CN1179607A - 高压电气装置 - Google Patents

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Abstract

一种高压电气装置,包含电力线圈,电力线圈的导体利用绝缘带(1)卷绕接着用热固性树脂浸渍加强绝缘。绝缘带(1)是层叠体,由细微云母颗粒(4)与合成物浆料(5)或链烷烃粉末组成的组合云母(2)以及加固材料部分(3)组成。通过将合成物浆料(5)熔化和固化,实现细微云母颗粒(4)之间以及细微云母颗粒(4)与加固材料部分之间的粘接。

Description

高压电气装置
本发明涉及一种高压电气装置，更具体地说涉及一种用于高压电气装置的绝缘带，这种电气装置包含利用绝缘带卷绕接着进行用于绝缘的热固性树脂浸渍的电力线圈。
由于具有优异的电绝缘和耐热性能，各种类型的组合云母带广泛地用于包含在高压电气装置例如高压旋转电机中的电力线圈的电气绝缘。通常这些云母带包含组合的云母，其由细微的云母颗粒以及加强材料例如纸、玻璃布或聚酯薄膜，利用一种粘接剂像聚酯树脂、环氧树脂或硅树脂粘接到组合云母上，利用所谓改良型长网造纸机制成的。
形成组合云母的细微的云母颗粒是利用包含在云母中的结晶水彼此连接的，而这种云母颗粒之间的连接是脆弱的。由于这种脆弱的连接，例如在围绕电力线圈为了加强绝缘卷绕组合的云母带的过程中，该组合的云母往往会脱落或离散。为了克服这些问题，要增加粘接剂的数量，试图粘接住云母颗粒。另外，在制纸阶段将芳族聚酰胺的类纤维与云母颗粒相混合，以使云母颗粒与类纤维固着在组合云母带中。
然而，随着粘接剂数量的增加，在指定厚度的带内组合云母带中的云母量相对降低，从该带的绝缘强度和耐热性能来看是不希望的。此外，粘接剂含量的增加影响利用一种例如用于高压旋转电机的卷绕的电力线圈的热固性树脂在真空压力浸渍处理的树脂侵透性能。倘若使用芳族聚酰胺，当为了重新利用该电力线圈而灼热时，会产生包含氰化氢的有害气体，这已成为这样重新利用电力线圈或其成束的导体的障碍。
本发明的目的是提供一种高压电气装置，其具有优异的绝缘强度和耐热性，以及利用绝缘带时在环境方面影响良好，该绝缘带在卷绕电力线圈之类时具有良好的可加工性能并具有优异的树脂浸透性能。
根据本发明的一个方面，提供一种包含线圈的高压电气装置，该线圈是通过围绕导体卷绕绝缘带，然后为了加强绝缘利用热固性树脂浸渍该绝缘带形成的，其中的绝缘带以层叠体的形式构成，该层叠体由含有细微云母颗粒以及聚烯烃组系的合成物浆料以及加固剂的组合云母带组成，该聚烯烃组系的合成物浆料被熔化然后固化，以实现云母细微颗粒之间以及组合云母带和加固材料部分之间的结合。
根据本发明的另一个方面，提供一种包含线圈的高压电气装置，该线圈是通过围绕导体卷绕绝缘带，然后为了加强绝缘利用热固性树脂浸渍绝缘带形成的，其中的绝缘带以层叠体的形式构成，该层叠体由含有云母细微颗粒以及链烷烃粉末以及加固材料部分的组合云母带组成，该链烷烃粉末被熔化然后固化，以实现云母细微颗粒之间以及组合云母带和加固材料部分之间的粘接。
本发明的其它目的和优点在下面的介绍中陈述(通过该介绍一部分是很明显看到的，或通过实践本发明可以认识到)。本发明的目的和优点通过利用各种手段和在所提权利要求中特别指出的组合方式可以实现和达到。
包含在并构成说明书一部分的附图表示了本发明的代表性的各优选实施例，并且连同上面提供的总的介绍以及下面提供的对各优选实施例的详细介绍用以解释本发明的原理。
图1是示意表示按本发明的实例1制成的组合云母带的断面图；
图2是示意表示在本发明的高压电气装置中使用的绝缘线圈结构的断面图；
图3是表示在实例1、2和比较用实例中的绝缘线圈的电容随时间的变化的曲线图；
图4是表示在实例1、2和比较用实例中的tgδ的数值随施加的电压变化的曲线图；和
图5是表示在实例1、2和比较用实例中的tgδ的数值随温度变化的曲线图。
本发明涉及一种高压电气装置例如高压旋转电机，具有利用浸渍热固性树脂的绝缘带加强绝缘的电力线圈。用于根据本发明的电气装置的绝缘带由组合云母组成，该组合云母是细微的云母颗粒、聚烯烃组系的合成物浆料或者链烷烃粉末以及加固材料部分制成的。
为了制成根据本发明的绝缘带可以使用天然云母或合成云母。对于天然云母有白云母和金云母，白云母可以煅烧的或非锻烧的形式利用，至于云母的电绝缘和耐热性能随它们的种类和类型而变。因此，根据所需的热、电和机械性能，选择用在绝缘带中的适当的云母。
用于根据本发明的绝缘带的合成物浆料是聚烯烃组系的热塑性树脂，是由聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯等作为原材料通过机械或化学处理形成的单位体积具有大的表面积的浆状多支纤维或不规则尺寸的颗粒形成的。在本发明中希望采用20到1000ml(毫升)的加拿大标准打浆度(freeness)的合成物浆料。
在本发明中，希望按重量计每100份云母包含2到12份该合成物浆料。如果合成物浆料的混合比率按重量计少于2份，该合成物浆料不能充分地起到固着细微云母颗粒的作用。此外，该合成物浆料经熔化和固化，不能形成足够的粘接强度来粘接各细微云母颗粒以及将细微的云母颗粒与加固材料相粘接。因此，这就会引起在绝缘带中的云母往往会脱落或离散。按重量计合成物浆料超过12份会使绝缘带多孔程度降低，这会在热固性树脂的真空压力浸渍的过程中浸透性能降低，从而降低电绝缘性能。
根据本发明，可以用链烷烃粉末来代替上述聚烯烃组系的合成物浆料。希望所使用的链烯烃粉末的熔点最低为75℃，颗粒尺寸为50到70目。
所使用的数量为按重量计每100份云母5到30份链烷烃粉末。假如被熔化而后固化的链烷烃粉末的混合比率按重量计小于5份，则合成物链烷烃粉末在各细微云母颗粒之间以及组合云母层和加固材料部分之间(一个层叠在另一个上，以制备用于本发明的绝缘带)不能形成足够的粘接强度。因此，云母层往往会脱落或者云母颗粒往往会离散。另一方面，如果链烷烃粉末的混合比率按重量计超过30份，则使该带的多孔程度降低。因此，在真空压力浸渍热固性树脂的过程中，不能使热固性树脂充分地浸透，导致绝缘能力下降。
作为一种加固材料，可以将纸、塑料薄膜、纺织物(布)、非纺织物等用在本发明的绝缘带中。根据对于机械强度、绝缘和耐热要求性能确定适当的加固材料。例如，为了增强聚烯烃组系的合成物浆料的粘接强度，有机的纺织或非纺织物的加固材料是合乎需要的。此外，在需要更高耐热等级的场合，作为加固材料聚胺脂薄膜之类是所希望的，因为其耐热性能是优异的。
在本发明中应用组合云母带作为绝缘带。组合云母带是通过使范凸轮滚子分离(Slitting the master roll)由层叠在加固材料上的组合云母的范凸轮滚子得到。因此，应当指出，按相同的方式用范凸轮滚子得到的2米或小于2米的组合云母片也是可用的。
下文介绍制成本发明中采用的组合云母带的方法，首先制备以经粉碎的细微云母颗粒与组合浆料或链烷烃粉末的混合物淤浆。由这种淤浆利用改良型长网造纸机或圆筒式造纸机按照公知的方式制成组合云母。然后，将组合云母层叠在适当的加固材料上并在一定压力下加热。例如借助如通常所用的热压延辊进行上面介绍的加压加热，在这一加压加热的过程中，包含在组合云母中的合成物浆料或链烷烃粉末部分地或全部熔化。因此，合成物浆料或链烷烃粉末固化并用以粘接云母颗粒以及将云母颗粒和加固材料相粘接。
由于利用固化的合成物浆料或链烷烃粉末使细微云母颗粒彼此牢固地粘接使得在绝缘带中的云母含量可以提高。这意味着，根据本发明的绝缘带可以具有云母固有特性的优点，另外，在作为电绝缘的应用时可以防止脱落或云母颗粒离散。因此，使得能够提供一种具有优异的绝缘强度和耐热性能的高压电气装置。还应当指出的是，用于根据本发明的组合云母带的合成物浆料或链烷烃粉末不包含氮原子，以及接着应指出，可以为了重新使用对由该绝缘带卷绕的电力线圈重新加工，这是由于假如灼热上述合成物浆料或链烷烃粉末不会产生有害气体例如氰化氢。
〔实例〕
实例1
制备一种淤浆，其按重量计包含100份以焙烧的白云母为基质的云母纸以及3份聚丙烯合成物浆料，该浆料含有平均1.0毫米的纤维，打浆度为700ml。然后，利用公知的长网目型造纸机按造纸方法制备组合云母层。在脱水和干燥之后，将组合云母层连续地层叠在用作加固材料的聚酯薄膜的一个表面上，接着使该层叠体加热通过压延辊，以便得到组合云母带。
图1是示意表示所形成的组合云母带1的断面图。如图1所示，组合云母带1以层叠体的形式构成，包含组合云母层2以及用作加固材料部分的聚酯薄膜3，所述组合云母层2包含云母细微颗粒4和聚丙烯合成物浆料5。在压延阶段，合成物浆料5被熔化。当后者被固化时，固化的合成物浆料5使细微的云母颗粒4彼此牢固地粘接以及使组合云母层2牢固地粘接到加固材料部分(聚酯薄膜3)上。
实施例2
制备一种淤浆，包含按重量计100份的硬的非燃型白云母以及按重量计15份的平均颗粒尺寸为60目的链烷烃粉末。然后利用公知的长网目型造纸机按造纸法制备组合云母层。在脱水和干燥之后，将该组合云母层连续地层叠在作为加固材料部分的聚酯薄膜上，接着，使该层叠体加热通过一压延辊，以便得到组合云母带。
比较例
利用包含硬非燃型白云母和芳族聚酰胺的淤浆按造纸法制备组合云母层。然后，利用一种包含环氧树脂作为主要成份的粘接剂将因此制备的组合云母层粘接到聚酯薄膜的一个表面上，得到一种组合云母带。
表1中表示在实例1、2和比较例中得到的组合云母带的特性。
                  表1
    实例1     实例2     比较例
厚度(毫米)     0.065     0.065     0.065
粘接剂(克/平方米)     0     0     6.6
云母(克/平方米)     53     52     43
抗拉强度(千克/厘米)     3.6     3.5     3.5
击穿电压(千伏)     6.9     6.9     6.3
在表1中所示的抗拉强度和击穿电压是按照JIS(日本工业标准)C2116测试的。
如表1中所示，在实例1、2和比较例中的组合云母带的平均厚度均为0.065毫米。此外，在实例1和2中单位面积的云母数量高于比较例，这是因为在本发明的实例中没有使用粘接剂例如环氧树脂。此外，可发现在实例1和2中的组合云母带在抗拉强度方面基本上等于而在击穿电压方面则优于在比较例中的组合云母带。
将在实例1、2和比较例中制备的组合云母带按常规方法围绕导体卷绕，然后利用该绝缘导体制备如图2所示的六角形绝缘线圈股11。将多个六角形线圈股11彼此层叠，然后围绕形成的层叠结构卷绕组合云母带。此外，对该绝缘层叠结构在真空压力条件下综合利用包含双酚A型环氧树脂以及甲基六氢邻苯二甲酸酐(methylhexahydrophtalicanhydride)的树脂混合物进行浸渍处理，接着进行热固化该树脂，制备用于高压旋转电机的绝缘线圈。
对在制备绝缘线圈过程中的组合云母带的可加工性进行检验。发现在本发明实例1和2中得到的组合云母带具有足够的抗弯强度，在可加工性方面是令人满意的。此外，看不到细微云母颗粒的离散。
抗弯强度是按照JIS-K6911规定的方法测试的。具体地说，由组合云母带通过利用叠层切片制成一层叠的片，然后，利用先前所述的树脂浸渍该层叠的片。发现经树脂浸渍的层叠的片抗弯强度对于实例1为60千克/平方毫米，对于实例2为62千克/平方毫米，对于比较例为54千克/平方毫米，明显地低于实例1和2。
还根据从开始加压起根据电容随时间的变化检验树脂浸渍能力。实验数据表示在图3中。由图3可以明显看出，在树脂浸渍能力方面实例1和2优于比较例。
此外，在图4和5中表示对于线圈的绝缘层进行检验的结果，它们表示tgδ与施加电压之间以及tgδ与温度之间的相互关系。如图4所示，在tgδ一电压特性曲线方面实例1和2基本上等同于比较例。在绝缘线圈中，公知浸渍树脂是流动的，使得在绝缘层内产生空隙，导致tgδ增加。由图5可以看出，实例1和2与比较例相比在tgδ相对于温度产生的上升是适中的。这清楚地证明浸渍树脂的流动和在绝缘层内空隙的产生被抵制了，表明在本发明每个实例中形成满意的绝缘层。
对于本技术领域的熟练人员还提供更多的便利易于进行各种改进。因此，广义讲本发明并不限于特定的细节以及其中所述和所示的代表性的实施例。因而，在不脱离由所提出的权利要求所限定的本发明总的构思或范围以及其等效物的前提下可以进行各种改进。

Claims (7)

1.一种高压电气装置，包含电力线圈，电力线圈的导体利用绝缘带(1)卷绕，接着浸渍用于电绝缘的热固性树脂，其中绝缘带(1)是一由细微的云母颗粒(4)与合成物浆料(5)的组合云母(2)以及加固材料(3)组成的层叠体，以及其中利用熔化和固化的合成物浆料实现细微云母颗粒(4)之间以及细微云母颗粒(4)与加固材料(3)之间的粘接。
2.根据权利要求1所述的高压电气装置，其特征在于，所述组合云母(2)按重量计包含100份细微云母颗粒(3)以及2到12份合成物浆料。
3.根据权利要求1所述的高压电气装置，其特征在于，所述合成物浆料(5)由聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯或它们的混合物组成。
4.根据权利要求1所述的高压电气装置，其特征在于，所述合成物浆料(5)具有的打浆度为20到1000毫升。
5.一种高压电气装置，包含一通过围绕导体卷绕绝缘带，接着利用热固性树脂浸渍所述绝缘带(1)以加强绝缘制成的线圈，其中所述绝缘带(1)以层叠体的形式构成，该层叠体由包含细微云母颗粒(4)和链烷烃粉末的组合云母(2)以及加固材料部分组成，所述链烷烃粉末被熔化然后固化，实现所述细微云母颗粒(4)之间以及所述组合云母(2)与所述加固材料部分之间的粘接。
6.根据权利要求5所述的高压电气装置，其特征在于，所述组合云母(2)按重量计包含100份细微云母颗粒(4)和5到30份链烷烃粉末。
7.根据权利要求5所述的高压电气装置，其特征在于，所述链烷烃粉末的颗粒尺寸为50到70目。
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