DE3440929A1

DE3440929A1 - Verfahren zum abscheiden eines isolierenden ueberzugs auf blanke teile von elektrischen verbindungselementen

Info

Publication number: DE3440929A1
Application number: DE19843440929
Authority: DE
Inventors: Richard Kenneth Altamont N.Y. Elton
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1983-11-25
Filing date: 1984-11-09
Publication date: 1985-06-05
Anticipated expiration: 2004-11-10
Also published as: GB8426184D0; KR850005013A; IT8423595A0; CH665048A5; IT1177211B; FR2555599B1; JPS60145398A; KR920002171B1; US4615778A; FR2555599A1; JPH0571680B2; GB2150153B; GB2150153A; DE3440929C2

Description

Verfahren zum Abscheiden eines isolierenden Überzugs auf blanke Teile von elektrischen Verbindungselementen

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein das Gebiet der elektrophoretischen Abscheidung und befaßt sich insbesondere mit dem neuen Verfahren zum elektrolytischen Abscheiden von glimmerhaltigen isolierenden überzügen auf die Endverbindungen von elektrischen Leitern und insbesondere auf die Endverbindungen für elektrische Spulen und dergleichen.

Diese Erfindung ist mit der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin 9471.3-17MY-02972 verwandt, die eine neue Glimmer enthaltende Zubereitung mit besonderer Brauchbarkeit zur Herstellung von isolierenden überzügen auf elektrischen Leitern offenbart und beansprucht.

Die Verbindungen in einer kleinen Dynamomaschine sind durch die Längen der blanken Kupferdrähte, welche die Statorspulen in elektrischen Motoren miteinander und mit Aussenklemmen des Motors verbinden, charakterisiert. Die Isolierung dieser kleinen Verbindungen wird gewöhnlich durch

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Aufbringen eines glimmerhaltigen Isolierbands bewerkstelligt, nachdem die Verbindungen aus einigen Drahtlitzen her gestellt und miteinander, beispielsweise durch Hartlöten, vereinigt worden sind. Weil in vielen Fällen die vorliegende Verbindung nur mehrere Zentimeter (inches) lang ist, eine irreguläre Geometrie aufweist und in einem zusammengedrängten Teil der Maschine angeordnet ist, muß die Isolierung normalerweise manuell aufgebracht werden, was ein sehr langwieriges und umständliches Verfahren ist.

Bei größeren Maschinen, wie Wasserkraft- oder Dampfturbinen-Generatoren werden die Verbindungen oftmals unter Verwendung von großen Kupferrohren oder -stäben hergestellt. Diese verbindenden Teile können vor dem Einbau mit Band umwickelt und imprägniert werden. In jedem Fall muß jedoch wegen der vorhandenen irregulären Formen der größte Teil oder die gesamte Arbeit von Hand durchgeführt werden.

Eine weniger komplizierte, jedoch wirksame Arbeitsweise, mittels der eine solche Isolierung ohne die Notwendigkeit einer Bandwicklung aufgebracht werden könnte, wäre daher für die Herstellung einer dynamoelektrischen Einrichtung von großem Vorteil. Außer den offensichtlichen Ersparnissen an Arbeit und Zeit könnten die Materialkosten wesentlich reduziert werden, da die Herstellung von Isolierband unter Einbeziehung einer Glimmerpapierherstellung, einer Laminierung, etc., vermieden würde. Ferner würde auch anstelle des für die Bandherstellung benötigten flüssig-gespaltenen oder calcinierten Glimmers ein weniger kostspieliger, naß gemahlener Glimmer eingesetzt werden.

Bisher war die elektrolytische Abscheidung von Glimmer ein

anerkanntes Mittel zur Herstellung eines elektrisch isolie renden Überzugs oder einer elektrisch isolierenden Schicht So beschreibt die US-PS 4 058 444 ein derartiges Verfahren zur Herstellung einer Isolierung für Spulen von Rotationsmaschinen/ wobei Glimmer und ein Wasserdispersionstränklack in einer Formulierung für ein Überzugsbad verwendet werden. Andere Patentschriften beschreiben die elektrophoretische Abscheidung von Glimmer unter Verwendung von Wasserdispersionsharzen in ähnlicher Weise, um die abgeschiedenen Glimmerteilchen zu binden. Die JP-PSen 77 126 438, 81 05 868 und 81 05 867 sind auf entsprechende Verfahren abgestellt, jedoch offenbart keine dieser Patentschriften die elektrolytische Abscheidung von Glimmer auf elektrische Leiter in situ.

Die DE-PS 1 018 088 beschreibt die Verwendung von elektrolytisch abgeschiedenem Glimmer für isolierende elektrische Verbindungen, und gibt eine Formulierung eines Beschichtungsbades an, das extrem feinzerteilten Glimmer [<1 μΐη (<1 Mikron)] enthält. Außerdem wird die Möglichkeit der Verwendung einer Siliconharz-Emulsion zur Unterstützung der Bindung der Glimmerflocken miteinander erwähnt.

Weiterhin werden in der Patentliteratur andere Aufbringungsmöglichkeiten für elektrolytisch abgeschiedenem Glimmer erwähnt, welche die Verwendung eines Bindemittels, entweder in der Form einer Wasserdispersion eines Polymeren oder einer wässerigen Emulsion einbeziehen. Zu beschichtende Gegenstände, wie Drähte, Platten und perforierte Platten werden erwähnt.

Keines dieser Verfahren des Standes der Technik hat sich jedoch als zufriedenstellend genug erwiesen, um die manu-

eile Arbeitsweise mit allen ihren Nachteilen zu verdrängen. Ein Grund besteht darin, daß die erhaltenen ÜberzugsZubereitungen nicht imstande sind, den bei der Herstellung herrschenden Bedingungen zu widerstehen, und sich beim Rühren oder beim Stehenlassen für längere Zeiträume zusammenballen oder koagulieren. Weiterhin führen die bisher verwendeten Emulsionen und Dispersionen zu Überzügen, welche insbesondere auf irregulär geformten Leitersubstraten keine einheitlichen Dicken aufweisen, da die verschiedenen Grade der elektrischen Feldstärken entsprechende Variationen in der isolierenden Überzugsdicke hervorrufen.

Die allgemein bekannte, lange bestehende Forderung nach Antwort auf diese Probleme wurde durch keines der in den vorstehend angegebenen Patentschriften oder sonstwo in der Patentliteratur beschriebenen Konzepte offenbart und besteht auch heute noch.

Durch die weiter unten beschriebenen, im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemachten Entdeckungen und Konzepte können die Nachteile des Standes der Technik vermieden und neue Ergebnisse und Vorteile erzielt werden. Weiterhin kann dies realisiert werden, ohne daß Nachteile hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit oder der Leistungsfähigkeit der Herstellung, oder der Produktqualität, seiner Brauchbarkeit und seines Wertes, entstehen.

Ein der vorliegenden Erfindung, als auch der oben erwähnten, gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin Nr. 9471.3-17MY-02972 zugrunde liegendes Schlüsselkonzept besteht darin, daß für die Herstellung von dicken [dicker als 1270 μΐη (50 mil)] Isolierüberzügen durch elektrolytische Abscheidung eine Formulierung eingesetzt wird,

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die eine echte Lösung darstellt, d.h. eine Formulierung, in welcher das Bindemittel in dem flüssigen Träger der Abscheidungsformulierung anstatt in Dispersion oder in Emulsion in Lösung enthalten ist.

Wenn eine derartige Lösung anstelle einer Dispersion oder Emulsion des Standes der Technik verwendet wird, ist das Problem der dicken und dünnen Flecken in den elektrolytisch abgeschiedenen Glimmerüberzügen minimalisiert, da durchwegs überzüge von im wesentlichen einheitlicher Dicke gebildet werden. Offensichtlich ist dies ein Ergebnis des selbstbeschränkenden Effekts, der sich aus der Tatsache ergibt, daß die Abscheidungen auf einem Leiter aus einem Glimmer und ein wasserlösliches Bindemittel enthaltenden Überzugsbad dazu führen, daß der überzug in steigender Weise passiviert wird, was seinerseits zu einem Abfall der Abscheidungsgeschwindigkeit exponential mit der Zeit führt. Die Abfall-Konstante dieses Systems, welche bestimmt, wie rasch sich dieser Effekt entwickelt, kann durch Variieren der Konzentration des wasserlöslichen Bindemittels und/oder des Elektrolyten in dem Beschichtungsbad gesteuert werden. Demzufolge werden Bereiche des Leiters mit hoher Feldstärke beginnen, einen schwereren Überzug zu akkumulieren als die Bereiche von niedriger Feldstärke, jedoch werden sie auch rascher passiviert. Die Bereiche mit niedriger Feldstärke werden nicht so rasch passiviert und demzufolge fortfahren, einen überzug bei einer ansteigend größeren relativen Geschwindigkeit als die Bereiche mit höherer Feldstärke zu erlangen. Eine gleichmäßigere Dicke der Beschichtung ist das Ergebnis.

Es wurde ferner festgestellt, daß durch Zugabe einer relativ kleinen Menge eines Elektrolyten zu dem wässerigen

Beschichtungsbad die Überzugsqualität verbessert und die Abscheidungsgeschwindigkeit des Überzugs gesteuert werden kann.

Noch ein weiteres Konzept der Erfindung besteht darin, den durch elektrolytische Abscheidung aus dem wässerigen, Glimmer enthaltenden Bad erhaltenen porösen, trockenen, glimmerhaltigen überzug zu imprägnieren. Daher wird, damit die Glimmerflocken, so wie sie als überzug abgeschieden wurden, zusammengehalten werden, ein Harztränklack auf den überzug aufgebracht und der imprägnierte überzug zur Härtung des Harztränklacks in der Hitze behandelt.

Kurz gesagt, umfaßt die vorliegende Erfindung ein Verfahren, welches die aufeinanderfolgenden Stufen des Eintauchens der blanken elektrischen Verbindungen und/oder der Anschlußklemmen zwischen einem Endteil eines Drahtelementes in Spulen- oder einer anderen Form und einem anderen Leiter, in eine wässerige Zubereitung für die elektrolytische Abscheidung, die Glimmerteilchen, ein wasserlösliches Bindemittel, einen Elektrolyten und ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel enthält, des elektrolytischen Abscheidens eines Überzugs aus dem Bad auf den blanken elektrischen Verbindungen zur Herstellung eines trockenen, glimmerhaltigen Überzugs, der porös ist und ausreichend Bindemittel enthält, um die Teilchen am Ort auf dem Substrat zusammenzuhalten, einschließt. Dann wird der poröse überzug mit einem Harztränklack imprägniert und schließlich der imprägnierte überzug zur Härtung des Harztränklacks auf eine erhöhte Temperatur erhitzt. Dieses Verfahren ist demzufolge eine neue Kombination von Verfahrensstufen, welche die neue Stufe unter Einbezug der Verwendung der neuen, in der oben erwähnten, gleichzeitig

eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin Nr. 9471.3-17MY-02972 offenbarten und beanspruchten Zubereitung einbezieht.

Der Bereich der Zusammensetzung des Bades für die elektrolytische Abscheidung gemäß dieser Erfindung wird nachstehend summarisch in Gewichtsprozenten angegeben:

Komponente	Gesamtbereich	Bevorzugter Bereich
Glimmer Lösliches Harzbinde mittel (als Feststoff) Elektrolyt Nichtionisches grenz flächenaktives Mittel Wasser	5 - 35% 0,2 - 2% 0,001 - 0,20% 0 - 0,3% Rest	10 - 16% 0,5 - 1,5% 0,002 - 0,05% 0,03 - 0,10% Rest

Die in dem Verfahren dieser Erfindung brauchbaren Glimmer-Typen und Teilchengrößen schließen die in der oben angegebenen, gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin Nr. 9471.3-17MY-02972 gekennzeichneten Typen und Teilchengrößen ein. Die in diesem Verfahren brauchbaren löslichen Harzbindemittel, Elektrolyte und polaren Lösungsmittel umfassen gleichfalls diejenigen entsprechenden Verbindungen, die in der vorerwähnten, gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin aufgeführt sind. Demzufolge wird daher auf diese Teile der vorstehend erwähnten, gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin, welche die Bestandteile für die elektrolytische Abscheidung beschreiben und für das erfindungsgemäße Verfahren dieser Anmeldung brauchbar sind, ausdrücklich Bezug genommen.

Die elektrische Verbindung oder die Gruppe von Verbindungen, welche zu isolieren sind, werden durch elektrolytische Abscheidung beschichtet. Die Verbindung wird in das vorstehend erwähnte Bad eingetaucht. Auf den Leiter in der Verbindung wird eine positive Gleichstrom-Spannung angelegt, die typischerweise im Bereich von +20 bis +150 Volt Gleichstrom liegt. Gleichzeitig muß eine geerdete Gegenelektrode in dem Bad vorhanden sein. Die Glimmerflöckchen in der Suspension werden von der anodischen Verbindung angezogen und daran abgeschieden, solange ein Strom fließt. Das organische Bindemittel scheidet sich ebenfalls zusammen mit den Glimmerflocken ab. Typische Abscheidungszeiten liegen in Abhängigkeit von dem Bindemittel, den Elektrolyt-Konzentrationen und der gewünschten Dicke des Isolierüberzugs im Bereich von 20 bis 500 Sekunden.

Die Grenzfläche zwischen dem elektrolytisch abgeschiedenen Glimmer und der Bandwicklungsisolierung ist infolge der Eigenschaften der zwei verschiedenen Isoliermaterialien der Bereich der größten Schwierigkeit für die Erzielung einer kompakten, rissefreien Isolierung. In manchen Fällen, die vom Typ des verwendeten Glimmerbandes abhängen, kann eine bessere Adhäsion zwischen dem elektrolytisch abgeschiedenen Glimmer und dem Band erreicht werden, wenn ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel, d.h. ein Mittel, das in einem elektrischen Feld nicht wandert, in das Abscheidungsbad inkorporiert wird. Ein typisches nichtionisches grenzflächenaktives Mittel ist Tergitol NPX (Alkylphenyläther von Polypropylenglykol), das von der Firma Union Carbide Corporation erhältlich ist.

Falls genügend Glimmer abgeschieden worden ist, wird der

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Gleichstrom ausgeschaltet und die Verbindung aus dem Bad entfernt. Die anfängliche Naßbeschichtung auf der Verbindung ist ein Verbund von Glimmerflöckchen, Bindemittelfeststoffen und Wasser. Diese Schicht läßt man bei einer Temperatur um 100 größer als 0⁰C und niedriger als 100⁰C, jedoch bevorzugterweise von etwa 25⁰C bis etwa 75⁰C, trocknen. Das restliche Wasser wird in einem Ofen bei einer erhöhten Temperatur durch eine Hitzebehandlung ausgetrieben. Gleichzeitig dient die erhöhte Temperatur zur Härtung des Bindemittels. Das Ergebnis ist ein trockener, glimmerhaltiger überzug, der porös ist und ausreichend Bindemittel enthält, um die Glimmerflocken zusammenzuhalten.

Die nächste Stufe ist eine Nachimprägnier-Behandlung des porösen Überzugs, bei welcher die Verbindung entweder in einen imprägnierenden Tränklack eingetaucht, oder besonders bevorzugt durch eine Vakuum/Druck-Imprägnierung mit einem geeigneten Epoxy- oder Polyesterharz behandelt wird. Diese Imprägnierungsbehandlung kann in vielen Fällen Teil des gleichen Zyklus sein, in welchem andere herkömmliche Isolierungen in der Dynamomaschine mit Harz behandelt werden. Häufig werden bei den derzeitigen Dynamomaschinen zwei derartige Nachimprägnierungsbehandlungen durchgeführt.

Die abschließende Stufe besteht aus einer Hitzebehandlung bei erhöhter Temperatur zur Härtung des imprägnierten Harzes. Im allgemeinen schließt die Härtungsstufe ein Erhitzen bis auf eine Temperatur von 150° bis 180⁰C für einen Zeitraum von 4 bis 6 Stunden ein. Obwohl längere Härtungszeiten angewandt werden können, sind diese gewöhnlich nicht notwendig. Je höher die Temperatur ist, umso kürzer ist die für eine zufriedenstellende Härtung benötigte Zeit. Eine

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typische Härtungsstufe erfolgt bei einer Temperatur von 160⁰C während eines Zeitraums von 6 Stunden.

Das erhaltene Produkt ist eine glimmerhaltige Verbindungsisolierung, kompakt und porenfrei. Dieses Verfahren hat die Vorteile, daß es preiswerten Glimmer verwendet und in dem Verbxndungsbereich alle Bandwicklungsoperationen eliminiert. In Fällen, in denen eine Draht- oder Spulenklemme mit einem Draht oder einer Spule zu verbinden ist und dann als Verbindung verwendet wird, können sie anfänglich mit einem geeigneten Band umwickelt werden und es kann das darunterliegende Band und die darüber abgeschiedene Isolierung nach Beendigung des Plattierverfahrens entfernt werden.

Die Erfindung wird ferner durch die nachfolgenden Beispiele erläutert, in welchen alle Korngrößen in mm (die mesh-Werte in U.S.-Standard-Siebgrößen) und alle Prozentsätze in Gewichtsprozenten angegeben sind.

Beispiel 1

Durch überlappen zweier rechteckiger Kupferstreifen von etwa 12,7 mm (1/2 inch) und Zusammenlöten der Streifen wurde ein repräsentatives Modell einer herkömmlichen Hochspannungsmotor-Spulenverbindung hergestellt. Diese vereinigte Verbindung wurde dann in U-Form gebogen und lediglich an den Enden mit herkömmlichen Glimmerbändern isoliert. Zur Isolierung des blanken Kupferteils wurde das Verbindungsmodell in einen Metallbehälter eingetaucht, der ein Bad der folgenden Zusammensetzung enthielt: 900 g naß gemahlenes Muskovit-Glimmerpulver mit einer Korngröße von 0,044 mm (325 mesh), 170 g eines wasserlöslichen Polyesterharztränklacks, erhältlich unter der Bezeichnung Sterling WS-200

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WAT-A-VAR von der Firma Reichold Chemicals, Inc., 2 g Ammoniumnitrat-Elektrolyt und ausreichend destilliertes Wasser, um das Volumen auf 7,57 dm³ (2 gallon) zu bringen.

Das Modell wurde in das Bad für einen Zeitraum von 2 Minuten eingetaucht, um Luft aus dem untergetauchten Bandisolationsteil zu eliminieren. Unter Verwendung eines Metallgefäßes als Erde wurde ein anodisches Potential von 60 Volt Gleichstrom für einen Zeitraum von 350 Sekunden zur Abscheidung des Glimmers und des Bindemittels angelegt. Anschließend wurde das Modell 15 Stunden lang bei 25⁰C getrocknet und 6 Stunden lang bei 160⁰C in der Hitze behandelt. Es wurde anschließend mit einer beschleunigten Version eines Epoxyharzes Vakuum/Druck-imprägniert, wobei das Epoxyharz, in Gewichtsprozent, aus etwa 60 % cycloaliphatischem und 40 % eines flüssigen Bisphenol-A-Diglycidylätherepoxyharz bestand, wie es in der US-PS 3 812 214 beschrieben ist. Anschließend wurde das Epoxyharz 6 Stunden lang bei 160⁰C gehärtet.

Das Ergebnis war die Abscheidung einer glatten einheitlichen Isolierung von etwa 3175 μπι (125 mil) Dicke, welche die blanken Teile und zwei überlappende Teile bedeckte, welche über die herkömmliche Bandumwicklung um etwa 3048 μΐη (120 mil) emporragten. Der Glimmergehalt des Überzugs wurde zu 36,9 % bestimmt. Die zwei überlappenden Teile zwischen der elektrolytisch abgeschiedenen und der herkömmlichen Isolierung wurden mit einer 50,8 mm-(2"-)Metallfolie umwickelt und anschließend elektrisch getestet. Es wurde festgestellt, daß ohne Versagen der Isolierung zwischen den Kupferstreifen und den Folien über 35 000 Volt bei 60 Hz angelegt wurden.

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Beispiel 2

Es wurde aus einem rechteckigen Kupferstreifen durch Isolierung von der Hälfte seiner Länge mit einem herkömmlichen Glimmerband ein Hochspannungsverbindungsmodell hergestellt. Zur Beschichtung der blanken Kupferteile dieses Streifens wurde das folgende Bad hergestellt: 7500 g naß gemahlenes Muskovit-Glimmerpulver mit einer Korngröße von 0,044 mm (325 mesh), 900 g eines wasserlöslichen Polyestertränklacks, erhältlich unter der Bezeichnung Aquanel 513 von der Firma Schenectady Chemicals, Inc., 17 g basisches Aluminiumacetat (stabilisiert mit Borsäure),7g Ammoniumnitrat und ausreichend destilliertes Wasser, um das Volumen auf 32 Liter aufzufüllen.

Das Modell wurde mehrere Minuten lang zur Eliminierung von Luft aus der Bandisolierung eingetaucht und anschließend ein anodisches Potential von 60 Volt Gleichstrom für einen Zeitraum von 105 Sekunden angelegt. Das Modell wurde dann entfernt, bei 25⁰C über Nacht getrocknet und 6 Stunden lang bei 160⁰C in der Hitze behandelt. Es wurde anschließend mit einem Epoxyharz, wie es in Beispiel 1 beschrieben wird, Vakuum/Druck-imprägniert und 6 Stunden lang bei 160⁰C gehärtet.

Das Ergebnis war eine gleichmäßige, porenfreie, glimmerhaltige Isolierung mit einer Dicke von etwa 5080 μπι (200 mil) , welche den oberen Teil der Glimmerband-Isolierung um etwa 5080 μια (200 mil) überlappte. Über die Grenzfläche wurde eine Metallfolie gewickelt und es wurde festgestellt, daß ein elektrisches Versagen nicht eintrat, bis ein Potential von 40 000 Volt bei 60 Hz erreicht worden war.

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Beispiel 3

Ein Verbindungsmodell für einen großen Generator wurde durch Zusammenlegen von 3 Längen eines Kupferrohrs mit einem Außendurchmesser von 28,575 mm (1-1/8 inch) in Form eines "T" hergestellt.

Zur Beschichtung dieses Gegenstandes wurde ein Ead wie folgt zubereitet: 5600 g naß gemahlenes Muskovit-Pulver mit einer Korngröße von 0,044 mm (325 mesh), 560 g löslicher Polyestertränklack Aguanel 513, 17,5 g basisches Aluminiumacetat (stabilisiert mit Borsäure) und ausreichend destilliertes Wasser, um das Volumen bis auf 34 Liter aufzufüllen.

Der Gegenstand in "T"-Form wurde dann in dieses Bad eingetaucht und ein anodisches Potential von 60 Volt Gleichstrom für einen Zeitraum von 300 Sekunden angelegt. Der Gegenstand wurde anschließend entfernt und man ließ ihn bei 25⁰C 24 Stunden lang trocknen. Er wurde dann 6 Stunden lang bei 160⁰C in der Hitze behandelt und anschließend mit dem Epoxyharz gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren imprägniert. Die abschließende Härtung erfolgte bei 160⁰C während eines Zeitraums von 6 Stunden.

Dieses Verfahren lieferte eine einheitliche glimmerhaltige Isolierung an der Außenoberfläche des Kupferrohrs, die etwa 1905 μπι (75 mil) dick war und etwa 35 % Glimmer enthielt. Nachdem der Bereich von ungefähr den Ecken des "T" mit Metallfolie umwickelt worden war, wurde eine Spannung von bis zu 25 000 Volt ohne Versagen angelegt.

Beispiel 4 Ein Vielfachspulen-Motormodell, bekannt als eine Formette,

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wurde unter Verwendung von 4 Motorspulen, die in einer Anordnung ähnlich dem Stator eines Hochspannungsmotors placiert waren, konstruiert. Diese Spulen wurden mit herkömmlichen Glimmerbändern und Wicklern isoliert, ausgenommen die Zuleitungen, welche aus Bündeln von sechs blanken rechteckigen Kupferdrähten bestanden. Die Zuleitungen wurden in Reihe von einer Spule zur nächsten durch Hartlöten verbunden und ergaben 3 blanke Serienschaltungen. Ein Bad für die elektrolytische Abscheidung von Glimmer auf diese Zuleitungen wurde durch Mischen der folgenden Bestandteile hergestellt: 1800 g naß gemahlenes Muskovit-Pulver mit einer Korngröße von 0,044 mm (325 mesh), 340 g wasserlöslicher Polyestertränklack Sterling WS-200 WAT-A-VAR, 4 g Ammoniumnitrat-Elektrolyt und ausreichend destilliertes Wasser, um das Volumen auf 15,14 dm³ (4 gallon) zu bringen.

Der Endbereich der Formette wurde in das Bad eingetaucht, so daß alle blanken Kupferverbindungen untergetaucht waren. Ein anodisches Potential von 70 Volt Gleichstrom wurde für einen Zeitraum von 270 Sekunden angelegt. Anschließend wurde die Formette entfernt, bei 25⁰C 24 Stunden lang getrocknet und anschließend 6 Stunden lang bei 160⁰C in der Wärme behandelt. Im Anschluß daran wurde die elektrolytisch abgeschiedene Isolierung zusammen mit der herkömmlichen Bandisolierung mit einem Epoxyharz imprägniert, wie dies in Beispiel 1 beschrieben wurde. Das Harz wurde dann 6 Stunden lang bei 160⁰C gehärtet.

Das Ergebnis war eine kontinuierliche Isolierung um die Spulenverbindungen mit einer Dicke von etwa 2794 μΐη (110 mil), welche die Bandisolierung um etwa 2540 μπι (100 mil) überlappte.

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Beispiel 5

Es wurden drei Hochspannungsmotor-Verbindungsmodelle durch Biegen von 38,1 cm (15 inch) Kupferstreifen in Form eines "U" und Isolieren der Enden mit Glimmerbändern/ ähnlich der in Beispiel 1 beschriebenen Methode, hergestellt. In einen Metallbehälter wurde durch Mischen der nachfolgend angegebenen Bestandteile eine Überzugsformulierung hergestellt: 900 g naß gemahlenes Muskovit-Glimmerpulver mit einer Korngröße von 0,044 mm (325 mesh), 170 g wasserlösliches Polyestertränkharz Aguanel 550, 2 g Ammoniumnitrat, 4 g nichtionisches grenzflächenaktives Mittel Tergitol NPX, erhältlich von der Firma Union Carbide Corporation, und ausreichend destilliertes Wasser, um das Gesamtvolumen auf 7,57 dm³ (2 gallon) zu bringen.

Der blanke Kupferteil eines jeden Modells wurde durch Eintauchen des Modells in das Bad und Anlegen eines anodischen Potentials von 60 Volt Gleichstrom für einen Zeitraum von 180 Sekunden beschichtet. Anschließend ließ man die Gegenstände über Nacht bei 25⁰C trocknen und anschließend wurden sie 6 Stunden lang bei 160⁰C in der Hitze behandelt. Darauf wurden sie mit einem Epoxyharz, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, Vakuum/Druck-imprägniert und 6 Stunden lang bei 160⁰C gehärtet.

Das vorstehende Verfahren führte zu einer glatten, einheitlichen glimmerhalt igen Isolierung von etwa 3048 μΐη (120 mil) Dicke und einem überlappen der Bandisolierung um etwa 3302 μπι (130 mil). Das Widerstandsvermögen der Isolierung wurde durch Anlegen von 9000 Volt bei 60 Hz zwischen der Außenoberfläche und dem Kupfer untersucht und die Prüfung wurde ohne Versagen bestanden. Anschließend wurden die Modelle einem Thermozyklus unterworfen, indem man wieder-

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holt Strom durch das Kupfer zum Erhitzen desselben auf 19O⁰C leitete und anschließend an der Luft auf 30⁰C abkühlen ließ. Nach 2000 derartiger Zyklen wurden die Modelle durch Eintauchen in ein Netzmittel enthaltendes Wasser für einen Zeitraum von 30 Minuten geprüft. Anschließend wurde an die untergetauchten Proben eine Spannung von 4600 Volt bei 60 Hz angelegt, ohne daß irgendein dielektrisches Versagen auftrat.

Beispiel 6

Es wurden drei Hochspannungsmotor-Verbindungsmodelle hergestellt, wie sie in Beispiel 5 beschrieben werden. Eine Überzugszubereitung wurde durch Mischen der nachfolgenden Bestandteile in einem Metallbehälter hergestellt: 900 g naß gemahlenes Muskovit-Glimmerpulver mit einer Korngröße von 0,044 mm (325 mesh),17Og wasserlösliches Polyestertränkharz Aquanel 513, 2 g Ammoniumnitrat,4g nichtionisches grenzflächenaktives Mittel Tergitol NPX und ausreichend destilliertes Wasser, um das Gesamtvolumen auf 7,57 dm³ (2 gallon) zu bringen.

Die blanken Kupfer- und isolierten Teile eines jeden Modells wurden durch Eintauchen des Modells in das Bad beschichtet und ein anodisches Potential von 60 Volt Gleichstrom für einen Zeitraum von 140 Sekunden angelegt. Anschließend ließ man die Gegenstände bei 25⁰C über Nacht trocknen und dann wurden sie 6 Stunden lang bei 160⁰C in der Hitze behandelt. Darauf wurden sie mit einem Epoxyharz, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, Vakuum/Druckimprägniert und 6 Stunden lang bei 160⁰C gehärtet.

Dies ergab eine glatte, einheitliche glimmerhaltige Isolierung mit einer Dicke von etwa 3302 μΐη (130 mil) und

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einer Überlappung der Bandisolierung um etwa 3302 μπι (130 mil). Die Isolierung wurde durch Anlegen von 9000 Volt bei 60 Hz wie in Beispiel 5 geprüft, wobei kein Versagen auftrat. Die Modelle wurden 2000mal einem Thermozyklus von 190⁰C bis 30⁰C wie in Beispiel 5 unterworfen und bei 4600 Volt und 60 Hz unter Wasser nach einem Eintauchen für einen Zeitraum von 30 Minuten geprüft, wobei kein Versagen festgestellt wurde. Ein Modell wurde dann erneut dem Thermozyklus für weitere 3136 Zyklen unterworfen, wieder entfernt und in Wasser eingetaucht. Es bestand den 4600 Volt-Test.

In dieser Beschreibung sowie in den anliegenden Ansprüchen beziehen sich alle Angaben über Prozentsätze oder Anteile auf das Gewicht, es sei denn, daß ausdrücklich irgend etwas anderes angegeben ist.

Auf alle in der vorliegenden Beschreibung angeführten Patentschriften und Veröffentlichungen und insbesondere auf die gleichzeitig eingereichte Patentanmeldung der Anmelderin Nr. 9471.3-17MY-02972 wird ausdrücklich Bezug genommen und der Offenbarungsgehalt aller dieser Veröffentlichungen durch diese Bezugnahme in vollem Umfang in die vorliegende Anmeldung integriert.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die in der Beschreibung erläuterten spezifischen Einzelheiten beschränkt ist und daß verschiedenartige Modifikationen von einem Fachmann.-durchgeführt werden- könnet"tlie~3eäöcfi von der vorliegenden Erfindung mitumfaßt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Abscheiden eines isolierenden Überzugs auf blanke Teile von elektrischen Verbindungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß es die Stufen

(a) des Eintauchens der blanken elektrischen Verbindungen in eine wässerige Zubereitung für die elektrolytische Abscheidung, bestehend im wesentlichen aus 5 bis 35 Gewichtsprozent teilchenförmigen! Glimmer, 0,2 bis 2 Gewichtsprozent eines wasserlöslichen Bindemittels, berechnet als Harzfeststoff, 0,001 bis 0,20 Gewichtsprozent eines Elektrolyten, bis zu 0,3 S eines nichtionischen grenzflächenaktiven Mittels und als Rest Wasser,

(b) des elektrolytischen Abscheidens der Zubereitung auf die blanken elektrischen Verbindungen und des Ausbildens eines trockenen glimmerhaltigen Überzugs, wobei der Überzug porös ist und zum Zusammenhalten der Glimmerteilchen eine ausreichende Menge von Bindemittel enthält,

(c) des Imprägnierens des porösen Überzugs mit einem imprägnierenden Harztränklack und

(d) des Unterwerfens des imprägnierten Überzugs einer

Hitzebehandlung bei erhöhter Temperatur zur Härtung des Harztränklacks/
umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zubereitung auf den blanken elektrischen Verbindungselementen bei einem anodischen Potential von 20 bis 150 Volt Gleichstrom während eines Zeitraums von 20 bis 500 Sekunden elektrolytisch abgeschieden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der den blanken Teilen benachbarten Elemente mit einer elektrischen Isolierung überzogen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e kennz eichnet, daß der abgeschiedene glimmerhaltige überzug die den blanken Teilen der Verbindungselemente benachbarten elektrisch isolierten Teile zur Bildung kontinuierlich isolierter Elemente bedeckt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e kennz eichnet, daß der Harztränklack aus der Gruppe bestehend aus Epoxyharz und Polyesterharz ausgewählt ist und die Hitzebehandlung bei erhöhter Temperatur bei einer ausreichenden Temperatur und für eine, zur Bildung einer kompakten und porenfreien glimmerhaltigen Isolierung der Verbindung ausreichenden Zeit durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die

erhöhte Temperatur im Bereich von etwa 150° bis 180⁰C und die Zeit im Bereich von etwa 4 bis 6 Stunden liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 5/ dadurch gekennzeichnet, daß die blanken elektrischen Verbindungen die Statorspulen in Dynamomaschinen verbinden und daß Teile der den Verbindungen benachbarten Statorspulen vor dem Eintauchen mit glimmerhaltigem Isolierband bedeckt sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k enn ζ e ichne t, daß die Statorspulen in die wässerige Zubereitung zur elektrolytischen Abscheidung eingetaucht und die Zubereitung auf den blanken elektrischen Verbindungen zur Ausbildung eines Überzugs darauf, der das isolierende glimmerhaltige Band überlappt, elektrolytisch abgeschieden wird.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierstufe unter Bedingungen durchgeführt wird, welche die Verwendung von Vakuum und Druck einschließen.