一种太阳能逆变器用绕组线及其制备方法与流程

本发明属于特种绕组线技术领域，具体涉及一种太阳能逆变器用绕组线及其制备方法。

背景技术：

太阳能发电中的一种重要发电方式为太阳能光伏发电，此发电系统一般由太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组及直流－交流逆变器和交流配电设备等组成，其中太阳能逆变器主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电，通过全桥电路，一般采用spwm处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率、额定电压等相匹配的正弦交流电供系终端用户使用。有了逆变器，才能使直流蓄电也为电器提供交流电，它是太阳能并网发电系统的一种重要组成部分。太阳能逆变器中绕组线是关键性材料，决定着太阳能逆变器效率、可靠性的高低、适应直流输入电压范围的宽窄、体积的大小及温升的高低。由于太阳能逆变器对绕组线有特殊的使用要求，因此要求绕组线具有绝缘厚度薄、耐高温、绝缘附着性佳及绝佳的绝缘柔韧性、电气性能优越。目前国内普遍使用漆包圆线作为太阳能逆变器的绕组材料，由于散绕组的形式使绕组线与绕组线之间的间隙大，同时由于漆包圆线的截面小，同等体积下所制得的电机的温升高，不利于功率的提升。同等功率下体积小型化，同等体积下功率最大化是目前国内逆变器产品发展的趋势，因此对逆变器用绕组材料提出了新的要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种太阳能逆变器用绕组线，其绝缘厚度薄、耐温等级高、绝缘结构稳定、电气性能优越，可大幅度提升光伏逆变器产品的稳定性和可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：

一种太阳能逆变器用绕组线，其包括导体和附着于导体上的绝缘层，绝缘层包括由内向外依次裹覆在导体上的第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第四绝缘层，第一绝缘层由裹覆在导体上聚醚醚酮材料层构成，第二绝缘层由涂覆于第一绝缘层上的改性聚酰胺酰亚胺涂层构成，第三绝缘层由涂覆于第二绝缘层上的耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层构成，第四绝缘层由涂覆于第三绝缘层上的聚酰胺酰亚胺涂层构成。

优选地,导体为矩形扁线状，且，矩形扁线状的导体的四角为圆角。

优选地,矩形扁线状的导体的宽度为6mm～16mm，厚度为0.45mm～2mm。

优选地,圆角的半径为0.36mm～0.81mm。

优选地,绝缘层总的双边绝缘厚度范围：0.12mm～0.16mm。

本发明还涉及一种太阳能逆变器用绕组线的制备方法，制备方法包括如下步骤：

(1)制备导体；

(2)在导体外表面裹覆聚醚醚酮材料层，形成第一绝缘层；

(3)在第一绝缘层外表面涂覆改性聚酰胺酰亚胺涂层且进行加热烘干，形成第二绝缘层；

(4)在第二绝缘层外表面涂覆耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层且进行加热烘干，形成第三绝缘层；

(5)在第三绝缘层外表面涂覆聚酰胺酰亚胺涂层且进行加热烘干，形成第四绝缘层。

优选地,步骤(1)中制备导体包括如下步骤：a1、取用φ3.500mm～φ8.00mm的低氧圆铜杆，并按需要尺寸对其进行精轧；a2、对步骤a1精轧后制得的硬态铜扁线进行退火处理，得到软态的导体。

优选地,步骤(2)中第一绝缘层的形成包括如下步骤：b1、采用聚醚醚酮挤出线进行聚醚醚酮材料层的挤出作业，并使聚醚醚酮材料层裹覆到导体外表面；b2、对裹覆完成后的聚醚醚酮材料层进行水冷却；b3、对冷却后的聚醚醚酮材料层进行高温结晶处理。

优选地,步骤(3)、步骤(4)及步骤(5)中的加热烘干均采用加热炉进行作业，且加热炉具有四个在上下方向上依次分布的加热分区，在加热时，四个加热分区自下而上温度依次递增。

优选地,步骤(3)、步骤(4)及步骤(5)中的涂覆与加热烘干工序均进行多次。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的太阳能逆变器用绕组线,较现有的常规技术中使用圆形线材的导体，本发明导体的使用,使绕组线产品更易卷绕成形，散热面积更大，同时结构更为紧密，因此可以减少逆变器的体积及其在工作中的温升,非常有利于提高太阳能逆变器的工作效率。

此外,由于本发明的绝缘层经peek(聚醚醚酮)材料打底，再加上稳定的改性pai(聚酰胺酰亚胺)+耐电晕pai+pai三涂层绝缘结构，具有较普通产品更好的耐高温性、耐水解性、耐辐射性、耐化学腐蚀性、耐电晕性。

附图说明

图1为本发明绕组线的横截面结构示意图；

其中：其中：10、导体；11、第一绝缘层；12、第二绝缘层；13、第三绝缘层；14、第四绝缘层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

如图1所示，一种太阳能逆变器用绕组线，其包括导体10和附着于导体10上的绝缘层，绝缘层包括由内向外依次裹覆在导体10上的第一绝缘层11、第二绝缘层12、第三绝缘层13、第四绝缘层14，第一绝缘层11由裹覆在导体10上聚醚醚酮材料层构成，第二绝缘层12由涂覆于第一绝缘层11上的改性聚酰胺酰亚胺涂层构成，第三绝缘层13由涂覆于第二绝缘层12上的耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层构成，第四绝缘层14由涂覆于第三绝缘层13上的聚酰胺酰亚胺涂层构成。

导体10为矩形扁线状，且，矩形扁线状的导体10的四角为圆角。矩形扁线状的导体10的宽度为6mm～16mm，厚度为0.45mm～2mm。圆角的半径为0.36mm～0.81mm。四角带有圆弧可以防止导体10材料的四个角使用成型的过程中因弯曲、扭转、受压而对外层的绝缘造成损伤，从而影响电气性能的稳定性。

第一绝缘层11的双边绝缘厚度为0.05mm～0.06mm；第二绝缘层12的双边绝缘厚度为0.01mm～0.02mm；第三绝缘层13的双边绝缘厚度为0.03mm～0.04mm；第四绝缘层14的双边绝缘厚度为0.03mm～0.04mm；绝缘层总的双边绝缘厚度约在0.12mm～0.16mm之间。

此外,本发明还涉及一种太阳能逆变器用绕组线的制备方法，制备方法包括如下步骤：

(1)制备导体10；

(2)在导体10外表面裹覆聚醚醚酮材料层，形成第一绝缘层11；

(3)在第一绝缘层11外表面涂覆改性聚酰胺酰亚胺涂层且进行加热烘干，形成第二绝缘层12；

(4)在第二绝缘层12外表面涂覆耐电晕聚酰胺酰亚胺涂层且进行加热烘干，形成第三绝缘层13；

(5)在第三绝缘层13外表面涂覆聚酰胺酰亚胺涂层且进行加热烘干，形成第四绝缘层14。

步骤(1)中制备导体10包括如下步骤：a1、取用φ3.500mm～φ8.00mm的低氧圆铜杆，铜杆牌号t1，并按需要尺寸对其进行精轧；a2、将步骤a1精轧(使用五工位精轧生产线将圆杆轧制成需要的扁线尺寸)后制得的硬态铜扁线进行退火处理，放入光亮退火炉中以380℃～470℃的温度退火3～5小时，冷却到室温后出炉，将精轧得的硬态铜扁线退火成软态的导体10。

步骤(2)中第一绝缘层11的形成包括如下步骤：b1、采用聚醚醚酮挤出线进行聚醚醚酮材料层的挤出作业，并使聚醚醚酮材料层裹覆到导体10外表面；b2、对裹覆完成后的聚醚醚酮材料层进行水冷却；b3、对冷却后的聚醚醚酮材料层进行高温结晶处理。具体地,以120℃～200℃的温度对铜扁线进行预热，将peek材料喂入螺杆，通过挤出模具将peek挤出，均匀地裹覆在铜导体10表面，挤出时挤出线的温度控制为喂料部位350℃、压缩段370℃、机头部分380℃，模具温度为380℃。后进入水槽冷却，冷却时水槽内水温从60℃～20℃依次降低，再以200℃～210℃的温度对peek绝缘层进行结晶处理1小时，冷却后得到第一绝缘层11。

进一步地,步骤(3)、步骤(4)及步骤(5)中的加热烘干均采用加热炉进行作业，且加热炉具有四个在上下方向上依次分布的加热分区，在加热时，四个加热分区自下而上温度依次递增；而且第二绝缘层12的涂覆与加热烘干工序一般进行2～3次，第三绝缘层13的涂覆与加热烘干工序一般进行3～4次，第四绝缘层14的涂覆与加热烘干工序一般进行4～5次。涂覆的绝缘层中改性pai、耐电晕pai及pai的固体含量控制在：26％～31％，粘度控制在：1000mpas～3000mpas(20℃)。

下面对本发明绕组线的具体制备过程进行举例描述：

使用直径为φ5.5mm的t1圆铜杆精轧成标称厚度为尺寸0.45mm，标称宽度为7.50mm，圆角半径0.50mm的导体10，再将导体10放入380℃的光亮退火炉中，加热1.5小时，保温3.5小时(在升温前在退火炉内抽真空后，再充入氮气保护，防止铜线氧化)，冷却后出炉，导体10软化后，以120℃～200℃的温度对导体10进行预热，将peek材料喂入螺杆，通过挤出模具将peek挤出，均匀地裹覆在导体10表面上，挤出时的温度控制为喂料部位350℃，压缩段370℃，机头部分380℃，模具温度为380℃，后进入水槽冷却，冷却时水槽内水温从60℃～20℃逐渐降低，再以200℃～210℃的温度对peek绝缘层进行后结晶处理1小时，冷却后得到第一绝缘层11且厚度为0.06mm，

再在第一绝缘层11表面涂覆一层改性pai后，使其从加热炉底部向上依次进入下段加热分区(200℃)、中段加热分区(250℃)、上段加热分区(280℃)、固化加热分区(320℃)进行烘干，一共涂烘2次，所得改性pai绝缘层(第二绝缘层12)的双边绝缘厚度为0.02mm；

再在第二绝缘层12表面涂覆一层耐电晕pai后，使其从加热炉底部向上依次进入下段加热分区(200℃)、中段加热分区(250℃)、上段加热分区(280℃)、固化加热分区(320℃)进行烘干，一共涂烘4次，所得耐电晕pai绝缘层(第三绝缘层13)的双边绝缘厚度为0.04mm；

再在第三绝缘层13表面涂覆一层pai后，使其从加热炉底部向上依次进入下段加热分区(200℃)、中段加热分区(250℃)、上段加热分区(280℃)、固化加热分区(320℃)进行烘干，也一共涂烘4次，所得pai绝缘层(第四绝缘层14)的双边绝缘厚度为0.04mm；

至此，得到产品的总的双边绝缘厚度为0.16mm，本例中，第二绝缘层12、第二绝缘层12、第三绝缘层13的涂覆均采用浸漆法，且均通过模具来控制涂层的厚度，烘干的长度12米，行线速度6.3m/min。其中浸涂改性pai、耐电晕pai及pai的固体含量为31％，粘度控制在000mpas(20℃)。

以厚度为0.45mm，宽度为7.50mm的导体为例，本发明绕组件产品的性能数据如下表所示：

综上所述，本发明的太阳能逆变器用绕组线,较现有的常规技术中使用圆形线材的导体，本发明导体的使用,使绕组线产品更易卷绕成形，散热面积更大，同时结构更为紧密，因此可以减少逆变器的体积及其在工作中的温升,非常有利于提高太阳能逆变器的工作效率。

此外,由于本发明的绝缘层经peek(聚醚醚酮)材料打底，再加上稳定的改性pai(聚酰胺酰亚胺)+耐电晕pai+pai三涂层绝缘结构，具有较普通产品更好的耐高温性、耐水解性、耐辐射性、耐化学腐蚀性、耐电晕性。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。