CN101156296A - 用于电机端部绕组的防湿型防护层 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机端部绕组的防护层(13)。所述防护层用一防湿型防护层材料制成，所述防护层材料涂覆在所述端部绕组上后具有一纳米结构表面(8)，从而产生一至少为120°的水接触角。

Description

用于电机端部绕组的防湿型防护层

技术领域

本发明涉及一种用于电机端部绕组的防护层。

背景技术

这种设置在电机(例如实施为电动机或发电机)端部绕组上的防护层具有电绝缘、机械保护、化学保护或防潮等作用。已知的防护层是用填充性树脂和浸渍清漆经过部分多次浸渍制备而成，或用无机填充性树脂(浇铸树脂)浇注而成。

DE 3133734 C2中对一种由有机硅合成橡胶的一硬质涂层制成的防护层进行了说明，这一有机硅合成橡胶例如为在室温条件下可固化的有机改性硅橡胶材料。这种已知防护层例如在温度发生变化的情况下容易形成裂纹，至少局部出现分层现象，使水分渗透过所产生的裂纹，对电机造成很大程度的损伤。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于电机端部绕组的防护层，这种防护层可提供更好的防潮保护。

这个目的通过独立权利要求1的特征而达成。本发明的电机端部绕组防护层涉及的是这样一种防护层：

a)设置有一防湿型防护层材料，以及

b)所述防护层材料用在端部绕组上后具有一纳米结构(nanostructured)表面，

c)从而产生一至少为120°的水接触角。

本发明的防护层由于水接触角很大而具有非常良好的防水性。由于纳米结构表面具有高度的非润湿性，因此，所述防护层也称为“超防水防护层”。由于水接触角非常之大，因而即使当防护层中出现裂纹时，事实上也不会有水分渗入裂纹，从而避免发生绝缘强度下降、绝缘电阻减小、爬电距离缩短或电击穿等后果。对于防护层中的气孔而言也同样如此。更确切地说，水滴会停留在纳米结构表面上，并从此处滚落。

优选地，本发明的防护层可用在强制通风型电机中，这种电机的端部绕组至少需部分与一冷却空气流直接接触。因此，端部绕组在防潮、防止盐雾、化学物质和磨蚀性污垢颗粒(被冷却空气流携带到端部绕组上)侵蚀方面必须满足很高的防护要求。本发明的防护层针对这些环境因素提供一种非常良好的保护。其还能防止其他液体(例如油)和污垢颗粒的粘附。更确切地说，可通过冷却空气流将这些外来物质重新排出电机。

此外，本发明的防护层还能减轻涂层表面的清洗工作难度，因而无需使用具有化学腐蚀性的洗涤剂。借此可延长防护层的使用寿命。

本发明的防护层的优选实施方案可从权利要求1的从属权利要求的特征中获得。

一种有利的实施方案是将表面建构为双结构表面。也就是说，除纳米结构外，所述表面还具有一例如为微结构的其他结构。借此可进一步增大水接触角。可达到150°及以上的水接触角。通过这种方法甚至能实现170°的水接触角。

根据另一实施方案，防护层材料具有电绝缘特性。这一点之所以有利的原因主要在于，电机的待涂覆端部绕组包括电活性导体布置。也就是说，导体布置在电机工作时通电，且具有一定电压。因此，采用电绝缘实施方案无需再额外设置绝缘层就能实现绝缘。借此可降低制备成本。

优选地，防护层材料用一种由硅橡胶(silicone rubber)、聚酯酰亚胺(polyesterimide)或不饱和聚酯树脂(unsaturated polyester resin)构成的基本材料制成。

防护层材料特别含有表面改性全氟(perfluorated)颗粒，例如添加在上述基本材料内的全氟化合物。

表面改性全氟颗粒的平均粒径优选约为10nm。

附图说明

下面借助附图所示的实施例对本发明的特征、优点和细节作进一步说明，其中：

图1为一电机的实施例，所述电机的端部绕组包括多个经保护性涂覆的导体布置；以及

图2为一用于图1所示的导体布置的防护层实施例的横截面图。

具体实施方式

相同部件在图1和图2中均用相同参考符号表示。

图1以局部横截面图的形式显示一电机1的实施例。电机1的截面图事实上是沿旋转轴2截取的电机1的一定子3的截面图，但只显示了定子3的上半部分。图1没有详细显示带有定子铁心叠片和嵌在槽内的电线圈导体的区域4，而是仅以示意图形式对这个有效区域进行了图示。定子3所具有的两个端部绕组5和6分别布置在有效区4轴向的两侧上。

端部绕组5和6由大量在旋转轴2的方向上从定子层压芯中引出的电导体布置7构成。通过在端部绕组5和6区域内对导体布置7进行适当的电连接而形成线圈绕组。端部绕组5和6区域内的导体布置7被涂覆，以达到电绝缘、防潮、防止盐雾、化学物质和磨蚀性污垢侵蚀等目的，其中，所述涂层具有一纳米结构外表面8。

从图2所示的导体布置7的实施例的横截面图中可以看出，导体布置7包括多个彼此电绝缘的部分导线9。部分导线9由铜棒组成。每个部分导线9均被一用聚酰亚胺薄膜(Kapton film)制成的部分导线绝缘层10包围。根据另一未作图示的实施例，导体布置7也可以只包括单独一根导线。

在图2所示的实施例中，导体布置7被一双层式防护层布置11包围。防护层布置11包含一第一防护层12与一第二防护层13，所述第一防护层用一高弹性硅凝胶(silicone gel)制成，所述第二防护层用一硅橡胶(siliconerubber)基防湿型防护层材料制成，这一防护层材料中添加有平均粒径约为10nm的细粒状表面改性全氟化合物。这两个防护层12和13均实施为浸渍涂层。原则上也可使用其他涂层方法(例如静电喷涂法)来涂覆防护层12和13。

第一防护层12的粘性硅凝胶很好地粘附在导体布置7上，其本质上可消除引起裂纹和分层的机械应力。此外，硅凝胶还具有一定的自愈性。

第二防护层13的硅橡胶基防护层材料构成对凝胶状第一防护层12的保护，例如可防止污垢颗粒粘附在第一防护层12的相对较粘的硅凝胶上。由于两个防护层12和13均由硅基材料构成，因而二者能很好地粘附在一起。

此外，第二防护层13还构成外表面8，在本实施例中该外表面具有双结构。除一纳米结构14外，第二防护层13还具有一其他结构，即叠加在纳米结构14上的微结构15。微结构15并非是绝对必要的，但其可以进一步改善表面的防水性能。整体而言，由此产生一高达约150°的水接触角，使得第二防护层13和防护层布置11整体而言具有非常良好的防水性能。即便在出现原本就不太可能形成的裂纹的情况下，也不会有水分渗入防护层布置11中。

在图2所示的实施例中，这一点通过一位于裂纹17上方的表面8上的水滴16而得到说明。由于纳米及微结构表面8的润湿性在实际操作中可忽略不计，而且水具有表面张力，因此，水滴16无法进入裂纹17。水滴16停留在表面8上，并从此处滚落。表面8的轻微倾斜或电机1的冷却空气流就足以使水滴16从表面8上滚落。

防护层12和13具有电绝缘功能。因此，防护层布置11还承担了主要的电绝缘功能，因而无需一额外的中间绝缘层。借此不仅可简化结构，还可降低成本。

采用其他未作图示的实施例时，这一中间绝缘层完全可以存在。设置中间绝缘层时需在导体布置7上卷绕云母带。但是，这种卷绕正是在端部绕组5和6区域内比较复杂，往往只能手工进行。而涂覆防护层12和13所用的浸渍法或静电喷涂法完全可以自动进行。

也就是说，本发明的具有纳米结构表面8的防护层13用于涂覆电活性部件。导体布置7在电机1工作时通电，且具有一定电压。而已知的纳米结构涂层一直以来仅应用在非电活性部件上。包括本发明的防护层13的防护层布置11的其他优点在于可提供持久耐湿的电绝缘。

其中，绝缘强度不仅取决于所用防护涂覆材料的电绝缘性能，主要地还取决于纳米结构表面8。即使当防护层13中出现气孔或裂纹时，纳米结构表面8也能阻止水分的渗入，从而防止防护层13因此而失去电绝缘功能。也就是说，无论防护层材料是否为绝缘体，防护层13的纳米结构表面8均能附带或间接地起到电绝缘作用。

Claims (6)

1.一种用于电机(1)端部绕组(5，6)的防护层，其中，

a)设置有一防湿型防护层材料，以及

b)所述防护层材料用在所述端部绕组(5，6)上后具有一纳米结构表面(8)，

c)从而产生一至少为120°的水接触角。

2.根据权利要求1所述的防护层，其特征在于，

所述表面(8)具有双结构。

3.根据权利要求1或2所述的防护层，其特征在于，

所述防护层材料具有电绝缘特性。

4.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的防护层，其特征在于，

所述防护层材料基于硅橡胶、聚酯酰亚胺或不饱和聚酯树脂。

5.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的防护层，其特征在于，

所述防护层材料含有表面改性全氟颗粒。

6.根据权利要求5所述的防护层，其特征在于，

所述表面改性全氟颗粒的平均粒径约为10nm。

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