一種高導熱高透氣性少膠雲母帶的製作方法

2023-06-13 05:58:16 1

專利名稱：一種高導熱高透氣性少膠雲母帶的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高導熱高透氣性少膠雲母帶。
背景技術：
隨著電機電壓等級、容量的不斷提高，對電機絕緣的要求也不斷提高。目前，大型高壓電機主要採用少膠真空壓力浸潰(VPI)和多膠模壓兩種絕緣處理工藝。20世紀70年代，美國西屋電氣等跨國公司提出了電機絕緣少膠化理論，開始使用以少膠雲母帶作為主絕緣材料的VPI絕緣新工藝生產高壓電機。由於少膠VPI主絕緣提高了雲母含量，一方面，可以在大幅減薄絕緣厚度的同時提高電機的電壓水平、耐電暈等各方面性能，使得高壓電機技術水平有了質的飛躍，因此少膠VPI絕緣處理工藝具有更加廣闊的應用前景；而另一方面，隨著電機的電壓等級和單機容量的不斷增大，運行時產生的損耗也隨之增加，損耗轉變成熱能，使得電機的溫升增高，而高溫是導致絕緣的電氣性能、機械性能和壽命降低以及 絕緣件鬆動的重要原因。因此高壓電機運行過程中的發熱、傳熱、冷卻直接影響到電機的工作效率、使用壽命和可靠性等重要指標，解決電機的發熱、傳熱、冷卻問題已成為現代電機技術發展急需解決的問題之一。已知，導熱熱阻(R)是用來表徵材料層或材料本身抵抗熱流通過的能力或稱阻力，其表示為材料的厚度U)與材料的導熱係數(λ)的比值
OΛ = I
O由上式可知，一方面可以通過減薄絕緣厚度來降低熱阻，但由於要保證絕緣足夠的擊穿電壓，這種方法受到極大的限制。另一方面可以採用具有高導熱係數的雲母主絕緣結構和絕緣處理工藝，降低熱阻，這種方法主要依賴於對絕緣材料導熱係數的提高。因此，開發具有高導熱係數的少膠雲母帶主絕緣材料已成為國際上絕緣材料的重要研究方向。株式會社東芝澤使雄等人將含有無機導熱填料的導熱漿料塗覆於普通少膠雲母帶玻璃布面製備了高導熱少膠雲母帶(CN 100576372C)，但這種方法在塗覆導熱漿料時，會導致少膠雲母帶膠粘劑含量增大，使得雲母帶的導熱率提升有限，另一方面會造成玻璃布網孔的堵塞，大幅降低少膠雲母帶的透氣性，使用這種高導熱少膠雲母帶，不利於VPI處理過程中浸潰樹脂的滲入，特別是對於電壓等級高，絕緣層數多，絕緣厚度大的絕緣結構難以完全浸透，從而產生絕緣氣隙甚至絕緣內部發空分層，使得絕緣整體性下降，最終也難以實現整個絕緣結構導熱性提高的目的，電氣絕緣性能也難以達到使用要求。之後,西門子James D. B. Smith等人使用具有比普通環氧樹脂具有更佳導熱性的液晶環氧樹脂作為膠粘劑製備了高導熱少膠雲母帶(US7268174B2)，但液晶環氧樹脂高昂成本和價格，也難以真正實現工業化批量生產和實際應用，同時液晶環氧樹脂導熱率的提高非常有限，也沒能解決雲母帶透氣性差的根本問題。事實上，上述提及的用於製備具有高導熱係數的少膠雲母帶的生產方法也是現有技術生產少膠雲母帶的通用方法，即使用溶劑和樹脂配製成雲母帶膠粘劑溶液，浸潰補強材料後與雲母紙混合後，再經過加熱去除溶劑，收卷並分切成雲母帶。該方法不管使用何種溶劑，何種雲母帶以及何種補強材料，均存在著所得雲母帶的透氣性不好，經過浸膠的玻璃布發生變硬、變脆以及大量溶劑揮發導致的原料浪費以及環境汙染問題的不足。為了解決上述問題，本申請人於2011年遞交了名稱為「高透氣性少膠雲母帶的製備方法」的專利申請，該專利申請公開號為CN 102412041A。在該專利申請中，申請人創新使用具有高透氣性的雲母紙，將軟化點在40°C以上的無溶劑固體粉末樹脂，均勻噴灑在雲母紙表面，經輥筒熱軋熔融粘合雲母紙和玻璃布，熔融後的粉末樹脂呈點狀分布，點與點之間存在大量孔隙通道，保持了雲母帶極高的透氣性；同時也避免了雲母帶變硬、發脆以及大量溶劑揮發造成的原料浪費和環境汙染問題。該專利申請為製備高透氣性少膠雲母帶提供了一個新思路，能夠獲得與現有技術相比優異的高透氣性。但是是否可以基於該方法，在不影響雲母帶高透氣性性能的同時賦予雲母帶其它優異性能例如高導熱性則是不可預期的。鑑於同時具有高導熱性和高透氣性的少膠雲母帶能夠為大型高壓電機線圈(線棒)提供優異的導熱性，絕緣整體性和電氣性能，延長電機的絕緣壽命，開發同時具有高導熱性和高透氣性的少膠雲母帶，特別是可通過經濟環保的方法製備得到的具有高導熱性和高透氣性的少膠雲母帶具有重要的意義。為此，本申請人在已有的研究基礎上，進一步對於該工藝在制·備高透氣性高導熱性少膠雲母帶方面的應用進行了大量研究，提出本實用新型。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種可通過經濟環保的方法製備得到的高導熱高透氣性少膠雲母帶。為解決以上技術問題，本實用新型採取如下技術方案一種高導熱高透氣性少膠雲母帶，包括雲母紙層、補強材料層、位於雲母紙層與補強材料層之間的樹脂膠粘劑層，特別是，所述樹脂膠粘劑層包括點狀分布在雲母紙層與補強材料層界面上的樹脂膠粘劑，在點狀均勻分布的樹脂膠粘劑之間形成有孔隙通道，雲母紙層由導熱率為廣I. 5W/m*K、透氣度為2(T300S/100cm3的雲母紙構成；補強材料層由導熱率為f3W/m*K的纖維布構成；所述樹脂膠粘劑由導熱率為O. 7^1. 2W/m*K、粒徑大小為6(Γ200目、熔融溫度為10(Tl8(rC的高導熱樹脂粉末構成；所述的高導熱高透氣性少膠雲母帶還包括均勻分散在雲母紙層與補強材料層之間的導熱短纖維，該導熱短纖維的直徑為
O.Γ100 μ m,長度為5 μ nTlOmm，導熱係數為2 200W/m*K ;所述高導熱高透氣性少膠雲母帶的導熱率為O. 6 2W/m*K，透氣性為5(T450s/100cm3。根據本實用新型，所述的雲母紙、纖維布、高導熱樹脂粉末以及導熱短纖維均可通過商購獲得。進一步地，所述導熱短纖維可以為氮化硼、氮化矽、碳化矽、氧化矽、氧化鋁或氮化鋁纖維。進一步地，所述雲母紙為非煅燒白雲母紙，其厚度為O. Γ0. 2mm，單位面積質量為8(T220g/m2。進一步地，所述的纖維布為電工級高強度無鹼玻璃纖維布、氮化矽纖維布、碳化矽纖維布或氮化硼纖維布。進一步地，所述纖維布的厚度為O. 01(T0. 060mm，單位面積質量為l(T50g/m2。[0018]由於以上技術方案的實施，本實用新型與現有技術相比具有如下優點本實用新型選擇高導熱高透氣性的雲母紙作為基材，高導熱短纖維布作為補強材料，並在高導熱高透氣性雲母紙上同時設置點狀分布的高導熱樹脂膠粘劑和高導熱短纖維，在點狀分布的高導熱樹脂膠粘劑之間形成有大量的孔隙通道，保證了少膠雲母帶的高透氣性能，加入的高導熱短纖維與加入的高導熱樹脂膠粘劑一起提高了整個雲母帶的導熱性能。此外，本實用新型的雲母帶可採用與CN 102412041A公開的方法類似的方法製備，既經濟又環保。
以下結合附圖
和具體的實施方式對本實用新型做進一步詳細的說明。圖I為根據本實用新型的高導熱高透氣性少膠雲母帶的主視結構示意圖；圖2為圖I中A向示意圖；圖3為根據本實用新型的高導熱高透氣性少膠雲母帶的生產流程示意圖；其中1、雲母紙層；2、補強材料層；3、樹脂膠粘劑；4、孔隙通道；5、導熱短纖維。
具體實施方式
如圖I和2所示，高導熱高透氣性少膠雲母帶包括雲母紙層I、補強材料層2、位於雲母紙層I和補強材料層2之間的樹脂膠粘劑層以及導熱短纖維5。該樹脂膠粘劑層包括呈點狀均勻分布在雲母紙層I和補強材料層2界面上的樹脂膠粘劑3以及導熱短纖維5。在點狀樹脂膠粘劑3之間的構成大量孔隙通道4。其中雲母紙層I由雲母紙構成，雲母紙為非煅燒白雲母紙，其透氣性為175s/100cm3，導熱率為I. 09W/m*K,單位面積總質量為181g/m2。補強材料層2由導熱率為2W/m*K，單位面積質量為23. 2g/m2的碳化矽陶瓷纖維布構成。樹脂膠粘劑3由導熱率為O. 95W/m*K，粒徑為90-120目，熔融溫度為135°C的高導熱樹脂粉末構成。導熱短纖維5為氮化硼纖維,其長度為50 μ πΓ500 μ m,導熱係數為15W/m*K。上述高導熱高透氣性少膠雲母帶的總質量為219. 2g/m2，厚度為O. 160mm,膠粘劑含量為15g/m2，透氣度(初始)為245S/100cm3，挺度(柔軟性)28N/m,導熱率為O. 95W/m*K。透氣度(I年後)為467s/100cm3,挺度(I年後)41N/m。如圖3所示，高導熱高透氣性少膠雲母帶可通過如下步驟製備(I)雲母紙放卷；(2)、纖維布放卷；(3)、在雲母紙放卷後，同時噴撒高導熱樹脂粉末和氮化硼纖維，經130°C預熱後，與碳化矽陶瓷纖維布於熱壓輥140°C熱壓作用下完成複合。( 4 )、收卷，分切，S卩得所述少膠雲母帶。以上對本實用新型做了詳盡的描述，但本實用新型不限於上述的實施例。凡根據本實用新型的精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.一種高導熱高透氣性少膠雲母帶，包括雲母紙層(I)、補強材料層(2)、位於所述雲母紙層(I)與補強材料層(2)之間的樹脂膠粘劑層，其特徵在於所述樹脂膠粘劑層包括點狀分布在所述雲母紙層(I)與補強材料層(2)界面上的樹脂膠粘劑(3)，在所述點狀均勻分布的樹脂膠粘劑(3)之間形成有孔隙通道(4)，所述的雲母紙層(I)由導熱率為fl.5W/m*K、透氣度為2(T300S/100cm3的雲母紙構成；所述的補強材料層(2)由導熱率為廣3 W/m*K的纖維布構成；所述樹脂膠粘劑(3)由導熱率為O. 7^1. 2W/m*K、粒徑大小為6(Γ200目、熔融溫度為10(T18(TC的高導熱樹脂粉末構成；所述的高導熱高透氣性少膠雲母帶還包括均勻分散在所述的雲母紙層(I)與補強材料層(2)之間的導熱短纖維(5)，該導熱短纖維(5)的直徑為O. f ΙΟΟμπι，長度為5μπι 10mm，導熱係數為2 200 W/m*K ;所述高導熱高透氣性少膠雲母帶的導熱率為O. 6 2W/m*K，透氣性為5(T450s/100cm3。
2.根據權利要求I所述的高導熱高透氣性少膠雲母帶，其特徵在於所述樹脂膠粘劑(3)均勻分布在所述的雲母紙層(I)與補強材料層(2)界面上。
3.根據權利要求I所述的高導熱高透氣性少膠雲母帶，其特徵在於所述導熱短纖維(5 )為氮化硼、氮化矽、碳化矽、氧化矽、氧化鋁或氮化鋁纖維。
4.根據權利要求I所述的高導熱高透氣性少膠雲母帶，其特徵在於所述雲母紙為非煅燒白雲母紙，其厚度為O. Γ0. 2mm，單位面積質量為8(T220g/ m2。
5.根據權利要求I所述的高導熱高透氣性少膠雲母帶，其特徵在於所述的纖維布為電工級高強度無鹼玻璃纖維布、氮化矽纖維布、碳化矽纖維布或氮化硼纖維布。
6.根據權利要求I或5所述的高導熱高透氣性少膠雲母帶，其特徵在於所述纖維布的厚度為O. 01(T0. 060mm，單位面積質量為l(T50g/m2。
專利摘要本實用新型公開了一種高導熱高透氣性少膠雲母帶，其包括雲母紙層、補強材料層、樹脂膠粘劑層，該樹脂膠粘劑層包括點狀分布在雲母紙層與補強材料層界面上的樹脂膠粘劑，在點狀均勻分布的樹脂膠粘劑之間形成有孔隙通道，所述的高導熱高透氣性少膠雲母帶還包括均勻分散在雲母紙層與補強材料層之間的導熱短纖維，該導熱短纖維的直徑為0.1~100μm，長度為5μm~10mm，導熱係數為2~200W/m*K。本實用新型的雲母帶同時具有高導熱高透氣性能，柔軟性好，適用期長，製備方法經濟環保。
文檔編號H01B17/60GK202711885SQ201220245728
公開日2013年1月30日 申請日期2012年5月29日 優先權日2012年5月29日
發明者徐偉紅, 王文, 夏宇, 王見知 申請人:蘇州巨峰電氣絕緣系統股份有限公司