一種大功率變頻裝置用層壓母線及其製作方法

2023-05-26 12:32:06

專利名稱：一種大功率變頻裝置用層壓母線及其製作方法
技術領域：
本發明涉及一種大功率變頻裝置用層壓母線及其製作方法。
背景技術：
層壓母線是以又薄又寬的銅排形式疊放在一起，各層之間用很薄的高絕緣強度的材料熱壓成一體，這種整體的大功率層壓母線結構，可承受數百公斤的切應力，其導電極之間可承受數千伏的電壓，因此對熱壓工藝提出了很高的要求。疊壓後的母線內部不能出現氣泡、皺摺、針孔等疊壓缺陷，母線的尺寸變化率越小越好。查閱國內的相關專利報導，
據CN101728026A —種層疊母排的製作方法及該方法製作的層疊母排的報導先將絕緣粉噴塗在導體層上然後再進行疊壓，該方法製作工藝複雜、效率低且絕緣層厚度不易控制。據CN1901101A報導的一種絕緣膠填充型多層複合母排及其加工定位方法，其採用絕緣層加上薄粘膠片與後期灌注的絕緣料作為粘接絕緣層，其工藝複雜，且能源消耗大。普通的熱壓工藝的缺點是層間受力不均勻，容易出現氣泡、折皺等，且因局部溫度過高或過低出現材料變形或中間層空隙等，在加工過程中材料損耗大，產品不合格率高，耗時耗成本，而且，由於內部缺陷，導致局部放電量大。

發明內容
本發明的主要目的是，克服現有技術缺點，提供一種層壓母線疊壓過程中的受力均勻、降低母線內部氣泡和折皺機率、疊壓溫度均勻、材料損耗少、提高母線的安全可靠性和使用壽命及簡化母線疊壓過程的大功率變頻裝置用層壓母線及其製作方法。本發明大功率變頻裝置用層壓母線的技術方案是
一種大功率變頻裝置用層壓母線，包括三個絕緣襯墊層和兩個導體層；該兩個導體層中間有一個絕緣襯墊，且兩導體層外側還各有一個絕緣襯墊；所述絕緣襯墊由絕緣基層和高導熱膠粘劑層組成；該絕緣襯墊有兩種一種是雙面覆膠絕緣襯墊，它由絕緣基層和塗覆在兩面的高導熱膠粘劑層組成；另一種是單面覆膠絕緣襯墊，它由絕緣基層和塗覆在一面的高導熱膠粘劑層組成；兩個導體層中間的絕緣襯墊是雙面覆膠絕緣襯墊，兩個導體層外側的絕緣襯墊是單面覆膠絕緣襯墊，該單面覆膠絕緣襯墊的高導熱膠粘劑層緊貼導體層；上述結構的待壓的層壓母線以熱壓方法成型；所述熱壓方法是分別在兩個單面覆膠絕緣襯墊外側面與模具之間安置耐高溫緩衝墊，然後在加熱、加壓、保溫條件下熱壓後再彎折成型，最後得到層壓母線成品。所述的大功率變頻裝置用層壓母線，其絕緣基層的材質為聚醯亞胺PI薄膜，或聚酯PET薄膜。所述的大功率變頻裝置用層壓母線，其高導熱膠粘劑層的材料為高導熱膠粘劑，選自含填料的環氧樹脂類膠粘劑，或含填料的丙烯酸類膠粘劑。
本發明大功率變頻裝置用層壓母線製作方法的技術方案包括如下步驟
A、準備待壓的層壓母線先用絕緣基層和高導熱膠粘劑層分別製作單面覆膠絕緣襯墊和雙面覆膠絕緣襯墊的備用材，然後裁切成相應尺寸及形狀；再將導體層裁切成所需要的尺寸及形狀；最後將上述構成層壓母線的各層疊放待壓，所述疊放是按從下至上順序，依次是最下面為第一層單面覆膠絕緣襯墊，第二層為導體層，第三層為雙面覆膠絕緣襯墊，第四層為導體層3，第五層為單面覆膠絕緣襯墊2 ；
B、準備耐高溫緩衝墊將兩面為光面的雙光面耐高溫緩衝墊5和一面為光面而另一面為毛面的單光面耐高溫緩衝墊按模具的尺寸要求裁切成型，備用；
C、疊置待壓組合體將A步驟待壓的層壓母線和B步驟的耐高溫緩衝墊及模具疊置成待壓組合體；該待壓組合體是按從下至上順序疊置而成，底層為下平整鐵板，再往上依次是下模、雙光面耐高溫緩衝墊、單光面耐高溫緩衝墊、A步驟的待壓的層壓母線、單光面耐高溫緩衝墊、雙光面耐高溫緩衝墊、上模、上平整鐵板； D、預熱預壓打開熱壓機，開始升溫，將C步驟所述待壓組合體放入熱壓機中預熱，在一定溫度下再加一定壓力保壓、預熱一定時間；
E、升溫升壓熱壓步驟D結束後，將壓力機溫度逐步升高，待溫度達到一定值後，再升高壓力，然後在所達到的溫度和壓力範圍內保溫、保壓條件下熱壓一定時間；
F、降溫取件E步驟熱壓時間到後，然後開始保壓降溫，關閉加熱裝置，待溫度下降到一定值時，取出熱壓成型的層壓母線；
G、彎折成型將F步驟熱壓成型的層壓母線按照要求在彎折機上彎折成型，最後得到層壓母線成品。所述的大功率變頻裝置用層壓母線製作方法，其A步驟中，用絕緣基層和高導熱膠粘劑層分別製作單面覆膠絕緣襯墊和雙面覆膠絕緣襯墊的備用材之後，是用雷射裁切成相應尺寸及形狀，且邊緣預留封邊部位；再將導體層拋光裁切成所需要的尺寸及形狀，並電鍍所需要的鍍層。所述的大功率變頻裝置用層壓母線製作方法，其B步驟中，雙光面耐高溫緩衝墊和單光面耐高溫緩衝墊的材料選自於橡膠類耐高溫緩衝墊，或羊毛氈類耐高溫緩衝墊。所述的大功率變頻裝置用層壓母線製作方法，其D步驟中，打開熱壓機，開始升溫，將C步驟所述上模具的待壓的層壓母線放入熱壓機中預熱，在120°C 170°C溫度範圍下，再加壓力到6 MPa 10 MPa,保壓、預熱時間20min 60min。所述的大功率變頻裝置用層壓母線製作方法，其E步驟中，步驟D結束後，將壓力機溫度逐步升高，待溫度達到120°C 170°C後，再升高壓力到6 MPa 10 MPa，然後在該溫度和壓力範圍內保溫保壓20min 60min。所述的大功率變頻裝置用層壓母線製作方法，其F步驟中，E步驟熱壓時間到後，然後開始保壓降溫，關閉加熱裝置，待溫度下降到小於等於70°C時，取出熱壓成型的層壓母線。本發明具有顯著的技術效果
首先解決了普通製作方法在熱壓過程中受熱不均、受力不均、容易產生褶皺的問題，本發明採用兩種不同構造耐高溫緩衝墊疊加的熱壓方法，將雙光耐高溫緩衝墊與一光一毛的單光耐高溫緩衝墊疊加使用，毛面貼近待壓的層壓母線，通過兩類不同的緩衝墊自動調節受力、受熱不均及褶皺問題，局部放電性能優良，充分發揮了兩款緩衝墊的各自優勢。其次熱壓方法採用保壓預熱、保壓降溫工藝。保壓預熱使絕緣材料塗覆的膠粘劑有足夠的時間流平排出氣泡，有效的減小了氣泡產生的機率.保壓降溫在降溫的同時讓未完全固化的膠粘劑繼續固化完全，提高了產品的安全可靠性，延長了產品的使用壽命。該熱壓工藝簡單，操作方便可行。該工藝無需進行二次加工，直接在熱壓機中一次完成熱壓封邊工序，節能省耗。


圖I為顯示層壓母線各層位置關係的層壓母線結構示意圖。圖2為圖I的俯視圖。圖3為單面覆膠絕緣襯墊側立主視示意圖。
圖4為圖3的A-A剖視圖。圖5為雙面覆膠絕緣襯墊側立主視示意圖。圖6為圖5的B-B剖視圖。圖7為單光面耐高溫緩衝墊顯示毛面的側立主視示意圖。圖8為圖7的俯視示意圖。圖9為按圖I的層壓母線結構製作層壓母線時，待壓的層壓母線上、下側面鋪有耐高溫緩衝墊的示意圖。圖中各附圖標記的名稱為1 一雙面覆膠絕緣襯墊；2 —單面覆膠絕緣襯墊；3—導體層；4 一單光面耐高溫緩衝墊；5—雙光面耐高溫緩衝墊；01—絕緣基層；02 —高導熱膠粘劑層；03 —光面；04 —毛面。
具體實施例方式結合附圖和實施例對本發明作進一步說明如下。實施例I :如圖I 一 8所示，是本發明一種大功率變頻裝置用層壓母線的一個基本實施例。它包括三個絕緣襯墊層和兩個導體層3 ;該兩個導體層3中間有一個絕緣襯墊，且兩導體層3外側還各有一個絕緣襯墊；所述絕緣襯墊由絕緣基層01和高導熱膠粘劑層02組成；該絕緣襯墊有兩種一種是雙面覆膠絕緣襯墊1，它由絕緣基層01和塗覆在兩面的高導熱膠粘劑層02組成；另一種是單面覆膠絕緣襯墊2，它由絕緣基層01和塗覆在一面的高導熱膠粘劑層02組成；兩個導體層3中間的絕緣襯墊是雙面覆膠絕緣襯墊I，兩個導體層3外側的絕緣襯墊是單面覆膠絕緣襯墊2，該單面覆膠絕緣襯墊2的高導熱膠粘劑層02緊貼導體層3 ;上述結構的待壓的層壓母線以熱壓方法成型；所述熱壓方法是分別在兩個單面覆膠絕緣襯墊2外側面與模具之間安置耐高溫緩衝墊，然後在加熱、加壓、保溫條件下熱壓後再彎折成型，最後得到層壓母線成品。所述的絕緣基層01的材質為聚醯亞胺PI薄膜，或聚酯PET薄膜。所述的高導熱膠粘劑層02的材料為高導熱膠粘劑，選自含填料的環氧樹脂類膠粘劑，或含填料的丙烯酸類膠粘劑。實施例2 :與實施例I不同的是，所述的絕緣基層01的材質為聚醯亞胺PI薄膜；高導熱膠粘劑層02為含填料的環氧樹脂類膠粘劑。實施例3 :與實施例I不同的是，所述的絕緣基層01的材質為聚酯PET薄膜；高導熱膠粘劑層02的材料為為含填料的丙烯酸類膠粘劑。實施例4 :是本發明大功率變頻裝置用層壓母線製作方法的一個基本實施例，包括如下步驟
A、準備待壓的層壓母線先用絕緣基層01和高導熱膠粘劑層02分別製作單面覆膠絕緣襯墊2和雙面覆膠絕緣襯墊I的備用材，然後裁切成相應尺寸及形狀；再將導體層3裁切成所需要的尺寸及形狀；最後將上述構成層壓母線的各層疊放待壓，所述疊放是按從下至上順序，依次是最下面為第一層單面覆膠絕緣襯墊2，第二層為導體層3，第三層為雙面覆膠絕緣襯墊1，第四層為導體層3，第五層為單面覆膠絕緣襯墊2 ；
B、準備耐高溫緩衝墊將兩面為光面的雙光面耐高溫緩衝墊5和一為光面而另一面為毛面的單光面耐高溫緩衝墊4按模具的尺寸要求裁切成型，備用；
C、疊置待壓組合體將如圖I所示的A步驟待壓的層壓母線和B步驟的耐高溫緩衝墊及模具疊置成待壓組合體；該待壓組合體如圖9所示，是按從下至上順序疊置而成，底層為 下平整鐵板，再往上依次是下模、雙光面耐高溫緩衝墊5、單光面耐高溫緩衝墊4、A步驟的待壓的層壓母線、單光面耐高溫緩衝墊4、雙光面耐高溫緩衝墊5、上模、上平整鐵板；
D、預熱預壓打開熱壓機，開始升溫，將C步驟所述待壓組合體放入熱壓機中預熱，在一定溫度下再加一定壓力保壓、預熱一定時間；
E、升溫升壓熱壓步驟D結束後，將壓力機溫度逐步升高，待溫度達到一定值後，再升高壓力，然後在所達到的溫度和壓力範圍內保溫、保壓條件下熱壓一定時間；
F、降溫取件E步驟熱壓時間到後，然後開始保壓降溫，關閉加熱裝置，待溫度下降到一定值時，取出熱壓成型的層壓母線；
G、彎折成型將F步驟熱壓成型的層壓母線按照要求在彎折機上彎折成型，最後得到層壓母線成品。實施例5 :是在實施例4的基礎上優化的實施例。所述的A步驟中，用絕緣基層01和高導熱膠粘劑層02分別製作單面覆膠絕緣襯墊2和雙面覆膠絕緣襯墊I的備用材之後，是用雷射裁切成相應尺寸及形狀，且邊緣預留封邊部位；再將導體層3拋光裁切成所需要的尺寸及形狀，並電鍍所需要的鍍層。實施例6 :是在實施例4的基礎上進一步優化的實施例。所述的B步驟中，雙光面耐高溫緩衝墊5和單光面耐高溫緩衝墊4的材料選自於橡膠類耐高溫緩衝墊，或羊毛氈類耐高溫緩衝墊。所述的D步驟中，打開熱壓機，開始升溫，將C步驟所述上模具的待壓的層壓母線放入熱壓機中預熱，在120°C 170°C溫度範圍下，再加壓力到6 MPa 10 MPa，保壓、預熱時間20min 60min。所述的E步驟中，步驟D結束後,將壓力機溫度逐步升高,待溫度達到120°C 170°C後，再升高壓力到6 MPa 10 MPa，然後在該溫度和壓力範圍內保溫保壓20min 60min。所述的F步驟中，E步驟熱壓時間到後，然後開始保壓降溫，關閉加熱裝置，待溫度下降到50°C 70°C時，取出熱壓成型的層壓母線。實施例7 :在實施例4的基礎上具體優化的實施例。所述的B步驟中，雙光面耐高溫緩衝墊5和單光面耐高溫緩衝墊4的材料選自於橡膠類耐高溫緩衝墊工所述的D步驟中，打開熱壓機，開始升溫，將C步驟所述上模具的待壓的層壓母線放入熱壓機中預熱，在145°C溫度下,再加壓力到8 MPa,保壓、預熱時間40min。所述的E步驟中，步驟D結束後，將壓力機溫度逐步升高，待溫度達到145°C後，再升高壓力到8 MPa，然後在該溫度和壓力下保溫保壓40min。所述的F步驟中，E步驟熱壓時間到後，然後開始保壓降溫，關閉加熱裝置，待溫度下降到60°C時，取出熱壓成型的層壓母線。實施例8 :在實施例4的基礎上具體優化的實施例。所述的B步驟中，雙光面耐高溫緩衝墊5和單光面耐高溫緩衝墊4的材料選自於羊毛氈類耐高溫緩衝墊。所述的D步驟中，打開熱壓機，開始升溫，將C步驟所述上模具的待壓的層壓母線放入熱壓機中預熱，在120°C溫度下，再加壓力到6 MPa，保壓、預熱時間60min。所述的E步驟中，步驟D結束後，將壓力機溫度逐步升高，待溫度達到120°C後，再升高壓力到6 MPa，然後在該溫度和壓力下保溫保壓60min。所述的F步驟中，E步驟熱壓時間到後，然後開始保壓降溫，關閉加熱裝置，待溫度下降到50°C時，取出熱壓成型的層壓母線。實施例9 :在實施例4的基礎上具體優化的實施例。所述的B步驟中，雙光面耐高溫緩衝墊5和單光面耐高溫緩衝墊4的材料選自於橡膠類耐高溫緩衝墊。所述的D步驟中，打開熱壓機，開始升溫，將C步驟所述上模具的待壓的層壓母線放入熱壓機中預熱，在170 0C溫度下，再加壓力到lOMPa，保壓、預熱時間20min。所述的E步驟 中，步驟D結束後，將壓力機溫度逐步升高，待溫度達到170°C後，再升高壓力lOMPa，然後在該溫度和壓力下保溫保壓20min。所述的F步驟中，E步驟熱壓時間到後，然後開始保壓降溫，關閉加熱裝置，待溫度下降到70°C時，取出熱壓成型的層壓母線。本發明的權利要求保護範圍不限於上述實施例。
權利要求
1.一種大功率變頻裝置用層壓母線，其特徵在於，包括三個絕緣襯墊層和兩個導體層(3);該兩個導體層(3)中間有一個絕緣襯墊，且兩導體層(3)外側還各有一個絕緣襯墊；所述絕緣襯墊由絕緣基層(Ol)和高導熱膠粘劑層(02)組成；該絕緣襯墊有兩種一種是雙面覆膠絕緣襯墊(I )，它由絕緣基層(01)和塗覆在兩面的高導熱膠粘劑層(02)組成；另一種是單面覆膠絕緣襯墊(2)，它由絕緣基層(01)和塗覆在一面的高導熱膠粘劑層(02)組成；兩個導體層(3)中間的絕緣襯墊是雙面覆膠絕緣襯墊(1)，兩個導體層(3)外側的絕緣襯墊是單面覆膠絕緣襯墊(2)，該單面覆膠絕緣襯墊(2)的高導熱膠粘劑層(02)緊貼導體層(3);上述結構的待壓的層壓母線以熱壓方法成型；所述熱壓方法是分別在兩個單面覆膠絕緣襯墊(2)外側面與模具之間安置耐高溫緩衝墊，然後在加熱、加壓、保溫條件下熱壓後再彎折成型，最後得到層壓母線成品。
2.根據權利要求I所述的大功率變頻裝置用層壓母線，其特徵在於，絕緣基層(01)的材質為聚醯亞胺(PI)薄膜，或聚酯(PET)薄膜。
3.根據權利要求I所述的大功率變頻裝置用層壓母線，其特徵在於，高導熱膠粘劑層(02)的材料為高導熱膠粘劑，選自含填料的環氧樹脂類膠粘劑，或含填料的丙烯酸類膠粘劑。
4.一種權利要求I所述的大功率變頻裝置用層壓母線製作方法，其特徵在於，包括如下步驟 A、準備待壓的層壓母線先用絕緣基層(01)和高導熱膠粘劑層(02)分別製作單面覆膠絕緣襯墊(2)和雙面覆膠絕緣襯墊(I)的備用材，然後裁切成相應尺寸及形狀；再將導體層(3)裁切成所需要的尺寸及形狀；最後將上述構成層壓母線的各層疊放待壓，所述疊放是按從下至上順序，依次是最下面為第一層單面覆膠絕緣襯墊(2)，第二層為導體層(3)，第三層為雙面覆膠絕緣襯墊(I )，第四層為導體層(3)，第五層為單面覆膠絕緣襯墊(2)； B、準備耐高溫緩衝墊將兩面為光面的雙光面耐高溫緩衝墊(5)和一面為光面而另一面為毛面的單光面耐高溫緩衝墊(4)按模具的尺寸要求裁切成型，備用； C、疊置待壓組合體將A步驟待壓的層壓母線和B步驟的耐高溫緩衝墊及模具疊置成待壓組合體；該待壓組合體是按從下至上順序疊置而成，底層為下平整鐵板，再往上依次是下模、雙光面耐高溫緩衝墊(5)、單光面耐高溫緩衝墊(4)、A步驟的待壓的層壓母線、單光面耐高溫緩衝墊(4)、雙光面耐高溫緩衝墊(5)、上模、上平整鐵板； D、預熱預壓打開熱壓機，開始升溫，將C步驟所述待壓組合體放入熱壓機中預熱，在一定溫度下再加一定壓力保壓、預熱一定時間； E、升溫升壓熱壓步驟D結束後，將壓力機溫度逐步升高，待溫度達到一定值後，再升高壓力，然後在所達到的溫度和壓力範圍內保溫、保壓條件下熱壓一定時間； F、降溫取件E步驟熱壓時間到後，然後開始保壓降溫，關閉加熱裝置，待溫度下降到一定值時，取出熱壓成型的層壓母線； G、彎折成型將F步驟熱壓成型的層壓母線按照要求在彎折機上彎折成型，最後得到層壓母線成品。
5.根據權利要求4所述的大功率變頻裝置用層壓母線製作方法，其特徵在於，A步驟中，用絕緣基層(01)和高導熱膠粘劑層(02 )分別製作單面覆膠絕緣襯墊(2 )和雙面覆膠絕緣襯墊(I)的備用材之後，是用雷射裁切成相應尺寸及形狀，且邊緣預留封邊部位；再將導體層(3 )拋光裁切成所需要的尺寸及形狀，並電鍍所需要的鍍層。
6.根據權利要求4所述的大功率變頻裝置用層壓母線製作方法，其特徵在於，B步驟中，雙光面耐高溫緩衝墊(5)和單光面耐高溫緩衝墊(4)的材料選自於橡膠類耐高溫緩衝墊，或羊毛氈類耐高溫緩衝墊。
7.根據權利要求4所述的大功率變頻裝置用層壓母線製作方法，其特徵在於，D步驟中，打開熱壓機，開始升溫，將C步驟所述上模具的待壓的層壓母線放入熱壓機中預熱，在120°C 170°C溫度範圍下，再加壓力到6 MPa 10 MPa，保壓、預熱時間20min 60min。
8.根據權利要求4所述的大功率變頻裝置用層壓母線製作方法，其特徵在於，E步驟中，步驟D結束後，將壓力機溫度逐步升高，待溫度達到120°C 170°C後，再升高壓力到6MPa 10 MPa，然後在該溫度和壓力範圍內保溫保壓20min 60min。
9.根據權利要求4所述的大功率變頻裝置用層壓母線製作方法，其特徵在於，F步驟中，E步驟熱壓時間到後，然後開始保壓降溫，關閉加熱裝置，待溫度下降到小於等於70°C時，取出熱壓成型的層壓母線。
全文摘要
本發明涉及一種大功率變頻裝置用層壓母線及其製作方法。包括絕緣襯墊和兩個導體層；絕緣襯墊由絕緣基層和高導熱膠粘劑層組成；兩導體層中間的絕緣襯墊是雙面覆膠絕緣襯墊，兩導體層外側的絕緣襯墊是單面覆膠絕緣襯墊；製作方法是在待壓的層壓母線的兩個單面覆膠絕緣襯墊外側面與模具之間安置耐高溫緩衝墊，然後在加熱、加壓、保溫條件下熱壓後再彎折成型，最後得到層壓母線成品。本發明的優點是結構簡單、製作時操作簡便；所用設備和絕緣襯墊及耐高溫緩衝墊材料成本低、絕緣層的厚度容易控制、耐高溫緩衝墊可重複使用、且方便易得、利用率高、；層壓母線還具有電氣強度和拉伸剪切強度高、尺寸變化率小、局部放電量小、導熱性好等優點。
文檔編號H01B7/02GK102867572SQ20121038040
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者焦丕玉, 王姍姍, 王曉梅, 石磊, 朱宏 申請人:中國船舶重工集團公司第七一二研究所