CN112204677B - 卷绕电气部件、电气设备、制造卷绕主体的方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种包括卷绕主体的卷绕电气部件，所述卷绕主体包括围绕所述卷绕主体的纵向轴线的电绝缘材料的幅材(30)的多个卷绕层。卷绕主体包括由导电材料制成的多个导电层(24)，每个导电层被印刷到卷绕主体中的幅材的相应的单独区域上。多个导电层中的至少一个的边缘区域(33)沿着边缘区域连接至高介电常数材料的印刷的高介电常数层(50)，使得高介电常数层的印刷在幅材上的至少一部分(52)延伸超出边缘区域。
Description
技术领域
本公开涉及一种包括导电材料层的卷绕电气部件，并且涉及一种形成其卷绕主体的方法。
背景技术
电绝缘件中的薄导电层在许多高压(HV)产品(例如电容器、电缆终端、套管、电流变压器等)中发挥重要作用。在此类层的边缘处，因其几何形状，电场得到增强。该不均匀场比电绝缘件的其他区域中的均匀场大得多，并且通常是电绝缘件设计的尺寸因数。
通常，将插入电绝缘件的层之间的铝箔用作导电层。通常在箔的边缘处可以使用一般具有约300μm厚度的电阻性场分级材料(field-grading material，FGM)带，以改变电场，但这会导致高损耗。
EP 2 375 423涉及一种套管的电容器(condenser)主体，其中，浮动的导电箔设置有延伸穿过箔边缘的场分级材料(FGM)。
WO 2014/206435涉及在例如套管中使用还原的氧化石墨烯作为场分级材料。
US 4,320,437涉及一种用于电容器的辊部分，该辊部分包括聚丙烯和铝箔的交替条带的卷绕复合物，其中，沿着铝条带的纵向边缘具有电介质涂层的窄带。
作为使用箔的替代方案，可以将导电层印刷到绝缘材料膜上。(第2a页)
EP 2 911 255涉及一种高压引入装置，其包括导体和卷绕在导体上的不可渗透的膜，从而形成电容器芯(condenser core)。不可渗透的膜具有包括多个区域的表面，该多个区域设置有导电化合物，例如导电墨水，其中设置有导电化合物的每个区域均形成电容器芯的相应导电层。
发明内容
使用印刷技术而不是箔来施加浮置电极的导电材料(在本文中称为导电层)是有利的，例如，以避免在导电层和卷绕在导体上的绝缘材料的幅材(也称为膜)之间滑移。而且，与使用箔相比，可以使导电层更薄，从而在卷绕主体中占据更少的空间。
然而，当施加导电层时，印刷过程可能在导电层的边缘处引起缺陷，并且导电颗粒(例如，用于导电层的导电墨水的导电颗粒)可能在所述边缘处终止于印刷区域之外。此外，由于印刷的导电层通常比常规使用的箔薄，因此边缘处的电场进一步增加。
现已认识到，通过沿导电层的边缘以覆盖并延伸超出导电层的边缘的方式印刷高介电常数的材料，可以减轻这些问题。因此，可以将导电层的边缘处的缺陷和超出导电层的边缘的导电颗粒包含在高介电常数的材料中，并且可以修改边缘处增大的电场。
根据本发明的一个方面，提供了一种卷绕电气部件，卷绕电气部件包括卷绕主体，该卷绕主体包括围绕该卷绕主体的纵向轴线卷绕的电绝缘材料的幅材的多个卷绕层。卷绕主体包括多个导电材料的导电层，每个导电层被印刷到卷绕主体中的幅材的相应的单独区域上。多个导电层中的至少一个的边缘区域沿着所述边缘区域连接至高介电常数材料的印刷的高介电常数层，使得高介电常数层的印刷在幅材上的至少一部分延伸超出边缘区域。
在一些实施例中，卷绕电气部件是或包括套管(例如变压器套管)、电容器、电缆终端或仪表用互感器，优选地是高压(HV)变压器套管。卷绕电气部件可以例如构造用于HV应用，例如额定电压在52-1100kV范围内的HV应用。
根据本发明的另一个方面，提供了一种包括本公开的卷绕电气部件的实施例的电气设备，例如一种电力变压器。
根据本发明的另一方面，提供一种制造用于卷绕电气部件的卷绕主体的方法。该方法包括提供电绝缘材料的幅材。该方法还包括将导电材料印刷到幅材的多个单独区域中的每个上，以形成覆盖所述区域中的每一个的多个相应的导电层。该方法还包括沿着多个导电层中的至少一个的至少一个边缘区域印刷高介电常数材料，以形成与所述边缘区域连接的高介电常数层，使得高介电常数层的印刷在幅材上的至少一部分延伸超出边缘区域。该方法还包括卷绕具有印刷的导电层和高介电常数层的幅材，以围绕主体的纵向轴线形成幅材的卷绕层的主体。
要注意的是，任何方面的任何特征都可以在适当的情况下应用于任何其他方面。同样，任何方面的任何优点可以适用于任何其他方面。从下面的详细公开，从所附的从属权利要求以及从附图，所附实施例的其他目的、特征和优点将变得显而易见。
通常，除非本文另外明确定义，否则将根据其在技术领域中的普通含义来解释权利要求中使用的所有术语。除非另外明确指出，否则所有提及“一个/这个/元件、设备、部件、装置、步骤等”应被解释为是指元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一种情况。除非明确说明，否则不必以所公开的确切顺序执行本文公开的任何方法的步骤。对于本公开的不同特征/部件，“第一”、“第二”等的使用仅旨在将特征/部件与其他相似的特征/部件区分开，并且不赋予特征/部件任何顺序或层次。
附图说明
将通过示例的方式参考附图来描述实施例，其中：
图1是根据本发明的包括卷绕电气部件的电气设备的实施例的示意性框图。
图2是根据本发明的卷绕电气部件的实施例的示意性纵向截面图。
图3是根据本发明的卷绕电气部件的卷绕主体的实施例的示意性截面图。
图4是根据本发明的幅材的实施例的示意性俯视图，在其上印刷有导电层以覆盖幅材的各个单独表面区域。
图5a是根据本发明的高介电常数层的实施例的示意性截面图，沿着幅材上的导电层的边缘区域施加该高介电常数层。
图5b是根据本发明的高介电常数层的实施例的示意性截面图，其中，沿着幅材上的导电层的边缘区域施加该高介电常数层并且所述高介电常数层与边缘区域形成为一体。
图6是根据本发明的生产用于卷绕电气部件的卷绕主体的方法的实施例的示意性流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参考示出了某些实施例的附图来更全面地描述实施例。然而，在本公开的范围内，许多不同形式的其他实施例也是可行的。准确地说，通过示例的方式提供以下实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。在整个说明书中，相同的数字表示相同的元件。
图1是电气设备10的实施例的示意性侧视图，该电气设备在此是电力变压器的形式，其包括变压器箱和卷绕电气部件1，该电气部件在此是套管的形式且穿过电气设备10的壁7。电气部件1包括卷绕主体2(例如冷凝器芯)，该卷绕主体2由围绕卷绕主体2的纵向轴线4卷绕的电绝缘材料制成，并且电气部件1可以布置成允许沿着纵向轴线4的传导电流I和电压U的电导体8穿过壁7。
电气部件1可以是包括卷绕主体2的任何电气设备。例如，电气部件可以是套管(例如变压器套管)、电容器、电缆终端或仪表用互感器中的任意一种。本发明的实施例对于HV电气设备10，例如额定电压在52-1100kV范围内的HV电气设备尤为有用。此外，包括在电气设备中的卷绕电气部件1还可以具有在52-1100kV范围内的额定电压，并且因此被构造用于HV应用。
图2以纵向截面图示出了卷绕电气部件1，例如图1中的套管。部件1包括由电绝缘材料21制成的卷绕主体2。导体8沿着部件1及其卷绕主体2的中央纵向轴线4穿过由管22提供的纵向通孔，绝缘材料21的幅材(例如纸幅材或热塑性膜)被卷绕在所述管22上以形成卷绕主体2的层。至少一个(这里是多个)导电印刷层24定位在主体2内部且印刷在形成主体的幅材的层上，以调节/控制电气部件1的电场。
电绝缘材料21可以是基于纤维素的，例如基于纸的，例如油浸纸(OIP)或树脂浸纸(RIP)，并且优选为环氧树脂浸纸，或者电绝缘材料21可以是基于合成聚合物的，例如NomexTM或热塑性聚合物材料，例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)或聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。
图3是卷绕电气部件1的卷绕主体2的实施例的示意性截面图。电绝缘材料21的幅材30围绕管22卷绕，从而以螺旋方式形成主体2的卷绕层。导电层24通过用导电材料(例如墨水)印刷在幅材30的单独区域32上从而在每个所述区域32上形成导电材料的涂层而形成在幅材30上。幅材30的位于印刷区域32外部的区域形成幅材30的连续未涂覆区域31。每个导电层24都在导电层的边缘或端部处具有边缘区域33。
图4示出了幅材30展开时的实施例。通过印刷导电材料涂覆多个单独区域32，以在所述区域32上形成导电层24。幅材30的位于印刷区域32外部的区域形成幅材30的连续未涂覆区域31。每个导电层24都在导电层的边缘或端部处具有边缘区域33。
根据本发明，并参照图5a和5b，多个导电层24中的至少一个的边缘区域33沿着所述边缘区域连接到高介电常数材料的印刷的高介电常数层50，使得高介电常数层的至少一部分52被印刷在幅材30上且延伸超出边缘区域(即不与边缘区域重叠)。
图5a示出了高介电常数层50的实施例，通过沿着电绝缘材料21的幅材30上的导电层24的边缘区域33印刷而施加该高介电常数层。在该实施例中，导电材料部分地印刷在导电层24上，重叠其边缘区域33，以形成高介电常数层的一部分51，该部分51与边缘区域33重叠；并且导电材料部分地直接印刷在幅材30上，以形成高介电常数层的一部分52，所述部分52印刷在幅材30上并且延伸超出边缘区域33(不与边缘区域33重叠)，并且通常沿着整个边缘区域延伸超出边缘区域33(不与边缘区域33重叠)。
图5b示出了高介电常数层50的一些其他实施例，通过沿着幅材30上的导电层24的边缘区域33进行印刷而施加该高介电常数层50。替代与导电层24重叠(如图5a所示)，高介电常数层50在导电层24的边缘区域与导电层24集成在一起。这样做的优点是在边缘区域没有由重叠部分51形成的增加的厚度。替代方案是高介电常数层50沿导电层24的边缘区域抵接导电层24。另一替代方案是边缘区域33包括梯度，其中印刷的导电层24逐渐过渡到幅材30上的高介电常数层50。可以通过印刷导电层24和高介电常数层50形成这种梯度边缘区域33。然后在印刷边缘区域33时，可以将印刷材料(例如墨水)与不同比例的导电材料和高介电常数材料混合。
图6是生产用于卷绕电气部件1的卷绕主体2的方法的实施例的示意性流程图。该方法包括提供S1电绝缘材料21的幅材30。该方法还包括在幅材的多个单独区域32中的每一个上印刷S2电绝缘材料，以形成覆盖所述区域中的每一个的多个相应的导电层24。该方法还包括沿着多个导电层24中的至少一个的至少一个边缘区域33印刷S3高介电常数材料，以形成与所述边缘区域连接(即，与之接触)的高介电常数层50，使得高介电常数层的至少一部分52印刷在幅材30上且延伸超出边缘区域(即不与边缘区域接触)。该方法还包括卷绕S4具有印刷的导电层24和高介电常数层50的幅材30，以围绕主体的纵向轴线4形成幅材30的卷绕层的主体2。
在本发明的一些实施例中，如图5a所示，高介电常数层50的至少一部分51与导电层24的边缘区域33重叠。这可以是形成与导电层的边缘区域接触的高介电常数层的简单方便的方式。
在本发明的一些其他实施例中，高介电常数层50邻接导电层24的边缘区域33，以使得高介电常数层与导电层24完全处于幅材30上的同一平面(即不重叠)中。在一些实施例中，所述边缘区域33包括材料梯度，在该材料梯度中，印刷的导电层24的导电材料逐渐过渡到幅材30上的高介电常数层50的高介电常数材料。
在本发明的一些实施例中，高介电常数材料具有的相对介电常数是电绝缘材料21的相对介电常数的至少两倍，例如，至少三倍高和/或至多六倍高，例如高介电常数材料的相对介电常数可以在5-20的范围内，优选为8-12。
在本发明的一些实施例中，高介电常数材料在经受1-20kV/mm范围内的电场时具有的介电常数变化小于因子2，例如，小于因子1.5或因子1.2。高介电常数材料的介电常数将随施加到其上的电场而变化。本发明的高介电常数材料的介电常数可以仅随电场而略微变化，但不应像例如非线性电容式FGM随电场变化那么大。
在本发明的一些实施例中，高介电常数材料具有至少109欧姆-米，或1010欧姆-米或1011欧姆-米的电阻率。高介电常数材料的介电常数和电阻率都可以与本发明的实施例有关。
在本发明的一些实施例中，每个印刷的导电层(24)和/或印刷的高介电常数层(50)的厚度在0.1﹣12μm的范围内，例如，在0.12μm﹣11μm的范围内，在0.5-10μm的范围内或在1-5μm的范围内。可以通过印刷(与使用箔或膜相比)获得低厚度，并且可以有利于在主体2内占据较小的空间。
在本发明的一些实施例中，高介电常数材料包括例如纳米颗粒的颗粒。颗粒可以例如包括氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)或氧化石墨烯。颗粒可以与粘合剂结合，例如形成墨水。
在本发明的一些实施例中，导电层24的表面电阻在每平方10Ω至每平方10kΩ的范围内。
在本发明的一些实施例中，部件1包括套管(例如变压器套管)、电容器、电缆终端或仪表用互感器，并且优选包括HV变压器套管。
在本发明的一些实施例中，通过喷墨印刷、丝网印刷、间歇性幅材涂布或狭缝模头涂布，优选通过喷墨印刷或丝网印刷，例如通过喷墨打印来实施导电层24的印刷S2和/或高介电常数层50的印刷S3。但是，可以适当地使用任何类型的一种印刷技术或多种印刷技术的混合。
在本发明的一些实施例中，导电层24的印刷S2包括使用导电墨水，导电墨水例如包括银、铜、锌和/或碳的导电颗粒以及溶剂中的粘合剂，从而蒸发掉溶剂，并将颗粒烧结或熔合以形成导电层24。碳是例如石墨和/或石墨烯或碳黑。
类似地，在本发明的一些实施例中，高介电常数层50的印刷S3包括使用高介电常数的墨水，该高介电常数的墨水包括颗粒(例如纳米颗粒)与溶剂中的粘合剂的结合，从而使溶剂蒸发以形成高介电常数层。颗粒可以例如包括氧化钛TiO2、氧化锌ZnO、钛酸钡BaTiO3、钛酸锶SrTiO3或氧化石墨烯或由氧化钛TiO2、氧化锌ZnO、钛酸钡BaTiO3、钛酸锶SrTiO3或氧化石墨烯构成。
上面主要参考一些实施例描述了本公开。然而，如本领域技术人员容易理解的那样，在由所附权利要求限定的本公开的范围内，除了以上公开的实施例之外的其他实施例同样是可行的。
Claims (34)
1.一种卷绕电气部件(1)，所述卷绕电气部件包括卷绕主体(2)，所述卷绕主体包括围绕所述卷绕主体的纵向轴线(4)的电绝缘材料(21)的幅材(30)的多个卷绕层；
其中，所述卷绕主体(2)包括由导电材料制成的多个导电层(24)，每个所述导电层被印刷到所述卷绕主体中的所述幅材(30)的相应的单独区域(32)上；
其中，所述多个导电层(24)中的至少一个的边缘区域(33)沿着所述边缘区域连接到高介电常数材料的印刷的高介电常数层(50)，使得所述高介电常数层的印刷在所述幅材(30)上的至少一部分(52)延伸超出所述边缘区域，其中，所述边缘区域(33)包括材料梯度，在所述材料梯度中，印刷的所述导电层(24)的所述导电材料逐渐过渡到所述幅材(30)上的所述高介电常数层(50)的所述高介电常数材料中。
2.根据权利要求1所述的卷绕电气部件，其中，所述高介电常数材料具有的相对介电常数是所述电绝缘材料(21)的相对介电常数的至少两倍高。
3.根据权利要求2所述的卷绕电气部件，其中，所述高介电常数材料具有的相对介电常数是所述电绝缘材料(21)的相对介电常数的至少三倍高。
4.根据权利要求2所述的卷绕电气部件，其中，所述高介电常数材料具有的相对介电常数是所述电绝缘材料(21)的相对介电常数的至多六倍高。
5.根据权利要求2所述的卷绕电气部件，其中，所述高介电常数材料具有的相对介电常数是所述电绝缘材料(21)的相对介电常数的至少三倍高以及至多六倍高。
6.根据权利要求2所述的卷绕电气部件，其中，所述高介电常数材料能够具有5-20的范围内的相对介电常数。
7.根据权利要求6所述的卷绕电气部件，其中，所述高介电常数材料能够具有8-12的范围内的相对介电常数。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的卷绕电气部件，其中，所述高介电常数材料在受到1-20kV/mm范围内的电场时具有的介电常数变化小于因子2。
9.根据权利要求8所述的卷绕电气部件，其中，所述高介电常数材料在受到1-20kV/mm范围内的电场时具有的介电常数变化小于因子1.5。
10.根据权利要求9所述的卷绕电气部件，其中，所述高介电常数材料在受到1-20kV/mm范围内的电场时具有的介电常数变化小于因子1.2。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的卷绕电气部件，其中，所述高介电常数材料具有至少109欧姆-米的电阻率。
12.根据权利要求11所述的卷绕电气部件，其中，所述高介电常数材料具有至少1010欧姆-米的电阻率。
13.根据权利要求12所述的卷绕电气部件，其中，所述高介电常数材料具有至少1011欧姆-米的电阻率。
14.根据权利要求1至7中任一项所述的卷绕电气部件，其中，每个印刷的所述导电层(24)和/或印刷的所述高介电常数层(50)具有在0.1﹣12μm范围内的厚度。
15.根据权利要求14所述的卷绕电气部件，其中，每个印刷的所述导电层(24)和/或印刷的所述高介电常数层(50)具有在0.2-11μm范围内的厚度。
16.根据权利要求15所述的卷绕电气部件，其中，每个印刷的所述导电层(24)和/或印刷的所述高介电常数层(50)具有在0.5-10μm范围内的厚度。
17.根据权利要求16所述的卷绕电气部件，其中，每个印刷的所述导电层(24)和/或印刷的所述高介电常数层(50)具有在1-5μm范围内的厚度。
18.根据权利要求1至7中任一项所述的卷绕电气部件，其中，所述高介电常数材料包括颗粒与粘合剂的结合。
19.根据权利要求18所述的卷绕电气部件，其中，所述颗粒是纳米颗粒。
20.根据权利要求18所述的卷绕电气部件，其中，所述颗粒包括氧化钛TiO2、氧化锌ZnO、钛酸钡BaTiO3、钛酸锶SrTiO3或氧化石墨烯。
21.根据权利要求1至7中任一项所述的卷绕电气部件，其中，所述导电层(24)具有在每平方10欧姆至每平方10000欧姆的范围内的表面电阻。
22.根据权利要求1至7中任一项所述的卷绕电气部件，其中，所述卷绕电气部件(1)包括套管、电容器、电缆终端或仪表用互感器。
23.根据权利要求22所述的卷绕电气部件，其中，所述套管是变压器套管。
24.根据权利要求23所述的卷绕电气部件，其中，所述套管是HV变压器套管。
25.一种电气设备(10)，所述电气设备包括根据任意一项前述权利要求所述的卷绕电气部件(1)。
26.根据权利要求25所述的电气设备，其中，所述电气设备是电力变压器。
27.一种制造用于卷绕电气部件(1)的卷绕主体(2)的方法，所述方法包括：
提供电绝缘材料(21)的幅材(30)；
在所述幅材的多个单独区域(32)的每一个上印刷导电材料，以形成覆盖所述区域中的每一个的相应的多个导电层(24)；
沿着所述多个导电层(24)中的至少一个的至少一个边缘区域(33)，印刷高介电常数材料，以形成与所述边缘区域连接的高介电常数层(50)，使得所述高介电常数层的印刷在所述幅材(30)上的至少一部分(52)延伸超出所述边缘区域，其中，所述边缘区域(33)包括材料梯度，在所述材料梯度中，印刷的所述导电层(24)的所述导电材料逐渐过渡到所述幅材(30)上的所述高介电常数层(50)的所述高介电常数材料中；和
卷绕具有印刷的所述导电层(24)和所述高介电常数层(50)的所述幅材(30)，以围绕所述卷绕主体的纵向轴线(4)形成所述幅材(30)的卷绕层的所述卷绕主体(2)。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，借助于喷墨印刷、丝网印刷、间歇性幅材涂布或狭缝模头涂布实施所述导电层(24)的所述印刷和/或所述高介电常数层(50)的所述印刷。
29.根据权利要求27或28所述的方法，其中，所述导电层(24)的所述印刷包括使用导电墨水。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述导电墨水包括银、铜、锌和/或碳的导电颗粒以及溶剂中的粘合剂,从而使所述溶剂蒸发，并将所述导电颗粒烧结或熔合以形成所述导电层(24)。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述碳是石墨和/或石墨烯或碳黑。
32.根据权利要求27或28所述的方法，其中，所述高介电常数层(50)的所述印刷包括使用高介电常数墨水，所述高介电常数墨水包括颗粒与溶剂中的粘合剂的结合，从而使所述溶剂蒸发以形成所述高介电常数层。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述颗粒是纳米颗粒。
34.根据权利要求32所述的方法，其中，所述颗粒包括氧化钛TiO2、氧化锌ZnO、钛酸钡BaTiO3、钛酸锶SrTiO3或氧化石墨烯。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4847450A (en) * | 1986-04-08 | 1989-07-11 | Raychem Gmbh | Stress graded electrical bushing and method of making same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4320437A (en) | 1980-06-23 | 1982-03-16 | General Electric Company | Capacitor with edge coated electrode |
| EP1306862A1 (de) * | 2001-10-23 | 2003-05-02 | Abb Research Ltd. | Folie für einen Folienkondensator und Folienkondensator |
| US7104822B2 (en) * | 2002-05-16 | 2006-09-12 | Homac Mfg. Company | Electrical connector including silicone elastomeric material and associated methods |
| US6790063B2 (en) * | 2002-05-16 | 2004-09-14 | Homac Mfg. Company | Electrical connector including split shield monitor point and associated methods |
| EP1889265A1 (en) * | 2005-06-07 | 2008-02-20 | Abb Research Ltd. | High-voltage bushing |
| EP2375423A1 (en) | 2010-04-07 | 2011-10-12 | ABB Research Ltd. | Electrical bushing |
| EP2541561B1 (en) * | 2011-06-28 | 2017-01-04 | ABB Research Ltd. | Improved foil design for a high voltage capacitor bushing |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4847450A (en) * | 1986-04-08 | 1989-07-11 | Raychem Gmbh | Stress graded electrical bushing and method of making same |
| CN105144308A (zh) * | 2012-12-13 | 2015-12-09 | Abb技术有限公司 | 高压设备和制造高压设备的方法 |
| BR112015013657A2 (pt) * | 2012-12-13 | 2017-07-11 | Abb Technology Ltd | dispositivo elétrico disposto para prover isolamento elétrico de condutor, peça dielétrica e método de fabricar dispositivo elétrico |
| CN105308688A (zh) * | 2013-06-24 | 2016-02-03 | Abb技术有限公司 | 包括还原氧化石墨烯的材料，包括该材料的装置及制造该材料的方法 |
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