^procédé de production de bobinages isolée électriques^ <EMI ID=1.1>
bobinages isolés électriques, plus particulièrement un procédé de production de bobinage* isolés électriques convenant pour des bobinages en forme utilisés dans les machines tournantes électriques pour véhicules, etc.
L'isolation de bobinages en forme utilisée dans les machines tournantes électriques pour véhicules est généralement obtenue par enroulement d'un ruban de mica, d'un
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autour d'un conducteur électrique, en imprégnant sous vide le ruban avec �ne résine époxy sans solvant sous pression
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convient pour les machines tournantes électriques pour
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Ces machines tournantes électriques pour véhicules sont soumise" " des limites sévères de poids et de dimensions car elles sont montées sur un châssis, mais d'autre part, il est nécessaire qu'elles soient conçues pour l'utilisation à des températures supérieures si l'on considère les demandes d'augmentation de vitesse, de puissance de traction, etc., de façon à augmenter la capacité de sortie. Pour satisfaire ces besoins, il est nécessaire d'utiliser des machines tournantes électriques pour véhicules ayant une résistance à la chaleur de la classe F. Selon la norme internationale IEC 349, la température maximale dans les machines tournantes électriques pour les véhicules ayant
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un fonctionnement à long terme: cette température est nécessaire pour l'isolation de ces machines tournantes électriques.
Comme résine d'imprégnation sans solvant satisfaisant l'exigence précédente, il est décrit dans le brevet des E.U.A. N. 4.070.416 une composition de résine résis-
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nel, un époxyde polyfonctionnel et un catalyseur de formation de noyaux hétérocycliques. Si les trois composants susmentionnés sont mélangés simultanément, la réaction de polymérisation se fait relativement facilement <EMI ID=7.1>
d'utilisation très court. Pour rallonger la durée d'utilisation, on a proposé d'utiliser un procédé dans lequel un catalyseur destiné 1 la rétine d'imprégnation est préalablement contenu sur un ruban isolant, avant ou après enroulement du ruban autour d'un conducteur, puis on effectue l'imprégnation par une résine pour effectuer la réaction de durcissement (voir par exemple la demande de
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Par ailleurs, même si l'on utilise une telle résine
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de façon importante par la quantité de catalyseur préalablement placé sur le ruban isolant. En particulier, quand
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quement pas de perméabilité aux liquidée et que l'en utilise une quantité différente de résine imprégnée pour chaque ruban, les écarta des propriétés physico-chimiques
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dans chaque ruban Isolé posent des problèmes importants.
En ce qui concerne les rubans isolants, les rubans de mica ont une grande fiabilité pour l'utilisation sous tension élevée alors que, dans le cas où la tension n'est pas si élevée et que la détérioration par décharge corona n'est pas aussi importante, l'utilisation de pellicules résistantes à la chaleur est avantageuse en rendant la couche isolante plus fine, en raison de leur résistance
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des machines et des dispositifs de dimensions et de poids plus faibles. Par ailleurs, dans la production de bobina-
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composée de deux ou plusieurs types de pellicules résistant à la chaleur dans le but de réduire le coût en matières premières, de conserver une épaisseur appropriée, d'empêcher l'écoulement de la résine pendant l'opération de durcissement, etc. L'utilisation d'une pellicule résistant. la chaleur, en particulier dans le cas où l'on 1
utilise cosate rabane isolants deux ou plusieurs pellicule* résistantes à la chaleur n'ayant pratiquement pas de perméabilité aux liquides et contenant une quantité différente
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problème sérieux concernant le maintien constant de la quantité nécessaire de catalyseur sur la pellicule car les pellicules n'ont en général aucune aptitude à contenir une solution de catalyseur.
On désire donc depuis longtemps supprimer le problème de l'existence d'un excès ou d'un défaut de quantité de
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n'ayant pratiquement pas de perméabilité aux liquides et également supprimer la mauvaise influence due au solvant contenu dans une solution de traitement et conservé dans la couche isolante. De tels problèmes n'ont été résolus qu'en maîtrisant la concentration de catalyseur dans la solution de traitement ces pellicules résistantes a la chaleur.
La présente invention fournit un procédé de production d'un bobinage isolé électrique consistant à enrouler deux ou plusieurs rubans isolants autour d'un conducteur électrique, & imprégner les rubans avec une résine et à durcir la résine, caractérisé en ce qu'on utilise comme ruban isolant au moins deux ou plusieurs types de pellicules isolantes n'ayant pratiquement pas de perméabilité aux liquides, au moins un côté desdites pellicules isolantes ayant été revêtu , avant enroulement autour du
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une quantité appropriée de catalyseur pour durcir la résine imprégnée en fonction de la quantité de la résine imprégnée.
Sur les dessins annexés, la Figure 1 est un graphique montrant la variation des quantités de catalyseur porté par les rubans isolants enroulés autour d'un conducteur ; la Figure 2 est un graphique montrant les propriétés tang {-température ; la Figure 3 est une vue fragmentaire en perspective montrant une partie d'une pellicule isolante revêtue d'un milieu porteur de cata-lyseur ; et la Figure 4 est une vue fragmentaire en perspective montrant une partie d'un bobinage électrique entouré de plusieurs pellicules isolantes représentées sur la Figure 3.
Avant d'expliquer la présente invention en détail, on expliquera la variation de la quantité de catalyseur porté sur plusieurs rubans isolants enroulés autour d'un conducteur selon un procédé classique, en se référant à la Figure 1.
On entoure un conducteur de quatre types de rubans différents, l'un après l'autre, en faisant chevaucher la moitié de la largeur du ruban, à savoir en partant du côté conducteur, une première couche d'un ruban de polyimide, une seconde couche d'un ruban de polyamide, une troisième couche d'un ruban de polytétrafluoroéthylène et une quatrième couche d'un ruban de toile de verre. Le conducteur entouré de rubans résultant est plongé dans une solution de traitement contenant 15 grammes de
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litre d'acétone pendant 30 minutes puis on le sèche sous vide à la température ambiante. On démantèle les couches isolantes résultantes et on mesure la quantité de catalyseur porté sur chacune des quatre couches et on reporte les résultats sur la Figure 1. Sur la Figure 1, la marque X est une valeur moyenne pour la quantité de catalyseur porté et les segments de droites qui montent et qui descendent à partir de cette marque montrent l'intervalle
de la variation de cette quantité.
La Figure 1 montre clairement que les quantités de catalyseur porté varient non seulement entre les rubans mais également entre les différents points de mesure de la même couche, notamment sur le même ruban. En outre, on a trouvé par analyse que l'acétone utilisée comme solvant est partiellement retenue dans les couches isolantes .
Pour connaître les quantités appropriées de catalyseur porté sur les différentes couches isolantes, on i
effectue l'expérience suivante. On imprègne le bobinage traité par la solution de traitement contenant le catalyseur et séché comme mentionné précédemment, avec un vernis obtenu en mélangeant du diisocyanate de 4,4'-diphényl-
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d'un époxyde de type bisphénol, puis en durcissant par chauffage selon un procédé classique (échantillon NE). On démantèle les couches isolantes durcies et on mesure les teneurs en résine dans chaque couche isolante. Puis on calcule et reporte sur la Figure 1 les quantités de catalyseur nécessaires pour obtenir les quantités de résine imprégnée dans les différentes couches isolantes. Sur la Figure 1, la marque 0 désigne la valeur moyenne de la quantité nécessaire de catalyseur et les segments de droites montant et descendant de cette marque montrent l'intervalle de la variation de cette quantité.
Comme le montre clairement la Figure 1, la quantité de catalyseur porté par la seconde couche est nettement
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les quantités nécessaires de catalyseur ne sont pas portées par les différents types de couches des rubans isolants.
Si l'on considère que ces rubans isolants ont des quantités de résine imprégnée différentes, on peut facilement voir qu'il y aura des difficultés à ce que les quantités nécessaires de catalyseur soient portées par les pellicules résultantes à la chaleur n'ayant pratiquement pas de perméabilité aux liquides.
Mais une telle difficulté peut facilement être surmontée par la présente invention.
Dans la présente invention, on utilise des pellicules isolantes n'ayant pratiquement pas de perméabilité aux liquides. Cette invention peut s'appliquer au cas où l'on utilise un seul type de pellicule isolante n'ayant pratiquement pas de perméabilité aux liquides, mais les effets mêmes de cette invention peuvent se voir dans le cas où l'on utilise deux ou plusieurs types différents de pellicules isolantes n'ayant pratiquement pas de perméabilité aux liquides. L'expression 'pellicule n'ayant <EMI ID=21.1>
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ou moins. Canne ces pellicules isolantes sont utilisées pour l'enroulement autour de conducteurs électriques pour l'isolation électrique, il est de préférence nécessaire qu'elles aient de bonnes propriétés mécaniques canne une
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tés électriques comme une résistance à la rupture diélec-
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Les exemples de telles pellicules isolantes n'ayant pratiquement pas de perméabilité aux liquides sont indiqués dans le Tableau 1.
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la chaleur, le prix, etc. Parmi celles-ci, on préfère nettement les pellicules de polyimide, de polyamide, de polyamide-imide, de polyester, de polyoxadiazole, de poly-
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Le type de catalyseur porté par la pellicule isolante est fonction du type de ia résine d'imprégnation utilisée. Comme les bobinages isolés électriques sont
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sables doivent avoir une viscosité appropriée quand elles sont imprégnées dans des rubans isolants en couches enroulées, de bonnes propriétés mécaniques après durcissement, par exemple la dureté, la souplesse, etc., et une bonne résistance à la chaleur pour que l'on puisse utiliser les
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une longue période de temps.
Des exemples des résines d'imprégnation sont les résines phénoliques, les résines de polyester, les résines époxy, les résines silicone, etc. Les résines thermodurcissables particulièrement préférées sont celles obtenues en mélangeant un isocyanate polyfonctionnel et un époxyde polyfonctionnel et un catalyseur qui peut former des noyaux isocyanurates et des noyaux oxazolidoncs au cours de la réaction de polymérisation, comme décrit dans
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tion d'un tel isocyanate polyfonctionnel avec un époxyde polyfonctionnel sont les aminés tertiaires comme la
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alkylamines comme le diméthylaminoéthanol, le diméthylaminopentanol, etc. ; les dérivés de morpholine comme la
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tion, on utilise les catalyseurs classiques convenant 1
de telles résines.
Comme ces catalyseurs ne peuvent pas être portés directement par les pellicules isolantes n'ayant pratiquement pu de perméabilité aux liquides, or. utilise un milieu
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chaleur, les propriétés mécaniques, etc., les exemples préférés de milieux porteurs de catalyseur sont les résines phénoliques, les résines polyester, les résines époxy
(par exemple, la résine Epoxy Ester WF-282 fabriquée par Hitachi Chemical Co.), et les résines de silicone (par exemple la résine Silicone Varnish KR 272 fabriquée par
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catalyseur y est dissous. La solution résultante est déposée sur une pellicule isolante par un procédé classique, par exemple par pulvérisation, utilisation d'un pinceau ou d'une brosse, etc., et on évapore le solvant pour obtenir une couche de milieu porteur de catalyseur d'une épaisseur d'environ 2 à 10 microns. L'épaisseur de cette couche peut être déterminée en modifiant la concentration de la solution ou le nombre de revêtements de façon à obtenir l'épaisseur appropriée pour la quantité de résine d'imprégnation que l'on imprègne dans une étape ultérieur*.
Il est préférable que le rapport de mélange du catalyseur au milieu porteur de catalyseur soit relativement
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résine imprégnée ultérieurement. Mais si la teneur en catalyseur est trop élevée, on peut noter une diminution de l'adhérence et le catalyseur est facilement enlevé de la pellicule isolante pendant la procédé d'enroulement du
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du milieu porteur de catalyseur.
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isolante est déterminée en fonction du type de la résine imprégnée ultérieurement et du type de la pellicule isolante utilisée. Comme les pellicules isolantes ont des'
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la quantité de catalyseur porté par les pellicules iso-
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Par exemple, dans le cas où l'on utilise un dérivé d'imidazole comme catalyseur, 0,01 à 0,2 g/m2 dudit catalyseur sont maintenus uniformément sur une pellicule de polyimide tandis que 0,08 à 0,8 g/n2 de ce même catalyseur sont maintenus uniformément sur une pellicule de polyamide.
La pellicule isolante n'ayant pratiquement pas de perméabilité aux liquides ainsi revêtue du milieu porteur de catalyseur, comme représenté sur la Figure 3, est enroulée autour d'un conducteur électrique, puis est imprégnée par une résine thermo-durcissable et la résine est durcie en utilisant un procédé classique, pour obtenir des bobinages isolés. Dans le cas où l'in utilise la résine obtenue 1 partir d'un époxyde polyfonctionnel et d'un isocyanate polyfonctionnel en tant que résine d'imprégnation, on peut durcir la résine par chauffage 1
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L'invention est illustrée par les exemples suivants.
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che de catalyseur 3 sur une pellicule 2, corne représenté sur la Figaro 3. En tant que matériau de la pellicule 2, on utilise une pellicule de polyimide (KAPTON de chez E.I.
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et un ruban de toile de verre. Canne matériau porteur de catalyseur, on utilise du pilicone Varnish KR 272 (Shin-
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(Hitachi Chemical Co.). On utilise canne catalyseur du 1-cyanoéthyl-2-phénylimidazole. On dépose par pulvérisation sur un côté du matériau pelliculaire isolant une solution de l-cyanoéthyl-2-phénylimidazole et de silicone Varr.ish ou d'Epoxy Ester uniformément mélangés avec unsolvant, du métharol, et en sèche pour obtenir une couche
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sur la pellicule de polyimide et en quantité représentant
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basant sur les calculs donnant les quantités appropriées de catalyseur. Chaque ruban isolant résultant 1 est enroulé autour d'un conducteur 4 comme représenté sur la Figure 4, et imprégné sous vide avec une composition de résine thermo-durcissable, sous pression, contenant un composé époxy polyfonctionnel (bER 332, Dow Chemical Co., Ltd.) et un isocyanate polyfonctionnel (DESMODUR C-D, F. Bayer A.G.) comme composants essentiels, comme décrit dans le brevet des E.U.A. N. 4.070.416, et on la durcit <EMI ID=58.1>
obtenir un bobinage isolé.
On mesure par des procédés classiques la résistance
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isolés résultants et les résultats sont donnés dans le
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Exemple 2
<EMI ID=66.1> et on les imprègne avec la même résine que celle utilisée dans l'Exemple 1 et on durcit de la même manière que dans
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Par ailleurs, on enroule autour d'un conducteur des pellicules isolantes dans l'ordre suivant : polyimide (échantillon No B) et polyamide (échantillon Ne D) , un ruban de Tef lon et un ruban de toile de verre comme ceux utilisés dans l'Exemple 1 et on les imprègne de la même résine que celle utilisée dans l'Exemple 1 et on durcit de la même manière que décrit dans l'Exemple 1 pour obtenir un bobinage isolé (Essai 2) .
On mesure la résistance à la rupture diélectrique et la tang 6 des bobinages isolés résultants et on donne les
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A titre de comparaison, on donne également dans le Tableau 3 les valeurs de l'échahtillon N. E obtenu par un procédé classique mentionné précédemment.
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à peu près les valeurs moyennes des Echantillons A et C
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ce qui signifie que l'échantillon E ne peut pas être utilisé en pratique.
Les propriétés tang 6/température des Essais Nos 1
et 2 et de l'échantillon No E sont telles que représentées sur <EMI ID=76.1> <EMI ID=77.1>
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de 160*C ; ceci signifie que le bobinage de l'Echantillon Ne E ne peut pas être utilisé dans une machine tournante électrique pour des véhicules ayant une résistance à la
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le cas de l'Echantillon No 2 est due à un excès et un défaut de la quantité de catalyseur porté sur chaque ruban
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D'autre part, un tel défaut du procédé classique est surmonté par l'invention comme le montre clairement la Figure 2, par exemple.
Comme mentionné précédemment, même si l'on utilise comme rubans isolants deux ou plusieurs types de pellicules isolantes n'ayant pratiquement pas de perméabilité aux liquides, ce qui ne permet pas d'éviter la présence de quantités différentes de résine imprégnée en raison des propriétés des rubans isolants, les bobinages isolés obtenus par le procédé de cette invention ont d'excellentes propriétés d'isolation électrique en ce qu'ilc ont une grande résistance à la rupture diélectrique et une
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REVENDICATIONS
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isolants autour d'un conducteur électrique, à imprégner les rubans avec une résine et à durcir la résine, carac-
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au moins deux ou plusieurs types de pellicules isolantes n'ayant pratiquement pas de perméabilité aux liquides, au moins un coté desdites pellicules isolantes ayant été revêtu , avant enroulement autour du conducteur, d'un milieu porteur de catalyseur contenant une quantité appropriée de catalyseur destiné à durcir la résine d'imprégnation, en fonction de la quantité de résine imprégnée.