EP0768679A2 - Wire and method of preparing the same - Google Patents

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EP0768679A2
EP0768679A2 EP96115881A EP96115881A EP0768679A2 EP 0768679 A2 EP0768679 A2 EP 0768679A2 EP 96115881 A EP96115881 A EP 96115881A EP 96115881 A EP96115881 A EP 96115881A EP 0768679 A2 EP0768679 A2 EP 0768679A2
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EP
European Patent Office
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coating
inner layer
core
organically modified
modified ceramic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP96115881A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0768679A3 (en
Inventor
Gunter Dr. Börner
Jörg Dr. Puhr-Westerheide
Robert Dr. Huber
Wolfgang Völker
Hans Dr. Nienburg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Patent GmbH
Original Assignee
ABB Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB Patent GmbH filed Critical ABB Patent GmbH
Publication of EP0768679A2 publication Critical patent/EP0768679A2/en
Publication of EP0768679A3 publication Critical patent/EP0768679A3/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/308—Wires with resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/065—Insulating conductors with lacquers or enamels

Definitions

  • the invention relates to a wire with a metallic core serving as an electrical conductor, and to a method for producing such a wire according to the preamble of claims 1, 6 and 15.
  • Wires of this type are used, for example, in the manufacture of low-voltage motors and are required when these are fed by converters.
  • the wires used up to now have a metallic core that is coated with a varnish.
  • the lacquers used for this purpose consist of purely organic polymers in the form of polyesters, polyamides, polyamide imides or polyurethanes, which are dissolved in phenol or cresol to form the lacquers.
  • the disadvantage here is that these solvents are highly toxic. These polymers themselves are only slightly resistant to partial discharges that occur on the wire surface above a certain field strength.
  • the invention has for its object to provide a wire that is resistant to partial discharges, and to show a method with which such a wire can be produced easily, inexpensively and at the same time in an environmentally friendly manner.
  • a wire that meets the requirements set out in the task is disclosed in claim 15.
  • the wire according to the invention has a core which forms the electrical conductor and is surrounded by at least one inner layer and at least one coating applied thereon. This ensures that the wire is resistant to partial discharges, so that it is particularly well suited for use in electrical devices that are fed by inverters.
  • the core of the wire is made of copper, silver, aluminum, zinc, tin or an alloy of two or more of these metals. In addition, it is provided with a round or rectangular cross section. Before the inner layer is applied, the core is cleaned by heat treatment. Among other things, oxide layers are removed, so that the adhesive strength of the subsequent layers on the core is improved.
  • the inner layer made of a purely organic polymer in the form of polyester, polyamide, polyamide-imide or polyurethane is applied to the core.
  • the coating is then applied to this inner layer.
  • an organic / inorganic copolymer is used to form this coating. It has been shown that organically modified ceramic materials are best suited for this, since they are particularly resistant to partial discharge.
  • the coating is made from an organically modified ceramic material which is dissolved in an alcohol or an ethyl acetate for this purpose. Solvents in the form of alcohols or ethyl acetate are much less toxic than phenols and cresols, which are used as solvents in the production of layers from pure organic polymers.
  • solvent-free, organically modified ceramic materials can also be used to form the coatings.
  • Layers made from organically modified ceramic materials are cured using heat. However, it can also be done by means of UV, laser, electron or IR radiation. In this case, however, the additional use of a photoinitiator is required.
  • the curing can also be carried out using heat and radiation.
  • a top layer of paraffin forms the outermost layer of the wire according to the invention, which is applied to the coating after curing.
  • an inner layer is made of an on the metallic core, which is manufactured in the same way as described above organically modified ceramic material, which, as already mentioned above, is resistant to partial discharge.
  • This inner layer is made in the same way from the same material as the coating described above.
  • a coating of polyester, polyamide, polyamide-imide or polyurethane is applied to the preferably only partially hardened inner layer.
  • This coating is preferably fully cured together with the inner layer during a heat treatment. This achieves a stronger and more stable connection between the coating and the insulating layer.
  • a top layer of paraffin is also applied to them. This can be used to reduce dynamic and static forces that occur, for example, when winding the wires.
  • the wire 1 shown in FIG. 1 is essentially formed by a core 2 made of metal, an inner layer 4, a coating 5 and a cover layer 6.
  • the core 2 can be made of copper, silver, aluminum, zinc, tin or an alloy of two or more of these metals. In addition, it is provided with a round or rectangular cross section.
  • the core is then cleaned by subjecting it to heat treatment at a temperature between 300 ° C and 600 ° C in a steam atmosphere.
  • An inner layer 4 with a thickness between 10 ⁇ m and 60 ⁇ m is then formed on the core 2.
  • a solution is formed from a pure organic polymer, a phenol or a cresol being used as the solvent.
  • Polyester, polyamide, polyamide-imide or polyurethane is preferably used as the polymer.
  • the use of such layers as a coating on wires has long been known.
  • this Inner layer 4 is coated with a coating 5, which is formed by a single-phase organic / inorganic copolymer.
  • an organically modified ceramic material in the form of a thioether acrylate silane is preferably used.
  • tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate and 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane and 10 to 70 mol% tetraethoxysilane based on the thioether acrylate silane are used as starting components for the inorganic condensation.
  • This organically modified ceramic material is described in detail in EP-A-0450624 and EP-A-0451709.
  • a solution is formed from the organically modified ceramic material and an acetic acid ester in the form of butyl acetate or 2-ethoxyethyl acetate.
  • 10 to 50% by weight of SiO 2 based on the amount of the organically modified ceramic material used, can be added to the solution to increase the inorganic content.
  • the SiO 2 has a particle size between 50 and 100 nm.
  • This solution is applied to the inner layer 4 using a known coating method. The application is repeated until the coating 5 has the desired thickness.
  • the finished coating 5 should have a thickness between 5 microns to 50 microns.
  • the coating 5 is then cured during a time-defined heat treatment at a temperature between 300 ° C and 600 ° C.
  • the coating 5 can also be cured by means of UV, laser, electron or IR radiation. In this case, however, the use of an additional photoinitiator is required.
  • a combination of heat and radiation also enables the coating 5 to harden.
  • Other organically modified ceramic materials can also be used to form the coating 5.
  • the process according to the invention is not restricted to the use of thioether acrylate silane.
  • a cover layer 6 is then applied to the hardened coating 5, which improves the windability of the wire 1. Paraffin is preferably used to form the cover layer 6.
  • the thickness of the cover layer 6 is chosen to be less than 1 ⁇ m.
  • the partial discharge stability was measured on wires according to the invention with a core diameter of 0.315 mm and a total thickness of the inner layer and the coating of 24 ⁇ m.
  • the inner layer 4 has a thickness of 15 ⁇ m and the coating 5 has a thickness of 9 ⁇ m. Measurements were also made on wires made by known methods. The tests were carried out on standardized twist samples with 23 strokes over a length of 12.5 cm.
  • the verification partial discharge stability was achieved in converter operation with a repetition frequency of the converter pulses of 43.7 kHz and a pulse voltage of 1.2 kV or 1.4 kV. 3 shows the service life of the wires tested under partial discharge conditions as a function of the insulation thickness. As can be seen in FIG. 3, the average life of the wires according to the invention is approximately a factor 34 longer than the life of the wires which are produced by known methods.
  • FIG. 2 shows a variant of the wire 1 shown in FIG. 1.
  • This is essentially formed by a core 2 made of metal, an inner layer 4, a coating 5 and a cover layer 6.
  • the core 2 of the wire 1 forming the electrical conductor is produced in the same way and from the same materials as is explained in the description of FIG.
  • the inner layer 4, which is produced from an organic / inorganic copolymer, is applied to the cleaned core 2.
  • an intermediate layer (not shown here) can first be arranged on the cleaned core 2. This is preferably made of epoxy resin, polyamide or polyvinyl acetal with a thickness that is not greater than 10 microns.
  • the inner layer 4 is formed using the same materials and in the same way as the production of the coating 5 shown in FIG. 1 and explained in the associated description. It is possible to initially only partially harden the inner layer 4. Subsequently, a coating 5 made of polyester, polyamide, polyamide-imide or polyurethane is applied to the inner layer 4. The coating 5 is then completely cured together with the inner layer 4 during a time-defined heat treatment at a temperature between 300 ° C. and 600 ° C. Because the coating 5 is applied to the only partially hardened inner layer 4, a stronger and more stable connection between the two layers 4 and 5 can be achieved. After the two layers 4 and 5 have hardened, a cover layer 6, for example made of paraffin, is applied to them, as in the embodiment according to FIG. 1. This reduces dynamic and static forces that occur, for example, when winding such wires.

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Abstract

Prodn. of a wire (1) with a metal core (2) serving as an electrical conductor, surrounded by insulating layer(s) (4,5,6) comprises cleaning the core and applying coating(s) (4) of a pure organic polymer and then coating(s) (5) of a one-phase organic/inorganic copolymer. Also claimed are: (i) a process in which the one-phase copolymer is used for the inner layer (4) and the pure organic polymer is used for the next layer (5); and (ii) the coated wires.

Description

Die Erfindung bezieht auf einen Draht mit einem als elektrischen Leiter dienenden metallischen Kern, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Drahts gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 6 und 15.The invention relates to a wire with a metallic core serving as an electrical conductor, and to a method for producing such a wire according to the preamble of claims 1, 6 and 15.

Drähte dieser Art kommen beispielsweise bei der Herstellung von Niederspannungsmotoren zum Einsatz, und sind dann erforderlich, wenn diese von Umrichtern gespeist werden. Die bis jetzt verwendeten Drähte weisen einen metallischen Kern auf, der von einem Lack überzogen ist. Die hierfür verwendeten Lacke bestehen aus rein organischen Polymeren in Form von Polyestern, Polyamiden, Polyamid-Imiden oder Polyurethanen, die zur Ausbildung der Lacke in Phenol oder Kresol gelöst werden. Von Nachteil hierbei ist, daß diese Lösungsmittel stark toxisch sind. Diese Polymere selbst sind nur wenig beständig gegenüber Teilentladungen, die ab einer bestimmten Feldstärke an der Drahtoberfläche auftreten.Wires of this type are used, for example, in the manufacture of low-voltage motors and are required when these are fed by converters. The wires used up to now have a metallic core that is coated with a varnish. The lacquers used for this purpose consist of purely organic polymers in the form of polyesters, polyamides, polyamide imides or polyurethanes, which are dissolved in phenol or cresol to form the lacquers. The disadvantage here is that these solvents are highly toxic. These polymers themselves are only slightly resistant to partial discharges that occur on the wire surface above a certain field strength.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Draht zu schaffen, der gegenüber Teilentladungen beständig ist, sowie ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem ein solcher Draht einfach, kostengünstig und zugleich umweltverträglich hergestellt werden kann.The invention has for its object to provide a wire that is resistant to partial discharges, and to show a method with which such a wire can be produced easily, inexpensively and at the same time in an environmentally friendly manner.

Ein Verfahren, mit dem ein solcher Draht hergestellt werden kann, ist in Patentanspruch 1 bzw. 6 offenbart.A method with which such a wire can be produced is disclosed in claims 1 and 6, respectively.

Ein Draht, der die in der Aufgabe gestellten Anforderungen erfüllt, ist in Patentanspruch 15 offenbart.A wire that meets the requirements set out in the task is disclosed in claim 15.

Der erfindungsgemäße Draht weist einen, den elektrischen Leiter bildenden Kern auf, der von wenigstens einer Innenschicht und mindestens einem darauf aufgetragenen Überzug umgeben ist. Hierdurch wird erreicht, daß der Draht gegen Teilentladungen beständig ist, so daß er besonders gut für den Einsatz in elektrischen Geräten geeignet ist, die von Invertern gespeist werden. Der Kern des Drahtes wird aus Kupfer, Silber, Aluminium, Zink, Zinn oder einer Legierung aus zwei oder mehreren dieser Metalle hergestellt. Zusätzlich wird er mit einem runden oder rechteckigen Querschnitt versehen. Vor dem Auftragen der Innenschicht wird der Kern durch Wärmebehandlung gereinigt. Hierbei werden unter anderem Oxidschichten entfernt, so daß die Haftfestigkeit der nachfolgenden Schichten auf dem Kern verbessert wird. Anschließend wird auf den Kern die Innenschicht aus einem rein organischen Polymer in Form von Polyester, Polyamid, Polyamid-Imid oder Polyurethan aufgetragen. Auf diese Innenschicht wird dann der Überzug aufgebracht. Für die Ausbildung dieses Überzugs wird erfindungsgemäß ein organisch/anorganisches Copolymer verwendet. Es hat sich gezeigt, daß organisch modifizierte keramische Werkstoffe hierfür am besten geeignet sind, da sie besonders gut gegen Teilentladung beständig sind. Der Überzugs wird erfindungsgemäß aus einem organisch modifizierten keramischen Werkstoff gefertigt, der hierfür in einem Alkohol oder einem Essigester gelöst wird. Lösungmittel in Form von Alkoholen oder Essigestern sind wesentlich weniger toxisch als Phenole und Kresole, die als Lösungsmittel bei der Herstellung von Schichten aus reinen organischen Polymeren verwendet werden. In besonderen Fällen können auch lösungsmittelfreie organisch modifizierte keramische Werkstoffe für die Ausbildung der Überzüge verwendet werden. Die Aushärtung von Shichten aus organisch modifizierten keramischen Werkstoffen erfolgt mittels Wärme. Sie kann jedoch auch mittels UV-, Laser-, Elektronen- oder IR-Strahlung erfolgen. In diesem Fall ist jedoch die zusätzliche Verwendung eines Photoinitiators erforderlich. Die Aushärtung kann zudem auch mittels Wärme und Strahlung durchgeführt werden. Ein Deckschicht aus Paraffin bildet die äußerste Schicht des erfindungsgemäßen Drahts, die nach dem Aushärten auf den Überzug aufgetragen wird.The wire according to the invention has a core which forms the electrical conductor and is surrounded by at least one inner layer and at least one coating applied thereon. This ensures that the wire is resistant to partial discharges, so that it is particularly well suited for use in electrical devices that are fed by inverters. The core of the wire is made of copper, silver, aluminum, zinc, tin or an alloy of two or more of these metals. In addition, it is provided with a round or rectangular cross section. Before the inner layer is applied, the core is cleaned by heat treatment. Among other things, oxide layers are removed, so that the adhesive strength of the subsequent layers on the core is improved. Then the inner layer made of a purely organic polymer in the form of polyester, polyamide, polyamide-imide or polyurethane is applied to the core. The coating is then applied to this inner layer. According to the invention, an organic / inorganic copolymer is used to form this coating. It has been shown that organically modified ceramic materials are best suited for this, since they are particularly resistant to partial discharge. According to the invention, the coating is made from an organically modified ceramic material which is dissolved in an alcohol or an ethyl acetate for this purpose. Solvents in the form of alcohols or ethyl acetate are much less toxic than phenols and cresols, which are used as solvents in the production of layers from pure organic polymers. In special cases, solvent-free, organically modified ceramic materials can also be used to form the coatings. Layers made from organically modified ceramic materials are cured using heat. However, it can also be done by means of UV, laser, electron or IR radiation. In this case, however, the additional use of a photoinitiator is required. The curing can also be carried out using heat and radiation. A top layer of paraffin forms the outermost layer of the wire according to the invention, which is applied to the coating after curing.

Bei einer anderen Ausführungsform des Drahts wird auf den metallischen Kern, der in gleicher Weise hergestellt wird wie oben beschrieben, eine Innenschicht aus einem organisch modifizierten keramische Werkstoff auf getragen, der wie bereits oben erwähnt gegenüber Teilentladung beständig ist. Diese Innenschicht wird in gleicher Weise aus dem gleichen Werkstoff wie der oben beschriebene Überzug hergestellt. Im Anschluß daran wird auf die vorzugsweise nur teilweise ausgehärtete Innenschicht ein Überzug aus Polyester, Polyamid, Polyamid-Imid oder Polyurethan aufgetragen. Dieser Überzug wird vorzugsweise zusammen mit der Innenschicht während einer Wärmebehandung vollständig ausgehärtet. Hierdurch wird eine festere und beständigere Verbindung zwischen dem Überzug und der Isolierschicht erzielt. Nach dem Aushärten von Überzug und Isolierschicht wird auf diese ebenfalls eine Deckschicht aus Paraffin aufgetragen. Hiermit lassen sich dynamische und statische Kräfte reduzieren, die beispielsweise beim Wickeln der Drähte auftreten.In another embodiment of the wire, an inner layer is made of an on the metallic core, which is manufactured in the same way as described above organically modified ceramic material, which, as already mentioned above, is resistant to partial discharge. This inner layer is made in the same way from the same material as the coating described above. Subsequently, a coating of polyester, polyamide, polyamide-imide or polyurethane is applied to the preferably only partially hardened inner layer. This coating is preferably fully cured together with the inner layer during a heat treatment. This achieves a stronger and more stable connection between the coating and the insulating layer. After the coating and insulating layer have hardened, a top layer of paraffin is also applied to them. This can be used to reduce dynamic and static forces that occur, for example, when winding the wires.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind in den Unteransprüchen offenbart.Further features essential to the invention are disclosed in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of schematic drawings.

Es zeigen:

Fig. 1
einen erfindungsgemäßen Draht im Schnitt,
Fig. 2
eine Variante des erfindungsgemäßen Drahts,
Fig. 3
die Weibull-Verteilung der Lebensdauer von Drähten unterschiedlicher Herstellungsformen.
Show it:
Fig. 1
a wire according to the invention in section,
Fig. 2
a variant of the wire according to the invention,
Fig. 3
the Weibull distribution of the lifespan of wires of different manufacturing forms.

Der in Fig.1 dargestellte Draht 1 wird im wesentlichen durch einen Kern 2 aus Metall einen Innenschicht 4, einen Überzug 5 und eine Deckschicht 6 gebildet. Der Kern 2 kann aus Kupfer, Silber, Aluminium, Zink, Zinn oder einer Legierung aus zwei oder mehreren dieser Metalle hergestellt werden. Zusätzlich wird er mit einem runden oder rechteckigen Querschnitt versehen. Anschließend wird der Kern gereinigt, indem er in einer Dampfatmosphäre einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 300°C und 600°C unterzogen wird. Daraufhin wird auf dem Kern 2 eine Innenschicht 4 mit einer Dicke zwischen 10µm und 60 µm ausgebildet. Hierfür wird eine Lösung aus einem reinen organischen Polymer gebildet, wobei als Lösungsmittel ein Phenol oder ein Kresol verwendet wird. Als Polymer wird vorzugsweise Polyester, Polyamid, Polyamid-Imid oder Polyurethan verwendet. Die Verwendung solcher Schichten als Überzug von Drähten ist bereits seit langem bekannt. Nach dem Aushärten dieser Innenschicht 4 wird auf diese ein Überzug 5 aufgebracht, der durch ein einphasiges organisch/anorganisches Copolymer gebildet wird. Vorzugsweise wird dafür ein organisch modifizierter keramischer Werkstoff in Form eines Thioetheracrylatsilan verwendet. Hierfür werden beispielsweise Tris (2-hydroxyethyl)isocyanurat-triacrylat und 3-Mercaptopropylmethyldimethoxysilan und 10 bis 70 Mol% Tetraethoxysilan bezogen auf das Thioetheracrylatsilan als Ausgangskomponenten für die anorganische Kondensation verwendet. Dieser organisch modifizierte keramische Werkstoff ist in der EP-A-0450624 und der EP-A-0451709 ausführlich beschrieben. Für die Ausbildung des Überzugs 5 wird aus dem organisch modifizierten keramischen Werkstoff und einem Essigsäureester in Form von Butyacetat oder 2-Ethoxyethylacetat eine Lösung gebildet. Der Lösung können noch 10 bis 50 Gew% Si02 bezogen auf die Menge des verwendeten organisch modifizierten keramischen Werkstoffs zur Erhöhung des anorganischen Anteils beigemischt werden. Das SiO2 weist eine Teilchengröße zwischen 50 und 100 nm auf. Diese Lösung wird mit Hilfe eines bekannten Beschichtungsverfahrens auf die Innenschicht 4 aufgetragen. Das Auftragen wird so oft wiederholt, bis der Überzug 5 die gewünschte Dicke aufweist. Der fertige Überzug 5 sollte eine Dicke zwischen 5 µm bis 50 µm aufweisen. Der Überzug 5 wird anschließend während einer zeitlich definierten Wärmebehandung bei einer Temperatur zwischen 300°C und 600°C ausgehärtet. Die Aushärtung des Überzugs 5 kann auch mittels UV-, Laser-, Elektronen- oder IR-Strahlung erfolgen. In diesem Fall ist jedoch die Verwendung eines zusätzlichen Photoinitiators erforderlich. Eine Kombination von Wärme und Strahlung ermöglicht ebenfalls die Aushärtung des Überzugs 5. Für die Ausbildung des Überzugs 5 können auch andere organisch modifizierte keramische Werkstoffe verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Verwendung von Thioetheracrylatsilan beschränkt. Auf den ausgehärteten Überzug 5 wird anschließend noch eine Deckschicht 6 aufgetragen, welche die Wickelbarkeit des Drahts 1 verbessert. Für die Ausbildung der Deckschicht 6 wird vorzugsweise Paraffin verwendet. Die Dicke der Deckschicht 6 wird kleiner 1µm gewählt.The wire 1 shown in FIG. 1 is essentially formed by a core 2 made of metal, an inner layer 4, a coating 5 and a cover layer 6. The core 2 can be made of copper, silver, aluminum, zinc, tin or an alloy of two or more of these metals. In addition, it is provided with a round or rectangular cross section. The core is then cleaned by subjecting it to heat treatment at a temperature between 300 ° C and 600 ° C in a steam atmosphere. An inner layer 4 with a thickness between 10 μm and 60 μm is then formed on the core 2. For this purpose, a solution is formed from a pure organic polymer, a phenol or a cresol being used as the solvent. Polyester, polyamide, polyamide-imide or polyurethane is preferably used as the polymer. The use of such layers as a coating on wires has long been known. After curing this Inner layer 4 is coated with a coating 5, which is formed by a single-phase organic / inorganic copolymer. For this purpose, an organically modified ceramic material in the form of a thioether acrylate silane is preferably used. For this purpose, for example, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate and 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane and 10 to 70 mol% tetraethoxysilane based on the thioether acrylate silane are used as starting components for the inorganic condensation. This organically modified ceramic material is described in detail in EP-A-0450624 and EP-A-0451709. For the formation of the coating 5, a solution is formed from the organically modified ceramic material and an acetic acid ester in the form of butyl acetate or 2-ethoxyethyl acetate. 10 to 50% by weight of SiO 2, based on the amount of the organically modified ceramic material used, can be added to the solution to increase the inorganic content. The SiO 2 has a particle size between 50 and 100 nm. This solution is applied to the inner layer 4 using a known coating method. The application is repeated until the coating 5 has the desired thickness. The finished coating 5 should have a thickness between 5 microns to 50 microns. The coating 5 is then cured during a time-defined heat treatment at a temperature between 300 ° C and 600 ° C. The coating 5 can also be cured by means of UV, laser, electron or IR radiation. In this case, however, the use of an additional photoinitiator is required. A combination of heat and radiation also enables the coating 5 to harden. Other organically modified ceramic materials can also be used to form the coating 5. The process according to the invention is not restricted to the use of thioether acrylate silane. A cover layer 6 is then applied to the hardened coating 5, which improves the windability of the wire 1. Paraffin is preferably used to form the cover layer 6. The thickness of the cover layer 6 is chosen to be less than 1 μm.

Die Teilentladungsstabilität wurde an erfindungsgemäßen Drähten mit einem Kerndurchmesser von 0,315mm und einer Gesamtdicke der Innenschicht und des Überzugs von 24 µm gemessen. Dabei weist die Innenschicht 4 eine Dicke von 15 µm und der Überzug 5 eine Dicke von 9 µm auf. Messungen wurden ebenfalls an Drähten durchgeführt, die nach bekannten Verfahren hergestellt sind. Die Prüfungen erfolgten an genormten Twistproben mit 23 Schlägen auf eine Länge von 12,5cm. Die Überprüfung der Teilentladungsstabilität erfolgte im Umrichterbetrieb bei einer Wiederholfrequenz der Umrichterpulse von 43,7 kHz und einer Pulsspannung von 1,2 kV bzw. 1,4 kV. Fig. 3 zeigt die Lebensdauer der getesteten Drähte unter Teilentladungsbedingungen in Abhänigkeit der Isolierdicke. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, ist die mittlere Lebensdauer der erfindungsgemäßen Drähte etwa um einen Faktor 34 größer als die Lebensdauer der Drähte, die nach bekannten Verfahren hergestellt sind.The partial discharge stability was measured on wires according to the invention with a core diameter of 0.315 mm and a total thickness of the inner layer and the coating of 24 μm. The inner layer 4 has a thickness of 15 μm and the coating 5 has a thickness of 9 μm. Measurements were also made on wires made by known methods. The tests were carried out on standardized twist samples with 23 strokes over a length of 12.5 cm. The verification partial discharge stability was achieved in converter operation with a repetition frequency of the converter pulses of 43.7 kHz and a pulse voltage of 1.2 kV or 1.4 kV. 3 shows the service life of the wires tested under partial discharge conditions as a function of the insulation thickness. As can be seen in FIG. 3, the average life of the wires according to the invention is approximately a factor 34 longer than the life of the wires which are produced by known methods.

Fig. 2 zeigt eine Variante des in Fig. 1 dargestellten Drahts 1. Dieser wird im wesentlichen durch einen Kern 2 aus Metall, eine Innenschicht 4, einen Überzug 5 und eine Deckschicht 6 gebildet. Der den elektrischen Leiter bildende Kern 2 des Drahts 1 wird in gleicher Weise und aus den gleichen Werkstoffen hergestellt, wie es in der Beschreibung zu Fig.1 erläutert ist. Auf den gereinigten Kern 2 wird die Innenschicht 4 aufgetragen, die aus einem organisch/anorganischen Copolymer gefertigt wird. Um die Haftfestigkeit der Innenschicht 4 auf dem Kern 2 zu verbessern, kann auf dem gereinigten Kern 2 zunächst eine Zwischenschicht (hier nicht dargestellt) angeordnet werden. Diese wird vorzugsweise aus Epoxidharz, Polyamid oder Polyvinylacetal mit einer Dicke, die nicht größer als 10µm ist, gebildet. Die Ausbildung der Innenschicht 4 erfolgt unter Verwendung der gleichen Werkstoffe und in gleicher Weise wie die Herstellung des in Fig. 1 dargestellten und in der zugehörigen Beschreibung erläuterten Überzugs 5. Es besteht die Möglichkeit, die Innenschicht 4 zunächst nur teilweise auszuhärten. Im Anschluß daran wird auf die Innenschicht 4 ein Überzug 5 aus Polyester, Polyamid, Polyamid-Imid oder Polyurethan aufgetragen. Der Überzug 5 wird dann zusammen mit der Innenschicht 4 während einer zeitlich definierten Wärmebehandung bei einer Temperatur zwischen 300 °C und 600 °C vollständig ausgehärtet. Dadurch, daß der Überzug 5 auf die nur teilweise ausgehärtete Innenschicht 4 aufgetragen wird, kann eine festere und beständigere Verbindung zwischen beiden Schichten 4 und 5 erreicht werden. Nach dem Aushärten der beiden Schichten 4 und 5 wird auf diese ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 eine Deckschicht 6 beispielsweise aus Paraffin aufgetragen. Hiermit werden dynamische und statische Kräfte reduziert, die beispielsweise beim Wickeln solcher Drähte auftreten.FIG. 2 shows a variant of the wire 1 shown in FIG. 1. This is essentially formed by a core 2 made of metal, an inner layer 4, a coating 5 and a cover layer 6. The core 2 of the wire 1 forming the electrical conductor is produced in the same way and from the same materials as is explained in the description of FIG. The inner layer 4, which is produced from an organic / inorganic copolymer, is applied to the cleaned core 2. In order to improve the adhesive strength of the inner layer 4 on the core 2, an intermediate layer (not shown here) can first be arranged on the cleaned core 2. This is preferably made of epoxy resin, polyamide or polyvinyl acetal with a thickness that is not greater than 10 microns. The inner layer 4 is formed using the same materials and in the same way as the production of the coating 5 shown in FIG. 1 and explained in the associated description. It is possible to initially only partially harden the inner layer 4. Subsequently, a coating 5 made of polyester, polyamide, polyamide-imide or polyurethane is applied to the inner layer 4. The coating 5 is then completely cured together with the inner layer 4 during a time-defined heat treatment at a temperature between 300 ° C. and 600 ° C. Because the coating 5 is applied to the only partially hardened inner layer 4, a stronger and more stable connection between the two layers 4 and 5 can be achieved. After the two layers 4 and 5 have hardened, a cover layer 6, for example made of paraffin, is applied to them, as in the embodiment according to FIG. 1. This reduces dynamic and static forces that occur, for example, when winding such wires.

Claims (19)

Verfahren zur Herstellung eines Drahts (1) mit einem als elektrischen Leiter dienenden metallischen Kern (2), der von wenigstens einer elektrisch nicht leitenden Schicht (4, 5, 6) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) gereinigt und anschließend darauf wenigstens eine Innenschicht (4) aus einem reinen organischen Polymer und nachfolgend mindestens ein Überzug (5) aus einem einphasigen organisch/anorganischen Copolymer aufgebracht wird.Method for producing a wire (1) with a metallic core (2) serving as an electrical conductor, which is surrounded by at least one electrically non-conductive layer (4, 5, 6), characterized in that the core (2) is cleaned and subsequently thereupon at least one inner layer (4) made of a pure organic polymer and subsequently at least one coating (5) made of a single-phase organic / inorganic copolymer is applied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) aus Kupfer, Silber, Aluminium, Zink, Zinn oder einer Legierung aus zwei oder mehreren dieser Metalle gefertigt und mit einem runden oder rechteckigen Querschnitt versehen wird, daß der Kern (2) anschließend in einer Dampfatmosphäre durch einer Wärmebehandlung bei einer Temperartur zwischen 300°C und 600°C gereinigt und daraufhin die Innenschicht (4) und im Anschluß daran der Überzug (5) aufgebracht wird.A method according to claim 1, characterized in that the core (2) is made of copper, silver, aluminum, zinc, tin or an alloy of two or more of these metals and is provided with a round or rectangular cross section, that the core (2) then cleaned in a steam atmosphere by heat treatment at a temperature between 300 ° C and 600 ° C and then the inner layer (4) and then the coating (5) is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Innenschicht (4) aus Polyester, Polyamid, Polyamid-Imid oder Polyurethan gebildet und nach dem Auftragen ausgehärtet wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the inner layer (4) is formed from polyester, polyamide, polyamide-imide or polyurethane and is hardened after application. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (5) aus einphasigen organisch/anorganischen Copolymeren in Form von organisch modifizierten keramischen Werkstoffen gebildet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the coating (5) is formed from single-phase organic / inorganic copolymers in the form of organically modified ceramic materials. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innenschicht (4) eine Lösung bestehend aus einem organisch modifizierten keramischen Werkstoff und wenigstens einem Alkohol oder einem Essigsäureester zur Ausbildung des Überzugs (5) ein oder mehrfach so aufgetragen wird, daß der Überzug (5) nach dem Aushärten eine Dicke zwischen 5 µm und 50 µm aufweist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a solution consisting of an organically modified ceramic material and at least one alcohol or an acetic acid ester for forming the coating (5) is applied one or more times to the inner layer (4) in such a way that the coating (5) has a thickness between 5 microns and 50 microns after curing. Verfahren zur Herstellung eines Drahts (1) mit einem als elektrischen Leiter dienenden metallischen Kern (2), der von wenigstens einer elektrisch nicht leitenden Schicht (4, 5, 6) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) gereinigt und anschließend darauf wenigstens eine Innenschicht (4) aus einem einphasigen organisch/anorganischen Copolymer und im Anschluß daran ein Überzug (5) aus einem reinen organischen Poymer aufgebracht wird.Method for producing a wire (1) with a metallic core (2) serving as an electrical conductor, which is surrounded by at least one electrically non-conductive layer (4, 5, 6), characterized in that the core (2) cleaned and then at least one inner layer (4) made of a single-phase organic / inorganic copolymer and then a coating (5) made of a pure organic polymer is applied. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (4) aus einphasigen organisch/anorganischen Copolymeren in Form von organisch modifizierten keramischen Werkstoffen gebildet und nach dem Auftragen teilweise oder vollständig ausgehärtet wird.Method according to Claim 6, characterized in that the inner layer (4) is formed from single-phase organic / inorganic copolymers in the form of organically modified ceramic materials and is partially or completely cured after application. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (5) aus einem reinen organischen Polymer in Form von Polyester, Polyamid, Polyamid-Imid oder ein Polyurethan gebildet und nach dem Auftagen ausgehärtet wird.Method according to one of claims 6 or 7, characterized in that the coating (5) is formed from a pure organic polymer in the form of polyester, polyamide, polyamide-imide or a polyurethane and is hardened after application. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf den gereinigten Kern (2) eine Lösung bestehend aus einem organisch modifizierten keramischen Werkstoff und wenigstens einem Alkohol oder einem Essigsäureester zur Ausbildung der Innenschicht(4) ein oder mehrfach so aufgetragen wird, daß der Innenschicht (4) nach dem Aushärten eine Dicke zwischen 10 µm und 60 µm aufweist.Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that a solution consisting of an organically modified ceramic material and at least one alcohol or an acetic acid ester for forming the inner layer (4) is applied one or more times to the cleaned core (2), that the inner layer (4) has a thickness between 10 microns and 60 microns after curing. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 6 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Innenschicht (4) oder des Überzugs (5) aus einem organisch modifizierten keramischen Werkstoff ein Thioetheracrylatsilan verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 5 and 6 to 9, characterized in that a thioether acrylate silane is used to form the inner layer (4) or the coating (5) from an organically modified ceramic material. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung zur Ausbildung der Innenschicht (4) oder des Überzugs (5) 10 bis 50 Gew% Si02 bezogen auf die Menge des verwendeten organisch modifizierten keramischen Werkstoffs zur Erhöhung des anorganischen Anteils beigemischt werden, und daß das SiO2 eine Teilchengröße zwischen 50 und 100 nm aufweist.Method according to one of claims 1 to 5 and 6 to 10, characterized in that the solution for forming the inner layer (4) or the coating (5) 10 to 50 wt% Si0 2 based on the amount of the organically modified ceramic material used Increase in the inorganic content are admixed, and that the SiO 2 has a particle size between 50 and 100 nm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 6 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem organisch modifizierten keramischen Werkstoff gefertigten Innenschichten (4) oder Überzüge (5) thermisch während einer zeitlich definierten Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 300°C und 600°C oder unter Verwendung wenigstens eines Photoinitiators mittels UV-, Laser-, Elektronen- oder IR-Strahlung bzw. mittels Wärme und Strahlung ausgehärtet werden.Method according to one of claims 1 to 5 and 6 to 11, characterized in that the from an organically modified ceramic material manufactured inner layers (4) or coatings (5) thermally during a time-defined heat treatment at a temperature between 300 ° C and 600 ° C or using at least one photoinitiator by means of UV, laser, electron or IR radiation or by means of heat and radiation are cured. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (4) und/oder der Überzug (5) aus einem lösungsmittelfreien organisch modifizierten keramischen Werkstoff bei einer erhöhten Temperatur zwischen 70°C und 130°C oder einem lösungsmittelfreien oligomeren organisch modifizierten keramischen Werkstoff gebildet wird.Method according to one of claims 1 to 5 and 6 to 12, characterized in that the inner layer (4) and / or the coating (5) made of a solvent-free, organically modified ceramic material at an elevated temperature between 70 ° C and 130 ° C or a solvent-free oligomerically organically modified ceramic material is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß auf den Überzug (5) eine Deckschicht (6) aus Paraffin mit einer Dicke < 1µm als letzte nach außen begrenzende Schicht aufgetragen wird.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that a covering layer (6) made of paraffin with a thickness of <1 µm is applied to the coating (5) as the last layer delimiting to the outside. Draht mit einem als elektrischen Leiter dienenden metallischen Kern (2), der von wenigstens einer elektrisch nicht leitenden Schicht ( 4, 5, 6) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf den gereinigten Kern (2) wenigstens eine Innenschicht (4) und darauf mindestens ein Überzug (5) aufgetragen ist.Wire with a metallic core (2) serving as an electrical conductor, which is surrounded by at least one electrically non-conductive layer (4, 5, 6), characterized in that on the cleaned core (2) at least one inner layer (4) and thereon at least one coating (5) is applied. Draht nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) aus Kupfer, Silber, Aluminium, Zink, Zinn oder einer Legierung aus zwei oder mehreren dieser Metalle gefertigt und mit einem runden oder rechteckigen Querschnitt versehen ist, und daß auf den Kern (2) eine Innenschicht (4) aus einem reinen organischen Polymer oder aus einem einphasigen organisch/anorganischen Copolymer aufgebracht und darauf mindestens ein Überzug (5) aus einem reinen organischen Polymer oder aus einem einphasigen organisch/anorganischen Copolymer aufgetragen ist.Wire according to claim 15, characterized in that the core (2) is made of copper, silver, aluminum, zinc, tin or an alloy of two or more of these metals and is provided with a round or rectangular cross-section, and in that the core ( 2) an inner layer (4) made of a pure organic polymer or from a single-phase organic / inorganic copolymer is applied and at least one coating (5) made of a pure organic polymer or from a single-phase organic / inorganic copolymer is applied. Draht nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Innenschicht (4) oder als Überzug (5) ein einphasiges organisch/anorganisches Copolymer in Form eines organisch modifizierten keramischen Werkstoffs aufgetragen ist.Wire according to one of claims 15 or 16, characterized in that a single-phase organic / inorganic copolymer in the form of an organically modified ceramic material is applied as the inner layer (4) or as the coating (5). Draht nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Innenschicht (4) oder als Überzug (5) ein Polymer in Form von Polyestern, Polyamiden, Polyamid-Imiden oder Polyurethanen aufgetragen ist.Wire according to one of Claims 15 to 17, characterized in that a polymer in the form of polyesters, polyamides, polyamide-imides or polyurethanes is applied as the inner layer (4) or as the coating (5). Draht nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deckschicht (6) aus Paraffin mit einer Dicke < 1µm, als letzte nach außen begrenzende Schicht auf den Überzug (5) aufgetragen ist.Wire according to one of claims 15 to 18, characterized in that a cover layer (6) made of paraffin with a thickness of <1 µm is applied as the last layer delimiting to the outside on the coating (5).
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