一种耐电晕漆包线的涂覆方法

本发明涉及漆包线加工，更具体地说，涉及一种耐电晕漆包线的涂覆方法。

背景技术：

1、在电气工程领域，漆包线是广泛应用于电机、变压器、电磁线圈等设备中的一种重要材料。传统的漆包线涂覆技术通常涉及单一方向的连续涂层，这种方法虽然简单，但存在若干不足。首先，单向连续涂层可能导致涂层在机械应力下容易开裂和剥离，影响产品的耐用性和可靠性。其次，这种涂层方法在高压应用中容易发生电晕放电，因为涂层的均匀性和厚度难以精确控制。此外，传统涂层技术在涂料的应用效率和能源消耗方面也存在改进空间。

2、随着技术的发展和市场需求的增加，对漆包线的性能要求也在不断提高。特别是在电气绝缘性、机械强度以及耐高温和化学稳定性方面的需求显著增加。因此，开发一种新的涂覆技术，旨在提供更优越的电气绝缘性能，更高的机械和热稳定性，以及更高的生产效率和材料利用率，已成为行业的迫切需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种创新的耐电晕漆包线涂覆方法，该方法采用正螺旋和反螺旋的交叉涂层技术，显著增强了涂层的机械强度和电气绝缘性能。通过精确控制涂层的厚度和宽度，以及使用改进的涂料配方，本发明能够提供更均匀和连续的涂层，有效防止电晕放电和涂层开裂。此外，本发明还引入了一种利用离心作用的自动涂料补充系统，大幅提高了涂料的应用效率和生产过程的自动化水平。

2、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种耐电晕漆包线的涂覆方法，包括如下步骤：

4、在铜线进给的过程中，首先以顺时针绕铜线转动涂覆出带状正螺旋涂层，并进行初步固化；

5、形成正螺旋涂层后，再以逆时针绕铜线转动涂覆出带状反螺旋涂层，再次进行初步固化，形成反螺旋涂层；

6、重复正反交替涂覆多层；

7、进行最终固化；

8、其中，正螺旋涂层与反螺旋涂层其中一涂层的涂料包括如下组分：环氧树脂50-60重量份，硅烷偶联剂3-5重量份，氢氧化铝15-25重量份，邻苯二甲酸酯类增塑剂5-10重量份，酸酐类固化剂10-15重量份，受阻酚类抗氧剂1-3重量份；

9、另一涂层的涂料包括如下组分：聚酰亚胺树脂40-50重量份，纳米级二氧化硅10-20重量份，石墨烯5-10重量份，聚乙烯醇柔软剂5-10重量份，脂环族胺固化剂10-20重量份，苯并三唑类紫外线吸收剂2-5重量份。

10、较佳的，所述的初步固化采用紫外线固化，uv强度设置为800至1200mj/cm2。

11、较佳的，所述的最终固化采用热固化，固化温度设置在180℃至220℃，持续时间为10至30分钟。

12、较佳的，铜线进给速度设置在100米/分钟至500米/分钟，绕铜线转动速度设置为每分钟300至1000转。

13、较佳的，正螺旋涂层与反螺旋涂层的带状宽度即带宽相同，所述正螺旋涂层与反螺旋涂层的螺间距与其带宽相同；相邻正螺旋涂层与反螺旋涂层交叉设置；相邻两正螺旋涂层或相邻两反螺旋涂层之间错开带宽的一半距离设置。

14、较佳的，所述涂覆方法通过涂覆装置实现；所述涂覆装置包括多组螺旋涂抹机构和设置在相邻两组螺旋涂抹机构之间的紫外线固化机构；所述铜线依次穿过螺旋涂抹机构和紫外线固化机构进给；所述螺旋涂抹机构包括正涂抹组件和反涂抹组件；所述正涂抹组件和反涂抹组件各自均包括u形轴承瓦座和滚动支撑于u形轴承瓦座的涂覆环体；所述涂覆环体中部设置有与通向外圆周面接触的涂抹块；所述涂抹块的长度等于带宽；所述正涂抹组件和反涂抹组件的涂抹块的距离为带宽的整数倍；所述正涂抹组件和反涂抹组件的涂覆环体的转动方向相反且转速相同。

15、更优选的，所述涂覆环体的外圆周面上沿其周长设置有齿条；所述齿条与一设置在涂覆环体外的齿轮啮合；一驱动电机驱动设置在涂覆环体上方的齿轮带动涂覆环体转动；所述正涂抹组件和反涂抹组件还分别包括正同步齿轮和反同步齿轮；所述正同步齿轮与正涂抹组件对应的齿轮同轴转动；所述反同步齿轮与反涂抹组件对应的齿轮同轴转动；所述正同步齿轮与反同步齿轮对称且具有间距；一伞齿轮同时与正同步齿轮和反同步齿轮啮合以使正涂抹组件和反涂抹组件的涂覆环体同步反向转动。

16、更优选的，所述涂覆环体为空心环体，具有环形空腔；所述环形空腔内填充有涂料；所述涂抹块通过一空心柱体与涂覆环体连接；所述空心柱体一端与涂抹块可拆卸连接并且侧面开设有出料口，另一端穿入环形空腔与环形空腔靠外的内壁连接并且侧面开设有进料口；所述空心柱体内设置有小型液泵以辅助涂料向出料口一侧流动。

17、更优选的，所述涂覆环体内设置的涂抹块有多组，相邻两组涂抹块之间沿轴向的距离为带状涂层宽度的整数倍。

18、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

19、1、良好的耐电晕性：

20、采用的正螺旋和反螺旋交替涂覆技术创造了类似编织的涂层结构。这种结构不仅增强了涂层的机械强度，而且提高了涂层的整体紧密性，减少了气隙的存在。在电气工程中，气隙往往是电晕放电的起始点，通过减少这些微小气隙，显著降低了电晕放电的风险。

21、涂料配方的优化，环氧树脂与聚酰亚胺树脂这两种树脂都是众所周知的具有高电绝缘性能的材料。环氧树脂提供了良好的机械强度和粘接性，而聚酰亚胺树脂则以其优异的热稳定性和电绝缘性著称。这些材料的组合使得涂层不仅在常温下，而且在高温下也能维持良好的电绝缘性，从而有效抵抗电晕放电。

22、纳米级二氧化硅和石墨烯：这些纳米材料能够改善涂层的微观结构，增加电场内的分散性，提高涂层对电晕放电的阻挡能力。纳米填料如二氧化硅可以增强涂层的电化学稳定性，而石墨烯有助于均匀电场，减少电场集中点，这是导致电晕放电的常见原因，虽然石墨烯具有非常高的电导性，然而石墨烯的添加可以通过适当的配比和工艺，反而提高涂层的绝缘性能以及其他机械和热性能：

23、石墨烯在微量添加时，其导电性可以被涂料基体的绝缘性质所“掩盖”，不会显著影响整体绝缘性能。相反，石墨烯可以通过以下几种机制来增强材料的整体绝缘性能：

24、微观电场分布的优化：石墨烯的导电性可以帮助分散涂层内部的微观电场，减少电场集中，降低电晕放电的风险。石墨烯片段作为微小的导电通道，有助于在材料内部均匀分布电荷，从而避免高电压点的形成。

25、改善界面特性：石墨烯的加入可以改善涂料与铜线之间的界面粘结，减少界面处的空气隙，空气隙是电晕放电的潜在起点。通过提高界面的整体质量，可以进一步提升线材的电绝缘性能。

26、石墨烯具有非常高的热导率，可以有效改善涂料的热管理能力。这一点在电气应用中尤为重要，因为电线在运行中产生的热量如果不能有效散发，将导致热积聚，进而影响绝缘材料的性能和寿命。石墨烯的添加有助于涂层内部热能的均匀分布，减少热点生成，从而降低热应力和避免由高温引起的物理或化学退化。

27、石墨烯的结构使其成为增强涂料机械强度的理想选择。其高强度和高韧性特性可以显著提高涂层的抗拉伸和抗弯曲能力。层状结构有助于增加涂层的断裂韧性，减少物理冲击下的损伤。

28、总结来说，通过精确控制石墨烯的添加比例和确保其在涂料中均匀分散，石墨烯的这些独特性能可以被充分利用，以增强涂料的电绝缘性能和其他机械、热及化学性能，带来意想不到的积极效果，从而提升漆包线的整体性能和可靠性。

29、固化技术的应用不仅加快了生产过程，也确保了涂层在微观层面的均匀性和完整性。紫外线固化可以快速固化表层，形成坚固的保护层，而后续的热固化则确保涂层深层也完全固化，增强了涂层的整体性。固化过程中涂层内部的气泡和不规则空隙得到有效消除，减少了电晕放电的概率。

30、2、提高强度，延长使用寿命

31、编织效果意味着涂层以交错的方式重叠，类似于纤维织物中的编织或编织结构。这种结构增加了涂层本身的机械牢固性，使涂层更能抵抗外部压力和冲击。在电机和变压器等高应力应用中，这种增强的机械强度减少了线材因机械疲劳或操作中的物理损伤而失败的可能性。

32、编织结构通过其交错的层次设计提供了更好的热稳定性。当温度变化导致材料自然膨胀或收缩时，编织结构允许涂层在保持整体稳定性的同时微调其形态。这减少了因温度变化引起的内部应力，特别是在温差较大的环境下，如户外应用或电子设备内部。

33、在传统的单一方向涂层中，涂层的连续性和均匀性可能会在物理或热应力下产生裂纹。相反，编织结构的交错涂层可以更有效地分散这些应力，防止裂纹的形成。这种结构特别适用于防止裂纹从一个涂层层面扩散到另一个层面，从而保持了整体涂层的完整性。

34、所有这些特性——增强的机械强度、改进的热稳定性和抗裂性——共同作用，显著延长了涂覆铜线的使用寿命。更长的使用寿命意味着更少的维护需求和更低的替换频率，为使用这种技术的企业带来经济效益。

35、通过这种编织效果，该涂覆方法不仅提供了实质性的物理和机械改进，还可能减少因维护和更换而产生的长期运营成本。这种设计创新提供了明显的优势，特别是在那些要求电线具有极高可靠性和耐久性的应用中，如航空、汽车和高级电子设备。这样的涂层技术使得产品能在更加苛刻的条件下运作，同时保持性能和安全性。

36、3、本发明的涂覆装置设计精巧，能够有效地实施上述涂覆方法，提供多种有益效果，增强生产效率和产品质量：

37、涂覆装置包括正涂抹组件和反涂抹组件，这些组件配备有u形轴承瓦座和涂覆环体，确保涂层的精确施加。通过同步反向转动的设计，设备能够在铜线上精确地涂覆出交错的正螺旋和反螺旋涂层，从而产生均匀且连续的编织效果，增强了涂层的机械和电气性能。

38、通过保持正螺旋涂层和反螺旋涂层的带状涂层宽度相同以及与螺旋间距相同，可以实现涂层的均匀性，这对于确保涂层的整体绝缘性能至关重要。均匀的涂层有助于防止电气短路和电晕放电，因为不存在因涂层厚薄不一而导致的电阻不均现象。相同的宽度和螺间距有助于形成一种均衡和连续的结构，这种结构类似于编织，能够在机械和热应力下提供更好的稳定性。

39、交叉设置的涂层(即正螺旋涂层与反螺旋涂层的交叉覆盖)增加了涂层间的机械互锁，这种结构类似于编织物，可显著提高铜线的抗弯曲和扭转能力。这对于经常需要在各种角度弯曲或扭转的电线来说，是一个重要的性能提升。通过使相邻两正螺旋涂层或相邻两反螺旋涂层之间错开带状涂层宽度的一半，可以有效地防止层间剥离现象，这在电线经受机械压力时尤为重要，有助于保持涂层的完整性。

40、涂抹块长度等于带状涂层宽度，这样设计可以确保每次涂覆都能精确地覆盖整个带状宽度，避免涂层重叠或不足，从而优化涂料的使用，减少浪费。

41、正涂抹组件和反涂抹组件的涂覆环体以相反的方向同时转动且转速相同，这种同步运作确保了涂覆的连续性和均匀性，防止了由于转速不一致可能引起的涂层厚度不均。

42、通过精确控制涂抹块的位置和涂覆环体的转速，整个涂覆过程可以更加快速和连续进行，大大提高了生产效率。

43、精确的涂料应用和高效的生产流程减少了材料浪费和生产停机时间，从而降低了生产成本。

44、这些设计决策的综合效应使得涂覆过程不仅高效而且经济，同时保证了产品的高质量和可靠性，满足电气安全和耐久性的严格要求。