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Elektrisch isolierte Wicklungen und ihre Herstellung
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Die Erfindung betrifft elektrisch isolierte Wicklungen, insbesondere
Formspulen zur Verwendung in rotierenden elektrischen Maschinen für Fahrzeuge udgl.,
sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
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Die Isolierung von Formspulen, wie sie in rotierenden elektrischen
Maschinen beispielsweise zum Fahrzeugantrieb verwendet werden, wird üblicherweise
durch Aufwickeln eines Glimmerbands,'eines hitzebeständigen Bandes odgl um einen
elektrischen Leiter, Vakuumimprägnierung des Bands mit einem lösungsmittelfreien
Epoxyharz unter Druck und anschließende Härtung des Kunstharzes hergestellt. Derartige
Isolierungen eignen sich für rotierende
elektrische Maschinen für
Fahrzeuge, bei denen eine Hitzebeständiakeit der Klasse F qefordert ist. Derartiqe
rotierende elektrische Maschinen für Fahrzeuge unterliegen strengen Einschränkungen
hinsichtlich Gewicht und Abmessungen, da sie in Drehgestellen montiert werden; andererseits
wird im Hinblick auf die Ansprüche bezüglich erhöhter Geschwindigkeit, Traktion
udgl zur Erhöhung der Ausgangsleistung gefordert, daß sie auch bei höheren Temperaturen
einsatzfähig sind. Zur Erfüllung dieser Bedingungen ist es erforderlich, daß rotierende
elektrische Maschinen für Fahrzeuge eine Hitzebeständiqkeit der Klasse H aufweisen.
Nach der internationalen Norm IEC 349 beträgt die Maximaltemperatur in rotierenden
elektrischen Maschinen für Fahrzeugantriebe mit einer Hitzebeständigkeit der Klasse
H 220 OC, wobei für entsprechende Isolierungen Langzeitbetrieb bei dieser Temperatur
gefordert wird.
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Als lösungsmittelfreie Imprägnierharze, die der obigen Bedingung
entsprechen, sind in der US-PS 4 070 416 hitzebeständiqe Kunstharz zusammensetzungen
angegeben, die ein polyfunktionelles Isocyanat, ein polyfunktionelles Epoxid sowie
einen Katalysator enthalten, der heterocyclische Ringe bildet. Wenn die oben angegebenen
drei Komponenten gleichzeitiq miteinander kompoundiert werden, tritt relativ leicht
Polymerisation ein, was wiederum die Verarbeitungszeit bzw Topfzeit sehr verkürzt.
Zur Verlängerung der Topfzeit wurde ein Verfahren angegeben, bei dem vor oder nach
dem Aufwickeln des Isolierbands um den Leiter ein Katalysator zur Härtung des zur
Imprägnierung verwendeten Kunstharzes aufgebracht wird, wonach mit einem Kunstharz
imprägniert und gehärtet wird (DE-OS 2444584 bzw US-Patentanmeldung Ser. No. 506
337).
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Auch durch Anwendung eines derartigen Kunstharzes mit ausgezeichneter
Hitzebeständigkeit werden jedoch die physikalischen und chemischen Eigenschaften
des gehärteten Harzes durch die Menge des Katalysators in erheblichem Maße beeinflußt,
der zuvor auf dem Isolierband festgehalten wurde. Insbesondere wenn zwei oder mehr
Isolierbänder, die im wesentlichen keine Flüssigkeitsdurchlässiqkeit besitzen, und
eine unterschiedliche Menge des Imprägnierharzes für jedes Isolierband herangezdgen
werden, stellen die Abweichungen in den physikalischen und chemischen Eigenschaften
aufgrund von Überschuß oder Unterschuß der Katalysatormenge in iedem.Isolierband
ein gravierendes Problem dar.
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Bei den Isolierbändern besitzen Glimmerbänder hohe Betriebszuverlässiqkeit
für den Einsatz bei hohen Spannungen,.während in Fällen, bei denen die Spannunq
nicht so hoch und die durch Coronaentladungen hervorgerufenen Abbauerscheinungen
nicht so bedeutend sind. vorteilhaft hitzebeständige Filme angewandt werden, da
hierdurch die Isolierschichten aufgrund ihrer dielektrischen Durchschlagfestigkeit
(kV/mm) im Vergleich mit Glimmerband zweimal dünner gemacht werden können, wodurch
derartige Isolierbänder die Konstruktion kleinerer und leichterer Antriebsmaschinen
und -vorrichtungen erlauben.
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Bei der Herstellung elektrisch isolierter Spulen und Wicklungen wird
andererseits aus Gründen der Rohmaterialeinsparung, der Einhaltung einer geeigneten
Dicke, zur Verhinderung des Ausfließens von Imprägnierharz während der Härtung udgl
in vielen Fällen eine Isolierschicht verwendet, die aus zwei oder mehr Arten hitzebeständiger
Filme
besteht. Bei der Verwendung hitzebeständiger Filme, insbesondere
dann, wenn als Isolierbänder zwei oder mehr hitzebeständige Filme verwendet werden,
die im wesentlichen keine Flüssigkeitsdurchlässigkeit besitzen, und unterschiedlichen
Mengen von Imprägnierharz in den Isolierschichten tritt allerdings das gravierende
Probe lem auf, die notwendige Menge an Katalysator gleichbleibend auf dem Film zu
halten, da die Filme allgemein nicht zur Aufnahme einer Katalysatorlösung geeignet
sind.
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Es bestand daher seit langem das Bedürfnis, das Problem der Haftung
von überschüssigem oder zu wenig Katalysator auf den jeweiligen hitzebeständigen
Filmen ohne wesentliche Flüssigkeitsdurchlässigkeit sowie das Problem der ungünstigen
Wirkungen aufgrund des in einer Behandlungslösung enthaltenen und in der Isolierschicht
verbleibenden Lösungsmittels zu vermeiden. Diese Probleme ließen sich bisher lediglich
durch Kontrolle der Katalysatorkonzentration in der Behandlungslösung für die hitzebeständigen
Filme nicht lösen. Der Erfindung liegt entsprechend die Aufgabe zugrunde, elektrisch
isolierte Wicklungen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, bei dem die
obigen Probleme nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung elektrisch isolierter
Spulen und Wicklungen durch Aufwickeln von zwei oder mehr Isolierbändern um einen
elektrischen Leiter, Imprägnieren der Isolierbänder mit einem Kunstharz und Aushärten
des Kunstharzes ist
dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierbänder
mindestens zwei oder mehr Arten von Isolierfilmen verwendet werden, die im wesentlichen
keine Flüssigkeitsdurchlässigkeit besitzen und bei denen mindestens eine Seite vor
dem Aufwickeln um den elektrischen Leiter mit einem Katalysator-Trägermedium beschichtet
wurde, das eine zur Härtung des durch Imprägnierung aufgebrachten Kunstharzes geeignete
Menge des Katalysators enthält.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert;
es zeigen: Fig. 1: ein Diagramm zur Erläuterung der Variation der Katalysatormenge,
die sich auf um einen Leiter herumgewickelten Isolierbändern befindet; Fig. 2: ein
Diagramm der Abhängigkeit des dielektrischen Verlustfaktors (tan ) von der Temperatur;
Fig. 3: eine perspektivische Detailansicht eines Teils eines mit einem Katalysator-Trägermedium
beschichteten Isolierfilms und Fig. 4: eine perspektivische Teilansicht eines Teils
einer elektrischen Wicklung, die mit mehreren ATi Isolierfilmen/in Fig. 3 umwickelt
ist.
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Vor der Erläuterung der Erfindung im Detail wird zunächst anhand
von Fig. 1 die Variation der Katalysatormenge erläutert, die sich auf mehreren Isolierbändern
befindet, die nach einem herkömmlichen Verfahren um einen elektrischen Leiter gewickelt
sind.
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Ein elektrischer Leiter wurde mit vier Arten unterschiedlicher Isolierbänder
hintereinander bewickelt, woum bei die Windungen jeweils'die halbe Bandbreite überlappten;
auf den Leiter wurde zunächst eine erste Schicht aus Polyimidband, dann eine zweite
Schicht aus Polyamidband,.anschließend eine dritte Schicht aus einem Polytetrafluoräthylenband
und schließlich eine vierte Schicht aus Glasgewebeband aufgewickelt. Der resultierende
bandumwickelte Leiter wurde 30 min in eine Behandlungslösung eingetaucht, die 15
g 2-Phenylimidazol, 35 g eines Epoxyharzes vom Novolaktyp (Schmelzpunkt etwa 70
°C) und 1 1 Aceton enthielt, und anschließend bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet.
Die resultierenden Isolierschichten wurden dann abgenommen, worauf die auf den einzelnen
Schichten (Schicht 1 bis Schicht 4) befindlichen Katalysatormengen gemessen wurden;
die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 1 dargestellt. In Fig. 1 ist mit X der Mittelwert
der Katalysatormenge der jeweiligen Schicht bezeichnet; die Strichlänge in Ordinatenrichtung
bezeichnet die Variationsbreite.
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Aus Fig. 1 geht klar hervor, daß die auf dem jeweiligen Substrat
befindliche Katalysatormenge nicht nur von Band zu Band wechselt,'sondern auch an
verschiedenen Meßpunkten auf der gleichen Schicht, dh dem gleichen Band,
starken
Änderungen unterliegt. Ferner wurde analytisch festgestellt, daß das als Lösungsmittel
verwendete Aceton zum Teil in den Isolierschichten zurückgehalten wurde.
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Zur Ermittlung geeigneter Katalysatormengen, die sich auf den einzelnen
Isolierschichten als Trägern befinden sollen, wurde folgender Versuch durchgeführt.
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Die mit der oben erwähnten, katalysatorhaltigen Behandlungslösung
behandelte und wie oben getrocknete Wicklung wurde mit einem Lack imprägniert, der
durch Mischen von 4.4'-Diphenylmethandiisocyanat in einer Menge von 2,5 Äquivalent
auf 1 Äquivalent Epoxid vom Bisphenoltyp erhalten war; anschließend wurde in herkömmlicher
Weise durch Erhitzen gehärtet (Probe E).
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Die gehärteten Isolierschichten wurdeh- anschließend abgenommen, worauf
der Kunstharzgehalt in den einzelnen Isolierschichten bestimmt wurde. Danach wurden
die Mengen an Katalysator, die für die in den einzelnen Isolierschichten durch Imprägnierung
vorliegenden Kunstharzmengen erforderlich waren, berechnet und in Fig. 1 dargestellt.
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In Fig. 1 bezeichnet das Zeichen 0 den Mittelwert der notwendigen
Katalysatormenge, wobei die senkrechten Linien wiederum den Variationsbereich bedeuten.
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Wie aus Fig. 1 klar hervorgeht, ist die Katalysatormenge, die sich
auf der zweiten Schicht,alS Träger befindet, eindeutig zu gering. Anders ausgedrückt
tragen bei herkömmlicher Verfahrensweise die einzelnen verschiedenen Arten von Schichten
aus Isolierbändern nicht die erforderlichen Katalysatormengen. Unter Berücksichtigung
des Umstands, daß diese Isolierbänder unterschiedliche Mengen
an
Imprägnierharz aufweisen, wird unmittelbar die Schwierigkeit ersichtlich, die erforderlichen
Katalysatormengen auf den entsprechenden hitzebeständigen Filmen, die keine wesentliche
Flüssigkeitsdurchlässigkeit aufweisen, vorzusehen.
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Aufgrund des Erfindungskonzepts lassen sich diese Schwierigkeiten
leicht vermeiden.
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Erfindungsgemäß werden Isolierfilme verwendet, die im wesentlichen
keine Flüssigkeitsdurchlässigkeit besitzen. Die Erfindung läßt sich auf Fälle anwenden,
in denen eine Art von Isolierfilm ohne wesentliche Flüssigkeitsdurchlässigkeit angewandt
wird; die eigentlichen günstigen Wirkungen aufgrund der Erfindung lassen sich jedoch
besonders dann feststellen, wenn zwei oder mehr unterschiedliche Arten von Isolierfilmen,
die im wesentlichen keine Flüssigkeitsdurchlässigkeit besitzen, eingesetzt werden.
Unter der Eigenschaft, daß ein Film keine wesentliche Flüss igkeitsdurchläss igkeit
besitzen soll, wird verstanden, daß ein entsprechender Film eine äquivalente Wasserabsorption
z 10 lo aufweist. Da die Isolierfilme zum Wickeln um elektrische Leiter zur elektrischen
Isolierung herangezogen werden, sollten sie vorzugsweise gute mechanische Eigenschaften
wie etwa eine Zugfestigkeit von 10 bis 20 kg/mm², einen young-Zugmodul von 200 bis
400 kg/mm², eine Reißfestigkeit von 5 bis 20 kg/20 mm usw sowie gute elektrische
Eigenschaften wie eine dielektrische Durchschlagfestigkeit von 2 bis 30 kV/0,1 mm,
eine Dieiektrizitätskonstante von 2 bis 6, einen volumbezogenen spezifischen Widerstand
von 1016 bis 1018#. cm udgl aufweisen.
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Beispiele für derartige Isolierfilme, die im wesentlichen keine Flüssigkeitsdurchlässigkeit
aufweisen, sind in Tabelle 1 angegeben.
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Tabelle 1
| Polymer Handelsbe- Hersteller Hitzebestän- |
| zeichnung digkeitsklasse |
| Polyimid KAPTON E. I. du Pond de Nemours & Co. H-C |
| Polyiamid PAI Hitachi Chemical Co. H |
| Polyiamid NOMEX E. I. du Pond de Nemours & Co. F-H |
| Polyiamid A Film Nitto Electric Industrial Co. F |
| Polyoxadiazol POD Film Furukawa Electric Co. F |
| Polycarbonat Makrolon F. Bayer AG. B |
| Polyester Lumiler Toray Industries, Inc. E |
| Fluorharz Teflon E. I. du Pont de Nemours Co. C |
| Polypropylen Moplen Montecatini Edison S.p.A. A |
| Polyäthylen - Union Carbide Corp. Y |
| Polystyrol Diarex Mitsubischi monsanto Co. Y |
| Polyparabansäure Tradlon ESSO F-H |
Diese-Filme werden je nach dem Einsatzzweck unter Berücksichtigung
der Hitzebeständigkeitsklasse, der Kosten udgl in geeigneter Weise ausgewählt. Hierunter
sind Filme aus Polyimid, Polyamid, Polyamidimid, Polyester, Polyoxadiazol und Polytetrafluoräthylen
am meisten bevorzugt.
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Die Art des Katalysators, der sich auf dem Isolierfilm als Träger
befindet, wird je nach der Art des eingesetzten Imprägnierhar-zes festgelegt. Da
elektrisch isolierte Spulen und Wicklungen üblicherweise bei hohen Temperaturen
von 100 bis 200 "C oder darüber eingesetzt werden, werden wärmehärtbare Kunstharze,
die bei diesen Temperaturen nicht erweicht'werden, als Imprägnierharze eingesetzt.
Diese wärmehärtbaren Kunstharze sollten ferner auch bei der Imprägnierung in in
Lagen herumgewickelte Isolierbänder eine günstige Viskosität sowie nach der Härtung
gute mechanische Eigenschaften hinsichtlich Härte, Flexibilität udgl sowie gute
Hitzebeständigkeit aufweisen, so daß die resultierenden Spulen oder Wicklungen über
lange Zeiten bei hohen Temperaturen eingesetzt werden können.
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Beispiele für Imprägnierharze sind-Phenolharze, Polyesterharze, Epoxyharze,
Silikonharze udgl. Besonders bevorzugte wärmehärtbare Harze sind solche Kunstharze,
die durch Mischen eines polyfunktionellen Isocyanats mit einem polyfunktionellen
Epoxid und unter Verwendung eines zur Bildung von Isocyanurat- und Oxazolidonringen
bei der Polymerisation geeigneten Katalysators erhalten werden (vgl die US-PS 4
070 416).
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Beispiele für Katalysatoren, die sich zur Umsetzung solcher polyfunktioneller
Isocyanate mit derartigen polyfunktionellen Epoxiden eignen, sind etwa tertiäre
Amine wie Trimethylamin, Triäthylamin, Tetramethylbutandiamin, Tetramethylpentandiamin;
Tetramethylhexandiamin, Triäthylendiamin udgl; Oxyalkylamine wie Dimethylaminoäthanol,
Dimethylaminopentanol udgl; Morpholinderivate wie N-Methymorpholin, N-Äthylmorpholin,
N-Dodecylmorpholin, Butylendimorpholin, Hexamethylendimorpholin, Cyanoäthylmorpholin,
Triazinoäthylmorpholin udgl sowie Imidazolderivate wie etwa 2-Methylimidazol, 2-Äthylimidazol,
2-Undecylimidazol, 2-Heptadecylimidazol, 2-Methyl-4-äthylimidazol, 1-Butylimidazol,
1-Propyl-2-methylimidazol, 1 -Benzyl-2-methylimidazol, 1-Cyanoäthyl-2-methylimidazol,
1-Cyanoäthyl-2-undecylimidazol, 1 -Cyanoäthyl-2-phenylimidazol, 1-Azin-2-methylimidazol,
1-Azin-2-undecylimidazol udgl.
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Bei Verwendung von Phenolharzen, Polyesterharzen, Epoxyharzen und
Silikonharzen als Imprägnierharze können selbstverständlich herkömmliche, für diese
Kunstharze geeignete Katalysatoren verwendet werden.
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Da diese Katalysatoren nicht direkt auf die Isolierfilme als Träger
im wesentlichen ohne Flüssigkeitsdurchlässigkeit aufgebracht werden können, wird
ein Katalystor Trägermedium verwendet. Hinsichtlich der Hitzebeständigkeit, der
mechanischen Eigenschaften udgl sind bevorzugte Beispiele für Katalysator-Trägermedien
Phenolharze, Polyesterharze, Epoxyharze (beisp'ielsweise Epoxyester WF-282, Hersteller
Hitachi Chemical Co.) sowie Silikonharze (beispielsweise Silikonharz KR 272, Hersteller
Shin-etsu Chemical Industry Co.)
Diese Katalysator-Trägermedien
werden mit einem herkömmlicherweise verwendeten Lösungsmittel wie Methanol, Toluol
udgl verdünnt; darin wird der Katalysator gelöst. Die resultierende Lösung wird
nach einem herkömmlichen Verfahren wie etwa durch Auf sprühen, Aufstreichen udgl
auf einen Isolierfilm aufgetragen; durch Verdampfen des Lösungsmittels wird eine
Schicht des Katalysator-Trägermediums von etwa 2 bis 10 Am Dicke erhalten. Die Dicke
dieser Schicht kann durch Veränderung der Konzentration der Lösung oder die Anzahl
der Wiederholungen des Auftrags kontrolliert'bzw eingestellt werden, um eine geeignete
Dicke für die später durch Imprägnation eingebrachte Menge des Imprägnierharzes
zu erzielen.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, das Mischungsverhältnis von Katalysator
zu Katalysator-Trägermedium im Hinblick auf die Katalysatoraktivität für das später
durch Imprägnierung eingebrachte Kunstharz relativ hoch zu machen.
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Wenn jedoch der Katalysatorgehalt zu hoch ist, kann Verringerung der
Haftung eintreten und der Katalysator während des Umwickelns des Leiters mit dem
entsprechenden Band leicht vom Isolierfilm entfernt werden. Der bevorzugte Katalysatorgehalt
beträgt 15 bis 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators und des
Katalysator-Trägermediums.
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Die Menge des auf dem Isolierfilm als Träger befindlichen Katalysators
wird je nach der Art des in einer späteren Stufe zur Imprägnierung herangezogenen
Kunstharzes sowie der Art des verwendeten Isolierfilms festgelegt. Da die Isolierfilme
in den einzelnen Isolierschichten im wesentlichen unterschiedliche Mengen an durch
Imprägnierung eingebrachtem
Kunstharz aufweisen, sollte die Menge
des auf den Isolierfilmen als Träger befindlichen Katalysators je nach der Art der
eingesetzten Isolierfilme geändert werden. Bei Verwendung eines Imidazolderivats
als Katalysator wird beispielsweise eine Katalysatormenge von 0,01 bis 0,2 g/m²
gleichmäßig auf einem Polyimidfilm gehalten, während auf einem Polyamidfilm eine
Menge dieses Katalysators von 0,08 bis 0,8 g/m² gleichmäßig gehalten wird.
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Der so mit dem Katalysator-Trägermedium beschichtete, in Fig. 3 dargestellte
Isolierfilm, der im wesentlichen keine Flüssigkeitsdurchlässigkeit aufweist, wird
um einen elektrischen Leiter herumgewickelt, worauf anschließend mit einem wärmehärtbaren
Harz imprägniert wird, das danach nach einem herkömmlichen Verfahren gehärtet wird,
worauf eine entsprechende isolierte Wicklung oder Spule resultiert. Bei-Verwendung
des aus einem polyfunktionellen Epoxid und einem polyfunktionellen Isocyanat erhaltenen
Kunstharzes als Imprägnierharz kann die Härtung durch 6 bis 10 h Erhitzen auf 90
bis '130 OC und 3 bis 7 h Erhitzen auf 220 bis 240 OC erfolgen.
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Die folgenden Ausführungsbeispiele erläutern die Erfindung.
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Beispiel 1 Es wurden Isolierbänder 1 mit einer Katalysatorschicht
3 auf einem Filmmaterial 2 wie in Fig. 3 hergestellt.
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Als Filmmaterial 2 wurden ein Polyimidfilm (KAPTON, E.I.
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du Pont de Nemours & Co) und ein Polyamidfilm (NOMEX, E.I.
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du Pont de Nemours & Co), ein Polytetrafluoräthylenband (Teflon)
sowie ein Glasgewebeband verwendet.
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Als Katalysator-Trägermaterial wurde ein Silikonharz (Silikon Varnish
KR 272, Shin-etsu Chemical Industry Co) und ein Epoxyharz (Epoxyester WF-282, Hitachi
Chemical Co) verwendet.
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Als Katalysator wurde 1-Cyanoäthyl-2-phenylimidazol eingesetzt.
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Eine Lösung aus gleichmäßig gemischtem 1-Cyanoäthyl-2-phenylimidazol
und dem Silikonharz bzw Epoxyharz mit einem Lösungsmittel (Methanol) wurde auf eine
Seite des Isolierfilmmaterials durch Aufsprühen aufgebracht und zu einer Katalysatorschicht
3 von 3 bis 8 im dicke getrocknet, in der der Katalysator in einer Menge von 0,01
bis 0,2 g/m2 auf dem Polyimidfilm und in einer Menge von 0,08 bis 0,8 g/m2 auf dem
Polyamidfilm, bezogen auf den berechneten Wert für geeignete Katalysatormengen,
vorlag.
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Jedes so erhaltene Isolierband 1 wurde, wie Fig. 4 zeigt, um einen
Leiter 4 herumgewickelt und unter Druck im Vakuum mit einer wärmehärtbaren Kunstharz
zusammensetzung imprägniert, die als wesentliche Komponenten eine polyfunktionelle
Epoxyverbindung (DER 332, Dow Chemical Co., Ltd) und ein polyfunktionelles Isocyanat
(DESMODUR C-D, F, Bayer AG) enthielt (vgl die US-PS 4 070 416)6 und anschließend
8 h bei 110 °C und 5 h bei 230 °C gehärtet, worauf eine isolierte Wicklung erhalten
wurde.
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Die dielektrische Durchschlagfestigkeit und der dielektrische Verlustfaktor
tanS der erhaltenen isolierten Wicklungen wurden nach herkömmlichen Verfahren gemessen;
die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. in Tabelle 2 bedeutet #tan#
= (tan# bei 4kV) -(tan # bei 1 kV); tan g @ bedeutet den tan # -Wert bei 1 kV.
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Tabelle 2
| Materials des Katalysator-Träger- Dielektrische tan #0 #tan
# |
| Probe Isolierfilms * medium Durchschlag- (%) (%) |
| festigkeit |
| (kV/mm) |
| A Polyimid Silikon 46 0.3 1.3 |
| B Polyimid Epoxyester 63 0.5 1.0 |
| C Polyamid Silikon 33 0.7 0.7 |
| D Polyamid Epoxyester 45 1.2 0.3 |
*: Jeder isolierfilm wurde mit einem Polytetrafluoräthylenband (Teflonband) (2.
Schicht) und einem Glasgewebeband (3. Schicht) in dieser Reihenfolge bewickelt.
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Beispiel 2 Die Isolierfilme, dh Polyimidband (Probe A) bzw Polyamidband
(Probe C), ein Polytetrafluoräthylenband (Teflonband) sowie ein Glasgewebeband wie
in Beispiel 1 wurden in dieser Reihenfolge um einen elektrischen Leiter gewickelt
und mit dem gleichen Kunstharz wie in Beispiel 1 imprägniert und unter gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 gehärtet, worauf eine isolierte Wicklung erhalten
wurde (Versuch 1). Andererseits wurden die Isolierfilme, dh der Polyimidfilm (Probe
B) bzw der Polyamidfilm (Probe D), ein Polytetrafluoräthylenband (Teflonband) und
ein Glasgewebeband wie in Beispiel 1 in dieser Reihenfolge um einen Leiter gewickelt
und mit dem gleichen Kunstharz wie in Beispiel 1 imprägniert und unter gleichen
Bedingungen gehärtet, worauf eine-isolierte Wicklung erhalten wurde (-Versuch 2)
Die dielektrische Durchschlagfestigkeit und der Verlustfaktor tan; der erhaltenen
isolierten Wicklungen wurden gemessen; die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt
Zu Vergleichszwecken sind die Werte der Probe E, die nach dem oben angegebenen herkömmlichen
Verfahren hergestellt wurde, ebenfalls in Tabelle 3 angegeben.
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Tabelle 3
| Aufbau der Isolier- Dielektrische Durch- tan# (%) |
| schichten schlagfestigkeit |
| (kV/mm) Raumtemperatur 220°C |
| 1. Schicht : Polyimid |
| 2. Schicht : Polyamid |
| Versuch 1 3. Schicht : Polytetra- 40 0.5 8 |
| fluoräthylen |
| 4. Schicht : Glasgewebe |
| 1. Schicht : Polyimid |
| 2. Schicht : Polyamid |
| Versuch 2 3. Schicht : Polytetra- 52 0.8 12 |
| fluoräthylen |
| 4. Schicht : Glasgewebe |
| 1. Schicht : Polyimid |
| 2. Schicht : Polyamid |
| Versuch 3 3. Schicht : Polytetra- 32 1.3 > 30 |
| fluoräthylen |
| 4. Schicht : Glasgewebe |
Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, stellen die Werte der dielektrischen
Durchschlagfestigkeit von Versuch 1 und 2 etwa die Mittelwerte der Proben A und
C im Fall von Versuch 1 und der Probe B und D im Fall von Versuch 2 dar, während
der Wer@ von Probe @ etwa 60 bis 80 @ der We@@ der Versuche 1 und 2 beträgt. Hinsichtlich
des dielektrischen Verlustfaktors entsprechen die tan g-Werte der Versuche 1 und
2 8 bis 12 % bei 220 cC, während bei Probe E bei 220 °C ein Wert von mehr als 30
% vorliegt, was bedeutet, daß Probe E nicht praktisch anwendbar ist.
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Die Abhängigkeit des dielektrischen Verlustraktors tan # von der
Temperatur bei den Versuchen 1 und 2 und Probe E ist in Fig: 2 dargestellt Hierbei
entspricht Kurve Y1 Versuch 1, Kurve Y2 Versuch 2.und Kurve X Probe E. Im Fall der
Probe E erreicht der tang # -Wert in der Nähe von 160 °C über 20 %; dies bedeutet,
daß sich die Wicklung von Probe E nicht zur Verwendung in rotierenden elektrischen
Antriebsmaschinen für Fahrzeuge mit einer Hitzebeständigkeit der Klasse H (180 bis
220 °C) eignet. Der anomale Anstieg des tang-Werts bei hohen Temperaturen im Fall
der Probe E ist durch Überschuß bzw zu geringe Menge an Katalysator auf jedem Isolierband
und die Zurückhaltung von Lösungsmitteln in jedem Isolierband bedingt.
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Derartige Nachteile der herkömmlichen Verfahrensweise treten andererseits
in den erfindungsgemäßen Fällen nicht auf, wie beispielsweise aus Fig. 2 klar hervorgeht.
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Wie oben erwähnt, besitzen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
erhältlichen isolierten Spulen und Wicklungen,
obgleich als Isolierbänder
zwei oder mehr Arten von Isolierfilmen, die im wesentlichen keine Flüssigkeitsdurchlässigkeit
aufweisen, verwendet sind und auch nicht verhindert werden kann, daß sie aufgrund
ihrer Eigenschaften unterschiedliche Mengen an Imprägnierharz erhalten, ausgezeichnete
elektrische Isolationseigenschaften bei hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit
und ausgezeichneten dielektrischen Verlustfaktoren tans bei hohen Temperaturen.