一种可构成导热网络的导线制造技术

本实用新型专利技术是针对现有在堆叠使用或绕制成多层线圈时，相互接触的导线间因为接触热阻导致内部导线严重散热不良的问题，提供一种可构成导热网络的导线。其包括导电线芯和绝缘层，绝缘层外包裹有热膨胀层，热膨胀层包括热膨胀基层和弥散在热膨胀基层中的热膨胀填料，热膨胀填料的熔点不高于90摄氏度，热膨胀填料的热膨胀系数是热膨胀基层的热膨胀系数的20至50倍。本实用新型专利技术能够大幅度降低堆叠的导线之间的接触热阻，进而明显改善现有技术中严重散热不良的导线的散热能力，通过加强导线束整体电阻热的散热性大幅度提高了这些导线的许用电流，最终减小电动机、发电机、电感线圈、变压器、电磁铁、互感器等器件的生产，使用成本和零部件体积。

【技术实现步骤摘要】
一种可构成导热网络的导线
本技术涉及电线线缆相关
，具体地说，涉及一种在堆叠使用或绕制成多层线圈时，各导线可构成空间导热网络的导线。
技术介绍
在电子设备领域，导线不但用于导电，还被广泛用于电动机、发电机、电感线圈、变压器、电磁铁、互感器等等大量器件中。由于现有技术下，任何导线都存在电阻，所以其导电纤芯在工作时必然会产生电阻热，又称欧姆热。导线自身产生的电阻热导致绝缘层的绝缘性明显降低；以及绝缘层对水蒸气和氧气的阻隔性大大降低同时导电金属的化学还原性明显加强导致导电线芯快速氧化；此外各种线圈中的导线温度过高时往往会导致固定导线的固定胶塑性和流动性增加，进而导致导线在交变电磁力作用下发生震动产生尖锐的高频噪音，并逐渐磨损绝缘层最终造成元器件内部发生短路事故。此时电路或者电子器件中的导线电阻热不断积累和提高，是导线或者电子器件在使用中逐渐失效或突然烧毁的主要原因之一。尤其是对于电动机、发电机、电感线圈、变压器、电磁铁、互感器等器件内部经过绕制的线圈导线来说，因为器件的小型化，或者在高频交流电路中减少趋肤效应需要，线圈导线往往必须捆扎成大量平行导线组成的导线束，每一匝线圈都需要由几十根甚至几百根细导线层叠绕制。此时，每一根导电纤芯都会产生电阻热，层叠的导线束等于大量捆扎的电阻发热丝，其热量都需要对外界进行热传导和散热。因此在电路或电器件设计中，保证线圈的电阻热和散热平衡往往是最困难的设计瓶颈。也正是因为这个原因，在“电机拖动”技术设计领域中，连续运行电机的热平衡校核需求往往比动力和功率需要高很多倍。也就是说，对电机进行选型时，往往需要选用功率储备比实际所需高几倍的电动机，才能保证该电动机长期工作在轻载工况下，进而保证电机在连续运行时热负荷不会超载烧毁——这显然会带来不必要的使用成本。由于相同原因，在电感线圈和变压器的设计领域中也有这个问题。对于上述问题，设法提高单一导线的散热能力的技术解决方案比较简单。比如本申请人之前开发了若干能够有效提高绝缘层导热性能的导线技术专利，能够通过大幅度提高绝缘层向外界传导导电纤芯产生的电阻热，从而明显提高导线的许用电流数值。但是，当导线层叠堆积，或者被绕制成线圈后，单纯提高单根导向绝缘层本身的导热性能，对大量导线组成的导线束来说，提高其整体散热性能的效果就十分有限了。其原因在于，相互层叠的导线绝缘层之间，总是存在大量空隙，在空隙内分布有大量不易自由流动的空气。在标况下，流动受限（即不能自由对流散热）的空气，其导热系数仅为0.0262W/mk。作为对比，常作为导线原料的纯铜的导热系数是401W/mk（导热系数是受约束空气的一万五千多倍）。此时，因为导线和导线绝缘层之间不可能彻底压实（在反复热胀冷缩的压力变化下很容易破坏绝缘层），不同导线的绝缘层之间往往只能形成线接触甚至发生未接触的悬空，所以导线和导线之间会因为空气的巨大热阻，产生非常大的接触热阻（实际热阻往往比绝缘层本身的导热系数高一两个数量级）。此时，离开线圈外自由流动空气越远的导线，在工作时电阻热越难向外部散发，工作状态越严苛，越容易因为过热首先发生绝缘破坏导致的短路，或导电纤芯氧化等失效事故。此时无论最外层线圈是否受到了风冷散热等强制散热的保障，在热传导路径上的每一层或者每一圈导线间都存在严重的接触热阻，而最内圈的导线永远处于最易失效的严重散热困难状态下。所以，在层叠导线束或线圈中，各种电子器件的许用功率负载只能由内部散热最不利的导线决定。金属导电线芯虽然理论上导热系数很高，但它本身就是发热体并没有散热能力，而导线绝缘层的导热性能提高再大，也会受到不同导线绝缘层之间接触热阻的散热瓶颈影响。这极大限制了电子器件的许用功率负载提高，带来了巨大的成本和材料浪费。诚然在实际使用中，线圈间有时会用浸润固定胶等手段部分驱逐导线间的空气，但固定胶本身属于需要优先考虑固化后的机械强度、耐高温性能和绝缘性能的高分子材料，自身导热性能十分有限，同时浸胶工艺也无法有效驱逐密集导线间的残留空气，而且还容易在线圈长期高温工作下发生塑性流动（高温蠕变），重新产生导热空隙。所以在长期使用中，导线束和线圈的散热设计如果想要依赖于固定胶是非常不可靠和随时可能失效的。因此，设计和专利技术一种可以在导线束或多层线圈中自行构成导热网络的导线，以消除或大幅度削弱绝缘层之间的接触热阻，就能够极大提高导线束或者线圈最内层散热最不利的导线的许用电流，从而大幅度提高电动机、发电机、电感线圈、变压器、电磁铁、互感器等等大量器件的工作性能和使用寿命，并降低其生产和使用成本。
技术实现思路
本技术是针对现有在堆叠使用或绕制成多层线圈时，相互接触的导线间因为接触热阻导致内部导线严重散热不良的问题，提供一种可构成导热网络的导线。本技术所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：一种可构成导热网络的导线，包括导电线芯和包裹在导电线芯外的绝缘层，其特征在于，所述绝缘层外包裹有热膨胀层，所述热膨胀层包括热膨胀基层和弥散在热膨胀基层中的热膨胀填料，所述热膨胀填料的熔点不高于90摄氏度，所述热膨胀填料的热膨胀系数是热膨胀基层的热膨胀系数的20至50倍。本技术中，所述热膨胀基层是经过导热填料改性的高分子材料层。所述导热填料为二氧化硅粉末或者氮化硼或者碳化硅或者氧化镁或氧化铝。本技术中，所述热膨胀填料为改性石蜡。本技术中，导电线芯是铜导线或者铝导线或者银导线或者铝镀铜导线或者铜镀银导线。本技术中，所述绝缘层是聚氯乙烯绝缘层或者聚酯绝缘层或者交联聚乙烯绝缘层或者氟塑料绝缘层或者橡皮类绝缘层或者乙丙橡胶绝缘层或者聚酰胺类绝缘层或者硅橡胶绝缘层或者聚氨酯绝缘漆层。本技术的可构成导热网路的导线，能够大幅度降低堆叠的导线之间的接触热阻，进而明显改善现有技术中严重散热不良的导线的散热能力，通过加强导线束整体电阻热的散热性大幅度提高了这些导线的许用电流，最终减小电动机、发电机、电感线圈、变压器、电磁铁、互感器等器件的生产，使用成本和零部件体积。附图说明以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本技术。图1为本技术的结构示意图。具体实施方式为了使本技术的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本技术。参见图1，本技术的可构成导热网路的导线，导线在横截面的半径方向上，由中心向外分别由导电线芯1、绝缘层2、和弥散有热膨胀填料4的热膨胀基层3构成，热膨胀基层3和热膨胀填料4组成热膨胀层，绝缘层2包裹导线线芯1，热膨胀层包裹绝缘层2。其中，导电线芯1是铜导线，铝导线，银导线，铝镀铜导线或者铜镀银导线，这些材料均为常规技术不再赘述。绝缘层2为高分子聚合物，为公知技术中的常用绝缘材料，如聚氯乙烯（PVC）、聚酯（PE）、交联聚乙烯（XLPE）、氟塑料、橡皮类、乙丙橡胶、FORMVAR、聚酰胺类、硅橡胶或聚氨酯等绝缘漆层等。在本专利的导线中，绝缘层2其常规绝缘和机械保护作用，可沿用常规导线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可构成导热网络的导线，包括导电线芯和包裹在导电线芯外的绝缘层，其特征在于，所述绝缘层外包裹有热膨胀层，所述热膨胀层包括热膨胀基层和弥散在热膨胀基层中的热膨胀填料，所述热膨胀填料的熔点不高于90摄氏度，所述热膨胀填料的热膨胀系数是热膨胀基层的热膨胀系数的20至50倍。/n

【技术特征摘要】
1.一种可构成导热网络的导线，包括导电线芯和包裹在导电线芯外的绝缘层，其特征在于，所述绝缘层外包裹有热膨胀层，所述热膨胀层包括热膨胀基层和弥散在热膨胀基层中的热膨胀填料，所述热膨胀填料的熔点不高于90摄氏度，所述热膨胀填料的热膨胀系数是热膨胀基层的热膨胀系数的20至50倍。


2.根据权利要求1所述的一种可构成导热网络的导线，其特征在于：所述热膨胀基层是经过导热填料改性的高分子材料层。


3.根据权利要求2所述的一种可构成导热网络的导线，其特征在于：所述导热填料为二氧化硅粉末或者氮化硼或者碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：董明伟，车礼林，俞群英，
申请(专利权)人：杭州伟峰电子有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33