DE102017126654A1

DE102017126654A1 - Systeme zur elektrischen Isolation und isolierte Komponenten für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102017126654A1
Application number: DE102017126654.2A
Authority: DE
Inventors: Christopher Michael Calebrese; Wei Zhang; Robert Colin McTigue; Stephen Francis Francese
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2016-11-17
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2018-05-17
Also published as: CN108068415A; JP2018119131A; US10848027B2; JP7094689B2; CN108068415B; US20180138772A1

Abstract

Ein elektrisches Isolationssystem und ein damit zusammenhängender isolierter Statorstab sind bereitgestellt. Das elektrische Isolationssystem enthält ein elektrisch isolierendes Glimmerpapier und ein Fiberglas, das auf einer ersten Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht ist. Das elektrisch isolierende Glimmerpapier und das Fiberglas werden mit einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung imprägniert. Die aushärtbaren Binderharzzusammensetzung enthält etwa 21 Gew.% bis etwa 73 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2,5, etwa 0,8 Gew.% bis etwa 49 Gew.% eines flüssigen Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2, etwa 4 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolaks, einen Metall-Azetylazetonat-Katalysator und etwa 2,5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Zähigkeitsverstärkungsmittels, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethersulfon, Methylmetacrylat-Butadien-Styrol und einer Kombination davon.

Description

GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf Systeme zur elektrischen Isolierung. Genauer bezieht sich die Offenbarung auf ein Isolationssystem basierend auf elektrisch isolierendem Glimmerband und isolierte Komponenten einer elektrischen Maschine.
HINTERGRUND
Glimmerbasierte elektrische Isolationssysteme werden aktuell für Hoch- und Mittelspannungsmaschinen verwendet. Ein glimmerbasiertes elektrisches Isolationssystem enthält allgemein eine Kombination eines Binderharzes (z.B. eines duromeren Harzes) und eines Trägerbandes (z.B. eines Glimmerbandes), das eine ausreichende mechanische Stabilität und einen ausreichenden Entladungswiderstand für das elektrische Isolationssystem bereitstellt. Das Binderharz, das häufig teilweise quervernetzt ist, schmilzt und härtet durch Erwärmen, um dem Trägerband die endgültige Form zu geben.
Duromere Harze, die eine übliche Imprägnierung von Verstärkungsfasern ermöglichen, werden allgemein als geeignetes Binderharz verwendet. Duromere Binderharze, wie etwa Epoxidharze, weisen gewünschte mechanische Eigenschaften, eine thermische Stabilität und eine chemische Widerstandsfähigkeit auf. Jedoch kann die Leistungsfähigkeit von einigen dieser duromeren Harze unzufriedenstellend sein und zu erheblichem thermischen Verschleiß führen, wenn sie bei höheren Temperaturen verwendet werden. Verstärkungsfaser, wie etwa Fiberglas, werden häufig in duromeren Binderharzen imprägniert, um die thermischen Eigenschaften zu verbessern. Jedoch können viele der konventionellen Imprägniermaterialien bei den Betriebstemperaturen von den elektrischen Maschinen Risse erzeugen. Somit ist es wünschenswert, die mechanischen Eigenschaften eines elektrischen Isolationssystems zu verbessern, das für elektrische Maschinen, wie etwa einen Generator, bei Hoch- oder Mittelspannungen verwendet wird.
Epoxidharze sind quervernetzte Polymere, die gewünschte Eigenschaften wie etwa eine hohe Stabilität, eine hohe Steifigkeit und eine gute Lösungsmittelbeständigkeit aufweisen, die sie für die Verwendung in Anwendungen, wie Klebstoffen, Dichtungen, Beschichtungen und für elektrische Anwendungen geeignet machen. Jedoch macht die erhöhte Steifigkeit eines Epoxidharzes das Harz inhärent spröde, was zu einer Rissausbreitung führt. Das Modifizieren von Epoxidharzen unter Verwendung von Additiven, Modifikationsmitteln, Füllmitteln, Weichmachern und anderen Polymeren bietet Möglichkeiten, um die Eigenschaften dieser Materialien individuell anzupassen. Anstrengungen wurden unternommen, um die mechanischen Eigenschaften (z.B. Bruchfestigkeit) von Epoxidharzen durch unterschiedliche Ansätze zu verbessern, z.B. durch das Hinzufügen von Polymeren einer zweiten Phase, wie etwa Gummimaterialien und thermoplastische Materialien. Das Hinzufügen von Gummi zum Epoxidharz erhöht die Zähigkeit des Harzes, reduziert aber die Steifigkeit des Harzes. Das Hinzufügen eines steifen thermoplastischen Materials erhöht die Zähigkeit eines Epoxidharzes, aber reduziert die Lösungsmittelbeständigkeit des Harzes. Das zufällige Hinzufügen von bekannten üblichen Belastungserhöhungsmitteln zu spröden Epoxidharzen kann Schnittstellen bilden, die die Zähigkeitsanforderungen erfüllen. Jedoch kann das zufällige Hinzufügen von solchen Zähigkeitssteigerungsmitteln häufig eine Störung von anderen gewünschten Eigenschaften verursachen einschließlich der Lösungsmittelbeständigkeit und der Steifigkeit.
Daher existiert ein Bedarf für ein glimmerbasiertes elektrisches Isolationssystem, das bei hohen Temperaturen und hohen Spannungen verwendet werden kann und das die gewünschte mechanische Festigkeit ohne Beeinträchtigung von anderen gewünschten Eigenschaften bereitstellt, wie etwa die Lösungsmittelbeständigkeit oder die Steifigkeit.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine oder mehrere Ausführungsbeispiele eines elektrischen Isolationssystems werden bereitgestellt. Das elektrische Isolationssystem weist ein elektrisch isolierendes Glimmerpapier und ein Fiberglas auf, das auf eine Ersten Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht ist. Das elektrisch isolierende Glimmerpapier und das Fiberglas werden mit einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung imprägniert. Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung enthält etwa 21 Gew.% bis etwa 73 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes, etwa 0,8 Gew.% bis etwa 49 Gew.% eines flüssigen Epoxidharzes, etwa 4 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolak, einen Metall-Azetylazetonat-Katalysator und etwa 2,5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Zähigkeitsverstärkungsmittels auf. Das Zähigkeitsverstärkungsmittel ist ausgewählt aus Polyethersulfon-Methylmethacrylat, Butadienstyrol oder eine Kombination von Polyethersulfon und Methylmetacrylat-Butadien-Styrol. Das feste oder halbfeste Epoxidharz hat eine Epoxidfunktionalität von etwa 2,5 und das flüssige Epoxidharz hat eine Epoxidfunktionalität von etwa 2.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des elektrischen Isolationssystems kann es vorteilhaft sein, dass die Konzentration des Zähigkeitsverstärkungsmittels im Bereich von etwa 5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des elektrischen Isolationssystems kann es vorteilhaft sein, dass das Zähigkeitsverstärkungsmittel Polyethersulfon ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des elektrischen Isolationssystems kann es vorteilhaft sein, dass die Konzentration des Polyethersulfons im Bereich von etwa 5 Gew.% bis etwa 10 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des elektrischen Isolationssystems kann es vorteilhaft sein, dass das Zähigkeitsverstärkungsmittel Methylmethacrylat-Butadien-Styrol ist und wobei die Konzentration des Methylmethacrylat-Butadien-Styrols im Bereich von etwa 10 Gew.% bis etwa 15 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des elektrischen Isolationssystems kann es vorteilhaft sein, dass das feste oder halbfeste Epoxidharz ein Epoxid-Novolak-Harz ist und wobei die Konzentration des Epoxid-Novolak-Harzes im Bereich von etwa 53 Gew.% bis etwa 61 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des elektrischen Isolationssystems kann es vorteilhaft sein, dass das flüssige Epoxidharz ein Bisphenol-A-basiertes Epoxidharz ist und wobei die Konzentration des Bisphenol-A-basierten Epoxidharzes im Bereich von etwa 23 Gew.% bis etwa 26 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des elektrischen Isolationssystems kann es vorteilhaft sein, dass das der Metall-Azetylazetonat-Katalysator ein Aluminium-Azetylazetonat ist und wobei die Konzentration des Aluminium-Azetylazetonats etwa 0,02 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des elektrischen Isolationssystems kann es vorteilhaft sein, dass das System außerdem eine Polyethylen-Terephthalat-Schicht aufweist, die auf einer zweiten Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht ist.
Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele eines Statorstabes werden bereitgestellt. Der Statorstab weist eine Mehrzahl von in einer Gruppe angeordneten Leitern und eine Erdungswandisolation auf, die die Gruppe von der Mehrzahl von Leitern umgibt. Die Erdungswandisolation weist eine oder mehrere Schichten eines elektrisch isolierenden Glimmerbandes auf. Das elektrisch isolierende Glimmerband weist ein elektrisch isolierendes Glimmerpapier und Fiberglas auf, das auf einer ersten Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht ist. Das elektrisch isolierende Glimmerpapier ist mittels einer ausgehärteten Form einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung mit dem Fiberglas verbunden. Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung weist etwa 21 Gew.% bis etwa 73 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes, etwa 0,8 Gew.% bis etwa 49 Gew.% eines flüssigen Epoxidharzes, etwa 4 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Bisphenol-A-Fomaldeyhd-Novolaks, einen Metall-Azetylazetonat-Katalysator und etwa 2,5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Zähigkeitsverstärkungsmittels auf. Das Zähigkeitsverstärkungsmittel ist entweder Polyethersulfon oder Methylmethacrylat-Butadien-Styrol oder eine Kombination von Polyethersulfon und Methylmethacrylat-Butadien-Styrol. Das feste oder halbfeste Epoxidharz hat eine Epoxidharzfunktionalität von etwa 2,5 und das flüssige Epoxidharz hat eine Epoxidfunktionalität von etwa 2.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Statorstabes kann es vorteilhaft sein, dass die Konzentration des Zähigkeitsverstärkungsmittels im Bereich von etwa 5 Gew.% bis etwa 10 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Statorstabes kann es vorteilhaft sein, dass das Zähigkeitsverstärkungsmittel Polyethersulfon ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Statorstabes kann es vorteilhaft sein, dass das Zähigkeitsverstärkungsmittel Methylmethacrylat-Butadien-Styrol ist und wobei die Konzentration des Methylmethacrylat-Butadien-Styrols im Bereich von etwa 11 Gew.% bis etwa 15 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Statorstabes kann es vorteilhaft sein, dass das feste oder halbfeste Epoxidharz ein Epoxid-Novolak-Harz ist und wobei die Konzentration des Epoxid-Novolak-Harzes im Bereich von etwa 53 Gew.% bis etwa 61 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Statorstabes kann es vorteilhaft sein, dass das flüssige Epoxidharz ein Bisphenol-A-basiertes Epoxidharz ist und wobei die Konzentration des Bisphenol-A-basierten Epoxidharzes im Bereich von etwa 23 Gew.% bis etwa 26 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Statorstabes kann es vorteilhaft sein, dass die Erdungswandisolation eine Bruchdehnung im Bereich von etwa 0,4% bis etwa 0,9% hat.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Statorstabes kann es vorteilhaft sein, dass der Statorstab einen Wärmeverlustfaktor in einem Bereich von etwa 3% bis etwa 6% bei 155°C aufweist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Statorstabes kann es vorteilhaft sein, dass der Statorstab eine elektrische Durchschlagfestigkeit in einem Bereich von etwa 500 V/mm bis etwa 2000 V/mm aufweist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Statorstabes kann es vorteilhaft sein, dass die Erdungswandisolation 12-20 Schichten des elektrisch isolierenden Glimmerbandes aufweist.
Bei einigen Ausführungsbeispielen wird ein Statorstab bereitgestellt. Der Statorstab weist eine Mehrzahl von in einer Gruppe angeordneten Leitern und eine Erdungswandisolation auf, die die Gruppe von der Mehrzahl von Leitern umgibt. Die Erdungswandisolation weist eine oder mehrere Schichten eines elektrisch isolierenden Glimmerbandes auf. Das elektrisch isolierende Glimmerband weist ein elektrisch isolierendes Glimmerpapier und ein Fiberglas auf, das auf eine ersten Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht ist. Das elektrisch isolierende Glimmerpapier ist mit dem Fiberglas mittels einer ausgehärteten Form von einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung verbunden. Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung weist etwa 53 Gew.% bis etwa 61 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes, etwa 23 Gew.% bis etwa 26 Gew.% eines flüssigen Expoxidharzes, etwa 4 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolaks, einen Metall-Azetylazetonat-Katalysator und etwa 2,5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Zähigkeitsverstärkungsmittels auf. Das Zähigkeitsverstärkungsmittel ist ausgewählt aus Polyethersulfon, Methylmethacrylat-Butadien-Styrol oder eine Kombination von Polyethersulfon und Methylmethacrylat-Butadien-Styrol. Das feste oder halbfeste Epoxidharz hat eine Epoxidfunktionalität von etwa 2,5 und das flüssige Epoxidharz hat eine Epoxidfunktionalität von etwa 2.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden werden, wenn die nachfolgende detaillierte Beschreibung mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen:

1 ist eine schematische Darstellung einer Querschnittsansicht eines elektrisch isolierenden Glimmerbandes in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung.
2 ist eine schematische Darstellung einer Querschnittsansicht eines elektrisch isolierenden Glimmerbandes in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung.
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Statorstabes, der mit einem elektrisch isolierenden Glimmerband umwickelt ist, in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung.
4 zeigt eine Bruchdehnung für verschiedene aushärtbare Binderharzproben in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung.
5 zeigt einen Verlustfaktor für verschiedene aushärtbare Binderharzbproben in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung.
6 zeigt die Durchschlagfestigkeit für verschiedene aushärtbare Binderharzproben in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung.
7 zeigt die Bruchdehnung für Stäbe, die mit elektrisch isolierenden Glimmerbändern umwickelt sind aufweisend unterschiedliche aushärtbare Binderharzzusammensetzungen in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung.
8 zeigt prozentuale Verlustfaktoren für Stäbe, die mit elektrisch isolierenden Glimmerbändern umwickelt sind aufweisend verschiedene aushärtbare Binderharzzusammensetzungen bei 20°C und bei 155°C in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung.
9 zeigt Durchschlagfestigkeiten für Stäbe, die mit elektrisch isolierenden Glimmerbändern umwickelt sind aufweisend verschiedene aushärtbare Binderharzzusammensetzungen in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung.
10 zeigt die Zwischenlagenscherfestigkeit für Stäbe, die mit elektrisch isolierenden Glimmerbändern umwickelt sind aufweisend verschiedene aushärtbare Binderharzzusammensetzungen in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die nachfolgende detaillierte Beschreibung ist beispielhaft und nicht dazu bestimmt, die Erfindung oder Verwendungen der Erfindung zu limitieren. Durchgängig durch die Beschreibung sollte die beispielhafte Erläuterung von bestimmten Ausdrücken als nicht beschränkende Beispiele verstanden werden. Die Einzahlformen „ein/eine/einer“ und „der/die/das“ enthalten Pluralbezugnahmen solange im Kontext nicht deutlich etwas anderes angegeben ist. Näherungsweise Sprache, wie sie hierin durchgängig durch die Beschreibung und die Ansprüche verwendet wird, kann angewandt werden, um irgendeine quantitative Darstellung zu modifizieren, die zulässigerweise variieren kann, ohne zu einer Veränderung der Grundfunktion zu führen, auf die sie sich bezieht. Dementsprechend ist ein durch einen Ausdruck wie etwa „etwa“ modifizierter Wert nicht auf den angegebenen präzisen Wert beschränkt. Solange nichts anderes angegeben ist, sind sämtliche Zahlen, die Mengenangaben von Bestandteilen, Eigenschaften, wie etwa Molekulargewicht, Reaktionsbedingungen, usw., die in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, so zu verstehen, dass sie in allen Beispielen durch den Begriff „etwa“ modifiziert sind. Dementsprechend, solange nichts anderes angegeben ist, sind die numerischen Parameter, die in der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen angegeben sind, Näherungen, die abhängig von den gewünschten Eigenschaften variieren können, die durch die vorliegende Erfindung erreicht werden sollen. Wo es notwendig ist, sind Bereiche angegeben worden und diese Bereiche sind inklusiv für alle Unterbereiche dazwischen.
Um den Gegenstand der beanspruchten Erfindung deutlicher und knapper zu beschreiben und anzugeben, werden die nachfolgenden Definitionen für bestimmte Ausdrücke bereitgestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden.
Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck „Epoxidharz“ auf ein Vorpolymer mit niedrigem Molekulargewicht oder ein Polymer mit höherem Molekulargewicht, das normalerweise wenigstens zwei Epoxidgruppen aufweist.
Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „festes Epoxidharz“ auf ein Epoxidpolymer mit einem höheren Molekulargewicht, das bei Raumtemperatur (20°C) in einem festen Zustand ist. Das mittlere Molekulargewicht eines festen Epoxidharzes ist allgemein größer als 1000 g/mol. Der Begriff „halbfestes Epoxidharz“ bezieht sich auf ein Epoxidharz, das bei Raumtemperatur (20°C) in einem halbfesten Zustand ist. Die halbfesten Epoxidharze haben allgemein ein mittleres Molekulargewicht zwischen 500-700 g/mol.
Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „flüssiges Epoxidharz“ auf ein Epoxidharz, das bei Raumtemperatur (20°C) in einem flüssigen Zustand ist, sogar in Abwesenheit von irgendeinem Lösungsmittel. Das mittlere Molekulargewicht des flüssigen Epoxidharzes ist allgemein größer als 300 g/mol und kleiner als 500 g/mol.
Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „Epoxidfunktionalität“ auf die mittlere Nummer von Epoxidgruppen pro (Anzahl von) Epoxidharzmolekülen. Zum Beispiel bedeutet ein Epoxidharz mit einer Epoxidfunktionalität von 2,5, dass das Epoxidharz im Mittel eine Anzahl von 2,5 Epoxidgruppen pro Epoxidharzmolekül aufweist.
Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „aufgebracht auf“ auf eine Beschichtung, Ablagerung und/oder Bildung einer Schicht auf einer Oberfläche unter Verwendung von irgendeinem auf dem Gebiet bekannten Verfahren. Der Ausdruck „aufgebracht auf“ enthält das Beispiel des Bildens einer Schicht (Glasfaserschicht) auf einer Oberfläche (z.B. einer ersten Oberfläche eines elektrisch isolierenden Glimmerpapiers), so dass die Schicht in Kontakt mit der Oberfläche ist, entweder unmittelbar oder mittels eines Binderharzes.
Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „Bruchdehnung“ auf den Widerstand eines Materials einer Komponente (z.B. einer Stange), wenn ein Biegen oder Beugen der Komponente ausgeführt wird. Die Bruchdehnung wird berechnet als Verhältnis der Biegespannung zur Biegedehnung im Falle einer Biegeverformung. Zum Beispiel kann die mit den Biege- oder Beugemomenten einer Stange verbundene Dehnung als Bruchdehnung bezeichnet werden. Die Bruchdehnung ist allgemein in Prozent gemessen.
Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „Wärmeverlustfaktor“ auf ein Verhältnis der Leistung, die in einem dielektrischen Material als Wärme abgegeben wird, gegenüber der aufgebrachten Leistung. Der Wärmeverlustfaktor ist ein Maß für die dielektrischen Verluste in einem elektrischen Isolationsmaterial, wenn es in einem elektrischen Wechselfeld verwendet wird und für die Energie, die als Wärme abgegeben wird. Der Wärmeverlustfaktor ist allgemein in Prozent gemessen.
Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „elektrische Durchschlagfestigkeit“ oder „Durchschlagfestigkeit“ (BDS) auf ein Maß für die dielektrische Durchschlagswiderstandsfähigkeit eines dielektrischen Materials unter dem Aufbringen einer Wechselspannung oder einer Gleichspannung. Die aufgebrachte Spannung vor dem Durchschlag wird durch die Dicke des dielektrischen Materials geteilt, um den Durchschlagfestigkeitswert bereitzustellen. BDS ist allgemein in Einheiten einer Potentialdifferenz über den Einheiten einer Länge gemessen, wie etwa Volt pro Millimeter (V/mm oder VPM) .
Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind auf ein elektrisches Isolationssystem gerichtet. Das elektrische Isolationssystem weist ein elektrisch isolierendes Glimmerpapier und ein Fiberglas auf, wobei das Fiberglas auf eine ersten Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht ist. Das elektrisch isolierende Glimmerpapier und das Fiberglas sind mit einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung imprägniert.
Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung eine duromere Harzzusammensetzung und ein Zähigkeitsverstärkungsmittel auf. Das duromere Harz weist wenigstens ein katalysierbares Epoxidharz, einen Katalysator zum katalysieren des Epoxidharzes und einen Beschleuniger auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen weist das wenigstens eine katalysierbare Epoxidharz ein festes oder halbfestes Epoxidharz und ein flüssiges Epoxidharz auf. Das duromere Harz, das das feste oder halbfeste Epoxidharz, ein flüssiges Epoxidharz, einen Beschleuniger und einen Katalysator aufweist, wird hierin als ein Epoxidharzgemisch bezeichnet. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel enthält das duromere Harz ein festes oder halbfestes Epoxidharz, ein flüssiges Epoxidharz, ein Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolak-Beschleuniger, einen Metall-Azetylazetonat-Katalysator und ein Zähigkeitsverstärkungsmittel; und das Zähigkeitsverstärkungsmittel ist gewählt aus Polyethersulfon, Methylmethacrylat-Butadien-Styrol oder eine Kombination von Polyethersulfon und Methylmethacrylat-Butadien-Styrol. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der Beschleuniger in einer Menge vorhanden, die geringer ist als das stöchiometrische Niveau in Bezug auf das Epoxid:Novolak-Verhältnis. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird das Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolak durch einen sauren Katalysator katalysiert und hat ein Hydroxyl-Äquivalentgewicht von 120.
Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung etwa 85 Gew.% bis etwa 97,5 Gew.% einer duromeren Harzzusammensetzung und etwa 2,5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% des Zähigkeitsverstärkungsmittels auf, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus Polyethersulfon, Methylmethacrylat-Butadien-Styrol und einer Kombination davon. Bei einigen Ausführungsbeispielen besteht die duromere Harzzusammensetzung im Wesentlichen aus einem festen oder halbfesten Epoxidharz mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2,5, in einer Menge von etwa 25 Gew.% zu etwa 75 Gew.% der duromeren Harzzusammensetzung, einem flüssigen Epoxidharz mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2, in einer Menge von etwa 10 Gew.% bis etwa 50 Gew.% der duromeren Harzzusammensetzung, einem Metall-Azetylazetonat-Katalysator; und einem Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolak-Beschleuniger in einer Menge von etwa 5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% der duromeren Harzzusammensetzung. In solchen Ausführungsbeispielen kann die duromere Harzzusammensetzung außerdem andere Bestandteile aufweisen, die die Grundeigenschaften des duromeren Harzes nicht maßgeblich beeinträchtigen. Zum Beispiel kann das duromere Harz ein zusätzliches Füllmaterial aufweisen, das die Isolationseigenschaften der duromeren Harzzusammensetzung nicht negativ beeinflusst.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist die duromere Harzzusammensetzung etwa 25 Gew.% bis etwa 75 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes, etwa 0,8 Gew.% bis etwa 49 Gew.% eines flüssigen Epoxidharzes, etwa 1 Gew.% bis etwa 50 Gew.% eines Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolaks und einen Metall-Azetylazetonat-Katalysator auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das feste oder halbfeste Epoxidharz eine Epoxidfunktionalität von etwa 2,5 und das flüssige Epoxidharz hat eine Epoxidfunktionalität von etwa 2.
Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung etwa 21 Gew.% bis etwa 73 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes, etwa 0,8 Gew.% bis etwa 49 Gew.% eines flüssigen Epoxidharzes, etwa 4 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolak-Beschleunigers, einen Metall-Azetylazetonat-Katalysator und etwa 2,5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Zähigkeitsverstärkungsmittels auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind alle der angegebenen Gewichtsprozente mit Bezug auf die aushärtbare Binderharzzusammensetzung. Das Zähigkeitsverstärkungsmittel kann Polyethersulfon, Methylmethacrylat-Butadien-Styrol oder eine Kombination von Polyethersulfon und Methylmethacrylat-Butadien-Styrol sein. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform hat das feste oder halbfeste Epoxidharz eine Epoxidfunktionalität von etwa 2,5 und das flüssige Epoxidharz hat eine Epoxidfunktionalität von etwa 2.
Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung ist im Wesentlichen bei Raumtemperatur (z.B. 20°C) unreaktiv und bei erhöhten Temperaturen ausreichend, um seine Permeation in das elektrisch isolierende Glimmerpapier und/oder das Fiberglas während der Herstellung des elektrischen Isolationssystems zu ermöglichen. Es ist auch im Wesentlichen bei Temperaturen unreaktiv, die erforderlich sind, um Feuchtigkeit und flüchtige Bestandteile während des Verarbeitens von Artikeln zu entfernen, die mit dem elektrischen Isolationssystem umwickelt oder beklebt sind. Jedoch härtet es bei höheren Temperaturen aus, ohne die Aushärteeigenschaften der Harzzusammensetzung nachteilig zu beeinträchtigen. Zum Beispiel kann die aushärtbare Binderharzzusammensetzung im Wesentlichen unreaktiv sein bei einer Raumtemperatur von bis zu etwa 120°C, aber kann einer Epoxid-Epoxid-Reaktion bei einer Temperatur von etwa 165°C unterworfen sein, um ein festes Material zu bilden, mit mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften, die geeignet sind, um das Fiberglasbeschichtete Glimmerpapier in die Lage zu versetzen, als ein elektrisches Isolationsmaterial zu dienen.
Das elektrische Isolationssystem ist allgemein durch Verbinden des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers mit dem Fiberglas durch Verwenden des Fiberglases als ein Stützblatt. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das elektrisch isolierende Glimmerpapier ein Blatt aus Zellulose mit kleinen Glimmerflocken, die auf das Blatt gelegt werden. Die Glimmerflocken können ausgewählt werden aus Muskovit (KAl₂AlSi₃O₁₀ (OH₂) ) oder Phlogopit (KMg₃AlSi₃O₁₀ (OH)₂), oder Gemischen aus Muskovit und Phlogopit. Die Glimmerflocken können mit wenigstens einem von Cr, Sn oder Zn Metallionen während der Glimmerpapierverfilzung, der Glimmerpapierlegung oder dem Verbinden des Glimmerpapiers mit dem Stützblatt eingelagert werden. Glimmer hat einen hohen Widerstand zu Teilentladungen und erhöht dabei die Spannungsfestigkeit und Lebensdauer des Isolationsmaterials.
Das Fiberglas kann verwendet werden als Stützblatt für das elektrisch isolierende Glimmerpapier, um eine Stützung bereitzustellen. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird das Fiberglas als ein Substrat zum Verstärken und Stützen für den Glimmer verwendet, um ein elektrisches Isolationssystem zu bilden. Das Fiberglas hat erheblich hohe Isolations- und Beständigkeitseigenschaften. Das Fiberglas hat auch Eigenschaft der dimensionellen Stabilität, des elektrischen Widerstandes und Wärmewiderstandes. Außerdem bildet das Fiberglas nach dem Imprägnieren mit aushärtbaren Binderharzen eine feste Isolationsbasis, die nützlich ist zum Herstellen des elektrischen Isolationssystems zur Verwendung in der elektronischen und elektrischen Industrie.
Bei einigen Ausführungsbeispielen des elektrischen Isolationssystems, das hierin beschrieben ist, wird das Fiberglas auf eine ersten Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht. Das elektrisch isolierende Glimmerpapier und das Fiberglas werden mit einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung imprägniert. Eine Prepregform aus dem aushärtbaren Binderharz kann zur einfachen Imprägnierung verwendet werden. Eine Prepregform ist eine Zwischenzustandsform einer Harzzusammensetzung, die während des Wickelns, der Umhüllung, des Windens oder des Verbindens ein Gel bildet. Zum Beispiel unterliegt die Prepregform des Harzes keinem Sol-Gel-Übergang während des Wickelns auf einen Statorstab. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die Prepregform des aushärtbaren Binderharzes in dem elektrisch isolierenden Glimmerpapier und dem Fiberglas imprägniert, um ein elektrisch isolierendes Glimmerband zu bilden. Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen wird eine Prepregform des aushärtbaren Binderharzes zwischen das elektrisch isolierende Glimmerpapier und das Fiberglas gelegt, um ein elektrisch isolierendes Glimmerband zu bilden. Die Prepregform des aushärtbaren Binderharzes kann durch das elektrisch isolierende Glimmerpapier und das Fiberglas dringen. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das elektrisch isolierende Glimmerpapier ausreichend flexible, um Leiter eines Statorstabes gewickelt zu werden. Das elektrisch isolierende Glimmerpapier mit der Prepregform des aushärtbaren Binderharzes, das um die Leiter des Statorstabes gewickelt ist, kann anschließend ausgehärtet werden, um Luft, Feuchtigkeit und andere flüchtige Bestandteile zu entfernen, um einen elektrisch isolierten Statorstab zu bilden. Das Aushärten des elektrisch isolierenden Glimmerbandes führt zu einem elektrischen Isolationssystem, das zur Verwendung in einem Hochspannungsgenerator geeignet ist.
Wie es in 1 veranschaulicht ist, ist das elektrisch isolierende Systemglimmerband 10 aus einem elektrisch isolierenden Glimmerpapier 12 zusammengesetzt, das durch ein faltbares Stützblatt 18 (z.B. ein Fiberglasstützmittel) abgestützt wird. Das elektrisch isolierende Glimmerpapier 12 hat zwei Oberflächen, eine erste Oberfläche 14 und eine zweite Oberfläche 16. Das Fiberglas 18 ist auf die erste Oberfläche 14 des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers 12 aufgebracht. Das elektrisch isolierende Glimmerpapier 12 und das Fiberglas 18 werden mit einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung imprägniert. Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung kann in ihrer Prepregform durch das elektrisch isolierende Glimmerpapier 12 und das Fiberglas 18 dringen und sowohl das elektrisch isolierende Glimmerpapier 12 und das Fiberglas 18 zusammenhalten, um das elektrisch isolierende Glimmerband 10 zu bilden. Als solches beeinträchtigt die aushärtbare Binderharzzusammensetzung die Eigenschaften des elektrisch isolierenden Glimmerbandes 10 in seinem Prepreg-Zustand und nach dem Aushärten eines Statorstabes, der mit dem elektrisch isolierenden Glimmerband 10 umwickelt ist.
Das Zähigkeitsverstärkungsmittel in der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung unterstützt beim Verbessern der mechanischen Eigenschaften des elektrisch isolierenden Glimmerbandes. Das Vorhandensein des Zähigkeitsverstärkungsmittels in der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung verbessert auch die mechanischen Eigenschaften eines Artikels, wie etwa eines Statorstabes, der mit dem elektrisch isolierenden Glimmerband umwickelt ist. Die zufällige Auswahl von irgendwelchen traditionellen Zähigkeitsverstärkungsmitteln für Epoxidharzgemische können nicht immer die erforderlichen Verbesserungen in der Zähigkeit erreichen. Zum Beispiel kann die Verwendung eines Zähigkeitsverstärkungsmittels häufig zu einem hohen dielektrischen Verlust führen, was schädlich ist für die Isolationsleistungsfähigkeit. Außerdem ist das Auswahlkriterium für die Zähigkeitsverstärkungsmittel auch abhängig von der Kompatibilität des individuellen Zähigkeitsverstärkungsmittels mit dem Epoxidharzgemisch. Verschiedene Materialien wurden auf Eignung als Zähigkeitsverstärkungsmittel in den aushärtbaren Binderharzproben (siehe Beispiel 2) getestet. Die Zähigkeit von solchen aushärtbaren Binderharzproben und des elektrisch isolierenden Glimmerbandes, das unter Verwendung dieser aushärtbaren Binderharzproben gebildet wurde, wurden auch getestet. Die aushärtbaren Binderharzproben wurden auch einer Reihe von Tests unterzogen, um ihre mechanischen Eigenschaften und dielektrischen Eigenschaften zu testen (4-6). Die Zähigkeitsverstärkungsmittel wurden ausgewählt, so dass sie die mechanischen Eigenschaften eines elektrischen Isolationssystems verbessern, ohne die dielektrischen Eigenschaften signifikant zu reduzieren. Die gewünschten Eigenschaften und Charakteristiken wurden erreicht, wenn Polyethersulfon oder Methylmethacrylat-Butadien-Styrol als Zähigkeitsverstärkungsmittel in dem Epoxidharzgemisch verwendet wurden. Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung Polyethersulfon, Methylmethacrylat-Butadien-Styrol oder eine Kombination von Polyethersulfon (PESU) und Methylmethacrylat-Butadien-Styrol (MMBS) als Zähigkeitsverstärkungsmittel auf. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das für die aushärtbare Binderharzzusammensetzung verwendete Zähigkeitsverstärkungsmittel Polyethersulfon. In einigen anderen Ausführungsbeispielen ist das für die aushärtbare Binderharzzusammensetzung verwendete Zähigkeitsverstärkungsmittel Methylmethacrylat-Butadien-Styrol. In einigen anderen Ausführungsbeispielen wird eine Kombination von zwei Zähigkeitsverstärkungsmitteln (PSU und MMBS) verwendet.
Bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist die Konzentration des Zähigkeitsverstärkungsmittels in der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung im Bereich von etwa 2,5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung. Bei einigen Ausführungsbeispielen liegt die Konzentration des Zähigkeitsverstärkungsmittels im Bereich von etwa 5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung. Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen liegt die Konzentration des Zähigkeitsverstärkungsmittels im Bereich von etwa 8 Gew.% bis etwa 12 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung. Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen liegt die Konzentration des Zähigkeitsverstärkungsmittels im Bereich von etwa 10 Gew.% bis etwa 15 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung.
Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen ist das Zähigkeitsverstärkungsmittel PESU, wobei die Konzentration des PESU im Bereich von etwa 5 Gew.% bis etwa 10 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt. Bei einigen Ausführungsbeispielen liegt die Konzentration des PESU im Bereich von etwa 8 Gew.% bis etwa 10 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung. Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen liegt die Konzentration des PESU im Bereich von etwa 5 Gew.% bis etwa 8 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung.
Bei einigen anderen beispielhaften Ausführungsformen ist das Zähigkeitsverstärkungsmittel MMBS, wobei die Konzentration des MMBS in einem Bereich von etwa 10 Gew.% bis etwa 15 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt. Bei einigen Ausführungsbeispielen liegt die Konzentration des MMBS im Bereich von etwa 12 Gew.% bis etwa 15 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung. Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen liegt die Konzentration des MMBS im Bereich von etwa 10 Gew.% bis etwa 12 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung.
Das feste oder halbfeste Epoxidharz bildet die Primärkomponente der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung. Die gewünschten Klebeeigenschaften für eine Prepregform der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung werden durch Verwenden der festen oder halbfesten Epoxidharzkomponenten erreicht. Außerdem wird die gewünschte feste oder halbfeste Konsistenz des aushärtbaren Binderharzes durch Verwenden der festen oder halbfesten Epoxidharzkomponenten erreicht. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das feste oder halbfeste Epoxidharz ein Epoxid-Novolak-Harz. Nicht beschränkende Beispiele von kommerziell verfügbaren Epoxid-Novolak-Harzen enthalten DEN 439, DEN 438 und DEN 485 (DOW Chemicals).
Bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung etwa 21 Gew.% bis etwa 73 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2,5 auf. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung etwa 30 Gew.% bis etwa 60 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2,5 auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung etwa 40 Gew.% bis etwa 50 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2,5 auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das feste oder halbfeste Epoxidharz ein Epoxid-Novolak, wobei eine Konzentration des Epoxid-Novolak-Harzes im Bereich von etwa 53 Gew.% bis etwa 61 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform liegt eine Konzentration des Epoxid-Novolak-Harzes im Bereich von etwa 54 Gew.% bis etwa 58 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung.
Bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung etwa 0,8 Gew.% bis etwa 49 Gew.% eines flüssigen Epoxidharzes auf. Das flüssige Epoxidharz hat eine Epoxidfunktionalität von etwa 2. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung etwa 10 Gew.% bis etwa 40 Gew.% eines flüssigen Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2 auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung etwa 20 Gew.% bis etwa 30 Gew.% eines flüssigen Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2 auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das flüssige Epoxidharz ein Bisphenol-A-basiertes Epoxidharz. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann die Konzentration des Bisphenol-A-basierten Epoxidharzes in einem Bereich von etwa 23 Gew.% bis etwa 26 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Konzentration des Bisphenol-A-basierten Epoxidharzes etwa 23,5 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung sein.
Das Verhältnis der Konzentration des flüssigen Epoxidharzes zum festen oder halbfesten Epoxidharz kann angepasst werden, wenn ein weicheres oder faltbareres Blattmaterial (z.B. ein elektrisch isolierendes Glimmerband) gewünscht ist. Zum Beispiel kann eine größere Menge des flüssigen Epoxidharzes verwendet werden, um die Viskosität des resultierenden Epoxidharzgemischs zu senken. Eine solche Anpassung kann für eine bestimmte Konzentration des festen oder halbfesten Epoxidharzes ausgeführt werden, ohne die Reaktivität der Harzzusammensetzung oder ihre ausgehärteten Eigenschaften signifikant zu beeinträchtigen. Das flüssige Epoxidharz kann ein Bisphenol-A-basiertes Epoxidharz oder ein F-Diglycidylether-Epoxidharz sein. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das flüssige Epoxidharz ein Bisphenol-A-basiertes Epoxidharz. Die Konzentration des Bisphenol-A-basierten Epoxidharzes kann in einem Bereich von etwa 23 Gew.% bis etwa 26 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist das flüssige Epoxidharz ein Bisphenol-A-Diglycidylether-Epoxidharz. Nicht beschränkende Beispiele eines Bisphenol-A-Diglycidylether-Epoxidharzes weisen EPON 826, EPON 828, EPON 830 auf, das kommerziell von Shell Chemical Co. verfügbar ist.
Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung enthält auch einen Beschleuniger. Der Beschleuniger kann ein Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolak sein, der im Wesentlichen nicht reaktiv ist bei Raumtemperatur. Ein „im Wesentlichen nicht reaktiver“ Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolak bedeutet, dass wenigstens 90% des Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolak-Beschleunigers bei Raumtemperatur nicht reagieren. Das Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolak wird durch einen sauren Katalysator katalysiert und hat ein Hydroxyläquivalentgewicht von 120. Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung etwa 4 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolaks auf. Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung etwa 6 Gew.% bis etwa 12 Gew.% eines Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolaks auf. Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung etwa 8 Gew.% bis etwa 10 Gew.% eines Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolaks auf.
Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung enthält auch einen Katalysator, z.B. einen Metall-Azetylazetonat-Katalysator. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Metall-Azetylazetonat-Katalysator Aluminium-Azetylazetonat. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine Konzentration des Aluminium-Azetylazetonats etwa 0,02 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung.
Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung kann aufgebracht werden, um eine Schicht oder eine Beschichtung des Fiberglases zu bilden. Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung kann auch auf dem elektrisch isolierenden Glimmerpapier aufgebracht werden, um eine Schicht zu bilden. Die Schicht oder Beschichtung der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung kann entweder auf dem Fiberglas oder auf dem elektrisch isolierenden Glimmerpapier gebildet werden durch Verwenden von irgendeinem auf dem Gebiet bekannten Verfahren zum Aufbringen. Abhängig von der Anforderung der Beschichtungsbildung und der anschließenden Imprägnierung kann die Viskosität des aushärtbaren Binderharzes modifiziert werden durch Variieren der Konzentration des festen Epoxidharzes oder flüssigen Epoxidharzes oder durch Hinzufügen eines Lösungsmittels. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die aushärtbare Binderharzzusammensetzung Epoxidharze von zwei unterschiedlichen Arten enthalten, z.B. eines mit einer höheren Viskosität und ein anderes mit einer geringeren Viskosität.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die aushärtbare Binderharzzusammensetzung einen höheren Anteil eines Lösungsmittels und eine geringere Viskosität aufweisen. Diese Art des aushärtbaren Binderharzes wird oft für das Durchdringen des aushärtbaren Binderharzes innerhalb des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers und des Fiberglases verwendet. Das aushärtbare Binderharz kann z.B. zwischen dem Fiberglas und der Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers angewandt werden, um die Durchdringung durch das elektrisch isolierende Glimmerpapier und das Fiberglas zu unterstützen, um ein elektrisch isolierendes Glimmerband zu bilden. In der imprägnierten Form des elektrisch isolierenden Glimmerbandes kann das aushärtbare Binderharz die individuellen Flocken des Glimmers innerhalb eines Papiers sowie das Fiberglas mit dem elektrisch isolierenden Glimmerpapier halten.
Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen kann die aushärtbare Binderharzzusammensetzung einen geringeren Anteil eines Lösungsmittels und eine vergleichsweise höhere Viskosität (z.B. etwa 150 cP) aufweisen. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann das aushärtbare Binderharz auf der Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers bleiben und eine Beschichtung auf der Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers bilden. Eine solche Beschichtung des aushärtbaren Binderharzes dieser Ausführungsbeispiele kann das Fiberglas an der Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers halten. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen kann ein Anteil des aushärtbaren Binderharzes eine Beschichtung auf der Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers bilden und ein anderer Anteil des aushärtbaren Binderharzes kann durch die Poren des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers und des Fiberglases hindurch dringen. Das aushärtbare Binderharz kann auf das elektrisch isolierende Glimmerpapier und das Fiberglas unter Verwendung von irgendeiner geeigneten Technik aufgebracht werden, einschließlich des Tauchbeschichtens. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Dampfverfahrenimprägnieren (VPI) verwendet werden, um eine dünne Filmbeschichtung von der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung auf dem Fiberglas, dem elektrisch isolierenden Glimmerpapier oder sowohl dem Fiberglas als auch dem elektrisch isolierenden Glimmerpapier zu bilden. Die VPI-Technik kann kosteneffizient sein und einen verbesserten Wärmeübergang bereitstellen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen weist das elektrische Isolationssystem eine Polyethylen-Terephtalat-Schicht auf, die auf eine zweite Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht ist. Wie es in 2 veranschaulicht ist, kann das elektrisch isolierende Glimmerband 20 zusammengesetzt sein aus einem elektrisch isolierenden Glimmerpapier 12, das durch ein einziges Fiberglasstützgewebe 18 gestützt wird, wobei eine zusätzliche Schicht 22 auf die zweite Oberfläche 16 des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers 12 aufgebacht ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die zusätzliche Schicht 22 eine Polyethylen-Terephtalat-Schicht. Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung kann durch das elektrisch isolierende Glimmerpapier 12 und das Fiberglas 18 hindurchdringen und sowohl das elektrisch isolierende Glimmerpapier 12 und das Fiberglas 18 durch Bilden des elektrisch isolierenden Glimmerbandes 20 zusammenhalten. Die zusätzliche Schicht aus Polyethylen-Terephtalat ist auf dem elektrisch isolierenden Glimmerpapier aufgebracht. Das Polyethylen-Terephtalat unterstützt beim Erhöhen der Zugfestigkeit des elektrisch isolierenden Glimmerbandes.
Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind auf isolierte Komponenten einer elektrischen Maschine gerichtet unter Verwendung des elektrischen Isolationssystems. Das elektrische Isolationssystem weist ein elektrisch isolierendes Glimmerband auf, das geeignet ist zur Verwendung als ein elektrisches Isolationsmaterial in Form eines Prepregs für eine elektrische Ausrüstung und elektrische Komponenten, wie etwa eine Erdungswandisolation eines Statorstabes eines Hochspannungsgenerators. Das elektrisch isolierende Glimmerband stellt eine verbesserte Spannungsfestigkeit verglichen mit existierenden Erdungswandisolationssystemen bereit. Außerdem stellt das elektrisch isolierende Glimmerband verbesserte mechanische Eigenschaften, wie etwa eine erhöhte Zähigkeit, bereit, ohne die dielektrischen Eigenschaften des elektrischen Isolationssystems signifikant zu verschlechtern. Das elektrisch isolierende Glimmerband weist ein elektrisch isolierendes Glimmerpapier und ein Fiberglas auf, die mit einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung imprägniert sind. Das elektrisch isolierende Glimmerband kann teilweise ausgehärtet sein, so dass eine Zwischenform des aushärtbaren Binderharzes, eine Prepregform, erzeugt ist, die dann verwendet werden kann, um eine elektrische Komponente zu isolieren. Das Glimmerband, das eine Prepregform der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung aufweist, ist hierin als ein „elektrisch isolierendes Glimmerband-Prepreg“ bezeichnet.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist ein Statorstab eine Mehrzahl von in einer Gruppe angeordneten Leitern und eine Erdungswandisolation auf, die die Gruppe von der Mehrzahl von Leitern umgibt. Die Erdungswandisolation weist eine oder mehrere Schichten eines elektrisch isolierenden Glimmerbandes auf. Das elektrisch isolierende Glimmerband enthält ein elektrisch isolierendes Glimmerpapier und ein Fiberglas, das auf eine erste Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht ist, wobei das elektrisch isolierende Glimmerpapier mittels einer ausgehärteten Form einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung mit dem Fiberglas verbunden ist. Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung weist etwa 21 Gew.% bis etwa 73 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes, etwa 0,8 Gew.% bis etwa 49 Gew.% eines flüssigen Epoxidharzes, etwa 4 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Bisphenol-A-Formaldeyd-Novolaks, einen Metall-Azetylazetonat-Katalysator und etwa 2,5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Zähigkeitsverstärkungsmittels auf, das aus Polyethersulfon, Methylmetacrylat-Butadien-Styrol oder einer Kombination von Polyethersulfon und Methylmetacrylat-Butadien-Styrol ausgewählt ist. Das feste oder halbfeste Epoxidharz hat eine Epoxidfunktionalität von etwa 2,5 und das flüssige Epoxidharz hat eine Epoxidfunktionalität von etwa 2.
Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung, die für die Statorstabisolation verwendet wird, Polyethersulfon als Zähigkeitsverstärkungsmittel auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen liegt die Konzentration des Zähigkeitsverstärkungsmittels im Bereich von etwa 5 Gew.% bis etwa 10 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung. Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen weist die aushärtbare Binderharzzusammensetzung, die für den Statorstab verwendet wird, Methylmetacrylat-Butadien-Styrol als Zähigkeitsverstärkungsmittel auf. Die Konzentration des Methylmetacrylat-Butadien-Styrols kann im Bereich von etwa 11 Gew.% bis etwa 15 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegen. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das feste oder halbfeste Epoxidharz, das für die aushärtbare Binderharzzusammensetzung verwendet wird, ein Epoxid-Novolak-Harz. Die Konzentration des Epoxid-Novolak-Harzes kann im Bereich von etwa 53 Gew.% bis etwa 61 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegen. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das flüssige Epoxidharz, das für die aushärtbare Binderharzzusammensetzung verwendet wird, ein Bisphenol-A-basiertes Epoxidharz, wobei die Konzentration des Bisphenol-A-basierten Epoxidharzes im Bereich von etwa 23 Gew.% bis etwa 26 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt.
Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die Erdungswandisolation des Statorstabes durch Umwickeln der Gruppe von Leitern mit einer oder mehreren Lagen eines elektrisch isolierenden Glimmerband-Prepregs und anschließendes Aushärten der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung in dem elektrisch isolierenden Glimmerband-Prepreg hergestellt. Der Statorstab kann außerdem ein geeignetes Isolationsmaterial aufweisen, um ein primäres Isolationssystem bereitzustellen. Der Statorstab kann aus Kupfer oder Aluminium hergestellt sein. Das elektrisch isolierende Glimmerband-Prepreg ist zum Umwickeln der Gruppe von Leitern eines Statorstabes aufgrund seiner Flexibilität geeignet. Das Aushärten des elektrisch isolierenden Glimmerband-Prepregs, das die Gruppe von Leitern des Statorstabes umwickelt, führt zu 1) Verbinden des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers und des Fiberglases durch die ausgehärtete Form der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung und 2) Verbinden der Gruppe von Leitern des Statorstabes mit dem ausgehärteten elektrisch isolierenden Glimmerband. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das elektrisch isolierende Glimmerpapier mittels einer ausgehärteten Form einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung verbunden. Bei diesen Ausführungsbeispielen wird das die Leiter des Statorstabes umwickelnde elektrisch isolierende Glimmerband bei hohen Temperaturen ausgehärtet, was zu einer Bindungsstruktur des elektrisch isolierenden Glimmerbandes und des Fiberglases führt. Durch das Aushärten wird die Prepregform des elektrisch isolierenden Glimmerbandes in eine gehärtete Form des elektrisch isolierenden Glimmerbandes umgewandelt, das um die Leiter des Statorstabes gewickelt ist. Die ausgehärtete Form der mit dem elektrisch isolierenden Glimmerband umwickelten Leiter des Statorstabes ist ein elektrisch isolierter Statorstab, der geeignet ist zur Verwendung in einem Hochspannungsgenerator.
3 veranschaulicht einen elektrisch isolierten Statorstab 30. Der Statorstab 30 ist zusammengesetzt aus einer Anzahl von leitenden Kupfersträngen 32, die durch eine Strangisolierung 34 voneinander isoliert sind. Zusätzlich sind die Kupferstränge 32 angeordnet, um zwei Anordnungen zu bilden, die durch eine Strangtrennung 36 getrennt sind. Eine Erdungswandisolation 38, die aus mehreren Wicklungen eines elektrisch isolierenden Glimmerbandes 10 hergestellt ist, das in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist, umgibt beide Anordnungen. Wie es in 3 veranschaulicht ist, wird die Erdungswandisolation des Statorstabes 30 durch Umwickeln mit einer oder mehreren Lagen eines elektrisch isolierenden Glimmerbandes 10 um eine Gruppe von der Mehrzahl von Leitern bereitgestellt. Allgemein werden eine Mehrzahl von Lagen des elektrisch isolierenden Glimmerband basierten Isolationssystems 10 verwendet, um die Gruppe von der Mehrzahl von Leitern zu umwickeln, abhängig von den Spannungsanforderungen. Ein derartiges elektrisch isolierendes Glimmerband 10 kann ein Papier oder Fließ von abgelegten kleinen Glimmerflocken sein. Wie es vorstehend angegeben ist, kann die Erdungswandisolation in dem Statorstab durch Umwickeln einer oder mehrerer Lagen eines elektrisch isolierenden Glimmerbandes um die Gruppe von der Mehrzahl von Leitern des Statorstabes erreicht werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die Erdungswandisolation 12-20 Lagen des elektrisch isolierenden Glimmerbandes auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die 12-20 Lagen des elektrisch isolierenden Glimmerbandes um die Gruppe von der Mehrzahl von Leitern des Statorstabes herumgewickelt, um die gewünschten Isolationseigenschaften bereitzustellen. Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen weist die Erdungswandisolation 15-20 Lagen des elektrisch isolierenden Glimmerbandes auf. Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen weist die Erdungswandisolation 17-20 Lagen des elektrisch isolierenden Glimmerbandes auf. Das elektrisch isolierende Glimmerband kann zur Hälfte überlappend, anstoßend oder anderweitig angebracht werden.
Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung, die zum Herstellen des elektrisch isolierenden Glimmerbandes verwendet wird, kann entsprechend irgendeiner geeigneten Aushärtetechnik ausgehärtet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die aushärtbare Binderharzzusammensetzung durch Erwärmen auf eine Temperatur in einem Bereich von etwa 18°C bis etwa 120°C ausgehärtet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann eine Temperatur in einem Bereich von etwa 50°C bis etwa 150°C zum Aushärten des aushärtbaren Binderharzes verwendet werden. Die erforderliche Zeitspanne zum Aushärten kann abhängig von der Endanwendung des Statorsatabes variieren. Zum Beispiel kann die erforderliche Zeitspanne abhängig von der Dicke des Statorstabes, der die mit elektrisch isolierendem Glimmerband umwickelten Leiter enthält, variieren. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Zeitspanne, die ausreichend ist zum Aushärten der Binderharzzusammensetzung in einem Bereich von etwa 2 Stunden bis etwa 12 Stunden sein.
Bei Ausführungsbeispielen, bei denen die ausgehärtete Zusammensetzung verwendet wird, um das elektrisch isolierende Glimmerband herzustellen, kann es wünschenswert sein, während des Heizaushärtungsschrittes einen Druck aufzubringen. Ein Beispiel für das Aushärteverfahren ist das Vakuumdruckimprägnierverfahren, bei dem ein Statorstab, der die Mehrzahl von durch das elektrisch isolierende Glimmerband umwickelte Leiter enthält, in einen Druckbehälter unter einem großen Vakuum angeordnet wird, das eingeschlossene Luft und andere Gase herauszieht. Der Statorstab, der die mit elektrisch isolierendem Glimmerband umwickelten Leiter aufweist, wird in den Druckbehälter eingebracht und der gesamte Behälter wird unter Druck gesetzt, typischerweise zumindest 90 psi oder mehr, um eine vollständige durch Drehung des Statorstabes zu erreichen. In einem Ausführungsbeispiel wird das Aushärten des Statorstabes mit einem elektrisch isolierenden Glimmerband, das um seine Leiter gewickelt ist, unter Verwendung eines Autoklaven erreicht. Die geeigneten Aushärtungstechniken können bei einigen Ausführungsbeispielen eine Träufelbehandlung umfassen. Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen können Mikrowellen, Hochfrequenzen, Ionisationsstrahlung, Elektronenstrahlen oder Kombinationen davon verwendet werden, um den Aushärtungsschritt zu beeinflussen.
Die Komponenten der Epoxidharzmischung der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung können beim Aushärten quervernetzt werden und die gewünschte Härte, elektrische Isolierung und Zähigkeitseigenschaften bereitstellen. Außerdem kann das feste oder halbfeste Epoxidharz mit dem flüssigen Epoxidharz in einem Verhältnis gemischt werden, so dass die aushärtbare Binderharzzusammensetzung die gewünschte Viskosität zur Verarbeitung bereitstellt. Jedoch ist die ausgehärtete Zusammensetzung, die nach dem Quervernetzen der Epoxidharzmischung gebildet ist, typischerweise starr und kann empfindlich sein für die Rissbildung während der Verwendung bei hohen Temperaturen. Zähigkeitsverstärkungsmaterialien, wie etwa das PESU oder MMBS werden hinzugefügt, um die mechanischen Eigenschaften der Zusammensetzung zu verbessern, während die Viskosität der aushärtbaren Zusammensetzung und die gewünschten dielektrischen Eigenschaften aufrechterhalten bleiben. Die Zähigkeitsverstärkungsmaterialien können mit den Epoxidharzen (fest, halbfest oder flüssig) reagieren und können eine homogene quervernetzte Struktur mit längeren Ketten bilden, um die verbesserten mechanischen Eigenschaften bereitzustellen.
Durch Steuerung der relativen Mengen des festen oder halbfesten Epoxidharzes, des flüssigen Epoxidharzes, des Beschleunigers, des Katalysators und des Zähigkeitsverstärkungsmittels, kann die gewünschte Kombination der Eigenschaften (wie etwa elektrische Isolation, Wärmeableitung, Biegefestigkeit, Bruchzähigkeit und Viskosität) für das elektrische Isolationssystem erreicht werden. Die aushärtbare Zusammensetzung kann „im Wesentlichen lösungsmittelfrei“ sein, was bedeutet, dass die aushärtbare Zusammensetzung nicht mehr als 10% eines Lösungsmittels aufweist. Ein elektrisch isolierendes Glimmerpapier wird verwendet, um ein elektrisch isolierendes Glimmerband mit gewünschten elektrischen Isolationseigenschaften zu bilden. Fiberglas stellt eine geeignete Stützung des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers bereit, um das elektrisch isolierende Glimmerband zu bilden und auch als elektrisches Isolationsmaterial zu dienen.
Durch Aushärten des Statorstabes aufweisend die einen oder die mehreren Schichten des elektrisch isolierenden Glimmerbandes, das um die Gruppe von Leitern gewickelt ist, wird ein isolierter Statorstab erzeugt, mit den gewünschten Eigenschaften, wie etwa Biegedehnbarkeit, Wärmeverlustfaktor oder elektrische Durchschlagfestigkeit.
Der Effekt von bestimmten Zähigkeitsverstärkungsmitteln kann durch Messen der Bruchdehnung von verschiedenen aushärtbaren Binderharzproben (wie in 4 gezeigt) oder des elektrisch isolierten Statorstabes, der nach dem Härten erzeugt wird (wie in 7 gezeigt) ermittelt werden. Der elektrisch isolierte Statorstab hat eine Bruchdehnung in einem Bereich von etwa 0,4% bis etwa 0,9% (7). Das Dehnungstesten ist allgemein basiert auf der ASTM-Norm D790.
Die ausgehärtete Form der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung und der das elektrisch isolierende Glimmerband enthaltende Statorstab sind charakterisiert durch das Bestimmen des Wärmeverlustfaktors (DF), der als eine Prozentangabe ausgedrückt ist. Ein geringer Wert des Wärmeverlustfaktors zeigt geringe dielektrische Verluste an. Der Wärmeverlustfaktor kann bei Raumtemperatur (z.B. 20°C) oder bei einer höheren Temperatur (z.B. 155°C) bestimmt werden. Die Bestimmung des Wärmeverlustfaktors bei höheren Temperaturen ist signifikanter, da der isolierte Statorstab, der für Generatoren verwendet wird, allgemein bei höheren Temperaturen (z.B. 120°C) eingesetzt wird. Der Effekt von spezifischen Zähigkeitsverstärkungsmitteln kann durch Messen des DF von unterschiedlichen aushärtbaren Binderharzproben ermittelt werden, wie es in 5 gezeigt ist. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen hat der Statorstab einen Wärmeverlustfaktor im Bereich von etwa 3% bis etwa 6% bei 155°C, wie es in 8 gezeigt ist.
Die Durchschlagfestigkeit der ausgehärteten Form der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung (6) und der elektrisch isolierte Statorstab mit dem ausgehärteten elektrisch isolierenden Glimmerband, das um die Mehrzahl von Leitern gewickelt ist (9) kann auch unter einer angelegten Spannung ermittelt werden. Um die Durchschlagfestigkeit zu ermitteln, wird typischerweise der dielektrische Durchschlagwiderstand des elektrisch isolierten Statorstabs gemessen. Ein größerer Wert der Durchschlagfestigkeit stellt eine bessere Qualität des isolierten Statorstabs dar. Bei einigen Ausführungsbeispielen hat der Statorstab, wie er hierin beschrieben ist, eine elektrische Durchschlagfestigkeit in einem Bereich von etwa 500 V/mm bis etwa 2000 V/mm. Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen hat der Statorstab eine elektrische Durchschlagfestigkeit in einem Bereich von etwa 1000 V/mm bis etwa 2000 V/mm. Bei einigen Ausführungsbeispielen hat der Statorstab eine elektrische Durchschlagfestigkeit in einem Bereich von etwa 1500 V/mm bis etwa 2000 V/mm. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen hat der Statorstab eine elektrische Durchschlagfestigkeit im Bereich von etwa 500 V/mm bis etwa 800 V/mm (9).
BEISPIELE
Materialien: Epoxid-Novolak-Harz (DEN 439) wurde von Dow Chemicals eingekauft, Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolak wurde von Hexion eingekauft, Aluminium-Azetylazetonat wurde von Sigma Aldrich eingekauft, Methyl-Ethyl-Keton (MEK)-Lösung und Bisphenol-A-basiertes Epoxidharz (Epon 826) wurden von Shell Chemicals Co. eingekauft. Das Zähigkeitsverstärkungsmittel Polyethersulfon 10200 (VW™ 10200) wurde von Virantage® eingekauft und Zähigkeitsverstärkungsmittel Acrylat-Kern-Schale-Kautschuk EXL2300G (PARALOID™ EXL2300G), Methylmetacrylat-Butadien-Styrol-Kern-Schale-Kautschuk (PARALOID™ TMS-2670) und Polyolderivate (Fortegra™100) wurden von Dow Chemicals eingekauft, Zähigkeitsverstärkungsmittel Silikon-Kern-Schale-Kautschuk (Albidur® EP 2240) und Epoxid-Silikon-Copolymer (Albiflex®) wurden von Evonik eingekauft und Zähigkeitsverstärkungsmittel Polymethylmethacrylat-Polybutylacrylat-Copolymer (M51) wurde von Nanostrength® eingekauft.
BEISPIEL 1: Präparieren einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung.
Unterschiedliche Proben einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung wurden durch Kombinieren einer Epoxidharzmischung und eines Zähigkeitsverstärkungsmittels gemacht. Die Epoxidharzmischung wurde durch Mischen von etwa 54,2 Gew.% DEN 439, etwa 23,3 Gew.% Epon 826, etwa 8,6 Gew.% Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolak, etwa 8,8 Gew.% Epon 826 mit 2,4% Aluminium-Azetylazetonat und 20% MEK (Lösungsmittel) in einem Behälter hergestellt. Die Aluminium-Azetylazetonat-Katalysator-Probe wurde durch Hinzufügen von Aluminium-Azetylazetonat zu einem Anteil des Epon 826 hergestellt, wobei die Konzentration des Aluminium-Azetylazetonats 2,4% des Epon 826/Aluminium-Azetylazetonat-Gemisches war. Die endgültige Konzentration des Aluminium-Azetylazetonats war 0,2 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung, wenn die Gesamtkonzentration des Epon 826 mit Aluminium-Azetylazetonat 8,8 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung war. Zu dem Epoxidharzgemisch wurden etwa 5 Gew.% Zähigkeitsverstärkungsmittel hinzugefügt, gefolgt vom Erwärmen und Rühren des Gemischs bei etwa 90°C. Das Lösungsmittel wurde unter einem Vakuum unter Verwendung eines Rotationsverdampfers entfernt. Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung wurde zum Aushärten in eine Form gegossen.
Die aushärtbare Binderharzzusammensetzung wurde in einem Ofen durch Erwärmen der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung auf etwa 100°C für etwa 40 Minuten gefolgt durch Inkubieren bei etwa 100°C für 1 Stunde ausgehärtet. Die Temperatur wurde dann von 100°C auf 170°C in 35 Minuten erhöht, die aushärtbare Binderharzzusammensetzung wurde bei 170°C für etwa 10 Stunden inkubiert. Der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung wurde dann das Abkühlen von 170°C auf 30°C in 5 Stunden ermöglicht.
BEISPIEL 2: Auswahl eines geeigneten Zähigkeitsverstärkungsmittels für die aushärtbare Binderharzzusammensetzung.

Verschiedene Zähigkeitsverstärkungsmittel wurden zum Herstellen von unterschiedlichen aushärtbaren Binderharzzusammensetzungsproben verwendet, die in Tabelle 1 aufgelistet sind. Die Proben wurden vorbereitet und wie im BEISPIEL 1 beschrieben ausgehärtet. Für Zähigkeitsverstärkungsmittel Albidur und Albiflex, DEN 439 wurde zunächst auf 90°C erhitzt gefolgt durch das Eingießen in einen Behälter, in dem die verbleibenden Komponenten der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung (ausgenommen Zähigkeitsverstärkungsmittel) hinzugefügt wurden. 140 g von MEK-Lösungsmittel wurden zu dem Gemisch hinzugefügt gefolgt vom Mischen für 1 Stunde bei 90°C. Das Gemisch wurde wie im BEISPIEL 1 beschrieben ausgehärtet. Konzentrationen der unterschiedlichen Komponenten in jeder der in Tabelle 1 aufgelisteten Proben sind in Gewichtsprozent (Gew.%) angegeben. In jeder der Proben war die Zähigkeitsverstärkungsmittelkonzentration 5 Gew.%, ausgenommen für die Probe 3, bei der die Konzentration des Zähigkeitsverstärkungsmittels (Albidur 2240) 12 Gew.% war. Eine Vergleichsprobe, die frei von irgendwelchen Verstärkungsmitteln ist, wurde in einer gleichen Weise (BEISPIEL 1) mit denselben Bestandteilen wie die Probe 1 mit Ausnahme des Zähigkeitsverstärkungsmittels hergestellt. Tabelle 1: Unterschiedliche Proben für aushärtbare Binderharzzusammensetzungen.

Probe Nr.	DEN 439	Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolak	EPON 826	EPON 826 mit 2.4% Aluminium AcAc	Zähigkeitsverstärkungsmittel
C(Vergleich)	57,24	9,65	24,28	8,84	Keines
1	54,24	8,65	23,28	8,84	PESU 10200
2	54,24	8,65	23,28	8,84	EXL2300G
3	60,33	8,62	9,72	8,83	Albidur 2240
4	61,01	8,72	16,34	8,93	Albiflex
5	54,24	8,65	23,28	8,84	Fortegra100
6	54,24	8,65	23,28	8,84	TMS 2670
7	54,24	8,65	23,28	8,84	M51

Verschiedene mechanische Eigenschaften der in Tabelle 1 aufgelisteten aushärtbaren Binderharzzusammensetzungsproben wurden gemessen und sind in Tabelle 2 aufgelistet. Basierend auf den Verbesserungen in den mechanischen Eigenschaften wurden die Zähigkeitsverstärkungsmittel PESU (PESU 10200) und MMBS (TMS 2670) ausgewählt, um die aushärtbare Binderharzzusammensetzung zu formulieren, die geeignet sind zum Imprägnieren des elektrisch isolierenden Glimmerbandes. In Tabelle 2 stellt „*“ dar, dass eine in Bezug genommene Eigenschaft für eine bestimmte Probe nicht gemessen wurde, weil die Probe bereits für die vorliegende Anwendung aufgrund ihrer anderen unerwünschten Eigenschaften nicht berücksichtigt wurde. Zum Beispiel wurden der Verlustfaktor und die Biegedehnung der Probe Nr. 3 nicht gemessen, weil die Probe eine Tendenz zum Reißen gezeigt hat, was für die vorliegende Anwendung unerwünscht ist. Tabelle 2: Wirkung von verschiedenen Zähigkeitsverstärkungsmitteln auf unterschiedliche mechanische Eigenschaften

Probe Nr.	Zähigkeitsverstärkungsmittel	Verlustfaktor	Biegedehnung	Durchschlagfestigkeit	Rissbildung
Vergleich	Nicht vorhanden	<2% bei RT	3%	1500 V/mm	Nicht beobachtet
		<5% bei 155°C
1	PESU 10200	<1% bei RT	4.25%	1500 V/mm	Nicht beobachtet
		<2% bei 155°C
2	EXL2300G	>7% bei 155°C	*	*	Nicht beobachtet
3	Albidur 2240	*	*	1250 V/mm	Tendenz zum Reißen
4	Albiflex	*	*	*	Ausgehärtete Probe ist gerissen
5	Fortegra™100	>10% bei 155°C	*	*	Nicht beobachtet
6	TMS 2670	<1% bei RT	4%	1800 V/mm	Nicht beobachtet
		<2% bei 155°C
7	M51	>15% bei 155°C	*	*	Nicht beobachtet

BEISPIEL 3: Bildung eines elektrisch isolierten Statorstabs
Das elektrisch isolierende Glimmerband wurde durch Anwenden der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung auf eine Verbundstruktur eines elektrisch isolierenden Glimmerpapiers und eines Fiberglases gebildet, wobei das Fiberglas auf die erste Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht war. Die Anwendung der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung bildet eine Prepregform des elektrisch isolierenden Glimmerbandes. Die Prepregform des elektrisch isolierenden Glimmerbandes ist flexibel, geeignet um eine Gruppe von Leitern eines Statorstabes zu umwickeln, um Proben für Stabtests bereitzustellen. Das elektrisch isolierende Glimmerband-Prepreg wurde auf die Gruppe von Leitern eines Aluminiumstabes mit insgesamt 10-14 Schichten gewickelt, wobei das elektrisch isolierende Glimmerband halb überlappend aufgebracht wurde. Dann wurde der Aluminiumstab einschließlich der 10-14 Schichten von elektrisch isolierendem Glimmerband in einem Autoklav thermisch ausgehärtet, um den elektrisch isolierten Statorstab herzustellen. Das Aushärten wurde durch Erwärmen der mit dem elektrisch isolierenden Mikaband umwickelten Leiter auf etwa 80°C bis 140°C bei einer Rate zwischen etwa 0,14°C/min. bis etwa 0,24°C/min. für etwa 8 Stunden während des Vakuumzyklus erreicht. Die Temperatur wurde dann schnell auf etwa 165°C für etwa 8 Stunden erhöht, um das Aushärten zu ermöglichen. Bei dem Stabtest wurden die Proben des Statorstabs, die unter Verwendung von unterschiedlichen Zusammensetzungen des aushärtbaren Binderharzes hergestellt wurden, auf ihre physikalischen Eigenschaften getestet.

Charakterisierungen des aushärtbaren Binderharzes und des isolierten Statorstabes: Verschiedene aushärtbare Binderharzzusammensetzungen, die in den Proben 4 (7), 5, (8), 6 (9) und 9 (10) für den Stabtest verwendet wurden, sind in Tabelle 3 bereitgestellt. Tabelle 3: Verschiedene aushärtbare Binderharzzusammensetzungen, die für den Stabtest für die Proben 4, 5, 6 und 9 verwendet wurden.

Komponenten (Gew.%)	DEN 439	Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolak	Epon 826	Epon 826 mit 2.4% Aluminium Ac-Ac	Zähigkeitsverstärkungsmittel
Probe A	57.1	9.1	33.57	0.23	0
Probe B	63.5	9.1	27.17	0.23	0
Probe C	95% Harz der Probe B				5% PESU
Probe D	90% Harz der Probe A				10% PESU
Probe E	90% Harz der Probe A				10% TMS
Probe F	95% Harz der Probe A				5% PESU
Probe G	95% Harz der Probe A				5% TMS

BEISPIEL 4: Messung der Bruchdehnung.
Das Biegedehnungstesten basierte auf der ASTM-Norm D790. Zum Biegetesten von aushärtbaren Binderharzproben aus Tabelle 1 wurden die Proben in eine rechteckige Aluminiumform mit einer rechteckigen Ausnehmung gegossen und thermisch in einem Ofen ausgehärtet. Nach dem Aushärten der Proben wurden die Proben auf die endgültigen Abmessungen für das Biegetesten gemäß ASTM-D790-Norm poliert. Eine Bruchdehnung wurde für jede der erhaltenen ausgehärteten Binderharzzusammensetzungen gemessen, wie es in 4 gezeigt ist. Die Proben C (Vergleich), 1, 2, 5, 6 und 7, wie sie in Tabelle 1 beschrieben sind, wurden für das Bestimmen der Bruchdehnung für eine aushärtbare Binderharzzusammensetzung verwendet. Die Zähigkeitsverstärkungsmittel 10200 PESU (Probe 1) und TMS 2670 (Probe 6) zeigten größere Wert der Bruchdehnung, etwa 4,2% bzw. 3,8%.
Um die Biegeeigenschaften der ausgehärteten elektrisch isolierten Statorstabproben aufweisend das elektrisch isolierende Glimmerpapier, Fiberglas und aushärtbare Binderharzzusammensetzungen zu evaluieren, wurden die Testproben durch Abschneiden von kleinen Stücken mit Abmessungen von etwa 1 Zoll x 5 Zoll x 0,15 Zoll von dem Aluminiumstab gefolgt durch Härten für das Biegetesten vorbereitet. Die erhaltenen ausgehärteten elektrisch isolierten Statorstäbe zeigten eine Bruchdehnung in einem Bereich von etwa 0,4% bis etwa 0,9% (7). Die Proben A, B, C, D und E, wie sie in Tabelle 3 beschrieben sind, wurden für das Bestimmen der Biegedehnung eines isolierten Statorstabes verwendet.
BEISPIEL 5: Messung des Verlustfaktors (DF).
Die aushärtbaren Binderharzproben wurden wie oben beschrieben vorbereitet, mit Ausnahme davon, dass die Proben in eine kreisförmige Scheibenform anstelle der rechteckigen Stabform gegossen wurden. Goldelektroden wurden auf die Testproben durch Sputtern für einen besseren Elektrodenkontakt angebracht. Die Tests wurden unter Verwendung eines dielektrischen Spektrometers bei 60 Hz ausgeführt. 5 zeigt den prozentualen DF für unterschiedliche Proben der aushärtbaren Binderharzzusammensetzungen, die bei 20°C und bei 155°C getestet wurden. Proben C, 1-2 und 5-7, wie sie in Tabelle 1 beschrieben sind, wurden der DF-Analyse unterzogen. Die Proben 2 und 7 haben einen höheren DF als ein Schwellenwert. Die aushärtbaren Binderharzzusammensetzungen aufweisend M51 (Probe 7) und EXL2300G (Probe 2) Zähigkeitsverstärkungsmittel, zeigten hohe prozentuale Wert des DF, die nicht als geeignet für das vorliegende Isolationssystem betrachtet wurden.
Zum Testen des Verlustfaktors für verschiedene elektrisch isolierende Glimmerbandproben wurden die Aluminiumstäbe, die mit elektrisch isolierten Glimmerbandproben umwickelt sind, als Testexemplare verwendet. Nachdem die mit elektrisch isolierendem Glimmerband umwickelten Leiter der Aluminiumstäbe durch den Autoklav ausgehärtet wurden, wurden Silberelektroden und Schutzelektroden auf die mit elektrisch isolierendem Glimmerband umwickelten Leiter des Aluminiumstabes aufgebracht, um den Energieverlust bei 60 Hz bei unterschiedlichen Spannungsniveaus zu testen. Die prozentualen Verlustfaktoren für die erhaltenen ausgehärteten elektrisch isolierten Aluminiumstäbe lagen in einem Bereich von etwa 1,2% bis etwa 1,5% bei Raumtemperatur (RT) und in einem Bereich von 2% bis etwa 2,5% bei 155°C (Hochtemperatur oder HT) (wie es in 8 gezeigt ist). Die Proben F und G, wie sie in Tabelle 3 beschrieben sind, wurden für das Bestimmen des DF eines isolierten Statorstabs verwendet.
BEISPIEL 6: Messung der Durchschlagfestigkeit (BDS)
Die Probenvorbereitung für das Bestimmen des BDS ist identisch mit dem Verfahren gemäß BEISPIEL 4. Eine Testspannung von 5 Kilovolt mit einer Minute Haltezeit wurde für jeden Schritt an die unterschiedlichen aushärtbaren Binderharzproben angelegt. Die Spannung wurde erhöht, bis der endgültige elektrische Durschlagfehler auftrat. Unterschiedliche Proben wurden auf BDS getestet. Die meisten der Proben überquerten den Schwellenwert von 1500 V/mm, wie es in 6 gezeigt ist. In 6 wurden Proben C, 1-3 und 5-7, wie sie in Tabelle 1 beschrieben sind, zur Bestimmung des BDS der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung getestet. Die Proben mit unterschiedlichen Konzentrationen von verschiedenen Zähigkeitsverstärkungsmitteln wurden verwendet. Probe 3 hat einen BDS kleiner als ein Schwellenwert.
Für den BDS-Test des isolierten Stabes wurde der Aluminiumstab mit 140 cm Länge mit rechteckigem Querschnitt mit dem elektrisch isolierendem Glimmerband umwickelt, um eine Gesamtdicke von etwa 4 mm zu erreichen. Das elektrisch isolierende Glimmerband wurde halbüberlappend aufgebracht. Allgemein wurden etwa 11-18 Schichten von elektrisch isolierendem Glimmerband auf den Leiterstab aufgebracht, um die Gesamtdicke von etwa 4 mm für die Isolation zu erreichen. Nachdem der Stab umwickelt wurde, wurde er einer Aushärtung in einem Autoklav unterzogen, um einen isolierten Stab zu bilden. Nach dem Aushärten wurden die Elektroden und ein Belastungsbewertungslack auf den isolierten Stab aufgebracht, bevor der Durchschlagtest ausgeführt wurde. Für den Durchschlagtest war die angelegte Testspannung 5 Kilovolt mit 1 Minute Haltezeit für jeden Schritt. Die Spannung wurde erhöht, bis der endgültige elektrische Durchschlagfehler auftrat. Unterschiedliche Proben des isolierten Stabes wurden auf BDS getestet. Zum Beispiel wurden die Proben D, E und F verwendet, wie sie in Tabelle 3 beschrieben sind, um die BDS eines isolierten Statorstabes zu messen, die den Schwellenwert von 500 V/mm überquert haben, wie es in 9 gezeigt ist.
BEISPIEL 7: Reißen der aushärtbaren Binderharzprobe während des Aushärtungsverfahrens.
Die aushärtbaren Binderharzproben der Tabelle 1 wurden in eine rechteckige Aluminiumform mit einer rechteckigen Ausnehmung gegossen und thermisch in einem Ofen ausgehärtet, wie es im BEISPIEL 1 beschrieben ist. Die aushärtbaren Binderharzproben wurden einer Inkubation bei 170°C für 5 Stunden unterzogen. Zwei Proben, 3 und 4 aus Tabelle 2, zeigten die Tendenz zum Reißen bzw. zur Rissbildung.
BEISPIEL 8: Evaluieren der Schnittstellenverbindungsstärke zwischen Schichten
Der Interlaminartest basiert auf der ASTM-Testnorm D2344. Testproben wurden wie im BEISPIEL 6 beschrieben vorbereitet. Jeder der Proben für den Interlaminartest wurde von dem isolierten Aluminiumstab mit 4 mm Dicke abgeschnitten, auf die endgültigen Abmessungen poliert und gemäß ASTM D2344-Norm getestet. Der Stab wurde in eine Dreipunktbiegung geladen. Dieser Test bestimmt die Stärke des isolierten Stabs durch Evaluieren der Schnittstellenverbindungsstärke zwischen unterschiedlichen Schichten. Ergebnisse für unterschiedliche Proben sind in 10 veranschaulicht. Die Proben A, D, E und F, wie sie in Tabelle 3 beschrieben sind, wurden für das Bestimmen der Zwischenschicht-Scherfestigkeit verwendet. Die Probe D zeigt eine höhere Zwischenschicht-Scherfestigkeit verglichen mit der Probe A, Probe E und Probe F.
Während nur bestimmte Merkmale der Erfindung veranschaulicht und hierin beschrieben wurden, werden viele Abwandlungen und Änderungen Fachleuten auf dem Gebiet offenbar. Es ist daher zu verstehen, dass die beigefügten Ansprüche dazu bestimmt sind, sämtliche solche Modifikationen und Änderungen zu umfassen, die innerhalb des wahren Gedankens der Erfindung liegen.
Ein elektrisches Isolationssystem und ein damit zusammenhängender isolierter Statorstab sind bereitgestellt. Das elektrische Isolationssystem enthält ein elektrisch isolierendes Glimmerpapier und ein Fiberglas, das auf eine ersten Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht ist. Das elektrisch isolierende Glimmerpapier und das Fiberglas werden mit einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung imprägniert. Die aushärtbaren Binderharzzusammensetzung enthält etwa 21 Gew.% bis etwa 73 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2,5, etwa 0,8 Gew.% bis etwa 49 Gew.% eines flüssigen Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2, etwa 4 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolaks, einen Metall-Azetylazetonat-Katalysator und etwa 2,5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Zähigkeitsverstärkungsmittels, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethersulfon, Methylmetacrylat-Butadien-Styrol und einer Kombination davon.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM-D790-Norm [0081]

Claims

Elektrisches Isolationssystem, aufweisend: (a) ein elektrisch isolierendes Glimmerpapier; und (b) ein Fiberglas, das auf eine erste Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht ist, wobei das elektrisch isolierende Glimmerpapier und das Fiberglas mit einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung imprägniert sind, wobei die aushärtbare Binderharzzusammensetzung aufweist: etwa 21 Gew.% bis etwa 73 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2,5; etwa 0,8 Gew.% bis etwa 49 Gew.% eines flüssigen Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2; etwa 4 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolaks; einen Metall-Azetylazetonat-Katalysator; und etwa 2,5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Zähigkeitsverstärkungsmittels, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die besteht aus Polyethersulfon, Methylmetacrylat-Butadien-Styrol und einer Kombination davon.
Elektrisches Isolationssystem nach Anspruch 1, wobei die Konzentration des Zähigkeitsverstärkungsmittels im Bereich von etwa 5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt.
Elektrisches Isolationssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Zähigkeitsverstärkungsmittel Polyethersulfon ist und die Konzentration des Polyethersulfon im Bereich von etwa 5 Gew.% bis etwa 10 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt und/oder wobei das Zähigkeitsverstärkungsmittel Methylmetacrylat-Butadien-Styrol ist und die Konzentration des Methylmetacrylat-Butadien-Styrols im Bereich von etwa 10 Gew.% bis etwa 15 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt.
Elektrisches Isolationssystem nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feste oder halbfeste Epoxidharz ein Epoxid-Novolak-Harz ist und wobei die Konzentration des Epoxid-Novolak-Harzes im Bereich von etwa 53 Gew.% bis etwa 61 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt; und/oder wobei das flüssige Epoxidharz ein Bisphenol-A-basiertes Epoxidharz ist und wobei die Konzentration des Bisphenol-A-basierten Epoxidharzes im Bereich von etwa 23 Gew.% bis etwa 26 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung liegt.
Elektrisches Isolationssystem nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Metall-Azetylazetonat-Katalysator Aluminium-Azetylazetonat ist, und wobei die Konzentration des Aluminium-Azetylazetonats etwa 0,02 Gew.% der aushärtbaren Binderharzzusammensetzung ist.
Elektrisches Isolationssystem nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem aufweisend eine Polyethylen-Terephthalat-Schicht, die auf eine zweite Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht ist.
Statorstab aufweisend: eine Mehrzahl von in einer Gruppe angeordneten Leitern; und eine Erdungswandisolation, die die Gruppe von der Mehrzahl von Leitern umgibt, wobei die Erdungswandisolation eine oder mehrere Schichten eines elektrisch isolierenden Glimmerbandes aufweist, wobei das elektrisch isolierende Glimmerband aufweist: (a) ein elektrisch isolierendes Glimmerpapier; und (b) ein Fiberglas, das auf einer erste Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht ist, wobei das elektrisch isolierende Glimmerpapier mit dem Fiberglas mittels einer ausgehärteten Form einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung verbunden ist, wobei die aushärtbare Binderharzzusammensetzung aufweist: etwa 21 Gew.% bis etwa 73 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2,5; etwa 0,8 Gew.% bis etwa 49 Gew.% eines flüssigen Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2; etwa 4 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolaks; einen Metall-Azetylazetonat-Katalysator; und etwa 2,5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Zähigkeitsverstärkungsmittels, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus Polyethersulfon, Methylmetacrylat-Butadien-Styrol und einer Kombination davon.
Statorstab nach Anspruch 7, wobei der Statorstab eine elektrische Durchschlagfestigkeit in einem Bereich von etwa 500 V/mm bis etwa 2000 V/mm aufweist.
Statorstab nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Erdungswandisolation 12-20 Schichten des elektrisch isolierenden Glimmerbandes aufweist.
Statorstab aufweisend: eine Mehrzahl von in einer Gruppe angeordneten Leitern; und eine Erdungswandisolation, die die Gruppe von der Mehrzahl von Leitern umgibt, wobei Erdungswandisolation einen oder mehrere Schichten eines elektrisch isolierenden Glimmerbandes aufweist, wobei das elektrisch isolierende Glimmerband aufweist: (a) ein elektrisch isolierendes Glimmerpapier; und (b) ein Fiberglas, das auf einer ersten Oberfläche des elektrisch isolierenden Glimmerpapiers aufgebracht ist; wobei das elektrisch isolierende Glimmerpapier mit dem Fiberglas mittels einer ausgehärteten Form einer aushärtbaren Binderharzzusammensetzung verbunden ist, wobei die aushärtbare Binderharzzusammensetzung aufweist: etwa 53 Gew.% bis etwa 61 Gew.% eines festen oder halbfesten Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2,5; etwa 23 Gew.% bis etwa 26 Gew.% eines flüssigen Epoxidharzes mit einer Epoxidfunktionalität von etwa 2; etwa 4 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Bisphenol-A-Formaldehyd-Novolaks; einen Metall-Azetylazetonat-Katalysator; und etwa 2,5 Gew.% bis etwa 15 Gew.% eines Zähigkeitsverstärkungsmittels, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Polyethersulfon, Methylmetacrylat-Butadien-Styrol und einer Kombination davon.