CN1287673A - 制造含有云母的绝缘带的方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提出生产用于旋转高压电机的线圈的含有云母的绝缘带的方法,它们在缠绕后在真空高压下可用无溶剂的人造树脂浸渍,并可接着在加热作用下硬化,其中在除纯云母外还具有有机和/或无机纤维的含纤维云母薄膜上撒上粉末漆形式的环氧树脂混合物,并且含纤维云母薄膜撒上粉末漆的一面在压力和高温下粘在载体上。

Description

制造含有云母的绝缘带的方法及其应用
本发明涉及制造用于旋转高压电机的线圈的含有云母的绝缘带的方法，它们可在缠绕后在真空高压下用无溶剂的人造树脂浸渍，接着在加热作用下硬化，本发明还涉及其在旋转高压电机的主绝缘中的应用。
为了绝缘旋转高压电机中的线圈单元，近年来基于真空高压浸渍的浸渍技术被广泛应用。而且出于结构技术的原因线圈单元不是由成型线圈构成，就是由导体棒，尤其是定制棒(Roebelstaebe)构成。在此线圈单元上设置一个含有云母的主绝缘，并且以真空高压浸渍方法继续处理。其中环氧树脂，最好是低粘度无溶剂的树脂被用作浸渍树脂。
由多个缠绕层构成的、含有云母的主绝缘在真空高压中浸渍，可能引起缠绕层间局部放电的空隙被完全填充，在浸渍树脂硬化后形成电气和机械上稳定的绝缘壳。
主绝缘的缠绕层由含有云母的绝缘带构成。其制造方法是云母薄膜与多孔载体用粘合剂粘合在一起。此多孔含有云母的绝缘带的任务是在真空高压下以最大可能规模接纳前述浸渍树脂。
近年来对含有云母的绝缘带的需求在增长，除了可非常好地用现代绕线机操作之外，还应提供良好的可浸渍性，因为由于发电机尺寸和功率的增大要求大的绝缘壁厚。
现有绝缘带仅能部分满足此要求，因为由于其物理和化学结构，它对渗透浸渍树脂起阻碍作用，因此在长浸渍时间下浸渍深度，也就是说在被浸渍的线圈层的数目，对于大的绝缘壁厚来说是不够的。
本发明的目的在于，给出本说明书开始处所述的含有云母的绝缘带，它除了有很好的在现代绕线机上绕制性能外，还具有在真空高压浸渍中明显更好的浸渍性能。此外，此含有云母的绝缘带容易生产并稳定地贮存。
本发明的解决方案是如此生产含有云母的绝缘带，在除纯云母外还含有有机和/或无机纤维的含纤维云母薄膜上撒上粉沫漆形式的环氧树脂混合物，并且把含纤维云母薄膜的撒有粉末漆的一侧在压力和高温下贴到载体上。
载体最好由玻璃织物、纤维网(Vlies)或塑料薄膜构成。
通过在云母薄膜中加入纤维，它变成多孔的，从而提高了其在真空高压浸渍时对浸渍树脂的毛细作用。导致的优点是缩短了浸渍时间以及可以用更高粘度的树脂进行浸渍，以使得可以完全用浸渍树脂进行很大绝缘壁厚的浸渍。
纤维相对于含纤维云母薄膜重量含量最好在3％至50％之间。含量低于3％时对浸渍性能没有改善；当含量超过50％时含有云母的绝缘带的电稳定性下降。
本发明的其它优点出现于以下条件下：含有纤维的云母薄膜中的有机和/或无机纤维具有0.1至20微米的平均直径和0.5至10毫米的平均长度。
按照本发明有机纤维选用芳族聚酰胺或芳族聚脂，如聚乙烯对酞酸盐(Polyethylenterephthalat)，无机纤维选用E-玻璃，S-玻璃，硅玻璃和铝。
按照本发明方法的另一方案，含有纤维的云母薄膜具有作用于无溶剂的人造树脂的硬化加速剂，最好是锌环烷酸盐(Zinknaphthenat)。
此外粉末状环氧树脂混合物可具有一个硬化剂(Haerter)，最好是胺硬化剂。
按本发明方法以粉末漆形式使用的环氧树脂混合物具有超过85℃的软化点。
本发明还涉及以上述方法生产的含有云母的绝缘带作为主绝缘在旋转高压电机中的应用，其中含有云母的绝缘带以多层围着线圈缠绕，然后在真空高压下用无溶剂的人造树脂浸渍。
此外，在上述真空高压浸渍时最好采用无溶剂的人造树脂，例如基于双酚类-A或双酚类-F的环氧树脂的环氧-酸氢化物混合物(Epoxid-Saeureanhydridmischungen)。
环氧树脂-酸氢化物通常在60-70℃上加热，以得到浸渍过程所需之足够低的粘度。按本发明方法生产的含有云母的绝缘带可在具有明显提高粘度的树脂中成功地浸渍，并且特别适合于在仅加温到约30℃的树脂中浸渍，因此大多数具有很高的浸渍粘度，例如具有苯乙烯或乙烯醇作为单体的聚脂。
现在借助图1和图2和实施例详细说明本发明。
例1
具有160克/平方米单位面积重量的含纤维云母薄膜由未焙烧的白云母或金云母以及5％(重量)的无碱E-玻璃-短纤维的混合物组成，短纤维具有8微米平均直径和约3毫米的纤维长度，它被浸渍在有锌环烷酸盐的丁酮溶剂中并蒸发掉溶剂，此具有约4克/平方米锌环烷酸盐的预先浸渍的含纤维云母薄膜用具有≥85℃软化点的粉末状环氧树脂混合物撒上，并用一可加热的压延机在压力和加热作用下粘在载体上。为了得到特别好的在真空高压浸渍时的浸渍效果，在环氧树脂混合物中可另外添加硬化剂，最好是胺硬化剂。
以下材料可作为载体使用：
a)具有23克/平方米单位面积重量的玻璃织物，它用2克/平方米的可流动分散开的酰基树脂(Acrylharz)涂覆，然后在100℃下在烘箱中加温硬化酰基树脂，或者
b)具有23克/平方米单位面积重量的玻璃织物，它用0.5克/平方米的锌环烷酸盐涂覆，或
c)具有20克/平方米单位面积重量的聚脂纤维网，或
d)具有42克/平方米单位面积重量的聚脂薄膜。
例2
具有160克/平方米单位面积重量的含纤维云母薄膜由未焙烧的白云母或金云母以及5％(重量)的无碱E-玻璃-短纤维的混合物组成，短纤维具有8微米平均直径和约3毫米的纤维长度，它被预先用环氧树脂混合物溶剂浸渍在丁酮(Methylethylketon)中。在蒸发掉溶剂后在含纤维云母薄膜中粘上约4克/平方米的环氧树脂。通过这个措施在后面的处理中避免了云母屑的脱落，这种含纤维的云母薄膜能承受机械负载。
这样预浸渍的云母薄膜用具有≥85℃软化点的粉末状环氧树脂混合物撒上，接着，已撒过的含纤维的云母薄膜用一个可加热的压延机在压力和加热作用下粘在载体上。
以下材料可作为载体使用：
a)具有23克/平方米单位面积重量的玻璃织物，它用2克/平方米的可流动分散开的酰基树脂涂覆，然后在100℃下在烘箱中加温硬化，或者
b)具有20克/平方米单位面积重量的聚酯纤维网，或
c)具有42克/平方米单位面积重量的聚酯薄膜。
与现用含有云母的绝缘带比较在真空高压浸渍时的浸透层数很好地说明了本发明方法生产的含有云母的绝缘带的优点。
为此目的，型材棒各被20层含有云母的绝缘层半重叠地缠绕，绝缘的正面用树脂灌注，这样形成的成型棒用以模拟一个导体棒形成的线圈，它在60℃下用无溶剂的环氧-酸氢化物混合物-浸渍树脂浸渍3小时，硬化后横剖开成型棒，以测量浸渍深度。
以上述方式采用了一个按照例1a)本发明方法生产的含有云母的绝缘带(样品A)和一个结构上相同的不添加纤维的现用含有云母的绝缘带(样品B)进行比较。
比较结果示于图1和图2。
由图1可见采用本发明方法生产的含有云母的绝缘带A时全部绝缘厚度，即20层的厚度被浸透，而没有添加纤维的现用绝缘带B只浸透了绝缘厚度的三分之二。这样必然存在层间空隙，它会引起部分放电，从而导致绝缘体系失效。
在另一个试验中型材棒在含有云母的绝缘带上半重叠地绕10层，绝缘的正面用树脂灌注，这样形成了用以模拟导体棒绕制的线圈的成型棒。按照例1a本发明方法制造的样品A和现有技术制造的不添加纤维的含有云母的绝缘带(样品B)被用作含有云母的绝缘带。
接着，硬化的样品A及样品B的成型棒进行热老化循环试验，在一个循环中成型棒加热到155℃上16小时，然后降至室温。在每次老化循环后测量损耗因子(tgδ)作为电压的函数。这样得到的最大升高(Δtgδ最大)再现了每次循环之后电和机械的绝缘状态。升高值愈大说明绝缘更早变差，这将导致电击穿，从而导致绝缘失效。
图2示出热老化循环数与最大损耗因子升高(tgδ最大以％为单位)的关系。
由图2可见，未添加纤维的含有云母的绝缘带(样品B)在经过少量老化循环之后已经呈现出比被比较的按本发明方法生产的样品A更高的最大损耗因子升高，这也导致绝缘非常迅速地剥离。
可应用性
本发明的方法所生产的含纤维和云母的绝缘带在用于导体棒这样的线圈形式时呈现特别好的长期性能，同样在多次热老化循环后也呈现好的性能，此外还呈现出特别小的剥离趋势。

Claims (12)

1．用于旋转的高压电机的含有云母的绝缘带的生产方法，它们在缠绕后在真空高压下可用无溶剂的人造树脂浸渍，并可接着在加热作用下硬化，其特征在于，在除纯云母外还具有有机和/或无机纤维的含纤维云母薄膜上撒上粉末漆形式的环氧树脂混合物，并且含纤维云母薄膜撒上粉末漆的一面在压力和高温下粘在载体上。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，载体是玻璃织物，纤维网或塑料薄膜。
3．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在含有纤维的云母薄膜中的有机和/或无机纤维具有0.1至20微米的平均直径。
4．如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在含有纤维的云母薄膜中的有机和/或无机纤维具有0.5至10毫米的平均长度。
5．如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在含有纤维的云母薄膜中的纤维部分占总重量的3％至50％。
6．如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，有机纤维选用芳族聚酰胺或芳族聚脂，如聚乙烯对酞酸盐。
7．如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，无机纤维选用E-玻璃，S-玻璃，硅玻璃和铝。
8．如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，含有纤维的云母薄膜具有作用于无溶剂的人造树脂的硬化加速剂，最好是锌环烷酸盐。
9．如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，基于环氧树脂混合物的粉末漆还具有硬化剂，最好是胺硬化剂。
10．如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，形成粉末漆所用的环氧树脂具有≥85℃的软化点。
11．按照权利要求1至10生产的含有云母的绝缘带作为主绝缘在旋转高压电机中的应用，其中含有云母的绝缘带以多层围绕着线圈缠绕，并且接着在真空高压下用无溶剂的人造树脂浸渍。
12．如权利要求11所述的应用，其特征在于，无溶剂的人造树脂由环氧树脂-酸氢化物混合物组成，它最好是基于双酚类-A或双酚类-F的环氧树脂。
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