一种PEEK电磁线的加工工艺的制作方法

本发明属于漆包线技术领域，具体涉及应用于驱动电机绕组线的一种peek电磁线的加工工艺。

背景技术：

新能源电动车驱动电机对绕组线的要求越来越高，如高击穿电压、高pdiv、耐高温、耐折弯等等。为达到驱动电机使用需求，漆包线必须增加漆膜厚度(双边可达300μm以上)。若使用现有的漆包线加工工艺生产这种超厚型漆膜有以下几点缺陷：其一、由于漆包线生产方式为多道涂覆+重复烘烤，为使漆膜达到指定的厚度，需要对原有漆包机进行改造，将几个机头合并在一起才能连续生产。改造后的漆包机产能下降，产品的单位能耗上升，同时排出的废气也大量增加。其二、工艺繁琐，产品需要经过三十次以上的涂覆烘烤过程，行线过长，要调整部分工艺参数：一方面，因生产中烘烤次数过多，易造成漆膜固化过度，损伤漆膜，从而影响产品性能，产品偏心度也比一般产品大。另一方面，产品在生产过程中漆包线多次往复经过导轮，也必定会对漆层造成损伤，造成产品质量下滑。最后，上述超厚型漆膜的设计是出于满足驱动电机线圈耐高电压和高pdiv的目的，但漆膜过厚会对其他性能产生负面影响；包括但不局限于出现漆膜柔韧性下降、驱动电机线圈绕制过程中漆膜易开裂、不能满足某些驱动电机长期在恶劣的工作环境(如高温环境)下使用等状况，从而给漆包线生产厂家及使用客户带来诸多困扰。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而使用可靠便捷的peek电磁线的加工工艺，其工艺控制点较少且步骤简化程度高，无需额外对漆包机进行改造，同时大幅度减少了废气废液的排放，降低能耗；按照本发明所提供的漆包线生产工艺所加工出的peek漆包线，具备了表面硬度大、耐刮擦、耐化学试剂、耐高温高压及能适应各种恶劣工作环境工作的优势，能满足现有厂家及客户对peek漆包线的生产加工及使用需求。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种peek电磁线的加工工艺，包括以下步骤：

1)、前期准备

将peek颗粒在100～150℃的温度下烘烤8小时以上；

2)、预热步骤

设置挤出机的各加热区温度，加热区包括上料区、预热区、挤出区和机头部分；上料区温度设置为100～150℃；预热区温度设置为600～680℃；挤出区分为三个加热区域，并沿挤出方向温度依次增加：一区温度为280～300℃；二区温度温度为330～360℃；三区温度为360～400℃，机头部分温度与挤出区的三区温度保持一致；等待各加热区域升温到位，并保温30分钟后，确保上料机内温度不低于100℃再进行上料，开始挤出操作；

3)、放线步骤

挤出机模口出料后，观察模口料的走向，进行芯线的偏心度调整；

4)、挤出涂覆步骤

挤出机的机头和模口处通过加热片直接接触式加热，并通过热点耦测温；温度一旦超过设定温度立刻停止加热，温度低于设定温度即开始加热，使温度保持设定的温度区间内；

5)冷却步骤

当环境温度在指定温度以下时，peek漆包线从模口出来后直接空气冷却；当环境温度大于或等于指定温度时，采用风冷和/或水冷方式进行冷却处理；

6)收线步骤。

在2)步骤中，上料所用芯线通过如下步骤制成：

a、拉丝步骤

将直径为2.5mm的铜杆经放线装置进入拉丝箱，通多次拉丝后达到指定产品规格，之后清洗并吹干线表残留水渍，再后经退火处理；退火时，退火炉温度为450～550℃；炉内的退火温度由电热管加热，热电耦实时监控控温；退火炉内使用水蒸气对铜杆进行保护，退火后再次进行铜线清洗流程；

b、涂漆步骤

经a步骤处理后的铜线，经过十八道次以上涂覆烘烤，直至漆膜到达指定厚度，形成所述芯线；之后将芯线经过收线装置收于线轴上，收线前芯线线表无表面润滑剂。

所述2)步骤中，挤出机预热区采用电热管加热，热电耦实时监控控温。

所述步骤3)中，当芯线的偏心度调整完毕后，将芯线从放线机引线，并依次穿过前张力轮、预加热区、机头、冷却区、后张力轮直至收线机线盘处。

所述5)步骤中，风冷方式为：peek漆包线出挤出机模口后，通过风冷机降温。

所述5)步骤中，水冷方式为：peek漆包线出挤出机模口10cm后直接没入冷却水中；冷却水的温度可通过加热器进行控制，从而控制涂层降温速度。

经由6)步骤收线后的peek漆包线，绝缘层总厚度为300μm以上，其中peek涂层厚度为80～200μm。

本发明的有益效果在于：

1)、本发明的加工流程主要为涂漆→烘烤→挤出；经由本发明制成的peek漆包线，其漆层厚度与普通漆包线的相同，加厚部分直接使用peek涂层替代，因此涂漆和烘烤过程可以直接使用现有漆包线生产线和加工工艺。挤出过程一次涂覆后直接冷却成型，较为简单，工艺控制点较少。相比使用传统工艺加工特厚型漆包线，本发明这种复合加工技术加工的peek电磁线的总绝缘层厚度相同，但加工过程简化许多，无需额外对漆包机进行改造，同时大幅度减少了废气废液的排放，能有效降低能耗。而在总绝缘厚度相同情况下，通过本发明的复合工艺加工的peek电磁线相比特厚型漆包线，其优势主要体现在表面硬度大、耐刮擦、耐化学试剂、耐高温高压及各种恶劣工作环境等多方面，极为契合现有的新能源电动车驱动电机中的绕组线使用环境，适用性极高。

附图说明

图1为peek漆包线的加工流程框图。

具体实施方式

在描述之前，首先对peek作以下说明：

peek也即聚醚醚酮，是聚芳醚酮类聚合物中的一种结晶性高分子，是最优秀的高性能工程塑料，基于以下原因我们选择peek作为本发明的外涂覆层材料：

1)、耐高低温，持续使用温度达260℃，低温可耐受-100℃。

2)、化学性能极为稳定，各种常见溶剂中只有能硫酸可溶解破坏它。

3)、耐水、海水、蒸汽，低渗透性，低吸湿性，长期放置在湿热条件下仍能保持结构及性能稳定。

4)、在熔融状态下具有良好的流动性，凝固后具有优异的机械性能和尺寸稳定性，使其可以通过挤出工艺一次性加工成型达到要求，降低了产品的加工难度和成本。

5)、在较宽的频率和温度范围内保持良好的电气特性，完全满足电磁线绝缘要求。

6)、无毒无污染，加工过程中产生的废料可完全回收，减少成本的同时环保清洁。

基于上述优势，peek作为本发明的外涂覆层材料，可满足本发明的设计需求。实际加工时，peek圆电磁线的主要原料为无氧铜杆、220级聚酰胺酰亚胺绝缘漆、纯peek树脂颗粒；扁线产品的主要原料为无氧铜杆、240级聚酰亚胺绝缘漆、纯peek树脂。而为便于理解，此处结合图1，对本发明的具体构造及工作方式作以下进一步描述：

本发明的整体加工步骤如图1所示的，共包括以下两大流程：

一、芯线制作流程：

首先将直径为2.5mm的半成品铜杆经过放线装置进入拉丝箱，通过多道拉丝后达到产品指定的规格，根据铜杆的规格决定拉丝的次数。由于被拉细的铜线表面沾满拉丝油、铜粉等污渍，必须经过清洗，清洗后吹干线表残留水渍，否则严重影响后续加工步骤。由于拉丝时铜线被模具挤压拉伸，硬度提高，韧性下降，电导率上升，需要对铜线进行退火处理使之软化。铜线经过退火炉，采用电热退火，退火炉的长度和dv值决定了退火温度，一般在450℃到550℃之间。炉内的退火温度由电热管加热，热电耦实时监控控温实现。同时，为防止高温使铜杆氧化，炉内使用水蒸气对铜杆进行保护。退火后一样需要再次清洗铜线去除残余的污渍。

退火完成的铜线进入涂漆步骤，并通过多道涂漆模层层涂覆后烘焙。线每通过一个涂漆模，线表附着漆液，随即进入大炉进行烘烤。大炉为电热炉，涂了漆的导线在高温中，溶剂蒸发，漆基树脂交联固化成膜。而导线从大炉中出来后再次进入涂漆模进行第二次涂漆，之后再次烘烤。经过十八道次以上涂覆烘烤后漆膜到达指定厚度。之后经过收线装置收于线轴上。

注意收线前不能涂覆表面润滑剂，否则影响下一步peek外覆层相对芯线线表的附着性。

二、peek漆包线制作流程：

本发明采取挤出工艺来进行后续的peek外覆操作，所用生产设备为常见的挤出生产线，加工流程如图1所示。

1)、前期准备

由于加工peek需要保证材料的纯净清洁，不能潮湿，否则影响加工的过程、涂层结构以及产品性能，所以加工前需将peek颗粒在100～150℃的温度下烘烤8小时以上以保证完全去除水分。对模具、螺杆、炉膛、各加热单元和冷却区等重要部件进行开机前清理和检查，确保生产设备及原料不受污染。

2)、预热步骤

设置挤出机的各加热区温度，加热区包括上料区、预热区、挤出区和机头部分。上料机内温度设置为100～150℃，与烘箱烘料的温度保持一致或稍高，可以彻底烘干料筒内残留水分，保证peek料进入料筒后不会受潮。预热区作用一是对漆包线线表去湿，二是将漆包线预加热，防止漆包线进入机头时部分因突然受热导致漆膜破裂起皮。预热区采用电热管热辐射式加热，温度设置为600～680℃，线径越大，行线速度越快则温度应设置得越高，预热区温度过高或行线速度过慢同样会导致漆层烘烤过度，使漆层老化。挤出区分为三个加热区域，并沿挤出方向温度依次增加：一区温度为280～300℃，peek熔点为334℃，一区温度过高导致料进入炉膛后立刻融化并堵塞淤积，温度过低会影响后续peek料的熔融效果；二区温度为330～360℃，料开始熔化；三区温度为360～400℃，保证物料熔融完全，同时此温度区间peek熔体的流动性较好。机头部分包括法兰、机头和模口，这三个加热区的温度与挤出区三区温度保持一致，轻易改变温度会造成熔体流动性变化，影响涂覆效果。等待各加热区域升温到位，并保温30分钟后进行上料，开始挤出操作。预热区使用热点耦测温进行反馈，以控制预热区内温度恒定。当开始挤出时，同时对模口偏心度进行预调整，并在出料后再进行二次调整。

3)、放线步骤

模口出料后，观察模口料的走向，出料会向偏心度大的方向偏转，拧紧此方向的紧固螺丝，不断精确调整偏心度。调整完毕之后从放线机引线，依次穿过前张力轮、预加热区、机头、冷却区、后张力轮直至收线机收到线盘上。

4)、挤出涂覆步骤

机头和模口部分最为关键，温度变化直接影响物料的流动，进而影响涂覆的效果，所以必须保证在加工过程中出料处温度恒定。机头和模口外有加热片直接接触式加热，热点耦测温。温度一旦超过设定温度立刻停止加热，温度低于设定温度即开始加热，使温度保持设定的温度区间内。根据产品所需peek涂层的厚度来调整主机转速即螺杆转速和牵引速度即行线速度，这两个参数并不固定；但提高牵引速度同时也要升高预热温度，牵引速度也不宜过快或过慢，过快会导致产品线被过度拉伸，过慢则绝缘漆层被烘烤过度。上述设定温度见预热步骤，一般情况下设定温度与挤出区的三区温度应当保持一致。

5)冷却步骤

前述的指定温度，实际上也是多根据现场状况而定，如在冬天加工车间内温度较低时(如20℃或更低)可直接采取空气冷却方式。而当环境温度较高(如20℃以上)时，可以打开冷却风机对线表面涂层进行加速降温冷却。这两种冷却方式得到的线表发白，peek的结晶度不高，硬度较高，韧性较低。水冷需要将peek急速冷却，出模口10cm左右完全进入水中，也即在peek完全凝固前必须完全入水。冷却水要求洁净无污染，通过循环系统不停供往最前端，以保证线入水处时刻接触的是冷水，并在极短时间内从出模口温度降到几十度。冷却水的温度亦可通过加热器进行控制，从而控制涂层降温速度。通过水冷方式得到的产品peek涂层透明，线表颜色为漆层颜色，peek结晶度高，韧性较高，硬度较低。

6)收线步骤

peek漆包线收线前不需要涂覆表面润滑剂。收线完成后挤出炉膛内余料进行关机清理回收等工作。收线后的peek漆包线，绝缘层总厚度为300μm以上，其中peek涂层厚度为80～200μm。

当然，以上为本发明的其中一种具体的实施例。实际操作时，对其中部分已知步骤的惯性做法替代，或在已知本发明的技术流程状况下对部分温度区间进行细微性的常规变换等，均应当作为等同或相似设计而落入本发明的保护范围内。