CN111684546A - 绝缘、电机和用于制造绝缘的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明首次公开了用于制造多层绝缘的可喷涂的配制物，所述多层绝缘用于电机、特别是高压或中压范围的旋转电机，例如发电机、变压器，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。本发明还涉及包括这种类型的绝缘的电机，最后，本发明涉及用于制造多层绝缘的方法。所述方法包括在具有或不具有处于中间的、尤其是金属的界面的情况下喷涂各种配制物，并且是可自动化的。

Description

绝缘、电机和用于制造绝缘的方法
本发明首次公开了用于制造多层绝缘的可喷涂的配制物，所述多层绝缘用于电机、特别是高压或中压范围的旋转电机，例如发电机、变压器，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。本发明还涉及包括这种类型的绝缘的电机，最后，本发明涉及用于制造多层绝缘的方法。
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
Figure BDA0002620817270000011
)、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
Figure BDA0002620817270000021
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，尤其是克服绕组带绝缘的缺点，并且降低用于高压或中压范围的旋转电机如发电机、变压器、套管和/或电缆的绝缘体系的制造成本，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，本发明的主题是旋转电机的导体的绝缘，其特征在于，所述绝缘包括能通过可喷涂的涂料配制物(Lack-Formulierungen)制造的两个层或多个层，其中至少一个机械支撑(机械承重)的涂料层与耐局部放电的涂料层一起形成绝缘的彼此邻接的层。
在本文中，“彼此邻接的”是指一方面由机械支撑的涂料配制物和另一方面由耐局部放电的涂料配制物形成的两个层(Lagen)或片材(Schichten)是相邻的，其中不一定必要的是，它们形成共同的界面。
取而代之，在本发明的上下文中，涂料层也可通过例如以静电方式设计的粉末涂覆方法来喷涂。然而，为此目的，随着待喷涂的涂料层的径向距离的增加，将电压施加到需要能以静电方式喷涂的粉末涂料的底层上将更加困难。因此，根据一种实施方式提供，通过溅射、化学气相沉积等将超薄导电界面层施加到已经喷涂和干燥的层上。这种可带电的界面层“界面”的厚度甚至可仅为几个原子层厚，由此静电粉末涂料喷涂技术再次起作用。
例如，耐局部放电的涂料配制物包含至少一种可喷涂的树脂混合物和/或具有高无机和/或矿物成分的其他的涂料配制物，所述可喷涂的树脂混合物具有单体和/或低聚物形式的基于氧化硅、硅氧烷、硅氮烷、乙烯基、硅烷/乙烯基、硅烷/丙烯酸酯、和/或硅烷/甲基丙烯酸酯的树脂组分。
另外，还存在一种或多种可用作固化剂的化合物，该化合物基于碳和/或基于氧化硅、硅氧烷和/或硅氮烷或基于其他上面提及的耐局部放电的在本发明的上下文中形成可喷涂的配制物的一部分的涂料配制物。
此外，本发明的主题是具有这种类型的绝缘的旋转电机，并且最后，本发明的主题是通过喷涂固体粉末涂料、含液体溶剂的涂料和/或无液体溶剂的涂料制造用于旋转电机的绝缘的方法。
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，当用耐局部放电的例如基于硅氧烷和/或硅氮烷的组分(其因此具有-[SiR2-O-]n-和/或-[-Si-NR3-]n-骨架)替换至少一部分树脂时，通过添加小的云母粉末可提高可喷涂树脂的电阻。因此，可省去使用粘贴在带上的云母片，并配制和制造可喷涂的溶液形式的绝缘材料。
根据一种有利的实施方式，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。
根据本发明的有利实施方式，将至少一种耐局部放电的树脂混合物或树脂-固化剂混合物喷涂在待绝缘的导体上来制造绝缘。
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-和/或-[-Si-NR3-]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％。
根据本发明，提供如下的混合物作为用于绝缘的树脂混合物和/或树脂-固化剂混合物，其中为制成绝缘而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和/或硅氮烷的化合物，该化合物在热固性材料中形成-[SiR2-O-]n-和/或-[-Si-NR3-]n-骨架。
在此，“R”代表氢和/或适合于固化和/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：
-氢
-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
Figure BDA0002620817270000041
烷(Thioxan)及其同系物和/或其衍生物，
-含氧杂环，例如二
Figure BDA0002620817270000042
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-]n-/-[-Si-NR3-]n-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-[-CR2-]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-]n-和/或-[-Si-NR3-]n-骨架的组分与一种或多种包含-[-CR2-]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；Celloxide 2021P，己二酸双(3,4-环氧环己基甲基)酯，例如ERL-4299；Celloxide 2081，乙烯基环己烯二环氧化物，例如ERL-4206；Celloxide 2000，2-(3,4-环氧环己基-5,5-螺-3,4-环氧)-环己烷-间二
Figure BDA0002620817270000051
烷，例如ERL-4234；六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯，例如CY184，EPalloy 5200；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-]n-和/或-[-Si-NR3-]n-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。这些已测试的组分之一可作为
Figure BDA0002620817270000052
Figure BDA0002620817270000053
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。
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-和/或-[-Si-NR3-]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。
在加成交联的、非均聚的高聚物的情况下，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)。
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，在绝缘中，优选存在一定的耐局部放电的树脂(即,基于氧化硅、硅氮烷和/或硅氧烷的“具有-[SiR2-O-]n-和/或-[-Si-NR3-]n-骨架”化合物)与机械支撑树脂(即，基于碳的树脂)的比例，其中机械支撑树脂是主要的，即占大于50重量％和/或大于50体积％和/或大于50摩尔％。
特别地，例如存在以下的比例：耐局部放电的树脂(即，基于氧化硅、硅氮烷和/或硅氧烷的“具有-[SiR2-O-]n-和/或-[-Si-NR3-]n-骨架”的化合物)与机械支撑树脂(即，基于碳的树脂，具有“-[-CR2-]n-骨架”的化合物)，如1:8至1:4，这意味着，在所涉及的绝缘中，基于烃的化合物的存在量是耐局部放电的优选至少部分地具有基于硅的骨架的树脂含量的4至8倍。在此最后提及的比例基于化学计量，即摩尔百分比。
根据本发明的一种优选地实施方式，含硅氧烷和/或含硅氮烷的组分或基于氧化硅的组分以10至50摩尔％的量存在于配制物的树脂混合物和/或树脂-固化剂混合物中。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-[-CH2-]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-[-CH2-]n-骨架的常规树脂的玻璃化转变温度和储能模量相同。
令人惊奇地发现，由于基础树脂中存在一定量的形成-[SiR2-O-]n-和/或-[-Si-NR3-]n-的单体或低聚物，可大大提高绝缘物质的耐局部放电性。
通过至少部分地用各种配制物逐层地喷涂绝缘、尤其是主绝缘可实现如下的效果：例如，用特定的耐局部放电的配制物喷涂一个层，并且邻接的层由表现出良好的机械性能的配制物组成，如此实现，包括多个不同的层的经喷涂的绝缘既不会过脆也不会过于弹性。
例如，根据喷涂和固化的配制物的配方和性质，也可将非常耐局部放电的配制物的层仅非常薄地与邻接的由不那么耐局部放电但为此更具弹性的配制物组成的层结合在一起。
例如，可喷涂两种不同的配制物以形成交替地存在于绝缘中的层。
为了改进例如粉末涂料喷涂操作，例如规定，在较厚(例如在100μm、优选150μm以上至约300μm的范围内)的机械稳定的配制物的层上喷涂较薄(小于100μm、优选地小于70μm、非常优选地具有在纳米范围内的层厚)的例如含硅氧烷和/或硅氮烷的配制物的层。由此，例如对于静电粉末涂料喷涂以粘附到绝缘层上，可提供处于原子范围内(即，仅几个原子层厚度)的超薄金属层作为两个层之间的“界面”，即作为界面层，其可确保在粉末涂料喷涂工艺中产生静电荷以沉积另外的层。可通过溅射或CVD、化学气相沉积等来制造这种界面层。
图1示出了根据本发明的一种实施方式制造的绝缘的可能的层顺序，其中逐层地施加完整的层，所谓的围绕导体的“洋葱绝缘”。
相对地，图2示出了根据本发明的另一实施方式的可能的层顺序，其中不是每个层都被完全地在导体周围喷涂并涂覆，而是在横截面中产生所谓的鳞片绝缘图形(Schuppenisolationsbild)。
图1从上到下示出了耐局部放电树脂层的薄层1(以绿色显示)，所述耐局部放电树脂例如是形成-[SiR2-O-]n-和/或-[-Si-NR3-]n-骨架的聚合物。该薄层1可具有在纳米范围内或几微米的层厚度。
接着是由较厚的机械稳定的树脂制成的层2，该机械稳定的树脂例如是基于碳的树脂，即例如是环氧树脂，该层可相当得厚，即可能最大至200μm或者在极端情况下最大至300μm厚。该较厚的层形成例如绝缘的机械支撑层。
在图1的下部还可看到导体3，例如铜棒3。
在图1所示的围绕导体3的绝缘层1和2的“洋葱式设计”中，可通过引入耐局部放电材料的(如此处示意性地示出的)完全连续的层1来中断在径向上围绕导体形成的要防止的树状通道(Treeing
Figure BDA0002620817270000071
)或侵蚀路径穿过绝缘。
作为图1中所示的层顺序的替代或补充，图2示出了绝缘的所谓的鳞片设计(Schuppenaufbau)。鳞片设计在此是指，涂料层不作为完全覆盖的层位于下方的层上，而是呈鳞片的形式，即，涂料层的仅一部分区域与该层的其他部分区域或鳞片被机械支撑的涂料层隔开，并且以与导体等距(等电势)的形式存在。在此，在绝缘中——例如在等电位线上——既存在机械支撑的涂层又存在耐局部放电的涂层，使得在横截面中，在机械支撑树脂的嵌入基质2中，存在“鳞片状”分布的耐局部放电的涂层的分段(Teilstücke)1，所述机械支撑树脂具有低比例或甚至零比例的耐局部放电的基于氧化硅、硅氮烷和/或硅氧烷的、形成“-[SiR2-O-]n-和/或-[-Si-NR3-]n-骨架”的涂料配制物但为此具有高比例的基于碳的树脂或完全由基于碳的树脂形成。
在此，也通过引入耐局部放电的涂层鳞片1来防止树状通道和/或侵蚀路径穿过绝缘。
为了产生鳞片设计，可利用本领域技术人员的常识来进行涂料喷涂。
例如，不是整面喷涂鳞片设计中的各个层，而是以不整面喷涂耐局部放电的层的方式。中断的方式是任意的。例如，可想到螺旋结构，其中在导体3的整个棒长度上进行喷涂，但这在此围绕其自身的轴线旋转。或者作为替代，在导体3的前面安装开槽的模板，穿过该模板进行喷涂。取决于模板切口，由此产生大面积的鳞片结构。
耐局部放电的层的不完全施加的原因是为了形成所谓的由机械支撑层产生的连续相。由于各个单独的机械支撑层也沿径向，即横向于导体3的表面接触，因此确保了该层的机械性能在径向上也占主导地位。层的这种施加，即鳞片设计，类似于常规的缠绕带绝缘。这是因为在这种情况下，云母片对应于以鳞片形式施加的耐局部放电的层。在这种情况下，浸渍树脂有效地作为形成用于鳞片的嵌入基质的机械支撑树脂层。然而，经喷涂的绝缘的耐局部放电的鳞片相对于云母片具有明显优势，即，它们可在几何形状上可变地自由地并且以可自动化的方式适配于相应的局部条件。
然而，此时存在多种喷涂耐局部放电的涂料和/或机械支撑涂料的方法。两种涂料在此可以相同的技术或以不同的技术施加。
原则上，一方面存在粉末涂料的形式的喷涂，其中喷涂固体混合物，以及另一方面以液体形式喷涂，其中在有或没有溶剂的情况下进行喷涂。在作为粉末涂料喷涂的情况下，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，材料被再次热融化和/或释放静电。
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“ULTEMTM”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。原则上尤其可在没有溶剂的情况下喷涂无填料的层，由此可避免形成孔。
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在纳米范围至几微米和/或为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，从而经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-和/或-[-Si-NR3-]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二甲基甲酰胺、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，当将带围绕导体的四方形轮廓缠绕时，这是不可避免的结果。
对此，图3和图4示出了：
图3具有围绕导体缠绕的云母带绝缘的现有技术，和
图4以可喷涂的配制物形式施加的喷涂绝缘。
图3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4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3的导体13可具有12mm的最大宽度18，而根据本发明，如图4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多层绝缘的可喷涂的配制物，所述多层绝缘用于电机、特别是高压或中压范围的旋转电机，例如发电机、变压器，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。本发明还涉及包括这种类型的绝缘的电机，最后，本发明涉及用于制造多层绝缘的方法。所述方法包括在具有或不具有处于中间的、尤其是金属的界面的情况下喷涂各种配制物，并且是可自动化的。

Claims (16)

1.旋转电机的导体的绝缘，所述绝缘包括能通过可喷涂的涂料配制物制造的两个层或更多个层，其中至少一个机械支撑的涂料层与耐局部放电的涂料层一起形成所述绝缘的彼此邻接的层。
2.根据权利要求1所述的绝缘，其中至少一个耐局部放电的涂料层是可喷涂的涂料配制物、树脂混合物或树脂-固化剂混合物，所述树脂混合物或树脂-固化剂混合物包括单体和/或低聚物形式的基于氧化硅、硅氧烷、硅氮烷、乙烯基、硅烷/乙烯基、硅烷/丙烯酸酯、和/或硅烷/甲基丙烯酸酯的树脂组分和/或具有高无机和/或矿物成分的其他的涂料配制物。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘，其中至少一个机械支撑的涂料层由包括树脂混合物或树脂-固化剂混合物的可喷涂的涂料配制物制成，所述树脂混合物或树脂-固化剂混合物由基于碳的化合物制成。
4.根据前述权利要求之一所述的绝缘，其包括多个交替施加的耐局部放电的涂料层和机械支撑的涂料层。
5.根据前述权利要求之一所述的绝缘，其能通过喷涂粉末涂料形式的涂料配制物制造。
6.根据前述权利要求之一所述的绝缘，其能通过喷涂具有溶剂的、液体形式的涂料配制物制造。
7.根据前述权利要求之一所述的绝缘，其能通过喷涂不含溶剂的、液体形式的涂料配制物制造。
8.根据前述权利要求之一所述的绝缘，其包括沿径向围绕导体的至少部分交替地整面的涂料层。
9.根据权利要求8所述的绝缘，其包括至少一个超薄的层作为用于在静电粉末涂料喷涂方法中形成涂料层的界面。
10.根据权利要求8或9所述的绝缘，其中所述超薄的层包括一个或多个金属原子层作为界面。
11.根据前述权利要求之一所述的绝缘，其包括由机械支撑的层组成的连续层结构，所述机械支撑的层具有处于其间的、以鳞片状设计分布的、作为穿孔的涂料层存在的耐局部放电的涂料层。
12.根据权利要求1至11之一所述的绝缘，其能在可自动化的方法中制造。
13.电机，包括根据权利要求1至12之一所述的绝缘作为内部电势控制、主绝缘、外部电晕防护和/或末端电晕防护。
14.用于制造根据权利要求1至12之一所述的绝缘的方法，所述绝缘能通过将各种涂料配制物喷涂到导体上来制造。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述导体在喷涂过程中移动。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中将至少一种涂料配制物至少部分地穿过模板而喷涂到所述导体上。
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