DE2713299C2

DE2713299C2 - Dynamoelektrische Maschine mit in eine gefüllte Harzmasse eingebetteten Wicklungen und Kern

Info

Publication number: DE2713299C2
Application number: DE2713299A
Authority: DE
Inventors: Tamotsu Ikeda; Junichi Katagiri; Noriyuki Kinjo; Tsuguo Ibaraki Kobayashi; Akio Nishikawa; Hitoshi Yokono
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-05-12
Filing date: 1977-03-25
Publication date: 1982-07-29
Also published as: CA1080295A; DE2713299A1; FR2351528A1; US4128527A; JPS52137601A; JPS5710656B2; FR2351528B1

Description

(A) einem flüssigen ungesättigten Polyesterharz mit einer Viskosität von 50 bis 50 00OmPa-S bei 25°C aus

(Al)einem ungesättigten Polyester oder einem Vinylesterharz,

(A2) einer äthylenisch ungesättigten monomeren Verbindung,

(A3) einem Härtungskatalysator, und gegebenenfalls

(A4) einem Diallylphthalatvorpolymeren, üblichen Beschleunigern und/oder Polymerisationsinhibitoren,

(B) einer anorganischen elektrisch isolierenden Füllstoffkomponente aus teilchenförmigen! anorganischen Material mit einem Anteil einer Korngröße von weniger als 150 μηι und Glasfasern, sowie gegebenenfalls

(C) weiteren üblichen Zusatzstoffen besteht,

dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffkomponente aus

(Bl)pulverförmigem Calciumcarbonat einer Korngröße unter 44 μπι,

(B2) einem anorganischen teilchenförmigen Mineral einer Korngröße von 74 μιτι bis 1410 μηι,

(B3) Stapelglasfaser, die nach dem Kneten der Masse eine Länge von mehr als 200 μπι und einen Durchmesser von weniger als 150 μπι hat, und gegebenenfalls zusätzlich

(B4) pulverförmigem Ton einer Korngröße unter 44 μπι besteht,

wobei das Gewichtsverhältnis der einzelnen Bestandteile folgenden Bedingungen genügt:
(Bl)/(B2) = 0,3 bis 4; (B3)/Gesamtgewicht der Masse = 0,05 bis 0,25; (Al ) + (A2) +(A3)+^/Gesamtgewicht der Masse = 0,1 bis 0,4, und
(Bl) + (B2) + (B3)/Gesamtgewicht der Masse = 0,6 bis 0,9 oder bei zusätzlichem Vorliegen der Komponente (B4)

(Bl)+(B2)+(B3)+(B4)/Gesamtgewicht der Masse = 0,45 bis 0,85, wobei dann (B4)/Gesamtgewicht der Masse = 0,05 bis 0,15 ist.

2. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffkomponente (B) aus

(Bl) pulverförmigem Calciumcarbonat einer mittleren Korngröße von weniger als 5 μπι,

(B2) einem teilchenförmigen Mineral, das zu mindestens 95% ein Sieb mit einer Maschenweite von 1410 μπι passiert und auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 105 μπι zurückgehalten wird, und das aus Flußsand, Bergsand, Seesand, pulverförmigem Kalkstein oder Kombinationen dieser Materialien besteht, und
(B3) Stapelglasfaser einer Länge von 200 bis 50 000 μπι und mit einem Durchmesser von 5 bis 13 μπι,

besteht

Die Erfindung betrifft eine dynamoelektrische Maschine mit einer Wicklungen und einen Kern aufweisenden Statoranordnung, die in ein wärmeableitendes elektrisch isolierendes Gehäuse eingekapselt ist, einer Rotoranordnung mit einer zentral zu dieser angebrachten Welle und einer an der Statoranordnung vorgesehenen Lageranordnung, welche die Welle drehbar unterstützt, wobei das Gehäuse aus dem gehärteten Produkt einer Hai z-Füllstoff-Masse aus (A) einem flüssigen ungesättigten Polyesterharz mit einer Viskosität von 50 bis 50 00OmPa-S bei 25"C aus (Al) einem ungesättigten Polyester oder einem Vinylesterharz, (A2) einer äthylenisch ungesättigten monomeren Verbindung, (A3) einem Härtungskatalysator, und gegebenenfalls (A4) einem Diallylphthalatvorpolymeren, üblichen Beschleunigern und/oder Polymerisationsinhibitoren, (B) einer anorganischen elektrisch isolierenden Füllstoffkompcnente aus teilchenförmigen! anorganischen Material mit einem Anteil einer Korngröße von weniger als 150 μπι und Glasfasern, sowie gegebenenfalls (C) weiteren Zusatzstoffen besteht.

In der US-PS 37 58 799 werden dynamoelektrische Maschinen mit einem Gehäuse beschrieben, in welchem die Statorwicklungen und ein Kern von einem aus Harz und Füllstoff bestehenden System eingekapselt sind. Das in dieser Patentschrift beschriebene Gehäuse enthält keinen Metallbehälter bzw. keine Metallschale und weist einen im wesentlichen starren Strukturteil aus einer im Zwischenraum angeordneten Masse aus einem inerten teilchenförmigen Material auf.

Klebriges Material, wie ein ungesättigtes Polyesterharz, füllt die Zwischenräume der Masse und bindet inerte Teilchen miteinander und mit dem übrigen Anteil der Struktur.

In dieser Patentschrift werden verschiedene Arten von Systemen auf Basis einer aus Harz und Füllstoff bestehenden Masse beschrieben, die äußerst wichtig für dynamoelektrische Maschinen dieses Typs sind. In praktischer Hinsicht werden die dynamoelektrischen Maschinen durch Spritzgießen oder Preßspritzen hergestellt; die Eigenschaften des Harz-Füllstoff-Systems müssen daher vollständig untersucht und auf optimale Werte eingestellt werden, da andernfalls dynamoelektrische Maschinen des angegebenen Typs nicht in industriellem Maßstab hergestellt werden können. So werden beispielsweise bei kleinen Motoren oder Generatoren die aus feinen Drähten hergestellten Spulenwicklungen während des Preßvorgangs zur Herstellung des Gehäuses leicht deformiert. Außerdem sind die in der inneren Umfangsfläche eines Statorkerns ausgebildeten Nuten sehr schmal. Wenn daher das Harz-Füllstoff-System unbefriedigende Fließeigenschaften zeigt, so ist die Ausfüllung der Nuten unzureichend. Wenn die aus Harz und Füllstoff

b5 bestehende Masse eine zu niedere Viskosität hat, so tritt starke Abscheidung des Harzes ein, so daß die elektrischen Eigenschaften der Statoren von dynamoelektrischen Maschinen unbefriedigend sind.

Wenn Statoren von dynamoelektrischen Maschinen gemäß US-PS 37 58 799 durch Spritzgießen oder Preßsitzen hergestellt werden, so sind noch zahlreiche andere Faktoren zu berücksichtigen.

Es wurden bereits zahlreiche Systeme iuf Basis von Harz-Füllstoff-Massen angegeben, wie sie in der US-Patentschrift 36 58 750 mit dem Titel »Thermisch härtbare Harzmasse und diese enthaltende elektrische Vorrichtungen«, und in der US-PS 37 63 080 mit dem Titel »Preßgeformte Gegenstände und Formmasse« beschriebe;, sind. In der zuerst genannten Patentschrift wird eine zum Preßspritzen von Rotorwicklungen von Motoren und von Transformatoren geeignete Harz-Füllstoff-Masse beschrieben, die ein thermisch härtendes Harz, einen grob-pulverförmigen Füllstoff mit einer Korngröße von mehr als 100 μπι und einen feinteiligen pulverförmigen Füllstoff mit einer Korngröße von weniger als 60 μπι enthält, wobei die Menge der Füllstoff 40 bis 80 Volum-% des Gesamtvolumens der Masse beträgt. In dieser Patentschrift wird außerdem die Zugabe von feinverteiltem pulverförmigem Bleitetraoxid als Abscheidungsinhibitor beschrieben. Untersuchungen der Anmelderin haben jedoch gezeigt, daß die in dieser Patentschrift beschriebenen Harz-Füllstoff-Massen nicht geeignet als Formmasse für Statoren von dynamoelektrischen Maschinen mit kleinen Abmessungen sind. Das aus diesen Massen erhaltene gehärtete Produkt zeigte schlechte Rißbeständigkeit und unzufriedenstellende Fließeigenschaften, wenn es auf Statoren von dynamoelektrischen Maschinen aufgetragen wurde. 3»

In der US-PS 37 63 080 wird eine Formmasse beschrieben, die ein thermisch härtendes Harz, ein teilchenförmiges Material mit einer solchen Korngrößenverteilung, daß etwa 95 bis 100% ein Sieb mit 30 Maschen passieren, mindestens 50% ein Sieb mit 40 Maschen passieren und auf einem Sieb mit 100 Maschen zurückgehalten werden und nicht mehr als eine geringe Menge ein Sieb mit 200 Maschen passiert. Ferner enthält diese Masse einen Abscheidungsinhibitor. Als Beispiele für diesen Abscheidungsinhibitor werden -4" kolloidale Kieselsäure, Aerosol Grad 200, pulverförmige Kieselsäure, pulverförmiger Asbest, extrem kurze Glasfasern und pulverförmiges Wollastonit-Mineral genannt. Ferner sind als Beispiele für ein teilchenförmiges Material Chromerz, Schiefer, Kreide, Zirkonoxid, Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, Glimmer, Berylliumoxid, Magnesiumoxid und Sand angegeben. Das teilchenförmige Material sollte eine weit größere Korngröße als der Abscheidungsinhibitor haben. Anders ausgedrückt, beträgt die Korngröße des teilchenförmigen Materials 40 bis 100 Maschen (entsprechend einem Durchmesser von mehr als 149 μΐη), während die Teilchengröße des letzteren etwa 0,012 μιτι im Fall von kolloidaler Kieselsäure (Cab—O-Sil M-5) beträgt. Nach den Ausführungen in dieser Patentschrift sollten geeignete Abscheidungsinhibitoren eine Korngröße entsprechend 325 Maschen oder weniger (44 μπι oder weniger, angegeben als Korngröße) haben. Untersuchungen der in dieser Patentschrift beschriebenen Formmassen zeigten jedoch, daß ihre Formeigenschaf- f>o ten unzufriedenstellend waren und daß die daraus erhaltenen Statorgehäuse keine guten elektrischen Eigenschaften hatten.

In der US-PS 35 62 201 mit dem Titel »Aus ungesättigtem Polyesterharz und Monomeren beste- n> hende Formmassen« werden Massen beschrieben, die ein ungesättigtes Polyesterharz, einen primären absorptionsfähigen Füllstoff und einen sekundären Füllstoff

-45

5o enthalten. Zu primären absorpticnsfahigen Füllstoffen gehören Diatomit, Bentonit -ind dergleichen. Dieser Füllstoff ist befähigt, Flüssigkeit aus dem Polyester-Monomer-System zu absorbieren und auf diese Weise die Fließeigenschaften der Masse zu verbessern. Zu sekundären Füllstoffen, die allerdings für die Masse nicht wesentlich sind, gehören Materialien, wie Glasfasern, Mineralien, z. B. feinverteiltes Calciumcarbonat, Ton, Aluminiumoxid-Trihydrat, DoIOn₁Jt, Asbest oder Synthesefasern. Die Korngröße des primären absorptionsfähigen Füllstoffes wird zwar in dieser Patentschrift nicht genannt, es kann jedoch angenommen werden, daß die Korngröße dieses Füllstoffes sehr gering ist, weil das als primärer absorptionsfähiger Füllstoff verwendete »Dicalite« extrem geringe Korngröße hat. Diese bekannte Masse hat sich jedoch als ungeeignet erwiesen, wenn sie zum Spritzgießen oder Preßspritzen von Statoren für dynamoelektrische Maschinen angewendet werden soll, insbesondere für dynamoelektrische Maschinen mit kleinen Abmessungen, wei! sie unzufriedenstellende Verformungseigenschaften einschließlich Fließeigenschaften zeigte.

Ferner ist aus der CH-PS 5 23 617 eine dynamoelektrische Maschine bekannt, deren Gehäuse aus dem Härtungsprodukt einer Masse aus Bindemittel und einem körnigen organischen Füllstoff besteht. Das dabei eingesetzte Bindemittel kann ein übliches flüssiges Polyesterharz aus ungesättigtem Polyester, ungesättigtem Monomeren! und Härtungskatalysator sein. Die in dem bekannten Gemisch vorliegenden anorganischen Füllstoffe sind ganz allgemein schwerschmelzbare Materialien, beispeilsweise mineralische Erze, verschiedene Arten steinigen Materials und Sand. Die chemische Zusammensetzung dieser Füllstoffe ist unwesentlich, solange die Elektroisolationseigenschaften gewährleistet sind. Die Füllstoffe haben eine Korngröße von 150 bis 600 μίτ), wobei geringe Korngrößenanteile nur in sehr geringen Mengen wie höchstens 4 bis 6% zulässig sind.

Eine Formmasse auf Basis von ungesättigten Polyesterharzen und mit diesen copolymerisierbaren äthylenisch ungesättigten Monomeren, die ein faserartiges Verstärkungsfüllmittel, ein primäres fein verteiltes anorganisches Füllmittel mit einem Teilchendurchmesser von etwa 0,075 bis 0,125 mm sowie gegebenenfalls ein sekundäres Füllmittel enthält, ist aus der DE-OS 22 16 354 bekannt. Die bekannte Formmasse soll sich zur Herstellung von üblichen Formstücken in einer Metallpaßform eignen und die speziell zu lösende Aufgabe besteht darin, durch Verwendung einer Metallpaßform mit kleinem Abzugskanal die Porosität der hergestellten Formkörper zu vermindern. Zu diesem Zweck muß jedoch das verwendete Füllmittel eine relativ hohe Mindestkorngröße von 0,075 mm und vorzugsweise von mehr als 0,125 mm aufweisen.

Die vorstehend beschriebenen bekannten Formmassen lassen keinen Schluß zu, daß es für Formmassen zur Herstellung des elektrisch isolierenden Gehäuses von dynamoelektrischen Maschinen von Bedeutung sein könne, als Füllstoffkomponente eine spezifische Kombination aus pulverförmigem Calciumcarbonat mit sehr kleiner Korngröße, einem weiteren anorganischen fein verteilten Mineral mit ebenfalls festgelegter Korngröße und Stapelglasfaser mit bestimmter Dimension in einem festgelegten Mengenverhältnis einzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte dynamoelektrische Maschine mit einem wärmeableitenden elektrisch isolierenden Gehäuse zur

Verfügung zu stellen, in der die Statorwindungen und der Kern fest und hohlraumfrei in ein neuartiges System aus einer Harz und Füllstoff enthaltenden Masse eingebettet sind.

Erfindungsgemäß soll eine verbesserte dynamoelektrische Maschine mit einem Gehäuse, welches die Statorwicklungen und einen Kern einschließt, geschaffen werden, wobei das Gehäuse aus dem gehärteten Produkt einer neuartigen Harz-Füllstoff-Masse besteht, deren Verformungseigenschaften im Hinblick auf die Ausbildung von Gehäusen für Statoren optimal sind.

Gegenstand der Erfindung ist eine dynamoelektrische Maschine mit einer Wicklungen und einen Kern aufweisenden Statoranordnung, die in ein wärmeableitendes elektrisch isolierendes Gehäuse eingekapselt ist, einer Rotoranordnung mit einer zentral zu dieser angebrachten Welle und einer an der Statoranordnung vorgesehenen Lageranordnung, welche die Welle drehbar unterstützt, wobei das Gehäuse aus dem gehärteten Produkt einer Harz-Füllstoff-Masse aus (A) einem flüssigen ungesättigten Polyesterharz mit einer Viskosität von 50 bis 50 000 mPa ■ s bei 25°C aus (Al) einem ungesättigten Polyester oder einem Vinylesterharz, (A2) einer äthylenisch ungesättigten monomeren Verbindung, (A3) einem Härtungskatalysator, und gegebenenfalls (A4) einem Diallylphthalatvorpolymeren, üblichen Beschleunigern und/oder Polymerisationsinhibitoren, (B) einer anorganischen elektrisch isolierenden Füllstoffkomponente aus teilchenförmigen! anorganischen Material mit einem Anteil einer Korngröße von weniger als 150 μπι und Glasfasern, sowie gegebenenfalls (C) weiteren Zusatzstoffen besteht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Füllstoffkomponente aus (B 1) pulverförmigem Calciumcarbonat einer Korngröße unter 44 μπι, (B2) einem anorganischen teilchenförmigen Mineral einer Korngröße von 74 μπι bis 1410 μπι, (B3) Stapelglasfaser, die nach dem Kneten der Masse eine Länge von mehr als 200 μίτι und einen Durchmesser von weniger als 150μηη hat, und gegebenenfalls zusätzlich (B4) pulverförmigem Ton einer Korngröße unter 44 μπι besteht, wobei das Gewichtsverhältnis der einzelnen Bestandteile folgenden Bedingungen genügt: (Bl)/(B2) = 0,3 bis 4: (B3)/Gesamtgewicht der Masse =0,05 bis 0,25; (Al) + (A2)+ (A3)+ (^/Gesamtgewicht der Masse =0,1 bis 0,4, und

(Bl)-t-(B2) + (B3)/Gesamtgewicht der Masse = 0,6 bis 0,9 oder bei zusätzlichem Vorliegen der Komponente (B4) (Bl)+(B2) + (B3) + (B4)/Gesamtgewicht der Masse =0,45 bis 0,85, wobei dann (B4)/Gesamtgewicht der Masse 0,05 bis 0,15 ist.

Durch das erfindungsgemäße Vorliegen von äußerst Die Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen ersichtlich.

(A) Ungesättigtes Polyesterharz

Für die Zwecke der Erfindung sind im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit, Verformungseigenschaften und dergleichen nur ungesättigte Polyesterharze geeignet. Die ungesättigten Polyesterharze sollten eine monomere

ίο äthylenisch ungesättigte Verbindung, wie Styrol, und einen Härtungskatalysator, wie Dicumylperoxid, enthalten. Zu Beispielen für geeignete ungesättigte Polyesterharze gehören die in der US-PS 35 62 201 beschriebenen.

π Zu den am meisten bevorzugten üblichen ungesättigten Polyesterharzen gehören Vinylesterharze, die durch Umsetzung von Epoxyverbindungen des Bisphenol-ATyps oder Novolak-Typs mit Methacrylaten oder Acrylaten erhalten werden. Diese Verbindungen haben

2(i eine geeignete Viskosität von etwa 50 bis 50 000 Centipoise bei Raumtemperatur (25°C), wenn sie mit etwa 30 bis 45 Gew.-% einer äthylenisch ungesättigten monomeren Verbindung, wie Styrol, vermischt werden. Die äthylenisch ungesättigten Monomeren können als Vernetzungsmittel für das ungesättigte Polyesterharz bezeichnet werden. Der ungesättigte Polyester und die äthylenisch ungesättigten Monomeren reagieren in Gegenwart eines geeigneten Härtungskatalysators und unter Erhitzen miteinander.

Zu erfindungsgemäß verwendeten ungesättigten Polyesterharzen gehören Polykondensationsprodukte oder Kondensationsprodukte, die aus ungesättigten oder gesättigten mehrbasischen Säuren und Hydroxylverbindungen in Gegenwart oder Abwesenheit eines Katalysators synthetisiert werden. Wenn zur Bezeichnung der Zusammensetzung der Ausdruck »ungesättigtes Polyesterharz« verwendet wird, so soll darunter ein Gemisch verstanden werden, welches die Kondensationsprodukte, eine äthylenisch ungesättigte Verbindung, wie Styrol, und einen Härtungskatalysator, wie Benzoylperoxid, enthält.

Zu typischen ungesättigten und gesättigten mehrbasischen Säuren gehören Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Chlormaleinsäure, Dichlormaleinsäure, Mesaconsäure, haconsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Isophthalsäure, Pyrimellithsäure, Hetsäure und dergleichen.
Zu geeigneten Hydroxylverbindungen gehören Diole,

wie

flntariqlian tiiw Atf

Gehäuse von dynamoelektrischen Maschinen ist gewährleistet, daß auch feine Zwischenräume zwischen den Drähten der Wicklungen ausreichend von dem Füllstoff gefüllt werden und somit ein homogenes gehärtetes Gehäuse ohne innere Spannungen gebildet werden kann. Ferner wird durch das äußerst feinteilige pulverförmige Calciumcarbonat das zur Verstärkung zugesetzte Glasfasermaterial vor einer Zerkleinerung durch den größeren anorganischen Füllstoff geschützt Die erfindungsgemäße spezifische Kombination aus äußerst feinteiligem Calciumcarbonat und einem anorganischen kömigen Mineral mit einem bestimmten Komgrößenbereich führt, abgesehen von den vorstehend erläuterten Wirkungen, zu einer Verbesserung der Fließfähigkeit des Gemisches und dadurch zu einer verbesserten Verarbeitbarkeit

Äthylenglykol,

Diäthyienglykol,

Triäthylenglykol,

Polyäthylenglykol,

PropylenglykoL

Dipropylenglykol,

TrimethylenglykoL

Tetramethylenglykol,

HexamethylenglykoL

2^-Diäthylpropandiol-l,3,

NeopentylglykoL

BromneopentylglykoL

Bisphenol-dioxyäthyläther,

hydriertes Bisphenol A,

2^-Di-{4-hydroxypropoxyphenyl)-propan,

Äthylenoxid,

Propylenoxid,

333-Trichlorpropylenoxid,

Phenylglycidyläther,
Arylglycidyläther und dergleichen.

In Kombinationen mit den dibasischen Säuren können mehrbaische Säuren, die drei oder mehr s Carboxylgruppen aufweisen, eingesetzt werden. In entsprechender Weise können in Kombination mit den Glykolen Polyhydroxyverbindungen mit drei oder mehr Hydroxylgruppen verwendet werden.

Zur Vermischung mit den ungesättigten Polyesterharzen werden verschiedene Arten äthylenisch ungesättigter monomerer Verbindungen eingesetzt. So eignen sich beispielsweise Styrol, Vinyltoluol, a-Methylstyrol, Divinylbenzol, Diallylphthalat, Chlorstyrol, Dichlorstyrol, Bromstyrol, Dibromstyrol, Diallylbenzolphosphonat, r> Diailyl-aryl-phosphonatester, Trialiyicyanurat, Tribromphenol-allyläther und dergleichen. Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit werden unter den ungesättigten monomeren Verbindungen Vinylmonomere, wie Styrol, besonders bevorzugt. Das ungesättigte Monomere oder die ungesättigten Monomeren werden im allgemeinen mit dem ungesättigten Polyester in einer Menge von 20 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des resultierenden Gemisches, vermischt.

Die Viskosität des Gemisches aus dem ungesättigten Polyester und dem ungesättigten Monomeren ist von großer Wichtigkeit. Wenn die Viskosität zu groß ist, so sind die Fließeigenschaften des Systems auf Basis der Harz-Füllstoff-Masse ungeeignet für das Spritzgießen oder Preßspritzen von Statoren für dynamoelektrische jo Maschinen, da die kleinen Hohlräume und Zwischenräume der Spulenwicklungen nicht ausreichend mit der Masse gefüllt wurden. Wenn andererseits die Viskosität zu niedrig ist, so kann eine Abscheidung zwischen dem Gemisch und den Füllstoffen auftreten, so daß die vorgesehenen elektrischen und mechanischen eigenschaften für die dynamoelektrischen Maschinen nicht erhalten werden können. Im Hinblick auf diese und andere Gesichtpunkte sollte das aus Harz und ungesättigtem Monomeren bestehende Gemisch eine Viskosität von weniger als 50 000 mPa · s, jedoch von mehr als 50 mPa ■ s bei Raumtemperatur aufweisen.

Wenn das Gemisch eine zu kleine Viskosität hat, so kann die Zugabe eines geeigneten Mittels zur Erhöhung der Viskosität nützlich sein. Ein solches Mittel ist beispielsweise ein Diallylphthalat-Vorpolymerisat. Vorzugsweise sollte das Gemisch eine Viskosität von nicht weniger als 500 mPa · s bei Raumtemperatur aufweisen.

Durch Untersuchungen der Harzmasse wurde gefunden, daß eine geeignete Menge eines Diallylphthalat- so Vorpolymerisats zum Einstellen der Viskosität der Masse nützlich ist Wenn die Viskosität des in der Masse vorliegenden ungesättigten Polyesterharzes zu niedrig ist, so tritt außerordentlich starke Abscheidung zwischen dem Harz und den Füllstoffen auf, wodurch unzufriedenstellende mechanische und elektrische Eigenschaften der gehärteten Formkörper erhalten werden. Die zuzusetzende Menge des Diallylphthalat-Vorpolymerisats liegt innerhalb eines Bereiches von 0,5 bis 5Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse. Wenn die zugesetzte Menge 5% überschreitet, so wird die Rißbeständigkeit der gehärteten Formkörper vermindert Wenn andererseits die Menge weniger als 0,5% beträgt, so ist keine Wirkung des Vorpolymerisats zu erwarten. Zu geeigneten Vorpolymerisaten gehören Oligomere und Präpolymere.

Geeignete Härtungskatalysatoren für das Gemisch umfassen Verbindungen, wie

Benzoylperoxid,
Parachlorbenzylperoxid,
2,4-Dichlorbenzoylperoxid,
Caprylperoxid,
Laiiroylperoxid,
Acetylperoxid,
Methyläthylketonperoxid,
Cyclohexanonperoxid,
Bis(l-hydroxycyclohexyl)-peroxid,
Hydroxyheptylperoxid,
t-Butylhydroxyperoxid,
p-Menthanhydroperoxid,
Cumolhydroperoxid,
2,5-Dimethylhexyl-2,5-dihydroperoxid,
Di-tert.-butylperoxid,
Dicumylperoxid,

2,5-Dimethyl-2,5-di-(t-butylperoxid)-hexan,
2,5-Dimethylhexyl-2,5-di-(peroxybenzoat),
t-Butylperbenzoat,
t-Butylperacetal,
t-Bu'ylperoctoat,
t- Butylperoxybutylat,
Di-t-butyl-di-perphthalat,
1,1 -Bis-(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan und dergleichen.

Der Katalysator kann vorzugsweise in einer Menge von 0,2 bis 0,6 Gew.-%. bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, zugesetzt werden.

Außer den angegebenen Härtungskatalysatoren können übliche Beschleuniger dem Gemisch zugegeben werden. Es existieren verschiedene geeignete Beschleuniger, wie Laurylmercaptan, N-Butylsulfit, Diphenylsulfil, p-ToluolsuIfonal, quaternäre Ammoniumsalze, 0-Diketone, Epoxyverbindungen vom Peracetattyp, Sulfoniumsalze, Schwefelsäure-anhydrid, Schwefelwasserstoff, Mangannaphthenat, Vanadyloctoat, Kupfernaphthenat, Calciumnaphthenat, Metallchelate, Amine, Phosphorverbindungen oder andere Schwefelverbindungen.

Außerdem kann ein geeigneter Polymerisationsinhibitor zugesetzt werden, um die Topfzeit oder Lagerzeit des Systems auf Harz-Füllstoff-Basis zu verlängern. Zu geeigneten Polymerisationsinhibitoren gehären p-Benzophenon, Naphthochinon, Phenanthrachinon, Paraxylolchinon, 2,5-Diphenyl-p-benzochinon, 2,5-Diacetoxy-pbenzochinon, Hydrochinon, p-t-Butylbrenzcatechin, 2,5-Di-t-butylhydrochinon, Mono-t-butylhydrochinon, Di-t-butylparacresol, Hydrochinon-monomethyläther, «-Naphthol, Acetoamidinacetat, Acetoamidinsulfat, Phenylhydrazin-hydrochlorid und dergleichen.

(B) Füllstoffe
(Bl) Pulverförmiges Calciumcarbonat

Zu geeignetem pulverförmigem Calciumcarbonat, welches chemisch inert gegenüber den ungesättigten Polyesterharzen ist, gehören reines Calciumcarbonat und andere teilchenförmige Materialien, die als Hauptbestandteil ihrer Zusammensetzung Calciumcarbonat enthalten. Zu diesen Materialien gehören pulverförmige Calciumcarbonat-Mineralien, wie Kalkstein. Das pulverförmige Calciumcarbonat sollte eine Korngröße von nicht mehr als 44 um, vorzugsweise weniger als 20 μπτ, haben. Anders ausgedrückt müssen 100% des pulverförmigen Calciumcarbonate ein 325-Maschen-Sieb passieren. Die in dieser Beschreibung

angegebenen Maschenzahlen bedeuten die Maschenzahlen des US-Standard-Siebs. Das Calciumcarbonatpulver spielt eine sehr wichtige Rolle in dem erfindungsgemäßen Harz-System. Durch Untersuchungen der Erfinder wurde festgestellt, daß übliche typische feinteilige Füllstoffe, wie feinverteiltes Quarzglaspulver, nicht für die Formmassen für Statoren von dynamoelektrischen Maschinen geeignet waren. Wenn Quarzglaspulver verwendet wird, wurde festgestellt, daß die Glasfasern während des Knetens der Masse fein zerkleinert und verkürzt wurden, so daß die Verstärkungsfunktionen der Glasfasern in dem gehärteten Gegenstand im wesentlichen verloren waren. Wenn dagegen Calciumcarbonatpulver eingesetzt wird, so wird die gewünschte Funktion der Glasfasern auch nach dem Kneten der Masse beibehalten.

Das Calciumcarbonatpulver wird mit Hilfe eines bekannten Verfahrens hergestellt, bei dem ein Kalsteinmineral ausgewählt oder zur Entfernung anderer Bestandteile als Kalkstein aufbereitet wird, der aufbereitete Kalkstein mit Wasser gewaschen wird, der Kalkstein grob vermählen, danach weitervermahlen, der erhaltene zerkleinerte Kalkstein zur Abtrennung eines feinverteilten pulverförmigen Kalksteins von einem groben pulverförmigen Kalksein gesiebt wird, der feine pulverförmige Kalkstein fein gemahlen wird und der feinverteilte pulverförmige Kalkstein gesiebt wird, bis ein feinverteiltes Kalksteinpulver erhalten wird, dessen Gesamtmenge ein Sieb mit 325 Maschen passiert.

Nachstehend werden die Zusammensetzung und Eigenschaften eines mit Hilfe des vorstehend erläuterten Verfahrens hergestellten typischen Calciumcarbonatpulvers angegeben:

CaO (CaCO₃ wird als

CaO angegeben)

SiO₂

MgO

R₂O₃(R = Metallatom)

Wasser

Glühverlust

pH-Wert

mittlere Korngröße

Oberfläche

Schüttdichte

55,51 (Gew.-°/o)

0,2

0,26

0,11

0,3
45,65

9,4

2,22 μΐη
10 m²/g
90bis100cm³/
100g

Da das gefällte Calciumcarbonatpulver ziemlich teuer im Vergleich mit pulverförmigem Kalkstein ist, eignet sich im Hinblick auf wirtschaftliche Gesichtspunkte feinverteiler pulverförmiger Kalkstein besser für die

-, erfindungsgemäße Harzmasse.

Der relativ pulverförmige Kalkstein, der in der vorstehend erläuterten Weise durch Abtrennung von dem feinverteilten pulverförmigen Kalkstein erhalten wird, stellt eines der geeigneten teilchenförmigen

κι Materialien für den groben Füllstoff dar. Dieser grobe pulverförmige Kalkstein hat fast die gleiche Zusammensetzung wie der feinteilige pulverförmige Kalkstein.

(B2) Teüchenförmiges Mineral

Zu den als grobe Füllstoffe verwendeten teilchenförmigen anorganischen Mineralien gehören verschiedene Arten pulverförmiger Mineralien, wie Glimmerpulver, Aluminiumoxidpulver, Schieferpulver, Siliciumdioxidpulver, Sand und dergleichen. Dieses teilchenförmige Mineral sollte außerdem chemisch inert gegenüber dem ungesättigten Polyesterharz sein. Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und andere Gesichtspunkte sind Flußsand, Bergsand, Seesand und pulverförmiger Kalkstein geeignete Materialien.

Mindestens 95% des teilchenförmigen Minerals sollte ein Sieb mit 12 Maschen passieren und auf einem Sieb mit 200 Maschen zurückgehalten werden, so daß die Korngröße des Minerals im Bereich zwischen 74 μπι und 1400 μηι liegt. Vorzugsweise sollte es ein Sieb mit 12 Maschen passieren und auf einem Sieb mit 150 Maschen zurückgehalten werden. Die in dieser Beschreibung verwendete Siebgröße ist die Siebgröße bzw. Maschenzahl des US-Standard-Siebs. Es besteht folgender Zusammenhang zwischen der Maschenzahl und der Korngröße:

Das vorstehend angegebene pulverförmige Calciumcarbonat hat zufriedenstellende Qualität zur Verwendung in der Harzmasse für dynamoelektrische Maschinen. Gewünschtenfalls kann jedoch auch gereinigtes Calciumcarbonatpulver, wie gefälltes Calciumcarbonatpulver, verwendet werden. Ein Verfahren zur Herstellung des gefällten Cakiumcarbonats, das die nachstehend beschriebenen Verfahrensstufen umfaßt, ist auf diesem Fachgebiet gut bekannt:

(1) Kalzinieren von Kalkstein-Mineral, um CaCO₃ in CaO überzuführen,

(2) Gewinnen von CaO,

(3) Umsetzung von CaO mit Wasser unter Bildung von Ca(OH)₂,

(4) Reinigung des rohen Ca(OH)₂,

(5) Einleiten von gasförmigem CO₂ in Ca(OH)₂ unter Bildung von CaCO₃,

(6) Entwässern und Trocknen von CaCO₃ und

(7) Mahlen des getrockneten CaCO₃ unter Bildung eines reinen, feintefligen CaCOs-Pulvers.

12 Maschen

32 Maschen

60 Maschen

100 Maschen

150 Maschen

200 Maschen

250 Maschen

325 Maschen

1410 μπι

500 μπι

250 μπι

149 μπι

105 μπι

. 74 μπι

63 μπι

44 μπι

Wenn die Korngröße des teilchenförmigen Minerals einen Wert von 1500 μπι überschreitet, so kann die Harzmasse nicht in schmale Hohlräume und Zwischenräume des Stators fließen. Wciiii andererseits die Korngröße weniger als 70 μΐη beträgt, so werden die Fließeigenschaften der Masse wegen der Erhöhung der Viskosität der Masse schlecht Infolgedessen wird das Verformen der Masse mit Hilfe einer Spritzguß- oder Preßspritz-Vorrichmng schwierig und gleichzeitig besteht die Neigung, daß die mechanischen Eigenschaften, speziell die Schlagfestigkeit, des gehärteten Formkörpers, verschlechtert werden.

Flußsand und Bergsand sand in Japan als Füllstoffe im Handel erhältlich. Fhißsand wird in die Grade A-4, A-5, A-6 und A-7 eingeteilt, Bergsand wird klassifiziert als N-40, N-50, N-60 und N-80. Es wurde gefunden, daß die jeweiligen Grade folgende Korngrößenverteilungen haben:

Il

Tabelle

Miischcn/.ahl des Siebes	I lulJsiinc)	Λ-5	Λ-(ι	Λ-7	Uergsand	-	N -50	N-60	Ν-80
	Λ-4	_	—	—	Ν-40	_	_	_	-
+ 12 Maschen	_	32%	95%	15%	2%		4"/,,	-	3%
- 12 Maschen + 32 Maschen	95%	66%	4.5%	33%	80%	67%	30%	20%
- 32 Maschen + 60 Maschen	5%	2%	0,5%	39%	13%	15%	44%	33%
-60 Maschen + 100 Maschen	-	-	-	9"/,	47ο	3%	1 7%	23%
- 100 Maschen + 150 Maschen	-	-	-	2%	1%	1%	7%	17%
- 150 Maschen + 200 Maschen	-		_	_		2%	4%
- 200 Maschen + 325 Maschen	_

Die Angaben über die Maschcnzahlcn, wie »—12 Maschen + 32 Maschen«, bedeuten, daß die Teilchen ein Sieb mit 12 Maschen passieren und auf einem Sieb mit 32 Maschen zurückgehalten werden.

Die Flußsande A-4, A-5, A-6 und A-7 sind für die Zwecke der Erfindung geeignet, weil sie alle Korngrößen von etwa 1500 μίτι bis 70 μΐη aufweisen. Bevorzugte Grade sind A-4, A-5 und A-6. Da Grad A-7 2% Teilchen mit einer Korngröße von weniger als etwa 100 μΐη enthält, zeigt er eine stärkere Tendenz zur Erhöhung der Viskosität der Masse, als andere Grade.

Bergsande der Grade N-40, N-50 und N-60 werden für die Zwecke der Erfindung bevorzugt, weil mindestens 91% dieser Sandfraktionen eine Korngröße von mehr als 105 μπι haben. Da Grad N-80 einen beträchtlichen Anteil an Teilchen enthält, die ein Sieb mit 200 Maschen passieren und deren mittlere Korngröße wesentlich geringer als die anderer Grade ist, ist Grad N-80 nicht notwendigerweise für die Zwecke der Erfindung geeignet.

(B3) Glasfasern

Es existieren verschiedene Arten von Glasfasern, die üblicherweise als verstärkender Füllstoff für Harz-Füllstoff-Systeme verwendet wurden. Für die Zwecke der Erfindung eignet sich jede beliebige Art der üblichen Glasfasern. Die Länge und der Durchmesser der Glasfasern sind jedoch wichtige Faktoren für die Erfindung. Durch die Erfinder vorgenommene Versuche haben gezeigt, daß die Glasfasern in dem System der Harz-Füllstoff-Masse eine Länge von mindestens 200 μπι haben sollen. Wenn auch die Glasfasern während des Knetens der Masse gemahlen und verkürzt werden, so tritt bei kurzen Glasfasern, wie mit einer Länge von 200 μιη, keine übermäßige Verkürzung ein, vorausgesetzt, daß in der Masse eine geeignete Menge an pülveriömrigern Calciuincarbonai vorliegt. Vorzugsweise sollten die Glasfasern eine Länge von 1000 μιη bis 10 000 μιη aufweisen, wenn auch der obere Grenzwert der Länge in der Praxis nicht kritisch ist

In Japan sind Glasfasern zur Verwendung als Füllstoffe erhältlich, deren Länge im Bereich von 25 000 μπι bis 65 000 μπι liegt Wie vorstehend erläutert wurde, werden die Glasfasern während des Knetens verkürzt Durch Versuche der Erfinder wurde festgestellt, daß die Glasfasern in der gekneteten Masse eine Länge von 200 μπι bis 5000 μηι haben, während einige Glasfasern in der gekneteten Masse vorliegen, deren Länge außerhalb des angegebenen Bereiches liegt

Durch Verwendung des pulverfönnigen Calciumcarbonats und des groben Füllstoffes, mit den vorstehend angegebenen spezifischen Korngrößen, wird ermöglicht, übermäßige Verkürzung der Glasfaser während des Verknetens zu verhindern.

Die Glasfasern sollten einen Durchmesser von

:<i weniger als 150 μιη haben. Wenn der Durchmesser zu groß ist, ist die Flexibilität der Glasfasern unzureichend, so daß die Glasfasern während des Knetens übermäßig stark verkürzt werden. Vorzugsweise sollten die Glasfasern einen Durchmesser von 50 bis mehrere

r> Mikrometer aufweisen. Glasfasern mit einem Durchmesser von 9 μιη bis 13 μιη sind in Japan im Handel erhältlich. Geeignet sind auch Abfallglasfasern, die als Abfall in der Stufe des Spinnens von Glasfasern anfallen, weil diese billig und leicht zugänglich sind. Außerdem

in kann Glasfaservlies in zerhackter Form eingesetzt werden.

Insgesamt läßt sich feststellen, daß die Glasfasern vorzugsweise eine Länge von 1000 bis 100 000 μΐη haben sollten, bevor sie der Harzmasse zugesetzt

r> werden, und daß sie nach dem Kneten des Harzsystems eine Länge von vorzugsweise 200 bis 5000 μιη haben sollten.

(B4) Pulverförmiger Ton

4» Für die Zwecke der Erfindung wird pulverförmiger Ton als Abscheidungsinhibitor verwendet. Der pulverförmige Ton kann weggelassen werden, wenn das aus Füllstoff und Harzmasse bestehende System ausreichende Verformungseigenschaften hat. Der pulverförmige Ton kann auch durch übliche Abscheidungsinhibitoren ersetzt werden. Das Tonpulver verhindert die Abscheidung von ungesättigtem Polyesterharz und Füllstoff. Zwar wurde Ton bereits in üblichen Massen als Füllstoff verwendet, erfindungsgemäß wurde jedoch festgestellt, daß die Funktion von pulverförmigem Ton als Abscheidungsinhibitor oder als Abscheidungs-Regler wichtiger als die als Füllstoff ist. Durch Verändern der zugesetzter. Menge des Tonpulvers zu der erfindungsgemäßen Masse können der Grad der Harzabscheidung oder die Länge der auf die Harzabscheidung zurückzuführenden Grate in geeigneter Weise eingestellt werden.

Im allgemeinen kann es wünschenswert sein, die Harzabscheidung vollständig zu verhindern. Erfin dungsgemäß wurde jedoch festgestellt daß beim Spritzgießen oder Preßspritzen von Statoren ein gewisses Ausmaß der Harzabscheidung erforderlich ist um dynamoelektrische Maschinen mit guten elektrischen Eigenschaften zu erhalten. Es wurde außerdem durch die Erfindung festgestellt daß beim völligen Fehlen der Harzabscheidung sehr feine Hohlräume und Zwischenräume, insbesondere die Zwischenräume zwi schen den Spulenwicklungen, nicht ausreichend mit der

Harz-Füllstoff-Masse angefüllt wurden.

Der verwendete pulverförmige Ton sollte eine Korngröße von weniger als etwa 40 .um haben. Wenn die Korngröße mehr a>s 40 μηι beträgt, so kann keine Wirkung als Abscheidungsinhibitor erwartet werden. Demach sollte die Gesamtmenge des pulverförmigen Tons ein 325-Maschen-Sieb passieren.

Durch Versuche der Erfinder wurde festgestellt, daß übliche Abscheidungsinhibitoren, wie sie in der US-PS 37 63 080 beschrieben sind, nicht notwendigerweise für das erfindungsgemäße Harz-Füllstoff-System für dynamoelektrische Maschinen geeignet waren. Da kolloidale Kieselsäure (Korngräße 0,012 μηι), amorphe Kieselsäure (Korngröße 0,012 μΐη) und Asbest (Korngröße 0,00025 μηι) extrem kleine Korngrößen haben, neigen sie dazu, sich in der Atmosphäre zu zerstreuen. In der Atmosphäre vorliegende feine pulverförmige Materialien verursachen natürlich Gesundheitsschädigungen der Arbeiter. Zwar sind übliche Abscheidungsinhibitoren, wie die vorstehend erwähnten, sehr wirksam, solange die Abscheidung des Harzes völlig verhindert werden soll. So kann beispielsweise ein Zusatz von nur 0.5% kolloidaler Kieselsäure, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, ausreichen. Da jedoch dieser Abscheidungsinhibitor zu stark wirksam ist, ist der noch verbleibende Grad der Harzabscheidung so gering, daß bei Verwendung eines solchen Harz-Füllstoff-Systems die Ausfüllung der kleinen Hohlräume und Zwischenräume unzureichend ist. Wenn die zugesetzte Menge an kolloidaler Kieselsäure oder eines anderen üblichen Inhibitors außerordentlich stark vermindert wird, um den Grad der Harzabscheidung einzustellen, so ist die gleichförmige Verteilung des Inhibitors in der Masse nur schwierig zu erreichen. Im Hinblick auf die vorstehend erläuterten Gründe wurde für die Zwecke der Erfindung pulverförmiger Ton als Abscheidungsinhibitor gewählt.

Verhältnis der Komponenten

Die Gewichtsverhältnisse der jeweiligen Komponenten sind wesentlich, damit die Zwecke der Erfindung erreicht werden.

1) Das Verhältnis (B1)/(B2) von Calciumcarbonatpulver zu dem teilchenförmigen Mineral sollte innerhalb des Bereiches von 0,3 bis 4, angegeben als Gewichtsteile/Gewichtsteile, Betragen. Wenn dieses Gewichtsverhältnis mehr als 4 beträgt, so ist die Schlagfestigkeit eines aus der Harz-Füllstoff-Masse erhaltenen gehärteten Formkörpers niedrig. Mikroskopische Beobachtungen des Zustands der gekneteten Masse zeigten, daß bei einem Gewichtsverhältnis von pulverförmigem Caiciumcarbonat zu dem teilchenförmigen Mineral von weniger als 0,3 die Glasfasern während des Knetens der Masse gemahlen und verkürzt wurden, so daß sie ihre Verstärkungsfunktion verloren. Wenn andererseits dieses Verhältnis größer als 4 ist, so Watte das aus der Masse gebildete System schlechte Fließfähigkeit und die kleinen Hohlräume und Zwischenräume in einem Stator wurden nicht ausreichend mit dieser Masse gefüllt.

2) Das Gewichtsverhältnis (B)/Gesamtgewicht der Masse, d.h. das Gewichtsverhältnis der Füllstoffe (B1)+(B2) + (B3) zu dem Gesamtgewicht der Masse, sollte innerhalb eines Bereiches von 0,6 bis 0,9 liegen. Wenn dieses Verhältnis weniger als 0,6 beträgt, so haben aus der Masse erhaltene gehärtete Formkörper keine guten Eigenschaften im Hinblick auf mechanische Festigkeit und Wärmeleitung. Wenn andererseits dieses Verhältnis einen Wert von 0,9 überschreitet, so hat das aus der M&sse gebildete System schlechte Fließfähigkeit. Eine solche Masse läßt sich daher schwierig in einer Spritzguß- oder Preßspritzvorrichtung unter niederem Druck (2000MPa oder weniger) verformen, weil das ϊ System einen hohen Formdruck erfordert, so daß die Deformation von Spulenwicklungen eintritt. Wenn der Masse pulverförmiger Ton zugesetzt wird, so wird das vorstehend angegebene Gewichtsverhältnis (Gewicht von (B)/Gesamtgewicht der Masse) in einem Bereich ι ο von 0,45 bis 0,85 verschoben.

3) Das Gewichtsverhältnis der Glasfasern zu dem Gesamtgewicht des Harz-Füllstoff-Systems (B3)/Gesamtgewicht der Masse) sollte innerhalb eines Bereiches von 0,05 bis 0,25 liegen. Wenn das Verhältnis weniger als 0,05 (d. h. 5%) beträgt, so ist keine ausreichende Verstärkung durch die Glasfasern zu erwarten. Wenn dieses Verhältnis 0,25 (d. h. 25%) überschreitet, so hat das aus der Masse gebildete System keine geeigneten Fließeigenschaften und wird außerdem durch den hohen Anteil der Glasfasern verteuert Um einen gehärteten Formkörper mit einem Wert der Izod-Schlagfestigkeit von mehr als etwa 2,5 kg · cm/cm², was als Mindestwert für ein Statorgeiiäuse angesehen wird, zu erhalten, ist eine Menge von mindestens 5% der Glasfasern erforderlich.

4) Das Gewichtsverhältnis von Polyesterharz zu dem Gesamtgewicht der Harz-Füllstoff-Masse (A)/Gesamtgewicht der Masse) sollte innerhalb eines Bereiches von 0,1 bis 0,4 (d. h„ von 10 bis 40%) liegen. Wenn dieses

jo Verhältnis weniger als 10% beträgt, so wird keine ausreichende Haftung zwischen den Füllstoffteilchen erzielt und die Zwischenräume zwischen den Spulenwicklungen können unausgefüllt von den Massen verbleiben. Wenn andererseits dieses Verhältnis mehr als 40% beträgt, so sind die Wärmeleitfähigkeitseigenschaften der aus der gehärteten Masse erhaltenen Gehäuse unzureichend und der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient der gehärteten Formkröper ist so groß, daß Risse in dem gehärteten Formkörper auftreten und daß eine Abtrennung zwischen dem gehärteten Formkörper und Metallteilen des Stator eintreten kann. Vorzugsweise liegt dieses Verhältnis innerhalb eines Bereiches von 0,15 bis 03, so daß der lineare Wärmeausdehungskoeffizient der gehärteten Formkörper weniger als etwa 3χ 10-⁵cm/cm/°C, vorzugsweise 2χ 10-⁵cm/cm/°C beträgt und daß gehärtete Formkörper mit guten mechanischen Eigenschaften, speziell guter Schlagfestigkeit, erhalten werden.

5) Das Gewichtsverhältnis von pulverförmigem Ton zu dem Gesamtgewicht der Harz-Füllstoff-Massen (B4/Gesamtgewicht der Masse) sollte innerhalb eines Bereiches von 0,05 bis 0,15 liegen. Wenn dieses Verhältnis weniger als 0,05 (d. h. weniger als 5%) beträgt, so tritt während des Verformens übermäßige Harzabscheidung ein. Wenn andererseits dieses Verhältnis mehr als 0,15 (d. h. mehr als 15%) beträgt, so wird die Harzabscheidung zu gering, anders ausgedrückt, die Wirkung des Tonpulvers als Abscheidungsinhibitor zu stark. Infolgedessen ist die Füllung der Hohlräume und Zwischenräume in dem Stator durch die Masse nicht ausreichend, wodurch die elektrischen Eigenschaften der dynamoelektrischen Maschine unzufriedenstellend werden.

Andere Zusätze

Es gibt zahlreiche Arten von Zusätzen, die üblicherweise für Formmassen verwendet werden.

Bekanntlich können kurze Synthesefasern, wie Acrylfasern, Polyamidfasern, Vinylonfasern und dergleichen, in das aus Füllstoff und Harzmasse bestehende System eingearbeitet werden.

Modifiziermittel, wie Polybutadien, Polyäthylen, Polystyrol, Phenolharze, Epoxyharze, Melaminharze, Harnstoffharze und dergleichen können dem System einverleibt werden. Außerdem kann dem Harzsystem ein geeignetes Trennmittel, wie Calciumstearat, Zinkstearat, Stearinsäure, polykristallines Wachs und dergleichen, vorzugsweise in einer Menge von 0,4 bis 1,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamgewicht der Masse, zugesetzt werden. Um die Benetzung des Füllstoffes durch das Harz zu verbessern, kann dem System ein geeignetes Kupplungsmittel, wie Vinylsilan, Epoxysilan. Aminosilan und dergleichen, vorzugsweise in einer Menge von 0,2 bis l,0Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, zugesetzt werden. Dem System können außerdem verschiedene Arten von Pigmenten, wie Titandioxid, Chromoxid, Ruß und dergleichen, zugegeben werden, vorzugsweise in einer Menge von 0,2 bis 2Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse.

Formverfahren

Verfahren und Vorrichtungen zum Spritzgießen sind auf dem Fachgebiet bekannt. Um die Deformation der Wicklungen von Statoren zu verhindern, wird für die Zwecke der Erfindung vorzugsweise eine Preßspritzvorrichtung mit Innenauskleidung angewendet. Dabei wird erfindungsgemäß ein Formdruck von weniger als 2000 MPa, vorzugsweise 750 bis 200 MPa, angewendet. Die Preßtemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 120 bis 180° C und die Preßdauer beträgt vorzugsweise 1 bis 10 Minuten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen bedeuten:

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise im Schnitt gezeigte Darstellung einer dynamoelektrischen Maschine gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Izod-Schlagfestigkeit (kg cm/ cm²) und dem Verhältnis von grobem Füllstoff zu feinem Füllstoff zeigt,

F i g. 3a bis 3i Photographien von Harz-Füllstoff-Massen, die den Zustand der Glasfasern nach dem Kneten der Massen zeigen,

F i g. 4 eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Länge der auf die Harzabscheidung zurückzuführenden Grate und die Menge an feinem Füllstoff zeigt,

F i g. 5 eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Schlagfestigkeit nach Izod eines gehärteten Formkörpers und dem Anteil an Glasfasern zeigt,

F i g. 6 eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen dem Mindestdrehmoment, aufgetragen gegen den Gehalt an Ton und die Länge der Grate aufgrund der Harzabscheidung zeigt,

F i g. 7 eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Stoßdurchschiag-Spannung, aufgetragen gegen den Gehalt an pulverförmigem Ton und die Mindestlänge von Graten aufgrund der Harzabscheidung zeigt; und

F i g. 8a und 8b Photographien, welche das Eindringen des aus Harz und Füllstoff bestehenden Systems in Zwischenräume von Spulenwicklungen zeigen.

In der in F i g. 1 teilweise im Schnitt gezeigten perspektivischen Ansicht eines erfindungsgemäßen Mo'ors sind die Wicklungen 2 und der Kern 4 konzentrisch um den Rotor 14 angeordnet. Die

^r, Spulenwicklungen 2 und der Kern 4 sind in das Härtungsprodukt einer Harz-Füllstoff-Masse eingekapselt, so daß ein wärmcableitendes, elektrisch isolierendes Gehäuse 8 gebildet wird. Nuten 10 des Stators 1, die jeweils eine Breite von 5 mm haben, sind mit dem

κι gehärteten Produkt ausgefüllt Dementsprechend sind auch die Bestandteile des Stators, einschließlich Spulenwicklungen, mit dem gehärteten Produkt gefüllt An dem Gehäuse 1 ist eine stirnseitige Befestigungsvorrichtung 20, an der eine Lageranordnung 18 vorgesehen

i, ist. Die Welle 12 des Rotors 14 wird von der Lageranordnung 18 getragen.

Die in der erfindungsgemäßen dynamoelektrischen Maschine verwendeten Harz-Füllstoff-Massen und die Eigenschaften ihrer gehärteten Produkte werden durch nachfolgende Versuchsbeschreibungen erläutert.

I.

Die beste Kombination eines feinteiligen Füllstoffes mit Glasfasern wird in Versuchen mit folgenden Materialien und Zusammensetzungen der Harzmassen gezeigt:

(1) Ungesättigtes Polyesterharz: Ein Gemisch aus 20 Gew.-% eines Vinylesters von einem Epoxyharz des Bisphenol-A-Typs mit Dimethacrylat und ■80 Gew.-°/o eines Vinylesters von einem weiteren handelsüblichen Epoxyharz des Bisphenol-A-Typs mit Dimethacrylat. Das Gemisch enthält 30 Gew.-% monomeres Styrol und 1 Gew.-% Dicumylperoxid, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches.

(2) Flußsand: A-4, A-5, A-6, A-7

(3) Feinteiliger Füllstoff

a) Calciumcarbonat-Pulver: — 325 Maschen, mittlere Korngröße 2,22 μπι

b) Pulverförmiger Ton: 99,5% des Tons passiert ein Sieb mit 325 Maschen, mittlere Korngröße 3,2 μπι

c) Pulverförmiges Quarzglas: -325 Maschen, mittlere Korngröße 1,9 μΐη

_b5 Unter Verwendung dieser Massen geformte Statoren wurden einem Heizzyklustest unterworfen und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführt.

(4) Glasfasern: Länge 6000 μπι und Durchmesser 9 μπι	Gewichtsteile
(5) Trennmittel: Zinkstearat (Zn-St)	100

(6) Kupplungsmittel: Methacryloxysilan	1
Zusammensetzung	1
Ungesättigtes Polyesterharz	I₁
(Gemisch von Vinylestern)	100/300,
Dicumylperoxid	200/200,
Methacryloxysilan	300/100
Zn-St	27
Quarzsand/Feiner Füllstoff


Glasfasern

	CaCO₃	17	27	13 299	nach Heiz zyklen	18	nach Heiz zyklen
					OXO		OXO
		0,3 (25/75)		1,0 (50/50)	OOO	3,0 (75/25)	OXX
Tabelle 2		anfänglich	nach lieiz- zyklen	anfänglich	OOO	anfänglich	OOO
Sand/Feiner Füllstoff		OCO	OOO	OCO	OOO	OCO	OXO
		COO	OCO	COO	-	COO	-
A₄	A₅ Ton	COO	OOO	OOO	-	CCO	—
A₅	A₅ Quarzglas	OOO	OOO	OOO		COO
A₆	Heizzyklus : 130 C X 2 h Zahl der Heizzyklen : 50 O: Keine Rißbiidung. x : Rißbiidung.	XXX	-	XXX	XXX
A₇	XXX	-	XXX	XXX
	<=*- 20 C X 2 h. Zyklen.

II.

Die beste Kombination von feinem Füllstoff mit Glasfasern wird in anderen Versuchen gezeigt, in denen nur Kieselsäuresand (Quarzsand) mit einer Korngröße entsprechend —32 Maschen +100 Maschen bei den erfindungsgemäßen Versuchen verwendet wurde. Zu Vergleichszwecken wurden die Izod-Schlagfestigkeitswerte von gehärteten Formkörpern aus der Harz-Füllstoff-Masse gemessen.

In F i g. 2 ist der Zusammenhang zwischen dem Izod-Schlagfestigkeitswert (kg · cm/cm²) und der Füllstoffzusammensetzung aufgetragen, der bei den vorstehend erläuterten Versuchen erhalten wurde. Aus F i g/2 ist ersichtlich, daß nur die Kombination von pulverförmigem Calciumcarbonat als feiner Füllstoff mit Glasfasern zu guten Schlagfestigkeitseigenschaften führt. Erfindungsgemäß wurde zwar der Grund für dieses Ergebnis nicht aufgeklärt, aus den in F i g. 3a bis 3t gezeigten Tatsachen wird jedoch geschlossen, daß das pulverförmige Calciumcarbonat die Glasfasern während des Knetens der Masse schützt, so daß übermäßiges Zerkleinern oder Verkürzen der Glasfasern verhindert wird. Die in Fig.3a bis 3i gezeigten Photographien geben den Zustand der Massen nach dem Kneten an. Nachdem jede der Massen mit Hilfe eines Walzenkneters geknetet worden war, wurden etwa 2 g als Probe entnommen. Die Probe wurde dann mit Tetrahydrofuran zum Freilegen der Glasfasern extrahiert. Der Zustand der so behandelten Proben wurde mikroskopisch beobachtet.

Aus den Fig.3a bis 3c ist ersichtlich, daß die Beschädigung der Glasfasern umso geringer ist, je größer die Menge an pulverförmigem Calciumcarbonat, bezogen auf die Menge an Siliciumdioxidsand ist. Anders ausgedrückt, beobachtet man in den Fällen eine größere Menge an langen Glasfasern, wenn in der Masse ein niederes Verhältnis von Quarzsand zu Glasfasern vorliegt. Aus den F i g. 3d bis 3i ist ferner ersichtlich, daß im wesentlichen keine langen Glasfasern in den Fällen beobachtet werden, wenn Kombinationen von Siliciumdioxidsand mit Quarzglaspulver und mit pulverförmigem Ton vorliegen.

Aus den F i g. 2 und 3a bis 3c ist außerdem ersichtlich, daß bei einer Verminderung des Verhältnisses von Sand zu pulverförmigem Calciumcarbonat die Werte der Schlagfestigkeit ansteigen. Anders ausgedrückt, sollte die Menge an Calciumcarbonatpulver nicht zu gering sein. Erfindungsgemäß wird daher das Verhältnis von (Bl) zu (B2) auf 0,2 bis 4 eingestellt

F i g. 4 zeigt den Grad der Harzabscheidung, angegeben als Länge der Grate, die durch Herausquetschen des Harzes aus den Formen gebildet werden. Die Preßspritztemperatur betrug 150⁰C, der Preßdruck 50 kg/cm² und die Preßdauer 4 Minuten.

Gemäß F i g. 4 ist bei Verwendung von Calciumcarbonatpulver unter den drei feinen Füllstoffen die Gratlänge am größten. Die bei diesen Versuchen angewendeten Zusammensetzungen sind die gleichen wie bei F i g. 2 und 3a bis 3i.

Fig.5 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Izod-Schlagfestigkeitswert und der zugesetzten Menge an Glasfasern. Da ein Schlagfestigkeitswert von mindestens 2 kg · cm/cm² für ein Statorgehäuse einer kleinen dynamoelektrischen Maschine erforderlich ist, beträgt die zuzusetzende Mindestmenge für die Glasfasern 5%. Bei einer Erhöhung der zugesetzten Menge an Glasfasern steigt der Schlagfestigkeitswert an. Die zugesetzte Menge dieser Glasfasern sollte jedoch weniger als 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Systems der Masse, betragen.

Fig.6 zeigt den Zusammenhang zwischen der Schmelzviskosität der Masse, dargestellt als Mindestdrehmoment (Tork) i\mm{g ■ m) und der zugesetzten Menge an pulverförmigem Ton und der Gratlänge. Das Mindestdrehmoment (ηπ,ίπ) wurde mit Hilfe eines Blakender-Plasti-Corder-Mischers Tg-30 des Typs PLV

so 151 gemessen. Die Anzahl der Walzenumdrehungen betrug 30 Upm und 30 g einer Probe wurden unter 7minütigem Erhitzen von 50° C auf 130° C gehärtet.

Während der Härtungsreaktion wurde das Drehmoment des Plasti-Corders gemessen und in Fig.6 aufgetragen. Die Veränderung des Drehmoments kann als Viskositätsänderung der Masse angesehen werden. Aus F i g. 6 ist ersichtlich, daß bei einer Erhöhung der zugesetzten Menge an pulverförmigem Ton die Viskosität (tJb,«,) ansteigt und die Gratlänge abnimmt.

Wenn die zugesetzte Menge an pulverförmigem Ton weniger als 5% beträgt, so ist die Viskosität (7j_mn7) höher als etwa 13 (g · m) und die Gratlänge beträgt weniger als 25 mm.

F i g. 7 zeigt den Zusammenhang zwischen der Stoßdurchschlagspannung eines eingebetteten Stators und dem Mindestdrehmoment {η_ω,_η g ■ m) und dem Tongehalt der Masse, der auf der Abszisse aufgetragen ist.

Innerhalb des Bereiches von 5 bis 15% pulverförmigem Ton liegt die Impulsdurchschlagspannung oberhalb des unteren Grenzwerts für die Durchschlagspannung und das mindestdrehmoment beträgt mehr als 13 (g · m) innerhalb des Bereiches von 5 bis 15% de.; pulverförmigen Tons. Demnach sollte der Gehalt an Tonpulver 5 bis 13 Gew.-% betragen, damit dynamoelektrische Maschinen mit guten elektrischen Eigenschaften erhalten werden können.

Die F i g. 8a und 8b stellen Photographies dar, die den Zustand d^r Zwischenräume von Spulenwicklungen zeigen, die mit der Harz-Füüstoff-Masse imprägniert sind. Fig.8a zeigt die Impregnation mit dem System einer Masse, die 18% pulverförmigen Ton als Abscheidungsinhibitor enthält, und Fig.8b zeigt die Imprägnation mit der Masse, die 7,6% pulverförmigen Ton enthält Wenn auch die Harzabscheidung durch Erhöhung des Anteils an Tonpulver verhindert wird, so führt doch eine übermäßig starke Verhinderung der Harzabscheidung zu einer unzureichenden Imprägnierung, wie in Fig. 8a gezeigt ist, in der fast kein Eindringen der Masse in die Zwischenräume beobachtet wird. Wenn andererseits der Tongehalt 7,6% beträgt, so sind die Zwischenräume zwischen den Spulenwicklungen ausreichend mit der Harz-Füllstoff-Masse imprägniert, wie aus F i g. 8b ersichtlich ist.

Tabelle 3

IiI.

Harz-Füilstoff-Massen der folgenden Zusammensetzungen wurden hergestellt:
- Gewichtsteile

Ungesättigtes Polyesterharz gemäß I Moiiomeres Styrol
Diallylphthalat- Vorpolymeres
Dicumylperoxid
κι Zn-St

Methacryloxy-propyltrimethoxysilan
Füllstoff

a) Siliciumdioxidsand
b) Calciumcarbonat

(Korngröße weniger als 10 μίτι) c) Glasfasern

(Länge 5000 μιτι.
Durchmesser 6 μπι)

60

30

1 2

Gemäß Tabelle 3

60

5 Testkcrper aus den in Tabelle 3 gezeigten einzelnen Massen wurden mit Hilfe einer Spritzgußmaschine mit Innenauskleidung geformt und die Wechselstrom-Durchschlagsspannung (stufenweise Erhöhung der 2Ϊ Spannung 1 kV/sec) der Testkörper wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Siliciumdioxidsand (;/.m)

Calciumcarbonat/SiliciumdioxidsandlGcwidiisverhülinis) O/HO 25/75 50/50 75/25 90/10

100/0

12 Maschen + 32 Maschen	Verformen	9	15	15	10	<4
	unmöglich
32 Maschen + 60 Maschen	desgl.	10	14	13	11	<4
60 Maschen + 150 Maschen	<4	10	16	13	10	<4
100 Maschen + 250 Maschen	7	9	!3	10	7	<4

Aus den in Tabelle 3 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß dann, wenn der verwendete Siliciumdioxidsand eine kleine Teilchengröße hat, wie entsprechend — 100 Maschen +250 Maschen, und das Verhältnis von Calciumcarbonat zu feinteiligem Siliciumdioxidsand außerhalb des Bereiches von 03 bis 4

4

IV.

Massen der folgenden Zusammensetzung wurden hergestellt:

Gewichtsteile

Ungesättigtes Polyesterharz (hergestellt aus Maleinsäureanhydrid, Isophthalsäure und Propylenglykol, mit einem Gehalt an 40 Gew.-% Styrol, Viskosität 600mPas) 100

Dicumylperoxid 1

Zn-St 2

Methacryloxy-propyltrimethoxysilan 1

Füllstoffe:

a) Siliciumdioxidsand

(-32 Maschen +60 Maschen)

b) Calciumcarbonat
(weniger als 10 μιτι)

c) Glasfasern

(Länge 6000 μπι. Durchmesser 9 μίτι)

liegt, gehärtete Gegenstände erhalten werden, deren Stoßdurchschlagsspannungen nicht immer gut sind. Es ist außerdem ersichtlich, daß Calciumcarbonat und Quarzsand wesentlich für die Masse sind, um einen gehärteten Formkörper mit guten elektrischen Eigenschaften herzustellen.

Das Verhältnis der Füllstoffe betrug 45/45/10 und die Gesamtmenge der Füllstoffe wurde wie in Tabelle 4 variiert. Pulverförmiger Ton (Korngröße weniger als

Tabelle 4

Gesamtmenge der Füllstoffe (Gewichtsteile)

Verhältnis von Harz zu Gesamtgewicht der Masse

Prozentualer Anteil der Füllstoffe am Gesamtgewicht der Masse Stoßdurchschlagspannung (kV)

Aus den in Tabelle 4 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß das Verhältnis von Harz zu dem Gesamtgewicht der Masse größer als 0,1 sein soll.

V.

Eine Masse der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:

44 μίτι, durchschnittliche Korngröße 3,2 μΐη)

Die Stoßdurchschlagspannungen der Testkörper wurden in gleicher Weise wie in IH gemessen.

110	b)	260	360	560	760	GcwichtMcik 162,5
0,39	0,33	0,25	0,166	0,12
59	74	80	85	89
7	9	13	10	5
Calciumcarbonat (weniger als 10 mn)

Ungesättigtes Polyesterharz

(Vinylester: Methacrylat eines

Bisphenol-A-Epoxyharzes mit

einem Epoxyäquivalentgewicht von 875 bis 1025)

Monomeres Styrol

Diallylphthalat-Vorpolymeres

Dicumylperoxid

Zn-ST

Methacryloxysilan

Füllstoffe:

a) Siliciumdioxidsand

( — 12 Maschen + 60 Maschen)

Gewichtsteile

70

30

202,5

c) Glasfasern

(Länge 6000 μΐη,

Durchmesser 9 μηι) 45

Pulverförmiger Ton gemäß Beispiel 4 40

Die Masse wurde geknetet und 30 Statoren der in Fig. 1 gezeigten Art wurden durch Spritzgießen unter Verwendung der vorstehend angegebenen Masse hergestellt. Die Stoßdurchschlagspannungen zwischen den Enden 6 der Spulenwicklungen wurden gemessen. Die mittlere Stoßdurchschlagspannung der Statoren betrug etwa 7 kV.

VI.

Die gleichen Versuche wie in IV wurden durchgeführt, mit der Abänderung, daß der Siliciumdioxidsand durch pulverförmigen Kalkstein einer Korngröße entstehend —60 Maschen +100 Maschen ersetzt wurde. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 5 gezeigt.,

Tabelle 5

Gesamtmenge der Füllstoffe	110	260	360	560	760
Ia) + (b) + Ic) (Gewichtsteile)
Verhältnis von I zu dem Gesamt	0.41	0.26	0.2	0,15	0,11
gewicht der Masse
Stoßdurchschlagspannung (kV)	7	10	13	12	8

VIl.

Der in V beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch die dort verwendeten Füllstoffe durch Füllstoffe und pulverförmigen Ton der nachstehend angegebenen Zusammensetzung ersetzt wurden.

Teile

Pulverförmiger Kalkstein

( - 60 Maschen +100 Maschen) 2023 Calciumcarbonatpulver

(weniger als 10 um) 150

Glasfasern (Länge 6000 μητ,

Durchmesser 9 μπι) 45

Pulverförmiger Ton

(-325 Maschen) 52,5

Die mittlere Stoßdurchschlagspannung von 30 Statoren, die in die vorstehend angegebene Masse eingeformt wurden, betrug 8,5 kV.

VIII.

Als anorganisches teilchenförmiges Mineral wurde pulverförmiger Kalkstein einer Korngröße von —60 Maschen +100 Maschen verwendet. Die in I beschriebenen Versuche wurden mit der Masse durchgeführt, welche die folgende Zusammensetzung hatte:

Teile

(1) Ungesättigtes Polyesterharz gemäß I 100

(2) Dicumylperoxid 1

(3) Pulverförmiger Kalkstein 1 (-^Maschen+60Maschen) I .

(4) Calchimearbonatpulver [ insgesamt 400 (-325 Maschen) >

(5) Glasfasern (Länge 6000 μπι, Durchmesser 9 pm) 27

(6) Methacryloxysilan 2

Die Verhältnisse von pulverförmigem Calciumcarbonat zu pulverförmigem Kalkstein sind in der nachste-

hendcn Tabelle 6 gezeigt. dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden

Unter Verwendung dieser Massen gefoi ,,nc Statoren Tabelle 6 aufgeführt, wurden einem Heizyvklustest unterworfen und die

Tabelle 6

Verhältnis (CaCO ./Kalkstein)

(U (25/75) I.C (50/5(1) i (75/251

anlanplich n.ich 50 I lei/- anfänglich nach 50 I(ei/- anfänglich nach 50 llci/-

/vklcn /yklcn zyklon

OOO CXDO OOO CXX) OOO OOO

Hier/u S Blatt Zeichnungen

"1

Claims

Patentansprüche:

1. Dynamoelektrische Maschine mit einer Wicklungen und einen Kern aufweisenden Statoranordnung, die in ein wärmeableitendes elektrisch isolierendes Gehäuse eingekapselt ist, einer Rotoranordnung mit einer zentral zu dieser angebrachten Welle und einer an der Statoranordnung vorgesehenen Lageranordnung, welche die Welle drehbar unterstützt, wobei das Gehäuse aus dem gehärteten Produkt einer Harz-Füllstoff-Masse aus