一种异形柔性电加热器制造技术

本实用新型专利技术公开一种异形柔性电加热器，该加热器设计为三层结构，上下两层为绝热封装层，两者外形及尺寸设计为与航天器所需加热部件一致。中间层为条带状发热元件，根据电加热器形状使条带状发热元件呈S形或盘旋状布置，或两者结合布置。发热元件首部与尾部设计有电源线焊接点，并在电源线焊点表面焊接电源线。本实用新型专利技术电加热器可根据根据电加热器形状进行可自由安排发热元件的布局方式，满足航天领域的加热器规格多，尺寸变化大的应用需求。尺寸变化大的应用需求。尺寸变化大的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种异形柔性电加热器


[0001]本技术涉及航天热控
，尤其涉及一种异形柔性电加热器。

技术介绍

[0002]电加热器是航天主动热控领域重要的控温方式之一，航天用电加热器通常是由两层或多层电绝缘材料中间夹以单层或双层的锰铜、锰白铜、镍铬合金发热元件和引出导线所组成。目前航天领域所用电加热器的都是正方形或矩形。由于航天器内部构件多且结构和功能复杂，正方形或矩形电加热器很难满足航天器对外形复杂构件加热需求。航天器领域发热元件通常采用锰铜、锰白铜、镍铬合金丝或经过化学腐蚀的锰铜或锰白铜合金箔制成，采用这些合金材料制备成的发热元件具有电阻温度系数小，机械性能和耐热性能好，工作寿命长等优点，但由于这些合金丝或合金箔的材料电阻率小，制备加工工艺复杂，从而导致只能制备低电压大电流的电加热器，而且电加热器功率调节困难，此外还存在合金材料密度高，不利于航天器的减重，合金材料刚性较大，安装使用不方便等缺点。因此，亟待一种外观形状尺寸可变，加热功率可调节，材料密度小且柔性好的电加热器来解决上述问题。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本技术提出一种异形柔性电加热器，用于制备航天领域，外形可根据需要进行设计，加热功率可调节，密度小柔性好，安装使用方便。
[0004]本技术异形柔性电加热器，整体为三层结构，三层结构由上至下分别为上绝缘封装层、发热元件与下绝缘封装层。
[0005]其中，上层绝缘封装层与下绝缘封装层外形及尺寸相同，对称设置，两者外形及尺寸设计为与航天器所需加热部件一致。上下绝缘封装层之间封装条带状发热元件。
[0006]在靠近上下绝缘层的边缘位置，以上下绝缘层外形周向一周为界，外部为绝缘区域，内部为发热区域；发热元件呈S形或盘旋状布置，或两者结合布置于发热区域内。
[0007]上述发热元件上表面首尾两端位置设计有电源线焊接点，位于上绝缘封装层与发热元件之间。
[0008]所述电源线通过电源线焊接点与发热元件相连，位于上绝缘封装层与发热元件之间。
[0009]本技术的优点在于：
[0010]1)本技术异形柔性电加热器，可根据使用需求设计不同外观形状、不同尺寸的上下绝缘封装层，然后封装各种形状规格的柔性电加热器，适用于航天领域的结构复杂，外形尺寸变化大的应用需求。
[0011]2)本技术异形柔性电加热器，发热材料设计为条带状，可以根据需求安排发热元件的布局方式，适用于航天领域的结构复杂的应用需求。
[0012]3)本技术异形柔性电加热器，上下绝缘层厚度和材质可根据使用环境的特殊需求而灵活变化，适用于对电加热器封装材料要求苛刻的应用领域。
[0013]4)本技术异形柔性电加热器，由于激光刻划的刻线非常细小，在通电加热过程中电加热器的加热方式为面状加热，所以其加热均匀性和加热效率要远大于目前航天领域以康铜合金丝或康铜合金箔为发热元件的电加热器。
[0014]5)本技术异形柔性电加热器，总厚度在20～500μm，不仅材料重量轻，而且刚度小，使用安装方便。
[0015]6)本技术异形柔性电加热器，采用层状结构，除了可以保证电加热器具有良好的电气性能外，层状结构还可以根据使用需求调整电加热器的规格尺寸，以及各层的厚度和材质等，以便满足航天器特殊部位对柔性电加热器的特殊需求。
附图说明
[0016]图1为本技术异形柔性电加热器结构示意图；
[0017]图2为三角形异形柔性电加热器结构示意图；
[0018]图3为圆形异形柔性电加热器结构示意图；
[0019]图4为圆形与矩形结合的异形柔性电加热器结构示意图。
[0020]图中：
[0021]1‑
上绝缘封装层；2
‑
电源线焊接点；3
‑
发热元件；4
‑
下绝缘封装层；
[0022]5‑
电源线；6
‑
边缘绝缘区
具体实施方式
[0023]本技术异形柔性电加热器，如图1所示，整体为三层结构，厚度设计控制在20～500μm。三层街头由上至下分别为上绝缘封装层1、发热元件3、下绝缘封装层4。
[0024]其中，上层绝缘封装层1与下绝缘封装层4外形及尺寸相同，对称设置；两者外形及尺寸设计为与航天器所需加热部件一致；上下绝缘封装层之间封装发热元件3。
[0025]所述发热元件3由磁控溅射法沉积在下绝缘封装层呈面状分布的半导体薄膜激光刻划而成，其为宽度不小于5mm的条带形结构，厚度设计为50nm～1000nm，条带间隙不于大150μm。
[0026]发热元件3根据所设计的电加热器外形可呈S形或盘旋状，或以两者结合的方式布置在上下绝缘封装层之间。发热元件3的绝缘电阻不小于10kΩ。在靠近上下绝缘层的边缘位置，以上下绝缘层外形周向一周为界，外部为边缘绝缘区6，内部为发热区域；发热元件3整体外圈轮廓应尽可能覆盖发热区域。上述发热元件的条带状结构由面状分布的半导体薄膜通过刻划成条带状分布，激光刻线宽度不大于150μm。由于激光刻划的刻线非常细小，在通电加热过程中电加热器的加热方式为面状加热，因此其加热均匀性和加热效率要远大于目前航天领域以康铜合金丝或康铜合金箔为发热元件的电加热器。
[0027]上述发热元件2呈S形布局方式如图2与图3所示，图2中根据实际使用需求，设计电加热器为三角形，条带状发热元件3首部位于三角形顶角位置，随后呈S形布置，且该S形发热元件3的上下位置的条带平行于三角形底边，条带状发热元件3尾部位于三角形一底角位置，以很好的覆盖整个发热区域；其它形状均可采用此种方式进行电加热器的布局。
[0028]对于发热元件3盘旋分布方式如图4所示，图中根据实际使用需求，设计电加热器为圆形，条带状发热元件3的首部与尾部分别位于该圆形一条直径A的a端两侧位置；由首部
与尾部开始反向沿圆形周向到达该直径A的b端两侧后弯折，沿直径A向圆心方向布置，随后再次弯折后沿圆形半径向该直径A的a端方向布置，以此反复弯折，最终在圆形中心处相交。
[0029]对于发热元件3以S形与盘旋分布结合方式如图4所示，根据实际使用需求，设计电加热器为上方圆形部分与下方矩形部分，条带状发热元件3的首部与尾部分别位于该圆形一条直径A在矩形部分的延长线端部端两侧位置；由首部与尾部开始在矩形两侧以S状布置，分别到达延长线另一端两侧；随后沿直径A到达圆形部分内部，位于直径A的a端两侧，最后以前述盘旋方式在圆形部分内布局。
[0030]上述发热元件3上表面首尾两端位置设计有电源线焊接点2，位于上绝缘封装层与发热元件3之间；电源线焊接点2材料是铜、银、铝、金、锡中的一种或几种混合，厚度为50nm～500nm；电源线焊接点2的直径不小于5mm，两个电源线焊接点2之间最近处间距大于5mm。
[0031]所述电源线5通过电源线焊接点2与发热元件相连，位于上绝缘封装层1与发热元件之3间。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异形柔性电加热器，其特征在于：整体为三层结构，三层结构由上至下分别为上绝缘封装层、发热元件、下绝缘封装层；其中，上层绝缘封装层与下绝缘封装层外形及尺寸相同，对称设置，两者外形及尺寸设计为与航天器所需加热部件一致；上下绝缘封装层之间封装条带状发热元件；在靠近上下绝缘层的边缘位置，以上下绝缘层外形周向一周为界，外部为绝缘区域，内部为发热区域；上述发热元件呈S形或盘旋状布置，或两者结合布置于发热区域内；上述发热元件上表面首尾两端位置设计有电源线焊接点，位于上绝缘封装层与发热元件之间；所述电源线通过电源线焊接点与发热元件相连，位于上绝缘封装层与发热元件之间。2.如权利要求1所述一种异形柔性电加热器，其特征在于：整体厚度为20～500μm。3.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚飞，牛栋华，刘铖，马解放，王凤岭，许小杰，赵廉颇，
申请(专利权)人：北京天宇航天新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：