CZ20022251A3

CZ20022251A3 - Způsob výroby vysoce kvalitní izolace elektrických vodičů nebo svazků vodičů točivých elektrických strojů termickým stříkáním

Info

Publication number: CZ20022251A3
Application number: CZ20022251A
Authority: CZ
Inventors: Thomas Baumann; Reinhard Fried
Original assignee: Alstom (Schweiz) Ag
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2003-02-12
Also published as: EP1254501B1; WO2001048896A1; EP1254501A1; DE19963492A1; ATE259113T1; US20030113465A1; DE50005236D1; JP2004503995A; JP4646177B2; KR20030076922A; US6815012B2; CN1437785A; AU1848701A; CN1319254C

Description

Způsob výroby vysoce kvalitní izolace elektrických vodičů nebo svazků vodičů točivých elektrických strojů termickým stříkáním

Oblast techniky

Vynález se týká oboru izolace točivých elektrických strojů. Konkrétněji, vynález se týká způsobu výroby izolace pro elektrické vodiče nebo svazky vodičů, které se používají v točivých strojích, například jako vinutí statoru, vinutí s transponovanými tyčemi a budicí vodiče.

Dosavadní stav techniky

V oboru izolace elektrických vodičů nebo svazků vodičů točivých elektrických strojích jsou obvyklé různé způsoby.

Při jednom způsobu se pásky sestávající z nosiče ze skelných vláken a slídového papíru navíjejí spirálovitě ve vrstvách--na statorové vodiče až do dosažení požadované tloušťky 'íroiace. Následná impregnace v epoxidové pryskyřici odstraňuje ~ z takto izolovaného vinutí ' zbývající vzduch, přičemž jsou adhezivně spojeny vrstvy pásky. Konečný tvar dává izolaci vytvrzení ve vhodné formě. Za podmínek výroby jsou při tomto způsobu slídové destičky orientovány ve směru pásky, což v hotové izolaci vede ke slídovým destičkám, které jsou orientovány paralelně s povrchem vodiče.

Podle dalšího způsobu, který je znám z EP-A2 0 660 336, se pásky sestávající z termoplastu plněného slídou ovíjejí kolem statorových vodičů. Zpevňování a tvarování se v tomto případě provádí pomoc-í—-Tisová ní za tepla statorového vodiče, kolem kterého je páska ovinuta, přičemž se odstraňuje vzduch, termoplast se taví a vrstvy vinutí se adhezivně

-29 ' ·· ·· • ·*· · * • · 9 · · • 9 · · »999 999 ·· · ··· spojují. Také při tomto způsobu jsou destičky slídy orientovány paralelně s·povrchem vodiče.

Statorové vodiče mohou být izolovány také vytlačováním termoplastů be2 plnidel, tzn. také bez slídy, jak je popsáno v patentu US 5 650 031.

V současné době mají vodiče točivých elektrických strojů, které mají být izolovány, velmi složitý tvar, ve formě tyčí nebo cívek. Přímá část vodiče je umístěna v drážkách statoru stroje. Zakřivená Část vodiče, vhodně připojená k sousedním tyčím nebo cívkám, tvoří hlavu vinutí, která vyčnívá ze statoru na obou stranách. V případě velkých točivých strojů může délka přímé části přesahovat 6 m. Ξ tím jsou spojeny problémy, že izolace a vodič obvykle mají různé koeficienty tepelné roztažnosti a, což' v průběhu Času při teplotním namáhání může vést k vadám izolace v důsledku dutin vznikajících oddělením izolace, a že při výrobě izolace vznikají vady, například inkluze vzduchu. V místech těchto vad mohou vznikat vnitřní výboje, které vedou k poškození izolace. Přitom jsou zcela obvyklé vnitřní výboje· řádu 100 nC.

Vzhledem k této aktivitě vnitřních výbojů byla spolehlivá funkce izolace stroje dosud možná jen pomocí bariérového účinku destiček slídy orientovaných kolmo ke směru pole. To zabraňuje vzniku prúrazových kanálků vycházejících z dutin. Za horní hranici trvale přípustné provozní intenzity pole se přitom pokládá 2,5 až 2,75 kV/mm. Jiné izolační systémy pro střední nebo vysoké napětí však tuto maximální hodnotu mohou, někdy značně, překračovat.

Například maximum intenzity pole pro dlouhodobý provoz podpěrných izolátorů pro plynem izolovaná vedení, ve kterých se používá epoxidová pryskyřice plněná oxidem hlinitým, je 4kV/mm, a maximum intenzity pole pro vysokonapěťové kabely,

-34· 44·· « 4 ·

4 44 4 «· ·

4444 444 ve kterých se používá polyethylen, je přibližně 12 kV/mm. Pro tyto obvyklé izolační systémy je společné to, že při provozním zatížení nevznikají žádné vnitřní výboje. Použití těchto izolačních systémů pro izolace strojů však pro aplikaci podle vynálezu není možné, neboť v nich je izolace elektricky jen málo namáhána a přítomnost vad není podle vynálezu rozhodující, a vadná místa jsou zde přijatelná. Jiné obvyklé izolační techniky nejsou pro požadavky aplikací podle vynálezu vhodné.

Protože obvyklé dosud používané způsoby a materiály používající slídu však již jsou více než 30 let staré, lze od dalšího vývoje tohoto stavu techniky očekávat nejvýše dílčí zlepšení. Proto se jeví jako stěží možné dalším vylepšením tohoto stavu techniky vyvinout vysoce kvalitní izolaci, kterou, by bylo možno vyrobit s kratšími zpracovacími dobami a s nižšími náklady v porovnání se stavem techniky, a to bez zatížení životního prostředí, tzn. bez rozpouštědel, bez emisí a bez zvláštního odpadu, a která neobsahuje vady, resp. pokud obsahuje vady, nevedou k vnitřním výbojům.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je poskytnout způsob výroby vysoce kvalitní izolace pro vodiče nebo svazky vodičů, která vykazuje vysokou kvalitu- a je vyrobitelná s krátkými zpracovacími dobami a s nízkými náklady, bez zatížení životního prostředí.

Podle vynálezu je tohoto cíle dosaženo způsobem výroby vysoce kvalitní izolace pro vodiče nebo svazky vodičů majícím znaky uvedené v nároku 1. Výhodná provedení vynálezu jsou uvedena v závislých nárocích.

·· · ©

Φ · · · · •ΦΦ «·· ·· ····

-4 ”· · • »·· • · • · ·«·· ···

Způsob výroby vysoce kvalitní izolace pro vodiče nebo svazky vodičů podle vynálezu bez vad, které by za testovacích nebo povozních podmínek mohly vést k vnitřním výbojům, umožňuje, že již nejsou nutné orientované slídové destičky. To velmi usnadňuje jak volbu způsobu výroby, tak volbu materiálu pro izolaci, neboť zapracování slídy v množství více než 40 % hmotn. je v případě mnohých polymerů problematické.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn za pomoci příkladu provedení znázorněného na výkresech, na kterých představuje:

obr. 1 konstrukci zařízení pro termické stříkání podle vynálezu, obr. 2 postupový diagram, který znázorňuje provádění způsobu podle vynálezu, a obr. 3 strukturu vrstev vytvořenou obvyklou technikou termického stříkání.

Příklady provedení vynálezu

Dále bude popsán způsob výroby izolace pro elektrické vodiče nebo svazky vodičů točivých elektrických strojů. Nejprve bude popsána základní struktura izolace a potom bude podrobněji objasněn způsob podle vynálezu.

Izolace nanesená způsobem podle vynálezu má tři vrstvy. První vrstva tvoří ochranu proti vnitřnímu kořenovému výboji, sestávající z vodivě nebo polovodívě plněného polymeru. Použije se polymer, který se dobře spojuje s polymerním materiálem následující izolační vrstvy. S výhodou se použije stejný polymer jako v izolační vrstvě.

- □ - « 4 4 4 · » ·!«· «4* *44 ·4· ·· ···

Jako v případě vysokonapěťových kabelů, ochrana proti vnitřnímu korónovému výboji má za úkol oddělit elektrické a mechanické hranice vrstev. Elektricky vykazuje ochrana proti vnitřnímu korónovému výboji stejný potenciál jako kovový vodič pod ní, tzn. je částí elektrického vodiče; z mechanického hlediska naopak je částí izolace. Tím je zajištěno, že v žádném místě, kde je izolační obálka uvolněna od vodiče, nevznikají vnitřní výboje, neboť v místě uvolnění není žádný potenciálový spád.

Způsob výroby vysoce kvalitní izolace pro vodiče nebo svazky vodičů podle vynálezu musí splňovat následující požadavky:

1. Výrobní proces musí být v podstatě nezávislý na konkrétní geometrii výchozí tyče nebo výchozího vinutí, tzn. transponované, neizolované, zpevněné tyče nebo cívky.

2. Izolace přitom musí být vysoce kvalitní, tzn. proti stavu techniky musí mít zlepšenou tepelnou stabilitu až asi T_max=180 °C a musí odolávat v trvalém provozu bez poškození maximální intenzitě pole 5 kV/mm.

3. Způsob dále musí umožňovat vytvoření izolace konstantní tloušťky s tolerancí Ad/d<10 %, a to i když je tolerance výchozí tyče nebo výchozí cívky značně větší, přičemž musí být možné vyrobit vrstvu o tloušťce 0,3 až 7 mm.

4. Pro zkrácení zpracovací doby by zpracovací doba tyče nebo cívky měla být nejvýše 1 až 3 hodiny.

Na základě těchto požadavků, které musí být splněny, bylo možno uvažovat jako východisko použití obvyklého termického stříkání.

-6• · · · • ··· • · · • · fcfcfcfc *·· * fc · fcfc ····

Takovýto obvyklý postup termického stříkání je popsán například v „Modeme Beschichtungsverfahren (moderní postupy povlékání), katedra materiálů Univerzity Dortmund, H.D. Steffens, DGM Informationsgesellschaft Verlag, 2. vydání, 1996. Termické stříkání v souladu s DIN EN 657 zahrnuje postupy, při kterých se stříkací přísady taví nebo natavují uvnitř nebo vně stříkacího zařízení a vrhají se na připravený povrch. Nanášení vrstvy stříkacích přísad se může provádět v kapalném nebo plastickém stavu. Dosažitelné tloušťky vrstev jsou od asi 10 μπι do několika mm. Při stříkání je substrát vystaven jen malému tepelnému zatížení, s teplotou povrchu pod 250 °C, která pomocí vhodného vedení procesu může být udržována dokonce pod 50 °C. V důsledku toho, kombinace materiálu substrátu a stříkací přísady prakticky nemá omezení.

Nevýhodou obvyklých postupů stříkání je, že tímto způsobem termicky nastříkané vrstvy mají charakteristickou strukturu danou procesem nanášením, která může způsobit nepříznivé vlastnosti. Reakce v průběhu letu částice a po dopadu částice na substrát, mechanické vlivy při tuhnutí a teplotní gradienty napříč ,různými vrstvami způsobují vznik struktury, která je charakteristická velkým počtem nestabilních a metastabilních stavů. Termicky stříkané vrstvy často mají lamelární strukturu, a podle použitého stříkacího postupu a stříkacích přísad jsou více či méně porézní, s mikrotrhlinami, heterogenní, anizotropní. V některých případech jsou ve vrstvě uloženy stříkané částice, které nebyly úplně roztaveny nebo znovu zchladly předtím, než přišly do styku s povrchem substrátu, a oxidy nebo nitridy. Kromě toho, použiti těchto postupů je dosud známo jen pro nízkoteplotní plasty. Tyto postupy nebyly dosud použity pro výrobu vícevrstvých struktur, ve kterých se materiály různých vrstev liší.

-7·’» · ·· *;

··· · ’ * · · · · • · · · ««·· ··· ·♦♦ ··· • · · ··««

Obr. 3 znázorňuje vznik termicky stříkané vrstvy tohoto typu, přičemž tato vrstva zahrnuje dutiny 10, oxidované částice 11 a neroztavené částice 13 na substrátu 15. Kromě toho, tyto vrstvy často mají malou pevnost adheze. Teprve následné zpracování termicky stříkaných vrstev mechanickými, termickými a termomechanickými procesy umožňuje podstatně zlepšit vlastnosti vrstvy, jako porozitu, adhezi, tvrdost a tažnost, a vzniklý stav vnitřního napětí.

Výhoda termického stříkání proti dosud používaným technikám povlékání spočívá ve skutečnosti, že náklady na výrobní technologii jsou značně nižší, a není třeba používat drahá speciální zařízení, jako například navíjecí roboty, vakuové nebo tlakové nádoby, zařízení pro skladování chlazené kapalné pryskyřice atd., a je možno je nahradit komerčně dostupnými povlékacími jednotkami a roboty. Kromě toho, tato technika může být automatizováno v mnohem větší míře, než obvyklé postupy. Zpracovací doby jsou značně zkráceny, na pouze 0,5 až 3 h. Použití procesu termického stříkání umožňuje ušetřit investiční náklady, zkrátit zpracovací doby a dosáhnout vysoké úrovně automatizace.

Při způsobu podle vynálezu je obvyklý způsob termického stříkání vylepšen takovým způsobem, že na rozdíl proti dosavadnímu stavu techniky je možné vytvořit izolaci vodiče včetně ochrany proti vnitřnímu a vnějšímu korónovému výboji s vrstvami bez vad, které by mohly vést vnitřním výbojům, a které také bez poškození odolávají vysokým teplotám.

V následujícím textu budou stručně popsány materiály použité při způsobu podle vynálezu.

Při způsobu podle vynálezu se, na rozdíl od dosavadního stavu techniky, jako stříkací přísady používají vysokoteplotní plasty s plnidly, zahrnujícími anorganické materiály. Při volbě těchto vysokoteplotních plastů je třeba

-8dbát na to, aby tyto materiály vyhovovaly požadavkům na tepelné namáhání a aby byly dostupné ve formě prásku nebo alespoň aby mohly být převedeny na prášek s vhodnou distribucí velikosti zrna. Plnění organickými plnidly je požadováno v podstatě pro zlepšení odolnosti proti tečení a pro zlepšení tepelné vodivosti izolace. Příklady vysokoteplotních plastů jsou jednak vysokovýkonné termoplasty (polyether-ether ketony (PEEK), polyetherimidy (PEI), polyamidimidy (PAI), polyimidy (Pí), polyfenylensulfony (PPSU), polyethersulfony (PES), polyfenylensulfidy (PPS), polyftalamidy (PPA)) a také konstrukční termoplasty, které jsou schopné odolávat vysokým teplotám, jako například polyethylentereftalát (PET), polyethylennaftalát (PEN) a některé polyamidy (např. PA9, PA46,, PPA). Tyto konstrukční termoplasty všechny mají teplotu bodu tavení vyšší než 230 °C a teplotu měknutí >200 °C. Trvalé provozní teploty obvykle uváděné u výše uvedených konstrukčních termoplastů jsou sice někdy nižší než 180 °C, tato teploty však pro izolaci strojů nepřicházejí v úvahu. Také je možné použít termosety, které jsou vhodné pro vysoké teploty. Standardní testy pro stanovení těchto teplot používají jako kritéria mechanické pevnosti při zvýšených teplotách úbytek pevnosti v tahu. Pevnost v tahu však má pro izolace strojů malý význam. Nejdůležitějším mechanickým požadavkem je zamezení plastického tečení účinkem povrchového tlaku, který je vyvíjen upevňovacími prvky, jako například klíny drážek a operami v hlavě vinutí atd. Dlouhodobé zkoušky tečení pod 5 až 10 násobné zatížení při 180 ^ŮC ukázaly, že výše uvedené termoplasty v plněném stavu dobře odolávají takovémuto zatížení.

Vedle termoplastů je možno použít také termosety ve stavu B, tj . materiály, které dosud nejsou zesíťovány a proto jsou schopné tavení. Pro úplné tepelné zesíťování vyžadují následné tepelné zpracování. Možná výhoda proti • 4

-9»' ·Ι ·· · • ··* · · · · • · · al*| ·· · 44 4 4 obvyklému způsobu nanášení termosetů jako vrstvy, totiž elektrostatickému stříkání, spočívá v tom, že v případě termického stříkání nohou Částice mít vyšší teplotu než povrch tyče. V důsledku toho, tyto částice tvoří film kapaliny s nižší viskozitou než viskozita, která by odpovídala teplotě povrchu tyče. Protože dostatečně nízká viskozita je důležitá pro roztěkání filmu, je možno již při

- mírném předehřátí tyčí dosáhnout dobrých výsledků.

Pokud jde o plnidla,je možné použít známé anorganické materiály. Přitom je možné použít plnidla ve formě vláken, například krátkých vláken z E-skla nebo křemičitého skla, nebo zrnitá plnidla. V případě vláknitých plnidel mohou vyvstat problémy s jejich dopravou a menšími rychlostmi nanášení. Tomu může odpomoci kombinace zrnitých resp. sférických plnidel a plnidel ve vláknité formě.

Plnidla nemusí být nezbytně zabudována do polymeru. Zkušenost ukázala, že mletí směsného granulátu má za následek značnou separaci fází, a výsledkem je opět dvousložková směs plnidlo/polymer. Kromě toho v případě vlákny plněných směsí se vláknité plnidlo značně rozdrobuje, takže takto zkrácená vlákna již --nemají žádný výztužný účinek.

V následujícím textu je podrobněji popsán způsob podle vynálezu a povlékací zařízení podle vynálezu potřebné pro provádění tohoto způsobu, pro izolaci vodičů nebo svazků vodičů.

Nejprve bude popsána konstrukce zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu znázorněné na obr. 1.

Povlékací zařízení zahrnuje zásobník 1_ prášku a zařízení 2^ pro dopravu prášku. Jako povlékací materiál je v zásobníku 1 uložen vysokoteplotní plast v práškové formě. Zařízení 2 pro dopravu prášku zahrnuje zařízení pro řízení

- 10zásobníku • ··· • * · · * · · * ·»«« ·« ·»· · kontinuálního výstupu povlékacího materiálu ze prášku.

Povlékací zařízení dále zahrnuje stříkací pistoli 2 s ovládacím zařízením 4, které slouží mj. k řízení množství nanášeného povlékacího materiálu, rychlosti v pohybu stříkací pistole podél povlékaného předmětu a tavení použitého povlékacího materiálu 6. Z možných způsobů termického stříkání, totiž laserového stříkání, stříkání taveniny, stříkání v plameni, detonacního stříkání, vysokorychlostního stříkání v plameni, obloukového stříkání a plazmového stříkání, je pro způsob podle vynálezu vhodný postup s vysokou rychlostí částic.

Povlékací zařízení dále zahrnuje neznázorněné zařízení pro otáčení a přidržování tyče nebo cívky. Toto zařízení pro otáčení a přidržování tyče nebo cívky slouží k přidržování předmětu během povlékání. Jako hlavní přídržné body pro zařízení pro otáčení a přidržování tyče nebo cívky přitom slouží části předmětu, které se nemají povlékat, tzn. očka cívek nebo tyčí, přičemž otáčení tyče nebo cívky kolem podélné osy zjednodušuje povlékání .za použití jediného robotu. Otáčení tyče nebo cívky s výhodou funguje jako přídavná osa robotu.

Povlékací zařízení má dále ohřívač 7 tyče nebo cívky, který ohřívá předmět při povlékání. Účelem tohoto ohřívače 7 tyče nebo cívky je zajistit, aby přicházející kapalné plastové částice zůstaly ještě nějakou dobu v kapalném stavu, aby se roztěkaly na spojitý neporézní film. Teploty potřebné k tomuto účelu značně závisí na viskozitě taveniny. Ohřev se nejjednodušeji zajišťuje elektricky, přičemž je možný indukční nebo odporový ohřev. V případě indukčního ohřevu se ohřev provádí pomocí středně- nebo vysokofrekvenčních cívek uspořádaných kolem vodiče, zatímco ui 9 « ··* ·« ·· «ΐ·* ··· «

• · ··· ·

» * • 9 • 9 »9

9*9« odporový ohřev se provádí připojením tyče nebo cívky ke stejnosměrnému nebo nízkému napětí.

Například při stříkání v plameni nebo také při jiných alternativních provedeních má povlékací zařízení navíc zařízení (neznázorněné) pro sledování teploty v místě povlékání. Toto zařízení pro sledování teploty je potřebné mj. protože navíc k elektrickému ohřevu je předmět zahříván plamenem, nebo, v případě jiných způsobů povlékání, protože teplota povrchu klesá s rostoucí tloušťkou vrstvy. Toto sledování teploty se provádí, 'protože teplota předmětu v místě povlékání sice má být značně vyšší než teplota bodu tavení, ale ne. tak vysoká, aby polymer tepelně degradoval. Pro optimální vzájemné přizpůsobení teploty plamene a teploty elektrického ohřevu se provádí měření teploty povrchu in šitu. K tomu se jako zařízení pro sledování teploty používá například IR-měřící zařízení s krátkým integračním časem.

Navíc k výše uvedeným zařízením znázorněným na obr. 1, povlékací zařízení má dále stříkací robot, který provádí a řídí pohyb stříkací pistole podél povlékaného předmětu, tj. např. tyče nebo cívky, kabinu izolovanou-zvukově a proti prachu pro ochranu okolí proti rušivému hluku a pro ochranu naneseného povlaku proti kontaminaci například prachovými částicemi.

Dále bude popsán způsob podle vynálezu pro výrobu vysoce kvalitní izolace vodičů nebo svazků vodičů, prováděný pomocí výše popsaného povlékacího zařízení.

Způsob podle vynálezu je znázorněn na obr. 2 ve formě postupového diagramu a zahrnuje následující kroky:

1) Montáž tyče nebo cívky na zařízení pro otáčení a přidržování « 0 • ·00

- 12V prvním kroku SI se tyč nebo cívka, která se má povlékat, namontuje na zařízení pro otáčení a přidržování, které slouží pro přidržování tyče nebo cívky v průběhu procesu povlékání a pro otáčení příslušné strany tyče nebo cívky proti stříkací pistoli. Ξ výhodou je tyč nebo cívka předem zpevněna vnitřním slepením vodičů nebo ovinutím páskou (krok SO), neboť tak je zajištěno lepší a zejména stabilnější polohování zařízení £ pro otáčení a přidržování.

V případě velkých předmětů se pro zajištění stability montáže používají mezilehlé přídavné opory. Otáčení zařízení _4 pro otáčení a přidržování je řízeno ovládacím zařízením stříkacího robotu.

2) Připojení tyče nebo cívky na elektrický ohřívač

V následujícím kroku S2 se tyč nebo cívka připojí k výše popsanému elektrickému ohřívači, buď indukčnímu nebo odporovému, a zahřeje se na požadovanou teplotu substrátu.

3) Orientování tyče nebo cívky vůči stříkací pistoli

Poté se v kroku S3 tyč nebo cívka orientuje^- do polohy pro započetí stříkání. Příslušné otáčení otáčecího a přidržovacího zařízení je řízeno ovládacím zařízením stříkacího robotu tak, aby po dokončení otáčení byla jedna z plochých stran tyče nebo cívky orientována kolmo ke stříkací pistoli.

4} Stříkání ochrany proti vnitřnímu korónovému výboji

V následujícím prvním kroku vlastního povlékání (krok S4) se nanáší ochrana proti vnitřnímu korónovému výboji v horizontálních cik-cak stopách vhodné šířky.

V případě velkých povlékaných předmětů může být současně použito a řízeno stříkacím robotem více

13··· ©· ·· © © © • © · · • · · · » · · • · « · · ··· ··· ©· ©··· stříkacích pistolí. Mezilehlé přídavné opory v případě velkých předmětů se při přiblížení stříkací pistole automaticky oddálí, což je řízeno ovládacím zařízením stříkacího robotu. Tloušťka vrstvy je určena pomocí zařízení pro dopravu prášku a rychlostí, kterou se stříkací pistole pohybuje podél povlékané tyče nebo cívky, a může být měněna pomocí ovládacího zařízení stříkacího robotu. Tloušťka vrstvy na jeden průchod stříkání je s výhodou 0,05 až 0,2 mm.

5) Otáčení tyče nebo cívky

Po ukončení povlékání jedné ploché strany se v kroku S5 tyč nebo cívka otočí pomocí zařízení pro otáčení a přidržování, přičemž toto otáčení je řízeno ovládacím zařízením stříkacího robotu. Následující strana, která se má povlékat, je opět orientována kolmo ke stříkací pistoli.

Poté se výše popsané kroky S3 a S4 provádějí pro další stranu cívky. Stejně se postupuje na zbývajících stranách tyče nebo cívky, které se mají povlékat. V případě cívek se toto opakování provádí také pro další větve cívky.

Jestliže však v kroku SO byla pro předběžné zpevnění tyče nebo cívky použita páska s vodivou nebo polovodivou vrstvou, kroky S3 až S5 nanášení ochrany proti vnitřnímu korónovému výboji odpadají, neboť ta již je tvořena páskou.

Zpravidla může být tloušťka povlaku potřebná pro ochranu proti vnitřnímu korónovému výboji nanesena v jediném kroku. Pokud tomu tak není, kroky S3 až S5 se opakuj í.

- 144 · • ···

6) Výměna povlékacího prášku

Následně po úplném povlečení tyče nebo vodiče ochranou proti vnitřnímu korónovému výboji se vymění buď pouze zásobník 1^ prášku nebo celé stříkací zařízení zahrnující zásobník 1 prášku, zařízení 2 pro dopravu prášku a stříkací pistoli 3 pro ochranu proti vnitřnímu korónovému výboji za zásobník resp. zařízení pro izolační vrstvu.

7) Povlékání tyče nebo cívky izolační vrstvou

Po této výměně povlékacího materiálu se provádějí kroky 53 až 55, které byly výše popsány pro povlékání ochranou proti vnitřnímu korónovému výboji rovněž pro izolační vrstvu (krok S7) . Povlékacím materiálem je v tomto případe izolantem plněný prášek. Povlékání se provádí v jednom nebo více průchodech, až je dosaženo požadované tloušťky izolace. Přitom může být potřeba pomocí ovládacího zařízení stříkacího robotu přenastavit teplotu substrátu, neboť teplota povrchu, na který přichází kapalný povlékací materiál, se snižuje s tloušťkou povlaku, pokud se teplota suhstrátu nepřenastaví.

Pro toto přenastavování teploty může být výhodné kontinuální zjišťování teploty povrchu povlékaného předmětu. Teplota povrchu se například kontinuálně měří ve stopě stříkání pomocí „rychlé IR-kamery.

Tím způsobem mohou být například zohledněny následující faktory, které ovlivňují teplotu povrchu:

V případě dlouhé dráhy L přemisťování nasávaný vzduch příliš silně ochlazuje stříkanou vrstvu a substrát. Proto musí být materiál vrstvy udržován na vhodné teplotě elektrickým ohřevem, aby byla ve stopě

- 15• « · • ··· stříkání nastavena vhodná teplota. Proto je navíc uspořádáno sledování teploty povrchu pomocí „pomalé IRkamery, aby bylo možno provádět spolehlivou regulaci ohřevu.

Při narůstající tloušťce vrstvy musí být udržována vhodná teplota povrchu pro výrobu povlaku. To znamená, že teplota substrátu by měla kontinuálně narůstat. Aby však bylo zamezeno následnému přehřátí již naneseného materiálu vrstvy nebo jeho stékání, mela by být například teplota substrátu snížena, aby došlo ke ztuhnutí již nanesené vrstvy blíže substrátu. Pokud je povlékaným vodičem dutý vodič, bylo by možno chlazení provádět zevnitř pomocí vzduchu. V případě silnějších vodičů však vysoká tepelná kapacita vede k tomu, že se substrát ochlazuje příliš pomalu.

V závislosti na geometrických poměrech a tloušťce nanášené vrstvy může být nezbytné, po počátečním ohřevu substrátu na vhodnou teplotu, substrát dále ohřívat, chladit, předehřívat povrch při každém kroku povlékání nebo také měnit stříkací teplotu malou změnou přívodu energie.

V zásadě platí, že čím silnější se stává nastříkaná vrstva, tím méně může, v důsledku špatného vedení tepla, být teplota povrchu ovlivněna teplotou substrátu. Proto je žádoucí klesající gradient teploty směrem k substrátu, tzn. teplota povrchu musí být řízena více ze strany povlaku, buď ohřevem plamenem nebo zářičem, nebo chlazením vzduchem. Alternativně může být teplota plamene řízena ovlivňováním proudu spalin,

V této souvislosti je zvláště výhodné on-line sledování teploty povrchu vrstvy bezprostředně nanesené ve stopě • 0

- 16• t • «00 stříkání, neboť umožňuje zamezit změnám parametrů, které mají negativní vliv na výslednou vrstvu. Je například možno, jakmile on-line měření teploty ve stopě stříkání ukazuje odchylku od předem stanovené žádané hodnoty, která by mohla nepříznivě působit na vytvořenou vrstvu, může být v průběhu stříkání vrstvy regulován průtok H2 pro ovlivnění přívodu energie; například při poklesu teploty pod předem stanovenou hodnotu se průtok H2 zvýší, zatímco pří překročení předem stanovené hodnoty teploty se sníží. Toto nastavení se provádí stupňovitě. Tímto způsobem mohou být snadno udržovány požadované parametry procesu a může tak být dosaženo stejnoměrné kvality vrstvy.

8) Povlékání tyče nebo cívky ochranou proti vnějšímu korónovému výboji

Následně po povlečení izolačním materiálem předem stanovené tloušťky se opakuje nejprve krok S6 (výměna povlékacího materiálu pro izolaci za povlékací materiál pro ochranu proti vnějšímu korónovému výboji) a potom krok S7 za použití povlékacího materiálu pro vytvoření ochrany proti vnějšímu korónovému výboji. Povlékací materiál pro ochranu proti vnějšímu korónovému výboji sestává z vodivě plněného polymeru.

9) Závěrečný krok

V posledním kroku S9, který navazuje na povlékání tyče nebo cívky, se povlak ponechá zchladnout a pak se tyč nebo cívka vyjme ze zařízení pro otáčení a přidržování. Je-li třeba, provede se další úprava nebo tepelné zpracování povrchu pro snížení teplotního napětí mezi povrchem tyče nebo cívky, například z mědi, a izolací.

V případě povlékání termosety je tak možno provést dodatečné vytvrzení.

- 17V ♦ * • φφφ « φ φ φ φ

Dále je možno v přídavném -kroku 510 před ukončením procesu povlékání provést povlečení konců tyčí resp. oček cívky, která při předcházejícím povlékání sloužily jako přídržné body pro zařízení pro otáčení a přidržování.

Způsob podle vynálezu a zařízení umožňuje jednoduchým způsobem a bez speciálních nástrojů a zařízení vyrobit nebo cívky, která je méně nákladná než stavu techniky a vzhledem k nepřítomnosti odolnost proti vnitřním výbojům.

podle vynálezu potřeby dalších izolaci pro tyče podle dosavadního vad má zlepšenou

V souhrnu představuje způsob podle vynálezu výrobu vysoce kvalitní izolace pro vodiče nebo svazky vodičů. Při tomto způsobu se pomocí termického stříkání na vodič nebo svazek vodičů v postupných krocích nanáší ochrana proti vnitřnímu korónovému výboji, izolace a ochrana proti vnějšímu korónovému výboji. Nanášená tloušťka v jednom průchodu stříkání je až 0,2 mm, čímž je zajištěno, že vrstva je bez vad a tím je zamezeno vzniku vnitřních výbojů. Kromě toho, použitím vysokovýkonných termoplastů, konstrukčních plastů schopných odolávat vysoké teplotě a vysokoteplotních 'termosetů je značně zlepšena schopnost odolávat tepelnému namáhání.

-189 9 • ··* *

• 99

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby vysoce kvalitní izolace pro vodiče nebo svazky vodičů, zahrnující kroky:

(51) montáž vodiče nebo svazku vodičů, který se má povlékat, na zařízení pro otáčení a přidržování, (52) zahřátí vodiče nebo svazku vodičů na předem stanovenou teplotu substrátu, (53) orientování vodiče nebo svazku vodičů do polohy plochou stranou kolmo ke stříkací pistoli, (54) stříkání kapalné nebo plastické ochrany proti vnitřnímu korónovému výboji na zahřátý substrát, přičemž tloušťka vrstvy je přibližně 0,05 až 0,2 mm,· (55) otočení vodiče nebo svazku vodičů tak, že je další plochá strana orientována kolmo ke stříkací pistoli, a pak opakování kroků (S3) a (S4), a opakování kroku (S5) do povlečení všech stran vodiče nebo svazku vodičů, (6) výměna povlékacího prášku za prášek plněný izolantem, (7) povlékání vodiče nebo svazku vodičů práškem plněným izolantem v alespoň jednom průchodu na všech stranách vodiče nebo svazku vodičů jako v krocích (S3) až <S5), (58) provádění kroků (S6) a (S7) s povlékacím práškem pro ochranu proti vnějšímu korónovému výboji, například vodivě plněným práškem, a (59) ponechání povlečeného vodiče nebo svazku vodičů zchladnout a jeho vyjmutí ze zařízení pro otáčení a přidržování.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako vodič nebo svazek vodičů se použije vodičová tyč, transponovaná tyč nebo cívka.

• · · 00 00 * 000 0 · ‘ i 7 - 0 · ····· ···· ··· ·«« 000 00 0000
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok (SO) předběžné zpevnění vodiče nebo svazku vodičů vnitřním slepením vodičů nebo jeho ovinutí páskou.
4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že jestliže je v kroku (SO) pro předběžné zpevnění použita páska s vodivou nebo polovodivou vrstvou, kroky (S3 až S5) nanášení ochrany proti vnitřnímu korónovému výboji se vynechají.
5. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 4, vyznačující se tím, . že jako povlékací prášek se použijí vysokoteplotní plasty s plnidly obsahujícími anorganické materiály.
6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že jako vysokoteplotní plasty se použijí vysokovýkonné termoplasty, jako například polyether-ether ketony (PEEK), polyetherimidy (PEI), polyamidimidy polyfenylensulfony (PPSU), polyfenylensulfidy polyftalamidy (PPA), odolávat vysokým polyethylentereftalát

PAI), polyimidy (Pí), polyethersulfony (PES), (PSU), polyfenylensulfidy (PPS), nebo konstrukční termoplasty schopné teplotám, jako například (PET), polyethylennaftalát (PEN) nebo polyamidy (např. PA9, PA46,, PPA)
7. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že jako vysokoteplotní plasty se použijí vysokoteplotní termosety.
8. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že v krocích (S3) až (S5) a (S7) a (S8) se nanášejí různé tloušťky vrstev na různé strany vodiče nebo svazku vodičů.

•20• 9 9 9«
9 9·· 9 • *99 • · · • 999 ··· 999 • · 9

9 9 9 9 • 9 9

9 99 9999

9. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že krok (S2) ohřevu substrátu se provádí pomocí elektrického ohřevu, indukčního nebo odporového.
10. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že v kroku (S3) se orientace vodiče nebo svazku vodičů řídí ovládacím zařízením stříkacího robotu.
11. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že při povlékání vetkých vodičů nebo svazků vodičů se současně použije více stříkacích pistolí.
12, Způsob podle některého z předcházejících nároků 1

až 11, vyznačující se tím, že při kroku (Sl) se při povlékání velkých vodičů nebo svazků vodičů použij í mezilehlé přídavné opory pro zaj ištění spolehlivého polohování.
13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že mezilehlé opory se při přiblížení stříkací pistole automaticky oddálí, což je řízeno ovládacím zařízením stříkacího robotu.
14. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že tloušťka nanášené vrstvy se řídí prostřednictvím ovládacího zařízením stříkacího robotu řízením zařízení pro dopravu prášku a rychlosti pohybu stříkací pistole.
15. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že v kroku (S5) se provádí otáčení vodiče nebo svazku vodičů tak, že je další plochá

9 4 • 4

-21 • · * 44*

4 4 4

44 4444 strana vodiče nebo svazku vodičů orientována kolmo ke stříkací pistoli.
16. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 15, vyznačující se tím, že v kroku (S6) se povlékací prášek vymění výměnou zásobníku prášku nebo celého stříkacího zařízení zahrnujícího zásobník prášku, zařízení pro dopravu prášku a stříkací pistoli. .
17. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 16, vyznačující se tím, že v kroku (S7) se bezkontaktně sleduje teplota povrchu a v odezvě na zjištěnou- teplotu povrchu se přenastavuje teplota substrátu.
18. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 17, vyznačující se tím, že dále zahrnuje, po ukončení povlékání vodiče nebo svazku vodičů a po .jeho vyjmutí ze zařízení pro otáčení a přidržování, krok povlékání konců tyčí resp. oček cívky, která při předcházejícím povlékání sloužila jako přídržné body pro zařízení pro otáčení a přidržování.
19. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 18, vyznačující se tím, že při nanášení vrstev s větší tloušťkou na vodič nebo svazek vodičů se vrstvy blíže substrátu a mimo stopu stříkání chladí, aby ztuhly a nestékaly.