CN111883289A - 绝缘导线及其制造方法、线圈或绕组 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种绝缘导线，包括线芯和包覆在线芯***的金属氧化物绝缘层；或包括线芯和依次包覆在线芯***的中间层和金属氧化物绝缘层；线芯的材质包括Cu、Al、Ag或其合金；中间层包括Ni、Nb、Cr、Fe、Al、Zr、Ti、V、W、Mo、Cu单质或含有上述一种或多种金属元素的合金，中间层与线芯的材质不同；金属氧化物绝缘层包括Ni、Nb、Cr、Fe、Al、Zr、Ti、V、W、Mo、Cu中一种或多种金属元素的氧化物。该绝缘导线通过在线芯***设置金属氧化物绝缘层，兼具良好高温绝缘性能和耐弯折性能。该绝缘导线用于器件制备，还可降低器件组装难度和成本。本申请还提供线圈或绕组，及包含该线圈或绕组的磁性元器件。

Description

绝缘导线及其制造方法、线圈或绕组

技术领域

本申请涉及电磁线技术领域，尤其涉及一种绝缘导线及其制造方法、线圈或绕组。

背景技术

电磁线是用于制造电工产品中线圈或绕组的绝缘导线。电磁线的结构一般包括导电线芯和包覆导电线芯的电绝缘层。目前，电绝缘层主要包括有机绝缘层和无机绝缘层两类。现有有机绝缘层通常由纸、棉、丝、玻纤、树脂或绝缘漆等有机高分子材料构成；而现有无机绝缘层一般由Al₂O₃、SiO₂、ZnO等陶瓷材料与有机溶剂混合成浆料后涂覆在线芯表面形成。然而，现有采用有机绝缘层的电磁线最高工作温度一般都不到260℃，超温使用时会出现性能下降或失效，难以满足高温绝缘需求；现有无机陶瓷绝缘导线则存在弯曲半径大，不耐弯折等缺点，并且不适用于纯铜导线包覆。因此，有必要提供一种兼具良好高温绝缘性能和良好耐弯折性能的绝缘导线。

发明内容

本申请实施例提供了一种绝缘导线，该绝缘导线通过在线芯***设置由金属单质或合金材料原位氧化形成的金属氧化物绝缘层，具有良好高温绝缘性能和耐弯折性能，以在一定程度上解决现有有机绝缘层导线高温绝缘性能不佳，以及无机陶瓷绝缘导线不耐弯折的技术问题。

本申请实施例第一方面提供了一种绝缘导线，所述绝缘导线包括线芯和包覆在所述线芯***的金属氧化物绝缘层；或者所述绝缘导线包括线芯、包覆在所述线芯***的中间层、以及包覆在所述中间层***的金属氧化物绝缘层；

所述线芯的材质包括Cu、Al或Ag；所述中间层包括Ni、Nb、Cr、Fe、Al、Zr、Ti、V、W、Mo、Cu单质或含有上述一种或多种金属元素的合金；所述中间层的材质与所述线芯的材质不同；所述金属氧化物绝缘层包括Ni、Nb、Cr、Fe、Al、Zr、Ti、V、W、Mo、Cu中一种或多种金属元素的氧化物。本申请实施例的绝缘导线，其金属氧化物绝缘层由设置在线芯***的中间层材料原位氧化形成，与线芯结合紧密，不易脱落，具有良好耐弯折性能，适合线圈绕组的制备；同时，金属氧化物绝缘层具有良好的高温绝缘性能，该绝缘导线用于器件制备，可以有效提升器件的工作温度。

本申请实施方式中，所述金属氧化物绝缘层的材质包括氧化镍、氧化铌、氧化铬、氧化铁、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钒、氧化钨、氧化钼、氧化铜中的一种或多种。金属氧化物绝缘层的材质依中间层材料而定，其为中间层材料的氧化后产物。当中间层材料为单质时，金属氧化物绝缘层的材质为该单质金属元素的氧化物；当中间层材料为合金时，金属氧化物绝缘层的材质为合金中各金属元素的氧化物的组合。例如，中间层材料为铌，则金属氧化物绝缘层为氧化铌；中间层材料为不锈钢，则金属氧化物绝缘层为不锈钢氧化层，包括不锈钢各金属元素的氧化物的组合。

本申请实施方式中，所述金属氧化物绝缘层的金属元素组成与所述线芯的金属元素组成不同。

本申请实施方式中，当所述线芯的材质为Cu、Al或Ag单质，且所述金属氧化物绝缘层包含与所述线芯相同的金属元素时，所述金属氧化物绝缘层包括至少两种金属氧化物。

本申请实施方式中，当所述线芯的材质为Cu、Al或Ag单质，且所述金属氧化物绝缘层包含与所述线芯相同的金属元素时，所述金属氧化物绝缘层中，与所述线芯相同的金属元素的质量含量占总的金属元素质量含量的比例小于或等于80％。

本申请实施方式中，所述金属氧化物绝缘层的厚度为1μm-300μm。本申请一些实施方式中，所述金属氧化物绝缘层的厚度为3μm-300μm。适合厚度的金属氧化物绝缘层的设置能够获得较好的绝缘性能，并保持绝缘稳定性。

本申请实施方式中，当所述线芯的材质为Cu、Al或Ag单质，且所述中间层包括与所述线芯相同的金属元素时，所述中间层中，与所述线芯相同的金属元素的含量小于或等于80％。

本申请实施方式中，所述中间层的熔点大于或等于600℃。

本申请实施方式中，所述中间层的厚度为大于0且小于或等于2μm。具体可以是0.01μm-2μm。

本申请实施方式中，所述金属氧化物绝缘层的厚度大于或等于所述中间层的厚度。

本申请实施方式中，所述金属氧化物绝缘层由所述中间层材料氧化形成。

本申请实施方式中，所述绝缘导线的直径为0.05mm-150mm。绝缘导线可以是单芯导线，也可以是多芯导线。

本申请实施方式中，由所述绝缘导线构成的绕组在500℃以上的击穿电压为20V-2000V。

本申请实施方式中，所述绝缘导线采用金属片封端。

本申请实施例第二方面提供了一种绝缘导线的制造方法，包括：

采用物理或化学方式在线芯***形成金属单质或合金层，得到半成品；所述线芯的材质包括Cu、Al、Ag或其合金；所述金属单质或合金层包括Ni、Nb、Cr、Fe、Al、Zr、Ti、V、W、Mo、Cu单质或含有上述一种或多种金属元素的合金；

将所述半成品在氧化气氛中进行原位氧化处理，使所述金属单质或合金层部分或全部氧化，被氧化的部分形成金属氧化物绝缘层，未被氧化的部分形成中间层，即得到绝缘导线。

本申请实施方式中，所述氧化气氛包括空气、氧气、水蒸气、水蒸气与乙醇的混合气体、或水蒸气与二氧化碳的混合气体，所述氧化处理的温度为300℃-900℃。

本申请实施方式中，所述物理或化学方式包括管包覆法、磁控溅射法、电镀法、蒸镀法、热浸法和涂覆法中的一种或多种。

本申请实施方式中，采用管包覆法在线芯***形成金属单质或合金层，得到半成品，具体操作包括：

将所述金属单质或合金层材料挤压成金属单质或合金套管；

将线芯棒材套入所述金属单质或合金套管内挤压成复合棒材；

将所述复合棒材进行退火、拉拔后得到所述半成品。

本申请实施方式中，所述复合棒材经退火后，位于所述复合棒材外侧的金属单质或合金套管的HB硬度在50～200之间。

本申请实施例第三方面提供了一种线圈或绕组，该线圈或绕组包括本申请实施例第一方面所述的绝缘导线。该线圈或绕组的击穿电压为20V-2000V。本申请实施例提供的绝缘导线以线圈或绕组的形式缠绕在磁性材料周围，通入电流时产生磁场，可应用于各种使用磁场改变功率密度的器件中，如电感、电机、电磁铁、扬声器、马达、变压器、环形天线等。

本申请实施例第四方面提供了一种磁性元器件，包括本申请第三方面所述的线圈或绕组。所述磁性元器件包括电感、电机、电磁铁、扬声器、马达、变压器或环形天线等。

本申请实施例还提供一种终端，包括本申请第四方面所述的磁性元器件。

本申请实施例提供的绝缘导线，通过在线芯***设置由金属单质或合金材料原位氧化形成的金属氧化物绝缘层，可适用于多种材质线芯的包覆。该绝缘导线能够保持线芯的导电能力，而且具有良好的高温绝缘性能，具有500℃以上的工作温度，绕组击穿电压可达到20V-2000V；同时该绝缘导线具有良好的耐弯折性能，可用于制备线圈和绕组，有效防止导线在实际应用过程(绕线)中绝缘层的破损；另外，该绝缘导线可在形成金属氧化物绝缘层之前与磁性材料一同进行高温退火，同时完成氧化和组装，从而可大大降低组装难度与成本、提高生产效率、适合大规模量产。

附图说明

图1是本申请一实施例提供的绝缘导线的截面结构示意图；

图2是本申请另一实施例提供的绝缘导线的截面结构示意图；

图3是本申请实施例提供的绝缘导线的制造方法流程图；

图4是本申请实施例提供的管包覆法制备绝缘导线半成品的流程示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

为解决现有有机绝缘层导线高温绝缘性能不佳，无机陶瓷绝缘导线不耐弯折的技术问题，本申请实施例提供一种兼具良好高温绝缘性能和耐弯折性能的绝缘导线。

参见图1，本申请一实施例提供一种绝缘导线10，绝缘导线10的截面由内向外包括线芯11和包覆在线芯11***的中间层12，以及包覆在中间层12***的金属氧化物绝缘层13。其中，金属氧化物绝缘层13是在中间层12表面原位形成，具体由中间层材料原位氧化形成。

本申请实施方式中，线芯11的材质可以是Cu、Al、Ag或其合金。在本申请一些实施例中，线芯11为Cu线芯，即纯铜线芯；在另一些实施例中，线芯11为Al线芯，即纯铝线芯；在其他一些实施例中，线芯11也可以是Ag线芯，即纯银线芯。在另外一些实施例中，线芯11也可以是铜合金、铝合金或银合金。其中，Cu线芯因具有出色的电工性能被广泛应用。

本申请实施方式中，绝缘导线10可以是如图1所示的单芯导线，也可以是多芯导线。绝缘导线10为单芯导线时，导线直径可以是0.05mm-5mm，进一步地可以是1mm-3mm；绝缘导线10为多芯导线时，导线直径可以是1.5mm-150mm。单芯或多芯，及绝缘导线直径具体可根据需要、根据不同标准进行设定。

本申请实施方式中，中间层12作为导线的一部分，也需要满足高温(如500℃以上)下的正常工作，具有较高熔点，而且中间层12要经历导线制备过程中的挤压、拉拔工序，同样也需要具有较高熔点。具体地，中间层12的材质可以是熔点大于或等于600℃金属单质或合金。本申请一些实施例中，中间层12的材质可以是熔点大于或等于800℃的金属单质或合金。在本申请另一些实施方式中，中间层12的材质为熔点大于或等于1000℃的金属单质或合金。本申请实施方式中，中间层12的金属单质或合金能够氧化形成具有较好高温绝缘性能的金属氧化物。具体地，中间层12可包括Ni、Nb、Cr、Fe、Al、Zr、Ti、V、W、Mo、Cu单质或含有上述一种或多种金属元素的合金。本申请实施例中，中间层12的材质可以是上述金属元素的金属单质，如Ni单质、Nb单质、Cr单质、Fe单质、Al单质、Zr单质、Ti单质、V单质、W单质、Mo单质或Cu单质，也可以是包含上述一种或多种金属元素的合金，合金具体可以是由上述金属元素中的多种金属元素形成，也可以是由上述一种或多种金属元素与其它金属元素形成，还可以是由上述一种或多种金属元素与非金属元素形成。非金属元素例如可以是碳、硅、氮等元素。本申请一些实施方式中，中间层12为Ni合金层、Nb合金层、Cr合金层、Fe合金层、Al合金层、Zr合金层、Ti合金层、V合金层、W合金层、Mo合金层、Cu合金层或不锈钢层。为了满足不同高温工作需求，可以综合考虑金属单质或合金的熔点，以及氧化后形成金属氧化物的高温绝缘效果来选择不同金属单质或合金来形成中间层12。

本申请一些实施方式中，中间层12的材质为合金，合金中Ni、Nb、Cr、Fe、Al、Zr、Ti、V、W、Mo和Cu这几种金属元素的总含量大于或等于50％。本申请实施方式中，由于Cu和Fe的氧化物的高温绝缘性能相对更低，中间层12中Cu和Fe的总含量可控制在20％以内。

本申请实施方式中，中间层12的材质与线芯11的材质不同。材质不同具体是指中间层12的元素组成与线芯11不同。具体地，当线芯11的材质为Cu、Al或Ag单质时，中间层12的材质可以是不同于线芯11的金属单质，也可以是合金。而当线芯11的材质为Cu合金、Al合金或Ag合金时，中间层12的材质可以是金属单质，也可以是与线芯11金属元素组成不同的合金。

本申请实施方式中，考虑到氧化铜高温绝缘性能相对更低，氧化铝膜层易产生疏松多孔结构，而银较难氧化，所以氧化银层工艺上难度较大，因此，当中间层12包括与线芯11相同的金属元素时，中间层12中的与线芯11相同的金属元素的含量小于或等于80％。进一步地，中间层12中的与线芯11相同的金属元素的含量小于或等于60％。更进一步地，中间层12中的与线芯11相同的金属元素的含量小于或等于50％。例如，当线芯11为Cu线时，若中间层12为含铜合金，则含铜合金中铜元素的含量控制在小于或等于80％。

本申请实施方式中，金属氧化物绝缘层13包括Ni、Nb、Cr、Fe、Al、Zr、Ti、V、W、Mo、Cu中一种或多种金属元素的氧化物。金属氧化物绝缘层13中的金属元素由中间层12中所包含的金属元素决定。金属氧化物绝缘层13中含有的金属元素都存在于中间层12中。中间层12中包含金属氧化物绝缘层中的所有金属元素。金属氧化物绝缘层13与中间层12包含相同的金属元素。当然，当中间层12包含多种金属元素时，由于中间层12的多种金属元素可以是全部氧化，也可能是部分氧化，因此金属氧化物绝缘层13可以是包含中间层12中的全部金属元素，也可以仅包含中间层12中的部分金属元素。本申请实施方式中，金属氧化物绝缘层13的材质包括氧化镍、氧化铌、氧化铬、氧化铁、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钒、氧化钨、氧化钼、氧化铜中的一种或多种。本申请实施方式中，金属氧化物绝缘层13中，Ni、Nb、Cr、Fe、Al、Zr、Ti、V、W、Mo和Cu这几种金属元素的总含量占总金属元素含量的比例大于或等于50％。进一步地可以是大于或等于60％。本申请实施方式中，金属氧化物绝缘层13还可能包括上述两种或两种以上金属元素的多元复合氧化物。由于铜氧化物和铁氧化物的高温绝缘性能相对较弱，本申请一些实施方式中，可以是控制金属氧化物绝缘层中，铜和铁元素总量占金属元素总质量的百分比低于20％。进一步地，可以是控制金属氧化物绝缘层中，铜和铁元素总量占金属元素总质量百分比低于10％。

本申请实施方式中，金属氧化物绝缘层13的金属元素组成与线芯11的金属元素组成不同。本申请实施方式中，当线芯11的材质为Cu、Al或Ag单质，若金属氧化物绝缘层13包含与线芯11相同的金属元素，金属氧化物绝缘层13包括至少两种金属氧化物。本申请实施方式中，当线芯11的材质为Cu合金、Al合金或Ag合金时，中间层12的材质可以是金属单质，也可以是与线芯11金属元素组成不同的合金。

本申请实施方式中，当线芯的材质为Cu、Al或Ag单质，且金属氧化物绝缘层包含与线芯相同的金属元素时，金属氧化物绝缘层中，与线芯相同的金属元素的质量含量占总的金属元素质量含量的比例小于或等于80％。进一步地，与线芯11相同的金属元素的含量小于或等于60％。更进一步地，与线芯11相同的金属元素的含量小于或等于50％。

可以理解地，当中间层12中含有非金属元素时，金属氧化物绝缘层13中也可能会含有少量的非金属氧化物。

本申请实施方式中，金属氧化物绝缘层13的厚度为1μm-300μm。适合厚度的金属氧化物绝缘层能够保证绝缘导线在高温下的绝缘性能。本申请一些实施方式中，金属氧化物绝缘层13的厚度为3μm-300μm；本申请另一些实施方式中，金属氧化物绝缘层13的厚度为10μm-250μm；本申请另一些实施方式中，金属氧化物绝缘层13的厚度为30μm-200μm；本申请另一些实施方式中，金属氧化物绝缘层13的厚度为100μm-300μm。本申请实施例的金属氧化物绝缘层13由于采用原位氧化形成，可以制备较大厚度，而且与线芯11的结合力强，耐弯折，另外本申请实施例金属氧化物绝缘层13本身具有较高强度，因此在绕线过程中金属氧化物绝缘层13不易损伤脱落。本申请实施方式中，金属氧化物绝缘层13可以根据应用需求设置不同厚度，不同厚度可以对应不同的击穿电压要求。

本申请实施例提供的绝缘导线，通过在线芯***均匀而密封地包裹一定厚度的金属氧化物绝缘层，可以有效防止线芯导电体与外界接触造成漏电、短路、触电等事故发生，提高导线的安全性和可靠性。

本申请实施方式中，中间层12的厚度可以是在大于0且小于或等于300μm。本申请一些实施方式中，中间层12的厚度也可以是在0.01μm-300μm。本申请另一些实施方式中，中间层12的厚度也可以是在0.1μm-50μm范围内。本申请其他一些实施方式中，中间层12的厚度也可以是在0.1μm-10μm范围内。本申请实施方式中，中间层12的厚度可以是在工艺可实现上尽量小，具体地，中间层12的厚度可以是0.1μm-2μm。该实施方式中，保留了一定厚度的中间层12，相比本申请图2完全没有中间层的方案，目前工艺上更易于实现。

本申请实施方式中，金属氧化物绝缘层13的厚度大于或等于中间层12的厚度。由于金属氧化物绝缘层13是由中间层材料原位氧化形成，为获得较大厚度金属氧化物绝缘层，将中间层氧化超过50％厚度，即得到最终厚度大于或等于中间层12的厚度的金属氧化物绝缘层13。

本申请实施例中，由于金属氧化物绝缘层13是在中间层12表面原位形成，因此金属氧化物绝缘层13能与中间层12紧密结合在一起，结合力强，在将绝缘导线10进行绕线的过程中不容易脱落损坏；而且中间层12可通过管包覆挤压、磁控溅射法、电镀法或蒸镀法方式制备，与线芯11之间也具有强结合力。而且，金属氧化物绝缘层13的金属氧化物具有较好的高温绝缘性能，在500℃以上的高温条件下也能具有良好的绝缘效果，且能保持良好附着力，能够满足较高工作温度要求的应用。

参见图2，本申请另一实施例中绝缘导线10的截面由内向外包括线芯11和包覆在线芯11***的金属氧化物绝缘层13。即图1中的中间层12已被完全氧化形成金属氧化物。该实施方式中，不存在中间层12，绝缘导线可以在相同直径下具有更大直径的线芯，更好地保证线芯的导电性能。

本申请实施例中，金属氧化物绝缘层13与线芯11紧密结合在一起，结合力强，在将绝缘导线10进行绕线的过程中不容易脱落损坏；而且，金属氧化物绝缘层13的金属氧化物具有较好的高温绝缘性能，在500℃以上的高温条件下也能具有良好的绝缘效果，且能保持良好附着力，能够满足较高工作温度要求的应用。

本申请实施方式中，由绝缘导线10绕制而成的绕组的击穿电压为20V-2000V，具有优异的高温绝缘性能，可以满足500℃以上高温工作需求。

本申请实施方式中，绝缘导线可采用金属片封端。金属片可以是铜片、铝片、银片等，金属片封端可以防止线芯在导线制备过程中的拉拔工序中被氧化。

参见图3，本申请实施例还提供了一种绝缘导线的制造方法，包括：

S101、采用物理或化学方式在线芯***形成金属单质或合金层，得到半成品；所述线芯的材质包括Cu、Al、Ag或其合金；所述金属单质或合金层包括Ni、Nb、Cr、Fe、Al、Zr、Ti、V、W、Mo、Cu单质或含有上述一种或多种金属元素的合金；

S102、将步骤S101所得半成品在氧化气氛中进行原位氧化处理，使金属单质或合金层部分或全部氧化，其中，被氧化的部分形成金属氧化物绝缘层，未被氧化的部分形成中间层，即得到绝缘导线。金属单质或合金层的材质与线芯的材质不同。

本申请实施方式中，步骤S101中，物理或化学方式包括但不限于管包覆法、磁控溅射法、电镀法、蒸镀法、热浸法和涂覆法中的一种或多种。

参见图4，以单芯导线制备为例，本申请实施方式中，步骤S101中，采用管包覆法在线芯***形成金属单质或合金层，得到半成品的具体操作包括：

步骤(1)：将所述金属单质或合金层材料挤压成金属单质或合金套管；

步骤(2)：将线芯棒材套入所述金属单质或合金套管内挤压成复合棒材；

步骤(3)：将复合棒材进行退火、拉拔后得到所述半成品。

本申请实施方式中，步骤(1)中，金属单质或合金套管的内径可以是1mm～100mm，壁厚可以是0.5mm～10mm。套管在复合之前，可将套管的内壁进行表面碱洗、超声波清洗，清洗的温度可以是在30℃～80℃，清洗后风干。

本申请实施方式中，步骤(2)中，可选择将直径为1mm-100mm的线芯棒材进行表面去氧化皮后套入步骤(1)所得金属单质或合金套管中，线芯棒材与套管的配合方式可以是过盈配合，也可以是间隙配合。其中，通过热过盈配合将线芯棒材装入套管中制成挤压坯料时，线芯棒材的外径可以是比套管的内径小-0.5mm～0.5mm。

本申请实施方式中，金属单质或合金套管的熔点≥600℃，复合棒材经退火后，位于复合棒材外侧的金属单质或合金套管的HB硬度在50～200之间。本申请具体实施方式中，金属单质或合金套管可以是Ni合金管、Zr合金管、2520不锈钢管、316L不锈钢管等。

本申请实施方式中，步骤(2)还可以包括对制备得到复合棒材的一端采用金属片进行焊接封底。

本申请实施方式中，步骤(3)中，将复合棒材进行退火、拉拔后得到半成品的具体操作可以是：将复合棒材在600℃～800℃之间的温度退火后进行热挤压，热挤压的温度为100℃～600℃，以每分钟0.5mm～10.0m的速率进行热挤出加工。再对热挤压加工后的复合棒材进行以每道次5％～15％的变形率和1～200m/min的速率进行多道次的拉拔加工，并实施间断退火，经过粗拉、中拉、细拉，获得直径为0.05mm～5mm的复合线材，每道次拉拔后进行退火处理，退火处理温度为600℃～900℃。

本申请实施方式中，步骤S102中，氧化气氛包括空气、氧气、水蒸气、水蒸气与乙醇的混合气体、或水蒸气与二氧化碳的混合气体。氧化处理的温度为300℃～900℃，氧化处理的时间可以是0.1h～20h。经氧化处理后，可以在线芯表面形成致密的氧化膜。通过控制氧化时间等条件，可以实现金属单质或合金的不同程度的氧化，获得不同厚度的金属氧化物绝缘层。可以理解地，当金属单质或合金部分被氧化时，可以获得本申请中图1所示结构的绝缘导线；而当金属单质或合金全部被氧化时，可以获得本申请中图2所示结构的绝缘导线。本申请实施方式中，可以控制金属氧化物绝缘层的厚度为3μm～300μm，占金属单质或合金套管体积的50％～100％。

本申请实施例提供的绝缘导线，其表面金属氧化物绝缘层的耐击穿电压为20V～2000V，且经过高温(500℃～1000℃)处理后仍具有较好的覆着力和绝缘性能。本申请实施例提供的绝缘导线的制造方法，能够有效防止制造工艺过程中线芯氧化，从而能较好地保持线芯的导电能力，可以适用于纯铜线芯表面绝缘膜制备，可在保持铜导电能力的同时显著提升铜线的工作温度(500℃以上)，而且该金属氧化物绝缘层在500℃以上使用时绝缘性能、力学强度较好，绕组击穿电压为20V-2000V。金属氧化物绝缘层的厚度可根据要求进行控制。

本申请实施例绝缘导线在用于电感、电机、电磁铁等磁性元件的制备时，可以是在得到绝缘导线后，再将绝缘导线绕制成线圈或绕组后，与软磁材料做成磁性元件；也可以将上述绝缘导线半成品与软磁材料做成磁性元件后再一起进行氧化处理形成绝缘薄膜，这样可以大大提高绝缘层厚度和耐受电压，解决了氧化层越厚，导线绕线过程中绝缘膜容易破损的问题；而且绝缘导线半成品可与磁性材料共同于高温(例如700℃)环境下进行退火烧结，大大降低组装难度与成本、提高生产效率、适合大规模量产。

本申请实施例还提供了一种线圈或绕组，该线圈或绕组包括本申请实施例上述的绝缘导线。该线圈或绕组的击穿电压为20V-2000V。线圈是构成绕组的基本单元，绕组就是线圈按一定规律的排列和联结。线圈可以是多匝线圈或单匝线圈。

本申请实施例提供的绝缘导线以线圈或绕组的形式缠绕在磁性材料周围，通入电流时产生磁场，可应用于各种使用磁场改变功率密度的器件中，如电感、电机、电磁铁、扬声器、马达、变压器、环形天线等。

本申请实施例还提供了一种磁性元器件，包括本申请实施例上述提供的线圈或绕组。该磁性元器件可以是电感元件、电机、电磁铁、扬声器、变压器、马达或环形天线等。其中，电感元件可以是包括磁性材料和绕设在磁性材料周围的线圈或绕组。其中，磁性材料可以是铁硅铝、铁镍、铁硅铬、铁氧体等软磁材料。

本申请实施例中，以电感元件为例，可采用下列两种方式制备而成：

方式一：将上述的绝缘导线成品绕制成绝缘线圈，并将绝缘线圈至少部分置于软磁材料内，将软磁材料与绝缘导线经压制退火后制成电感元件。

方式二：将上述绝缘导线半成品绕制成线圈，并将线圈至少部分置于软磁材料内，将该软磁材料和绝缘导线半成品压制成型后共同在氧化气氛中进行高温(500℃～700℃)氧化退火处理。经氧化处理，绝缘导线半成品表面形成金属氧化物绝缘层，变成绝缘导线线圈，与软磁本体形成电感元件。该方式不但可以大大提高绝缘层厚度和耐受电压，解决在绕线过程中绝缘膜容易破损的问题；而且绝缘导线半成品可与磁性材料共同于高温(例如700℃)环境下进行退火烧结，从而可大大降低组装难度与成本、提高生产效率、适合大规模量产。

本申请实施例提供的电机，可以是包括转子和固定地设置在转子周围的定子，其中定子包括由本申请上述绝缘导线绕制而成的绕组。通过采用本申请实施例提供的绝缘导线制备的线圈或绕组，可明显提升电机的最高工作温度。

本申请实施例还提供了一种终端，终端包括本申请实施例上述提供的磁性元器件。

本申请实施例提供的绝缘导线，通过在线芯***设置由中间层材料原位氧化形成的金属氧化物绝缘层，可适用于多种材质线芯的包覆。该绝缘导线能够保持线芯的导电能力，而且具有良好的高温绝缘性能，具有500℃以上的工作温度，绕组击穿电压达到20V-2000V；同时能使得绝缘导线具有良好的弯折性能，有效防止导线在实际应用过程(绕线)中绝缘层的破损；另外，绝缘导线半成品可与磁性材料共同于高温环境下进行退火烧结，大大降低组装难度与成本、提高生产效率、适合大规模量产。

下面通过具体实施例对本申请实施例技术方案进行进一步的说明。

实施例一：

一种绝缘导线的制备方法，包括：

1、选择2520不锈钢无缝管作为套管材料，不锈钢套管的内径为20.1mm，壁厚为1mm；对不锈钢套管的内壁进行碱洗后、在30℃～40℃的纯水中进行超声波清洗，然后风干；

2、选取直径为20.0mm的铜棒进行表面处理，去除氧化皮，然后套入步骤1中经过清洗的不锈钢套管内孔中，形成2520不锈钢/Cu复合坯料；并对不锈钢套管的一端用铜片焊接封底；

3、将复合坯料在800℃进行退火处理，然后在400℃高压下进行热挤压，热挤出速率为2.6mm/min，最终制成2520不锈钢/Cu复合棒材；

4、将复合棒材以每道次3-9％的变形率和5-20m/min的速率进行多道次的拉拔加工，并实施间断退火，经过粗拉、中拉、细拉，获得直径为0.21mm的2520不锈钢/Cu复合线材，每道次拉拔后进行退火处理，退火处理温度为800℃；

5、将复合线材放置在真空气氛炉中，在700℃的温度条件下持续通入80％CO₂+20％水蒸气进行2h的氧化处理；经氧化处理，复合线材的不锈钢部分被氧化，形成致密的绝缘氧化层，氧化层厚度为5-10μm。

按漆包线性能检测国标GB4074.5、GB6109.1检测，本实施例绝缘导线常温下击穿电压为80V，500℃下击穿电压为50V。

实施例二：

一种绝缘导线的制备方法，包括：

1、选择Nb管作为套管材料，Nb管的内径为25.0mm，壁厚为5mm；对Nb管的内壁进行碱洗后、在30℃～40℃的纯水中进行超声波清洗，风干；

2、选取直径为25.0mm的铜棒进行表面处理，去除氧化皮，在加热状态下放入经过处理的Nb管内孔中，形成Nb/Cu复合坯料；对Nb管的一端用铜片焊接封底；

3、将复合坯料在750℃进行退火处理，然后在300℃高压下进行热挤压，热挤出速率为4.2mm/min，最终制成Nb/Cu复合棒材；

4、将复合棒材以每道次6-15％的变形率和10-20m/min的速率进行多道次的拉拔加工，并实施间断退火，经过粗拉、中拉、细拉，获得直径为0.15mm的Nb/Cu复合线材，每道次拉拔后进行退火处理，退火处理温度为750℃；

5、复合线材放置在真空气氛炉中，在700℃的温度条件下持续通入70％Ar₂+20％CO₂+10％水蒸气进行2h的氧化处理；经氧化处理，复合线材的Nb层部分被氧化，形成致密的绝缘氧化层，氧化层厚度为10-15μm。

经检测，本实施例绝缘导线常温下击穿电压为100V，500℃下击穿电压为70V。

实施例三

一种绝缘导线的制备方法，包括：

1、选择经拉拔退火后的直径为0.9mm的纯铜导线，对其表面进行酸洗后，在纯水中进行超声波清洗，然后干燥；

2、将铝镁合金材料在真空反应器中加热至560℃-580℃，使其充分熔化；将纯铜导线从反应器上端Φ0.9mm进口中以5-10m/min速度浸入铝的熔融液中，然后从反应器下端Φ0.910mm的出口通过；经过浸润，铜线表面形成一层10μm厚的铝合金层，复合线材的直径为0.910mm；

3、对复合线材进行硬质阳极氧化处理，形成氧化铝层，其中阳极氧化处理的参数为：采用浓度为180-200g/L的硫酸型阳极氧化液，氧化温度15-18℃，氧化电压为12V，氧化电流为0.8-1.0A/dm2。经过阳极氧化处理，铝合金层被氧化，形成致密的绝缘氧化层，氧化层厚度为8-10μm。

经检测，本实施例绝缘导线常温下击穿电压为100V，500℃下击穿电压为240V。

Claims (22)

1.一种绝缘导线，其特征在于，所述绝缘导线包括线芯和包覆在所述线芯***的金属氧化物绝缘层；或者所述绝缘导线包括线芯、包覆在所述线芯***的中间层、以及包覆在所述中间层***的金属氧化物绝缘层；

所述线芯的材质包括Cu、Al、Ag或其合金；所述中间层包括Ni、Nb、Cr、Fe、Al、Zr、Ti、V、W、Mo、Cu单质或含有上述一种或多种金属元素的合金，所述中间层的材质与所述线芯的材质不同；所述金属氧化物绝缘层包括Ni、Nb、Cr、Fe、Al、Zr、Ti、V、W、Mo、Cu中一种或多种金属元素的氧化物。

2.如权利要求1所述的绝缘导线，其特征在于，所述金属氧化物绝缘层的材质包括氧化镍、氧化铌、氧化铬、氧化铁、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钒、氧化钨、氧化钼、氧化铜中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的绝缘导线，其特征在于，所述金属氧化物绝缘层的金属元素组成与所述线芯的金属元素组成不同。

4.如权利要求3所述的绝缘导线，其特征在于，当所述线芯的材质为Cu、Al或Ag单质，且所述金属氧化物绝缘层包含与所述线芯相同的金属元素时，所述金属氧化物绝缘层包括至少两种金属氧化物。

5.如权利要求3所述的绝缘导线，其特征在于，当所述线芯的材质为Cu、Al或Ag单质，且所述金属氧化物绝缘层包含与所述线芯相同的金属元素时，所述金属氧化物绝缘层中，与所述线芯相同的金属元素的质量含量占总的金属元素质量含量的比例小于或等于80％。

6.如权利要求1-5任一项所述的绝缘导线，其特征在于，所述金属氧化物绝缘层的厚度为1μm-300μm。

7.如权利要求1所述的绝缘导线，其特征在于，当所述线芯的材质为Cu、Al或Ag单质，且所述中间层包括与所述线芯相同的金属元素时，所述中间层中，与所述线芯相同的金属元素的含量小于或等于80％。

8.如权利要求1所述的绝缘导线，其特征在于，所述中间层的熔点大于或等于600℃。

9.如权利要求1所述的绝缘导线，其特征在于，所述中间层的厚度为大于0且小于或等于2μm。

10.如权利要求1所述的绝缘导线，其特征在于，所述金属氧化物绝缘层的厚度大于或等于所述中间层的厚度。

11.如权利要求1所述的绝缘导线，其特征在于，所述金属氧化物绝缘层由所述中间层材料氧化形成。

12.如权利要求1所述的绝缘导线，其特征在于，所述绝缘导线的直径为0.05mm-150mm。

13.如权利要求1-12任一项所述的绝缘导线，其特征在于，由所述绝缘导线构成的绕组的击穿电压为20V-2000V。

14.一种绝缘导线的制造方法，其特征在于，包括：

采用物理或化学方式在线芯***形成金属单质或合金层，得到半成品；所述线芯的材质包括Cu、Al、Ag或其合金；所述金属单质或合金层包括Ni、Nb、Cr、Fe、Al、Zr、Ti、V、W、Mo、Cu单质或含有上述一种或多种金属元素的合金；

将所述半成品在氧化气氛中进行原位氧化处理，使所述金属单质或合金层部分或全部氧化，被氧化的部分形成金属氧化物绝缘层，未被氧化的部分形成中间层，即得到绝缘导线。

15.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述氧化气氛包括空气、氧气、水蒸气、水蒸气与乙醇的混合气体、或水蒸气与二氧化碳的混合气体，所述氧化处理的温度为300℃-900℃。

16.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述物理或化学方式包括管包覆法、磁控溅射法、电镀法、蒸镀法、热浸法和涂覆法中的一种或多种。

17.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于，采用管包覆法在线芯***形成金属单质或合金层，得到半成品，具体操作包括：

将所述金属单质或合金层材料挤压成金属单质或合金套管；

将线芯棒材套入所述金属单质或合金套管内挤压成复合棒材；

将所述复合棒材进行退火、拉拔后得到所述半成品。

18.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述复合棒材经退火后，位于所述复合棒材外侧的金属单质或合金套管的HB硬度在50～200之间。

19.一种线圈或绕组，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的绝缘导线。

20.一种磁性元器件，其特征在于，包括如权利要求19所述的线圈或绕组。

21.如权利要求20所述的磁性元器件，其特征在于，所述磁性元器件包括电感、电机、电磁铁、扬声器、变压器或环形天线。

22.一种终端，其特征在于，包括如权利要求20或21所述的磁性元器件。

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