高導熱絕緣纏繞帶及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于絕緣材料技術領域，特別是用于高壓電機定子線圈的一種高導熱絕緣纏繞帶及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著電機不斷向高電壓、大容量、運行穩定及環保方向發展，對高壓電機的絕緣結構提出了新的要求:減薄絕緣結構，降低溫升，提高整機的設計功率。這就需要電機中的絕緣材料具有更好的電氣絕緣性能和熱導性能。在普通大功率電機的運行中，其電機絕緣材料中使用的云母帶因不具有高導熱的特性，而其作為熱的障礙體將阻止熱量向鐵芯和冷卻介質發散，導熱能力差，致使電機溫度升高，而較高的工作溫度勢必會引起絕緣結構材料的老化、降低介電性能及機械性能，導致電機效率下降及壽命減少。現有技術中，國外Vonroll公司在上世紀90年代就研制出了高導熱少膠云母帶，應用于電機上，但目前仍未得到廣泛的使用，主要是導熱性不是很高，雖然可以降低定子線圈的溫升，但對整機的散熱能力貢獻有限，而且價格成本較高。目前國內少膠粉云母帶中所采用的膠粘劑通常為環氧樹脂，但其耐熱性偏低，并且，在保證電機產品質量穩定與可靠的前提下，其成本較高，因此在降低電機產品的制造成本方面缺乏市場競爭力。為此，研制適用于高壓電機的高導熱絕緣纏繞帶乃是當前制造業亟待解決的關鍵問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種用于電機定子線圈絕緣，且導熱性好、耐熱性、防潮性及電氣性能機械強度高，并能夠在保證電機產品質量穩定與可靠性前提下降低成本的高導熱絕緣纏繞帶及其制備方法。
[0004]實現本發明的目的所采取的技術方案是:該絕緣纏繞帶是由高導熱云母粉紙層、補強材料層、高導熱復合絕緣膠層復合壓制而成的單面型、雙面型和三合一型三種高導熱絕緣纏繞帶，其中，補強材料層采用的是無堿玻璃纖維、無堿玻璃布和薄膜，所述的高導熱云母粉紙是由以下重量份的原料配制而成:云母鱗片70?75份、氮化鋁20?30份；
所述的高導熱絕緣纏繞帶的制作方法是按以下步驟進行:
一、高導熱云母粉紙的制作:
步驟1:復合云母粉的制備:按所述配比將挑選出的云母磷片放入煅燒爐內在100(TC?1300°C的高溫下煅燒，在煅燒的過程中，再按所述配比加入氮化鋁，煅燒時間為1?5h，制成煅燒復合云母粉備用；
步驟2:高導熱復合云母粉紙的制備:將煅燒后的復合云母粉置入云母抄紙機上，過網碾壓成型為按設計要求厚度的高導熱復合云母粉紙，收卷后備用；
二、高導熱絕緣纏繞帶的制作方法如下:
a)單面型絕緣纏繞帶:以高導熱復合云母粉紙為基材，用無堿玻璃纖維作單面補強材料，在復合機上，下層為高導熱復合云母粉紙，上層為無堿玻璃纖維，兩層之間涂覆有高導熱復合絕緣膠，其涂覆量為單面型纏繞帶總質量的5 %?11 %，經復合壓制后，置入烘干爐中，其烘干溫度為115°C?130°C，烘干時間1?3 h，烘干至半固化狀態后，取樣檢測符合膠凝固化的標準即可，制成單面型高導熱絕緣纏繞帶卷材，收卷后備用；
b)雙面型絕緣纏繞帶:以高導熱復合云母粉紙為基材，用無堿玻璃纖維和無堿玻璃纖維布作雙面補強材料，在復合機上，下層為無堿玻璃纖維布，中層為高導熱復合云母粉紙，上層為無堿玻璃纖維，各層間涂覆有高導熱復合絕緣膠，其涂覆量為雙面型纏繞帶總質量的5%?11%，經復合壓制后，置入烘干爐中，其烘干溫度為115°C?130°C，烘干時間1?3 h，烘干至半固化狀態后，取樣檢測符合膠凝固化的標準即可，制成雙面型高導熱絕緣纏繞帶卷材，收卷后備用；
c)三合一型絕緣纏繞帶:以高導熱復合云母粉紙為基材，用無堿玻璃纖維和薄膜作雙面補強材料，在復合機上，下層為薄膜，中層為高導熱復合云母粉紙，上層為無堿玻璃纖維，各層間涂覆有高導熱復合絕緣膠，其涂覆量為三合一型纏繞帶總質量的5%?11%，經復合壓制后，置入烘干爐中，其烘干溫度為115°C?130°C，烘干時間1?3 h，烘干至半固化狀態后，取樣檢測符合膠凝固化的標準即可，制成三合一型高導熱絕緣纏繞帶卷材，收卷后備用；
d)分切成帶:分別將a)、b)、c)三種類型的纏繞帶卷材開卷后，按常規方法在分切機上分別分切成需要的纏繞帶寬度，即為高導熱絕緣纏繞帶狀材料。
[0005]本發明中所用到的高導熱復合絕緣膠是本申請人在先申請的專利，其專利號為:201310635339.4專利名稱為“低壓高效電機高導熱絕緣結構及其制作方法”。
[0006]按照上述方案制成的高導熱絕緣纏繞帶，其有益效果是:
(1)在本發明中采用了高云母含量的絕緣體系，所制作的高導熱絕緣纏繞帶具有很高的導熱性、耐熱性、防潮性、電氣性能機械強度和浸潰性能，通過將高導熱絕緣纏繞帶包繞在電機定子線圈上的直線部分和端線部分，既絕緣又有很好的導熱傳熱性能，實現了電機損耗降低、效率提高、發熱量下降、溫升降低的目的，由此可進一步提高高壓電機工作的穩定性和可靠性，延長電機的使用壽命。
[0007](2)將具有優良導熱性的高導熱絕緣纏繞帶，應用在高壓電機有繞組定子鐵芯結構中，能克服普通絕緣結構導熱能力差的弊端，并能順利地將電機內部產生的熱量導出，權衡電機內部溫度不平衡的問題。因此，在同等條件下能夠有效地提高高壓電機效率1%?3%，電機溫升下降明顯，其電機平均溫升下降8K。并能有效改善高壓電機絕緣結構的導熱性能，提高導熱系數，其絕緣可達到F、Η級的電機絕緣要求。
(3)本發明的高導熱絕緣纏繞帶，在纏繞前具有不分層、不粘連、室溫下柔軟度高等特點，易于繞包，并且在線圈繞包過程中無掉粉、粘連現象，繞包固化后外觀質量較好，表面均勻；纏繞后線圈整體性良好，纏繞帶中所用到的無堿玻璃布屬于多孔性結構，易浸潰，VPI容易滲透、線圈整體性好，材料成本只有環氧玻璃布少膠粉云母帶的75%。
[0008](4)本發明的高導熱絕緣纏繞帶，使纏繞成型后的高壓電機線圈具有較強的防潮性能，能夠達到防霉、防菌、防水的“三防”要求，并具有優異的介電強度:高壓線圈經過VPI浸潰后，線圈達到7Un的要求。經線圈檢測的常態介損tg -u測試結果表明，本發明的高導熱絕緣纏繞帶與VPI浸潰膠或浸潰漆的相容性良好，按VPI高壓電機整浸絕緣線圈質量分等標準，常態介損、155°C介損、180°C介損、Λ tg δ介損均能達到優等水平。
【具體實施方式】
[0009]本發明的高導熱絕緣纏繞帶是由高導熱云母粉紙層、補強材料層、高導熱復合絕緣膠層復合壓制而成的單面型、雙面型和三合一型三種高導熱絕緣纏繞帶，其中，補強材料層采用的是無堿玻璃纖維、無堿玻璃布和薄膜，該薄膜采用的是聚酯薄膜或亞胺薄膜；所述的高導熱云母粉紙是由以下重量份的原料配制而成:云母鱗片70?75份、氮化鋁20?30份。
[0010]其高導熱云母粉紙的制作方法是:先進行復合云母粉的制備，將挑選出的云母磷片放入煅燒爐內在1000°c?1300°c的高溫下煅燒，在煅燒的過程中，按所述云母鱗片70?75份、氮化鋁20?30份的配比加入氮化鋁，煅燒時間為1?5h，其煅燒時間的長短是根據煅燒溫度的高低來定，制成煅燒復合云母粉備用；然后將煅燒后的復合云母粉置入云母抄紙機上，過網碾壓成型為按設計要求厚度的高導熱復合云母粉紙，收卷后備用。
[0011]本發明的高導熱絕緣纏繞帶包括