BRPI0606266B1

BRPI0606266B1 - Fita de mica, enrolamento de máquina elétrica rotativa e máquina elétrica rotativa

Info

Publication number: BRPI0606266B1
Application number: BRPI0606266-0A
Authority: BR
Inventors: Fumio Sawa; Noriyuki Iwata; Hiroshi Hatano; Tetsushi Okamoto; Kazuma Mukai; Toshiyuki Aso; Makoto Kawahara; Mikio Kakiuchi
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba (Toshiba Corporation)
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2020-02-11
Also published as: EP1930915A1; JP4996086B2; CA2589474A1; EP1930915A4; US7498517B2; CA2589474C; JP2007095490A; EP1930915B1; CN100576372C; US20070222307A1; CN101069249A; WO2007037342A1; BRPI0606266A2

Abstract

fita de mica, enrolamento de máquina elétrica rotativa, e máquina elétrica rotativa compreendendo o enrolamento de máquina elétrica rotativa. a presente invenção provê uma fita de mica, compreendendo uma folha de mica (12), um tecido de vidro (14), e um enchimento inorgânico (16) disposto sobre o tecido de vidro, em que a fita de mica é enrolada uma pluralidade de vezes em torno da superfície circunferencial externa de uma parte de condutor de um enrolamento de máquina elétrica rotativa de forma a formar uma camada isolante para o enrolamento, e o enchimento inorgânico (16) tem uma dureza mohs caindo na faixa de 1 a 7 e exibe uma condutividade de calor superior àquela exibida pela folha de mica (12) e o tecido de vidro (14). de acordo com a presente invenção, o enchimento inorgânico é excelente na condutividade de calor e tem uma dureza mohs não inferior à daquela do tecido de vidro contido na fita de mica, quando usada em conjunto com o enchimento inorgânico, por meio do que, mesmo se a fita de mica é enrolada em tomo da parte de condutor enquanto aplicando uma tensão prescrita à fita de mica, a fita de mica não é rompida, e é possível formar uma camada isolante capaz de exibir a condutividade de calor mais alta pertencente ao enchimento inorgânico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para FITA DE MICA, ENROLAMENTO DE MÁQUINA ELÉTRICA ROTATIVA E MÁQUINA ELÉTRICA ROTATIVA.

Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se a uma fita de mica que é enrolada uma pluralidade de vezes em volta da superfície circunferencial externa de um condutor de um enrolamento de máquina elétrica rotativa de forma a formar uma camada isolante, a um enrolamento de máquina elétrica rotativa preparado enrolando a fita de mica em volta do condutor elétrico de forma a formar uma boa camada isolante tendo uma boa condutividade de calor, e a uma máquina elétrica rotativa usando o enrolamento de máquina elétrica rotativa.

Antecedentes da Técnica [002] É bem-conhecido da técnica que um enrolamento é usado como um enrolamento de estator ou enrolamento de rotor em uma máquina elétrica rotativa tal como um dínamo ou um motor elétrico. O enrolamento é preparado enrolando uma pluralidade de vezes uma fita de mica em volta de um condutor elétrico formado de, por exemplo, um fio elementar plano tendo uma seção transversal retangular de forma a imprimir propriedades de isolamento elétrico ao enrolamento, seguido por aquecimento sob pressão da fita de mica juntamente com uma resina adesiva de forma a formar uma estrutura integral de uma camada de isolamento.

[003] A figura 7 é uma vista em corte exemplificando a construção do enrolamento do estator de uma máquina elétrica rotativa incluindo uma camada isolante formada da fita de mica convencional.

[004] Como mostrado na figura 7, uma fenda 53 é formada em um núcleo de estator 51 preparado laminando uma pluralidade de placas de aço eletromagnético uma sobre a outra.

[005] Um enrolamento de estator 52 formado de um fio elementar

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2/21 que tem uma seção bruta retangular é alojado no núcleo do estator núcleo do estator 51. O enrolamento do estator 52 compreende uma parte de condutor 52a e uma camada isolante 52b formada em volta da parte de condutor 52a. Em geral, o enrolamento do estator 52 tem uma estrutura de camada dupla incluindo um enrolamento superior e um enrolamento inferior. Neste caso, no entanto, o enrolamento do estator 52 sozinho é mostrado como a o enrolamento inferior no desenho por razões de brevidade. Deve ser observado, que sob o enrolamento do estator 52 está disposto um espaçador 54 em um espaço entre o enrolamento do estator 52 e a parte de fundo da fenda 53.

[006] Em alguns casos, é possível para uma alta voltagem e grande corrente ser aplicada à parte de condutor 52a do enrolamento do estator 52 dependendo da especificação da máquina elétrica rotativa. Sendo esta a situação, uma camada isolante 52b é formada em volta da parte de condutor 52a no sentido de evitar um acidente tal como curto-circuito à terra causado pela voltagem aplicada. Para formar a camada isolante 52b, foi costume no passado enrolar uma pluralidade de vezes uma fita de mica 61 que tem uma estrutura em corte como mostrado na figura 8 em volta da parte de condutor 52a, seguida pelo aquecimento da fita de mica sob pressão de forma a formar uma estrutura integral da camada isolante 52b excelente nas propriedades de isolamento elétrico.

[007] Como mostrado na figura 8 a fita de mica 61 compreende uma camada de mica 63 incluindo uma pluralidade de folhas de mica semelhantes a escamas 62 que são laminadas uma sobre a outra de forma a formar uma estrutura semelhante a camada e um tecido de vidro 64 laminado abaixo da camada de mica 63 para reforçar a camada de mica 63. O tecido de vidro 64 é preparado tecendo a fibras de vidro 65 nas direções vertical e lateral. Mica é largamente usada como um material excelente em propriedades de isolamento elétrico.

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No entanto, já que a resistência da ligação entre as folhas de mica semelhantes a camadas é fraca, é difícil usar uma fita de mica preparada simplesmente ligando as folhas de mica para o propósito de prendê-las.

[008] Sendo esta a situação, o tecido de vidro 64 preparado tecendo verticalmente e lateralmente as fibras de vidro 65 é incluído para o propósito de reforçar na fita de mica 61 de forma a tornar possível usar a fita de mica 61 para ser enrolada em volta da parte de condutor 52a com uma tensão alta.

[009] Por outro lado, se uma grande corrente flui dentro da parte de condutor 52a do enrolamento do estator 52, calor Joule é gerado dentro da parte de condutor 52a devido a perda de Joule. Portanto, é necessário remover a geração de calor Joule eficientemente. A geração do calor Joule pode ser removida pelo resfriamento, por exemplo, um gás hidrogênio ou o ar. Em qualquer caso, é necessário remover o calor da parte de condutor 52a via a camada isolante 52b.

[0010] Já que a condutividade do calor da camada isolante 52b afeta grandemente a capacidade de resfriamento inteira, foi costume no passado estudar como melhorar a condutividade do calor da camada isolante 52b. Para ser mais específico, foi proposto no passado adicionar um enchimento inorgânico (não mostrado) como um material que tem uma alta condutividade de calor para o tecido de vidro 64 incluído na fita de mica 61.

[0011] A fita de mica 61 contendo óxido de alumínio como um enchimento inorgânico tendo uma alta condutividade de calor é descrita, por exemplo, na Patente Japonesa No. 2003-9446.

[0012] Excelentes enchimentos inorgânicos na condutividade de calor também incluem nitreto de alumínio e nitreto de silício em adição ao óxido de alumínio observado acima. No entanto, quaisquer dos excelentes enchimentos inorgânicos na condutividade de calor exemplifi

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4/21 cada acima tem uma alta dureza. Por exemplo, o óxido de alumínio tem uma dureza Mohs de 12.

[0013] Como descrito previamente com referência à figura 8, o tecido de vidro 64 preparado tecendo as fibras de vidro 65 é usado para reforçar a fita de mica 61. Deve ser observado que o vidro tem uma dureza Mohs de aproximadamente 7. No caso de usar a fita de mica preparada adicionando óxido de alumínio tendo uma dureza Mohs de 12 como um enchimento, foi possível para o óxido de alumínio danificar o tecido de vidro 64 particularmente na parte do canto do condutor quando a fita de mica é enrolada em volta do fio condutivo que tem seção transversal retangular, com o resultado que o tecido de vidro 64 é quebrado, deixando a possibilidade de quebra da tira de mica.

[0014] Particularmente no sentido de formar a camada isolante 52b tão forte quanto possível, a fita de mica é enrolada uma pluralidade de vezes em torno do fio elementar tendo uma seção transversal retangular. No enrolamento da fita de mica, é necessário aumentar a tensão da fita de mica tanto quanto possível de forma a permitir a fita de mica ser trazida em contato mais forte com o fio elementar. Com o aumento da tensão observada acima, a força de compressão aplicada dentro da fita de mica é aumentada, com o resultado de que a pressão planar aplicada entre o tecido de vidro e o enchimento inorgânico é também aumentada. Segue-se que a fita de mica tende a ser quebrada facilmente de forma a tornar impossível aumentar a tensão tanto quanto requerido. Como resultado, é gerado um intervalo entre a camada isolante formada e as superfícies do elemento de fio que tem uma seção transversal retangular. Sendo esta a situação, a dissipação de calor e as propriedades de isolamento não foram suficientemente satisfatórias.

Descrição da Invenção [0015] Um objeto da presente invenção, atingido em vista da situ

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5/21 ação descrita acima, é o de prover uma fita de mica a qual não é rompida mesmo se a fita de mica é enrolada em torno de uma parte condutiva enquanto aplicando uma tensão prescrita à fita e a qual permite formar uma camada isolante que exibe completamente as características do enchimento inorgânico, para prover um enrolamento de máquina elétrica rotativa usando a fita de mica e para prover uma máquina elétrica rotativa compreendendo o enrolamento de máquina elétrica rotativa.

[0016] A fita de mica de acordo com um aspecto da presente invenção compreende uma camada de folha de mica, um tecido de vidro e uma camada de partícula de enchimento inorgânico disposta sobre o tecido de vidro. A fita de mica é enrolada com uma pluralidade de vezes em torno da superfície circunferencial externa de uma parte de condutor de por exemplo, um enrolamento de máquina elétrica rotativa de forma a formar uma camada isolante para o enrolamento. O enchimento inorgânico observado acima tem uma alta condutividade de calor. É possível usar um tipo único de um enchimento inorgânico tendo uma alta condutividade de calor ou uma dureza Mohs igual ou menor do que aquela do vidro usado no tecido de vidro. É possível também usar em combinação uma pluralidade de tipos de enchimentos inorgânicos que têm uma alta condutividade de calor e uma dureza Mohs igual ou superior àquela da folha de mica e do tecido de vidro.

[0017] O enrolamento de máquina elétrica rotativa de acordo com outro aspecto da presente invenção compreende um condutor de enrolamento e uma camada isolante formada integralmente com um condutor de enrolamento enrolando uma pluralidade de vezes a fita de mica da presente invenção em volta da superfície circunferencial externa do condutor de enrolamento, seguido pelo aquecimento sob pressão da fita de mica juntamente com uma resina adesiva de forma a formar integralmente uma camada isolante em volta da parte de

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6/21 condutor do condutor de enrolamento.

[0018] Ainda mais, a máquina elétrica rotativa de acordo com ainda outro aspecto da presente invenção compreende um estator incluindo um núcleo de estator, um rotor incluindo um núcleo de rotor que é mantido girável coaxialmente em torno do estator, e um enrolamento de máquina elétrica rotativa enrolado em volta de pelo menos um dos núcleos do estator ou rotor, em que o enrolamento de máquina elétrica rotativa é formado de acordo com aspecto da presente invenção.

[0019] De acordo com a presente invenção, é adicionado ao tecido de vidro um enchimento inorgânico excelente em condutividade térmica e tendo uma dureza MOHS não maior do que aquela do tecido de vidro para formar uma fita de mica de acordo com a presente invenção. Como resultado, mesmo se a fita de mica é enrolada em torno da parte condutiva enquanto aplicando uma tensão prescrita à fita de mica, a fita de mica não é rompida. Adicionalmente é possível formar uma camada isolante exibindo a condutividade de calor mais alta pertencente ao enchimento inorgânico. Deve ser também observado que, se um enrolamento de máquina elétrica rotativa é formado enrolando uma pluralidade de vezes a fita de mica da presente invenção, em torno de um condutor de enrolamento, é possível miniaturizar o enrolamento de máquina elétrica rotativa e para melhorar a confiabilidade da máquina elétrica rotativa, comparada com máquina elétrica rotativa convencional.

Breve Descrição dos Desenhos [0020] A figura 1 é uma vista em corte mostrando a construção de uma parte da fita de mica usada para formar uma camada isolante de um enrolamento de estator de uma máquina elétrica rotativa de acordo com uma versão da presente invenção;

[0021] A figura 2 é uma vista mostrando as propriedades de enrolamento da fita de mica de acordo com a presente invenção com res

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7/21 peito a um condutor de enrolamento em comparação com a fita de mica convencional.

[0022] A figura 3 é uma vista em corte mostrando a construção de uma parte da fita de mica de acordo com outra versão da presente invenção;

[0023] A figura 4 é uma vista em corte mostrando a construção de uma parte do estado que a fita de mica de acordo com outra versão da presente invenção, é enrolada em torno do condutor de enrolamento;

[0024] A figura 5 é uma vista em corte mostrando a construção de um enrolamento de estator de acordo com ainda outra versão da presente invenção, sendo o enrolamento do estator alojado em uma fenda de um núcleo do estator de uma máquina elétrica rotativa formada usando a fita de mica mostrada na figura 1;

[0025] A figura 6 é uma vista em corte mostrando parcialmente a construção de uma máquina elétrica rotativa de acordo com ainda outra versão da presente invenção, incluindo a máquina elétrica rotativa, o enrolamento de estator mostrado na figura 5;

[0026] A figura 7 é uma vista em corte mostrando a construção de um enrolamento de estator disposto dentro do núcleo do estator incluído na máquina elétrica rotativa convencional; e [0027] A figura 8 é uma vista em corte mostrando parcialmente a construção da fita de mica convencional para formar uma camada isolante em volta do enrolamento do estator mostrado na figura 7 Melhor Modo de Realizar a Invenção [0028] Agora serão descritas versões da presente invenção com referência aos desenhos anexos.

(Primeira Versão) [0029] A figura 1 é uma vista em corte mostrando a construção de uma fita de mica de acordo com uma primeira versão da presente invenção.

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8/21 [0030] A fita de mica 11 mostrada na figura 1 compreende uma camada de mica 13 incluindo folhas de mica 12 semelhantes a escamas dispostas para formar a camada, um tecido de vidro 14 laminado sobre o lado inferior da camada de mica 13, e uma furo camada de partícula inorgânica 16, adicionada ao tecido de vidro 14.

[0031] O tecido de vidro 14 é preparado tecendo urdiduras 15a e tramas 15b obtidas cada uma delas obtidas torcendo uma pluralidade de fibras de vidro. Estas urdiduras 15a e tramas 15b são tecidas a uma densidade prescrita. Na versão mostrada no desenho, 8 urdiduras 15a e 8 tramas 15b são dispostas nas direções lateral e vertical de forma a tecer o tecido de vidro 14. Um vidro de quartzo tendo uma dureza Mohs de 7 é usado como um material de vidro para formar as fibras de vidro.

[0032] Um tecido de vidro isolante eletricamente é usado como tecido de vidro 14. A densidade e a resistência à tração, etc. do tecido de vidro são definidos, por exemplo, na JIS R3414. A densidade é classificada pela espessura do fio simples usado, o qual é representado pelo número n (n/25mm) de fios simples que podem ser colocados em uma folga de 25 mm. Também a resistência à tração é determinada em conjunto com a densidade observada acima. A densidade e a resistência à tração do tecido de vidro 14 são determinadas em cada uma das direções vertical e lateral do tecido de vidro.

[0033] Ao realmente formar a fita de mica 11, é necessário para a camada de mica 13 e a camada de partícula de enchimento inorgânico 16 serem mantidas sobre o tecido de vidro 14. Adicionalmente, no sentido de formar a camada isolante em volta da parte de condutor do enrolamento, é necessário enrolar a fita de mica 11 em volta da parte de condutor do enrolamento, seguido pelo aquecimento da fita de mica 11 sob pressão juntamente com a resina adesiva termoendurecível de forma a formar uma camada isolante integral com a parte de condutor

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9/21 do enrolamento. A resina adesiva termoendurecível usada nesta etapa foi preparada permitindo o tecido de vidro 14 ser impregnado com uma mistura obtida misturando partículas de enchimento inorgânico com uma resina epóxi contendo um ácido anidrido, agente de cura, por exemplo, Epicoat 828 ou 1001 fabricado por Yuka shell K.K. Então, a composição de resina epóxi é convertida em um estado semiendurecido (conversão ao estágio B) de forma a formar o estado de um prepreg.

[0034] Nesta versão, é usado como material de vidro para formar o tecido de vidro 14, quartzo tendo uma dureza Mohs de 7. Portanto, é possível usar um único tipo de enchimento inorgânico tendo uma dureza Mohs não maior do que 7 ou uma mistura de uma pluralidade de enchimentos inorgânicos tendo uma dureza Mohs não maior do que 7, isto é, enchimentos inorgânicos tendo dureza Mohs de 1 a 7. Por exemplo, o hidrato de alumínio tendo uma dureza Mohs de 3, o qual foi fabricado por Nippon Light Metal K.K foi usado em uma quantidade de 25% em peso da camada de mica 13. Incidentalmente, já que o quartzo que tem uma dureza Mohs de 7, tem a maior dureza entre os materiais de vidro, um resultado satisfatório pode também ser obtido quando a dureza Mohs do material de vidro é examinada de forma a selecionar o enchimento inorgânico usado no caso de usar outro material de vidro.

[0035] Depois que uma barra de alumínio modelada tendo uma seção transversal angular foi enrolada um número prescrito de vezes com a fita de mica de construção dada acima enquanto aplicando uma tensão prescrita à fita de mica, a barra de alumínio foi extraída por 2 horas ou mais sob um ambiente de vácuo, seguido pela aplicação de tratamento de calor sob condições adequadas para as condições de cura da composição de resina epóxi termoendurecível enquanto aplicando uma pressão prescrita à parte aquecida.

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10/21 [0036] Como resultado do experimento, a fita de mica preparada não foi rompida durante a operação de enrolamento da fita de mica em volta do condutor. Como resultado, foi possível formar uma camada isolante retardadora de chama exibindo uma capacidade satisfatória anti-rastreamento causada pela natureza física do hidrato de alumínio. Também, já que o hidrato de alumínio exibe uma condutividade de calor de 3W/m-K, a qual é maior do que a condutividade de calor de aproximadamente 1W/m-K da mica, a condutividade de calor foi melhorada efetivamente, comparado com a fita de mica convencional.

[0037] É suficiente usar um enchimento inorgânico 16 que tem dureza Mohs de 7 a 1 na fita de mica 11 em combinação com o tecido de vidro 14 formado de vidro de quartzo. È também possível usar óxido de magnésio e nitrido de boro hexagonal tendo uma dureza Mohs de 6 e tendo uma boa condutividade de calor pode ser usado sozinho ou em combinação com mais materiais inorgânicos tendo uma dureza Mohs de 7 a 1. A condutividade de calor da camada isolante pode ser ainda mais aperfeiçoada usando estes materiais de enchimento.

[0038] A figura 2 é uma vista mostrando uma tabela denotando os resultados dos experimentos comparativos em relação às características das fitas de mica usando alumina, hidrato de alumina e óxido de magnésio, respectivamente, como enchimento inorgânico.

[0039] A figura 2 é direcionada às propriedades de enrolamento da fita de mica. Especificamente, uma fita de mica foi enrolada em torno de um condutor de coluna metálico modelando como um condutor de enrolamento tal como um condutor de coluna de alumínio com uma tensão prescrita impressa à fita de mica de forma a visualmente observar o rompimento da fita.

[0040] Como resultado, uma alta resistência da fita ao rompimento foi exibida pelo Exemplo Comparativo 2 no qual foi usado um enchimento inorgânico de óxido de magnésio tendo uma dureza Mohs de 6.

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Em cada um destes Exemplos Comparativos 2 e 3, a fita de mica não foi rompida. Por outro lado, a resistência da fita ao rompimento foi muito menor no Exemplo Comparativo 1 no qual foram usadas partículas de alumina como partículas de enchimento inorgânico. Tendo uma dureza Mohs de 12. Neste caso do Exemplo 1, a fita de mica foi rompida bruscamente e, assim, não pode ser enrolada em torno de coluna de metal.

[0041] Também, os Exemplos Comparativos 2 e 3 foram comparados um com o outro em relação à resistência da fita ao rompimento. Como evidente da figura 2 o Exemplo Comparativo usando um enchimento inorgânico que tem uma dureza Mohs menor foi verificado ser maior do que o Exemplo Comparativo 3 em resistência mecânica da fita de mica ao rompimento. É considerado razoável entender que o enchimento inorgânico tendo uma dureza Mohs inferior e menos provável de danificar a fibra de vidro formando o material de base da fita de mica com o resultado que o Exemplo Comparativo 2 usando um enchimento inorgânico tendo uma dureza Mohs inferior foi verificado ser maior do que o Exemplo Comparativo 3 na resistência da fita de mica ao rompimento como apontado acima.

[0042] Como apontado acima, é possível evitar o rompimento da fita de mica durante a operação de enrolamento da fita de mica sob o estado de aplicar uma tensão à fita de mica usando um enchimento inorgânico igual ou mais macio do que a dureza Mohs do material de vidro constituindo o tecido de vidro.

(Segunda Versão) [0043] Uma segunda versão da presente invenção será agora descrita.

[0044] A fita de mica de acordo com a segunda versão é substancialmente igual àquela de acordo com a primeira versão descrita acima, exceto que um aglutinante insolúvel em uma resina impregnante

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12/21 usada na etapa de aquecimento do enrolamento sob pressão, é usada para manter um enchimento inorgânico 9.

[0045] Uma fita de mica foi enrolada uma pluralidade de vezes em torno de um condutor de enrolamento modelo feito de uma barra de alumínio que tem uma seção transversal retangular, aplicando uma tensão prescrita à fita de mica, seguido da realização de extração por vácuo por duas horas ou mais para subsequentemente permitir à fita de mica ser impregnada com uma resina impregnante termoendurecível.

[0046] A resina impregnante observada acima compreendida de 45% em peso de composto epóxi alicíclico, 40% em peso de agente de cura ácido anidrido e 15% em peso de um diluente reativo, o qual foi descrito na Descrição da Patente Japonesa (kokai) No. 11-345733.

[0047] Já que a resina impregnante tem uma baixa viscosidade de aproximadamente 30 mPa-s a temperatura ambiente, é possível para o enchimento inorgânico fluir para fora em geral no estágio seguinte de aquecimento da resina impregnada.

[0048] No entanto, na segunda versão da presente invenção, a fita de mica pode ser enrolada sob uma alta tensão, com o resultado que o enchimento inorgânico mantido na resina impregnante usando um aglutinante insolúvel é mantido fortemente entre as camadas de mica adjacentes. Portanto, mesmo depois do processo de aquecimento depois da impregnação da resina, foi possível suprimir o fluxo do enchimento inorgânico da fita de mica.

(Terceira Versão) [0049] Uma terceira versão da presente invenção será agora descrita.

[0050] Na terceira versão, é usado um tecido de vidro esparso tendo uma larga folga entre os fios adjacentes, como um tecido de vidro constituindo um elemento da fita de mica. Como mostrado, por

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13/21 exemplo, na figura 3 a densidade das urdiduras 15a do tecido de vidro 14M foi feita com a metade da densidade das urdiduras 15a mostradas na figura 1. Neste caso, a densidade das tramas 15b foi feita igual àquela mostrada na figura 1 Neste caso, a densidade das urdiduras 15a do tecido de vidro 14M é feita inferior, com o resultado que um grande número de enchimentos inorgânicos 16 são dispostos na malha definida pelas urdiduras 15a e as tramas 15b do tecido de vidro 14. Segue-se que a área de contato entre a urdidura 15a e a trama 15b da fibra de vidro e o enchimento inorgânico 16 é feita maior do que aquela no caso da figura 1.

[0051] Por outro lado, no caso de usar um hidrato de alumínio como um enchimento inorgânico, a fita de mica 11 pode ser enrolada apertadamente sem ser rompida porque o hidrato de alumínio tem uma dureza de 3 e, assim, é muito macio comparado com vidro.

[0052] Como descrito acima, no caso de usar tecido de vidro esparso 14M tendo uma distância entre as fileiras adjacentes da tecedura alargadas removendo seletivamente as urdiduras, por exemplo, é possível diminuir a relação de fibra de vidro ocupada em toda a fita de mica embora mantendo a resistência ao rompimento da fita de mica quando a fita de mica é enrolada em torno do condutor de enrolamento de coluna no estágio de enrolamento da fita de mica. Segue-se que é possível aumentar quantidade de carregamento de hidrato de alumínio na fita de mica. Sendo esta a situação, é possível comunicar as características desejáveis do hidrato de alumínio tais como resistência às características de seguimento, o retardamento de chama e a condutividade térmica da fita de mica 11M.

(Quarta Versão) [0053] Uma quarta versão da presente invenção será agora descrita.

[0054] Nas versões mostradas nas figuras 1 e 3, o diâmetro de

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14/21 partícula do enchimento inorgânico [0055] Foi menor do que a espessura do tecido de vidro 14, 14M. Na quarta versão, no entanto, enchimentos inorgânicos adicionados à fita de mica 11M podem incluir um enchimento inorgânico 16M tendo um diâmetro de partícula maior do que a espessura do tecido de vidro 14M como mostrado na figura 4. O enchimento inorgânico 16M pode ser usado sozinho ou em adição aos enchimentos inorgânicos 16, tendo um diâmetro de partícula menor. Por exemplo, partículas de hidrato de alumínio tendo um diâmetro de 55 μm foram usados em combinação com o tecido de vidro tendo uma espessura de 30 μm.

[0056] Como é evidente da figura 4, a tensão aplicada à superfície circunferencial externa do condutor de enrolamento ao enrolar a fita de mica 11M em volta do condutor de enrolamento enquanto aplicando uma tensão à fita de mica 11M é transmitida principalmente ao enchimento inorgânico 16 e às duas camadas de mica 13 adjacentes às superfícies superior e inferior do enchimento inorgânico 16. Sendo esta a situação, foi possível prevenir o tecido de vidro 14M de ser rompido e para suprimir o rompimento da fita de mica 11M.

[0057] Na fita de mica 11M de acordo com a quarta versão da presente invenção, o enchimento inorgânico 16M tendo um diâmetro de partícula maior do que a espessura do tecido de vidro 14M é disposto entre os tecidos de vidro 14M. Como resultado, as camadas de enchimento inorgânico 16 posicionadas dentro da camada de isolamento formada enrolando a fita de mica uma pluralidade de vezes é trazida em contato direto com as camadas de mica adjacentes 13. Segue-se que a condutividade de calor entre as camadas de mica adjacentes via as camadas de enchimento inorgânico incluindo o enchimento inorgânico 16M é aperfeiçoado de forma a tornar possível obter uma camada isolante exibindo uma boa condutividade de calor.

[0058] Onde o diâmetro da partícula do enchimento inorgânico é

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15/21 menor do que a espessura do tecido de vidro como em cada uma das versões mostradas nas figuras 1 e 3, a ocasião na qual os enchimentos inorgânicos nas camadas de mica superior e inferior são trazidos em contato direto um com o outro é diminuída, com o resultado de que uma resina tendo uma baixa condutividade de calor é interposta em uma quantidade maior entre as camadas de mica superior e inferior ou entre as camadas de enchimentos inorgânicos. Segue-se que é difícil obter alta condutividade de calor, isto é, o efeito de obter uma grande condutividade de calor, embora seja certamente possível, obter o efeito de prevenir o rompimento da fita de mica no estágio de enrolar a fita de mica em volta do condutor de enrolamento. No entanto, pode ser obtido ainda mais um aperfeiçoamento na versão mostrada na figura 4 a este respeito, como mencionado acima.

[0059] Cada uma das versões descritas acima é direcionada ao caso de usar hidrato de alumínio como um enchimento inorgânico. No entanto, é também possível usar óxido de magnésio, por exemplo, PYROKISUMA fabricado por Kyowa Kadaku K.K. no lugar de hidrato de alumínio de forma a comunicar uma alta condutividade de calor do óxido de alumínio à fita de mica.

[0060] O óxido de magnésio tem uma condutividade de calor de 48 W/m-K, que é maior do que aquela do hidrato de alumínio e, assim, pode ser comunicada uma alta condutividade de calor à fita de mica mais eficientemente.

[0061] Adicionalmente, o óxido de magnésio tem uma dureza Mohs de 6, que é menor do que aquela do vidro. Como resultado, o tecido de vidro não é danificado no caso de usar óxido de magnésio. Segue-se que a fita de mica não pode ser rompida quando a fita de mica é enrolada em volta do condutor de enrolamento.

[0062] Deve também ser observado que um nitreto de boro hexagonal, p.e., SHOBN fabricado por Showa Denko K.K, que tem uma

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16/21 baixa dureza Mohs e uma alta condutividade de calor, pode ser usado no lugar do hidrato de alumínio. Ainda mais, já que o nitreto de boro hexagonal exibe um efeito de características de baixo atrito, o deslizamento da fita de mica é facilitado durante a operação de enrolar da fita de mica, com o resultado que a fita de mica pode ser enrolada em torno do condutor de enrolamento, facilmente sob uma alta tensão.

[0063] Enchimentos inorgânicos adicionais que podem ser usados na presente invenção inclui, por exemplo, carbonato de cálcio, hidróxido de magnésio, Talco, a mulita. O carbonato de cálcio tem uma dureza Mohs de 4 e uma condutividade de calor de 3 W/m-K. O hidróxido de magnésio tem uma dureza Mohs de 4. O Talco, que é um silicato de magnésio contendo água, tem uma dureza Mohs de 1. Ainda mais, a mulita tem uma dureza Mohs de 3 e uma condutividade de calor de 6 W/m-K. É possível para a mulita ser provida pelo pó de mulita fabricado por Kyoritsu Material K.K.

(Quinta Versão) [0064] Uma quinta versão será descrita em detalhe.

[0065] Nesta versão são usados dois tipos de enchimentos inorgânicos diferindo um do outro no diâmetro de partícula. Para ser mais específico, o primeiro enchimento inorgânico tem um diâmetro de partícula prescrito substancialmente igual àquele da espessura do tecido de vidro, por exemplo. Por outro lado, o segundo enchimento inorgânico tem um diâmetro de partícula não maior do que 30% do diâmetro de partícula do primeiro enchimento inorgânico.

[0066] Onde o segundo enchimento inorgânico tem um diâmetro de partícula não maior do que 30% do diâmetro de partícula do primeiro enchimento inorgânico como apontado acima, o segundo enchimento inorgânico é mantido entre as folgas formadas pelo primeiro enchimento inorgânico. Neste caso é desejável para cada um dos enchimentos inorgânicos primeiro e segundo ter uma dureza Mohs do tecido

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17/21 de vidro. Neste caso, é necessário para o primeiro enchimento inorgânico que é trazido em contato direto com o tecido de vidro para ser formado de um enchimento inorgânico tendo uma dureza Mohs não maior do que aquela do vidro no sentido de prevenir de se preocupar com o rompimento da fita de mica. Segue-se que é possível usar partículas de um material inorgânico que tem uma dureza Mohs excedendo 7 e também tendo um diâmetro de partícula não maior do que 30% do diâmetro de partícula do primeiro enchimento inorgânico como um segundo enchimento inorgânico.

[0067] No entanto, é necessário para a quantidade do segundo enchimento inorgânico não ser maior do que o volume total das folgas formadas entre o primeiro enchimento inorgânico.

[0068] Sob as circunstancias, as partículas de hidrato de alumínio tendo um diâmetro de partícula de 55 μm foram usadas como o primeiro enchimento inorgânico relativo ao tecido de vidro que tem uma espessura prescrita, e partículas de hidrato de alumínio tendo diâmetro de partícula de 6.3 μm foram adicionadas como o segundo enchimento inorgânico ao primeiro enchimento inorgânico em uma quantidade de acima de 20% em volume de forma a fabricar a fita de mica.

[0069] A fita de mica assim fabricada foi enrolada experimentalmente em torno de uma barra de alumínio formada como um modelo de condutor de enrolamento, com o resultado de que a fita não foi rompida durante o processo de enrolamento.

[0070] É possível ao segundo enchimento inorgânico ser formado de um material que tem uma dureza Mohs excedendo 7 até que o diâmetro da partícula e a quantidade adicional do segundo enchimento inorgânico caiam dentro das faixas dadas previamente. Por exemplo, o segundo enchimento inorgânico que tem uma dureza Mohs excedendo 7 inclui, por exemplo, diamante, óxido de alumínio, nitreto de alumínio, e nitreto de silício. É claro, é também possível usar partículas inorgâni

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18/21 cas tendo uma dureza Mohs não maior do 7 tal como óxido de magnésio e nitreto de boro hexagonal.

[0071] Como descrito acima, os segundos enchimentos são dispostos dentro das folgas entre as partículas do primeiro enchimento inorgânico, com o resultado de que é substancialmente impossível para o segundo enchimento inorgânico ser trazido em contato direto com o tecido de vidro. Segue-se que é possível evitar o dano feito ao tecido de vidro quando a fita de mica é enrolada em volta do condutor sob o estado de que a taxa de carregamento do enchimento inorgânico é aperfeiçoada de forma a manter, por exemplo, uma alta condutividade de calor.

[0072] Por outro lado, onde o diâmetro da partícula do segundo enchimento inorgânico não foi maior do que 10% do primeiro enchimento inorgânico, nenhuma melhoria foi reconhecida nas propriedades.

(Sexta Versão) [0073] Uma sexta versão da presente invenção será agora descrita.

[0074] Na sexta versão, os enrolamentos de estator inferior e superior 22a e 22b são fabricados como enrolamentos de máquina elétrica rotativa formando uma camada isolante 21 usando uma fita de mica em qualquer das versões descritas acima, e os enrolamentos de estator 22a e 22b formados no núcleo do estator 23 como mostrado na figura 5. Cada um dos enrolamentos superior e inferior 22a e 22b inclui a camada isolante 21 formada em volta da parte de condutor de enrolamento 25, e espaçadores 26 são dispostos na parte de fundo, parte média e a parte aberta da fenda 24, respectivamente. Como mostrado no desenho, uma borda de estator 27 é fixada à parte aberta da fenda 24 de forma a permitir os enrolamentos 22a e 22b serem fixados dentro da fenda 24.

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19/21 [0075] O estator 22 da construção descrita acima exibiu uma voltagem de rompimento satisfatória e uma boa resistência à chama e ainda mais, exibiu o aperfeiçoamento da condutividade de calor no caso onde os enrolamentos de estator foram preparados enrolando a fita de mica em cada uma das versões descritas acima usando hidrato de alumínio como um enchimento inorgânico, respectivamente.

[0076] Também na operação de enrolamento da fita de mica em volta do condutor de enrolamento, foi verificado que a fita de mica está substancialmente livre de rompimento de forma a tornar desnecessário realizar as frequentes operações tais como reenrolamento da fita de mica, com o resultado que o enrolamento de máquina elétrica rotativa pode ser fabricado facilmente.

[0077] Ainda mais, no caso de usar óxido de magnésio ou um nitreto de boro hexagonal como enchimento inorgânico, é possível aperfeiçoar marcadamente a condutividade de calor do enrolamento de máquina elétrica rotativa. Como resultado, a elevação de temperatura do enrolamento de estator 22 pode ser marcadamente suprimida de forma a tornar possível miniaturizar a máquina elétrica rotativa inteira quando o enrolamento de máquina elétrica rotativa é usado nela.

[0078] Ainda mais, já que o retardamento de chama do enrolamento pode ser aperfeiçoado é possível assegurar um estado satisfatório da máquina elétrica rotativa por um longo período de tempo. Ainda mais, já que a característica de voltagem de rompimento do enrolamento pode ser aperfeiçoada, é possível aplicar uma alta voltagem à máquina elétrica rotativa de forma a diminuir a corrente fluindo através do condutor do enrolamento. Segue-se que é possível abaixar a temperatura operacional e aperfeiçoar a eficiência da operação.

[0079] Por outro lado, a camada isolante 21 preparada enrolando a fita de mica descrita previamente, que é disposta em contato com o núcleo do estator 23 e o espaçador 26 dentro da fenda 24, recebe uma

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20/21 tensão térmica acompanhando a partida e parada da máquina elétrica rotativa e também recebe uma tensão mecânica causada pela expansão térmica e encolhimento. No entanto, o enchimento inorgânico dentro da fita de mica usada para formar a camada isolante nesta versão tem uma dureza Mohs inferior à daquela do enchimento inorgânico geral tal como o óxido de alumínio. Segue-se que é possível suprimir as tensões geradas dentro da camada isolante. Como resultado, a deterioração mecânica da camada isolante 21 causada por tensão térmica acompanhando um grande número de partidas e paradas da máquina elétrica rotativa é suprimida. Segue-se que é possível prover uma máquina elétrica rotativa incluindo uma camada de enrolamento isolante excelente na confiabilidade por um longo tempo.

[0080] A figura 6 é uma vista em corte mostrando resumidamente a construção de uma máquina elétrica rotativa de acordo com uma versão da presente invenção, a qual foi construída formando uma camada isolante usando uma fita de mica da presente invenção. Como mostrado na figura 6 um eixo girante 31 é suportado giravelmente por um mancal 33 mantido por um suporte de mancal 32. Um núcleo de rotor 35 preparado laminando uma pluralidade de placas de aço eletromagnética é montado sobre o eixo girante 31 por uma placa supressora de núcleo 36. Um núcleo de estator 37 mantido pelo suporte é disposto próximo a superfície circunferencial do núcleo do rotor como o núcleo do rotor 35. Fendas são formadas para se estenderem na direção axial do núcleo do estator 37. Os enrolamentos superior e inferior do estator 22a, 22b como mostrado na figura 5 são inseridos dentro e fixados dentro de cada uma das fendas.

[0081] Quando a máquina elétrica rotativa de construção particular é preparada usando o enrolamento de máquina elétrica rotativa 22 da presente invenção como mostrado, por exemplo, na FIG 5, é possível prover uma máquina elétrica rotativa com uma camada isolante de en

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21/21 rolamento que pode ser miniaturizada e é excelente na confiabilidade por um longo tempo.

Aplicabilidade Industrial [0082] Como descrito acima, a presente invenção provê uma fita de mica, a qual não é rompida mesmo se enrolada em torno de um condutor enquanto aplicando uma tensão prescrita e a qual torna possível obter uma camada isolante capaz de exibir as características do enchimento inorgânico no mais alto grau, para prover um enrolamento de máquina elétrica rotativa usando a fita de mica, e para prover uma máquina elétrica rotativa miniaturizada exibindo um alto desempenho usando um enrolamento de máquina elétrica rotativa.

Claims

1. Fita de mica incluindo uma camada de folha de mica (12) e um único tecido de vidro (14) no qual a camada de folha de mica (12) é provida, caracterizada pelo fato de que compreende:

uma camada de partícula de um enchimento inorgânico (16) tendo uma dureza Mohs de 3 a 1 mantida no tecido de vidro (14), em que o enchimento inorgânico (16) inclui um primeiro enchimento inorgânico e um segundo enchimento inorgânico tendo um diâmetro de partícula não maior do que 30% de um diâmetro de partícula do primeiro enchimento inorgânico, e uma quantidade por volume do segundo enchimento inorgânico não é maior do que 20% do primeiro enchimento inorgânico.

2. Fita de mica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o tecido de vidro (14) é formado de vidro quartzo tendo uma dureza Mohs de 7.

3. Fita de mica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o enchimento inorgânico (16) tem uma condutividade de calor não menor do que a de qualquer uma dentre a folha de mica (12) e o tecido de vidro (14).

4. Fita de mica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o tecido de vidro (14) é formado de um tecido de vidro esparso.

5. Fita de mica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o enchimento inorgânico (16) inclui um enchimento inorgânico que tem um diâmetro de partícula maior do que uma espessura do tecido de vidro (14).

6. Fita de mica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o enchimento inorgânico (16) inclui hidrato de alumínio.

7. Fita de mica, de acordo com a reivindicação 1, caracte

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2/2 rizada pelo fato de que o enchimento inorgânico (16) inclui pelo menos um material selecionado do grupo consistindo em Talco e mulita.

8. Fita de mica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende uma resina termoendurecível impregnada no tecido de vidro (14), estando a resina termoendurecível na fase B de forma a estar na forma de um estado prepreg

9. Fita de mica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende um aglutinante insolúvel na resina termoplástica irreversível e servindo para permitir ao enchimento inorgânico (16) a ser mantido sobre o tecido de vidro (14).

10. Enrolamento de máquina elétrica rotativa incluindo um condutor de enrolamento (25) e uma camada isolante (21) enrolada em volta de uma superfície circunferencial externa do condutor do enrolamento (25), em que a fita de mica conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9 é aquecida sob pressão juntamente com uma resina termoendurecível de forma a tornar a fita de mica integral com o condutor do enrolamento (25), caracterizada pelo fato de que a fita de mica é enrolada uma pluralidade de vezes em volta da superfície circunferencial externa do condutor do enrolamento (25).

11. Enrolamento de máquina elétrica rotativa, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o condutor do enrolamento (25) é formado de um fio elementar que tem uma seção transversal retangular.

12. Máquina elétrica rotativa incluindo um rotor e um estator com um enrolamento de estator (22), caracterizada pelo fato de que o enrolamento de estator (22) tem uma estrutura conforme definida na reivindicação 10 ou 11.