CN1737958A - 具有优异端面绝缘的铁心和处理铁心端面以得到绝缘涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在铁心端面上具有包含属于说明书限定为有机硅聚合物的纯有机硅聚合物、改性有机硅聚合物和/或混合有机硅聚合物的干燥的涂膜并具有至少0.5μm平均膜厚度、至少30V击穿电压和至少400℃空气中耐热性的绝缘涂层的一种铁心；和生产该铁心的方法，包括形成铁心，然后使用一种或多种的纯有机硅聚合物、改性有机硅聚合物和/或混合有机硅聚合物对铁心进行浸渍或喷涂处理。该铁心在绝缘性能、耐腐蚀性、涂层对基础磁铁的粘合性、耐热性和磁性的改进效果等方面极其优异，该方法使得在低温和短时间内进行铁心的绝缘处理，无需例如脱气、退火等的预处理。

Description

具有优异端面绝缘的铁心和处理铁心端面以得到绝缘涂层的方法
技术领域
本发明涉及铁心，它具有在使用磁钢片生产铁心的过程中由铁心的切割、冲压等所产生的、经过处理而被在绝缘、粘合性、耐腐蚀性等方面极其优异的绝缘涂层所覆盖的端面，和涉及该铁心的绝缘处理的方法。
此外，本发明涉及电气设备的铁心，在其上面涂敷和沉积了具有Si-O键的硅化合物以便改进各种性能和防止短路，和涉及生产它的方法以及涉及高温操作电气设备和生产该设备的方法。
在这里，“变压器”是一种电气设备，它们是在通过堆叠或缠绕磁性材料所产生的并包括用于改变电压的高频带的静止装置的广义上的电机铁心、发电机和变压器。“磁性材料”是指取向磁钢片，非取向磁钢片，无定形金属，埃莫合金，和用于从大型到小型变压器的具有铁磁性的其它已知软磁材料。
背景技术
当使用非取向磁钢片用于电机铁心或静止装置时，该铁心是通过切割磁钢片线圈，将它冲压成预定的成形体，堆叠预定数目的这些成形体，然后利用焊接、嵌缝、螺栓连接、管箍、浇铸、粘结等夹紧它们而最终制得。对于使用由取向性硅钢片制成的变压器铁心的情况，条形线圈被切割、切削或冲压成预定的成形体，之后将这些成形的片材制成堆叠式铁心或线绕式铁心。变压器大概分为三种类型：
1)有取向磁钢片堆叠形成铁心的主要为中型到大型的“堆叠式变压器”
2)有取向磁钢片或无定形金属卷绕形成铁心的小型的“缠绕式变压器”
3)“小型的变压器”包括附着于设备上的切换功率电源附件，它们主要有非取向磁钢片、取向磁钢片、无定形金属和埃莫合金作为堆叠和线绕式铁心(EI铁心等)。
1)的称作“堆叠式变压器”的中型到大型变压器是用于超高压变电站和一次变电站至中间变电站中的变压器。它们是通过堆叠取向磁钢片和用螺帽和螺栓或专用胶带固紧它们或如果需要的话将绕线退火或涂上清漆和附装来生产的。
2)的称作“缠绕式变压器”的小型变压器是位于中间变电站的下游的配电用的小型变压器。它们是通过将切割的取向磁钢片和无定形金属卷绕成预定的尺寸，将它成形，然后应变退火，再次成形，和然后卷绕该导体来组装的。
3)的附着于电气设备上的EI铁心和其它小型变压器不局限于取向磁钢片并且也可以使用非取向磁钢片。它们是通过将片材切削或冲压成预定的尺寸，然后堆叠来形成的。有时它们也通过卷绕来生产。
注意，上述区别特征仅限于日本。在其它国家，特别在欧洲，没有2)的分类。这被认为属于分类1)的小型。
全部变压器基本上主要使用磁钢片或无定形金属作为铁心的材料以确保效率。
在这些之中，磁钢片是通过钢铁制造商生产的。在钢铁制造商那里的最终形式通常是厚度为0.20-0.70mm的缠绕成线圈的钢片。它被切割成所需要的宽度，然后进一步切削到所需要的长度和切削成最终的尺寸。
磁钢片的表面通常加以处理以使之具备绝缘涂层。涂清漆和上蓝是为了改进铁心端面(通过冲压、切削等形成的表面)的耐腐蚀性和绝缘性能。以这种方式使用的磁钢片的表面绝缘涂层对于耐腐蚀性、打孔性、可焊性和绝缘性能有影响作用。尤其，为了在堆叠时改进钢片之间的绝缘性能从而抑制因涡流损失所造成的铁损耗的增加，人们已经进行了有关绝缘性能的改进的许多研究。
过去，作为钢板表面的绝缘涂敷剂，有机型涂层剂已经用于取向性硅钢片，而无机型、有机型和复合无机-有机型涂层剂已经根据应用或目的来用于非取向硅钢片。优良的耐热性绝缘膜是取向性硅钢片所需要的，因为在二次再结晶退火过程中在钢片的表面上形成了镁橄榄石膜，因此必须进行在800-900℃下的热压平处理以促使线圈固定和除去应力。另外，取向性硅钢片利用薄膜张力效应而在铁损耗和磁应变上有相当大的改进。如上所述，作为绝缘涂层的有机型涂层剂不适合于取向性硅钢片。通常，无机型涂层在耐热性和可焊性上表现优异，但打孔性较差。另一方面，有机涂层在打孔性和粘合性上表现优异，但耐热性和可焊性较差。近年来，为了消除这两者中的缺陷，能显示这两者之间性能的复合无机-有机型涂层已经得到普遍使用。然而，对于仅仅在生产钢片时形成的绝缘涂层，该绝缘性能是不够的，或对于包括退火步骤的情况，绝缘性能显著下降，因此涂清漆或其它绝缘措施变得十分必要。
尤其，近年来已经发现，在通过冲压或切削所形成的铁心端面上的绝缘性能对于铁心效率有大的影响。仍然需要开发一种用于处理铁心端面的工业上有利的技术。然而，对于过去常用的铁心端面的绝缘处理的方法，尽管耐腐蚀性或绝缘性能的改进是比较有效的，但是粘合性、涂层强度和绝缘性能是不够的。
例如，上蓝不仅导致绝缘和耐腐蚀性差，而且导致稳定性差和在热处理步骤中引起巨大的经费增加。
此外，利用有机化合物或主要由有机化合物组成的清漆的处理在其自身上对于耐腐蚀性和绝缘是有效的，但是对于粘合性、涂层强度、绝缘和耐热性是不够的。尤其，润湿性差的问题是指需要清洁或退火作为预处理。此外，同样对于耐热性，当铁心形成过程包括铝压铸或其它热处理时，这是不合适的。
此外，利用磷酸盐或另一种无机型绝缘涂层的处理，象利用有机型和半有机型涂层的处理一样，需要预处理和需要高温干燥。同样在涂布性能上也有这样一些问题：厚的涂敷是困难的，粘合性差，由于退火而使绝缘涂层脱落等等。从工作环境和效率考虑，这些先有技术有许多问题，因此需要进一步的改进。
此外，酚醛树脂层压材料、聚硅氧烷树脂层压材料、模塑加工的苯酚产品和其它合成树脂绝缘材料用作绝缘体，但是这些不直接涂敷在铁心的端面上，而是作为制品来缠绕或粘附，因此无法防止因毛刺等引起的端面的绝缘性能下降的问题。
另外，近年来也已经生产使用无定形金属作为铁心材料的变压器，但是在变压器的生产中，由于在“铁心插入(束紧)”时的“弱劲度”，需要进行临时的紧固，因为无定形箔会“撕裂”。防止“撕裂”的措施是必要的。完工的变压器的铁心主要浸入油中，但是用于防止“撕裂”的临时紧固和固定溶液需要抗油性。这对于从工作效率和劳动卫生的观点所寻求的各种性能有着固有的限制。
作为电气设备，有马达、激励器、发电机、变压器、电抗器和其它电磁仪器或加热器等等。电磁仪器通常是由输送电流的导体和输送磁通量的磁路组成。
大量的电流穿过导体而实现了电磁仪器的高输出量。然而，如果大的电流穿过导体，导体或周边材料受热，破坏了导体或磁性材料的电绝缘性能，并在固紧设备的各个元件时产生一些问题。
该磁路使用铁心和磁轭。大部分所使用的铁心是磁钢片的堆叠体。为了捆扎该堆叠的铁心，常常采用嵌缝、焊接、螺栓连接等等。对于嵌缝和焊接，在堆叠的层之间发生电子短路。对于交流励磁，产生了短路电流和引起设备性能的下降。因此，有时模塑或粘结用于磁钢片之间的捆扎。然而对于模塑或粘结，使用高温是不可能的。
在加热器中，加热元件被紧固和通过陶瓷或能耐受高温的其它元件来绝缘。这些紧固是部分的。时间和劳动是装配工艺所需要的，而且有时噪音和振动因为部分紧固而成为问题。对于粘结等，完全的紧固是可能的。如果可以确保绝缘，该工艺过程变得简单和自动化也是可能的，但是目前还没有能在高温下使用的粘结方法。
发明的公开
本发明的目的是提供覆盖端面的极其快速和容易的涂敷方法，作为处理铁心端面而得到绝缘涂层的新技术，代替普通的涂清漆、上蓝和其它热处理，这归因于以下事实：在以上蓝和涂清漆来改进铁心端面的耐腐蚀性和绝缘性能为基础的得到绝缘涂层的常规处理中烘烤之后，在绝缘涂层的粘合性、绝缘性能、耐腐蚀性、耐热性和工作效率中有许多问题。
本发明的另一个目是提供电气设备和能在高温下操作的该设备的生产方法。
本发明的再一个目的是提供在电短路及伴随包扎的应力和应变方面受到抑制的且在表面上改进的电气设备元件，和该元件的简单包扎方法。
(1)具有优异端面绝缘的铁心，其特征在于铁心的端面经过处理后得到了含有至少30％重量的已转化成SiO2的硅化合物并具有至少0.5μm平均膜厚度的绝缘涂层。
(2)根据在(1)中所述的具有优异端面绝缘的铁心，特征在于该绝缘涂层的平均膜厚度是至少2μm和击穿电压是至少30V。
(3)根据在(1)或(2)中描述的具有优异端面绝缘的铁心，特征在于该绝缘涂层在空气中具有至少400℃×1小时的耐热性。
(4)根据(1)至(3)中任何一项所述的具有优异端面绝缘的铁心，特征在于硅化合物是含有一种或多种下列物质的干燥涂层：硅树脂，碱金属硅酸盐，胶态二氧化硅，低熔点玻璃熔结料，由通过(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种物质的水解反应和脱水缩合反应所产生的化合物组成的纯有机硅聚合物，由通过(R3)nSi(X2)4-n(其中n是0-3的整数，R3是除烷基或苯基之外的有机官能团，当n＝2或3时多个R3可以是不同的，X2是由Cl或O(R4)表示的烷氧基，其中R4是烷基，和当n＝0、1或2时多个R4可以是不同的)表示的一种或多种物质的水解反应和脱水缩合反应所产生的化合物组成的改性有机硅聚合物，以及通过由(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种类型的化合物以及由(R3)nSi(X2)4-n(其中n是0-3的整数，R3是除烷基或苯基之外的有机官能团，当n＝2或3时多个R3可以是不同的，X2是由Cl或O(R4)表示的烷氧基，其中R4是烷基，当n＝0、1或2时多个R4可以是不同的)表示的一种或多种物质的水解反应和脱水缩合反应所产生的混合有机硅聚合物。
(5)根据(4)所述的具有优异端面绝缘的铁心，特征在于该纯有机硅聚合物是这样的化合物，其中在R1和R2烷基中的碳原子数不超过4，且该化合物通过选自四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、单甲基三甲氧基硅烷、单甲基三乙氧基硅烷、单甲基三异丙氧基硅烷、单甲基三丁氧基硅烷、单乙基三甲氧基硅烷、单乙基三乙氧基硅烷、单乙基三异丙氧基硅烷、单乙基三丁氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和二苯基二乙氧基硅烷中的一种或多种物质的水解反应和部分脱水缩合反应所产生的化合物，以及所述改性有机硅聚合物是丙烯酰基改性的有机硅聚合物、醇酸树脂改性的有机硅聚合物、聚酯丙烯酰基改性的有机硅聚合物、环氧基改性的有机硅聚合物、氨基改性的有机硅聚合物、乙烯基改性的有机硅聚合物和氟改性的有机硅聚合物中的一种或多种。
(6)根据(1)-(5)中任何一项所述的具有优异端面绝缘的铁心，特征在于所述绝缘涂层中除氧(O)、碳(C)、氢(H)、氮(N)、硫(S)和氟(F)以外的金属元素或半金属元素M主要是硅(Si)，和所述Si主要以具有Si-O键的形式存在，和除Si以外的所述M是选自Li、Na、K、Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Ti、Zr、Nb、B、Al、Ge、Sn、P、Sb和Bi中的一种或多种元素。
(7)根据(1)-(6)中任何一项所述的具有优异端面绝缘的铁心，特征在于Si、Li、Na、K、Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Ti、Zr、Nb、B、Al、Ge、Sn、P、Sb和Bi相对于所述绝缘涂层中除氧(O)、碳(C)、氢(H)、氮(N)、硫(S)和氟(F)以外的那些元素的总重量而言的总重量比率是至少90重量份，和在于Si相对于所述绝缘涂层中除O、C、H、N和S以外的那些元素的总重量而言的重量比是至少50重量份。
(8)根据(1)-(7)中任何一项所述的具有优异端面绝缘的铁心，特征在于该铁心体是由非取向磁钢片组成。
(9)在绝缘和耐腐蚀性上极其优异的变压器铁心，特征在于在磁性材料的堆叠钢片的端面和表面上具有由纯有机硅聚合物组成的绝缘涂层。
(10)在绝缘和耐腐蚀性上极其优异的变压器铁心，特征在于在由堆叠磁性材料组成的铁心中具有导体，和在磁性材料和导体的表面上和在两者之间具有由纯有机硅聚合物组成的绝缘涂层。
(11)根据在(9)或(10)中所述的在绝缘和耐腐蚀性上极其优异的变压器铁心，特征在于该绝缘涂层具有0.5-100μm的平均膜厚度和至少30V的击穿电压。
(12)由利用有机硅聚合物堆叠和结合在一起的已冲压成大体上相同形状的多个磁性材料片组成的用于电磁设备的磁性元件，所述用于电磁设备的磁性元件的特征在于它是在没有对磁性材料片局部施加应变和/或应力下被结合的。
(13)根据在(12)中所述的用于电磁设备的磁性元件，其中电枢铁心是由多个分开的铁心片组成。
(14)高温操作的电气设备，其特征在于具有被结合在一起的导体或多个导体和磁性材料且同时利用纯有机硅聚合物作为溶液来确保在相同或不同类型的相邻元件之间的电绝缘，该溶液有能力在相邻元件之间涂敷和干燥之后将相邻元件互相紧固和保持在一起并且甚至在超过200℃的高温下有能力紧固和包扎，该纯有机硅聚合物是由通过(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种纯有机硅聚合物的水解和部分脱水缩合反应所产生的化合物组成。
(15)加工铁心和处理铁心的端面以得到绝缘涂层的方法，该方法包括，当生产铁心时，将材料冲压或切削成预定的成形体，堆叠和夹紧它们，将它们退火或不退火，处理铁心的端面得到绝缘涂层，然后干燥和/或烘烤，所述处理铁心的端面以得到绝缘涂层的方法的特征在于作为绝缘涂层处理剂可以使用一种或多种下列物质：硅树脂，碱金属硅酸盐，胶态二氧化硅，低熔点玻璃熔结料，由包含通过(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种物质的水解反应和脱水缩合反应所产生的化合物的溶液组成的纯有机硅聚合物，由包含通过(R3)nSi(X2)4-n(其中n是0-3的整数，R3是除烷基或苯基之外的有机官能团，当n＝2或3时多个R3可以是不同的，X2是由Cl或O(R4)表示的烷氧基，其中R4是烷基，和当n＝0、1或2时多个R4可以是不同的)表示的一种或多种物质的水解反应和脱水缩合反应所产生的化合物的溶液所组成的改性有机硅聚合物溶胶，以及由(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种化合物和由(R3)nSi(X2)4-n(其中n是0-3的整数，R3是除烷基或苯基之外的有机官能团，当n＝2或3时多个R3可以是不同的，X2是由Cl或O(R4)表示的烷氧基，其中R4是烷基，和当n＝0、1或2时多个R4可以是不同的)表示的一种或多种物质的水解反应和脱水缩合反应所产生的化合物的溶液组成的混合有机硅聚合物溶胶，来进行浸涂和/或喷涂和/或刷涂以便在干燥和/或烘烤之后具有0.5-20μm的平均膜厚度。
(16)根据(15)中所述的处理铁心的端面以得到绝缘涂层的方法，特征在于该纯有机硅聚合物溶胶是其中在R1和R2烷基中的碳原子数不超过4的一种化合物，该化合物包括通过选自四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、单甲基三甲氧基硅烷、单甲基三乙氧基硅烷、单甲基三异丙氧基硅烷、单甲基三丁氧基硅烷、单乙基三甲氧基硅烷、单乙基三乙氧基硅烷、单乙基三异丙氧基硅烷、单乙基三丁氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和二苯基二乙氧基硅烷中的一种或多种物质的水解反应和部分脱水缩合反应所产生的化合物，以及特征在于改性有机硅聚合物溶胶是包含丙烯酰基改性的有机硅聚合物、醇酸树脂改性的有机硅聚合物、聚酯丙烯酰基改性的有机硅聚合物、环氧基改性的有机硅聚合物、氨基改性的有机硅聚合物、乙烯基改性的有机硅聚合物和氟改性的有机硅聚合物中的一种或多种的溶液。
(17)根据(15)或(16)中所述的处理铁心的端面以得到绝缘涂层的方法，特征在于在该绝缘涂层中除氧(O)、碳(C)、氢(H)、氮(N)、硫(S)和氟(F)以外的的金属元素或半金属元素M主要是硅(Si)，和所述Si主要以具有Si-O键的形式存在，和除硅以外的M是选自Li、Na、K、Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Ti、Zr、Nb、B、Al、Ge、Sn、P、Sb和Bi中的一种或多种元素。
(18)根据(15)-(17)中任何一项所述的处理铁心的端面以得到绝缘涂层的方法，特征在于Si、Li、Na、K、Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Ti、Zr、Nb、B、Al、Ge、Sn、P、Sb和Bi相对于所述绝缘涂层中除氧(O)、碳(C)、氢(H)、氮(N)、硫(S)和氟(F)以外的那些元素的总重量而言的总重量比率是至少90％，和在于Si相对于所述绝缘涂层中除O、C、H、N和S以外的那些元素的总重量而言的重量比是至少50％重量。
(19)根据(15)-(18)中任何一项所述的处理铁心的端面以得到绝缘涂层的方法，特征在于进一步向所述绝缘涂敷处理剂中添加作为填料的按固体含量计0.1-50重量份的一种或多种无机氧化物粉末颗粒、无机氧化物胶体物质、有机树脂粉末颗粒和有机树脂乳胶溶液，相对于100重量份的纯有机硅聚合物溶胶、改性有机硅聚合物溶胶和/或混合有机硅聚合物溶胶的SiO2计。
(20)根据(19)中所述的处理铁心的端面以得到绝缘涂层的方法，特征在于作为无机粉末颗粒或胶体物质可以使用具有7-5000nm初始颗粒尺寸的SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2和/或其复合物中的一种或多种。
(21)根据(19)中所述的处理铁心的端面以得到绝缘涂层的方法，特征在于作为该有机树脂粉末颗粒或乳胶溶液物质可使用选自具有50-10000nm粒度的聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氨酯、蜜胺树脂、苯酚树脂、环氧树脂和/或其共聚物中的一种或多种物质。
(22)根据(15)-(21)中任何一项所述的处理铁心的端面以得到绝缘涂层的方法，特征在于，当处理铁心的端面时，用至少两次重复的涂敷来处理它们，中间附带在室温到300℃下干燥至少30秒。
(23)根据(15)-(22)中任何一项的处理铁心的端面以得到绝缘涂层的方法，特征在于，当为了得到重复的涂层时，通过至少一种涂敷处理来涂敷已添加和共混了(19)-(20)中任何一项中所述的填料的绝缘涂敷剂而获得了在干燥之后包含填料的涂层的厚度为0.2-10μm，和在至少最后的涂敷处理中涂敷没有添加和共混填料的绝缘涂敷剂而获得了总绝缘涂敷剂的平均膜厚度为0.5-20μm。
(24)根据(15)-(23)中任何一项的处理铁心的端面以得到绝缘涂层的方法，特征在于该铁心是由非取向磁钢片组成。
(25)生产在绝缘和耐腐蚀性上极其优异的变压器铁心的方法，特征在于用纯有机硅聚合物涂敷由磁性材料的堆叠体组成的变压器铁心的端面或表面和然后干燥它而形成绝缘涂层。
(26)生产在绝缘和耐腐蚀性上极其优异的变压器铁心的方法，特征在于，堆叠磁性材料，附装导体，然后涂敷有机硅化合物的绝缘涂层并干燥它来紧固该磁性材料和导体。
(27)根据(25)-(26)中所述的生产在绝缘和耐腐蚀性上极其优异的变压器铁心的方法，特征在于该涂敷和干燥的绝缘涂层具有2-100μm的平均膜厚度和至少30V的击穿电压。
(28)根据(25)-(27)中任何一项所述的生产在绝缘和耐腐蚀性上极其优异的变压器铁心的方法，特征在于使用热固化型化合物作为纯有机硅聚合物。
(29)根据(25)-(28)中任何一项所述的生产在绝缘和耐腐蚀性上极其优异的变压器铁心的方法，特征在于使用通过制备通式(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3中的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的硅烷所获得的一种或多种处理剂作为纯有机硅聚合物，利用浸涂、喷涂和刷涂中的至少一种方法进行涂敷和干燥处理达一次或多次。
(30)根据在(29)中所述的生产在绝缘和耐腐蚀性上极其优异的变压器铁心的方法，特征在于该纯有机硅聚合物含有至少50％的Si(OX1)4和R1Si(OX2)3。
(31)根据(25)-(30)中任何一项的生产在绝缘和耐腐蚀性上极其优异的变压器铁心的方法，特征在于作为无机粉末颗粒或胶体物质添加和共混0.1-50重量份的SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2和/或其复合物中的一种或多种，相对于100重量份的在纯有机硅聚合物中作为添加剂所包含的SiO2计。
(32)根据(25)-(31)中任何一项的生产在绝缘和耐腐蚀性上极其优异的变压器铁心的方法，特征在于纯有机硅聚合物的干燥温度不超过200℃。
(33)由多个磁性材料片组成的用于电磁装置的磁性元件的简单包扎方法，所述用于电磁装置的磁性元件的包扎方法特征在于排列和组装所述多个磁性材料片，然后涂敷一种溶液，该溶液能通过干燥或将这些磁性材料片浸入该溶液中来包扎磁性材料片，然后加以干燥将它们结合在一起。
(34)用于电磁装置的磁性元件的简单包扎方法，特征在于将已冲压成大体上相同形状的多个磁性材料片进行堆叠，然后涂敷一种溶液，该溶液能通过干燥或将磁性材料片浸入该溶液中来包扎磁性材料片，然后加以干燥将它们结合在一起。
(35)根据(33)或(34)中所述的用于电磁装置的磁性元件的简单包扎方法，特征在于作为能通过干燥将磁性材料片包扎在一起的溶液，使用主要由纯有机硅聚合物和改性有机硅聚合物中的至少一种组成的溶液。
(36)根据(33)-(35)中任何一项所述的用于电磁装置的磁性元件的简单包扎方法，特征在于作为纯有机硅聚合物，使用通过由(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种物质的水解和部分脱水缩合反应所产生的有机硅化合物。
(37)根据(33)-(35)中任何一项所述的用于电磁装置的磁性元件的简单包扎方法，特征在于作为所述改性有机硅聚合物，使用丙烯酰基改性的有机硅聚合物、醇酸树脂改性的有机硅聚合物、聚酯丙烯酰基改性的有机硅聚合物、环氧基改性的有机硅聚合物、氨基改性的有机硅聚合物、乙烯基改性的有机硅聚合物和氟改性的有机硅聚合物中的一种或多种。
(38)根据(28)-(42)中任何一项的高温操作的电气设备的生产方法，特征在于作为在涂敷和干燥之后在相邻元件之间有能力将相邻元件互相地紧固和保持在一起并有能力甚至在超过200℃的高温下将它们紧固和包扎的一种溶液，使用由通过(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种有机硅化合物的水解和部分脱水缩合反应所产生的化合物组成的纯有机硅聚合物，将该溶液涂敷在导体或这些导体和磁性材料上或将导体或这些导体和磁性材料浸入该溶液中，然后加以干燥而使导体或这些导体和磁性材料结合在一起，同时确保了在相同或不同类型的相邻元件之间的电绝缘。
(39)根据(38)所述的高温操作的电气设备的生产方法，特征在于使用由(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的有机硅化合物组成的纯有机硅聚合物，它含有至少80％的至少n＝0、1的有机硅化合物以及具有1∶20到4∶1的n＝0的有机硅化合物与n＝1的有机硅化合物的组成比。
(40)根据(38)或(39)中任何一项所述的高温操作的电气设备的生产方法，特征在于使用热固化型纯有机硅聚合物作为纯有机硅聚合物(化合物)。
(41)根据(38)-(40)中任何一项的高温操作的电气设备的生产方法，特征在于作为添加剂向纯有机硅聚合物中添加0.1-10重量份的具有7-5000nm初始颗粒尺寸的Si02、Al2O3和TiO2中的一种或多种。
(42)根据(38)-(41)中任何一项的高温操作的电气设备的生产方法，特征在于在干燥后的厚度是2-100μm。
(43)根据(38)-(42)中任何一项的高温操作的电气设备的生产方法，特征在于干燥温度不超过200℃。
附图的简述
图1是在实施例中发明实施例3和发明实施例6的溶液进行烘烤而同时改变在干燥之后沉积厚度的情况下，在膜厚度和击穿电压之间的关系的视图；
图2是分开的铁心片的视图；
图3是被保持和紧固的那些堆叠的分开的铁心片的状态的视图；
图4是用包扎膜形成的堆叠的分开的铁心片的部分详图；
图5是在包扎膜上有缠绕线的堆叠的分开的铁心片的透视图；
图6是有浸入包扎溶液中的缠绕线的那些堆叠的分开的铁心片的状态的视图；
图7是被包扎在壳体中的那些堆叠的分开的铁心片的状态的视图；
图8是IPM转子的剖视图(a)和平面视图(b)；和
图9是用包扎膜形成的电抗器的剖视图。
实施本发明的最佳模式
在本发明中的铁心是马达、激励器、发电机、变压器、电抗器或其它能量转化设备的铁心，即磁钢片(包括用作磁性材料的不锈钢片和铁片)的堆叠铁心(包括网型、棒型、块型和其它铁心，浇铸的粉末芯，等等)。
铁心的加工过的端面和表面的一部分没有任何绝缘涂层或根本没有较多的涂层。对于在铁心的端面或表面上没有绝缘或绝缘差的铁心，有时候接触铁心的元件，如感应式电机的二次导体，用于紧固该铁心在马达、发电机等中的箱体，螺栓和其它紧固元件，绕线和磁铁，会与铁心发生短路并引起损耗的增加，这归因于短路电流和扭矩、推力或输出额的减少。
此外，当铁心的端面或表面的耐腐蚀性低时，该端面或表面容易生锈。生锈会损害记录装置的介质和编码器和其它精密传感器或引起各种机械故障，因此耐腐蚀性的改进是重要的。
过去，作为在使用磁钢片形成铁心时改进铁心端面或表面的绝缘和耐腐蚀性的措施，在将线圈材料冲压成铁心之后，采用涂清漆、涂漆、上蓝或其它热处理。
然而，在先有技术中，在涂清漆时，作为预处理，为了除去冲压时所沉积的冲压油，清洗、退火等是必要的，因此在设备、时间和费用方面带来诸多问题。此外，所形成的清漆层的粘着力、绝缘和耐腐蚀性是不稳定的，难以获得足够的效果，因此在涂清漆时会有一个问题，即不可能获得必需的厚涂层或更多。
此外，甚至对于上蓝，除了退火所花费的时间和费用的问题，还在氧化物膜的稳定性和耐腐蚀性上和在绝缘效果上有诸多问题。
发明人将绝缘涂层的改进寄托于溶液的不同组成、涂敷条件和干燥或烘烤条件。结果发现，具有极其优异的绝缘性能的铁心可通过使用主要由硅化合物组成的溶液作为端面处理剂来获得。
由至少30重量份的转化SiO2组成的涂层在绝缘性能上是优异的。尤其，发明人利用通过浸涂或喷涂主要由有机硅化合物组成的溶胶所形成的由纯有机硅聚合物、改性有机硅聚合物和/或混合有机硅聚合物组成的绝缘涂层，成功地开发了铁心端面涂料以及在短时间内无需预处理或高温干燥等就能获得具有优异的外观、粘合性、耐热性、耐腐蚀性、耐磨性和绝缘性能的一种涂敷方法。
在这里，“转化SiO2的重量”表示以硅氧烷(Si-O-Si)键的形式存在于硅化合物中的全部Si换算成SiO2形式的情况。
此外，“纯有机硅聚合物”是指通过(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种物质的水解反应和脱水缩合反应所产生的化合物，“改性有机硅聚合物”是指通过(R3)nSi(X2)4-n(其中n是0-3的整数，R3是除烷基或苯基以外的其它有机官能团，当n＝2或3时多个R3可以是不同的，X2是由Cl或O(R4)表示的烷氧基，其中R4是烷基，和当n＝0、1或2时多个R4可以是不同的)表示的一种或多种物质的水解反应和脱水缩合反应所产生的化合物，以及“混合有机硅聚合物”是指通过由(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种化合物和由(R3)nSi(X2)4-n(其中n是0-3的整数，R3是除烷基或苯基之外的有机官能团，当n＝2或3时多个R3可以是不同的，X2是由Cl或O(R4)表示的烷氧基，其中R4是烷基，和当n＝0、1或2时多个R4可以是不同的)表示的一种或多种物质的水解反应和脱水缩合反应所产生的化合物。
此外，这些有机硅聚合物的溶液状态是用纯有机硅聚合物、改性有机硅聚合物和混合有机硅聚合物制得。
本发明在下面进行详细说明。
本发明的特征在于在铁心端面上得到绝缘涂层的处理方法。溶液的组成的特征在于使用硅树脂、碱金属硅酸盐、胶态二氧化硅、低熔点玻璃熔结料、纯有机硅聚合物溶胶、改性有机硅聚合物溶胶和混合有机硅聚合物溶胶中的一种或多种作为溶液的组成。通过将铁心材料浸入该溶液中或通过喷涂来涂敷它，可以在冲压时形成的铁的暴露表面(即铁心端面或槽部)上形成均匀致密的涂层。
尤其，当所使用的硅化合物是纯有机硅聚合物溶胶、改性有机硅聚合物溶胶和混合有机硅聚合物溶胶中的一种或多种时，在低温下较短时间内完成干燥，在铁心端面上形成了具有良好粘合性和绝缘性的致密膜。
众所周知，在从这些溶胶形成的有机硅聚合物中，尤其纯有机硅聚合物的膜可获得更优异的耐热性并且对于包括退火步骤的铁心生产过程是最佳的。
此外，作为在较低温度下和较短时间内形成涂层的方法，可有效地将具有交联作用的除Si以外的其它金属或半金属即Li、Na、K、Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Ti、Zr、Nb、B、Al、Ge、Sn、P、Sb或Bi以溶于溶剂中的醇盐或氯化物形式引入并且引起与硅化合物一起的脱水缩合反应，因此加速了硅氧烷(Si-O-Si)键网络的形成。
当为了尝试获得高的绝缘电阻或电压电阻，耐腐蚀性或耐热性时，相对于每100重量份的全部有机硅聚合物的SiO2计，可以将0.1-50重量份(按固体含量)的一种或多种无机氧化物粉末颗粒、无机氧化物胶体物质、有机树脂粉末颗粒和有机树脂乳胶溶液作为填料加入到属于上述硅化合物中的有机硅聚合物中，因此获得了在绝缘和击穿电压的改进方面的极其显著效果，和作为复合效应，进一步改进了对于铁心端面或钢片表面的润湿能力。
在通过涂敷剂的处理中，预处理如清洗或退火是不必要的，而这种预处理是使用有机清漆或无机绝缘剂的普通情况所必要的。这带来一个优点，冲压的铁心材料可以直接处理，从而在夹紧之后获得绝缘涂层。
当涂敷一种绝缘剂溶液时，该溶液沉积在铁心端面上的能力可通过控制溶剂的类型以及溶剂的比率、浓度和粘度来加以控制。通过控制对于浸涂情况的拔出速度和对于喷涂情况的喷嘴形状、喷射速度等，与溶液的条件相结合，可以将该溶液涂敷到预定厚度。此时，当不能通过单一处理获得所需的厚度时，可以通过涂敷一次、在低温下干燥、然后再次浸涂或喷涂来获得该厚度。
对于本发明的硅化合物的情况，干燥条件是在低于300℃的低温下和在短时间内的干燥和烘烤。
尤其，当使用通过使用硅烷作为原料所获得的纯有机硅聚合物、改性有机硅聚合物或混合有机硅聚合物时，在室温至120℃左右下干燥就足够了。尤其，当使用改性有机硅聚合物或混合有机硅聚合物时，低温和短时间干燥可利用改性官能团的作用而成为可能。当需要短时间干燥时，按照与使用硅化合物时相同的方式，通过在高达300℃左右的温度下干燥，可使铁心端面的极其快速处理成为可能。
接着，解释本发明的这些限制的原因。
首先，将解释具有高绝缘性能的铁心材料的限制的原因。
本发明的铁心的特征在于一种涂层，该涂层具有至少0.5μm的平均膜厚度和在涂层中含有至少30重量份的换算为SiO2的硅化合物。
铁心端面的涂层的平均膜厚度要达到至少0.5μm的原因是这对于获得绝缘和耐腐蚀性的改进效果是必要的。对于低于0.5μm的平均膜厚度，如果局部存在涂层的薄部分，则不能获得足够的绝缘和耐腐蚀性。
此外，为什么有必要在涂层中包括至少30重量份的硅化合物(按SiO2计)的原因是这对于涂层的密度、绝缘性能和耐热性是重要的。尤其，优选包含至少50重量份、更优选至少75重量份的该化合物，以便改进绝缘性和耐热性。
另一个特征是该硅化合物包括一种或多种碱金属硅酸盐、胶态二氧化硅、低熔点玻璃熔结料、纯有机硅聚合物、改性有机硅聚合物和混合有机硅聚合物。
当由这些硅化合物处理表面和干燥它们时，绝缘涂层是致密的并形成了均匀涂层。所使用的碱金属硅酸盐是由M2OnSiO2mH2O(M：LiNa，K，n：1-4)表示的一种或多种化合物，如硅酸钠。
具有被称作尤其属于这些硅化合物当中的纯有机硅聚合物、改性有机硅聚合物或混合有机硅聚合物的有机硅化合物涂层的铁心的特征在于有充分均匀性的致密涂层并在耐腐蚀性和绝缘性能方面得到优异的性能。尤其，对于有纯有机硅聚合物涂层的铁心的情况，则有在较高温度下具备优异耐热性的优点。
作为最优选的绝缘涂层条件，在铁心端面上存在具有至少2.0μm、优选2.5-20μm平均厚度和具有至少30V击穿电压的由属于上述硅化合物当中的纯有机硅聚合物、改性有机硅聚合物和/或混合有机硅聚合物的干燥膜组成的绝缘涂层。
在铁心端面的形状和粗糙度上的铁心变化取决于材料的切削或冲压条件。如果有至少2.0μm的厚度，则任何变化被吸收和获得稳定的绝缘性能。如果该厚度太厚，则会产生费用问题或诸如绝缘涂层粘合性下降之类的问题。
本发明的铁心的另一个特征是耐热性至少为400℃。在本发明中所述的“耐热性”是指当在该温度下退火时粘合性和绝缘性能没有受到损害。当尤其使用属于本发明所用处理剂当中的纯有机硅聚合物溶胶时，耐热性是优异的。这使得它在铁心的Al压铸或Cu压铸时是合适的。
此外，对于有机硅聚合物溶胶而言，热固化型的有机硅聚合物溶胶是更优选的处理剂。这是因为对于热固化型的情况，有一个优点：在浸涂或其它涂敷过程中在钢片之间渗出的溶液可以在加热和干燥时在短时间内干燥。
本发明人研究了电机铁心的绝缘和铁心的效率，并发现，通过铁心端面的绝缘性能的改进可以对于接触铁心的元件获得电绝缘的改进效果，抑制了会引起损耗增加和输出额下降的在各片之间的短路电流，和提高电动机扭矩(推力)和输出功率。
例如，对于具有在旋转铁心中2cm的二次导体间隔、具有50cm铁心高度(磁钢片的堆积高度)和1T铁心激磁磁通量的高速感应电动机(180,000rpm，两极)，至少34V的击穿电压(参考：180,000rpm/60s＝3kHz，√2ǒ×3,000×0.02m×0.5m/2×1T×两个端面＝33.3V)是必要的。因此，在实践中，至少50V是必要的。
由本发明的纯有机硅聚合物、改性硅聚合物和混合有机硅聚合物获得的涂层可以通过在除去溶液中所含的醇或其它溶剂的过程中在短时间内利用低温干燥，以层状或三维形状固化而构成主要由SiO2组成的具有优异粘合性的致密绝缘涂层。
因为如果利用以这种方式形成的绝缘涂层使得干燥后的膜厚度达到至少0.5μm则获得至少30V的击穿电压，所以平均膜厚度的下限是0.5μm。
然而，如果膜厚度大于20μm，则根据干燥或烘烤条件，在处理之后涂层的粘合性会下降，发生开裂。尤其当进行热处理时，粘结缺陷有时会发生。此外，干燥花费较长的时间，导致费用增加，因此该厚度受到限制。
所使用的绝缘涂层是一种或多种纯有机硅聚合物、改性有机硅聚合物或混合有机硅聚合物。例如，通过由(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种物质在没有溶剂的情况下或在无机溶剂中的水解反应和部分脱水缩合反应，可生产出纯有机硅聚合物溶胶。
在这时，可以改变所使用的原料硅烷单体的类型以使从溶胶形成的涂层具备各种性能。
此外，本发明人使用纯有机硅聚合物用于重复的大型实验并对于为了获得具有良好绝缘和耐热性的厚膜所需要的条件进行了研究，结果发现，当包括热处理步骤时，具有其中n＝0或1的以上通式的组成的所谓四官能团或三官能团有机硅聚合物的使用是非常有利的。
尤其，通过在n＝0和1的结合中以20-80％范围内来结合n＝1的组分，在外观、绝缘、耐热性和粘合性上极其优异的厚的绝缘涂层变得可能。
改性有机硅聚合物是被除烷基或苯基以外的有机树脂改性的纯有机硅聚合物的原料单体。作为改性的方法，该聚合物通过已知的冷共混或缩合反应等来改性。
混合有机硅聚合物通过能形成纯有机硅聚合物的原料单体和能形成改性有机硅聚合物的原料单体按所需比例的水解和脱水缩合反应来生产。纯有机硅聚合物组分和改性有机硅聚合物组分是在分子水平上形成网络。
用于获得纯有机硅聚合物的溶胶的原料是一种或多种的C4或C4以下烷基型四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、单甲基三甲氧基硅烷、单甲基三乙氧基硅烷、单甲基三异丙氧基硅烷、单甲基三丁氧基硅烷、单乙基三甲氧基硅烷、单乙基三乙氧基硅烷、单乙基三异丙氧基硅烷、单乙基三丁氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和二苯基二乙氧基硅烷以及作为硅烷氯化物的硅烷四氯化物、甲基三氯化钛，等等。
烷基或苯基的引入使得涂层具备柔韧性和加工性能并使其显示出与其它有机官能团相比更好的耐热性。
然而随着烷基碳原子数目的增加，耐热性下降，可成膜性下降，干燥温度变得更高，并产生其它问题，因此不超过四个碳原子是所想望的。尤其当考虑500-600℃左右的耐热性时，不超过一个碳原子是所想望的。
作为改性有机硅聚合物，例如可以使用一种或多种的丙烯酰基改性的有机硅聚合物，醇酸树脂改性的有机硅聚合物，聚酯丙烯酰基改性的有机硅聚合物，环氧基改性的有机硅聚合物，氨基改性的有机硅聚合物，乙烯基改性的有机硅聚合物，和氟改性的有机硅聚合物。这些改性有机硅聚合物同样在除Si-O-Si键之外的有机官能团之间形成键，因此在低温下获得了致密的绝缘涂层。
混合有机硅聚合物是通过使用用于获得上述纯有机硅聚合物的原料单体和用于获得改性有机硅聚合物的原料单体两者中各自的一种或多种来形成的。该聚合物使得能在分子水平上同时实现纯有机硅聚合物的耐热性等和改性有机硅聚合物的低温可固化性、拒水性和其它功能。
此外，可以向这些有机硅聚合物中的任何一种引入作为催化剂或交联点的另一种金属氧化物以促进缩合反应。作为此时原料的金属醇盐，有四乙氧基钛、异丙氧基钛、丁氧基铝等。
含有该有机硅聚合物的绝缘涂层通过极其快速的干燥步骤(其中去溶剂化和脱水同时发生)而形成了主要由SiO2形成的致密、坚固的涂层。因此，所形成的绝缘涂层是致密的，具有耐腐蚀性和耐压缩应力。当在后面的各步骤中进行各种加工时，这是有利的。
此外，当有机基团是烷基如甲基、苯基或包含氟的基团如CH3基团时，则具有拒水性和获得更优异的耐腐蚀性，因此这有助于耐腐蚀性的改进。
这些有机硅聚合物中的每一种可得到比现有技术更好的涂层，但是对于纯有机硅聚合物的情况获得了具有良好绝缘性能、耐热性和粘合性的更致密的涂层，而对于改性有机硅聚合物或混合有机硅聚合物的情况，由于所含的有机树脂组分，显示出与前一种情况相比在绝缘性能、膜强度、耐腐蚀性、耐热性等方面稍差的趋势。
此外，在除氧、碳、氢和氮以外的金属元素或半金属元素M主要是硅(Si)，所述Si主要以具有Si-O键的形式存在，和除硅以外的M含有选自Li、Na、K、Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Ti、Zr、Nb、B、Al、Ge、Sn、P、Sb和Bi中的一种或多种元素作为上述绝缘涂层的优选条件的情况下，优点应该归因于下列原因：
为了赋予绝缘性能，该绝缘涂层优选是致密的无定形结构。因此，有必要使得在较高温度下具有无定形结构的Si-O-Si网络结构成为涂层基质的基本骨架。
然而，在从溶液(溶胶)形成涂层的方法中，会遇到涂层发生剥离的问题，这归因于在去溶剂化或冷凝时发生的收缩。
作为解决这一问题的措施，现有一种将稳定氧化物分散在溶剂中和将其引入到涂层中的方法。适合于该溶剂的除Si以外的金属或半金属的氧化物或复合氧化物的添加是有利的。
此外，Si-O-Si的缩合反应的缺点是通常低的反应性。为了改进这一反应性，添加金属或半金属催化剂，或通过使用M的醇盐或乙酰基乙酸盐复合物或氯化物而引入构成Si-O-Si网络交联点的除Si以外的金属或半金属(M)的M-O键。在短时间内形成了包含M的致密膜。结果，包含M的涂层得到有很少裂纹的致密的绝缘涂层。
其次，使得所述绝缘涂层中的Si，Li、Na、K、Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Ti、Zr、Nb、B、Al、Ge、Sn、P、Sb和Bi相对于所述绝缘涂层中除氧、碳、氢、氮、硫和氟以外的那些元素的总重量而言的总重量比率是至少90重量份和使得Si相对于所述绝缘涂层中除氧、碳、氢、氮、硫和氟以外的那些元素的总重量而言的重量比是至少50重量份的理由是如下：
高绝缘性能基本上通过涂层中的绝缘性氧化物所保持。因此，在除了为赋予加工性能、拒水性等引入的有机官能团中含有的除氧、碳、氢、氮、硫和氟以外和另外除了为限制金属组分的氧以外的全部组分中，绝缘性氧化物的金属组分即Si、Li、Na、K、Mg、Ca、Y、Ti、Zr、Nb、B、Al、Ge、Sn、P、Sb和Bi的比率优选是至少90重量份，更优选至少95重量份。
在这些之中，如上所述，涂层的基质结构对Si-O-Si网络的贡献很大。在该绝缘涂层中，从绝缘性能的改进和涂层强度的改进考虑，基本骨架组分即Si的重量比必须是相对于除氧、碳、氢、氮、硫和氟以外的那些元素的总重量而言的至少50份和优选是至少75重量份。
在应用本发明中，有利的是作为铁心材料尤其使用非取向磁钢片和在组装铁心时将它用于端面的绝缘。即在电机铁心等的铁心材料中，在几乎所有情况下，堆叠的铁心经过处理来防止生锈或进行退火处理或用有机清漆处理以获得绝缘性能或进行这两种处理。这样做的效果是巨大的。
接着，在使用本发明生产铁心的方法中，在加工铁心的步骤中，该非取向磁钢片铁心被冲压、堆叠、夹紧，和根据需要经过处理以防止生锈或获得绝缘性能等等。本发明的技术使得能容易地获得具有优异涂层性能的简单、低成本和高生产率非取向磁钢片铁心。
作为用作绝缘涂敷剂的组分的硅化合物，该铁心利用一种或多种的硅树脂、碱金属硅酸盐、胶态二氧化硅、低熔点玻璃熔结料、纯有机硅聚合物溶胶、改性有机硅聚合物溶胶和混合有机硅聚合物溶胶来进行处理。
该铁心的特征在于在生产后获得0.5μm-20μm的绝缘涂层平均厚度。当通过硅化合物处理和干燥它时，该绝缘涂层致密和均匀地形成涂层。
尤其，当使用由有机硅化合物组成的纯有机硅聚合物溶胶、改性有机硅聚合物溶胶和混合有机硅聚合物溶胶时，在利用绝缘涂敷剂的处理中不需要清洁、退火或其它预处理，因此这可以有效地减少工业处理的费用。
此外，绝缘涂层是致密和均匀的并在耐腐蚀性和绝缘性能上是优异的。此外对于纯有机硅聚合物的情况，则有在较高温度下具备优异耐热性的优点。这对于包括退火、铝压铸或其它热处理步骤的情况是有利的。
对于本发明的涂层而言，当平均膜厚度低于0.5μm时，无法获得绝缘性能和耐腐蚀性的改进的足够效果。另一方面，对于超过20μm的膜厚度，会出现局部较厚部分而且铁心的堆叠厚度增大或粘合性劣化。尤其，这作为界限来设定，因为当包括退火步骤时，容易出现绝缘涂层的局部剥离或层离。
对于这些涂敷，现在有浸涂、喷涂等之类的方法，但是如果考虑设备的简单性和溶液的使用效率，浸涂是有利的。
体现本发明特征的涂敷剂，根据溶液的组成，是以一种或多种纯有机硅聚合物溶胶、改性有机硅聚合物溶胶和混合有机硅聚合物溶胶的使用为特征的。
纯有机硅聚合物溶胶是通过由(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种已知物质在没有溶剂存在下或在有机溶剂中进行水解和部分脱水缩合反应来生产的，并保持在溶胶状态下。
改性有机硅聚合物溶胶是通过被除了烷基或苯基以外的有机树脂改性的纯有机硅聚合物溶胶的原料单体进行水解和部分脱水缩合反应所获得的化合物的溶液。改性方法是利用冷共混、缩合反应等的已知改性方法。
混合有机硅聚合物溶胶是通过构成纯有机硅聚合物溶胶的原料单体和构成改性有机硅聚合物溶胶的原料单体按所需比例进行水解和脱水缩合反应生产的，并用在分子水平上形成网络的纯有机硅聚合物溶胶组分和改性有机硅聚合物溶胶组分来形成结构。
此外，通过使得除Si以外的金属或半金属(M)作为醇盐或氯化物进行水解和部分脱水缩合反应，来将这些涂敷剂制成溶胶，得到O-M-O-Si键。
所使用的纯有机硅聚合物溶胶的原料是一种或多种的C4或C4以下烷基型四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、单甲基三甲氧基硅烷、单甲基三乙氧基硅烷、单甲基三异丙氧基硅烷、单甲基三丁氧基硅烷、单乙基三甲氧基硅烷、单乙基三乙氧基硅烷、单乙基三异丙氧基硅烷、单乙基三丁氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和二苯基二乙氧基硅烷以及作为硅烷氯化物的硅烷四氯化物、甲基三氯化钛，等等。
所使用的改性有机硅聚合物溶胶例如是一种或多种的丙烯酰基改性的有机硅聚合物，醇酸树脂改性的有机硅聚合物，聚酯丙烯酰基改性的有机硅聚合物，环氧基改性的有机硅聚合物，氨基改性的有机硅聚合物，乙烯基改性的有机硅聚合物，和氟改性的有机硅聚合物。这些通过水和/或醇或另一种溶剂合适地稀释来使用。
尤其，具有极性官能团的改性有机硅聚合物是有效的操作方式，这是因为不需要醇作为溶剂。此外对于改性有机硅聚合物，在有机官能团之间存在除Si-O-Si键之外的键。这对于在低温下形成致密绝缘涂层是有效的。
作为混合有机硅聚合物，可以使用用于获得上述纯有机硅聚合物的原料单体和用于获得改性有机硅聚合物的原料单体两者中各自的一种或多种。此外，作为用作基质的交联点的金属醇盐，现有四乙氧基钛、异丙氧基钛、丁氧基铝等。
用这些有机硅聚合物处理铁心端面、表面等的溶液可以同时进行去溶剂化和脱水，因此极其快速地干燥，形成主要由Si-O结构组成的致密涂层。此外，所形成的绝缘涂层是致密的，具有耐腐蚀性和耐压缩应力。当在后面的各步骤中进行各种加工时，这是有利的。
当使用这些有机硅聚合物溶胶和在干燥和/或烘烤之后的膜厚度是0.5-20μm时，粘合性是优良的和可以实现在绝缘性能、击穿电压、耐腐蚀性和耐热性上优异的铁心端面的绝缘处理。尤其，对于纯有机硅聚合物，获得了在耐热性上更优异的绝缘涂层。
尤其，当使用一种或多种的四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、甲基三乙氧甲硅烷、甲基三甲氧基硅烷等时，获得了优异的耐热性。另一方面，对于所述改性有机硅聚合物或混合有机硅聚合物的情况，会显示出耐热性劣化的趋势，因此这适合于不进行退火的应用。
通过相对于100重量份的纯有机硅聚合物溶胶、改性有机硅聚合物溶胶和混合有机硅聚合物溶胶的SiO2计，以0.1-50重量份的量(按固体含量)向使用一种或多种的纯有机硅聚合物溶胶、改性有机硅聚合物溶胶和混合有机硅聚合物溶胶的涂料溶液中添加作为填料的一种或多种无机粉末颗粒、有机树脂粉末颗粒和/或其乳胶溶液或胶体溶液，可以实现绝缘性能和击穿电压的改进的极其显著效果，此外作为复合效果，改进了在铁心端面或钢片表面上的沉积力。
此外通过减少在干燥时的收缩性，可以容易地抑制开裂和增加厚度。
作为在此时添加的填料，对于无机物质，添加0.1-50重量份的具有7-5000nm初始颗粒尺寸的选自SiO2、Al2O2、TiO2、ZrO2和其复合物中的一种或多种物质，并作为粉末颗粒或胶体物质来掺混。
对于有机物质，0.1-50重量份的具有50-10,000nm粒度的选自丙烯酰基树脂、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氨酯、蜜胺、苯酚树脂、环氧树脂和其共聚物中的一种或多种物质作为乳液物质的添加和掺混可以有效地改进绝缘性能。
当相对于100重量份的全部有机硅聚合物的SiO2计，添加量低于0.1重量份时，绝缘性能和粘合性的改进效果是微弱的。另一方面，如果超过50重量份，则涂层击穿电压的改进更大，但是膜的密度受损害或溶液的寿命会下降，因此这作为界限来设定。
作为填料，对于无机氧化物的情况，SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2或其复合物的粉末或胶体物质是有利的，因为成本降低并获得了绝缘性能的改进效果，这归因于良好的分散和添加。
对于有机型的情况，可以使用以适宜组合形式的选自丙烯酰基树脂、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氨酯、蜜胺、苯酚树脂和环氧树脂中的一种或多种粉末或乳液等。
如果对于添加的情况而言将溶液稳定性、硬度、绝缘效果、耐热性等全部一起来考虑，则无机添加剂是有利的，这是因为成本较低和可以得到优良的分散体以及绝缘性能和粘合性的稳定的改进效果。尤其，当进行应变退火或另一个热处理步骤时该效果是显著的。
填料的粒度是重要的。对于无机型填料而言，当粒度低于7nm时，当分散在溶液中时，内聚性变得更强和涂层厚度变得不均匀或对溶液的pH有影响，而且溶液的稳定性劣化，因此这作为界限来设定。
另一方面，当粒度超过5000nm时，由于粗大的颗粒而使表面粗糙度变得太大，因为磨蚀等原因而使无机物质易于从铁心端面上剥落，因此这作为界限来设定。如果在这一范围中，若在膜厚度和添加量之间有平衡则粘合性是良好的，并可以形成具有高的击穿电压的绝缘涂层。这是作为界限来设定的，出于与有机型填料的情况相同的理由。
当添加剂被加入到有机硅聚合物中时，更均匀的分散是所想望的。如果在分散于醇或其它溶剂中之后添加粉末物质，则获得了优异的分散效果。这对于获得均匀厚度的涂层是有利的。尤其，如果连带地使用超声波振动的分散作用或另一种混合器等的分散作用，可以获得均匀的分散体。
当在用溶液涂敷之后干燥铁心时，在常温下的干燥是足够的，但是当试图在短时间内干燥或改进该过程的效率时，如果在不超过300℃的温度下在烘炉中干燥至少30秒，则去溶剂化和脱水冷凝可以充分地进行并获得良好的涂层性能。作为优选的干燥方法，逐渐的加热可得到良好的涂层性质。
这是因为如果快速地加热，则水、醇或另一种溶剂会快速地干燥和容易产生块状表面缺陷。
当使用本发明的溶液重复涂敷以获得厚的涂层时，为了获得较厚的涂层和良好绝缘性能，有利的是首先在室温至120℃的低温下涂敷和干燥含有填料的溶液，然后涂敷和干燥不含填料的溶液。
在重复涂敷的时候，涂敷含有填料的涂敷剂足以得到在干燥之后0.2-10μm的平均膜厚度，然后涂敷不含填料的溶液足以得到在干燥之后0.5-20μm的平均膜厚度。
用减少填料含量的处理应该归因于以下事实：结合涂敷大量不含填料的涂敷剂可以使由填料引起的粗糙度变平展，使得容易获得具有高绝缘性、均匀性、粘合性和耐腐蚀性的绝缘涂层。
接着解释在具有高绝缘性能的变压器铁心中的限制的原因。
在本发明中的磁性材料的堆叠片在它们的端面和表面上用含有有机硅化合物的绝缘涂料处理，从而具备优异的绝缘和耐腐蚀性。用于本发明中的有机硅化合物的涂料组分具有Si-O键并形成了主要由SiO2组分组成的极其致密的涂层。因此，可以形成具有极其优异的绝缘性能和耐腐蚀性的绝缘涂层。
本发明的绝缘涂层的厚度达到2-100μm。对于超过2μm的厚度，击穿电压变成40V，这对于小型的变压器是足够的。如果厚度低于2μm，则取决于铁心端面的形状，存在局部薄的部分和无法获得稳定的击穿电压。另一方面，如果厚度超过50μm，则接近了无限击穿电压。甚至当对于大型变压器的场合需要高的击穿电压时，也没有问题。对于上限，该涂层可以是厚的，但考虑到可干燥性、重复涂敷和在实际工作时绝缘涂层的粘合性，最大厚度的界限是100μm。考虑到涂敷处理的容易性、涂层性能、成本等，最优选的范围是3-30μm。
此外，本发明的变压器铁心是指其中仅仅堆叠铁心经过处理以具备绝缘性能的变压器铁心和其中导体附属于堆叠铁心上的变压器铁心，然后它们同时得到绝缘涂层。在后一种情况，由于堆叠铁心和导电材料同时进行处理而得到绝缘涂层，所以不仅绝缘、而且铁心和导体的粘结都同时完成。该绝缘涂料渗透到铁心端面、表面、在钢片(箔)之间、在导体之间和在铁心和导体之间的界面。对于干燥后的膜，不仅获得了极其优异的绝缘性能和耐腐蚀性，而且堆叠芯材、导体本身以及铁心和导体都强有力地粘结。对于本发明的有机硅化合物涂层，根据其组成，获得了具备硬度、强度、耐热性等的优异绝缘和粘结的涂层。
接着，作为用于本发明中的有机硅化合物的溶液的组成，使用由通式(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种类型的通过制备硅烷所获得的处理剂，端面和表面通过浸涂、喷涂和刷涂中的至少一种方法进行涂敷和干燥一次或多次，中间夹带干燥。该有机硅化合物通过已知的烷氧基硅烷在没有溶剂的情况下或在有机溶剂中进行水解和聚合来生产。此时通过改变所使用的硅烷的类型或组合，可以获得具有各种性能的涂层。
当生产作为有机硅化合物的烷氧基硅烷的部分水解产物时，可以使用一种或多种的四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、单甲基三甲氧基硅烷、单甲基三乙氧基硅烷、单甲基三异丙氧基硅烷、单甲基三丁氧基硅烷、单乙基-三甲氧基硅烷、单乙基三乙氧基硅烷、单乙基三异丙氧基硅烷、单乙基三丁氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和二苯基二乙氧基硅烷。此时，作为更优选的条件，如果制备原料以使得涂敷剂含有至少50％的由(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种物质，则可以获得在绝缘性能、耐腐蚀性、粘合性和耐热性上优异的涂层。当该含量小于这一数值时，耐热性倾向于下降，和根据加热条件发生膜的剥离。最优选的是当该试剂含有至少50％的R1和至少5％的X1的情况。在这种情况下，获得了在粘合性和耐热性上优异的厚涂层。
取决于生产方法，作为有机硅化合物，有一种热固化型处理剂，它在固化过程中作为反应而得到硅烷化合物的部分水解产物，那么可以用于处理并利用加热蒸发溶剂组分的醇或水分而固化，和有一种湿固化型处理剂，它在有机硅化合物的生产过程中不发生部分水解，但可以得到一种固化剂，用于处理，然后利用空气中水分的水解和缩合反应而固化。对于本发明，不仅钢片端面、而且在钢片(箔)之间、在导体之间的空间和在钢片(箔)和导体之间的绝缘涂敷处理、包扎和粘结都是重要的。作为更优选的条件，使用热固化型溶液对于获得稳定的绝缘涂层的快速干燥和性能是有利的。
通过在低温下涂敷和干燥一种或多种由从硅烷获得的部分缩合物组成的有机硅化合物，可以形成在涂层性能上优异的SiO2聚合物膜。
此外，当试图在包扎膜中获得高的绝缘电阻或击穿电压时，将0.1-50重量份(按固体含量)的无机氧化物粉末颗粒或胶体溶液作为填料加入到有机硅化合物中，相对于100重量份的在有机硅化合物中所含有的SiO2计。作为添加填料的复合效果，在铁心端面或钢片(箔)表面上的沉积能力和涂层的抗裂性和绝缘性能得到改进。作为所添加的无机粉末颗粒或胶体物质，可以添加0.1-50重量份的具有7-5000nm初始颗粒尺寸的选自SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2和/或其复合物质中的一种或多种物质。如果添加量低于0.1重量份，则无法获得润湿性、抗碎裂性和绝缘性能的改进效果。此外，如果超过20重量份，则包扎性和粘合性差，容易出现膜不均匀性。最佳添加范围是0.4-2重量份。
涂敷上述有机硅化合物的方法可以是施涂表面涂层、涂漆等的通用方法。不仅可以使用喷涂和浸涂方法，而且可以使用刷涂法。还可以使用抑制涂敷量不均匀性等的一般方法。此外，为了改进导体、磁性材料等的接触部分的粘结力，如果在接触部分上作一次清洁、在接触部分中浸渍该包扎溶液和然后建立预定的接触状态，则有可能在干燥之后确保包扎力。
干燥的厚度容易通过改变溶液的溶剂类型或溶剂的浓度或粘度的方法来控制。如果该涂敷和干燥步骤进行若干次，则可以由该量增加膜厚度。通过控制对于浸涂情况的拔出速度和对于喷涂情况的喷嘴形状、喷射速度等，与上述溶液条件一起，可以将该涂料施涂到预定厚度。此外，通过吹入压缩空气可以抑制溶液聚集和调节膜厚度。
在本发明中形成的电绝缘涂层也具有包扎功能。此外，它还用作防锈膜。也就是说，可以仅仅涂敷铁心端面或可以附装该绕线和然后涂敷该绕线以紧固它。本发明的干燥膜主要由SiO2组成，形成了具有Si-O键的致密膜，因此显示出极其优异的绝缘和防锈功能。
当使用本发明的有机硅化合物时，干燥温度应该不超过200℃。这是因为构成有机硅化合物的的一部分的溶剂主要是甲醇、乙醇、丁醇、丙醇、水或另一种低温挥发性溶剂。优选的干燥温度是80-120℃。通过使用低沸点溶剂，该干燥温度成为可能。如果在该温度范围内，在几分钟的短时间内干燥成为可能。
在电力使用的大型、中型和小型的变压器中，短路电流本身的流动是严重的问题和因此决不能允许。本发明还注意到了由涂清漆和通常在去除毛刺之后进行的其它处理以及铁心材料端面的其它处理所引起的在工作效率、成本和工作环境上的诸多问题。如果使用本发明的有机硅化合物，则比涂清漆时的那些更好的性能(功能)得以确保，这些问题得以减轻。
作为在本发明中的电气设备，有电磁装置和加热器。电磁装置包括马达，激励器，发电机，变压器，电抗器等。该加热器使用感应加热，利用红外线或其它光和电磁波的辐射加热，和利用直接传导的加热。应用和模型是不相关的。
马达、激励器和发电机归属于感应式电机型、同步电机型、直流电机型、电抗型或两种或多种型组合，并包括大型到微型的马达。另外，变压器包括绕线变压器，堆叠变压器，和使用各种类型的铁心的其它类型。电抗器用于逆变器，变换器，振动换流器，用于调节电压和电流的相和改进功率系数的设备，用于除去高频率等等的过滤器，点火等等。现在有绕线型，堆叠型，带清理的类型和不带清理的类型，可饱和型，使用时不允许饱和的类型，使用截割铁心的类型，等等。有铁心或磁轭的类型和没有它们的类型都是可能的。此外，具有永久磁铁的类型和不具有它们的类型都是可能的。
铁心和磁轭包括磁钢片，埃莫合金金属，铁-钴合金，无定形磁性材料铁心，和其它堆叠铁心，软铁氧体铁心，浇铸铁心，粉末冶金铁心，粉末的塑性成形的铁心，等等。铁心和磁轭的原料包括磁钢片，板，和其它铁类金属或铁类金属合金，镍，埃莫合金金属，和其它镍合金，钴和钴合金，和软铁氧体，非晶体材料，纳米晶体材料，等等。该应用包括电枢铁芯，磁轭，变压器铁心，电抗器铁心，电铁心，印刷电路板，等等。尤其，大量使用通过冲压和堆叠磁钢片所获得的铁心和磁轭。铁心包括例如用在旋转机器中的通过冲压和堆叠单个片所获得的铁心、使用分开的铁心片的组合的铁心以及有时候用于轴向缝隙型旋转机器的线绕式铁心，例如用在变压器或电抗器中的塑性变形铁心如爪形磁极铁芯、线绕式铁心、堆叠铁心、烧结铁心、粉末模压铁心、塑性成形铁心等，截割铁心，El铁心，等等。本发明可以用于全部这些中。
永久磁铁在类型或形状上没有限制，并且不仅用于马达、激励器和发电机的领域中，而且用于在反馈变压器和电抗器中使用的偏磁通量(磁场)。
电磁装置，如以上所解释，使用许多磁性元件如电枢铁芯，永久磁铁，磁轭，等等。甚至电枢铁芯、磁轭等等常常包括多个磁性材料片，如在磁钢片的堆叠中。
电磁装置有时进行磁性屏蔽或电磁屏蔽以防止磁通量漏到外部或防止外部磁通量侵入该装置中并且对于设备的外部或内部有不利影响。本发明的磁性元件包括磁屏蔽和电磁屏蔽的磁性元件。在这种情况下，本发明所涉及的电磁装置包括能产生磁通量和电磁波的装置、设备和设施，和相应地包括受到磁通量和电磁波影响的装置、设备和设施。此外，本发明还可以用于一般的磁屏蔽材料和电磁屏蔽材料。
电气设备使用导体。电磁装置的导体输送电枢电流或输送产生磁场磁通量的电流。它们可以在定子侧提供或在转子或运动片侧提供。例如在感应式电机中输送感应电流的二次导体、用于音圈电动机的短路环等等也被包括在内作为导体。加热器的导体是加热元件等等。此外，用于电气设备中的引线和引线系统被包括在本发明的导体中。
本发明的高温操作的电气设备包括在高温下使用和在高温环境中使用的设备，以及因为由于导体或磁性材料产生的热量而在温度上变高的设备。因此，导体或磁性材料的电绝缘和磁通量保留必须能承受甚至高温。施涂于普通导体上的绝缘涂层或粘合剂的耐热温度通常是JIS(日本工业标准)的H型的最大值180℃。在本发明中，“高温”是指200-900℃的温度范围(包括端值)。如果该温度高于900℃，则在导体本身中产生机械故障。根据本发明，可以提供能甚至在该温度下操作的电气设备。
在本发明中，有能力紧固和包扎导体或磁性材料和有能力在干燥之后在高温下保持导体或磁性材料的电绝缘性能或紧固和包扎状态的一种溶液(以下简称“包扎溶液”)被涂敷，或该包扎溶液被浸渍，从而将包扎溶液沉积在导体或磁性材料的外部或将包扎溶液浸渍在导体之间、在磁性材料之间、在导体和磁性材料之间和在导体、磁性材料和其它元件之间的接触部分上。接着，该包扎溶液在常温下或更高的温度下干燥以包扎导体和磁性材料或这些和其它元件。在本发明中的干燥条件是在室温到120℃左右下的充分干燥，但是通过在80-200℃下干燥至少30秒以获得足够的涂敷效果，极其快速的干燥和固化成为可能。
在本发明中，通过干燥包扎溶液所形成的涂层将覆盖磁性材料或其它元件等的外表面并将它们包扎一起。另外，该包扎溶液侵入相邻导体、磁性材料等中，并在干燥时将它们粘结和包扎在一起。(以下，在包扎溶液干燥之后形成的涂层或薄层称作“包扎膜”)因此，因为包扎能力是由包扎膜的类型和厚度决定，所以足以根据需要来确定包扎溶液的类型和膜厚度。此外，该包扎能力根据导体和磁性材料的形状以及表面或端面的状态来变化，因此有必要考虑导体和磁性材料的形状以及表面或端面的状态。
作为包扎溶液，使用主要由一种或多种纯有机硅聚合物组成的溶液。纯有机硅聚合物是通过由(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种有机硅化合物的水解反应和脱水缩合反应所生产的化合物。这些通过已知的烷氧基硅烷在没有溶剂的情况下或在有机溶剂中进行水解和聚合来生产。此时通过改变所使用的硅烷的类型，可以获得具有各种性能的涂层。
通常，纯有机硅聚合物包括称作热固化型和湿固化型的类型。在本发明中，优选使用前者热固化型。如以上所解释，“热固化型”是由有机硅化合物、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇或具有低沸点的其它醇和水组成。因此在该固化过程中，通过在大约120℃或120℃以下的低温下干燥，溶剂组分可以在极短时间内被蒸发和逐出，通过干燥几分钟到几十分钟可以形成具有Si-O键的致密涂层。对于后者湿固化型而言，通过空气中水分的吸收引起水解反应而且涂层被固化和利用所添加的催化剂的作用来形成涂层。因此，有时需要花费几天时间来固化涂层。此外，在这种情况下，涂层的形成和固化没有完成，除非从环境气氛中提供水分。当施涂于堆叠片上时，尤其在本发明应用中的大面积材料，固化在端面上进行，将水分供入内部变得十分困难，因此有时内部的涂料甚至在几个星期之后也不能固化，因此存在着固化时间不能保持恒定的问题。
在本发明的热固化型中，如果加热到超过溶剂的沸点，则溶剂可以简单地穿透和被逐出。这在工业化上是极其大的一个优点。
此外，当试图在包扎涂层中获得高的绝缘电阻和击穿电压时，将0.1-50重量份(按固体含量)的一种或多种无机氧化物粉末颗粒或胶体溶液、有机树脂粉末颗粒或它们的乳胶溶液作为填料加入到有机硅聚合物中，相对于100重量份的纯有机硅聚合物的SiO2计。作为添加填料的复合效果，改进了在铁心端面或钢片表面上的沉积能力。作为所添加的无机粉末颗粒或胶体物质，可以添加和掺混0.1-50重量份的具有7-5000nm初始颗粒尺寸的选自SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2和/或其复合物质中的一种或多种物质。因为所使用的条件对于溶液的稳定性有影响，所以更优选的是使用具有不超过0.5μm初始颗粒尺寸的物质。
在本发明中，当试图获得耐热性优异的包扎膜时，如果有机硅化合物含有至少80％的在由(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的通式中至少n＝0、1的化合物，和如果当n＝0的情况与当n＝1时的情况的比率是在1∶20到4∶1范围内，则获得了包扎膜的更优异性能。尤其，n＝0的组分的比率越高，涂层的硬度越大。此外，所获得的包扎膜变得耐开裂。这对于在高温下使用时的应用是有利的。此外，通常该干燥是快速的，干燥的工作效率得到改进。然而因为n＝0的组分变得太硬，有一个问题：因为在涂层的干燥过程中的开裂问题而不再能获得厚的涂层。即，当其中n＝0的情况/其中n＝1的情况的比率低于0.05(1∶20)时，耐热性变差，因此这作为界限来设定。另一方面，如果该比率变得超过4(4∶1)，则耐热性得到改进，但是还会遇到涂层开裂和难以获得厚涂层的问题，因此这作为界限来设定。
为了提高电绝缘性能，作为添加剂添加和掺混0.1-10重量份的具有7-5,000nm初始颗粒尺寸的选自SiO2、Al2O3、TiO2和其混合物中的一种或多种化合物是足够的。
涂敷该包扎溶液的方法或在该包扎溶液中浸涂的方法可以是表面涂敷或涂漆等的通用方法。除了喷涂和浸涂，也可使用刷涂或其它方法。涂敷的量的不均匀性等也可通过通用方法来抑制。此外，为了改进在导体、磁性材料等的接触部分上的粘结力，通过对于接触部分进行一次清理、在接触部分上浸渍该包扎溶液、然后建立预定的接触状态，也可以提高在干燥之后的包扎力。
包扎膜的干燥厚度容易通过改变包扎溶液的溶剂类型或溶剂的浓度或粘度的方法来控制。如果该涂敷和干燥步骤进行若干次，则可以由该量增加膜厚度。通过控制对于浸涂情况的拔出速度和对于喷涂情况的喷嘴形状、喷射速度等，与上述溶液条件一起，可以将该涂料涂敷到预定厚度。此外，通过吹入压缩空气可以抑制溶液聚集和调节膜厚度。
在本发明中形成的包扎膜也可用作电绝缘涂层(当寻求电绝缘性能时)并也可用作防锈的涂层。根据本发明的干燥涂层主要由具有Si-O结构的SiO2组成和形成了致密膜，因此显示出极其优异的绝缘和防锈功能。
(实施例1)
含有0.35％的Si、0.002％的Al和0.25％的Mn和具有0.50mm厚度的非取向磁钢片的冷轧线圈在连续退火作业线上进行退火，然后将一种含有在烘烤后按固含量计的450重量份Mg、120重量份硼酸和5重量份丙烯酰基-苯乙烯树脂乳液的溶液在350℃的钢片温度下在该作业线上作为绝缘涂敷剂被烘烤在其上面。
接着，通过从这一线圈冲压出片材和填缝，可以制备2.2kW、200V和60Hz三相四极的鼠笼式感应电动机(44槽缝，半封闭式，有抄棒(skew)(1.23倍节距的定子槽))的转子的铁心。
通过使用具有在表1中所示组成的溶液同时改变在干燥之后膜的厚度，将铁心浸入涂敷剂中以沉积在端面上，在常温下干燥，和在100℃下烘烤10分钟。接着，通过在插入的铁心和轴上铝压铸形成了二次导体棒，来制造上述感应电动机的转子。从马达的无载荷特性发现损耗，证实本发明的效果。
此外，在这时候，从非取向磁钢片的生产线上取下一些退火材料(在被处理得到绝缘涂层之前)，裁切10×30厘米样品，然后使用刮棒涂布机用上述溶液涂敷样品，同时改变干燥后涂层的厚度，然后类似地烘烤，和用于击穿电压、涂层密度、耐腐蚀性等的评价。
在该试验中铁心的涂层状态和磁特性以及在涂在钢片表面上的材料被退火之前和之后该绝缘涂层的评价结果都示于表2和表3中。
作为这一试验的结果，当用本发明的绝缘涂敷剂处理铁心端面时，形成了具有良好光泽的透明涂层和显示出极其优异的耐腐蚀性和耐热性。与此相反，对于用普通清漆或绝缘涂敷剂处理对比材料的情况，在冲压时沉积的油具有较大的影响。该绝缘涂层沉积得不均匀，因此与本发明的涂敷剂涂敷过的铁心相比，耐腐蚀性变得极差。
此外，甚至当在对比例1和2中作为预处理使用丙酮来清除油时，在端面上涂料的沉积状态也变得不均匀，甚至在涂层性能上获得明显劣于本发明的结果。
此外，铁心的铁损耗减少比率的对比已显示，在发明实施例1-12中处理的马达的损耗减少7-17％。此外对于对比例13和14，发现大约4.5％的改进。与这相反，就对比例1而言几乎没发现损耗的减少。此外就对比例1而言，损耗减少5％。同样在电动机性能上，对于本发明的绝缘处理，与普通的非绝缘处理或常规处理相比，损耗明显减少并实现了马达的高效率。
此外，查看当使用切片剂由刮棒涂布机进行涂敷试验时的涂层性能，如表3中所示，对于使用本发明的试剂的情况，耐腐蚀性、绝缘性能和粘结剂都是极其优良的。尤其，对于涂敷通过发明实施例1-8、10和11的烷氧基硅烷的水解所形成的纯有机硅聚合物的情况，证实同样在退火之后获得了就击穿电压而言的极其优良的结果。
同样在发明实施例12的混合有机硅聚合物的实例中，获得了明显良好的击穿电压和涂层性质。此外，对于发明实施例13和14的碱金属硅酸盐、胶态二氧化硅和硅树脂，尽管击穿电压、耐腐蚀性和粘合性稍劣于以上纯有机硅聚合物的情况，但获得了与对比例相比的稳定的涂层特性。
与这相反，与本发明相比，就对比例1和2而言，耐腐蚀性和粘合性极差。尤其，对于普通的涂清漆，涂层在退火之后基本上完全地烧掉并变黑，与本发明相比，耐腐蚀性和绝缘性能是极差的。
表1
  处理条件   处理剂条件   厚度(um)  干燥条件
  发明实施例1   四甲氧基硅烷的水解产物(SiO2浓度10％)：70cc单甲基三乙氧基硅烷的水解产物(SiO2浓度10％)：30cc   1.5  室温15分钟-＞100℃×5分钟
  发明实施例2   四甲氧基硅烷的水解产物(SiO2浓度10％)：70cc单甲基三乙氧基硅烷的水解产物(SiO2浓度10％)：30cc   3.0  ”
  发明实施例3   四甲氧基硅烷的水解产物(SiO2浓度10％)：70cc单甲基三乙氧基硅烷的水解产物(SiO2浓度10％)：30cc   5.0  ”
发明实施例4 发明实施例3 双涂敷(涂敷-＞干燥-涂敷-＞干燥) 10.0 ”
  发明实施例5   单甲基三乙氧基硅烷的水解产物(20％)：75cc四乙氧基硅烷的水解产物(20％)：15cc二甲基二乙氧基硅烷的水解产物(20％)：10cc   5.0  室温5分钟-＞150℃×5分钟
  发明实施例6   单甲基三甲氧基硅烷的水解产物：100cc+粒度15nm Al2O3 1％-SiO2混合粉末：1.5g   1.5  ”
  发明实施例7   5.0  ”
发明实施例8 发明实施例7-＞发明实施例5(双涂敷) 1.5+3.5 ”
  发明实施例9   碱金属改性的硅氧烷(丙烯酸单体，甲基丙烯酰基硅烷反应产物)   5.0  室温(25℃)120分钟
  发明实施例10   四甲氧基硅烷的水解产物(SiO2浓度10％)：70cc单甲基三乙氧基硅烷的水解产物(SiO2浓度10％)：30cc   5.0  室温15分钟-＞100℃×5分钟
  发明实施例11   二甲基二甲氧基硅烷的水解产物(15％)：20cc苯基三乙氧基硅烷的水解产物(15％)：30cc四乙氧基硅烷的水解产物(15％)：50cc+粒度500nm SiO2粉末：2.5g   5.0  ”
  发明实施例12   聚二苯基有机硅聚合物   50  150℃×20分钟
  发明实施例13   碱金属硅酸盐(Na2O·SiO2)100g+胶态硅石(30％)50g   5.0  100℃×15分钟
  发明实施例14   硅烷二醇聚合物   5.0  150℃×15分钟
  对比例1   聚酰亚胺清漆   5.0  150℃×2hr
  对比例2   50Al磷酸盐100L+CrO3 10kg+30％胶态硅石40L   5.0  300℃×10分钟
表2
  处理条件  形成涂层的状态(干燥后的外观)  耐腐蚀性(50℃，120hr，湿度80％)  在铁心退火后的端面涂层状态*1
  发明实施例1  VG，形成均匀透明涂层  VG，未生锈  VG，根本没有变化
  发明实施例2  VG，形成均匀透明涂层  VG，未生锈  VG，根本没有变化
  发明实施例3  VG，形成均匀透明涂层  VG，未生锈  VG，根本没有变化
  发明实施例4  VG，形成均匀透明涂层  VG，未生锈  VG，根本没有变化
  发明实施例5  VG，形成均匀透明涂层  VG，未生锈  VG，根本没有变化
  发明实施例6  VG，形成均匀透明涂层  VG，未生锈  VG，根本没有变化
  发明实施例7  VG，形成均匀透明涂层  VG，未生锈  VG，根本没有变化
  发明实施例8  VG，形成均匀透明涂层  VG，未生锈  VG，根本没有变化
  发明实施例9  VG，形成均匀透明涂层  VG，未生锈  G，有一些发黑，有光泽
  发明实施例10  VG，形成均匀透明涂层  VG，未生锈  VG，根本没有变化
  发明实施例11  VG，形成均匀透明涂层  VG，未生锈  VG，根本没有变化
  发明实施例12  VG，形成均匀透明涂层  VG，未生锈  VG，根本没有变化
  发明实施例13  F-G，透明，一些涂层不均匀  G，在不均匀涂敷处稍微生锈  G，有一些发黑，有光泽
  发明实施例14  VG，形成均匀透明涂层  VG，未生锈  G，有一些发黑，有光泽
  对比例1A*2)对比例1B*3)  F，棕色，较多的涂层不均匀G，棕色，一些涂层不均匀  F，在不良涂敷部分有较多生锈G-F，在不均匀涂敷部分有一些生锈  P，发黑，无光泽P，发黑，无光泽
  对比例2A*2)对比例2B*3)  F-P，白色浑浊，较多涂层不均匀P，非常多的涂层不均匀  F-P，在不良涂敷部分有较多生锈P，在不良涂敷部分有较多生锈  F-P，白色浑浊，大部分层离F-P，白色浑浊，大部分层离
*1)退火：700℃×5分钟，N2。
*2)对比例1A和2A是按照与发明实施例1-14同样的方式冲压的。
*3)对比例1B和2B通过溶剂(丙酮浸泡和洗涤)作为预处理来脱脂。
表3
  形成涂层的状态(干燥后的外观)   耐腐蚀性(50℃，120hr，湿度80％)   粘合性*4)   击穿电压(n＝10平均值)
  退火之前   退火之后 *5)   退火之前   退火之后 *5)
  发明实施例1   VG，形成均匀透明涂层   VG，未生锈   VG，没有剥离   VG，没有剥离   80   78
  发明实施例2   VG，形成均匀透明涂层   VG，未生锈   VG，没有剥离   VG，没有剥离   200   200
  发明实施例3   VG，形成均匀透明涂层   VG，未生锈   VG，没有剥离   VG，没有剥离   220   230
  发明实施例4   VG，形成均匀透明涂层   VG，未生锈   VG，没有剥离   VG，没有剥离   260   250
  发明实施例5   VG，形成均匀透明涂层   VG，未生锈   VG，没有剥离   VG，没有剥离   250   210
  发明实施例6   VG，形成均匀透明涂层   VG，未生锈   VG，没有剥离   VG，没有剥离   180   200
  发明实施例7   VG，形成均匀透明涂层   VG，未生锈   VG，没有剥离   VG，没有剥离   300＜   300＜
  发明实施例8   VG，形成均匀透明涂层   VG，未生锈   VG，没有剥离   VG，没有剥离   300＜   300＜
  发明实施例9   VG，形成均匀透明涂层   VG，未生锈   VG，没有剥离   G，有一些剥离   150   40
  发明实施例10   VG，形成均匀透明涂层   VG，未生锈   VG，没有剥离   G-VG，有一些剥离   250   220
  发明实施例11   VG，形成均匀透明涂层   VG，未生锈   VG，没有剥离   G-VG，有一些剥离   300＜   300＜
  发明实施例12   VG，形成均匀透明涂层   VG，未生锈   VG，没有剥离   VG，没有剥离   250   200
  发明实施例13   VG，形成均匀透明涂层   G，有一些腐蚀   VG，没有剥离   G，有一些剥离   130   60
  发明实施例14   VG，形成均匀透明涂层   VG，未生锈   VG，没有剥离   F-G，有一些剥离   150   40
  对比例1   F，棕色，无光泽，不均匀颜色   G-F，在不均匀涂敷部分发生腐蚀   F，50％剥离   P，完全剥离   100   0
  对比例2   P，白色浑浊，较多不均匀的涂层   F，较多的腐蚀   F，95％剥离   G，小的剥离   160   120
*4)在5mmφ弯曲之后观察到的弯曲面。
*5)退火：700℃×30秒，气氛N2，在退火之后的表面外观
(实施例2)
具有在表4中所示纯有机硅聚合物组成的本发明的每一种试剂按照与实施例1中同样的方式用于烘烤绝缘涂层，以便在0.5mm的片厚度的非取向磁钢片的表面上得到5μm的在干燥之后的膜厚度。接着，具有这一绝缘涂层的钢片进行堆叠，在空气中于400℃×1hr下退火，并考察涂层的耐热性。结果示于表4中。
作为试验的结果，当用以本发明纯有机硅聚合物为基础的溶液处理这些片时，在每种情况下，甚至在400℃下退火1小时之后保持了透明有光泽的涂层状态而且没有观察到粘合性或绝缘性能的下降。与这相反，对于对比材料的有机型清漆的情况，因为退火而导致表面外观、粘合性和绝缘性能上有显著的下降。
表4
  处理剂条件   在退火之后的表面外观   在退火之后的粘合性(10mmφ弯曲)   击穿电压
  退火之前   退火之后
发明实施例1   四乙氧基硅烷的水解产物：50cc单甲基三乙氧基硅烷的水解产物：50cc   透明，有光泽   没有剥离   230   220
发明实施例2   单甲基三乙氧基硅烷的水解产物：70cc四乙氧基硅烷的水解产物：15cc二甲基二乙氧基硅烷的水解产物：15cc   ”   ”   240   250
发明实施例3   二甲基二甲氧基硅烷的水解产物：40cc苯基三乙氧基硅烷的水解产物：10cc四乙氧基硅烷的水解产物：50cc粒度15nm Al2O3粉末：0.5g   ”   ”   270   260
发明实施例4   单甲基三乙氧基硅烷的水解产物：70cc四乙氧基硅烷的水解产物：15cc粒度200nm SiO2粉末：2g   ”   ”   300＜   300＜
对比例1   聚酰亚胺清漆   棕黑色，没有光泽   较多剥离   65   10
(实施例3)
在其表面上使用本发明进行了处理的定子(电枢)铁心用于制造微型涡轮机发电机。通过从磁钢片冲切和填缝获得定子铁心，它具有螺栓孔以紧固该铁心。
接着，定子铁心由实施例1的发明实施例1进行处理，将该定子铁心插入该壳体内，然后该铁心用螺栓连接。在过去，因为铁心接触壳体或螺栓或该填缝的层彼此接触，短路电流流过该铁心，因此损耗增加而且定子有较大程度的温升。如果应用本发明，可以减少和避免上述短路电流和有可能保持该温升幅度低于平均3度。
(实施例4)
在其端面上利用本发明进行处理的铁心彼此组合而生产XY线性电动机。在该XY线性电动机中，因为磁通量的流动是三维的，所以从普通磁钢片上冲切的铁心沿着直角相组合。
普通铁心彼此在它们的端面上接触，但是在铁心之间夹含绝缘纸，因此在铁心接触的情况下，因为端面的接触而使损耗增加和在性能上有较大变化。另一方面，如果插入绝缘纸，则该间隙变得相对更大，激发电流变得更大，和引起无载电阻损耗的增加。
如果本发明的绝缘处理方法用于处理U形铁心的端面和两个铁心相结合，则损耗会下降和性能的变化也减少。
(实施例5)
通过对于磁钢片用于铁心材料的情况在转子和定子之间的间隙侧上包封不锈钢盖以保护铁心或通过使用铁素体不锈钢用于铁心材料，泵马达的铁心被保护以防止腐蚀。
在前一种情况下，该结构是复杂的。在不锈钢盖上发生涡流损失，该间隙变得更大等等，因此输出额的下降是不可避免的。在后一种情况下，因为铁素体不锈钢的饱和磁化强度是低的，引起了输出额的下降。因此，通过处理根据本发明的由磁钢片组成的铁心来制造马达。
由本发明作绝缘处理的该铁心也在其端面上进行处理。它在耐腐蚀性上是优异的，不用说，而且在结构上是简单的并可以使用高饱和磁化磁钢片来制造，因此在输出额的下降方面没有问题。它们甚至在100小时的运行之后也没有生锈，并且该电动机性能与除泵马达以外的普通马达相同。
(实施例6)
50H800非取向磁钢片被冲切下来，应变退火，和用于生产供小型48mm声频功率变压器使用的铁心。容量是100VA(100V/6V：1A/16A)。
在这种情况下，条件1是在填缝的同时将它冲切，而条件2是在没有填缝下将它冲切。
本发明适用于条件2。也就是说，该铁心表面(包括端面在内)用从二苯基二乙氧基硅烷、二甲基单甲基三乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷按1∶4∶5比率获得的部分缩合物进行喷涂，然后干燥而形成膜。此时，该涂敷处理进行两次，伴随在75℃下由热空气干燥5分钟，获得7μm的平均膜厚度。接着，附装该绕线而完成组装。
条件1用于由普通方法制造功率变压器，不使用本发明。条件1的变压器没有将它的铁心完全紧固。产生噪音，因此有必要为单独的紧固提供夹持器。然而，对于根据本发明的条件2的变压器，几乎没有从铁心产生噪音而且不需要额外的夹持器。
(实施例7)
本发明用于生产四极电动机的无刷直流电动机。所使用的包扎溶液是从按照3∶1比率的单甲基三甲氧基硅烷和四甲氧基硅烷获得的部分缩合物(浓度20％)，它然后干燥而形成包扎膜。该定子是由12个分开的铁心片(示于图2中的铁心片1被堆叠在一起)组成的电枢。组装的圆形铁心的外径是120mm。该分开的铁心片1A是从磁钢片上冲切的，并进行堆叠。在堆叠体的顶部和底部上磁钢片的中心由图3的棒4a和4b所保持以紧固该堆叠体。包扎溶液仅仅涂敷在冲切端面上—不是齿2的端面上，对应于转子的那一间隙侧。接着，该堆叠体在室温下干燥而紧固形成包扎膜。该包扎溶液是通过刷涂，利用仅仅充分地涂敷加工端面的方法而被涂敷的。在这种情况下，该包扎溶液浸渍在刷子中并进行涂敷，而得到了在间隙5′(图4)上10μm的干燥后平均膜厚度，该间隙是由堆叠铁心的加工端面上冲切的狭槽部分所形成的。
接着，绕线6被直接缠绕在具有包扎膜的分开的铁心片1B上，同时干燥该包扎溶液，如图5所示。此外如图6中所示，将除了间隙侧之外的部分浸入该包扎溶液中并加以干燥。由于此，该绕线被紧固以及铁心的包扎强度和刚性得到提高。接着，单个的铁心片被组装，将垫板9a和9b放置在铁心的铁心堆叠体的顶表面和底表面上，同时该组装件被压配合到该壳体10中。当放置垫板时，该包扎溶液被涂敷在接触该铁心的表面上，然后将垫板放置在该铁心上。放置了垫板的这些分开的铁心片的组装件然后用包扎溶液在它的外圆周上涂敷，然后将它压入配合到该壳体中，如图6所示。接着，将它完全干燥。
如果使用本发明的方法，则在导体之间、在各片磁钢片之间、在导体和分开的铁心片之间、在分开的铁心片之间和在铁心和壳体之间的电绝缘以及紧固和包扎对于从常温到在马达中所用永久磁铁能承受的温度或高于500℃的温度都是可能的。因此，因为这高于普通200℃耐热性的绕线温度，有可能让较大的电流流过绕线和获得高输出额。此外，总体上马达的刚性变得更高，因此成为了抵抗噪音和振动的一种方式。如果采用本发明的包扎，有可能抑制在填缝、焊接等中会引起问题的短路电流和减少损耗和改进可控性。此外，有可能改进从导体和铁心产生的热量经本发明的包扎膜逃逸。同样从这一点考虑，这可以有效地提高马达的输出额和降低电阻损耗(抑制因升温所造成的电阻增大)。
(实施例8)
通过在实施例7中生产的电枢和使用本发明的IPM转子来制造四极的IPM(植入磁铁)马达。该马达在扭矩上控制在低速度下。将马达浸入由从1∶3比率的单甲基三乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷获得的部分缩合物组成的包扎溶液中，相对于100重量份已换算转化成SiO2的该物质计，该溶液含有作为填料的2g的具有10nm粒度的Al2O3，得到了5μm的在干燥后的平均膜厚度。将它加以干燥而形成包扎膜。
将磁化的SmCo烧结磁铁浸入包扎溶液中，然后干燥。如在图8中所示，将这一磁铁12插入IPM转子铁心11中。插入了磁铁的转子铁心也被浸入该包扎溶液中。在喷射压缩气体的同时除去多余的包扎溶液，然后将铁心压配合在轴13上。该组装件然后加以干燥而形成部分缩合物的包扎膜14。本发明在转子上的使用既可以紧固该磁铁又可以在常温到SmCo磁铁所能承受的温度(约500℃)下使铁心的表面发生绝缘。此外，它可以改进在磁铁和铁心之间的热传导性和绝缘性能和抑制该磁铁的升温和抑制在磁铁和铁心之间的短路电流。在转子和轴之间的间隙被包扎膜所填充并用于抑制转子的升温。SmCo磁铁可以在比FeNdB磁铁更高的温度下使用，但是SmCo烧结磁铁的温升也可以被抑制，而且磁铁的磁化的减少也可以被抑制。
(实施例9)
本发明用于生产两极的感应电动机。所用的包扎溶液是从1∶5∶4比率的二苯基乙氧基硅烷、二甲基单甲基三乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷获得的部分缩合物。将它加以干燥而形成包扎膜。该定子铁心是整体冲切的铁心，在其上提供了填缝以便在沿圆周方向上距离外圆周2mm的相同距离的三个位置上进行临时紧固。将包扎溶液喷到整个铁心的槽缝上并经过干燥而形成包扎膜。此时，该涂敷处理进行两次，中间介入在5℃下由温空气干燥5分钟，获得7μm的平均膜厚度。接着，该包扎溶液沉积在电枢绕组上和绕组的表面加以干燥。利用插入器将干燥的绕线插入定子铁心的槽缝中。接着，将整个电枢浸入该包扎溶液中。100℃热空气是从转子的那一间隙侧吹入以便吹走在齿边缘上沉积的多余溶液，以便减少间隙表面的膜厚度到低于0.1mm。该100℃热空气具有加速干燥的效果。最后，将它在300℃下干燥而形成最终的包扎膜。
如果使用本发明，则有可能采用高达500℃的温度。可以预期高至该温度的堆叠铁心的包扎，短路电流的抑制，利用齿边缘振动的减少而引起的噪音减少，由于较高的热释放而增加的输出额，和低电阻损耗(抑制因为温升引起的电阻升高)。
(实施例10)
通过在实施例9中生产的电枢铁芯和使用本发明的铝压铸转子来生产感应电动机。通过将冲切的铁心浸入包扎溶液中和然后干燥以包扎它，然后进行铝压铸，而获得转子。所使用的包扎溶液是从5∶3∶2比率的单甲基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷的混合溶液。将它加以干燥而形成包扎膜。
通过干燥形成的包扎膜可以承受甚至铝压铸，因此在二次导体铝导体和铁心之间的短路可以得到抑制。因此，可以实现感应电动机的高输出性能的稳定化。
(实施例11)
包扎溶液被涂敷在绕线的表面上并加以干燥。将绕线缠绕上去，然后将已绕线的变压器铁心浸入包扎溶液中和加以干燥。所用的包扎溶液是从1∶9比率的二苯基三乙氧基硅烷和单乙基三乙氧基硅烷获得的部分缩合物。该涂敷处理进行三次，中间介入由80℃的热空气干燥15分钟，然后该涂层经过干燥而形成包扎膜。
通过将本发明施涂于变压器铁心上，有可能甚至在200℃下操作，改进铁心的刚性，和将噪音减少3分贝。
(实施例12)
本发明用于生产具有槽缝的铁心，它用于升压振动换流器的电抗器。如图9中所示，形成线绕式铁心21并浸入由从1.5∶8.5比率的二苯基二乙氧基硅烷和四甲氧基硅烷获得的部分缩合物组成的包扎溶液中，并在该状态下干燥。该铁心堆叠体被包扎，同时保持它的形状。接着，通过在槽缝的形成处附近的区域中固紧并裁切而形成了槽缝22。另一方面，被插入到裁切的线绕式铁心中的绕线预先通过将导线(wire)缠绕和让包扎溶液沉积在其表面上并干燥而将它成形，然后再次浸入该包扎溶液中并干燥，而最终获得。接着，将所形成和卷绕的绕线插入该截割铁心中和铁心的在裁切部分上彼此面对的两个裁切部分而提供槽缝。为了维持该槽缝，将非磁性的绝缘体23插入，然后将绕线24缠绕上去。在该状态下，组装体再次被插入包扎溶液中以形成包扎膜25，然后干燥。
该包扎膜可以至少承受高达500℃的温度。该电抗器可以在一直到除电抗器以外的其它部件所能承受的温度下充分地运行。该铁心本身是高刚性的。该槽缝是噪音和振动的障碍，也由组合式结构组成。因此，可以减少噪音。
(实施例13)
取向磁钢片被冲切下来，各个片被螺旋式成形以制造用于8极马达的整体圆形电枢铁心。该螺旋形铁心在旋转的同时被堆叠，该组装体被浸入由从1∶1比率的单甲基三甲氧基硅烷和四甲氧基硅烷获得的部分缩合物组成的包扎溶液中而得到了15μm的干燥后膜厚度，然后为了紧固来干燥，生产电枢铁心。接着，将它在800℃下应变退火。在此之后，包扎溶液被沉积在绕线的表面上，然后绕线在室温下干燥和附装在电枢铁心上以生产电枢。取向磁钢片的线绕式铁心在取向磁钢片的轧制方向上具有齿尖，并且齿尖的磁性极其优异，因此马达铁损耗可以减少。对于绕线，该表面涂层会发生剥离。然而，经过本发明的处理，甚至在剥离的涂层部分上也形成了表面涂层，因此可以避免许多问题。此外，被浸入包扎溶液中和为紧固所干燥的电枢可以在800℃下应变退火，因此由于绕线引起的应变可以被消除，并可以充分利用取向磁钢片材料的各种性能。
(实施例14)
本发明用于生产简单的小型500℃加热炉。
作为包扎溶液，使用从1∶1比率的单甲基三甲氧基硅烷和四甲氧基硅烷获得的部分缩合物。这一包扎溶液沉积在加热线的表面上。该加热线在室温下干燥和排列在加热炉的内壁表面上。整个内壁元件再次被浸入包扎溶液中和加以干燥以制备具有加热器的内壁元件。装有加热器的内壁元件用于生产加热炉。该加热线面向加热炉的内部，但是加热线的表面是用包扎溶液的干燥涂层所构成的，因此电绝缘的效果可以维持到高温。这一加热炉在结构上是简单的和适合于小型的加热炉。
(实施例15)
本发明用于生产用于HDD(硬盘驱动器)的音圈电动机的线轴较少运动的线圈。作为包扎溶液，使用从1∶1比率的单甲基三甲氧基硅烷和四甲氧基硅烷获得的部分缩合物溶液。这一包扎溶液沉积在矩形铝导体的表面上。该矩形铝导体在室温下干燥和缠绕成马达线圈。接着，整个所形成的线圈再次浸入包扎溶液中并干燥而得到可动线圈。通过在本实施例所使用的包扎溶液的紧固和绝缘甚至在铝的熔点下也不存在问题，并且对于机械振动和强度来说是有利的，而在音圈电动机的可动线圈中这些会成为问题。
(实施例16)
通过在实施例16中生产的电枢铁心和使用本发明的IPM转子来制造四极的IPM(植入磁铁)马达。该马达在扭矩上控制在低速度下。所使用的包扎溶液是从2∶1∶1比率的四甲氧基硅烷、单甲基三甲氧基硅烷和二苯基二乙氧基硅烷获得的混合溶液。将它加以干燥而形成包扎膜。
将磁化的FeNdB烧结磁铁浸入包扎溶液中，然后干燥。如图8中所示，将这一磁铁12插入IPM转子铁心11中。插入了磁铁的转子铁心也被浸入该包扎溶液中。在喷射压缩气体的同时除去多余的包扎溶液，然后将铁心压配合在轴13上。该组装件然后加以干燥而形成了部分缩合物的包扎膜14。本发明在IPM转子中的使用是为了既紧固该磁铁又处理该磁铁的表面，改进热传导性和在磁铁和铁心之间的绝缘性能，抑制磁铁的升温，和抑制在磁铁和铁心之间的短路电流。在转子和轴之间的间隙是被包扎膜所填充并用于抑制转子的升温。FeNdB烧结磁铁的温升也可以受到抑制而且磁铁的磁化的下降也可以被抑制。
(实施例17)
本发明用于生产两极的感应电动机。所使用的包扎溶液是单甲基甲氧基硅烷。将它加以干燥而形成包扎膜。该定子铁心是整体冲切的铁心，在其上提供了填缝以便在沿圆周方向上距离外圆周2mm的相同距离的三个位置上进行临时紧固。铁心的槽缝被绝缘纸覆盖，将电枢绕组附装上去，然后将整个电枢浸入包扎溶液中。接着，100℃热空气是从转子的那一间隙侧吹入以便吹走在齿尖部分上沉积的多余溶液，从而减少间隙表面的膜厚度到低于0.1mm。接着将它加以干燥而形成包扎膜。该100℃热空气具有加速干燥的效果。
如果使用本发明，则可以预期堆叠铁心的包扎，短路电流的抑制，在齿尖部分上因振动减少所导致的噪音下降，由高度的热释放导致的较高输出额，和较低的电阻损耗(因温升导致的增大电阻的抑制)。
(实施例18)
将提供了绕线的绕线变压器铁心浸入包扎溶液中并加以干燥。所使用的包扎溶液是改性有机硅聚合物，即，环氧基改性的聚合物。将它加以干燥而形成包扎膜。
通过将本发明施涂于变压器铁心上，铁心的刚性得到改进，和噪音减少3分贝。
(实施例19)
在实施例7中，该定子被浸入包扎溶液和加以干燥以实施堆叠和包扎，然后在750℃下退火。这一退火将马达铁损耗减少8％。
(实施例20)
本发明用于生产具有槽缝的铁心，它用于升压振动换流器的电抗器。如图9中所示，形成线绕式铁心21并浸入包扎溶液中，然后干燥。该铁心堆叠体被包扎，同时保持它的形状。接着，通过在槽缝的形成处附近的区域中固紧并裁切成槽缝而形成了槽缝22。为了维持该槽缝，将非磁性的绝缘体23插入，然后将绕线24缠绕上去。在该状态下，组装体再次被插入包扎溶液中以形成包扎膜25，然后干燥。
该电抗器的特征在于铁心本身的高刚性。此外，该槽缝是噪音和振动的障碍，也由组合式结构组成。因此，可以减少噪音。
(实施例21)
取向磁钢片被冲切下来，各个片被螺旋式成形以制造用于8极马达的整体圆形电枢铁心。该螺旋形铁心在旋转的同时被堆叠，将组装体浸入包扎溶液中，经过干燥以紧固它，因此生产出电枢铁心。取向磁钢片的线绕式铁心在取向磁钢片的轧制方向上具有齿尖。齿尖的磁性是极其优异的，因此该马达铁损耗可以被减少。对于绕线，会发生表面涂层的剥离，但是通过本发明的处理，在剥离的涂层部分上也形成表面涂层和因此避免了许多问题。
(实施例22)
激光束打印机用的光学多面体马达是通过使用磁钢片在印刷电路板上制造的。该印刷电路板是两个磁钢片的层压体。将电枢线圈紧固在它上面。该电枢线圈和电路板被紧固，磁钢片使用本发明的包扎方法来包扎。将两个磁钢片堆叠，然后该电枢线圈被紧固，组装体然后浸入包扎溶液中，由热空气干燥以便紧固。所使用的包扎溶液甚至在线圈温度升高的情况下也保持包扎力并且没有放气的问题，因此即使马达操作引起温升，印刷电路板的两个磁钢片的堆叠体的包扎以及电枢线圈在印刷电路板上的紧固也可以充分地维持。因为没有放气的问题，所以也没有镜面雾化的问题。
(实施例23)
变压器的线绕式铁心如下生产：将无定形磁性材料浸入包扎溶液中，然后干燥而同时保持它的形状。这一铁心用于生产变压器，装配到磁屏蔽的壳体中，并且在干燥该变压器的同时来使用。对于磁屏蔽的壳体，可使用由堆叠的纳米晶体高渗透性材料组成的板的组装体，浸入同一包扎溶液中，然后干燥以实施紧固。该无定形材料是极薄的，因此该铁心或屏蔽板缺乏刚性，但是该元件可通过本发明的包扎方法来简单地结合和提高刚性，铁心或屏蔽板的紧固变得容易，而且也大不可能产生无定形金属或纳米晶体的片段。
工业实用性
如果在马达或其它能量转化设备所用的铁心的端面或表面上有二次导体、壳体、螺栓等的短路，则该设备的损耗将会提高，扭矩、推力或输出额将下降，并且性能将发生改变。因此，铁心的端面和表面的绝缘处理对于设备性能的改进和稳定化是极其重要的。在短时间内容易地进行这一绝缘处理的能力在工业上是有价值的。
根据本发明，可以处理铁心的端面，在低温和短时间内得到在绝缘性能、耐腐蚀性、粘合性、耐热性和磁性的改进效果上极其优异的绝缘层，无需清洁除去冲切油、退火或其它预处理。
因此，这一方法对于设备性能的改进和稳定化是有效的。该工艺过程是简单的，因此成本可以降低，该技术在工业上是极其有价值的。对于能量和环境而言，效率的改进和设备损耗的降低是重要的。本发明的使用因此也在社会上是有价值的。可以考虑大量应用比如家用电器、工厂自动化设备、办公自动化设备、汽车、列车等等。
此外，本发明注意到以下事实：如果在各种变压器中使用的铁心的端面或表面上有二次导体、壳体、螺栓等的短路，则设备的损耗将提高和发生损害。此外，这成为性能波动的原因。因此，铁心的端面和表面的绝缘处理对于设备性能的改进和稳定化是极其重要的。在短时间内容易地进行这一绝缘处理的能力在工业上是有价值的。此外，这可以导致各项性能的改进，如在加工之后在退火时所需要的耐热性。
此外，根据本发明的高温操作的电气设备可以获得绕线的较高耐热性温度。绕线和由磁性材料组成的铁心和磁轭的紧固和包扎也在高温下不成为问题。因此，可以大大地提高流过绕线的电流和提高该设备的输出额。此外，高温操作的电气设备可以在高温场合中使用。

Claims (14)

1.由利用有机硅聚合物堆叠和结合在一起的已冲压成大体上相同形状的多个磁性材料片组成的用于电磁设备的磁性元件，所述用于电磁设备的磁性元件的特征在于它是在没有对磁性材料片局部施加应变和/或应力下被结合的。
2.根据在权利要求1中所述的用于电磁设备的磁性元件，其中电枢铁心是由多个分开的铁心片组成。
3.高温操作的电气设备，特征在于具有被结合在一起的导体或多个导体和磁性材料且同时利用纯有机硅聚合物作为溶液来确保在相同或不同类型的相邻元件之间的电绝缘，该溶液有能力在相邻元件之间涂敷和干燥之后将相邻元件互相紧固和保持在一起并且甚至在超过200℃的高温下有能力紧固和包扎，该纯有机硅聚合物是由通过(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种纯有机硅聚合物的水解和部分脱水缩合反应所产生的化合物组成。
4.由多个磁性材料片组成的用于电磁装置的磁性元件的简单包扎方法，所述用于电磁装置的磁性元件的包扎方法的特征在于排列和组装该多个磁性材料片，然后涂敷一种溶液，该溶液能通过干燥或将磁性材料的这些片浸入该溶液中来包扎磁性材料片，然后加以干燥将它们结合在一起。
5.用于电磁装置的磁性元件的简单包扎方法，特征在于将已冲压成大体上相同形状的多个磁性材料片进行堆叠，然后涂敷一种溶液，该溶液能通过干燥或将磁性材料片浸入该溶液中来包扎磁性材料片，然后加以干燥将它们结合在一起。
6.根据权利要求4或5中所述的用于电磁装置的磁性元件的简单包扎方法，特征在于作为能通过干燥将磁性材料片包扎在一起的溶液，使用主要由纯有机硅聚合物和改性有机硅聚合物中的至少一种组成的溶液。
7.根据权利要求4-6中任何一项所述的用于电磁装置的磁性元件的简单包扎方法，特征在于作为纯有机硅聚合物，使用通过由(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种物质的水解和部分脱水缩合反应所产生的有机硅化合物。
8.根据权利要求4-6中任何一项所述的用于电磁装置的磁性元件的简单包扎方法，特征在于作为所述改性有机硅聚合物，使用丙烯酰基改性的有机硅聚合物、醇酸树脂改性的有机硅聚合物、聚酯丙烯酰基改性的有机硅聚合物、环氧基改性的有机硅聚合物、氨基改性的有机硅聚合物、乙烯基改性的有机硅聚合物和氟改性的有机硅聚合物中的一种或多种。
9.根据权利要求3的高温操作的电气设备的生产方法，特征在于作为在涂敷和干燥之后在相邻元件之间有能力将相邻元件互相地紧固和保持在一起并有能力甚至在超过200℃的高温下将它们紧固和包扎的一种溶液，使用由通过(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的一种或多种有机硅化合物的水解和部分脱水缩合反应所产生的化合物组成的纯有机硅聚合物，将该溶液涂敷在导体或这些导体和磁性材料上或将导体或这些导体和磁性材料浸入该溶液中，然后加以干燥而使导体或这些导体和磁性材料结合在一起，同时确保了在相同或不同类型的相邻元件之间的电绝缘。
10.根据权利要求9所述的高温操作的电气设备的生产方法，特征在于使用由(R1)nSi(X1)4-n(其中n是0-3的整数，R1是烷基或苯基，当n＝2或3时多个R1可以是不同的，X1是由Cl或O(R2)表示的烷氧基，其中R2是烷基，和当n＝0、1或2时多个R2可以是不同的)表示的有机硅化合物组成的纯有机硅聚合物，它含有至少80％的至少n＝0、1的有机硅化合物以及具有1∶20到4∶1的n＝0的有机硅化合物与n＝1的有机硅化合物的组成比。
11.根据权利要求9或10中任何一项所述的高温操作的电气设备的生产方法，特征在于使用热固化型纯有机硅聚合物作为纯有机硅聚合物(化合物)。
12.根据权利要求9-11中任何一项的高温操作的电气设备的生产方法，特征在于作为添加剂向纯有机硅聚合物中添加0.1-10重量份的具有7-5000nm初始颗粒尺寸的SiO2、Al2O3和TiO2中的一种或多种。
13.根据权利要求9-12中任何一项的高温操作的电气设备的生产方法，特征在于在干燥后的厚度是2-100μm。
14.根据权利要求9-13中任何一项的高温操作的电气设备的生产方法，特征在于干燥温度不超过200℃。
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Owner name: NIPPON STEEL + SUMITOMO METAL CORPORATION

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Co-patentee after: Nippon Steel Engineering Co., Ltd.

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Granted publication date: 20090909

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