專利名稱：電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈及其燒結(jié)成型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電工設(shè)備的絕緣繞組和電磁線圈，尤其涉及一種電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈及其燒結(jié)成型工藝。
背景技術(shù)：
目前，一般電工設(shè)備(包括變壓器、互感器、電抗器、儀器儀表、控制電器)的絕緣繞組和電磁線圈均采用帶絕緣的導(dǎo)體在絕緣筒或骨架上繞成單層或多層的線圈，有的烘干后，再抽真空浸絕緣油，有的抽真空浸絕緣漆再烘干，有的抽真空澆注環(huán)氧樹脂。這種絕緣繞組和電磁線圈的結(jié)構(gòu)存在許多缺點(diǎn)。首先,其絕緣都是兩種材料的復(fù)合，當(dāng)每種材料的介質(zhì)常數(shù)、絕緣強(qiáng)度(即每毫米能承受的最高電壓)和厚度不同時(shí)，繞組的綜合絕緣強(qiáng)度會(huì)降低。其次，當(dāng)絕緣層內(nèi)存在雜質(zhì)或氣體時(shí)，絕緣強(qiáng)度會(huì)急劇降低，尤其是氣體的存在，影響最嚴(yán)重。傳統(tǒng)的絕緣工藝主要靠抽真空來除去空氣，即靠繞組絕緣層內(nèi) 氣體壓力同罐內(nèi)真空環(huán)境之間壓差來使氣體逸出，并使液體介質(zhì)滲入。當(dāng)絕緣層內(nèi)氣體壓力逐漸減小，同罐內(nèi)即使是極高的真空度環(huán)境之間的壓差越來越小時(shí)，繞組絕緣層內(nèi)的殘留氣體便很難逸出。尤其當(dāng)絕緣材料很光滑，又包得很緊，液體介質(zhì)的稠黏度較高時(shí)，就更難滲入。于是，繞組在較低的電場強(qiáng)度下就容易產(chǎn)生局部放電。而局部放電的存在與發(fā)展，正是逐漸導(dǎo)致絕緣擊穿的主要因素。因此，采用真空浸潰或澆注工藝的復(fù)合絕緣，不可避免會(huì)引發(fā)第三個(gè)缺點(diǎn)，即不得不增加絕緣材料的厚度，加大繞組或線圈的結(jié)構(gòu)尺寸。第四，生產(chǎn)過程復(fù)雜，延長了生產(chǎn)周期。所有這一切，意味著產(chǎn)品成本的增加。因此有待進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈及其燒結(jié)成型工藝，其結(jié)構(gòu)和成型工藝設(shè)計(jì)合理，可以提高絕緣材料的電氣強(qiáng)度和散熱效果，減小絕緣繞組或電磁線圈的結(jié)構(gòu)尺寸，簡化產(chǎn)品工藝過程，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，使用效果理想。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈，包括金屬導(dǎo)體、匝間絕緣層、層間絕緣層、內(nèi)外主絕緣層、端封絕緣層和引線；其特征在于，內(nèi)主絕緣層2的外部纏繞焊接引線3的金屬導(dǎo)體4，該金屬導(dǎo)體4的各層之間纏繞層間絕緣層5，在纏繞金屬導(dǎo)體和層間絕緣的同時(shí)或前后在每層線圈的兩端纏繞端封絕緣層6，在按規(guī)定匝數(shù)和層數(shù)纏繞好的繞組或線圈的外層金屬導(dǎo)體4外部纏繞外主絕緣層7。前述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈，其中，所述金屬導(dǎo)體4采用金屬箔或者具有絕緣覆蓋層的金屬線。前述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈，其中，所述金屬線的絕緣覆蓋層或單層金屬箔匝與匝之間的層間絕緣5即為匝間絕緣層。前述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈，其中，所述引線3為外部具有絕緣膜的金屬導(dǎo)體。前述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈，其中，所述引線3絕緣膜、內(nèi)主絕緣層2、外主絕緣層7、層間絕緣5以及端封絕緣層6的材質(zhì)為單一熱收縮熱塑性絕緣薄膜或者為介質(zhì)常數(shù)和熔點(diǎn)十分接近的復(fù)合熱塑性絕緣薄膜。本發(fā)明電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈的燒結(jié)成型工藝，其特征在于，包括以下要
占-
^ \\\ ·第一，將金屬模具固定在繞包機(jī)的收卷軸上，在金屬模具模芯I上將內(nèi)主絕緣層
2、外部纏繞焊接引線3的金屬導(dǎo)體4、層間絕緣層5、端封絕緣層6以及外主絕緣層7，采用傳統(tǒng)的繞組或線圈繞制程序和方法，按設(shè)計(jì)要求完成繞組或線圈繞制，其中在所有引線或 接頭、抽頭焊接處填襯加強(qiáng)絕緣或者在繞組或線圈外側(cè)或內(nèi)側(cè)添加屏蔽層；第二，在金屬導(dǎo)體繞制起點(diǎn)、終點(diǎn)、中間抽頭或者引線引出上端蓋處，用絕緣膜包緊并壓緊在引線套管內(nèi)；第三，在按設(shè)計(jì)要求繞制完繞組或線圈后，用緊固件將外模壓緊繞組或線圈；第四，將內(nèi)裝繞組或線圈的金屬模具裝入真空壓力燒結(jié)爐中，根據(jù)不同的絕緣材料，在不高于I帕的真空度下將模具升溫至絕緣材料的熱收縮溫度以上直到熔點(diǎn)，并根據(jù)燒結(jié)件的體積、高度、厚度大小設(shè)定保溫時(shí)間，直至材料充分軟化或融化，排除氣體，使絕緣材料同金屬導(dǎo)體粘合一體；第五，停止加熱和抽真空，向燒結(jié)爐內(nèi)注入惰性氣體,直到壓強(qiáng)達(dá)到2. Okg/cm2以上；第六，在恒壓下待模具表面降溫至絕緣材料凝固溫度點(diǎn)以下，使絕緣材料充分凝固，便可放氣、開爐和開模，結(jié)束全部成型工藝。前述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈的燒結(jié)成型工藝，其中，所述金屬模具能承受
2.Okg/cm2以上的內(nèi)部熱膨脹壓強(qiáng)。前述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈的燒結(jié)成型工藝，其中，所述燒結(jié)爐內(nèi)注入的惰性氣體為氮?dú)饣蚨趸?。前述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈的燒結(jié)成型工藝，其中，所述燒結(jié)爐內(nèi)的真空度控制在壓強(qiáng)為I帕以下。前述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈的燒結(jié)成型工藝，其中，所述金屬模具內(nèi)繞組或線圈可以是兩層或三層的同相或不同相的金屬箔，其間分別加上匝間或?qū)娱g絕緣薄膜一起燒結(jié)成型；也可以是同一相的同一電壓等級(jí)或不同電壓等級(jí)的兩段或三段繞組的幾個(gè)線圈之間留出氣道，一起纏繞燒結(jié)成型。本發(fā)明電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈及其燒結(jié)成型工藝的有益效果，該繞組或線圈的關(guān)鍵部位絕緣均采用單一熱塑性材料或介質(zhì)常數(shù)和熔點(diǎn)十分接近的復(fù)合熱塑性材料熔融燒結(jié)成型，使材料的介電性能得到最充分發(fā)揮。繞組或線圈內(nèi)的氣體靠抽真空和材料自身熱收縮力及熱膨脹三重作用或其中的兩重作用來祛除，可極大地提高絕緣電氣強(qiáng)度。可減少絕緣層的厚度和絕緣材料用量，縮小繞組或線圈以及設(shè)備的整體外形尺寸。改善繞組或線圈的散熱條件，降低有功功率損耗和電能損耗，或可提高導(dǎo)體電流密度，節(jié)約有色金屬用量。絕緣繞組或電磁線圈具有很好的整體性和一致性，提高機(jī)械強(qiáng)度和抗突發(fā)短路能力。該成型工藝工藝流程簡便，生產(chǎn)制造周期短，設(shè)備整體生產(chǎn)成本較低。


圖Ia為本發(fā)明絕緣繞組、電磁線圈以及模具裝配結(jié)構(gòu)示意主視圖。圖Ib為圖Ia所示A-A面剖示圖。圖中主要標(biāo)號(hào)說明1模芯、2內(nèi)主絕緣層、3引線、4金屬導(dǎo)體、5層間絕緣、6端封絕緣層、7外主絕緣層、8模具上端蓋、9模具下端蓋、10引線套管、11外模。
具體實(shí)施例方式如圖la、圖Ib所示，本發(fā)明電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈，包括金屬導(dǎo)體、匝間絕緣層、層間絕緣層、內(nèi)外主絕緣層、端封絕緣層和引線；其特征在于，內(nèi)主絕緣層2的外部纏繞焊接引線3的金屬導(dǎo)體4，該金屬導(dǎo)體4的各層之間纏繞層間絕緣層5，在纏繞金屬導(dǎo)體和層間絕緣的同時(shí)或前后在每層線圈的兩端纏繞端封絕緣層6，在按規(guī)定匝數(shù)和層數(shù)纏繞 好的繞組或線圈的外層金屬導(dǎo)體4外部纏繞外主絕緣層7。如圖la、圖Ib所示，本發(fā)明電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈，其中，所述金屬導(dǎo)體4采用金屬箔或者具有絕緣覆蓋層的金屬線；所述金屬線的絕緣覆蓋層或單層金屬箔匝與匝之間的層間絕緣5即為匝間絕緣層；所述引線3為外部具有絕緣膜的金屬導(dǎo)體；所述引線3絕緣膜、內(nèi)主絕緣層2、外主絕緣層7、層間絕緣5以及端封絕緣層6的材質(zhì)為單一熱收縮熱塑性絕緣薄膜或者為介質(zhì)常數(shù)和熔點(diǎn)十分接近的復(fù)合熱塑性絕緣薄膜。如圖la、圖Ib所示，本發(fā)明電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈的燒結(jié)成型工藝，其特征在于，包括以下要點(diǎn)第一，將金屬模具固定在繞包機(jī)的收卷軸上，在金屬模具模芯I上將內(nèi)主絕緣層2、外部纏繞焊接引線3的金屬導(dǎo)體4、層間絕緣層5、端封絕緣層6以及外主絕緣層7，采用傳統(tǒng)的繞組或線圈繞制程序和方法，按設(shè)計(jì)要求完成繞組或線圈繞制，其中在所有引線或接頭、抽頭焊接處填襯加強(qiáng)絕緣或者在繞組或線圈外側(cè)或內(nèi)側(cè)添加屏蔽層；第二，在金屬導(dǎo)體繞制起點(diǎn)、終點(diǎn)、中間抽頭或者引線引出上端蓋處，用絕緣膜包緊并壓緊在引線套管內(nèi)；第三，在按設(shè)計(jì)要求繞制完繞組或線圈后，用緊固件將外模壓緊繞組或線圈；第四，將內(nèi)裝繞組或線圈的金屬模具裝入真空壓力燒結(jié)爐中，根據(jù)不同的絕緣材料，在不高于I帕的真空度下將模具升溫至絕緣材料的熱收縮溫度以上直到熔點(diǎn)，并根據(jù)燒結(jié)件的體積、高度、厚度大小設(shè)定保溫時(shí)間，直至材料充分軟化或融化，排除氣體，使絕緣材料同金屬導(dǎo)體粘合一體；第五，停止加熱和抽真空，向燒結(jié)爐內(nèi)注入惰性氣體，直到壓強(qiáng)達(dá)到2. Okg/cm2以上；第六，在恒壓下待模具表面降溫至絕緣材料凝固溫度點(diǎn)以下，使絕緣材料充分凝固，便可放氣、開爐和開模，結(jié)束全部成型工藝。如圖la、圖Ib所示，本發(fā)明電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈的燒結(jié)成型工藝，其中，所述金屬模具能承受2. Okg/cm2以上的內(nèi)部熱膨脹壓強(qiáng)；所述燒結(jié)爐內(nèi)注入的惰性氣體為氮?dú)饣蚨趸?；所述燒結(jié)爐內(nèi)的真空度控制在壓強(qiáng)為I帕以下；所述金屬模具內(nèi)繞組或線圈可以是兩層或三層的同相或不同相的金屬箔，其間分別加上匝間或?qū)娱g絕緣薄膜一起燒結(jié)成型；也可以是同一相的同一電壓等級(jí)或不同電壓等級(jí)的兩段或三段繞組的幾個(gè)線圈之間留出氣道，一起纏繞燒結(jié)成型。當(dāng)采用金屬箔作導(dǎo)體時(shí)，每一繞組可以將兩層或三層同相或不同相的金屬箔，其間分別加上匝間或?qū)娱g絕緣薄膜一起并繞燒結(jié)成型。這種繞組或線圈也可以用一套模具將同一相、同一電壓等級(jí)或不同電壓等級(jí)的兩段或三段繞組的幾個(gè)線圈留出氣道，一起纏繞，一起燒結(jié)成型。圖Ia和圖Ib即表示采用兩層金屬箔，其間加上層間絕緣薄膜一起并繞燒結(jié)成型的結(jié)構(gòu)示意圖。實(shí)施例一制備一個(gè)單相容性隔離變壓器的容性附加繞組。導(dǎo)體為兩層厚O. 03mm、寬400mm的鋁箔，層間絕緣為2*厚O. 025mm、寬420mm聚丙烯薄膜，端封絕緣為I*厚O. 03mm,寬IOmm聚丙烯薄膜帶，每層鋁箔首尾引線為O. 03*20mm銅帶，內(nèi)外主絕緣層總厚度為1mm，繞組總厚度為30mm,外徑為350mmm。第一，將金屬模具的上端蓋8、下端蓋9和模芯I固定在繞包機(jī)的收卷軸上，在金屬模具模芯I上將內(nèi)主絕緣層2、外部纏繞焊接引線3的金屬導(dǎo)體4、層間絕緣層5、端封絕緣層6以及外主絕緣層7，采用傳統(tǒng)的繞組或線圈繞制程序和方法，按設(shè)計(jì)要求完成繞組或線圈繞制，其中在所有引線或接頭、抽頭焊接處填襯加強(qiáng)絕緣；·第二，在金屬導(dǎo)體繞制起點(diǎn)、終點(diǎn)、中間抽頭或者引線引出上端蓋處，用絕緣膜包緊并壓緊在引線套管10內(nèi)；第三，在按設(shè)計(jì)要求繞制完繞組或線圈后，用緊固件將外模11壓緊繞組或線圈；第四，將內(nèi)裝繞組或線圈的金屬模具裝入真空壓力燒結(jié)爐中，在O. 4帕的真空度下和約用2. 5小時(shí)左右將模具逐漸升溫至180°C左右，保溫時(shí)間I. 5小時(shí)左右，直至材料充分軟化或融化，排除氣體，使絕緣材料同金屬導(dǎo)體粘合一體；第五，停止加熱和抽真空，向燒結(jié)爐內(nèi)注入氮?dú)庵?KG/cm2 ；第六，在恒壓下待模具表面降溫至50°C以下，絕緣材料充分凝固，便可放氣、開爐和開模，結(jié)束全部成型工藝。本發(fā)明電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈及其燒結(jié)成型工藝的優(yōu)點(diǎn)I、繞組或線圈的關(guān)鍵部位絕緣(主絕緣、端封絕緣和層間絕緣)均采用單一熱塑性材料或介質(zhì)常數(shù)、熔點(diǎn)十分接近的復(fù)合熱塑性材料熔融燒結(jié)成型，使材料的介電性能得到最充分的發(fā)揮。2、繞組或線圈內(nèi)的氣體靠抽真空和材料自身熱收縮力及熱膨脹三重作用或其中的兩重作用來祛除的，比起任何一種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工藝來會(huì)除得更干凈，從而可極大地提高絕緣電氣強(qiáng)度。3、可減少絕緣層的厚度和絕緣材料用量，縮小繞組或線圈以及設(shè)備的整體外形尺寸。4、改善繞組或線圈的散熱條件，降低有功功率損耗和電能損耗，或可提高導(dǎo)體的電流密度，節(jié)約有色金屬用量。5、絕緣繞組或電磁線圈具有很好的整體性和一致性，大大提高機(jī)械強(qiáng)度和抗突發(fā)短路能力。6、簡化工藝流程，縮短生產(chǎn)制造周期。7、降低設(shè)備整體生產(chǎn)成本。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈，包括金屬導(dǎo)體、匝間絕緣層、層間絕緣層、內(nèi)外主絕緣層、端封絕緣層和引線；其特征在于，內(nèi)主絕緣層(2)的外部纏繞焊接引線(3)的金屬導(dǎo)體(4)，該金屬導(dǎo)體(4)的各層之間纏繞層間絕緣層(5)，在纏繞金屬導(dǎo)體和層間絕緣的同時(shí)或前后在每層線圈的兩端纏繞端封絕緣層￠)，在按規(guī)定匝數(shù)和層數(shù)纏繞好的繞組或線圈的外層金屬導(dǎo)體(4)外部纏繞外主絕緣層(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈，其特征在于，所述金屬導(dǎo)體(4)采用金屬箔或者具有絕緣覆蓋層的金屬線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈，其特征在于，所述金屬線的絕緣覆蓋層或單層金屬箔匝與匝之間的層間絕緣(5)即為匝間絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈，其特征在于，所述引線(3)為外部具有絕緣膜的金屬導(dǎo)體。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈，其特征在于，所述引線(3)絕緣膜、內(nèi)主絕緣層(2)、外主絕緣層(7)、層間絕緣(5)以及端封絕緣層￠)的材質(zhì)為單一熱收縮熱塑性絕緣薄膜或者為介質(zhì)常數(shù)和熔點(diǎn)十分接近的復(fù)合熱塑性絕緣薄膜。
6.一種電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈的燒結(jié)成型工藝，其特征在于，包括以下要點(diǎn) 第一，將金屬模具固定在繞包機(jī)的收卷軸上，在金屬模具模芯(I)上將內(nèi)主絕緣層(2)、外部纏繞焊接引線(3)的金屬導(dǎo)體(4)、層間絕緣層(5)、端封絕緣層￠)以及外主絕緣層(7)，采用傳統(tǒng)的繞組或線圈繞制程序和方法，按設(shè)計(jì)要求完成繞組或線圈繞制，其中在所有引線或接頭、抽頭焊接處填襯加強(qiáng)絕緣或者在繞組或線圈外側(cè)或內(nèi)側(cè)添加屏蔽層； 第二，在金屬導(dǎo)體繞制起點(diǎn)、終點(diǎn)、中間抽頭或者引線引出上端蓋處，用絕緣膜包緊并壓緊在引線套管內(nèi)； 第三，在按設(shè)計(jì)要求繞制完繞組或線圈后，用緊固件將外模壓緊繞組或線圈； 第四，將內(nèi)裝繞組或線圈的金屬模具裝入真空壓力燒結(jié)爐中，根據(jù)不同的絕緣材料，在不高于I帕的真空度下將模具升溫至絕緣材料的熱收縮溫度以上直到熔點(diǎn)，并根據(jù)燒結(jié)件的體積、高度、厚度大小設(shè)定保溫時(shí)間，直至材料充分軟化或融化，排除氣體，使絕緣材料同金屬導(dǎo)體粘合一體； 第五,停止加熱和抽真空，向燒結(jié)爐內(nèi)注入惰性氣體,直到壓強(qiáng)達(dá)到2. Okg/cm2以上； 第六，在恒壓下待模具表面降溫至絕緣材料凝固溫度點(diǎn)以下，使絕緣材料充分凝固，便可放氣、開爐和開模，結(jié)束全部成型工藝。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈的燒結(jié)成型工藝，其特征在于，所述金屬模具能承受2. Okg/cm2以上的內(nèi)部熱膨脹壓強(qiáng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈的燒結(jié)成型工藝，其特征在于，所述燒結(jié)爐內(nèi)注入的惰性氣體為氮?dú)饣蚨趸肌?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈的燒結(jié)成型工藝，其特征在于，所述燒結(jié)爐內(nèi)的真空度控制在壓強(qiáng)為I帕以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈的燒結(jié)成型工藝，其特征在于，所述金屬模具內(nèi)繞組或線圈可以是兩層或三層的同相或不同相的金屬箔，其間分別加上匝間或?qū)娱g絕緣薄膜一起燒結(jié)成型；也可以是同一相的同一電壓等級(jí)或不同電壓等級(jí)的兩段或三段繞組的幾個(gè)線圈之間留出氣道，一起纏繞燒結(jié)成型。
全文摘要
一種電工設(shè)備絕緣繞組、電磁線圈及其燒結(jié)成型工藝，其絕緣繞組或電磁線圈，是在內(nèi)主絕緣層外部纏繞焊接引線的金屬導(dǎo)體，金屬導(dǎo)體各層間纏繞層間絕緣層，纏繞金屬導(dǎo)體和層間絕緣同時(shí)或前后在每層線圈兩端纏繞端封絕緣層，按規(guī)定匝數(shù)和層數(shù)纏繞好繞組或線圈外層金屬導(dǎo)體外部纏繞外主絕緣層；其燒結(jié)成型工藝要點(diǎn)，金屬模具模芯上將內(nèi)主絕緣層、外部纏繞焊接引線金屬導(dǎo)體、層間絕緣層、端封絕緣層及外主絕緣層，完成繞組或線圈繞制，引線或接頭、抽頭焊接處填襯加強(qiáng)絕緣層；將內(nèi)裝繞組或線圈的金屬模具裝入真空壓力燒結(jié)爐中，使絕緣材料同金屬導(dǎo)體粘合一體成型；提高絕緣材料電氣強(qiáng)度和散熱效果，減小尺寸，簡化工藝程，降低成本。
文檔編號(hào)H01F41/04GK102890998SQ201110199840
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者尤大千 申請(qǐng)人:尤大千