專利名稱：適合變頻電機用的電磁漆包線的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合變頻電機用的電磁漆包線的制造方法，屬電磁絕緣線制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變頻調(diào)速電機由于高效、精確、節(jié)能和維護簡單等優(yōu)點，已經(jīng)成為電機發(fā)展的重要方向。然而，變頻電機中絕緣材料過早損壞導致電機壽命下降。其原因是變頻電機使用變頻器提供電源，由于變頻器與電機饋線和馬達線圈繞組之間的阻抗不匹配，產(chǎn)生脈沖浪涌電壓，其具有高過沖電壓、高頻、快速度脈沖上升速度等特點，會產(chǎn)生局部放電、空間電荷積累和絕緣介質(zhì)發(fā)熱，致使絕緣材料快速老化損壞。這已成為制約變頻調(diào)速電機廣泛應用的技術(shù)難點之一。提高絕緣材料在變頻電機中的使用壽命，必須提高絕緣材料的耐變頻脈沖浪涌電壓能力。
利用納米材料優(yōu)異特性來提高變頻電機電磁線絕緣材料耐變頻脈沖浪涌電壓能力是一種行之有效的手段。
美國專利4,935,302提出在絕緣材料中添加納米無機氧化物如氧化鉻、氧化鐵及它們的混合物可以提高絕緣材料的耐脈沖浪涌電壓能力。美國專利6,190,770 B1發(fā)明了在絕緣材料中添加納米級α型氧化鋁和γ型氧化鋁混合物以提高絕緣材料的耐脈沖浪涌電壓能力。美國專利5,654,095發(fā)明了一種耐脈沖浪涌電壓漆包線。該發(fā)明是在常規(guī)漆包線絕緣層中添加了一層由納米金屬無機氧化物與有機絕緣材料組成的防護層，其中金屬無機氧化物的種類包括納米級二氧化鈦、氧化鋁、氧化硅、氧化鋅、氧化鐵以及各種粘土。中國專利02111615.6提出使用一種具有多層結(jié)構(gòu)的納米復合顆粒為添加物的耐脈沖浪涌電壓絕緣材料的制造方法。
由于納米材料巨大的表面活性，在儲運和應用過程中常常發(fā)生吸潮、難分散等現(xiàn)象，直接影響其在聚合物和有機溶劑體系的使用性能，最終影響其在變頻電機電磁線絕緣材料中的功能發(fā)揮。另外在以往方法中，常規(guī)納米金屬氧化物填料不能在聚合物樹脂和有機溶劑體系中達到良好的微觀分散，如一般使用的砂磨手段，分散效果不理想，因而影響其功能的發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新穎的耐脈沖浪涌電壓的電磁漆包線的工藝制造方法。本發(fā)明的又一目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，采用一些必要的技術(shù)手段，使納米金屬氧化物填料在絕緣樹脂和有機溶劑體系中均勻分散，以提高電磁漆包線的絕緣性能。
本發(fā)明的上述目的可以通過以下技術(shù)手段和技術(shù)措施來達到的本發(fā)明的一種適合變頻電機用的電磁漆包線的制造方法，主要是在常規(guī)漆包線絕緣層中添加一層由納米無機金屬氧化物與有機絕緣材料組成的防護層，本方法的特征在于，包括有以下幾個工藝步驟a.將納米無機金屬氧化物作為填料，先將其進行微波干燥預處理；納米填料有氧化鈦、氧化鉻、氧化鐵、氧化鋯、氧化鎂等；可用其中的一種或一種以上的混合物；b.將納米填料加入到絕緣聚合物樹脂和有機溶劑的體系中；絕緣聚合物樹脂為聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、聚酯樹脂等，可使用其中任一種；有機溶劑為甲基吡咯烷酮、醋酸丁酯等，可使用其中任一種；納米金屬氧化物粉體與絕緣樹脂的重量比為1∶10；c.再加入分散劑，分散劑為三(二辛酯磷酰氧基)鈦酸異丙酯、二[焦磷酸二烷氧基酯]-2-羥基丙酸鈦或失水山梨醇三硬脂酸酯，可使用其中一種或一種以上的混合物；d.將上述混合物進行高速均質(zhì)處理和高速砂磨，使納米填料在絕緣樹脂和溶劑體系中達到良好的微觀分散，由此制成具有納米金屬氧化物顆粒的復合絕緣樹脂漆；e.在裸銅線上先涂上一層聚酯亞胺底漆，然后再涂布一層上述的具有納米金屬氧化物顆粒的復合絕緣樹脂面漆，最終制得一種適合變頻電機用的電磁漆包線。
上述工藝過程中，納米金屬氧化物填料可采用粒徑為25mm的二氧化鈦，微波干燥預處理的時間為5～50分鐘，最佳為30分鐘，分散劑的添加量可以為0.05～5％(重量)，最佳為0.5％(重量)。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是1)采用微波干燥納米填料，可更快、更徹底地去除納米填料中的水分，防止粒子團聚現(xiàn)象，明顯提高納米填料在耐變頻絕緣材料中的添加效果。
2)采用高速均質(zhì)和高速砂磨的處理方法，大大提高納米填料分散效果。
3)采用加入特定分散劑，能有效防止納米填料二次團聚。
本發(fā)明方法工藝簡單，所制得的變頻電機專用電磁漆包線具有較高的耐變頻脈沖浪涌電壓能力。
本發(fā)明中采用的電磁線耐脈沖浪涌電壓壽命測試方法為(1).絞線對的制備在1364g負載下，將兩根漆包線絞制8個結(jié)點，絞線對長度為0.4m。
(2)壽命測試將絞線對放置在恒溫箱中，溫度為90℃。絞線對一端的兩個接頭接變頻器輸出端，另一端空置。變頻器提供的輸出頻率為20KHz，峰壓為3KV，峰頭上升時間為50ns。根據(jù)絞線對擊穿時間來衡量漆包線的耐脈沖浪涌電壓壽命。
具體實施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的實施例敘述于后。
實施例一稱取10g粒徑為25nm的金紅石二氧化鈦，微波干燥30分鐘，然后加入400g聚酰胺酰亞胺樹脂-甲基吡咯烷酮溶劑混合體系的絕緣漆，再加入分散劑2.05克的三(二辛酯磷酰氧基)鈦酸異丙酯，再14.4米/秒線速度下用高速均質(zhì)機處理20分鐘，再在10m.s-1的線速度下高速砂磨2小時，使納米填料在絕緣樹脂和溶劑體系中達到良好的微觀分散，由此制成復合絕緣樹脂漆。其中二氧化鈦納米填料與絕緣樹脂比例為1∶10(重量)。
在直徑為1.02mm裸銅線上先涂布厚度為0.06mm的聚酯亞胺底漆，再涂布厚度為0.02mm添加具有納米二氧化鈦顆粒的復合聚酰胺酰亞胺絕緣樹脂面漆，最終制成一種適合變頻電機用的電磁漆包線。
本實施例制得的電磁漆包線經(jīng)耐脈沖浪涌電壓壽命測試，其耐脈沖浪涌電壓壽命約為29h。
實施例二稱取10g粒徑為25nm的金紅石二氧化鈦，微波干燥30分鐘，然后加入400g聚酰胺酰亞胺樹脂-甲基吡咯烷酮溶劑體系的絕緣漆，再加入分散劑2.05克的失水山梨醇三硬脂酸酯，在10m.s-1的線速度下高速砂磨2小時，使納米填料均勻分散，由此制成復合絕緣樹脂漆。其中二氧化鈦納米填料與絕緣樹脂比例為1∶10(重量)。
用與實施例一相同的方法制備成漆包線，經(jīng)測試，其耐脈沖浪涌電壓壽命約為25h。實施例三稱取10g粒徑為25nm的金紅石二氧化鈦，微波干燥30分鐘后，然后加入于400g聚酰胺酰亞胺樹脂-甲基吡咯烷酮溶劑絕緣漆，再加入分散劑1.05克的三(二辛酯磷酰氧基)鈦酸異丙酯和1.00克的二[焦磷酸二烷氧基酯]-2-羥基丙酸鈦，在10m.s-1線速度下高速砂磨2小時，使納米填料均勻分散，由此制成復合絕緣樹脂漆。其中二氧化鈦納米填料與絕緣樹脂比例為1∶10(重量)。
用與實施例一相同方法制備成漆包線漆，經(jīng)測試，其耐脈沖浪涌電壓壽命約為23h。實施例四稱取10g粒徑為25nm的金紅石二氧化鈦，微波干燥50分鐘后，加入400g聚酰胺酰亞胺樹脂-甲基吡咯烷酮溶劑絕緣漆，再加入分散劑2.05克的二[焦磷酸二烷氧基酯]-2-羥基丙酸鈦，在10m.s-1線速度下高速砂磨2小時。與實施例一相同方法制備成漆包線漆，經(jīng)測試，其耐脈沖浪涌電壓壽命約為24h。實施例五稱取10g粒徑為25nm的金紅石二氧化鈦，微波干燥30分鐘后，加入400g聚酰胺酰亞胺樹脂-甲基吡咯烷酮溶劑絕緣漆，再加入分散劑三(二辛酯磷酰氧基)鈦酸異丙酯分別為0.21克、2.05克、20.5克(做三個不同量的試驗)，分別在10m.s-1線速度下高速砂磨2小時。與實施例一相同方法制備成漆包線漆，經(jīng)測試，其耐脈沖浪涌電壓壽命約為23小時、26小時、25小時。
作為對比參考，在同樣試驗條件下，未加分散劑最終制得的漆包線，其耐脈沖浪涌電壓壽命約為18小時。
作為另一對比參考，若涂布的絕緣面漆中不添加納米二氧化鈦填料，則制得的漆包線的耐脈沖浪涌電壓壽命僅為7小時。
權(quán)利要求
1.一種適合變頻電機用的電磁漆包線的制造方法，主要是在常規(guī)漆包線絕緣層中添加一層由納米無機金屬氧化物與有機絕緣材料組成的防護層，本方法的特征在于，該方法包括有以下幾個工藝步驟a.將納米無機金屬氧化物作為填料，先將其進行微波干燥預處理；納米填料有氧化鈦、氧化鉻、氧化鐵、氧化鋯、氧化鎂等；可用其中的一種或一種以上的混合物；b.將納米填料加入到絕緣聚合物樹脂和有機溶劑的體系中；絕緣聚合物樹脂為聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、聚酯樹脂等，可使用其中任一種；有機溶劑為甲基吡咯烷酮、醋酸丁酯等，可使用其中任一種；納米金屬氧化物粉體與絕緣樹脂的重量比為1∶10；c.再加入分散劑，分散劑為三(二辛酯磷酰氧基)鈦酸異丙酯、二[焦磷酸二烷氧基酯]-2-羥基丙酸鈦或失水山梨醇三硬脂酸酯，可使用其中一種或一種以上的混合物；d.將上述混合物進行高速均質(zhì)處理和高速砂磨，使納米填料在絕緣樹脂和溶劑體系中達到良好的微觀分散，由此制成具有納米金屬氧化物顆粒的復合絕緣樹脂漆；e.在裸銅線上先涂上一層聚酯亞胺底漆，然后再涂布一層上述的具有納米金屬氧化物顆粒的復合絕緣樹脂面漆，最終制得一種適合變頻電機用的電磁漆包線
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合變頻電機用的電磁漆包線的制造方法，其特征是所述的納米金屬氧化物填料可優(yōu)先采用金紅石二氧化鈦；微波干燥時間為5～50分鐘，最佳為30分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合變頻電機用的電磁漆包線的制造方法，其特征是所述的絕緣聚合物樹脂和有機溶劑體系是采用聚酰胺酰亞胺樹脂和甲基吡咯烷酮溶劑構(gòu)成的絕緣漆體系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合變頻電機用的電磁漆包線的制造方法，其特征在于所述的分散劑的添加量可以為0.05～5％(重量)，最佳為0.5％(重量)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合變頻電機用的電磁漆包線的制造方法，其特征是所述的高速均質(zhì)處理和高速砂磨，其高速均質(zhì)處理的線速度為14.4米/秒，處理時間為20分鐘；其高速砂磨的線速度為10米/秒，砂磨時間為2小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合變頻電機用的電磁漆包線的制造方法，其特征在于所述的裸銅線的直徑為1.02mm，裸銅線上先涂布一層聚酯亞胺底漆的厚度為0.06mm，然后再涂布一層上述的具有納米二氧化鈦顆粒的復合聚酰胺酰亞胺樹脂絕緣面漆的厚度為0.02mm，其中二氧化鈦粉體與樹脂的比例為1∶10(重量)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適合變頻電機用的電磁漆包線的制造方法，屬電磁絕緣線制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法主要是在常規(guī)漆包線絕緣層中添加一層由納米無機金屬氧化物與有機絕緣材料組成的防護層，本發(fā)明方法的特征在于先對納米金屬氧化物填料進行干燥預處理，然后加入到絕緣聚合物樹脂和有機溶劑的體系中，再加入一定的有機分散劑，將混合物進行高速均質(zhì)和高速砂磨處理，使納米填料在絕緣聚合物樹脂和溶劑體系中達到良好的分散。將具有納米金屬氧化物顆粒的復合絕緣樹脂漆作為第二層的面漆涂布于裸銅線上，最終制得一種適合變頻電機的電磁漆包線。該漆包線具有較高的耐脈沖浪涌電壓壽命。
文檔編號H01B3/30GK1482626SQ03128898
公開日2004年3月17日 申請日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者馬寒冰, 施利毅, 張劍平, 楊欣 申請人:上海大學, 上海上惠納米科技有限公司