专利名称：带状部件或片状部件以及生产带状部件或片状部件的方法
技术领域：
本发明涉及用于电磁线圈、电磁设备等的带状部件(tapemember)或者片状部件(sheet member)，以及生产带状部件或者片状部件的方法。
背景技术：
通过改善电磁线圈的冷却性能，能够使电磁设备高效、紧凑、和经济。作为改善电磁线圈冷却性能的方法，要求用于电磁线圈外围的电绝缘材料有很高的导热率。到目前为止，已经公开了一种高导热的云母基片状体，其具有含无机粉末的衬里材料(参见专利文献1)。然而，根据这种方法，由于云母层没有表现出足够的导热性，所以在生产电磁线圈的情况下绝缘层的导热性不足。
而且，通过利用结晶环氧树脂作为树脂来提高树脂导热率的方法已经被公布了(参见专利文献2)。然而，难以对树脂进行处理，因为它在常温下为固体。
此外，利用鳞状和高导热率的材料以及云母的方法也已经被公布了(参见专利文献3)。然而，在这种方法中，除非该鳞状和高导热率的材料具有足够高的纵横比，否则不能生产出云母纸，并且虽然采用了鳞状氧化铝作为具有高纵横比的材料的实例，其中纵横比为直径和厚度的比，但是氧化铝具有很高的介电常数，因此对于电绝缘材料来讲，氧化铝并不是优选的。
专利文献1Jpn.Pat.Appln.KOKAI公开号2002-93257专利文献2Jpn.Pat.Appln.KOKAI公开号11-323162专利文献3Jpn.Pat.Appln.KOKAI公开号2000-58314
发明内容
本发明的目的是提供一种高导热率的带状部件或者片状部件以及容易地生产高导热率的带状部件或者片状部件的方法。
根据本发明的权利要求1，云母带状部件或者云母片状部件包括含云母层和衬里材料，其中，含云母层包含鳞状颗粒、导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒、以及粘合剂。
根据相应于权利要求8的本发明，一种制造带状部件或者片状部件的方法包括第一步骤，通过混合鳞状颗粒、浆料以及介质中的粘合剂而得到混合溶液，其中所述浆料是通过将导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒混合在水或溶剂中而得到的；第二步骤，通过对在第一步骤中所得到的混合溶液进行过滤和干燥来得到混有精细颗粒的纸，该纸包括鳞状颗粒和热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒；第三步骤，使在第二步骤中所得到的混有精细颗粒的纸与衬里材料粘合。
根据相应于权利要求9的本发明，一种制造带状部件或者片状部件的方法包括第一步骤，通过混合鳞状颗粒和浆料而得到混合溶液，其中所述浆料是通过将导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒混合在水或溶剂中而得到的；第二步骤，对在第一步骤中所得到的混合溶液进行过滤和干燥以得到中间纸，利用粘合剂浸渍所得到的中间纸，并且进行干燥以得到混有精细颗粒的纸，该纸包括鳞状颗粒和热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒；第三步骤，使在第二步骤中所得到的混有精细颗粒的纸与衬里材料粘合。
根据相应于权利要求10的本发明，一种制造带状部件或者片状部件的方法包括第一步骤，通过混合粘合剂和浆料而得到浆料溶液，其中所述浆料是通过将导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒混合在水或溶剂中而得到的；第二步骤，通过使鳞状颗粒与水或溶剂混合，来得到含有鳞状颗粒的浆液；第三步骤，通过对在第二步骤中所得到的含有鳞状颗粒的浆料进行过滤和干燥，来得到中间纸；第四步骤，通过利用在第一步骤中所得到的浆料溶液浸渍在第三步骤中所得到的中间纸并接着对浆料溶液进行干燥，来得到混有精细颗粒的纸，该纸包括鳞状颗粒和热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒；以及第五步骤，使在第四步骤中所得到的混有精细颗粒的纸与衬里材料粘合。
根据相应于权利要求11的本发明，一种制造带状部件或者片状部件的方法包括第一步骤，通过混合金属醇盐、水、以及溶剂，来得到混合溶液；第二步骤，通过使催化剂与在第一步骤中所得到的混合溶液混合，来得到溶胶溶液；第三步骤，通过对经混合鳞状颗粒和水而得到的溶液进行过滤和干燥，来得到中间纸；第四步骤，通过利用在第二步骤中所得到的溶胶溶液浸渍在第三步骤中所得到的纸并对该纸进行干燥，来得到混有精细颗粒的纸；第五步骤，使在第四步骤中所得到的混有精细颗粒的纸与衬里材料粘合。
根据相应于权利要求12的本发明，一种制造带状部件或者片状部件的方法包括第一步骤，通过混合金属醇盐、水、浆料、以及溶剂，来得到混合溶液，其中所述浆料是通过将导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒混合在水或溶剂中而得到的；二步骤，通过使催化剂与在第一步骤中所得到的混合溶液混合，来得到溶胶溶液；第三步骤，通过对经混合鳞状颗粒和水而得到的溶液进行过滤和干燥，来得到中间纸；第四步骤，通过利用在第二步骤中所得到的溶胶溶液浸渍在第三步骤中所得到的纸并对该纸进行干燥，来得到混有精细颗粒的纸；第五步骤，使在第四步骤中所得到的混有精细颗粒的纸与衬里材料粘合。
根据相应于权利要求13的本发明，一种制造带状部件或者片状部件的方法包括第一步骤，通过混合金属醇盐、水、以及导热率为0.5W/mK或更高的溶剂，来得到混合溶液；二步骤，通过使催化剂与在第一步骤中所得到的混合溶液混合，来得到溶胶溶液；第三步骤，通过对经混合鳞状颗粒和水而得到的溶液进行过滤和干燥，来得到中间纸；第四步骤，通过利用在第二步骤中所得到的溶胶溶液浸渍在第三步骤中所得到的纸并对该纸进行干燥，来得到混有精细颗粒的纸；第五步骤，使在第四步骤中所得到的混有精细颗粒的纸与衬里材料粘合。
附图简述
图1是用于说明本发明例1的片状部件或带状部件的横截面图；图2是示出图1所示的片状部件或带状部件的导热率与炭黑含量的相关性的曲线图；图3示出图1所示的片状部件或带状部件的导热率与氧化铝含量的相关性的曲线图；图4是说明本发明例2的混有氧化铝精细颗粒的云母纸的制造方法的流程图；图5是说明本发明例3的混有氧化铝精细颗粒的云母纸的制造方法的流程图；图6是说明本发明例4的混有氧化铝精细颗粒的云母纸的制造方法的流程图；图7是说明本发明例5的有机-无机混合云母纸的制造方法的流程图；图8是用于说明本发明例7的片状部件或带状部件的横截面图；图9是说明本发明例8的混有氧化铝精细颗粒的云母纸的制造方法的流程图；图10是说明常规云母纸的制造方法的流程图；图11是说明本发明例9的混有氧化铝精细颗粒的云母纸的制造方法的流程图；图12是说明本发明例10的混有氧化铝精细颗粒的云母纸的制造方法的流程图；图13是说明本发明例11的混有氧化铝精细颗粒的云母纸的制造方法的流程图；图14是说明本发明例12的混有氧化铝精细颗粒的云母纸的制造方法的流程图；图15是用于说明本发明例13的发电机线圈的一部分的横截面图；图16是用于说明本发明例14的发电机线圈的一部分的横截面图。
本发明的最佳实施方式例1图1示出本发明的云母带状部件或云母片状部件的横截面图。云母带状部件或云母片状部件包括含云母层和衬里材料，并且含云母层包括鳞状颗粒1、导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒2(以下被称为导热颗粒)、以及粘合剂3。
鳞状颗粒1包含云母和氮化硼中的至少一种。
导热颗粒2包含氮化硼、氧化铝、氮化硅、氧化镁、炭、氮化铝、二氧化硅(硅石)、人造钻石以及、氧化钛中的至少一种。
此外，衬里材料可以是玻璃布或诸如聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、以及Nomex(商标名)的聚合物膜。
氮化硼(HP-1CAW，由Mizushima Ferroalloy有限公司生产)用作鳞状颗粒1，作为水溶性聚合物的一个例子的异丙烯(isopropylene)弹性体(Septon 2007，由Kuraray有限公司生产)用作粘合剂3，将弹性体与氮化硼混合确，并且添加用作导热颗粒2的平均粒径为90nm的炭黑(Asahi Thermal，由Asahi Carbon有限公司生产)。在这种情况下，添加的氮化硼的体积保持恒定，即为氮化硼和异丙烯类弹性体总体积的0.6倍。
具有这种结构，导热率随炭黑的添加量成比例地增长，如图2所示。另一方面，在树脂不和任何物质混合的情况下，导热率处在0.25到0.5(W/mK)的范围内，并且在仅添加氮化硼的情况下，添加正如该情况的炭黑，可以得到大约4倍高的导热率。人们认为炭黑颗粒存在于氮化硼颗粒当中，并且氮化硼颗粒当中的树脂的弹性模量增大，因此改善氮化硼颗粒当中的热量流动，导致导热特性的改善。
图3示出添加尺寸为70nm的氧化铝代替炭黑作为导热颗粒2的情况。在这种情况下，与添加炭黑的情况相比，发现导热率得到进一步提高。在PCT/JP03/08564中说明了这一结果，本发明的申请人将其公开。以这种方式，可以通过混合云母薄片和氧化铝颗粒得到高导热率。
因此，在2000(ml)的蒸馏水中将3(g)的云母薄片与1(g)的含有15(wt％)的尺寸为40(nm)的氧化铝的水浆料(由C.I.E生产)混合并进行搅拌(用于电场击穿(electric field breakage))，并且将最终得到的溶液倒在用于过滤水的过滤纸上，然后将过滤纸放在25℃的温度下并干燥24小时，以得到其中将云母薄片和精细氧化铝混合的云母纸，。然而，这种复合有精细氧化铝的云母纸的强度如此之差，以至于一接触就会撕破，因此很难处理。人们认为云母薄片当中存在精细的颗粒削弱了结合力，这是由于云母薄片当中的范德瓦尔斯力。
为了加强结合力，将聚乙二醇，一种水溶性聚合物，溶解在2000(ml)的蒸馏水中，使其相对于云母薄片为1(phr)，然后利用与上述相同的方式得到混有精细氧化铝的云母纸。结果，得到具有足够高强度以便对其进行处理的云母纸。在以这种方式得到的包括云母层和衬里材料的云母带或者云母片中，因为云母层含有鳞状颗粒、导热率为0.5(W/mK)或更高的颗粒、以及粘合剂，所以可以生产能够易于制造的高导热性电磁线圈和具有高导热率的电磁设备。
这里，如果用氮化硼代替云母层作为鳞状颗粒，因为氮化硼的导热特性是云母层的几十倍，所以可以得到非常高的导热率。尽管以前已经提出了使用鳞状氧化铝的例子，但是因为氧化铝的介电常数高达7，所以如果其用作电绝缘体，则绝缘材料表面中的电场将被加强。因此，在施加高电压时，使电特性(介电损失)恶化。另一方面，氮化硼的介电常数是4，其近似等于云母的介电常数，因此不会使电特性恶化。
如上所述，使用氮化硼代替云母或者与氮化硼一起使用云母可以提供易于制造的高导热性电磁线圈和具有高导热率的电磁设备。
将导热颗粒的导热率限制为0.5(W/mK)，因为对于导热颗粒来说重要的是具有比作为粘合剂的结合剂高的导热率。在这种情况下，聚乙二醇用作粘合剂，并且水溶性是重要的，以及清楚的是甚至在使用其他水溶性聚合物的情况下也能得到同样的效果。如果粘合剂是水溶性的，则不需要改变常规生产方法的步骤，因此这种粘合剂是方便的。
例2通过使用热塑树脂或热固树脂作为粘合剂，来得到本发明例2的带状部件或片状部件。在例1中，水溶性聚合物用作粘合剂。在制造云母带状部件或片状部件的常规方法中，因为不使用水溶性聚合物，所以其导致成本急剧增加。为了解决这个问题，得到下面的云母纸。
如图4所示，云母用作鳞状颗粒1，并且在蒸馏水10中搅拌和混合颗粒(S1)，并对获得的溶液进行过滤(S2)，然后将最终得到的纸过滤器在25℃下干燥24小时(S3)，以得到云母纸14。另一方面，使用尺寸为40(nm)的氧化铝的甲基异丁基酮浆料11(氧化铝MIBK浆料)代替在例1中使用的氧化铝的水浆料，并且将20(g)液体环氧树脂12(CY 225，由Ciba专业化学有限公司生产)和16(g)酸酐固化剂13(HY 925，由Ciba专业化学有限公司生产)与1000(ml)的尺寸为40(nm)的氧化铝的甲基异丁基酮浆料混合并进行搅拌(S4)，以得到非固化树脂。利用如上所述获得的云母纸浸渍非固化热固树脂(S5)并在150℃下干燥和固化24小时(S6)，以得到混有氧化铝精细颗粒的云母纸15。
上述例子是使用热固树脂作为粘合剂的一个例子，但是也可以使用热塑树脂代替热固树脂。
以上述方式制造的云母纸具有足够的强度，以使得能够容易地进行处理。如前所述，关于带状部件或者片状部件，使用热塑树脂或热固树脂作为粘合剂可以提供易于制造的高导热性电磁线圈和具有高导热率的电磁设备。
例3在例1和2中所述的技术是用于使尺寸为40(nm)的纳米氧化铝与聚合物类粘合剂保持在一起的技术，并且尽管这种技术改善了导热性，但是聚合物的导热率最高为0.5(W/mK)左右，因此其受到限制。
因此，在例3中利用Sol-Gel法沉淀或合成的含有有机类树脂的物质用作粘合剂。具体地讲，如图5所示，将金属醇盐例如10(ml)的四乙氧基甲硅烷16(例如，由High Purity Chemistry生产的)、通过将15(wt％)的尺寸为40(nm)的氧化铝混合在20(ml)的蒸馏水17中而得到的水基氧化铝浆料18、以及10(ml)的乙醇19放入在烧杯中，并用搅拌器搅拌和混合20分钟(S7)。此后，将催化剂，例如1(ml)的混有蒸馏水21的盐酸(2N盐酸)20，在搅拌条件下逐滴地加到所得到的浆料混合物中，并将最终得到的混合物搅拌20分钟，以得到溶胶溶液22。对通过将云母薄片23分散在蒸馏水24中而得到的悬漂液(dispersion)进行过滤，并将其放置在常温和常压下12小时(S8)，以得到云母纸25，在预定的条件下，将上述的溶胶溶液22滴在所述云母纸25上(S9)，并将最终所得到的纸放置在常温和常压下12小时(S10)，以得到混有氧化铝颗粒的云母纸26。
逐滴地添加上述的粘合剂，从而控制粘合剂和云母纸的比率为10(ml)∶600(cm2)。以这种方式得到的云母纸26具有能被处理的足够强度。
对以这种方式得到的24片云母纸26进行层压，并且在真空中利用双酚A类环氧树脂对其进行浸渍并进行固化，以制造云母板。在150℃的温度条件下进行固化10小时。将云母板的厚度控制为2mm。在62℃下利用丙酮-苯法来测量以这种方式制造的云母板的导热率，发现该导热率为0.36(W/mK)。为了比较，对24片既不含有氧化铝颗粒也不含有粘合剂的云母纸进行层压，并在在真空中利用环氧树脂对其进行浸渍并进行固化，以制造云母板，如表1的比较例所示，该云母板的导热率为0.23(W/mK)。另一方面，例3的导热率为0.36(W/mK)。因此，对比较例和例3之间的导热率进行比较，例3的导热率大约是比较例的导热率的1.55倍，因此具有高的导热率。
在这种情况下，假定在由无机粘合剂所包围的云母薄片当中存在精细氧化铝将增加云母薄片之间的热接触。
除了在例3中使用的催化剂之外，还可以以相同的方式使用酸例如醋酸以及三氟化硼溶液或者碱，例如氨水、氢氧化钠水溶液(sodium hydroxide water)以及胺。
表1
例4在例3中，说明了在无机粘合剂中添加尺寸为40(nm)的氧化铝的技术。然而，因为氧化铝精细颗粒的成本高，所以带状部件或片装部件，即最终产品，在这种技术的情况下可能变得昂贵。因此，例4是一种没有使用氧化铝精细颗粒的方法。就是说，除了在例3的技术中使用了40(nm)的纳米氧化铝颗粒的水浆料18，而在本例中没有使用水浆液18之外，在本例中执行的步骤与例3相同。在本例中得到的云母板的导热率为0.32(W/mK)。例4的结果也显示在表1中。与比较例相比，所得到的导热率大约是比较例的导热率的1.3倍。
与在例2中一样，利用丙酮-苯法测量例4中的导热率。同样利用丙酮-苯法测量以下例3至例12的导热率。
例5在上述的例3或4中，说明了使用由溶胶-凝胶法制造的硅胶作为粘合剂的技术。因为无机粘合剂用于利用该方法制造的云母纸，所以该云母纸的挠性差。将通过使云母纸和玻璃布彼此粘合并随后切开所得到的叠层(laminate)而制造的云母带卷绕在电磁设备(例如发电机或电动机)的线圈上，以形成绝缘层。如果该带的挠性差，则云母纸在卷绕时将出现裂纹并可能降低电绝缘特性。因此，将通过以25(mm)的宽度切割云母纸而得到的带状材料卷绕在宽度为25(mm)且厚度为5(mm)的正方形棒上，以测试带断开的发生。在云母的附着比为120(g/cm2)的情况下，不会发生带断开，然而在附着比为240(g/cm2)的样本中，带被断开了。这大概是由于以下事实硅胶是无机粘合剂，并有低的延长特性。
因此，将通过利用甲乙酮稀释非固化双酚A类环氧树脂而得到的溶液施加到利用溶胶-凝胶法得到的云母纸上。具体地讲，如图6所示，将双酚A类环氧树脂12(CY 225，由Ciba专业化学有限公司生产)、酸酐固化剂13(HY 925，由Ciba专业化学有限公司生产)、以及甲乙酮27(甲乙酮，由WaKo Pure化学工业有限公司生产)进行混合，并从上方逐滴地添加该混合物以利用该混合物浸渍混有氧化铝精细颗粒的云母纸26(S11)，并在150℃温度下对最终得到的云母纸加热5小时，以固化树脂从而得到具有挠性的混有氧化铝精细颗粒的云母纸29。
当将以这种方式得到的云母纸29切割成25(mm)宽并将其卷绕在上面提到的正方形棒上时，不会发生带断开。这大概是由于以下事实使用有机树脂作为粘合剂保证了挠性。明显的是除了环氧树脂之外，硅橡胶、聚乙烯醇、以及聚乙烯醇缩丁醛也可以提供相似的效果。当将4(ml)的甲乙酮逐滴地滴定到600(cm2)的云母纸的带上并且将云母纸在常温和常压下干燥5个小时时，得到挠性的云母纸，其中利用附着力为240(g/cm2)的无机粘合剂制造所述云母纸，并且将该云母纸断开。尽管不清楚原因，但大概是由于以下事实溶剂或者树脂进入云母薄片之间，并作为润滑剂。
尽管确认了甲乙酮27的效果，但清楚的是其他溶剂，例如乙醇、丁醇、异丙醇、甲苯以及二甲苯，也可以产生类似的效果。
例6本例是使用具有通过溶胶-凝胶法进行沉淀或者合成并与聚合物链化学结合的无机氧化物的结构的物质作为粘合剂的情况。在上述的例3中，除了无机粘合剂之外，还可以使用有机粘合剂和/或利用树脂浸渍云母纸来获得挠性。然而，需要在合成和干燥无机粘合剂之后施加有机粘合剂并对其进行干燥，由此这种方法的制造过程需要很长的时间。因此，使用具有无机氧化物结构的粘合剂是有效的，其中利用溶胶-凝胶法制造所述无机氧化物并使其与聚合物链化学结合，如图7所示。因此，将30(ml)的四乙氧基甲硅烷(tetraethoxysilane)30(由High Purity Chemistry生产)、20(ml)的聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)31(XF 3095，由Toshiba Silicone有限公司生产)、15(ml)的异丙醇32(由Wako Pure化学工业有限公司生产)、以及10(ml)的四羟基呋喃(tetrahydroxyfuran)33(由BASF生产)放入200ml的烧杯中，并用搅拌器在常温和常压下搅拌2小时，以得到溶液A 34(S13)。在搅拌条件下，将10(ml)的2N盐酸35和30(ml)的蒸馏水36逐滴加到上述的溶液A 34中。在封闭的圆底瓶中，在70℃下对得到的溶液加热48小时，以得到溶液B 37(S14)。与例3的无机粘合剂的情况相似，逐滴滴定溶液B 37以利用该溶液浸渍云母纸38(S15)，然后将最终得到的云母纸在300(℃)下加热24小时，以得到有机-无机混合云母纸39(S16)。
因为以这种方式制造的云母纸39含有无机精细颗粒，并且因为使无机精细颗粒和有机成分化学结合，所以该云母纸展示出高导热性和挠性。
表2示出关于例1至例5所示的各个例子的卷绕特性的测试结果。这里，卷绕特性表示当将每个切成25(mm)宽的带卷绕在5×25的铝棒上时，带发生破裂的概率。清楚的是通过使用粘合剂形成薄片，并且除了例2外，其他所有方法的卷绕特性都得到了提高。
表2
在例6中，硅酮类树脂用作有机聚合物链，该有机聚合物链与环氧树脂一样有效。在通过使用溶液B以与上述相同的方式来制造云母纸的情况下，可以制造出没有发生带断开的云母纸，其中通过在200(ml)的烧杯中将30(ml)的四乙氧基甲硅烷30、10(ml)的硅烷偶合剂A 187、5(ml)的蒸馏水、以及10(ml)的乙醇搅拌10分钟并逐滴滴定0.6(ml)的二亚乙基胺(diethyleneamine)来得到所述溶液B。这大概是由于以下事实A 187的环氧基与胺结合以形成有机聚合物链，因此保证了挠性。
例7在例7中，如图8所示，具有连续空隙4的物质用作粘合剂3。通过将云母带卷绕在电磁设备(例如发电机或者电动机)的线圈上，来使其用于构成绝缘层。可以利用真空加压浸渍法作为形成层的方法。该方法包括将云母带卷绕在线圈导体上；将线圈导体浸在树脂中用于浸渍；对被浸渍的线圈导体连续施加真空/加压；然后在干燥器中对树脂进行固化。在这种情况下，需要通过用树脂充分地浸渍云母带来增加线圈的电绝缘特性，因此可以容易地用树脂浸渍云母是重要的。
如图8所示，使用具有连续空隙4的物质作为粘合剂有助于浸渍。利用这种结构，可以形成具有高电绝缘特性和导热特性的绝缘体。
例8如图9所示，例8的带状部件或者片状部件的制造方法是通过以下步骤来执行的在诸如蒸馏水43的介质中，搅拌和混合(分散)诸如云母薄片40的鳞状颗粒、15(wt％)的水浆料18、以及粘合剂42(S17)，其中所述水浆料18含有尺寸为40(nm)且导热率为0.5(W/mK)或更高的氧化铝；对该悬漂液进行过滤(S18)；接着在25℃下进行干燥24小时(S19)，以得到混有氧化铝精细颗粒的云母片44。此后，通过利用环氧树脂46和固化剂47使诸如玻璃布45的衬里材料与上述云母纸44粘合(S20)，并接着在130℃下将最终得到的云母片干燥10分钟(S21)，来得到混有氧化铝精细颗粒的云母片48。
这里，将参照图10，说明在通常情况下执行云母纸或者云母片的制造步骤。混合和搅拌云母薄片40和蒸馏水43(S17)，对混合物进行过滤(S18)，并且在25℃下将留在过滤纸上的云母薄片干燥24小时(S19)，以得到云母纸49。此后，通过利用环氧树脂46和固化剂47使诸如玻璃布45的衬里材料与上述的云母纸49粘合(S20)，并接着在130℃下将最终得到的云母片干燥10分钟(S21)，来得到云母片50。
上述例8是没有明显改变通常所执行的制造步骤的制造方法，如图10所示，而只是还添加了15(wt％)的水浆料18以及粘合剂，其中所述水浆料18含有尺寸为40(nm)且导热率为0.5(W/mK)或更高的氧化铝。因此，这种方法的优势在于降低了生产成本。
上述例8的制造方法可适于用作例1至4的制造方法。
例9如图11所示，例9的带状部件或者片状部件的制造方法是通过以下步骤来实施的在诸如蒸馏水43的介质中，搅拌和混合(分散)云母薄片40和15(wt％)的水浆料18(S17)，其中所述水浆料18含有尺寸为40(nm)且导热率为0.5(W/mK)或更高的氧化铝；对该悬漂液进行过滤(S18)；接着在25℃下进行干燥24小时(S19)；并且其后利用粘合剂42进行浸渍，并在25℃下再干燥24小时(S19a)，以得到混有氧化铝精细颗粒的云母片44。此后，通过利用环氧树脂46和固化剂47使诸如玻璃布45的衬里材料与上述云母纸44粘合(S20)，并接着在130℃下将最终得到的云母片干燥10分钟(S21)，来得到混有氧化铝精细颗粒的云母片48。
根据例9的制造方法，该方法是环保的，并且在材料成本方面是经济的。尽管如例8所述的制造过程在不增加工序数量的情况下制造带状部件或者片状部件方面是极好的，但是在图9所示的制造方法的过滤步骤中，徒然地大量释放出(discharge)粘合剂42。另一方面，在图11所示的制造方法的情况下，由于在最后的干燥步骤之前，并在云母纸制造过程中的过滤和干燥步骤之后，进行利用粘合剂的浸渍，因此可以抑制粘合剂42的损失，因此，该方法可以是环保的，并且在材料成本方面是经济的。
例10如图12所示，例10的带状部件或者片状部件的制造方法是通过以下步骤来实施的在诸如蒸馏水43的介质中，搅拌和混合(混合和分散)诸如云母薄片40的鳞状颗粒(S17)；对该悬漂液进行过滤(S18)；并接着在25℃下进行干燥24小时(S19)，以得到中间纸。
另一方面，搅拌和混合(混合和分散)粘合剂42和15(wt％)的水浆料18，其中所述水浆料18含有尺寸为40(nm)且导热率为0.5(W/mK)或更高的氧化铝(S19b)，利用所得到的氧化铝精细颗粒浆料浸渍上述中间纸并在25℃下再次将其干燥24小时(S19a)，以得到混有氧化铝精细颗粒的云母纸44。此后，通过利用环氧树脂46和固化剂47使诸如玻璃布45的衬里材料与上述云母纸44行粘合(S20)，并接着在130℃下将最终得到的云母片干燥10分钟(S21)，来得到云母片48。
上述例10是有效的，如下所述。在上述例8和9的制造方法的情况下，在过滤步骤中，徒然地大量释放出导热率为0.5(W/mK)或更高的颗粒。另一方面，在图12所示的方法中，由于利用导热率为0.5(W/mK)或更高的氧化铝精细颗粒41以及粘合剂42浸渍云母纸44是在后来进行的，所以可以抑制粘合剂42和氧化铝精细颗粒42的损失，因此，该方法可以是环保的，并且在材料成本方面是经济的。
例11如图13所示，如下实施例11混合金属醇盐(例如四乙氧基甲硅烷16)、水(例如蒸馏水17)、以及溶剂(例如乙醇19)，以得到混合溶液，此后，将作为催化剂的1(ml)的2N盐酸20和蒸馏水21逐滴加到所得到的混合溶液中，并搅拌10分钟，以得到溶胶溶液22。另一方面，在水例如蒸馏水24中搅拌和混合(分散和混合)云母薄片23，并对其进行过滤，接着在常温和常压下将其干燥12小时(S8)，以得到中间云母纸25。利用上面所得到的溶胶溶液22通过逐滴添加来浸渍中间云母纸25(S9)，并在常温和常压下将其干燥12小时(S10)，以得到混有无机粘合剂的纸，例如混有硅胶的云母纸49。此后，如在例11中那样，通过利用环氧树脂46和固化剂47使诸如玻璃布45的衬里材料与上述云母纸26粘合(S20)，并接着在130℃下将最终得到的云母片干燥10分钟(S21)，来得到云母片(S20)，例如混有硅胶的云母片50。
如上所述，本例同样是有效的。
例12如图14所示，通过得到混合溶液并接着执行与上述例11相同的步骤来实施例12，其中通过混合金属醇盐(例如四乙氧基甲硅烷16)、水(例如蒸馏水17)、浆料(例如水浆料18)、以及溶剂(例如乙醇19)，来得到所述混合溶液，通过将导热率为0.5(W/mK)或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒混入水或者溶剂中来得到所述水浆料18。
例13图15是用于说明电磁线圈的导体5的例子的示意图，该电磁线圈采用了通过例1至7的制造方法之一所得到的片状部件或者带状部件。通过例1至7的制造方法之一所得到的片状部件或者带状部件是在导热特性和挠性方面极好的部件。此外，通过利用高导热性的氮化硼(HP-6，由Mizushima Ferroalloy有限公司生产)浸渍作为衬里材料的玻璃布，而使其具有高导热特性。
将通过把树脂施加到玻璃布，例3中得到的具有高导热率的云母纸的衬里材料，而得到的云母带切割成30mm宽，其中该树脂是通过混炼(knead)Septon 2007、60(体积％)的氮化硼、以及10(体积％)的尺寸为70(nm)的氧化铝而得到的，将切割过的云母带卷绕在线圈导体上，将脱膜型(release type)的聚丙烯带卷绕在其上，并利用双酚A类环氧树脂进行真空浸渍。取出最终得到的线圈导体，并且将由铝制成的支撑板附着到线圈的四个面，并将热可收缩管放在线圈的周围。在干燥装置中，将最终得到的线圈体在150℃下干燥10小时以进行固化，从而得到线圈。
以这种方式制造的电磁线圈的散热特性极好。从绝缘层6中切出直径为35mm且厚度为2mm的圆板，并利用丙酮-苯法对其进行导热率测量，发现其导热率为0.8W/mK。利用常规方法形成的主绝缘层的导热率大约为0.22W/mK。
例14图16是用于说明将利用例8的制造方法所得到的片状部件或带状部件用于发电机的绝缘体的例子的横截面图。以这种方式制造的发电机在线圈冷却特性方面极好，因此线圈的温度升高受到了抑制。将散热特性极好并在例13中得到的线圈插入到铁芯中，施加电流，并且测量线圈的温度升高。结果，用本例中制造的线圈中，与常规的云母带线圈温度相比，线圈温度被抑制到大约10(K)，因此发现线圈具有非常有效率的冷却能力。就是说，由于对于具有相同形状和尺寸的线圈可以增加电流密度，所以可以减少铜和铁的重量。
此外，通过使用利用例9所述的制造方法所得到的片状部件或带状部件，可以得到效率非常高的发电机。
工业应用本发明可应用于电磁线圈、电磁设备、发电机等。
权利要求
1.一种云母带状部件或云母片状部件，包括含云母层和衬里材料，其中，所述含云母层包含鳞状颗粒、导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒、以及粘合剂。
2.根据权利要求1所述的带状部件或片状部件，其中所述粘合剂是通过溶胶-凝胶法进行沉淀或合成的物质。
3.根据权利要求1所述的带状部件或片状部件，其中所述粘合剂是通过溶胶-凝胶法进行沉淀或合成并含有有机类树脂的物质。
4.根据权利要求1所述的带状部件或片状部件，其中所述粘合剂是具有通过使聚合物链与通过溶胶-凝胶法进行沉淀或者合成的无机氧化物化学结合而形成的结构的物质。
5.根据权利要求1所述的带状部件或片状部件，其中所述粘合剂是水溶性聚合物。
6.根据权利要求1所述的带状部件或片状部件，其中所述粘合剂是热塑树脂或热固树脂。
7.根据权利要求1所述的带状部件或片状部件，其中所述含云母层包含鳞状颗粒和通过溶胶-凝胶法进行沉淀或者合成的物质。
8.一种制造带状部件或者片状部件的方法，包括第一步骤，通过混合鳞状颗粒、浆料以及介质中的粘合剂而得到混合溶液，其中所述浆料是通过将导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒混合在水或溶剂中而得到的；第二步骤，通过对在所述第一步骤中所得到的混合溶液进行过滤和干燥来得到混有精细颗粒的纸，该纸包括所述鳞状颗粒和所述导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒；以及第三步骤，使在所述第二步骤中所得到的混有精细颗粒的纸与衬里材料粘合。
9.一种制造带状部件或者片状部件的方法，包括第一步骤，通过混合鳞状颗粒和浆料而得到混合溶液，其中所述浆料是通过将导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒混合在水或溶剂中而得到的；第二步骤，对在所述第一步骤中所得到的混合溶液进行过滤和干燥以得到中间纸，利用粘合剂浸渍所得到的中间纸，并且进行干燥以得到混有精细颗粒的纸，该纸包括所述鳞状颗粒和所述导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒；以及第三步骤，使在所述第二步骤中所得到的混有精细颗粒的纸与衬里材料粘合。
10.一种制造带状部件或者片状部件的方法，包括第一步骤，通过混合粘合剂和浆料而得到浆料溶液，其中所述浆料是通过将导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒混合在水或溶剂中而得到的；第二步骤，通过使鳞状颗粒与水或溶剂混合，来得到含有鳞状颗粒的浆料；第三步骤，通过对在所述第二步骤中所得到的含有鳞状颗粒的浆料进行过滤和干燥，来得到中间纸；第四步骤，通过利用在所述第一步骤中所得到的浆料溶液浸渍在所述第三步骤中所得到的中间纸，并接着对所述浆料溶液进行干燥，来得到混有精细颗粒的纸，该纸包括所述鳞状颗粒和所述导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒；以及第五步骤，使在所述第四步骤中所得到的混有精细颗粒的纸与衬里材料粘合。
11.一种制造带状部件或者片状部件的方法，包括第一步骤，通过混合金属醇盐、水、以及溶剂，来得到混合溶液；第二步骤，通过使催化剂与在所述第一步骤中所得到的混合溶液混合，来得到溶胶溶液；第三步骤，通过对经混合鳞状颗粒和水而得到的溶液进行过滤和干燥，来得到中间纸；第四步骤，通过利用在所述第二步骤中所得到的溶胶溶液浸渍在所述第三步骤中所得到的纸并对该纸进行干燥，来得到混有精细颗粒的纸；以及第五步骤，使在所述第四步骤中所得到的混有精细颗粒的纸与衬里材料粘合。
12.一种制造带状部件或者片状部件的方法，包括第一步骤，通过混合金属醇盐、水、浆料、以及溶剂，来得到混合溶液，其中所述浆料是通过将导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒混合在水或溶剂中而得到的；第二步骤，通过使催化剂与在所述第一步骤中所得到的混合溶液混合，来得到溶胶溶液；第三步骤，通过对经混合鳞状颗粒和水而得到的溶液进行过滤和干燥，来得到中间纸；第四步骤，通过利用在所述第二步骤中所得到的溶胶溶液浸渍在所述第三步骤中所得到的纸并对该纸进行干燥，来得到混有精细颗粒的纸；以及第五步骤，使在所述第四步骤中所得到的混有精细颗粒的纸与衬里材料粘合。
13.一种制造带状部件或者片状部件的方法，包括第一步骤，通过混合金属醇盐、水、以及导热率为0.5W/mK或更高的溶剂，来得到混合溶液；第二步骤，通过使催化剂与在所述第一步骤中所得到的混合溶液混合，来得到溶胶溶液；第三步骤，通过对经混合鳞状颗粒和水而得到的溶液进行过滤和干燥，来得到中间纸；第四步骤，通过利用在所述第二步骤中所得到的溶胶溶液浸渍在所述第三步骤中所得到的纸，并对该纸进行干燥，来得到混有精细颗粒的纸；以及第五步骤，使在所述第四步骤中所得到的混有精细颗粒的纸与衬里材料粘合。
全文摘要
本发明旨在提供一种高导热性的带状部件或片状部件以及一种用于容易地制造高导热性的带状部件或片状部件的方法。本发明的云母带状部件或云母片状部件包括含云母层和衬里材料，并且含云母层包含鳞状颗粒、导热率为0.5W/mK或更高且尺寸为1μm或更小的颗粒、以及粘合剂。
文档编号H02K3/30GK1910704SQ200580002339
公开日2007年2月7日 申请日期2005年1月17日 优先权日2004年1月15日
发明者冈本彻志, 泽史雄, 岩田宪之, 垣内干雄, 山田利光 申请人:株式会社东芝