箔式容性线圈烧结工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种箔式容性线圈烧结工艺，属于变压器线圈制作【技术领域】。本发明箔式容性线圈烧结工艺，在材料选择上考虑材料的收缩性和自身的绝缘性能，同时利用抽真空和烧结的方式使线圈成型，大大降低的生产制造成本；采用本发明烧结工艺，可以省去干燥、一次浸漆、二次干燥、二次浸漆的流程，线圈绕制完毕后，直接进入烧结炉，经过4个小时的烧结后，待温度降低到40℃时就可以脱模，无需考虑在此过程的漏胶问题，只需在操作前将流程和温度设定好，设备可自行工作；本发明烧结工艺，通过自身的材料绝缘来保证，不需要借助绝缘漆来绝缘，所以对环境没有污染。
【专利说明】箔式容性线圈烧结工艺
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于变压器线圈制作【技术领域】，尤其涉及一种箔式容性线圈烧结工艺。
【背景技术】
[0002]目前，在变压器、电容器、电抗器等电工产品的制造行业中，所有的线圈(绕组)均采用有绝缘的导线(导体)绕制在绝缘筒、工装模具上，通过干燥、浸漆(注油)、固化、抽真空以及环氧浇注的方式完成，因此采用原先的生产制造工艺，存在着很多的缺点，如电压绝缘性能低、生产成本较高，生产周期较长。
[0003]所谓容性变压器就是在常规干式变压器上加装一组容性线圈，其容性线圈就是充分利用电容器的隔直流通交流的特性和电容器的充放电原理，此变压器不但具有常规的变电功能，同时既能满足隔直流通交流又能满足充放电的容性特性，从而达到既能消谐又能补偿的目的。
[0004]所谓的电容，其特性要求是两极间(两箔间)距离越小电容量越大，两极间(两箔间)的面积越大电容量越大；以之相反，容性变压器的线圈绕制两极间的层间绝缘越厚(即层间距离越大)耐压性和抗局放性也就越高；两者相互矛盾。但是，在变压器的制造行业中，极间的耐压性和抗局放性又与极间(或层间)绝缘材料所包含的气体和绝缘材料自身的绝缘特性有很大的关系。
[0005]具体来讲(按在变压器绕组的生产方面进行举例)，①绝缘性能，常规变压器的生产工艺选取的绝缘材料都是采用经过预浸绝缘漆的材料，如预浸DM、预浸SHS、预浸DMD等，上述材料均不具有收缩的能力，用上述材料绕制的变压器线圈都需要通过干燥、真空浸漆、环氧浇注的方式来提高产品整体的绝缘性能，往往在绝缘性能提升的同时，又会存在其他问题，如由于在绕制过程中，导线或者是箔与绝缘材料之间的间隙很小，在抽真空时不能将两层绝缘之间的气体全部排尽，但是一旦有气体存在在线圈的内部，就会影响线圈的耐压水平和局放(局部放电)水平，在长期的工作状态下，就会使线圈击穿，影响设备和正常生产的正常运行，远远不能达到设计的状态；②生产成本较高，普通的生产工艺，在原材料的选择方面会考虑到原材料自身的耐压水平，所以就无条件的放大材料的厚度，从而使产品的体积也增大，还要用其他的绝缘材料进行辅助(如浸绝缘漆)才能达到绝缘的效果，所以总体成本较高；③生产周期较长，常规干式变压器生产周期需要7-12天，这其中不包括材料的供应，每生产出一只线圈的时间大概在24-36小时之间，按照浸漆工艺来讲，首次干燥需要6-8小时(此时间需根据变压器线圈的大小来决定)，真空浸漆必须要确保6-8小时，二次干燥需要6-8小时，二次浸漆必须要确保6小时，按照环氧浇注工艺来讲，材料、模具预热需要6-8小时，抽真空和浇注需要2小时，整体的固化时间却是要在24小时(其中不包括装模、脱模时间、甚至在浇注过程中漏胶情况)；④在很多变压器的制造企业，特别是在线圈处理工段，环境都比较脏，并且有很多的粉尘，同时由于绝缘漆的气味，很多时候员工都必须佩带很好的防护劳保用品后才能对其操作，对环境有一定的污染，辅助的绝缘材料如浸溃漆、稀释剂、环氧树脂、固化剂等都是高腐蚀性、高挥发的化学材料，在使用过程中若没有一定的预警防范措施和紧急应急预案，后果将不堪设想。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种箔式容性线圈烧结工艺。本发明箔式容性线圈烧结工艺，通过下述技术方案来实现:
[0007]( I)选择与主绝缘和端绝缘为同一种材质的内外保护绝缘；
[0008](2)将单向收缩的绝缘膜绕制在模具上，最少达到Imm厚度，将倒角的引线焊接到金属箔的一端，同时需将引线放入引线槽内，用胶带固定，后按照每层金属箔之间放两层或者三层绝缘膜的要求进行绕制；
[0009](3)绕制好的线圈安装外模进行固定，放入真空烧结炉内，将两层或者三层线圈的引线采取交叉的方式进行短接；
[0010](4)对模具底部进行加热，使得模具上下形成温度差，底部加热到温度不超过绝缘膜收缩温度，在加热的过程中对炉内进行抽真空，在达到预定温度差时停止底部加热，开启涡流加热，通过可控硅调整电压，同时根据线圈的大小，还需进行过电流加热。
[0011](5)在烧结过程中，外加抽真空的方式将线圈内部的气体全部排出线圈外，当温度达到绝缘膜完全收缩的温度时，停止所有加热；
[0012](6)最后向真空炉内注入惰性气体，当炉内温度降至40°C时，打开炉门，取出线圈进行脱模。
[0013]本发明箔式容性线圈烧结工艺，在材料选择上考虑材料的收缩性和自身的绝缘性能，同时利用抽真空和烧结的方式使线圈成型，大大降低的生产制造成本；采用本发明烧结工艺，可以省去干燥、一次浸漆、二次干燥、二次浸漆的流程，线圈绕制完毕后，直接进入烧结炉，经过4个小时的烧结后，待温度降低到40°C时就可以脱模，无需考虑在此过程的漏胶问题，只需在操作前将流程和温度设定好，设备可自行工作；本发明烧结工艺，通过自身的材料绝缘来保证，不需要借助绝缘漆来绝缘，所以对环境没有污染。
【具体实施方式】
[0014]容性线圈包括金属箔(铜箔或者是铝箔)、主绝缘膜和外接引线，所述主绝缘膜包括箔间绝缘、端绝缘、内外保护绝缘，本发明箔式容性线圈烧结工艺包括以下步骤:
[0015](I)绕制前准备:根据图纸要求，选择合适的内外保护绝缘，材质需与主绝缘和端绝缘为同一种材质；
[0016](2)线圈绕制:将选好的单向收缩的绝缘膜绕制在特制模具上，最少达到Imm厚度，将事先倒角的引线焊接到金属箔的一端，同时需将引线放入引线槽内，用一定强度的胶带固定，以免在绕制时引线脱离出槽内，导致线圈变形，后按照每层金属箔之间放两层或者三层绝缘膜的要求进行绕制；
[0017](3)将绕制好的线圈安装外模进行固定，放入定制真空烧结炉内，将两层或者是三层线圈的引线采取交叉的方式进行短接；
[0018](4)首先对模具底部进行加热，使得模具上下形成温度差，底部加热到温度不超过绝缘膜收缩温度，在加热的过程中要对整个炉内进行抽真空，在达到预定温度差时停止底部加热，开启涡流加热，通过可控硅调整电压，目的是使绝缘膜之间的气体能很好的排出线圈外，同时根据线圈的大小，为了是线圈内外、上下都能温度均衡，在此过程中还需进行过电流加热；
[0019](5)在烧结过程中，外加抽真空的方式将线圈内部的气体全部排出线圈外，当温度达到绝缘膜完全收缩的温度时，停止所有加热；
[0020](6)最后向真空炉内注入惰性气体，如N2，缓慢注入惰性气体的目的是使线圈冷却和与空气隔绝的作用，当炉内温度降至40°C时，打开炉门，取出线圈进行脱模。
[0021]为了控制成本，所述绝缘膜的材料主要为辐照交联的聚酯(简称PET)、辐照交联的聚乙烯(PE)或辐照交联的聚丙烯(PP)。为了提高导磁性，所述模具的材料为45钢或者40GR。步骤(4)中所述的预定温度差为模具上下每100毫米的温度差，其值为10-15°C。所述惰性气体为氮气(N2)。
[0022]在成本问题上，烧结工艺采用的通过绝缘膜自身收缩提升产品的绝缘性能，而不是依靠辅助绝缘材料或者是提高绝缘材料的厚度来提升产品的绝缘性能，所以在材料成本、产品体积、能源成本上会大大减小。并且采用烧结工艺只需要一台烧结炉(其造价在40万之内)，而在常规线圈的后处理过程中，需要的设备很多，如真空干燥炉、浸漆罐、固化炉、烧注te等等，其造价在loo万左右。
[0023]在生产周期上，烧结工艺的温度控制点按照绝缘材料的性质进行决定，不同的绝缘材料起始收缩点不同、完全收缩点不同，整套流程下来的时间在4小时以内，大大降低了产品的生产周期。
[0024]在环境方面，由于采用了烧结工艺，在生产过程中不需要添加任何的化学成分作为辅助的绝缘材料，所以也无需考虑带有化学成分的材料的处理问题，对环境没有任何的污染。
[0025]采用本发明所述的箔式容性线圈烧结工艺加工的箔式容性线圈绝缘性能好，也不会存在局部放电和耐压过低的现象；本烧结工艺还具有生产成本低、生产周期短；对环境无染污等优点。
【权利要求】
1.一种箔式容性线圈的烧结工艺，其特征在于包括以下步骤: (1)选择与主绝缘和端绝缘为同一种材质的内外保护绝缘膜； (2)将单向收缩的绝缘膜绕制在模具上，最少达到Imm厚度，将倒角的引线焊接到金属箔的一端，同时需将引线放入引线槽内，用胶带固定，后按照每层金属箔之间放两层或者三层绝缘膜的要求进行绕制； (3)绕制好的线圈安装外模进行固定，放入真空烧结炉内，将两层或者三层线圈的引线采取交叉的方式进行短接； (4)对模具底部进行加热，使得模具上下形成温度差，底部加热到温度不超过绝缘膜收缩温度，在加热的过程中对炉内进行抽真空，在达到预定温度差时停止底部加热，开启涡流加热，通过可控硅调整电压，同时根据线圈的大小，还需进行过电流加热。
2.(5)在烧结过程中，外加抽真空的方式将线圈内部的气体全部排出线圈外，当温度达到绝缘膜完全收缩的温度时，停止所有加热； (6)最后向真空炉内注入惰性气体，当炉内温度降至40°C时，打开炉门，取出线圈进行脱模。
3.根据权利要求1所述的箔式容性线圈的烧结工艺，其特征在于:所述的绝缘膜为辐照交联的聚酯、辐照交联的聚乙烯或辐照交联的聚丙烯。
4.根据权利要求1所述的箔式容性线圈的烧结工艺，其特征在于:所述模具的材料为45钢或者40GR。
5.根据权利要求1所述的箔式容性线圈的烧结工艺，其特征在于:所述惰性气体为氮气。
6.根据权利要求1所述的箔式容性线圈的烧结工艺，其特征在于:步骤(4)中所述的预定温度差为模具上下每100毫米的温度差,其值为10-15°c。
【文档编号】H01F41/04GK103762071SQ201310754404
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】赵红军 申请人:江苏有能电力自动化有限公司