CN111684545B

CN111684545B - 用于制造绝缘体系的配制物、电机和用于制造绝缘体系的方法

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Publication number: CN111684545B
Application number: CN201980012041.3A
Authority: CN
Inventors: J.休伯; S.朗; N.米勒; I.里特伯格; M.尤布勒
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Yinmengda Co ltd
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2019-02-07
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2039-02-07
Also published as: CN111684545A; EP3729469A1; RU2756232C1; DE102018202058A1; WO2019154932A1; US20210035705A1

Abstract

本发明涉及用于制造绝缘体系的可喷涂的配制物以及由其可制造的绝缘体系，所述绝缘体系用于电机、特别是高压或中压范围的旋转电机，例如发电机和/或发动机，其在工作电压、即例如1kV起或更高的工作电压下承受较高的额定电压。用于制造绝缘体系的方法包括喷涂并且因此是可自动化的。

Description

用于制造绝缘体系的配制物、电机和用于制造绝缘体系的方法

本发明涉及用于制造绝缘体系的配制物，所述绝缘体系用于电机、特别是高压或中压范围的旋转电机，例如发电机和/或发动机，其在工作电压、即例如1kV起或更高的工作电压下承受较高的额定电压，以及涉及这种类型的具有绝缘体系的电机，所述绝缘体系至少部分地可由所述配制物制造。最后，本发明涉及用于至少部分自动化地制造用于这种电机的绝缘体系的方法。

由于不断发展的技术始终要求更高的功率密度，因此正在开发功率越来越大的机器，例如发电机。大功率发电机例如涡轮发电机尤其具有带定子叠片铁芯和多个发电机槽的定子，发电机绝缘体系例如以绕组的形式位于所述发电机槽中。

发电机的基于经环氧树脂浸渍的云母带的主绝缘确保处于高压下的导体、尤其是铜导体相对于接地定子的屏蔽。它具有高的局部放电起始电压，这使得其例如永久地耗散(abbauen)3.5kV/毫米。

从内向外看，绝缘体系的最重要的组成部分是导体、尤其是铜导体(即电线圈，它被相互压制以形成所谓的罗贝尔线棒

)、任选地施加在所述线棒上的内部电势控制IPS、主绝缘和其上的外部电晕防护(外部电晕屏蔽)AGS以及任选地末端电晕防护(末端电晕屏蔽)。

发电机绕组和/或电动机绕组在叠片铁芯的每一端面处离开发电机槽。在这些位置处，随后将所谓的末端电晕防护EGS安装在AGS上，以便控制电势，例如在EGS的整个长度上升高电势。迄今为止，绝缘体系的所有这些组成部分，即IPS、主绝缘、AGS和EGS通常作为带缠绕在导体元件上，其中的部分(部件)例如EGS完全是手动施加的。其他部件也不能以自动化方式施加，因为件数使得自动化是不经济的和/或褶皱中有空气夹杂物的风险不能保证绕组所需的品质。

在绝缘体系的所有绕组制成后，将它们用浸渍树脂浸渍，然后将经浸渍的绝缘例如在烤箱中固化成热固性材料。

在旋转电机的运行中产生高电压，该高电压必须在处于高电压下的导体棒和处于地电位的叠片铁芯之间的绝缘体积中去除(消除，abbauen)。在此，在叠片铁芯中的叠片边缘处产生场超高

其继而引起局部放电。这些局部放电在遇到绝缘体系时局部地导致非常强烈的加热。在这种情况下，绝缘体系的有机材料被依次地(相继地)分解成低分子量的挥发性产物，例如分解成CO₂。

缠绕的带通常由粘贴的云母片组成，所述云母片在绝缘中用于延长绝缘体系中的侵蚀路径，即，从高压侧、即导体到接地的叠片铁芯的直接路径，由此导致绝缘体系的显著延长的使用寿命。

因此，本发明的目的是克服现有技术的缺点，尤其是使用于高压或中压范围的旋转电机如发电机和/或电动机的绝缘体系的制造成本最小化，所述旋转电机在工作电压、即例如1kV起或更高的工作电压下承受较高的额定电压。

该目的的实现和本发明的主题公开于本说明书、附图和权利要求中。

因此，本发明的主题是可喷涂的配制物，其用于电机的绝缘体系，所述电机特别是高压或中压范围的旋转电机，例如发电机和/或发动机，所述电机在工作电压、即例如1kV起或更高的工作电压下承受较高的额定电压，其中所述配制物具有可喷涂的树脂混合物，所述可喷涂的树脂混合物除了单体和/或低聚物形式的至少一种基于碳的二环氧树脂组分(二环氧碳基树脂组分)之外还具有单体和/或低聚物形式的基于甲基/苯基聚硅氧烷的树脂组分，所述基于甲基/苯基聚硅氧烷的树脂组分具有至少二缩水甘油酯官能度(官能团)和/或二缩水甘油醚官能度，和/或所述配制物还包括一种或多种可用作固化剂的化合物，该化合物基于酸酐和/或(聚)胺和/或基于氨基和/或烷氧基官能的甲基/苯基聚硅氧烷。

在一种有利的实施方式中，配制物还另外包括填料，该填料是如此之小以至于它们可通过喷嘴施用。

本发明中的总的发现是，当使用耐局部放电的树脂和/或树脂混合物作为树脂基础物时，可省去如在所有的带和/或绕组绝缘中常用的并且因为它们太大而不能进行喷涂的云母片。已经认识到，当用耐局部放电的组分替换至少一部分树脂时，通过添加填料、特别是矿物填料，可提高可喷涂树脂的电阻。例如，可省去使用粘贴在带上的大的云母片，并配制和制造可喷涂的溶液形式的绝缘材料。

耐局部放电的树脂和树脂混合物是，例如，其中存在的聚合物成分是具有-[SiR₂-O]_n-骨架的组分，该组分作为树脂混合物和/或树脂-固化剂混合物的次要成分，即小于可聚合的树脂混合物和/或树脂-固化剂混合物的50摩尔(mol)％、特别是小于40mol％、并且非常优选地小于30mol％。

迄今为止，作为用于电绝缘并且尤其还用作缠绕带绝缘的浸渍树脂的树脂混合物和/或树脂-固化剂混合物，优选地使用基于碳的环氧树脂，其以液态形式在基于碳的-[-CH₂-]_n-骨架上携带任何可能的官能团，例如包括环氧基团。它们与固化剂反应以形成热固性塑料，该热固性塑料形成灌封料和/或例如形成缠绕带绝缘的浸渍物。

根据本发明，提供如下的树脂和或树脂混合物作为用于绝缘材料的树脂混合物和/或树脂-固化剂混合物，其中用于绝缘体系的固化成热固性材料的树脂混合物和/或树脂-固化剂混合物的至少一部分是含硅氧烷的化合物，该化合物在热固性材料中形成-[SiR₂-O]_n-骨架。

在此，“R”代表适合于固化和/或交联以产生可用于绝缘体系的绝缘物质的所有种类的有机基团。更特别地，R代表-芳基，-烷基，-杂环，氮、氧和/或硫取代的芳基和/或烷基。

更特别地，R可相同或不同并且可代表以下基团：

-烷基，例如-甲基、-丙基、-异丙基、-丁基、-异丁基、-叔丁基、-戊基、-异戊基、-环戊基以及所有其他类似基团，直至十二烷基，即具有12个碳原子的同系物，

-芳基，例如：苄基-、苯甲酰基-、联苯基-、甲苯基-、二甲苯以及类似的芳族化合物，尤其是例如其结构符合Hückel对于芳香性的定义的具有一个或多个环的所有芳基基团，

-杂环：尤其是含硫的杂环，例如噻吩、四氢噻吩、1,4-噻

烷(Thioxan)及其同系物和/或其衍生物，

-含氧杂环，例如二

烷，

-含氮杂环，例如在一个环或多个环上具有-CN、-CNO、-CNS、-N₃(叠氮化物)取代基的那些，和

-硫取代的芳基和/或烷基：例如噻吩，还有硫醇。

针对芳族化合物的Hückel规则涉及以下相关性：平面的、环状贯穿共轭(durchkonjugierte)的分子(其包括能以4n+2的形式表示的多个π电子)具有特别的稳定性，该稳定性也被称为芳香性。

根据本发明的一种有利的实施方式，除了为进行聚合而官能化的以单体和/或低聚物形式存在并具有-SiR₂-O-骨架的组分之外，树脂混合物和/或树脂-固化剂混合物还包括至少一种为进行聚合而官能化的单体或低聚物形式的树脂组分，该树脂组分具有包括碳单元，即-[-CR₁R₂-]_n-单元的骨架。在此，R代表-氢，-芳基，-烷基，-杂环，氮、氧-和/或硫取代的芳基和/或烷基。特别是，例如环氧官能化的组分如双酚F-二缩水甘油醚(BFDGE)或双酚A-二缩水甘油醚(BADGE)、聚氨酯及其混合物是合适的。优选的是基于双酚F-二缩水甘油醚(BFDGE)、双酚A-二缩水甘油醚(BADGE)或其混合物的环氧树脂。

例如，将为进行聚合而官能化的单体或低聚物形式的具有-SiR₂-O-骨架的组分与一种或多种包含-[-CR₁R₂-]_n-骨架的选自以下化合物的组分组合成树脂混合物和/或树脂-固化剂混合物：

未蒸馏和/或蒸馏的、任选反应性稀释的双酚A-二缩水甘油醚，未蒸馏和/或蒸馏的、任选反应性稀释的双酚F-二缩水甘油醚，氢化的双酚A-二缩水甘油醚和/或氢化的双酚F-二缩水甘油醚，纯的和/或用溶剂稀释的环氧酚醛清漆和/或环氧苯酚酚醛清漆，脂环族环氧树脂例如3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基羧酸酯，例如CY179、ERL-4221；Celloxide2021P，己二酸双(3,4-环氧环己基甲基)酯，例如ERL-4299；Celloxide2081，乙烯基环己烯二环氧化物，例如ERL-4206；Celloxide2000，2-(3,4-环氧环己基-5,5-螺-3,4-环氧)-环己烷-间二

烷，例如ERL-4234；六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯，例如CY184，EPalloy5200；四氢邻苯二甲酸二缩水甘油醚，例如CY192；缩水甘油化的氨基树脂(N,N-二缩水甘油基-对-缩水甘油基氧基苯胺，例如MY0500、MY0510，N,N-二缩水甘油基-间-缩水甘油基氧基苯胺，例如MY0600、MY0610，Ν,Ν,Ν',Ν'-四缩水甘油基-4,4'-亚甲基二苯胺例如MY720、MY721、MY725)，以及上述化合物的任何混合物。

作为为进行聚合而官能化的单体或低聚物形式的具有-SiR₂-O-骨架的组分，合适的是基于缩水甘油基和/或环氧封端的芳基-和/或烷基-硅氧烷，例如缩水甘油氧基(也称为环氧丙氧基)官能化的、特别是缩水甘油氧基封端的硅氧烷。因此，例如合适的是硅氧烷，如1,3-双(3-缩水甘油基-氧基丙基)四甲基二硅氧烷、DGTMS和/或缩水甘油氧基封端的苯基-二甲基硅氧烷和/或苯基-甲基硅氧烷，以单体和/或低聚物形式，以及以任何所需的混合物和/或以衍生物的形式。代替DGTMS中的硅上的4-甲基取代基，可存在各种相同或不同的任意烷基和/或芳基取代基。这些已测试的组分之一可作为

购得。已经显示，可用于制造热固性塑料的至少双官能化的硅氧烷在此是合适的。

例如，以下化合物，即适合作为基于硅氧烷的组分的化合物，可从WackerAG商购获得：

作为固化剂合适的是阳离子和阴离子固化催化剂，例如有机盐如有机铵盐、锍盐、碘鎓盐、鏻盐和/或咪唑鎓盐，和胺如叔胺，吡唑和/或咪唑化合物。实例在此提及4,5-二羟基甲基-2-苯基咪唑和/或2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑。然而，也可使用含环氧乙烷基团的化合物例如缩水甘油醚作为固化剂。与基础树脂同样好地，固化剂也可替代地或另外地被具有-[SiR₂-O-]_n-骨架的化合物(在此也称为基于硅氧烷的化合物)部分地或全部地替代。

在非均聚的、例如加成交联的高聚物的情况下，在室温下为固态的二酸酐或三酸酐(衍生物)可有利地作为固化剂，例如可使用3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA，CAS号2421-28-5)。实例是邻苯二甲酸酐衍生物和/或多胺、和/或来自Wacker AG的产品，烷基和/或芳基和/或烷氧基取代的Wacker HP2000或HP 2020。

酸酐通常也成功地用作绝缘材料中的固化剂。然而，它们的毒理学目前不是没有争议的。因此，越来越多地使用其他固化剂，特别是基于咪唑和/或吡唑的固化剂。

根据本发明的一种有利的实施方式规定，甚至完全或部分地通过基于硅氧烷的具有相同官能度的固化剂代替基于碳的固化剂。

已经发现，在包括经固化的基础树脂的绝缘物质中，例如1:8至1:4的基于硅氧烷的“具有-[SiR₂-O-]_n-骨架”的化合物与基于碳的“具有-[-CR₁R₂-]_n-骨架”的化合物的比例是最有利的，这意味着，在所涉及的绝缘材料中，基于烃的化合物的存在量是包含-[SiR₂-O-]_n-骨架的化合物的4至8倍。在此，所述比例基于化学计量，即摩尔百分比。

因此，在配制物的树脂混合物和/或树脂-固化剂混合物中，含硅氧烷的组分以10至50摩尔％的量存在。当基础树脂中的含硅氧烷的组分的量不超过20摩尔％、特别是不超过18摩尔％，且特别优选不超过15摩尔％时，是特别优选的。

在取代20-30％的传统树脂组分的情况下，可发现降低的侵蚀体积的最佳值。但是，由于塑料的机械性能会随取代的增加而变差(这从玻璃化转变温度和/或储能模量可明显看出)，因此，尽可能少地取代-[-CR₁R₂-]_n-骨架是合适的。在约20％程度取代的情况下，得到的树脂体系的玻璃化转变温度和储能模量几乎与仅包括-[-CR₁R₂-]_n-骨架的常规树脂的玻璃化转变温度和储能模量相同。

由于基础树脂中存现一定量的形成-[SiR₂-O-]_n-的单体或低聚物，可大大提高绝缘物质的耐局部放电性。

在本发明的一种有利的实施方式中，还将填料添加到配制物中。

例如，使用一种或多种级分的填料。例如，将填料级分例如细云母粉末和/或其他金属氧化物陶瓷例如氧化铝、二氧化硅、以及亚硝酸铝用作填料。

填料例如以1-150μm、特别是10至120μm、优选地在30至100μm的范围内的颗粒粒度级(粒度分数)使用，因为由此提高绝缘体系的耐局部放电性并且特别是还提高导热性。

例如，添加一种或多种级分的纳米颗粒填料，尤其是基于例如石英、SiO₂的那些。

在此，根据配制物的一种有利的实施方式，另外添加添加剂，特别是烧结添加剂，例如基于有机磷化合物的添加剂。有机磷化合物催化同时存在的SiO₂纳米颗粒的熔融(熔化)和/或烧结，从而在树脂中形成玻璃状区域。例如，由此在绝缘体系中产生玻璃状区域作为阻挡层。

优选地，在配制物中存在烧结添加剂和纳米颗粒填料的组合，因为由此在放电的情况下在制成的热固性材料中形成玻璃化区域，该玻璃化区域显示出特别良好的绝缘作用。最新的对这样制成的经固化的绝缘物质的暴露测试(Auslagerungen)表明，使用寿命增加8倍。

在本发明的一个实施例中，可通过喷涂施加如下的配制物来制备绝缘体系：

0.2至1.0重量％的有机磷化合物，其也可以多种磷化合物的混合物形式存在，

50至65重量％的粉末形式的云母，其可以各种粒度和/或颗粒形式存在，

4至10重量％的石英纳米颗粒，其同样可以各种级分存在，

10至25重量％的固化剂，其可以无酸酐或含酸酐的形式存在，

8至25重量％的常规的可聚合的基于碳的树脂，即形成具有-[-CH₂-]-骨架的聚合物的树脂，和

2至8重量％的可聚合的基于氧化硅的树脂，其代替相应的重量比例的可聚合的基于碳的树脂。

在一种有利的实施方式中，用于形成可通过喷涂制造的绝缘体系的配制物包括：

0.3至0.7重量％的有机磷化合物，

55至60重量％的粉末形式的云母，

5至9重量％的石英纳米颗粒，

12至20重量％的固化剂，

10至17重量％的可聚合的基于碳的树脂，即形成具有-[-CH₂-]-骨架的聚合物的树脂，和

2.5至6重量％的可聚合的基于氧化硅的树脂，其代替相应的重量比例的可聚合的基于碳的树脂。

这种类型的配制物的具体实例是：

0.5重量％的有机磷化合物，

58至60重量％、特别是59.5重量％的云母，

8重量％的石英、SiO₂纳米颗粒，

16重量％的作为固化剂的甲基六氢邻苯二甲酸酐“MHHPA”，

12.8重量％的双酚A-二缩水甘油醚DGEBA，和

3.2重量％的环氧化的硅氧烷，例如Silres HP 1250。

在本发明的一种有利的实施方式中，举例来说，环氧树脂部分(比例)依次地以化学计量方式被各种含硅氧烷的组分[1]、[2]和[3]代替。为了测试目的，将产生的绝缘体系样品2、3和4暴露于特定的(针对性的)和规定的放电中。作为样品1，将树脂中没有-[SiR₂-O-]_n-骨架的常规绝缘体系与这些样品2至4进行了比较。在特定时间后，用激光扫描侵蚀的体积，并由此评估侵蚀的体积——或绝缘体系的侵蚀深度。

图1示出了测试的结果，即侵蚀体积的减少，其通过借助于激光三角测量法测量表面形貌而可视化。

暴露参数为：在室温下，在空气中，100小时的持续时间，50％RH的空气气氛和10kVAC的电压。已经显示，在以含环氧的基础树脂DGEBA为例示出的基于CH₂的树脂成分被含-[SiR₂-O-]_n-的单体取代的20％的低取代度的情况下，就已经能够实现耐局部放电性的显著提高，这导致显著降低的侵蚀体积。

在图1中，在上方可看到具有根据现有技术由酸酐固化的环氧树脂制造的绝缘体系的样品1。其为各绝缘体系的测试应用，施用于导体并且在上述条件下对它们的耐局部放电性，即基于碳的树脂部分分解成挥发性CO₂的程度进行测试的实施方式。

在图1中，样品1示出了现有技术。在中间可看到圆圈8，其代表金属导体的接触面。与其连接的是红色圆圈3，其显示-40μm至-80μm的侵蚀深度，如图1右边缘处的图例(Legende)所示。包围它的是二维黄色圆圈4，其显示-30至-10μm的侵蚀深度。在二维黄色圆圈4上连接有白色圆圈5，该白色圆圈表示零侵蚀。圆圈5的半径在内部包围样品1的整个测试面并且接触样品1的边缘7。图中用6标识其中未发生侵蚀的区域。

在具有纯基于碳的树脂-固化剂绝缘体系的对比样品的下方，图1示出了样品2、3和4，其示例性地示出了本发明的实施方式，这些样品在相同条件下与上述样品1同时进行了测试。

样品涉及本发明的三种实施方式，其中环氧树脂和/或固化剂组分的一部分，20摩尔％被取代：在样品2的情况下，被含硅氧烷的组分[1](DGTMS)替代；在中间在样品3的情况下，被含硅氧烷的组分[2](至少双官能的、缩水甘油氧基封端的苯基-甲基硅氧烷单体，例如WackerAG的市售产品

)替代；和在右侧在样品4的情况下，被含硅氧烷的组分[3]

替代。

图1显示，由传统的环氧树脂部分地(在此20％)被具有-[SiR₂-O-]_n-骨架的组分替代而导致侵蚀体积平均减少约9倍，这简直令人震惊。

因此，可省去传统的云母带，并用无云母带的绝缘体系代替绝缘体系的所有或某些组件，即IPS、主绝缘、AGS和/或EGS，从而将应用程序从手动工作切换到自动喷涂。

然而，此时存在喷涂耐局部放电的漆(涂料，Lack)的多种可能性。在以粉末涂料的形式喷涂的情况下，树脂混合物、树脂-固化剂混合物和/或树脂-固化剂-促进剂混合物在室温和/或在标准压力下以固体形式存在。当撞击基底，即线圈的导体元件时，材料被再次热融化。

对于这种施加方式，较高的分子量的，即扩链的、在室温下为固体的含硅氧烷的组分是有意义的。作为替代或补充，例如可使用不需要任何另外的固化剂的均聚的含硅氧烷的环氧化物。但如果要添加固化剂，则当固化剂或固化剂-树脂混合物在室温下和/或在标准压力下也为固体时是有利的。

然后，可例如使用流化床喷涂和/或静电喷涂来施加这些在室温下以固体形式存在的作为粉末涂料可喷涂的配制物。

作为固化剂，可使用在室温和/或标准压力下为固体的以下：

a)二酸酐或三酸酐，

-3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐，“BTDA”，CAS号2421-28-5；

-均苯四酸二酐，“PMDA”，CAS号89-32-7；

-3,3',4,4'-联苯基四羧酸二酐，“s-BPDA”，CAS号2420-87-3；

-2,2'-双-(3,4-二羧基苯基)六氟丙酸二酐，“6-FDA”，CAS号1107-00-2；

-4,4'-氧基二邻苯二甲酸酐，“ODPA”，CAS号1823-59-2；

-3,3',4,4'-二苯砜四羧酸二酐，“DSDA”，CAS号2540-99-0；

-4,4'-双酚A二酸酐，“BPADA”或“ULTEM^TM”二酸酐，CAS号38103-06-9；

-对苯二酚二邻苯二甲酸酐，“HQDEA”，CAS号17828-53-4；

-六氢邻苯二甲酸酐，“HHPA”，CAS号85-42-7；

-THPA的四氢邻苯二甲酸酐异构体，CAS号2426-02-0和CAS号935-79-5；

-环戊烯-1,2-二羧酸酐，CAS号3205-94-5；

-1,2-环戊烷二羧酸酐的顺式/反式异构体，例如CAS号35878-28-5。

b)双官能或更高官能的胺及其衍生物，例如：

-2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷，“BAPP”CAS号13080-86-9；

-4,4'-亚甲基二苯胺，“MDA”CAS号101-779；

-4,4'-[1,3-亚苯基双(1-甲基亚乙基)]双苯胺，“双苯胺M”，CAS号2687-27-6；

-4,4'-[1,4-亚苯基双(1-甲基亚乙基)]双苯胺，“双苯胺P”，CAS号2716-10-1；

-4,4'-氧基二苯胺，“4,4'-ODA”，CAS号101-80-4；

-3,4'-氧基二苯胺，“3,4'-ODA”，CAS号2657-87-6；

-2,2'-二甲基-4,4'-二氨基联苯，“间甲苯胺”，CAS号84-67-3；

-3,3'-二甲基-4,4'-二氨基联苯，“邻甲苯胺”，CAS号119-93-7；

-3,3'-二羟基-4,4'-二氨基联苯，“HAB”，CAS号2373-98-0；

-3,3'-二氨基二苯砜，“3,3’-DDS”，CAS号599-61-1；

-4,4'-二氨基二苯砜，“4,4’-DDS”，CAS号80-08-0；

-2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜，“BAPS”，CAS号13080-89-2；

-2,2'-双[4-(3-氨基苯氧基)苯]，“m-BAPS”，CAS号30203-11-3；

-1,4-双(4-氨基苯氧基)苯，“TPE-Q”，CAS号3491-12-1；

-1,3-双(4-氨基苯氧基)苯，“TPE-R”，CAS号2479-46-1；

-1,3'-双(3-氨基苯氧基)苯，“APB-133”，CAS号10526-07-5；

-4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯，“BAPB”，CAS号13080-85-8；

-4,4'-二氨基苯甲酰苯，“DABA”，CAS号785-30-8；

-9,9'-双(4-氨基苯基)芴，“FDA”，CAS号15499-84-0；

-邻甲苯胺砜，“TSN”，CAS号71226-58-9；

-亚甲基双(邻氨基苯甲酸)，“MBAA”，CAS号7330-46-3；

-1,3'-双(4-氨基苯氧基)-2,2-二甲基丙烷，“DANPG”，CAS号115570-52-0及其衍生物。

此外，可使用高熔点的异氰酸酯、酯酰亚胺、醚酰亚胺、酯酰胺。

固体酸酐衍生物，尤其是胺衍生物作为固化剂的优点在于，通过预先地、特别是一次性地与在室温和/或标准压力下和/或在标准条件下为固体的环氧树脂和/或硅氧烷环氧树脂一起熔融而存在均匀凝固(固化)的熔体。以这种方式获得的凝固的熔体可立即或在储存后被再次粉碎，易于以化学计量方式混合，并能以尽可能最好地混合的方式获得。在喷涂过程中以及在碰撞热的金属表面时，(例如)由凝固的熔体制造的粉末被再次熔化并立即开始交联。

特别地，提及的胺衍生物然后也不再需要任何长时间的烘箱固化时间，而是仅需要在明显较低的温度下的短段的后固化阶段。

作为喷涂的替代或补充，也可喷涂液体涂料作为粉末涂料，即，液体形式的或溶解在溶剂中的树脂-固化剂体系。可使用压缩空气或不使用压缩空气进行喷涂。

在使用溶剂喷涂的情况下的明显优势是，当溶剂蒸发时，树脂-固化剂混合物的粘度显著增加。这意味着，当将树脂-固化剂混合物喷涂到热的金属表面上时，其粘度升高到不再能流开的程度。

另一方面，含溶剂的混合物的喷涂需要两次相继施加之间的等待时间，由此可排除溶剂仍存在于下层中的情况。这尤其是因为在高温下的固化过程中下层中的溶剂将导致孔的形成，因此在操作过程中存在放电危险。

在不使用溶剂进行喷涂的情况下，将无需所述等待时间，并且可相对快地一层一层地喷涂多个层，直到达到所需的绝缘厚度。在没有溶剂的情况下，在绝缘体系的加热过程中也不会放出任何低分子量的成分，由此可制造无孔的绝缘体系。为了在喷涂后仍导致喷涂的树脂-固化剂体系的粘度的增加，建议当喷涂的树脂-固化剂体系碰撞待涂覆的表面时借助UV和/或IR固化来胶凝化。

无论是否使用无溶剂，喷涂的涂料最终仍要进行后固化以完成涂装，所述后固化可以热的方式和/或通过辐射进行。

绝缘体系的喷涂层的厚度为50μm至150μm、优选50μm至130μm、特别优选70μm至120μm。

在诸如本发明所针对的旋转电机的情况下，需要的绝缘厚度在700μm至约6mm的范围内，从而喷涂的绝缘体系必须总是分多层施加。

根据本发明的有利的实施方式中，在此，在可喷涂的配制物中包括至少一种包含树脂-固化剂体系的可聚合组分，以及一种或多种填料。

可聚合组分应理解为是指至少一种包括含-[SiR₂-O-]_n-的骨架和含-[-CH₂-]_n-的骨架的化合物的混合物。

更特别地，可聚合组分选自热固性塑料和/或热塑性塑料。

可喷涂的液态配制物中尤其可包含2-丁酮、丙酮和/或1-丁醇作为溶剂。

通过使用细云母作为填料，在此产生如下优点：由其形成的颗粒具有较低的磨损性，因此可以简单的方式通过喷嘴将它们以颗粒-涂料悬浮液的形式喷涂到导体上，以获得绝缘体系。

喷涂的配制物(无论是粉末涂料形式还是具有或不具有溶剂的液态配制物形式)、特别是用于制造主绝缘的喷涂的配制物允许部分或完全自动化地制造绝缘体系，包括单独地适合于相应的机器的绝缘体系。

此外，假设经喷涂的绝缘体系具有与如下的常规绝缘体系相同的电气寿命，则喷涂技术可提高旋转电机的功率密度，所述常规绝缘体系具有电晕屏蔽带、带粘合剂、带促进剂、在某些情况下手动施加的绕组、之后的树脂浸渍，任选地在减压下进行，以及最终的树脂完全固化。

其原因在于产生的绝缘几何形状，当将带围绕导体13的四方形轮廓缠绕、例如在图2和图3中的导体位置处示例性考虑的叠片铁芯12缠绕时，这是不可避免的结果。

对此，图2和图3示出了：

图2具有围绕导体缠绕的云母带绝缘的现有技术，和

图3以可喷涂的配制物形式施加的喷涂绝缘。

图2示出了现有技术，在叠片铁芯12中围绕导体13例如铜导体的四方形轮廓的常规使用的缠绕绝缘体系11。在此详细地示出了，在边缘14处，缠绕物(匝)厚度15如何比在平坦侧上的缠绕物15'低。这是如下的缠绕物(Wicklung)15的简单结果，该缠绕物15更容易紧贴边缘14而不是平坦侧16。例如，在边缘14处测量到2.2mm的缠绕物厚度15，而在平坦侧16处可测量到2.7mm的缠绕物厚度15。

但是，此时在弯曲处，并且特别是在边缘14处的电场强度自然总是比在平坦的部件或区域例如平坦侧16上高得多。已经显示出，在绝缘体系的所有电击穿的95％中，特别是在升高的电压下，绝缘在棒的半径处，即在此处示出的实施例中在边缘14处击穿。这意味着，绝缘体系应该被合理地设计成使得其在边缘14处具有与预期寿命相对应的绝缘厚度。在这里所示的现有技术中，这非常清楚地意味着，其他区域、尤其是平坦区域必须比电气要求的要厚得多。由此产生不必要的材料成本、部件体积、不必要的热冷却障碍、功率密度的降低以及总体上使机器劣化。

相反，图3示出了根据本发明的实施例的经喷涂的绝缘体系。再次可见导体的四方形轮廓13，但其不再是缠绕的，而是叠片铁芯12中的根据本发明的喷涂的绝缘体系11。

借助于特定的喷涂技术，如图3所示，可增加边缘14处的绝缘厚度15，并在此方面例如节省平坦侧16上的材料。例如，在边缘14处可通过喷涂而毫不费力地实现2.4mm的绝缘厚度15，其中同时在平坦侧16处，根据较低的电击穿概率可将绝缘厚度15'减小例如至2.2mm。

然而，由于在平坦侧16处的绝缘厚度15'的减小，可显著地将导体13的厚度18和由此导体13的电流强度提高超过8％，在所示的实施例中提高8.3％。在叠片铁芯12中的用经喷涂的绝缘体系11或用由缠绕物制造的绝缘体系11绝缘的导体13的总厚度17为例如17.4mm的情况下，根据现有技术即图2，导体13可具有12mm的最大宽度18，而根据本发明，如图3所示，其可以具有多出至1mm的宽度，即，13mm的宽度18。这种增大的导体13当然也可传输不同的电量。借助于可喷涂的绝缘，尤其是主绝缘，相应地可产生旋转电机的非常显著的功率增加。

经缠绕的绝缘和经喷涂的绝缘的比较相应地显示了在旋转电机的情况下由可喷涂的绝缘导致的显著的功率优化。

本发明首次公开了用于制造绝缘体系的可喷涂的配制物以及由其可制造的绝缘体系，所述绝缘体系用于电机、特别是高压或中压范围的旋转电机，例如发电机和/或发动机，其在工作电压、即例如1kV起或更高的工作电压下承受较高的额定电压。用于制造绝缘体系的方法包括喷涂并且因此是可自动化的。

Claims

1.可喷涂的配制物，其用于电机的绝缘体系，所述电机在工作电压下承受较高的额定电压，其中所述配制物具有可喷涂的树脂混合物，所述可喷涂的树脂混合物除了单体和/或低聚物形式的至少二环氧的基于碳的树脂组分以外还具有单体和/或低聚物形式的基于烷基/芳基聚硅氧烷的树脂组分，所述基于烷基/芳基聚硅氧烷的树脂组分具有至少一个二缩水甘油酯官能度和/或二缩水甘油醚官能度，其中所述可喷涂的配制物包括一种或多种填料级分，并且其中所述配制物是能作为粉末涂料而喷涂的，即在室温和/或标准压力下以固体形式存在，其中在碰撞热的金属表面时，由凝固的熔体制造的粉末被再次熔化并立即开始交联。

2.根据权利要求1所述的配制物，其中所述电机是高压或中压范围的旋转电机。

3.根据权利要求2所述的配制物，其中所述电机是发电机和/或发动机。

4.根据权利要求1所述的配制物，其中所述工作电压为1kV起或更高。

5.根据权利要求1所述的配制物，其中所述基于烷基/芳基聚硅氧烷的树脂组分具有两个或更多个二缩水甘油酯官能度和/或二缩水甘油醚官能度。

6.根据权利要求1所述的配制物，其中所述配制物还包括一种或多种可用作固化剂的化合物，该化合物基于酸酐和/或胺和/或基于氨基和/或烷氧基官能的烷基/芳基聚硅氧烷。

7.根据权利要求6所述的配制物，其中所述胺为聚胺。

8.根据权利要求1所述的配制物，其以树脂-固化剂混合物的形式存在。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的配制物，该配制物包括二酸酐和/或三酸酐和/或其一种或多种衍生物作为固化剂。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的配制物，该配制物包括二官能的胺和/或更高官能的胺和/或其一种或多种衍生物作为固化剂。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的配制物，其包括一种或多种纳米颗粒填料级分和至少一种添加剂。

12.根据权利要求11所述的配制物，其中提供至少一种添加剂，通过该添加剂在局部放电的情况下至少部分地将纳米颗粒烧结成阻挡层。

13.旋转电机，包括导体(13)、叠片铁芯(12)、绝缘体系，其中所述绝缘体系至少部分地能通过如下方式获得：将根据权利要求1至11中任一项所述的配制物一次或多次地喷涂在导体(13)上，并且随后固化。

14.根据权利要求13所述的旋转电机，其中所述绝缘体系包括主绝缘(11)。

15.根据权利要求14所述的旋转电机，其中所述绝缘体系进一步包括内部电势控制、外部电晕防护和/或末端电晕防护。

16.用于制造旋转电机的绝缘体系的方法，该方法使用根据权利要求1至12中任一项所述的配制物。

17.用于制造旋转电机的绝缘体系的方法，包括以下方法步骤：

a)制造根据权利要求1至12中任一项所述的配制物，

b)将所述配制物喷涂在导体(13)上，

c)对导体(13)上的配制物进行干燥和/或凝胶化，

d)一次或多次地重复进行方法步骤b)和c)，以及

e)将所述配制物固化以形成绝缘。

18.根据权利要求17所述的方法，包括插入在工艺步骤c)和d)之间的用于除去溶剂的工艺步骤。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其至少部分地以可自动化的方式实施。

20.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其至少部分地以自动化方式实施。

21.根据权利要求17或18所述的方法，其中方法步骤b)至d)以自动化方式实施。