專利名稱：高溫高頻電磁線和制造方法
高溫高頻電磁線和制造方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明領(lǐng)域主要涉及高溫高頻電磁線，并且更具體地涉及用涂料涂布的復(fù)合電磁線，所述涂料包括分散于聚酰亞胺聚合物中的氧化鋁納米顆粒。涂布的電導(dǎo)體通常包括一個或更多個圍繞導(dǎo)電芯形成的電絕緣層，也稱為漆包線漆組合物。電磁線為涂布的電導(dǎo)體的一種形式，其中導(dǎo)電芯為銅線或銅合金，并且絕緣層 (一或多層)包括圍繞導(dǎo)體周圍涂布的介電材料比如聚合物樹脂。電磁線用于變壓器、電動機等的電磁鐵線圈。由于其在這樣的線圈中的用途，電磁線的絕緣系統(tǒng)必須足夠柔韌，以使該絕緣體在繞線操作期間不脫層或破裂或者另外受到損壞。絕緣系統(tǒng)也必須足夠地耐磨， 以使系統(tǒng)的外表面可經(jīng)受起可在繞線操作期間遭遇的摩擦、刮擦和磨損力。絕緣系統(tǒng)也必須足夠地耐用和抗降解以使介電性能保持長的時間段。另外，電磁線也用于構(gòu)成變壓器、電感器、發(fā)動機、耳機、揚聲器、硬盤驅(qū)動磁頭定位器、電位計和電磁鐵及其它應(yīng)用。電磁線為用于電機、電動機、發(fā)電機和變壓器中作為繞組絕緣的一次絕緣(primary insulation) 0電磁線運載交流電并產(chǎn)生磁場和感應(yīng)電力。電磁線通常使用多層聚合物絕緣體以提供堅韌、連續(xù)的絕緣層。電磁線絕緣涂料按照增大溫度范圍的順序可為聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚酯-聚酰亞胺、聚酰胺-聚酰亞胺和聚酰亞胺。 聚酰亞胺絕緣的電磁線能夠在至高達250°C下操作。發(fā)明簡述在一個方面，提供復(fù)合電磁線。復(fù)合電磁線包括金屬線和涂布于金屬線外表面的涂料。涂料包括聚酰亞胺聚合物和分散于聚酰亞胺聚合物中的多個氧化鋁納米顆粒。氧化鋁納米顆粒具有涂布于氧化鋁納米顆粒外表面的表面處理物，其中表面處理物包括苯基-硅烷。復(fù)合電磁線具有根據(jù)ASTM E1641計算的至少300°C的熱降解溫度指數(shù)。在另一個方面，提供制造復(fù)合電磁線的方法。方法包括將氧化鋁納米顆粒與聚酰亞胺聚合物混合以形成聚酰亞胺混合物。氧化鋁納米顆粒具有涂布于氧化鋁納米顆粒外表面的表面處理物。表面處理物包括苯基-硅烷。方法也包括通過使金屬線通過涂覆模具而用聚酰亞胺混合物涂布金屬線、加熱涂布的金屬線、冷卻涂布的金屬線，并重復(fù)涂布、加熱和冷卻步驟，以在金屬線上沉積預(yù)定數(shù)目的涂料層。方法進一步包括使涂布的金屬線以約15-約30英尺每分鐘的速度通過具有約425°C -約475°C溫度的退火爐，將多層涂布的金屬線纏繞到金屬線軸上，在約300°C -約400°C下加熱纏繞的金屬線約20-約40分鐘，和冷卻經(jīng)加熱的纏繞的金屬線。附圖簡述

圖1為示例性電磁線的放大示意截面端視圖。圖2為電磁線制造系統(tǒng)的示意圖。圖3為在圖1中顯示的復(fù)合電磁線制造方法的流程圖。部件列表10復(fù)合電磁線12導(dǎo)電芯14絕緣涂料16外表面18聚酰亞胺聚合物20氧化鋁納米顆粒30電磁線制造系統(tǒng)32供線軸34涂覆模具36固化爐38冷卻隧道40第一加熱區(qū)42第二區(qū)44第三區(qū)46退火爐48退火冷卻隧道50卷線軸52多個導(dǎo)輥60方法62混合64涂布66加熱68冷卻70重復(fù)
權(quán)利要求
1.復(fù)合電磁線(10)，其包含 金屬線02)；和涂布于所述金屬線外表面(16)的涂料(14)，所述涂料包含聚酰亞胺聚合物(18)和分散于所述聚酰亞胺聚合物中的多個氧化鋁納米顆粒(20)，所述氧化鋁納米顆粒具有涂布于所述氧化鋁納米顆粒外表面的表面處理物，所述表面處理物包含苯基-硅烷；所述復(fù)合電磁線具有根據(jù)ASTM E1641或ASTM D2307 (2005)計算的至少300°C的熱降解溫度指數(shù)。
2.權(quán)利要求1的復(fù)合電磁線(10)，其中所述金屬線包含銅和銅合金中的至少一種。
3.權(quán)利要求1的復(fù)合電磁線(10)，其中所述表面處理物包含三甲氧基苯基硅烷和三乙氧基苯基硅烷中的至少一種。
4.權(quán)利要求1的復(fù)合電磁線(10)，其中所述聚酰亞胺聚合物(18)包含聚(苯均四酸二酐-共聚_4，4' - 二氨基二苯醚)、酰胺酸和聚(聯(lián)苯四甲酸二酐-共聚-苯二胺)、酰胺酸中的至少一種。
5.權(quán)利要求1的復(fù)合電磁線(10)，其中所述涂料(14)包含約1%-約6%的所述經(jīng)表面處理的氧化鋁納米顆粒00)。
6.權(quán)利要求1的復(fù)合電磁線(10)，其中所述氧化鋁納米顆粒00)具有少于約100納米(nm)的平均粒度。
7.權(quán)利要求1的復(fù)合電磁線(10)，其中所述氧化鋁納米顆粒00)具有約20nm-約50nm 的平均粒度。
8.制造復(fù)合電磁線(10)的方法(60)，所述方法包含以下步驟將氧化鋁納米顆粒00)與聚酰亞胺聚合物(18)混合，以形成聚酰亞胺混合物，所述氧化鋁納米顆粒具有涂布于氧化鋁納米顆粒外表面的表面處理物，該表面處理物包含苯基-硅烷；通過使金屬線通過涂覆模具(34)，用聚酰亞胺混合物涂布金屬線(12)； 在約380°C -約410°C的溫度下加熱涂布的金屬線； 冷卻涂布的金屬線；使涂布的金屬線以約15-約30英尺每分鐘的速度通過在約425°C -約475°C的溫度下的退火爐G6)，以使涂布的金屬線退火； 冷卻經(jīng)退火的涂布的金屬線； 將涂布的金屬線纏繞到金屬線軸上；在約300°C -約400°C下加熱纏繞的金屬線約20-約40分鐘；和冷卻經(jīng)加熱的纏繞的金屬線。
9.權(quán)利要求8的方法(60)，其中將氧化鋁納米顆粒00)與聚酰亞胺聚合物(18)混合的步驟包括將約-約6% (重量)的氧化鋁納米顆粒與聚酰胺聚合物混合。
10.權(quán)利要求8的方法(60)，其中表面處理物包含三甲氧基苯基硅烷和三乙氧基苯基硅烷中的至少一種，并且聚酰亞胺聚合物包含聚(苯均四酸二酐-共聚_4，4' -二氨基二苯醚)、酰胺酸和聚(聯(lián)苯四甲酸二酐-共聚-苯二胺)、酰胺酸中的至少一種。
全文摘要
在示例性的實施方案中，復(fù)合電磁線(10)包括金屬線(12)和涂布于金屬線外表面(16)的涂料(14)。涂料包括聚酰亞胺聚合物(18)和分散于聚酰亞胺聚合物中的多個氧化鋁納米顆粒(20)。氧化鋁納米顆粒具有涂布于氧化鋁納米顆粒外表面的表面處理物，其中表面處理物包括苯基-硅烷。復(fù)合電磁線具有如根據(jù)ASTM E1641或D2307計算的至少300℃的熱降解溫度指數(shù)。
文檔編號H01B7/02GK102568663SQ20111043771
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者K·W·弗拉納根, M·羅達, R·C·麥蒂格, S·克尼亞詹斯基, 尹衛(wèi)軍 申請人:通用電氣公司