自粘性漆包線作為一種特種漆包線,由即在於其特殊的加工性能使得線圈的製造簡便易行。繞制的線圈經加熱或溶劑處理後即可粘合成型,因而倍受青睞,廣泛地套用於各種形狀複雜或無骨架電磁線圈的製造。自粘性漆包線的套用,同時也帶來了顯著的社會和經濟效益,能簡化線圈成型工藝、提高工效、節約能源、改善環境污染,有利於工業化生產。
基本介紹
- 中文名：自粘性漆包線
- 外文名：cement wire
自粘性漆包線的結構,自粘性漆基材料的種類,國內外自粘性漆包線的現狀,耐熱型複合塗層自粘性漆包線及使用特點,繞組斷面分析,自粘性漆包線製造的電機特點,
早期電視機和一些微特電機中使用的形狀複雜的無骨架線圈，如果使用一般的漆包線來製造是十分困難的。這類電樞線圈製造工藝比較奇特，先要將單個繞組加工成型，然後把各個成型繞組組成電樞繞組。單個繞組成型，以前是在漆包線外表面塗膠粘劑固定在模具上，再經烘焙成型的方法，但此法很費時，效率低，而耐熱型複合塗層自粘性漆包線，能很好滿足這類電機繞組成型工藝，獲得十分良好的經濟效果，廣泛套用於空心杯電機、自粘線圈、微電機、電子變壓器、感測器、電子元件等電子產品的關鍵部件，並從小型電器電樞向普通電機電樞和變壓器電樞方面推廣。
自粘性漆包線的結構
自粘性漆包線兒乎均採用複合層結構,即在一般漆包線(基線)外,塗覆自粘性漆(自粘層)。目前國外對複合層漆包線相當重視,品種多、性能好。由於複合層漆包線是由兩層(或三層)不同材料的漆塗制而成,因此與同一材料的單一塗層漆包線相比,複合線兼具了兩種不同材料的各自性能,克服了由同一材料帶來的性能上的不足。複合層自粘性漆包線結構中,基線是整線的主絕緣部分,從一定意義上來說(複合效應除外),它保證了自粘性漆包線的絕緣性能;自粘層則主要是為了滿足線圈成型工藝的需要,起粘合作用並對基線有保護和增強的作用(複合效應對漆包線綜合性能的影響 。
自粘性漆基材料的種類
縮醛類樹脂：早期的自粘性漆基組分採用聚乙烯醇縮丁醛(簡稱PVB)樹脂和聚乙烯醇縮甲醛樹脂。PVF樹脂最廣泛套用的領域就是電磁線電氣絕緣。它既可作為基線絕緣(高強度縮醛漆包線、耐冷媒漆包線等),又可用於複合線的自粘層。用酚醛改性PVF塗覆在聚酷漆包線上具有自粘性。PVB樹脂作為自粘層可覆蓋大多數普通漆包線。直焊性聚氨醋漆包線,外覆PVB樹脂使之同時具有自粘性和直焊性。這種熱塑性的自粘線主要用於小型的無骨架線圈上,是一種傳統的定型產品。值得注意的是:同一種PVB自粘性漆塗覆於不同的聚氨酷基線,其直焊性是不同的。由於聚氨醋漆膜中-NOO基團含量的不同(樹脂組分不同)以及復塗工藝的影響,使得這種自粘線的直焊性有可能喪失。當添加合適的促進劑後,漆包線的自粘直焊性能顯著提高。為了提高自粘性漆包線的機械強度,改善其綜合性能,國外還有聚氨酷/尼龍/縮丁醛體系的自粘線,即在基線和.自粘層中間加尼龍塗層。熱塑性的縮醛類樹脂複合的漆包線一般耐溫等級低(A~E級),但縮醛樹脂分子中-OH基團的存在,能使縮醛不僅自己交聯且與一些熱固性樹脂(酚醛、異氰酸醋等)進行交聯固化,由此來提高其使用溫度。自粘線的自粘層就是採用異氰酸酷改性PVB樹脂(另含有酚醛、可粘性聚醋樹脂),根據需要通過可控固化步驟,有選擇地使其保持在熱塑性狀態或變成熱固性狀態。這種自粘線粘合後,在15少C下仍保持良好的粘合強度,廣泛用於分馬力電機包括密封電機(耐冷媒)和普通電機的繞組線製造 。
環氧類樹脂：一般環氧樹脂的耐熱性要高於縮醛樹脂。環氧類的自粘性漆稀釋性較好,塗線工藝性較佳。相應的自粘線可在B級場合下使用。據專利介紹,用雙酚A與環氧氯丙烷、二元狡酸反應製得的醋類環氧樹脂和尼龍共聚物混合塗制的自粘線,較縮丁醛自粘線的性能要好,尤其是耐水濕性好。用胺改性的環氧自粘層(含交聯劑),可在125℃時熔粘並能進一步固化成不熔的熱固性狀態。而不熔性的粘合與可熔性的粘合相比,前者的粘合後高溫粘合強度更大。粘層可為熱塑性的環氧樹脂或可粘性的聚醋樹脂。一般的自粘線經不起氟利昂介質的腐蝕,自粘層必須具有化學交聯的體型結構。用雙酚A型的環氧和三聚氰胺樹脂等組成的自粘性漆,則具有良好的耐冷媒性能。相應的基線採用聚醋/酚胺亞胺或聚酷亞胺/酞胺亞胺的複合線,可用於耐冷媒和密封式壓縮電機的繞組 。
寨酞胺類樹脂：酞胺類樹脂與其他樹脂相比,塗制的漆包線表面光潔並有潤滑作用,摩擦係數小,便於高速繞線。用在醇溶性的聚酞胺共聚物(尼龍610和尼龍6或尼龍66)中加一定量的聚氨醋彈性體和少量的熱固性樹脂(三聚氰胺等)自粘性漆塗覆的自粘線,經溶劑處理後加熱粘合,在遇升溫情況下仍具良好的粘合強度。電視機中的偏轉線圈一般對其由熱因子和吸濕引起的變形要求儘可能地小〔變形會引起偏轉角的增大),並要求線圈至少在高溫130℃下保持粘合。用醇溶性共聚尼龍添加熱固性樹脂很難做到這一點。因為醇溶性尼龍具有粘膠性,易使線與線架之間沽粘在一起且成型後的線圈熱變形較嚴重;而熱固性樹脂其粘合溫度一般很高(高溫下粘合使得基線和酞胺樹脂的性能受到不同程度的影響),對烘熔溫度敏感固化程度不易掌握(漆包線的柔韌性和粘合強度的平衡)。有資料報導,用含有低熔點的尼龍12、非醇溶性、室溫下不為醇所溶脹的尼龍共聚物(尼龍12和尼龍6)與另一組尼龍共聚物廠尼龍6、尼龍6或尼龍61。和尼龍12)反應製得的自粘性漆塗覆在聚醋亞胺基線上,可在160℃下粘合成型並在高溫130℃下保持優異的粘合強度。此外,線的表面光滑、變形小、沒有沽粘現象。酞胺類的自粘性漆也能滿足F級絕緣的要求。
其他類樹脂：除一般的基線外,對於F、H級的耐高溫基線以及其他特殊用途的基線須配以相應的自粘層。這些耐高溫自粘線的自粘材料一般採用酞胺亞胺和聚楓等耐高溫的樹脂。這類樹脂的粘合溫度很高,一般都在200℃以上。另外,密封電機中耐冷媒的自粘線其自粘層也用熱固性樹脂。漆包線的綜合性能優異。Rae電磁線的H級自粘線基線為聚醋/酞胺亞胺複合線,自粘層為耐高溫的可粘性聚醋。
國內外自粘性漆包線的現狀
國外情況
歐美等國的自粘性漆包線無論是在品種發展上,還是在其套用程度上均比我國走在前面。40年代起開始自粘性漆包線的研製,當時僅僅是用於電視機中的偏轉線圈,品種上基本是A、E級的縮醛類自粘線。隨著人們認識的提高、自粘線的套用推廣,近年來,國外的自粘性漆包線發展很快,品種齊全,能適應各種不同用途的需要。尤其是耐冷媒、耐高溫的自粘性漆包線報導較多。自粘性漆包線的套用,國外目前己不僅僅局限於偏轉線圈、制動器、繼電器等電磁線圈的成型上,而是著眼整個自粘絕緣系統並在電機絕緣上得到了成功的套用。用熱固性自粘線和經B階段樹脂處理過的絕緣材料(片材、帶材等槽絕緣材料和塗層材料)組成全自粘絕緣結構。即在鐵芯槽內塗自粘層,襯上自粘槽絕緣,嵌入自粘漆包線,然後加熱固化,使鐵芯一槽絕緣一繞組變成堅固一體。這種不浸漬的“固化技術”,可使電機製造的自動化程度提高,生產周期縮短,減少能耗,有利於環境保護。從經濟上來看,雖然自粘性漆包線的價格要高於普通漆包線,但若考慮到溶劑、浸漬、貯存及場地等費用的開支,使用自粘性漆線包仍不失為低成本製造。
國內情況
我國從六十年代起開始研製自粘性漆包線,品種數量上不及國外多。長期以來,生產基本上以縮丁醛類自粘線為主(基線各有不同)。近年來,有關單位已研製成B級、F級的自粘線,自粘性材料已有縮丁醛、環氧和聚酞胺等三大類樹脂得到了套用。更高耐熱等級以及特殊用途(如耐冷媒等)的自粘性漆包線還是空白。隨著家用電器的發展,目前市場上對自粘性漆包線的需求日趨增大,使B、F級自粘線不斷得到推廣套用。
耐熱型複合塗層自粘性漆包線及使用特點
耐熱型複合塗層自粘性漆包線及使用特點自粘性漆包線指的是用它繞制的線圈，可以通過烘培加熱或通電加熱，使外塗粘結層相互作用，冷卻後線圈自行硬結成型的一種漆包線。經過多年發展，品種質量都有了很大的提高。和普通漆包線相比，它的主要特點是漆膜堅韌，拉斷或卷繞時漆膜完整無損;能耐硫酸、氫氧化鈉等酸、鹼浸泡；粘接力強。但是在日益重視環境保護的今天，這種漆包線的最大優點是節約能源、改善環境污染，並且提高產品質量。和傳統電樞繞組相比，這種漆包線還有個顯著特點是大大簡化線圈繞組的製造工藝，在許多場合，省略了綁紮、浸漬、清理等繁雜的工序，設備、電能及勞動力等許多方面獲得節約，有利於實現生產自動化、提高產品質量。這種漆包線繞制的線圈在120〜170℃範圍內，經半小時烘培粘合成型；也可以通電發熱，但由於線徑粗細不一，施加電壓、電流無法一致，可參照上述溫度範圍或測定在一定電壓、電流下，成型線圈粘結力，以確定工藝參數。
從成型單個繞組的新老工藝比較，可以看到使用這種漆包線所收穫的經濟效益：一付用通電發熱方法粘合繞組的模具與十五付烘培方法塗膠粘合繞組的模具生產效率之比達2：1。若考慮模具數量，那末，使用自粘性漆包線的效果更突出了。每天的節能效果也是極為明顯的。
繞組斷面分析
通過製作試驗線圈斷面的顯微照相，可以觀察到複合塗層自粘性漆包線線圈成型後，匝間牢固粘合在一起。由於複合塗層自粘性漆包線受熱，其外塗成結層能很好熔融固化，匝間粘結層互相滲透互相作用，使導線外表面有較多的粘層包復，導線間沒有明顯的粘合界面存在，這也使導線間的粘合部位應力集中減少，從而增強了粘結強度。這種自粘性漆包線繞制的無骨架線包、固化後，形成堅硬完整的實體。從其剖面顯微照相來看，當導線緊靠時，粘合狀況極為良好。
自粘性漆包線製造的電機特點
電機特點
以耐熱型複合塗層自粘性漆包線為繞組製造的一台電機，典型電氣參數見表。數據表明，研製的電機，完全達到設計要求，實測電機性能也達到了國外同類產品水平。
這類線繞盤式電機，與其它微電機，特種電機相比，有其許多獨特之處，例如：
(1)尺寸緊湊，軸向尺寸小，電樞無鐵芯，轉動慣量小，能頻繁起動，控制回響好。
(2)這類電機電感小(由於無鐵芯之緣故)，換向性能好，炭刷壽命可達有鐵芯電機的 2 倍以上，對於無刷電機，可降低控制元件成本。
(3)出力大，效率高。導體占空率高，可獲得高的出力；採用無鐵芯永磁結構後，電機無鐵耗和激磁損耗，效率可為有鐵芯電機的 1.2 倍。
(4)起動力矩大，機械特性硬，電機過載力大；
(5)成本低，重量輕。
電機考核
電機製造出來後，經權威單位型式試驗檢測，各項性能指標完全達到國家標準，而且，滿載連續運行500小時無故障。將五台樣機，分別安裝在五輛電動腳踏車上，經各種道路(柏油路、水泥路、石子路、鄉間小路及市內橋樑)和不同氣候條件下行駛，續駛均在1500Km以上，電機運行正常，未出現任何故障，有的已續駛4000公里以上。此外，該電機在其他機械設備上試用後，也獲得良好效果。
電樞考核
電樞是電機的心臟部分，電樞的可靠性，是電機可靠性的主要依賴所在。對電樞再作1000h/130℃的連續老化考驗後，電樞完好無損，仍然完全滿足電機的各項性能要求。電樞使用的耐熱型複合塗層自粘性漆包線能夠經受住所有考驗，是電樞質量能經受住以上考驗的主要關鍵。
電樞經130℃，1000h連續老化前後對地絕緣電阻值均遠遠超過國標要求(≥1MΏ)。此外，二次耐潮試驗結束，分別經375V電壓強度試驗無擊穿，繞組匝間無短路、斷落。自粘性漆包線完全適合於盤式電機性能要求，而且又非常適合於這類電機繞組的製造工藝之特點，大大縮短了電樞製造周期。此外由於自粘性漆包線具有良好的粘結力，用在的杯型電樞電機和其它一些控制電機上，將為這些的電機製造工藝提供很大方便。
耐熱型複合塗層自粘性漆包線，以烘培加熱或通電加熱方式，使自粘性層迅速粘合，冷卻後牢固成型，以及它的一系列優異性能，使它非常適合於某些有特殊工藝要求的微特電機製造。它具有製造工藝簡單、省時，節能，環保，電機性能良好，達到國外同類產品水平。隨著耐熱型複合塗層自粘性漆包線的套用從小型控制電機向大型電機和變壓器的發展，它將越來越顯示出廣闊的市場前景。
