DE2001161B2

DE2001161B2 - Verfahren zum isolieren elektrischer leiter, spulen oder wicklungen

Info

Publication number: DE2001161B2
Application number: DE19702001161
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Dipl.-Met 8501 Wendelstein; Eckbauer Leopold 8500 Nürnberg Rotter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-01-13
Filing date: 1970-01-13
Publication date: 1976-07-29
Also published as: JPS5117962B1; DE2001161A1

Description

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Die Erfindung beirifft ein Verfahren zum Isolieren elektrischer Leiter, Spulen oder Wicklungen, die mit organischem und/oder anorganischem Isoliermaterial in Form von Fäden, Bändern utid/oder Geflechten umhüllt werden und die Umhüllung mit hochiemperaturbeständigem Isolierlack mit einem Gerüst aus Si-O. der silikatische Füllstoffe enthält, getränkt und getrocknet wird, wie es aus der Zeitschrift »Angewandte Chemie«. 66. Jahrgang 1954, Nr. 2. Seite 52 bekannt ist.

Bei eiekirisuien Maschinen, die üblicherweise eine Lebenserwartung bei normaler Betriebsweise von mindestens 25 000 Stunden erreichen sollen, ist es notwendig, daß auch die Isolierung der Leiter und Wicklungen die für die jeweiligen Isolierstoffklassen geforderten Übertemperaturen während der ganzen Lebensdauer der übrigen Maschinenteile aushält.

Bis zur Isolierstoffklasse H ί 180" C) sind die bekannten, hochtemperaturfesten siliciumorganischen Verbindungen mit einem Gerüst aus Si-O (Kieselsäureester, Silikonharze) diesen Anforderungen ohne weiteres gewachsen, da sie Dauertemperaturen bis zu 220 C auszuhaken vermögen.

Unter dem Einfluß von höheren Temperaturen als 220^cC beginnen diese Verbindungen abhängig von der Zeit in zunehmendem Maße organische Komponenten (z. B. CHj-. CfcHvRadikale usw.) aus ihrer Makromolekülstruktiir abzuspalten und werden somit bis auf ein verbleibendes Siliciumdioxyd-Gerüst abgebaut, das schon bei geringsten mechanischen Beanspruchungen zerfällt, so daß die Isolationseigenschaften verlorengehen.

Aus der DT-PS 9 71 881 ist bekannt, daß man Silikate verschiedener Art durch Kai/ination in Luft oder in animonkikalischer Atmosphäre aktivieren und in ^ft5 reinem Wasser suspendieren kann. Es ist ferner bekannt, durch Zasatz von Harzen oder Harzemulsionen mit höherer remperatu-bestiindigkeit. wie Silikone. Kieselsäureester, organische Fluorverbindungen u. a, zu der Suspension nach dem Entzug des Wassers feste Körpc zu erhalten, wobei die Klebekraft der Harze die Festigkeit der Körper bestimmt. Das bedeutet, daß die Betriebstemperaturen unterhalb der Werte bleiben müssen, bei denen eine Abspaltung der oganischen Komponenten beginnt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren zu verbessern, um eine Isolierung zu schaffen, die nach Verfestigung auch für Temperaturen über 220 C bis zu etwa b00 C dauerhaft haltbar ist.

Die Losung der Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß der fein verteilten, aktivierten, kalzinierten Glimmer mit einem Teilchendurchmesser von 0.5 bis 10 μ und einer Teilchendicke von wenigen ηιμ in einem Gewichtsverhaltnis von Glimmer zum lösungsmittelfreien Lackanieil größer Eins enthaltende Isolierlack überschußlos auf das Isoliermaterial aufgebracht und die imprägnierte Isolierung durch stufenloses Erhöhen der Temperatur und deren Einwirkungsdauer getrocknet und mn höherer, stufenweise weiter gesteigerter Temperatur bei zunehmender Einwirkungsdauer getempert wird.

Aus der Vielzahl geeigneter Silikate bietet sich besonders Glimmer in Form von beispielsweise Muskovit besonders an, der bei einem Teilchendurchmesser von 0,5 bis 10 μ und einer Teilchendicke von etwa 6 ηιμ in einer Silikonharzlösung suspendiert ist. Zur Erzielung einer guten Isolierung mittels eines für die Durchimpragnierung von Grundisolationen gut geeigneten Isolierlackes können vorteilhafterweise auf 100 Gewichtstelle Silikonharz 150 bis 350 Gewiehtsteiie Glimmer fein verteilt in der Silikonharzlösung suspendiert werden, je nach der gewünschten Fließfähigkeit (Viskosität) des zu verarbeitenden Isolierlackes.

Der besagte Isolierlack ermöglicht es. durch das neue Behandlungsverfahren eine hochtemper,iturfcste Isolierung der obengenannten Art zu schaffen, da durch die beim Tempern überraschend auftretenden Bindungskräftc zwischen dem Si-O-Gerüst und den Silikatteilchen die gehärtete und getemperte Isolierung cmc nur durch die Kalzinationstemperatur des jeweils verwendeten Silikates begrenzte Dauertetnpcraturbeständigkeit erhält. Die für die Abspaltung von Kristallwasser maßgebliche Kalzinationstemperatur beträgt z. B. bei Muskovit ca. 650 C.

Die als Endprodukt erzeugte keramikartige Isolierung bei Verwendung von Muskovit zeichnet sich noch bei Temperaturen bis 500 C durch eine hohe Lebensdauer, eine verhältnismäßig große Flexibilität und durch eine wesentlich geringere Wasseraufnahme (z.B. 0,4%) als die bekannten Imprägniermittel (ca. 1.5%) aus.

Der bei Raumtemperatur gemessene Isolationswiderstand beträgt z. B. bei einem vierwöchigen Dauerbetrieb eines Drehstrommotors bei 500' C Wicklungstemperatur 10^; ΜΩ. Nach anschließender siebentägiger Lagerung in 100% relativer Luftfeuchtigkeit wurden z.B. noch I ΜΩ gemessen.

Zur Herstellung des dem Lack zuzusetzenden Feinglimmers, z. B. aus Muskovit, wird in einer bestimmten Menge destillierten Wassers eine kleinere Menge kalzinierten Glimmers bei einer über dessen Kalzinationstemperatur aber unter dessen Schmelztemperatur liegender Temperatur, z. B. in einer Kugelmühle gemahlen und anschließend eine weitere kleinere Menge kalzinierten Glimmers zugegeben und ebenfalls gemahlen und anschließend nochmals eine Restmenge

kalzinierten Glimmers «-gegeben und bei der besagten Temperatur zu einer feipsn Glimmersuspension verarbeitet, deren Gewichtsverhältnis Wasser zu Glimmer etwa 2 :1 beträgt. Auf diese Weise werden Gltmmerteilchen mit einem Durchmesser von überwiegend etwa I bis 5 μ und in geringerem Maße bis 0.5 und bis 10 μ sowie einer Dicke von ca. 6 πιμ erhalten.

Nach dem Trocknen der Suspension bei einer Temperatur bis etwa 140"C erhält man aus den durch Adhäsion zusammengehaltenen Glimmerteilchen bestehende Glimmerbrocken, die zu Pulver /erschlagen werden. Durch gleichmäßige Verteilung einer bestimmten Menge dieses Gümmerpulvers in z. B. 50%ige Silikonharzlösung gleichen Gewichts, erhält man einen leicht vergießbaren Isolierlack. Das Gewichtsverhältnis von z. B. Silikonharz (ohne Berücksichtigung des Lösungsmittels) zu Glimmerpulver kann ohne wesentliche Beeinflussung der Isolationseigenschaften vorzugsweise zwischen 1 : 1,5 und 1 : 3.5 betragen. |e nach dem Anteil von Glimmerpulver kann die Viskosität so eingestellt werden, daß bei 20⁰C die Auslaufzeit aus einem DIN'-Becher (DIN 53 211) zwischen 80 und 150 see beträgt, so daß der Isotierlack /um Imprägnieren der zu isolierenden Leiter. Spulen oder Wicklungen durch Tauchen oder Spritzen geeignet ist. Der Isolierlack wird mit zeitlich abgestufter Temperaturerhöhung langsam ausgehärtet, und zwar so. daß das dabei verfluchtende Lösungsmittel ohne Blasenbildung entweichen kann.

Die Endtemperatur (z. B. 185°C) bei diesem Trocknungsvorgang liegt tiefer als die Temperatur (über 220 C). bei der der Abbau de*- Silikonlackes oder des Kieselsäureesterlackes durch Abspalten organischer Komponenten einsetzt.

Nach dem stundenlangen Trocknungsvorgang erfolgt

ίο mit etwas höherer (z. B. 200⁰C), aber noch unterhalb der vorgenannten Temperatur die Temperung des Isolierlackes mit zeitlich ansteigender Erhöhung der Temperatur auf Werte (z. B. 300⁰C), die über der vorgenannten Temperatur und merklich unterhalb der Kalzinationstemperatur liegen.

Nach dem Abkühlen erhält man eine hochtempera-

• turbesiändige, wasserabweisende und mechanisch hoch beanspruchbare Isolation, die die imprägnierten Teile von Spulen oder Wicklungen fest zusammenbäckt.

Bei entsprechender Einstellung der Viskosität des Isolierlackes durch Vergrößerung des Silikatanteils kann der Isolierlack nicht nur zum Imprägnieren von umwickelten Leitern, Spulen oder Wicklungen benutzt, sondern mit Vorteil auch zum alleinigen Isolieren blanker elektrischer Leiter oder Körper verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren /um Isolieren elektrischer Leiter. Spulen oder Wicklungen, die mit organischem und/oder anorganischem Isoliermaterial in Form von Fäden. Bändern und/oder Geflechten umhüllt werden und die Un.nüllung mit hochtemperaturbeständigem Isolierlack mit einem Gerüst aus Si-O. der silikatische Füllstoffe enthält, getränkt und getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der fein verteilten, aktivierten, kalzinierten Glimmer mit einem Teilchendurchmesser von 0,5 bis 10 μ und einer Teilchendickte von wenigen πιμ in einem Gewichtsverhälinis von Glimmer zum lösungsmittelfreien Lackanteil großer Eins enthaltende Isolierlack uberschußlos auf das Isoliermaterial aufgebracht und die imprägnierte Isolierung durch siufenloses Erhöhen der Temperatur und deren Einwirkungsdauer getrocknet und mit höherer. stufenweise weiter gesteigerter Temperatur bei zunehmender Einwirkungsdauer getempert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein Isolierlack mit 150 bis 350 Gewichtstellen aktivierten, kalzinierten, in Silikonharzlösung suspendierten Glimmers je 100 Gewichtsteilen Silikonharz verwendet wird.