷重(图3)；

(ⅱ)以速度10mm/min沿纵方向剥离皮膜，测定剥离荷重。从稳定获得的剥离荷重的平均值(剥离荷重稳定的状态下，持续剥离10mm以上长度时的值、图3)减去背景荷重，除以切入宽后的值作为密接强度(N/mm)(图3)；

(ⅲ)剥离的部位的皮膜厚度通过用不影响绝缘皮膜的适当的树脂嵌入，研磨截面后用放大镜等测定。将横轴上皮膜厚度、纵轴上密接强度进行绘制，根据其斜率判断密接力；

(ⅳ)重复上述(ⅰ)～(ⅲ)进行测定。测定数量可根据实际情况决定。

导体电阻

(1)准备试验

(a)试验片

(ⅰ)导体电阻用试验片，保持产品的完成品状态；

(ⅱ)如试验片端部的表面有氧化皮膜或绝缘皮膜，则应将试验片和测定用接头的接触部分的皮膜或被覆去除，露出金属面；

(ⅲ)采用的试验片上不应施加张力、弯曲等；

且应慎重处理以免附着污垢、灰尘、浮尘等；

(ⅳ)试验片尺寸通常应为测定长100±0.5cm；

(b)试验机

(ⅰ)电阻的测定使用在所需范围内能测定到4位有效数字以上的电阻计、或电压测定器；不过，试验片的电阻不足0.01Ω时使用能测定1μΩ的设备；

(ⅱ)测定器使用利用适当标准器进行精度确认的测定器；

(2)导体电阻试验

(ⅰ)没有特别限定的情况下在温度t(15～25℃)测定电阻Rt；

(ⅱ)测定电流使得试验片自热，结构有可能产生0.1％以上的电阻值的变化时，以初始电流和其√2倍的电流测定电阻，其差超过0.1％则可以初始电流测定；

超过0.1％时，用满足上述条件的小电流测定；

(ⅲ)导体电阻通过式(1)求4位有效数字，四舍五入为3位；

此处，Rct：导体电阻(Ω/m)

Rt：试验片的常温t℃下的实测电阻值(Ω)

L:试验片长度(m)

(ⅳ)用换算为20℃下的1m或1km后的试验片直流电阻表示；

(ⅴ)温度t(15～25℃)下测定的导体电阻Rct使用式(4)换算为20℃下的导体电阻R₂₀；

此处R₂₀：20℃下的导体电阻(Ω/m)

Rct:t℃下的导体电阻(Ω/m)

t:测定时的温度(℃)

α:导体电阻温度换算系数(K-1)

导体电阻温度换算系数为α＝3.96×10-3K-1。

可挠性

从线架切断出长度400mm以上的线，将其进行10％伸长；

在切断的线400mm的中央部，以R2.0mm、角度180℃进行扁绕弯曲(图4)；确认弯曲部的皮膜无开裂。

绝缘性(BDV)

绝缘破坏通过金属箔法进行(图5)。升压速度以500V/s的比例尽量一样地上升，测定绝缘破坏电压值。不过，少于5s破坏的情况下降低升压的速度，以成为5s以上破坏；

(a)准备试验片

(ⅰ)从线架切断出长度400mm以上的线，将其进行1％伸展；

(ⅱ)切除线单侧端部的皮膜，露出导体；

(ⅲ)切断的线400mm的中央部缠上金属箔；

(b)试验方法(绝缘破坏电压测定)

在试验片端部的导体露出部和导电胶带(10×50mm)上安装接头后，对试验片施加50Hz或60Hz的交流电压，以一定速度升压。升压速度根据绝缘皮膜的材质决定，无特别指定的情况下，以平均10～20秒产生绝缘破坏的一定速度升压。

表1实施例和比较例

从表1可以看出，实施例中，180℃放置1000小时后，密接力不变，且导体电阻的增加率为0.01％以下。而比较例1-2中，180℃放置1000小时后，密接力大幅下降甚至为0，且导体电阻的增加率为0.15。

将比较例1和实施例1的绝缘电线在180℃放置1000小时后观察外观。比较例1和实施例1的绝缘电线在180℃放置1000小时后的外观，比较例1中，在180℃放置1000小时后导体露出，而实施例1中，在180℃放置1000小时后没有导体露出。

Claims (6)

1.一种绝缘电线，其特征在于，包括：导体、以及包覆所述导体的绝缘层，所述导体的表面被覆有阻挡层，所述阻挡层的材质选自Al、Mg、W、Co、Zn、Ni、Fe、Sn、Cr、Pb中的一种，所述阻挡层的厚度为0.1～1.5μm。

2.根据权利要求1所述的绝缘电线，其特征在于，所述阻挡层的厚度为0.1～1.0μm。

3.根据权利要求2所述的绝缘电线，其特征在于，所述阻挡层的厚度为0.1～0.2μm。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，所述绝缘电线为圆线或扁线。

5.一种线圈，其特征在于，使用权利要求1至4中任一项所述的绝缘电线卷绕而成。

6.一种电机，其特征在于，含有权利要求5所述的线圈。

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