[发明专利]阳极化线圈及其制造方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及在电动机、继电器、螺线管电磁铁等中使用的阳极化线圈。本发明具体涉及具有铜芯和在线圈形成后部分或全部形成阳极化金属介电层的阳极化线圈。

背景技术

用于形成线圈或类似导电产品的导电电线的绝缘通常通过许多方法总体构建或形成，包括给电线涂覆一层有机聚合物材料。根据该方法，选自由塑料、橡胶和弹性体组成的群组的任何一个或多个电线有机涂层为导电材料提供有效的绝缘。当今，如果不是全部的话，大部分电磁线圈使用聚合物绝缘电线。

然而，尽管这些材料表现出良好的电介质性能并且具有承受高压的能力时，它们会由于它们在220℃温度以上时弱的工作性能而受损，同样由于在线圈应用中它们不能有效散发欧姆或电阻发热而受损。(无机绝缘体例如玻璃、云母或某些陶瓷的承受温度高于220℃，但是对大多数应用来说其受到太脆的限制。)

除了用有机物涂覆导电材料之外，导电材料、如铜和铝也可以被阳极化以提供一些绝缘手段。对于铜芯，众所周知，这类材料的阳极化由于裂缝而产生令人不满的结果。用铝电镀铜是可能的，但是这一途径通常在涂层的耐久性方面产生不希望的结果。对于铝芯，可以将铜电镀到芯上，但是产生令人不满意的电效率。

美国专利第7,572,980号公开了一种用于传送信号或电流的绝缘电导体，其具有多种几何形状的实心或铜芯绞线，该导体只具有单一的电绝缘和导热阳极化铝(氧化铝)层。如‘980号专利所述的，这一构造通过形成均一厚度的铝薄片或铝箔包裹导电铜合金芯来获得。电解过程中，该铝的外表面在形成到芯之前或之后部分阳极化，以形成单独氧化铝层。

上述发展代表了电线绝缘领域的进展，该领域内仍然有进一步发展的空间。例如，当将电线缠绕在线轴形成线圈时，如果电线在缠绕步骤之前完全阳极化的话，那么已知的方法会受到氧化层被刮损或破裂的挑战。

发明内容

本发明改进了电导体技术并克服了现有技术中已知的一些缺陷。具体地，本发明提供了对具有铜芯和在铜芯上形成的金属层例如铝的电线进行阳极化的方法，其中电线被缠绕到线轴后，对电线进行部分或全部阳极化。当阳极化时，铝显示了良好的电绝缘性能。尽管根据本发明，铝是优选地用于在铜芯上成层的金属，但非限制性的其它金属的实例也显示了阳极化时的电绝缘性能，包括钛、锌和镁。作为选择，这些金属可以形成于铜芯上。无论是部分在缠绕前进行阳极化步骤并且全部在缠绕后完成阳极化步骤，还是完全在缠绕后进行阳极化步骤，该阳极化步骤导致在铜芯上涂覆金属氧化物(例如氧化铝)介电层。在导热以散发正常操作产生的热的同时，介电层电绝缘铜芯。铜芯可以是实心芯或可以由多股铜线形成。

根据本发明的方法的第一变型方案，覆有金属的电线在线轴上缠绕形成线圈之前被部分阳极化。缠绕前可以漂洗部分阳极化的电线去除残留的电解材料。漂洗的电线还可以在缠绕前进行退火。一旦部分阳极化的电线被缠绕到线轴形成线圈，那么卷绕的电线接着被阳极化来完成阳极化处理。可以漂洗卷绕的电线去除残留的电解材料。然后可以进行退火处理。

根据本发明的方法的第二变型方案，覆有金属的电线缠绕到线轴形成线圈。然后对卷绕的电线进行阳极化。一旦完全阳极化后，可以漂洗卷绕的电线去除残留的电解材料。漂洗后可以进行退火处理。

通过上述讨论的本发明方法的变型方案之一的方案形成线圈，可以降低或全部消除氧化层中存在的微裂纹。根据本发明方法的微裂纹数量降低的或没有微裂纹的电线在需要卷绕电线或类似的导电材料的广泛不同的应用中是有用的，例如车用发电机、交流发电机和与发电机相关的子系统。因此，本发明对内燃机车辆、混合动力车以及用于混合动力车的系统的制造是有用的。此外，本发明可以应用于电磁体和需要有效散热和在高温下操作的任何电动机。因此，本发明可以应用于机车和航空航天工业以及汽车工业。

从下面考虑附图对优选实施方式的详细说明，本发明的这些和其它优点和特征将会变得显而易见。

附图说明

为了更完整的理解本发明，现参照附图中详细说明、并且以本发明实例方式描述的实施例，其中：

图1A-1D是说明涂覆金属层后的电线的剖视图；

图2是说明用于阳极化图1A-1D所示的用于线圈的电线的方法的第一变型方案的流程图，其中根据本发明在将电线卷绕到线轴的步骤之前部分阳极化电线；

图3是根据本发明的方法的第一变型方案的用于部分阳极化金属涂覆的铜芯、随后将部分阳极化的电线缠绕到线轴的连续过程的示意图；