一种适用于矩形铝导体的PI漆包线连续制造方法

本发明涉及高性能绝缘导体生产，具体而言，涉及一种适用于矩形铝导体的pi漆包线连续制造方法。

背景技术：

1、铝导体具有密度低、资源丰富、成本低以及易塑性加工等特点。在满足电流承载能力的情况下，以铝导体替代部分铜导体能够降低绕组质量，因此适用于轴向磁通电机、航空电机以及轻量化新能源汽车驱动电机等场合。

2、现有漆包铝扁线通常包括铝杆成形、拉拔或连续挤压、表面清洗、涂漆和烘烤等工序，现有公开专利中，例如cn101359523b公开了一种漆包铝扁线制作方法，其采用铝杆清洗、挤压成型、水冷却、涂覆绝缘漆以及烘烤干燥等工艺，并通过挤压成型减少传统拉拔造成的拉道、划伤、重皮和毛刺等问题。

3、公开号为cn101582308b的中国专利公开了一种漆包铝扁线加工工艺，其采用铝圈线冷挤压成型、软化、冷却、涂底漆、涂面漆等步骤，以改善漆包铝扁线的附着性、热冲击性能和耐介质性能。

4、此外，现有技术还公开了采用矩形或扁平矩形截面导体以及圆弧倒角结构的漆包绕组线。例如cn208460427u公开了导体和绝缘漆层均呈扁平矩形、四角设置圆弧边的扁平漆包绕组线结构。

5、在绝缘涂层方面，现有技术也公开了在铝导体表面设置聚酯、聚酯亚胺、聚酰胺酰亚胺以及聚酰亚胺等绝缘层的技术。例如cn220526601u公开了多层漆膜包覆铝圆线的结构，通过不同漆层实现附着、耐热、耐化学性以及表面润滑性能。

6、然而，上述现有技术主要针对铝扁线成形、漆包线结构、漆料组成或者常规涂覆工艺中的某一方面进行改进，仍存在以下问题：精细规格矩形铝导体成形困难，固定参数超声拉拔难以适应实际工况，矩形截面绝缘涂层存在圆角区域厚度不均问题，同步涂覆不能对八个区域进行独立补偿，厚pi绝缘层一次成膜容易出现缺陷。

7、基于上述问题，有必要提供一种新的精细规格pi/al矩形漆包线连续制备方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种适用于矩形铝导体的pi漆包线连续制造方法。

2、为了实现上述目的，本发明一具体实施例提供的技术方案如下：一种适用于矩形铝导体的pi漆包线连续制造方法，包括以下步骤：

3、s1，原材料预处理，选用电工用铝或高纯圆形铝杆作为原材料，采用低残留型中性或弱碱性水基清洗液除去铝杆表面油污，清洗温度35～55℃；清洗时间2～8min；采用去离子水进行两级喷淋漂洗，喷淋压力0.2～0.5，随后采用60～90℃洁净热风烘干，预处理后的铝杆表面不得存在明显油斑、氧化起皮、裂纹及夹杂；

4、s2，超声辅助等效面积圆线预成形，基于目标等效面积的超声辅助圆线预成形，根据目标矩形铝导体的宽度a和厚度b确定目标截面积；

5、定义与所述目标矩形截面积相等的圆形截面的等效直径为；

6、对圆形铝基材实施超声辅助圆线拉拔，将圆形铝杆基材加工形成圆形预制坯，所述圆形预制坯的直径满足

7、拉拔力—模具温度双反馈超声控制，所述超声辅助圆线拉拔过程中采集拉拔力f和拉拔模具工作区温度t，并根据拉拔力f相对于对应规格稳定拉拔基准值的变化以及模具工作区温度t，对超声换能器的输出振幅进行动态调节；

8、s3，圆角矩形精密拉拔成型，将所述圆形预制坯经2～4道渐进式拉拔，圆形预制坯的截面依次由圆形形成圆角近方形、圆角矩形并最终形成具有四个平面和四个圆角的矩形铝导体；

9、s4，在线精整及表面低残留清洗,矩形成形后的铝导体经过精整模进行最终定径，并采用水基低残留清洗剂去除拉拔润滑剂；

10、s5，四面、四角常压等离子活化，对所述矩形铝导体四个平面和四个圆角区域实施常压等离子表面处理；

11、s6，平面压电微滴沉积，将经过等离子活化的矩形铝导体连续输送至环形分区压电微滴喷涂机构，首先控制平面喷涂单元向四个平面区域沉积聚酰亚胺涂料形成第一湿膜，

12、s7,短程闪蒸增黏，平面喷涂位置后设置有短程闪蒸区域，使第一湿膜进行部分溶剂脱除以提高第一湿膜黏度；

13、s8，圆角延迟补偿沉积，平面喷涂位置与圆角喷涂位置沿矩形铝导体输送方向间隔30～300mm，短程闪蒸增黏设置在这二者之间，由圆角喷涂单元对四个圆角区域实施延迟补偿沉积；

14、s9，分级脱溶及pi亚胺化，对完成所述延迟补偿沉积的聚酰亚胺涂层进行分级脱溶和亚胺化；

15、s10，在线多方向涂层测厚，采用多方向非接触测厚方式分别检测四个平面区域和四个圆角区域的绝缘层厚度；

16、s11，独立供液闭环修正，根据各区域实际厚度与目标厚度之间的偏差，分别调节对应平面喷涂单元或圆角喷涂单元的供液量，

17、s12，重复薄层沉积至目标厚度，重复实施步骤s6～s11，直至聚酰亚胺绝缘层达到目标总厚度；

18、s13，对达到目标总厚度的矩形漆包线实施最终后固化、冷却、检测以及恒张力收卷。

19、在本发明的一个或多个实施例中，步骤s1中，所述圆形铝杆基材为电工用铝或高纯铝圆杆，铝含量不低于99.7%，初始圆杆直径为5.5mm；

20、步骤s3中，首道超声辅助拉拔的截面减面率为37%～45%，首道拉拔后圆线直径为4.37～4.08mm，将5.5mm铝杆拉拔至4.20mm。

21、在本发明的一个或多个实施例中，步骤s2中，所述超声辅助拉拔的超声振动频率为20～35khz，超声换能器轴向有效振幅为5～14，拉拔速度为4～15m/min；

22、当当前拉拔力f与稳定拉拔基准值的比值升高时，提高超声输出振幅；当下降至设定区间时降低超声输出，同时将拉拔模具工作区温度控制在20～50℃范围内，使一个拉拔道次中的超声振幅在5～14范围内动态变化。

23、在本发明的一个或多个实施例中，步骤s3中，所述矩形成形阶段的单道次面积减面率为6%～18%，矩形成形模具的工作区采用硬质合金、聚晶金刚石或具有耐磨表层的硬质合金制成，工作区表面粗糙度；

24、最终形成的矩形铝导体的宽度和厚度公差控制在±0.01～±0.02mm，四个圆角的圆角半径r满足。

25、在本发明的一个或多个实施例中，步骤s6中，所述环形分区压电微滴喷涂机构包括至少四组平面喷涂单元和至少四组圆角喷涂单元；

26、四组所述平面喷涂单元分别朝向矩形铝导体的四个平面中心区域，四组所述圆角喷涂单元分别朝向矩形铝导体的四个圆角区域；

27、各喷涂单元分别采用压电驱动微阀或压电驱动微滴发生装置，各喷涂单元的脉冲频率、单脉冲排液量和占空比能够独立调节，使至少八个喷涂区域形成相互独立的供液控制区域。

28、在本发明的一个或多个实施例中，平面喷涂位置与圆角喷涂位置沿矩形铝导体输送方向间隔30～300mm，在二者之间设置短程闪蒸区域；

29、所述闪蒸区域采用80～160℃的洁净热风、红外辐射或者洁净热风与红外辐射的组合方式，使平面喷涂形成的第一湿膜发生10%～40%的溶剂质量损失，并使第一湿膜黏度相对于刚喷涂状态提高1.5～8倍，然后再实施圆角补偿沉积。

30、在本发明的一个或多个实施例中，步骤s5中，采用4～8个围绕矩形铝导体设置的常压等离子喷头对四个平面和四个圆角区域进行表面活化，喷头至矩形铝导体表面的距离为5～15mm，总输出功率为200～800w，处理区长度为50～300mm；

31、所述常压等离子处理所采用的工作气体为洁净干燥空气、氮气/氧气混合气或氮气/氩气混合气；

32、处理后矩形铝导体表面对去离子水的静态接触角不高于45°，且等离子处理结束至首次聚酰亚胺涂料沉积之间的时间不超过180s。

33、在本发明的一个或多个实施例中，步骤s9中，所采用的聚酰亚胺涂料为聚酰胺酸型聚酰亚胺前驱体或者能够经后续热处理形成连续聚酰亚胺绝缘层的可溶性聚酰亚胺体系；

34、当采用聚酰胺酸型聚酰亚胺前驱体时，其固含量为12%～25%，25℃条件下的黏度为200～1500，聚酰亚胺涂料经过1～5过滤器过滤并进行真空脱泡或在线脱泡；

35、所述分级脱溶和亚胺化包括：

36、第一脱溶区，温度为100～180℃，脱除自由溶剂并进一步稳定湿膜轮廓；

37、第二预亚胺化区，温度为180～280℃，使聚酰胺酸发生进一步环化和亚胺化；

38、第三亚胺化区，温度为280～360℃，提高亚胺化程度并降低残余溶剂含量。

39、在本发明的一个或多个实施例中，所述第二预亚胺化温区或第三亚胺化温区设置915mhz或2.45ghz微波辅助加热装置，所述微波辅助加热装置设置有用于抑制微波沿金属导体向炉体外传播的波导截止结构或扼流结构，并设置反射功率监测结构以及金属导体防放电结构。

40、在本发明的一个或多个实施例中，所述聚酰亚胺绝缘层的总厚度为10～200，单次微滴沉积及热处理循环形成的干膜增厚量为2～10，重复循环2～60次。

41、相较于现有技术，本发明的有益之处在于：与普通铝扁线制造方法相比，本发明首先根据目标矩形截面积建立等效圆直径，并将最终矩形成形前圆形预制坯控制为，从而将大部分面积减缩过程放在截面应变分布更均匀的圆线拉拔阶段完成，仅在最后2～4道次形成圆角矩形截面，降低精细矩形成形道次过多造成的边角开裂和尺寸累积误差。

42、超声拉拔采用拉拔力与模具温度反馈控制而非固定振幅模式，在保持超声减摩作用的同时降低模具过热和润滑状态恶化风险。

43、本发明采用“平面优先喷涂—短程闪蒸增黏—圆角延迟补偿”的面角分时沉积机制，区别于传统矩形涂漆模具以及平面、圆角同时供漆方式，利用湿膜黏度随部分脱溶提高的时间窗口限制圆角湿膜向平面的进一步迁移。

44、本发明采用至少八区域独立压电微喷和多方向在线测厚反馈，各平面及圆角可以分别调整供液量，因此能够针对实际截面厚度误差实施局部补偿，而无需增加整个截面的平均涂漆量。

45、本发明采用薄层多次沉积以及分级脱溶、亚胺化方式形成10～200pi绝缘层，降低厚湿膜一次烘烤产生气泡、针孔及溶剂残留的风险。

46、本发明采用了等效面积预成形+力/温反馈超声+面角分时压电微喷+闪蒸锁形+八区域闭环补偿的完整专属技术链，大幅提升专利创造性抗辩空间与保护力度