一种复合聚酰亚胺膜包烧结换位导线及其制作方法

技术领域

本发明涉及轨道交通牵引变压器绕组导线技术领域，尤其是指一种复合聚酰亚胺膜包烧结换位导线及其制作方法。

背景技术

随着城市化进程加快，很多城市开始兴建服务于城市境内的各种轻型化铁路系统，比如地下铁路、轻轨铁路、单轨铁路、磁悬浮铁路等。城市轨道交通是世界公认的低能耗、少污染的“绿色交通”，是解决“城市病”的一把金钥匙，对于实现城市的可持续发展具有非常重要的意义。牵引变压器是一种特殊的变压器，是轨道交通的核心部件，使用换位导线绕制其线圈，其主要功能是为地铁、电车等交通运输工具供电。牵引变压器通常随机车一同运行，运行时具有环境因素如温湿度变化大，震动高等特点。同时为了保证机车运行的稳定性，需要牵引变压器具有更高的耐绝缘性能，而普通变压器一般使用聚酯亚胺漆包线还是缩醛漆包线所制作的换位导线进行绕制，使用其绕制的变压器的抗环境变化能力小、抗震性差、耐绝缘性能低，无法满足城市轨道交通牵引变压器的使用要求。

发明内容

为此，本发明提供一种复合聚酰亚胺薄膜烧结换位导线及其制作方法，该换位导线具有优良的耐高低温性、耐潮湿、摩擦系数低和耐电压性等优点，保证了牵引变压器在温湿度变化大、震动高等恶劣环境下使用。

为解决上述技术问题，本发明提供一种复合聚酰亚胺膜包烧结换位导线，包括多根复合膜包烧结扁线以及缠绕于多根所述复合膜包烧结扁线外侧的若干层绝缘纸；其中，每根所述复合膜包烧结扁线包括裸铜扁导体、绕包于所述裸铜扁导体表面的双面涂氟46聚酰亚胺薄膜以及包覆于所述双面涂氟46聚酰亚胺薄膜表面的玻璃丝。

在本发明的一种实施方式中，沿所述换位导线截面方向分布有n根复合膜包烧结扁线，其中，n为不小于3的奇数，（n-1）/2根所述复合膜包烧结扁线在厚度方向上进行叠放布置后，在其上面再叠放一根所述复合膜包烧结扁线，以使n根所述复合膜包烧结扁线构成所述换位导线。

在本发明的一种实施方式中，位于最上面的所述复合膜包烧结扁线的对称纵剖面位于与叠放布置后的（n-1）/2根所述复合膜包烧结扁线的对称纵剖面重合。

本发明还提供一种复合聚酰亚胺膜包烧结换位导线的制作方法，包括如下步骤：

S1：采用轧辊工艺将上引铜杆经过上下、前后四个方向的轧制处理，以将所述铜杆直径减小，获得裸铜圆线坯料，所述铜挤压机的挤压速度控制在5-50米/分钟；

S2：将所述裸铜圆线坯料通过铜挤压机进行挤压，生产出裸铜扁线坯料；

S3：利用拉拔工艺加工所述铜扁线坯料，将其拉拔成裸铜扁线，拉拔速度为5-100米/分钟，通过半硬装置，使其发生机械形变，以增加其屈服强度，得到裸铜扁导体；

S4：将所述裸铜扁导体经过校直和抛光装置处理，使其表面平整且光洁，之后，在所述裸铜扁导体表面绕包1-3层双面涂氟46聚酰亚胺薄膜，用高频感应设备对其进行烧结，高频感应温度为300±30℃，使所述双面涂氟46聚酰亚胺薄膜粘附于裸铜扁导体表面，形成膜包烧结扁线；

S5：将膜包烧结扁线包覆1-3层玻璃丝，并涂覆1459绝缘漆，接着，进入烘箱进行烘烤，烘箱采用分段式温度控制，烘箱分段温度控制如下：入口段230-260℃，加热段260-290℃，保温段290-310℃，以形成复合膜包烧结扁线；

S6：将所述复合膜包烧结扁线分割成n段等长的段落，n为不小于3的奇数，使用线轴进行收卷，把线轴放置于换位生产线上，利用换位装置对复合膜包烧结扁线进行换位，换位后，在线束外面紧密连续缠绕若干层绝缘纸，最后，通过牵引设备将其上盘卷绕，形成复合聚酰亚胺薄膜烧结换位导线。

在本发明的一种实施方式中，步骤S1中，所述铜杆直径为12.5mm，轧制处理后，所述铜杆直径减小至8mm。

在本发明的一种实施方式中，步骤S2中，所述裸铜扁线坯料规格为：厚度3-10mm、宽度10-20mm。

在本发明的一种实施方式中，步骤S3中，所述裸铜扁导体规格为厚度0.8-3mm、宽度4-10mm的裸铜扁导体。

在本发明的一种实施方式中，步骤S4中，所述双面涂氟46聚酰亚胺薄膜宽度为5-25mm，绕包重叠率为45-70%，绕包速度为1-5米/分。

在本发明的一种实施方式中，步骤S5中，所述玻璃丝规格为30-80支。

在本发明的一种实施方式中，步骤S6中，换位节距为10-300mm，所述绝缘纸的层数为2-20层。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的一种复合聚酰亚胺膜包烧结换位导线及其制作方法，该换位导线采用双面涂氟46聚酰亚胺薄膜、玻璃丝作为绝缘层，具有优良的耐高低温性、耐潮湿、摩擦系数低和耐电压性等优点，保证了换位导线能在温湿度变化大、震动高等恶劣环境下使用。

该换位导线的薄膜耐电压能力达到7000V以上，保证了绕制的线圈具有良好的匝间绝缘，降低了短路发生的概率，提高牵引变压器运行的稳定性。

本发明通过沿换位导线截面方向分布有n根复合膜包烧结扁线，n为不小于3的奇数，（n-1）/2根所述复合膜包烧结扁线在厚度方向上进行叠放布置后，在其上面再叠放一根所述复合膜包烧结扁线，以使n根所述复合膜包烧结扁线构成所述换位导线。通过有序变换复合膜包烧结扁线的相对位置，使得电流在导线上分布更加均匀，降低其涡流损耗，提高电力传输效率和系统稳定性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明复合聚酰亚胺薄膜烧结换位导线的结构示意图。

附图标记说明：

1、裸铜扁导体；2、双面涂氟46聚酰亚胺薄膜；3、玻璃丝；4、绝缘纸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

实施列1

参照图1所示，一种复合聚酰亚胺薄膜烧结换位导线，包括裸铜扁导体1、双面涂氟46聚酰亚胺薄膜2、玻璃丝3、绝缘纸4；从换位导线的截面上看，由7根复合膜包烧结扁线组成。每根裸铜扁导体1表面均绕包双面涂氟46聚酰亚胺薄膜2和玻璃丝3；3根复合膜包烧结扁线在厚度方向上进行叠放布置，组成一叠复合膜包烧结扁线，将两叠分别为3根复合膜包烧结扁线排列布置，在其上面布置一根复合膜包烧结扁线，7根复合膜包烧结扁线构成换位束；该换位导线位于最上面的所述复合膜包烧结扁线的对称纵剖面位于与叠放布置后的3根所述复合膜包烧结扁线的对称纵剖面重合。

在两叠复合膜包烧结扁线的上面和下面沿窄面作同一转向的换位，并在换位后的线束外面连续紧密缠绕若干层绝缘纸4，最后经过牵引设备上盘卷绕形成复合聚酰亚胺薄膜烧结换位导线。

上述复合聚酰亚胺薄膜烧结换位导线的制作方法，包括以下步骤：

S1、将直径12.5mm上引铜杆经轧辊轧制从上下、前后四个方位将铜杆直径缩小至直径8mm的裸铜圆线坯料；

S2、将裸铜坯料通过铜挤压机，经过挤压后，生产出裸铜扁线坯料，裸铜扁线坯料规格为：厚度4mm、宽度12mm，挤压速度15米/分；

S3、将铜扁线坯料采用拉拔工艺将铜杆拉拔成尺寸更精准的裸铜扁导体1，经半硬装置使铜扁线坯料发生机械形变，使其屈服强度提高，形成所需裸铜扁导体11，其规格为：厚度1.5、宽度5.7mm，拉拔速度80米/分；本实施例中，采用南通金轮的半硬装置；

S4、将裸铜扁导体1经过校直、抛光装置使导体平整光洁，在其表面绕包1-3层双面涂氟46聚酰亚胺薄膜2，经过高频感应设备进行烧结，薄膜粘连在裸铜扁导体1表面，高频感应温度为300±30℃；形成膜包烧结扁线。双面涂氟46聚酰亚胺薄膜2宽度为12mm，绕包重叠率为50%，绕包速度为3米/分；本实施例中，高频感应设备可采用深圳亚迪威高频感应设备，型号为AH-3060HS；采用东莞华舜的校直装置和抛光装置；

S5、随后膜包烧结扁线包覆玻璃丝1-3层，涂覆1459绝缘漆后，进入烘箱烘烤，烘箱采用分段式温度控制，入口段230-260℃，加热段260-290℃，保温段290-310℃；形成复合膜包烧结扁线，其中，玻璃丝3规格为80支；

S6、将复合膜包烧结扁线分成21段等长的米数，用线轴进行收卷。将线轴放在换位生产线上，通过换位装置对复合膜包烧结扁线进行换位，并在换位后的线束外面连续紧密缠绕若干层绝缘纸4，最后经过牵引设备上盘卷绕形成复合聚酰亚胺薄膜烧结换位导线。换位节距为200mm，绝缘纸4的层数为15层；本实施例中，换位装置可采用意大利proteco公司进口换位装置，型号为TH5.D。

实施例1得到的复合聚酰亚胺薄膜烧结换位导线，经过检测，击穿电压为7800V。

实施列2

一种复合聚酰亚胺薄膜烧结换位导线，包括裸铜扁导体1、双面涂氟46聚酰亚胺薄膜2、玻璃丝3和绝缘纸4；从换位导线的截面上看，由9根复合膜包烧结扁线组成。每根裸铜扁导体1表面均绕包双面涂氟46聚酰亚胺薄膜2和玻璃丝3；4根复合膜包烧结扁线在厚度方向上进行叠放布置，组成一叠复合膜包烧结扁线，将两叠复合膜包烧结扁线排列布置，在其上面布置一根复合膜包烧结扁线，9根复合膜包烧结扁线构成换位束；在两叠复合膜包烧结扁线的上面和下面沿窄面作同一转向的换位，并在换位后的线束外面连续紧密缠绕若干层绝缘纸4，最后经过牵引设备上盘卷绕形成复合聚酰亚胺薄膜烧结换位导线。

一种复合聚酰亚胺薄膜烧结换位导线的制作方法，其中：包括以下步骤：

S1、将直径12.5mm上引铜杆经轧辊轧制从上下、前后四个方位将铜杆直径缩小至直径8mm的裸铜圆线坯料；

S2、将裸铜坯料通过铜挤压机，经过挤压后，生产出裸铜扁线坯料，裸铜扁线坯料规格为：厚度6mm、宽度18mm，挤压速度10米/分；

S3、将铜扁线坯料采用拉拔工艺将铜杆拉拔成尺寸更精准的裸铜扁导体1，经半硬装置使铜扁线坯料发生机械形变，使其屈服强度提高，形成所需裸铜扁导体1。规格为：厚度2.3、宽度10.5mm。拉拔速度65米/分；

S4、将裸铜扁导体1经过校直、抛光装置使导体平整光洁，在其表面绕包1-3层双面涂氟46聚酰亚胺薄膜2，经过高频感应设备进行烧结，薄膜粘连在裸铜扁导体1表面，高频感应温度为300±30℃；形成膜包烧结扁线。双面涂氟46聚酰亚胺薄膜2宽度为15mm，绕包重叠率为66%，绕包速度为4.5米/分；

S5、随后膜包烧结扁线包覆玻璃丝1-3层，涂覆1459绝缘漆后，进入烘箱烘烤，烘箱采用分段式温度控制，入口段230-260℃，加热段260-290℃，保温段290-310℃；形成复合膜包烧结扁线。玻璃丝3规格为33支；

S6、将复合膜包烧结扁线分成9段等长的米数，用线轴进行收卷。将线轴放在换位生产线上，通过换位装置对复合膜包烧结扁线进行换位，并在换位后的线束外面连续紧密缠绕若干层绝缘纸4，最后经过牵引设备上盘卷绕形成复合聚酰亚胺薄膜烧结换位导线。换位节距为80mm，绝缘纸4的层数为6层；

实施例2得到的复合聚酰亚胺薄膜烧结换位导线，经过检测，击穿电压为8600V。

本发明通过多道工艺处理，铜杆经过轧制、挤压和拉拔等步骤，使其逐步变形，获得精准尺寸的裸铜扁导体；通过半硬装置对铜扁线坯料进行机械形变，提高其屈服强度，使其更耐用；将裸铜扁导体1表面绕包双面涂氟46聚酰亚胺薄膜，通过高频感应设备进行烧结，使薄膜粘附于导体表面，形成膜包烧结扁线，增强了绝缘性能；在膜包烧结扁线外层包覆玻璃丝，并涂覆1459绝缘漆，通过烘烤处理，形成多层绝缘保护，提高了绝缘性能和耐久性；通过换位装置对复合膜包烧结扁线进行换位，提高了导线的绕线性能和电磁特性；在制作过程中，可以根据需要调整各个环节的参数，如铜杆直径、裸铜扁线坯料规格、双面涂氟46聚酰亚胺薄膜宽度等，以适应不同的需求和应用场景。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。