一种变压器线圈的绝缘膜及其制备方法与流程

1.本技术属于变压器技术领域，尤其涉及一种变压器线圈的绝缘膜及其制备方法。


背景技术：

2.在现有变压器线圈所采用的电磁导线表面一般会涂覆绝缘树脂，从而使变压器具有一定的绝缘性能；但当变压器输出高功率时，金属材质的变压器线圈温度会升高，而涂覆在变压器线圈表面的绝缘树脂的耐热性能差，在高温下容易融化，导致变压器绝缘性能不稳定，变压器受到损害，且树脂的耐腐蚀性能也较低。
3.因此，现有技术中变压器线圈所采用的电磁导线表面涂覆的绝缘树脂层强度、抗腐蚀性、工作温度差，不能满足变压器高功率输出的要求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种变压器线圈的绝缘膜及其制备方法，可以解决现有技术中变压器线圈所采用的电磁导线表面涂覆的绝缘树脂层强度、抗腐蚀性、工作温度差，不能满足变压器高功率输出的技术问题。
5.本技术第一方面提供了一种变压器线圈的绝缘膜，所述变压器线圈的绝缘膜包括金属氧化物陶瓷层；
6.所述金属氧化物陶瓷层包覆所述变压器线圈。
7.优选的，所述变压器线圈的绝缘膜还包括绝缘树脂层；
8.所述绝缘树脂层包覆所述金属氧化物陶瓷层。
9.需要说明的是，金属氧化物陶瓷层作为陶瓷，其致密度不会是百分之百，陶瓷表面会存在一定的孔隙，因此，在金属氧化物陶瓷层表面覆盖树脂能够作为封孔层，可以进一步提高陶瓷的硬度、耐腐蚀以及绝缘性等性能，进而防止变压器高功率输出时受损。
10.优选的，所述变压器线圈为铝线圈；
11.所述金属氧化物陶瓷层中金属氧化物为氧化铝。
12.需要说明的是，变压器线圈的材质通常为铜材质、铝材质，而铜及其氧化物陶瓷的热膨胀系数小于铝及其氧化物陶瓷的热膨胀系数，因此，铝及其氧化物陶瓷的热膨胀系数与树脂的热膨胀系数更为接近，从而在变压器高功率输出时，包覆在氧化铝陶瓷层表面的绝缘树脂不易开裂脱落。
13.优选的，所述金属氧化陶瓷层的厚度为20-100μm。
14.本技术第二方面提供了一种变压器线圈的绝缘膜的制备方法，包括以下步骤：
15.步骤s1、将变压器线圈浸入电解液；
16.步骤s2、对电解液内的第一电极和第二电极施加交流电压；
17.所述电解液包括naoh、水玻璃以及蒸馏水。
18.需要说明的是，变压器线圈为铝、铜等金属材质，当对变压器线圈施加交流电流后，会使变压器线圈与电解质溶液产生相互作用，在变压器线圈表面产生微弧放电，从而使
金属材质的变压器线圈表面氧化原位生成金属氧化物陶瓷层，原位生成的金属氧化物陶瓷层一方面具有陶瓷硬度高、耐腐蚀以及耐候性好等性质，另一方面由于金属氧化物陶瓷是原位生成在变压器线圈表面，与涂覆等方式相比，原位生成的金属氧化物与变压器线圈的附着力好，不易从变压器线圈表面开裂脱落，提高了变压器线圈性能的稳定性，防止变压器高功率输出时受损。
19.优选的，所述步骤s2包括：
20.步骤s21、将所述第一电极和所述第二电极浸入电解液；
21.步骤s22、将所述变压器线圈穿过所述第一电极和所述第二电极的内腔；
22.步骤s23、对电解液内的所述第一电极和所述第二电极施加交流电压。
23.需要说明的是，对第一电极和第二电极施加交流电压后，第一电极和第二电极存在电势差，产生的交流电流会沿着电极-电极内腔的电解液-变压器线圈-电极方向流动，变压器线圈表面被施加了交流电流，且交流电流流动方向有序，从而可以在变压器线圈表面各位置原位生长均匀厚度的氧化陶瓷层，避免了在变压器线圈表面各位置原位生长的氧化陶瓷层厚度不均。
24.优选的，所述步骤s23包括：
25.步骤s231、对所述第一电极和所述第二电极施加第一交流电压；
26.步骤s232、对所述第一电极和所述第二电极施加第二交流电压；
27.所述第一交流电压的阳极电流与阴极电流之比小于所述第二交流电压的阳极电流与阴极电流之比；
28.所述第二交流电压的阳极电流与阴极电流之比小于1。
29.需要说明的是，在施加第一交流电压期间，可以观察到变压器线圈表面连续产生伴随声音现象的微弧放电，并且在变压器线圈表面原位生长氧化陶瓷层，其中，氧化陶瓷层的厚度随着持续时间的增加而增加；当施加的第一交流电压发生自发阶跃式下降后，进入了施加第二交流电压期间，在施加第而交流电压期间过程中，无法用肉眼看到微放电，第二交流电压期间起到热电子氧化处理变压器线圈的作用。
30.优选的，所述步骤s1之前包括：
31.步骤s0、对所述变压器线圈打磨抛光后，浸入酸溶液。
32.需要说明的是，对变压器线圈进行打磨抛光，是一种物理除杂手段，可以磨平变压器线圈表面的凸起等杂质，使变压器表面平整；而浸入酸溶液是一种化学手段，可以除掉变压器线圈表面的杂质，使金属材质的变压器线圈纯度变高，因此，对变压器线圈打磨抛光后，浸入酸溶液可以得到表面平整且高纯度的变压器线圈，表面平整且高纯度的变压器线圈可以使变压器线圈各部分通过的交流电流均匀，从而使变压器线圈表面原位生长的金属氧化陶瓷层厚度均匀，变压器线圈各部分的绝缘性、硬度、耐候性稳定。
33.优选的，所述步骤s0之后，所述步骤s1之前还包括，用清水冲洗、擦干变压器线圈。
34.优选的，所述变压器线圈为铝线圈；
35.所述酸溶液为硫酸溶液；
36.所述硫酸溶液的浓度为140-200g/l。
37.优选的，所述步骤s2之后包括：
38.步骤s3、对所述变压器线圈热处理。
39.优选的，所述热处理包括：在惰性气氛下将所述变压器线圈置于恒温炉中热处理1-2h；
40.所述恒温炉的温度为300-320℃。
41.需要说明的是，在对变压器线圈施加交流电流后形成的、包覆有金属氧化陶瓷层的变压器线圈进行热处理，可以提高金属氧化物陶瓷的热应力，防止因为金属氧化物陶瓷热应力过低而从交流线圈上开裂脱落，使得变压器性能不稳定。
42.优选的，步骤s3之后包括：
43.步骤s4、在所述变压器线圈表面涂覆绝缘树脂。
44.需要说明的是，在对变压器线圈施加交流电流后形成的、包覆有金属氧化陶瓷层的变压器线圈表面涂覆绝缘树脂，绝缘树脂可以作为封孔层提高陶瓷的致密度，提高陶瓷的硬度、耐腐蚀以及绝缘性等性能，进而防止变压器高功率输出时受损。
45.优选的，所述绝缘树脂为环氧树脂。
46.优选的，所述第一电极和第二电极为同轴布置的圆筒状结构。
47.优选的，所述变压器线圈为扁平线状结构。
48.综上所述，本技术提供了一种变压器线圈的绝缘膜及其制备方法；其中，所述变压器线圈的绝缘膜包括金属氧化物陶瓷层，金属氧化物陶瓷层包覆变压器线圈，金属氧化物陶瓷作为陶瓷，具有陶瓷硬度高、耐腐蚀以及耐候性好的性质，因此，能够适应变压器高功率输出时强度、抗腐蚀性、工作温度的要求，且当变压器高功率输出时，变压器线圈的温度升高，由于金属氧化物陶瓷的热膨胀系数很小，因此，在变压器高功率输出时，包覆在变压器线圈上的金属氧化物陶瓷层不会因为受热膨胀而与变压器线圈之间的结合力下降，导致从变压器线圈表面开裂脱落，使得变压器绝缘性能不稳定，变压器受到损害；本技术提供的一种变压器线圈的绝缘膜及其制备方法可以解决现有技术中变压器线圈所采用的电磁导线表面涂覆的绝缘树脂层强度、抗腐蚀性、工作温度差，不能满足变压器高功率输出的技术问题。
附图说明：
49.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
50.图1为本技术实施例提供的一种变压器线圈的绝缘膜的制备方法流程图；
51.图2为本技术实施例提供的一种变压器线圈的绝缘膜结构图；
52.其中，附图标记为：100－铝基体，200－氧化铝陶瓷层。
具体实施方式：
53.本技术提供了一种变压器线圈的绝缘膜及其制备方法，可以解决现有技术中变压器线圈所采用的电磁导线表面涂覆的绝缘树脂层强度、抗腐蚀性、工作温度差，不能满足变压器高功率输出的技术问题。
54.下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
55.其中，以下实施例所用试剂或原料均为市售或自制。
56.实施例1
57.本实施例1提供了第一种变压器线圈的绝缘膜的制备方法，包括以下步骤：
58.步骤s0、打磨清洗：通过一对金属滚刷对铝基材的表面打磨抛光，打磨后的铝基体浸入硫酸浓度为140-200g/l的溶液中3min，随后用清水冲洗、擦洗，以将表面的污渍除净，其中，被打磨抛光的铝基材表面光滑平整。
59.步骤s1、微弧氧化：经步骤s0打磨清洗后的铝基体完全浸入装有电解液的电镀槽中。
60.步骤s2、通过向预设于电镀槽内的两个电极施加交流电压，使之交替作为阳极和阴极，从而令浸入电解液的铝基体的表面形成氧化铝陶瓷层，其中，在交流电压值自然阶跃式下降之后，需继续施加交流电压。
61.具体地，在步骤s1中所采用的电解装置包括盛装有电解液的电镀槽以及两个完全浸入电解液中的电极，其中，两个电极通过导线接入外部交流电源，利用外部交流电源输出的交流电压经导线传输至两个电极；同时本实施例的两个电极为同轴布置的圆筒状结构，由于电极完全浸入电解液中以令每个电极的内腔充满电解液，铝基体沿电极的轴线延伸方向依次穿设过两电极的内腔，由此，在氧化期间，外部电源所施加的电流按照“电极－电解液－铝基体－电解液-电极”的电路流动，从而令铝基体表面形成均匀的氧化铝陶瓷层。
62.进一步，在步骤s2中，在持续施加交流电压期间，可以观察到铝基体表面连续产生伴随声音现象的微弧放电，并且表面形成氧化陶瓷层，其中，氧化铝陶瓷层的厚度随着持续时间的增加而增加，所输出的电压也随之变大，此作为微弧氧化的第一阶段，随着电压自发阶跃式下降，则标志着第一阶段的结束。微弧氧化的第二阶段是从电压自发阶跃式下降之时开始，在第二阶段进行热电子氧化处理，处理时用肉眼是看不到微放电。最终使得第一阶段和第二阶段的阳极电流与阴极电流之比为：ia1/iк1《ia2/iк2《1，其中，ia1是电压值自然阶跃式下降之前的阳极电流；iк1是电压值自然阶跃式下降之前的阴极电流；ia2是电压值自然阶跃式下降之后的阳极电流；iк2是电压值自然阶跃式下降之后的阴极电流。
63.在本实施例中，电解液的成分包括naoh、水玻璃以及蒸馏水。
64.在本实施例中，所形成的氧化铝陶瓷层的厚度为20-100μm。
65.在本实施例中，所需铝基材为扁平状的线状结构。
66.步骤s3、热处理：对微弧氧化完成后的铝基体进行热处理，并且在热处理后作风冷，最终得到所需的氧化铝陶瓷层包线。具体地，在完成步骤s2微弧氧化后铝基体由电解装置中卸下，并静置空冷降温以使铝基体降温达到正常室温后，再对其进行热处理，其中，本实施例的热处理方式为：铝基体放置于300-320℃的热环境中，并且惰性气氛下恒温1-2h，自然冷却，以便于提升的氧化铝陶瓷层的热应力。
67.步骤s4、经热处理后的氧化铝陶瓷层的表面涂覆绝缘树脂。
68.实施例2
69.本实施例2为检测实施例1制备的变压器线圈的绝缘膜的硬度、摩擦系数、击穿电
压、耐腐蚀性和传热系数；还检测了变压器线圈表面只涂覆绝缘树脂层的传统树脂变压器和变压器线圈表面为实施例1制备的变压器线圈的绝缘膜的变压器的重量、工作温度、能源效率，其测试结果如表1和表2所示。
70.从表1可以看出，实施例1制备的变压器线圈的绝缘膜的硬度、摩擦系数、击穿电压、耐腐蚀性和传热系数优异，能够满足变压器高功率输出时强度、抗腐蚀性、工作温度差的要求；
71.从表2可以看出，变压器线圈表面为实施例1制备的变压器线圈的绝缘膜的变压器的重量、工作温度、能源效率均优于变压器线圈表面只涂覆绝缘树脂层的传统树脂变压器。
[0072] 硬度摩擦系数击穿电压耐腐蚀性高传热系数氧化陶瓷膜2003500kg/mm2≤0.013kv≥10000小时10w(m
·
k)
[0073]
表1
[0074][0075]
表2
[0076]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。