EP0768680A2 - Wire and method of preparing the same - Google Patents

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EP0768680A2
EP0768680A2 EP96115883A EP96115883A EP0768680A2 EP 0768680 A2 EP0768680 A2 EP 0768680A2 EP 96115883 A EP96115883 A EP 96115883A EP 96115883 A EP96115883 A EP 96115883A EP 0768680 A2 EP0768680 A2 EP 0768680A2
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EP
European Patent Office
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coating
core
ceramic material
organically modified
layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96115883A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0768680A3 (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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Publication date
Application filed by ABB Patent GmbH filed Critical ABB Patent GmbH
Publication of EP0768680A2 publication Critical patent/EP0768680A2/en
Publication of EP0768680A3 publication Critical patent/EP0768680A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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

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 and 13.
  • 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 the solvents are highly toxic.
  • the polymers themselves are only slightly resistant to partial discharges that occur on the wire surface above a certain field strength.
  • the invention is therefore based on the object of creating a wire which is resistant to partial discharges, and to show a method with which such a wire can be produced simply, inexpensively and at the same time in an environmentally friendly manner.
  • a method with which such a wire can be produced is disclosed in claim 1.
  • a wire that meets the requirements set out in the task is disclosed in claim 13.
  • the wire according to the invention has a core forming the electrical conductor, which is surrounded by a coating directly or with the interposition of an intermediate layer. This has the advantage that it is resistant to partial discharges that occur during the operation of the wires with an inverter.
  • 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 coating is applied, the core is cleaned and, if necessary, subjected to a heat treatment. Among other things, oxide layers are removed, so that the adhesive strength of the subsequent layers on the core is improved.
  • an intermediate layer in the form of an epoxy resin, a polyamide or a polyvinyl acetal can first be applied to the core in a predetermined thickness which is not greater than 10 ⁇ m. If sufficient adhesive strength is to be expected between the core and the layers to be applied due to a suitable choice of materials, the intermediate layer can be dispensed with. If an intermediate layer is used, the coating is then applied to this. According to the invention, an organic / inorganic copolymer is used to form the coating. It has been shown that organically modified ceramic materials are best suited for this.
  • the organically modified ceramic materials are dissolved in alcohols or in ethyl acetate.
  • the advantage of these solvents is that they are significantly less toxic than the phenols and cresols used for standard coatings.
  • solvent-free, organically modified ceramic materials can also be used to form the coatings.
  • the coatings to be formed on a core have a thickness between 10 ⁇ m and 70 ⁇ m.
  • the coatings can be cured with heat after application. Curing can also be carried out using UV, laser, electron or IR radiation. In this case, however, the additional use of an additional photoinitiator is required. However, 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.
  • a coating in the form of an organically modified ceramic material which is resistant to partial discharge is applied to the metallic core, which is produced in the same manner as described above, directly or with the interposition of an intermediate layer.
  • an additional insulating layer made of polyester, polyamide, polyamide-imide or polyurethane is applied.
  • the insulating layer is preferably completely cured together with the coating 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 and a coating 4.
  • 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 intermediate layer 3 in the form of an epoxy resin, a polyamide or a polyvinyl acetal is first applied to the core in a thickness between 1 ⁇ m and 10 ⁇ m.
  • the intermediate layer can be dispensed with.
  • the coating 4 is then applied to this.
  • a single-phase organic / inorganic copolymer is used to form the coating 4. It has been shown that organically modified ceramic materials are best suited for this.
  • the coating is made of a thioether acrylate silane.
  • tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate and 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane as well as 10 to 70 mol% tetraethoxysilane based on the thioether acrylate silane are used as starting components for the inorganic condensation.
  • This single-phase organic / inorganic copolymer 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.
  • SiO 2 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 intermediate layer 3 with the aid of a known coating method. The application is repeated until the coating 4 has the desired thickness. In the finished coating 4, this should be between 10 ⁇ m and 70 ⁇ m.
  • the coating 4 is then cured during a time-defined heat treatment at a temperature between 300 ° C and 600 ° C.
  • the coating 4 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 likewise enables the coating 4 to harden.
  • a cover layer 6 is then applied to the hardened coating 4, which improves the windability of the wire.
  • 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 thickness of the layers applied to the core of 17 ⁇ m, as well as on wires which were produced by known methods. The tests were carried out on standardized twist samples with 23 strokes over a length of 12.5 cm.
  • Fig. 3 shows the Weibull distribution of the life of the tested wires under partial discharge conditions with 1130V peak voltage.
  • the average life of the wires according to the invention is approximately a factor of 60 greater than the life of the wires which are produced by known methods.
  • Fig. 2 shows a variant of the wire shown in Fig.1.
  • the only difference between the two wires 1 is an additional insulating layer 5, which is applied directly to the surface of the coating 4.
  • the same components are therefore provided with the same reference numerals.
  • 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 coating 4 is applied directly to the treated core 2 or with the interposition of an intermediate layer 3.
  • the design of the coating 4 is also carried out in the same way as explained in the description belonging to FIG. 1. 1, the coating 4 is only partially cured during the heat treatment.
  • the insulating layer 5 made of polyester, polyamide, polyamide-imide or polyurethane is applied to the coating 4.
  • the insulating layer 5 is fully cured together with the coating 3 during a heat treatment at a temperature defined between 300 ° C. and 600 ° C. Because the insulating layer is applied to the only partially cured coating, a stronger and more permanent connection between the two layers 4 and 5 can be achieved.
  • a covering layer 6, for example made of paraffin is applied to them, as in the embodiment according to FIG. 1. This can be used to reduce dynamic and static forces which occur, for example, when winding such wires 1.

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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) (3, 4, 5, 6) comprises cleaning the core, applying coating(s) (4) of a one-phase organic/inorganic copolymer, either directly or on an intermediate layer (3), and curing the coating (4). Also claimed is a coated wire.

Description

Die Erfindung bezieht auf einen Draht mit einem als elektrischen Leiter dienenden metallischen Kern, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Drahtes gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 13.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 and 13.

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 die Lösungsmittel stark toxisch sind. Die 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 the solvents are highly toxic. The polymers themselves are only slightly resistant to partial discharges that occur on the wire surface above a certain field strength.

Der Erfindung liegt deshalb 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 is therefore based on the object of creating a wire which is resistant to partial discharges, and to show a method with which such a wire can be produced simply, 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 offenbart.A method with which such a wire can be produced is disclosed in claim 1.

Ein Draht, der die in der Aufgabe gestellten Anforderungen erfüllt, ist in Patentanspruch 13 offenbart.A wire that meets the requirements set out in the task is disclosed in claim 13.

Der erfindungsgemäße Draht weist einen, den elektrischen Leiter bildenden Kern auf, der direkt oder unter Zwischenfügen einer Zwischenschicht von einem Überzug umgeben ist. Dieser weist den Vorteil auf, daß er gegen Teilentladungen beständig ist, die während des Betriebs der Drähte mit einem Inverter auftreten. 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 des Überzugs wird der Kern gereinigt und gegebenenfalls einer Wärmebehandlung unterzogen. Hierbei werden unter anderem Oxidschichten entfernt, so daß die Haftfestigkeit der nachfolgenden Schichten auf dem Kern verbessert werden. Um die Haftfestigkeit und die Verbindung der nachfolgenden Schichten mit dem Kern weiter zu verbessern, kann auf den Kern zunächst eine Zwischenschicht in Form eines Epoxidharzes, eines Polyamids oder eines Polyvinylacetals in einer vorgegebenen Dicke, die nicht größer als 10µm ist, aufgetragen werden. Falls zwischen dem Kern und den aufzutragenden Schichten auf Grund einer geeigneten Wahl der Werkstoffe eine ausreichende Haftfestigkeit zu erwarten ist, kann auf die Zwischenschicht verzichtet werden. Bei Verwendung einer Zwischenschicht wird auf diese dann der Überzug aufgetragen. Für die Ausbildung des Überzugs wird erfindungsgemäß ein organisch/anorganisches Copolymer verwendet. Es hat sich gezeigt, daß organisch modifizierte keramische Werkstoffe, hierfür am besten geeignet sind. Für die Ausbildung des auf den Kern aufzutragenden Überzugs werden die organisch modifizierten keramischen Werkstoffe in Alkoholen oder in Essigestern gelöst. Diese Lösungsmittel haben den Vorteil, daß sie deutlich weniger toxisch sind als Phenole und Kresole, die für Standardlacke verwendet werden. In besonderen Fällen können auch lösungsmittelfreie organisch modifizierte keramische Werkstoffe für die Ausbildung der Überzüge verwendet werden. Erfindungsgemäß weisen die auf einem Kern auszubildenden Überzüge eine Dicke zwischen 10 µm und 70µm auf. Die Überzüge lassen sich nach dem Auftragen mittels Wärme aushärten. Die Aushärtung kann auch mittels UV-, Laser-, Elektronen- oder IR-Strahlung erfolgen. In diesem Fall ist jedoch die zusätzliche Verwendung eines zusätzlichen Photoinitiators erforderlich. Die Aushärtung kann jedoch auch mittels Wärme und Strahlung durchgeführt werden. Ein Deckschicht aus Paraffin bildet die äußerste Schicht des erfindungsgemäßen Drahts.The wire according to the invention has a core forming the electrical conductor, which is surrounded by a coating directly or with the interposition of an intermediate layer. This has the advantage that it is resistant to partial discharges that occur during the operation of the wires with an inverter. 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 coating is applied, the core is cleaned and, if necessary, subjected to a heat treatment. Among other things, oxide layers are removed, so that the adhesive strength of the subsequent layers on the core is improved. In order to further improve the adhesive strength and the connection of the subsequent layers to the core, an intermediate layer in the form of an epoxy resin, a polyamide or a polyvinyl acetal can first be applied to the core in a predetermined thickness which is not greater than 10 μm. If sufficient adhesive strength is to be expected between the core and the layers to be applied due to a suitable choice of materials, the intermediate layer can be dispensed with. If an intermediate layer is used, the coating is then applied to this. According to the invention, an organic / inorganic copolymer is used to form the coating. It has been shown that organically modified ceramic materials are best suited for this. To form the coating to be applied to the core, the organically modified ceramic materials are dissolved in alcohols or in ethyl acetate. The advantage of these solvents is that they are significantly less toxic than the phenols and cresols used for standard coatings. In special cases, solvent-free, organically modified ceramic materials can also be used to form the coatings. According to the invention, the coatings to be formed on a core have a thickness between 10 μm and 70 μm. The coatings can be cured with heat after application. Curing can also be carried out using UV, laser, electron or IR radiation. In this case, however, the additional use of an additional photoinitiator is required. However, 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.

Bei einer anderen Ausführungsform des Drahts wird auf den metallischen Kern, der in gleicher Weise hergestellt wird wie oben beschrieben, direkt oder unter Zwischenfügen einer Zwischenschicht ein Überzug in Form eines organisch modifizierten keramischen Werkstoffs aufgetragen, der gegenüber Teilentladung beständig ist. Im Anschluß daran wird auf den vorzugsweise nur teilweise ausgehärteten Überzug eine zusätzliche Isolierschicht aus Polyester, Polyamid, Polyamid-Imid oder Polyurethan aufgetragen. Die Isolierschicht wird vorzugsweise zusammen mit dem Überzug 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, a coating in the form of an organically modified ceramic material which is resistant to partial discharge is applied to the metallic core, which is produced in the same manner as described above, directly or with the interposition of an intermediate layer. This is followed by the preferably only partially cured coating an additional insulating layer made of polyester, polyamide, polyamide-imide or polyurethane is applied. The insulating layer is preferably completely cured together with the coating 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 gekennzeichnet.Further features essential to the invention are characterized 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 Herstellungsform.
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 und einem Überzug 4 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. Um die Haftfestigkeit und die Verbindung der nachfolgenden Schichten mit dem Kern 2 zu verbessern, wird auf diesen zunächst eine Zwischenschicht 3 in Form eines Epoxidharzes, eines Polyamids oder eines Polyvinylacetals in einer Dicke zwischen 1µm und 10µm aufgetragen. Falls zwischen dem Kern und den aufzutragenden Schichten auf Grund einer geeigneten Wahl der Werkstoffe eine ausreichende Haftfestigkeit zu erwarten ist, kann auf die Zwischenschicht verzichtet werden. Bei Verwendung einer Zwischenschicht 3 wird auf diese dann der Überzug 4 aufgetragen. Für die Ausbildung des Überzugs 4 wird erfindungsgemäß ein einphasiges organisch/anorganisches Copolymer verwendet. Es hat sich gezeigt, daß organisch modifizierte keramische Werkstoffe hierfür am besten geeignet sind. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Draht wird der Überzug aus einem Thioetheracrylatsilan gefertigt. Hierfür werden Tris (2-hydroxyethyl)isocyanurat-triacrylat und 3-Mercaptopropylmethyldimethoxysilan sowie 10 bis 70 Mol% Tetraethoxysilan bezogen auf das Thioetheracrylatsilan als Ausgangskomponenten für die anorganische Kondensation verwendet. Dieses einphasige organisch/anorganische Copolymer ist in der EP-A-0450624 und derEP-A-0451709 ausführlich beschrieben. Für die Ausbildung des Überzugs 4 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 Zwischenschicht 3 aufgetragen. Das Auftragen wird so oft wiederholt, bis der Überzug 4 die gewünschte Dicke aufweist. Diese sollte bei dem fertigen Überzug 4 zwischen 10 µm und 70µm betragen. Der Überzug 4 wird anschließend während einer zeitlich definierten Wärmebehandung bei einer Temperatur zwischen 300°C und 600°C ausgehärtet. Die Aushärtung des Überzugs 4 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 4. Für die Ausbildung des Überzugs 4 können auch andere organisch modifizierte keramische Werkstoff verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Verwendung von Thioetheracrylatsilan beschränkt. Auf den ausgehärteten Überzug 4 wird anschließend noch eine Deckschicht 6 aufgetragen, welche die Wickelbarkeit des Drahts verbessert. Für die Ausbildung der Deckschicht 6 wird vorzugsweise Paraffin verwendet. Die Dicke der Deckschicht 6 wird kleiner 1µm gewählt. Die Teilentladungsstabilität wurde an erfindungsgemäßen Drähten mit einem Kerndurchmesser von 0,315mm und einer Dicke der auf den Kern aufgetragenen Schichten von 17µm, sowie an Drähten, die nach bekannten Verfahren hergestellt sind, gemessen. Die Prüfungen erfolgte 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. Fig. 3 zeigt die Weibull-Verteilung der Lebensdauer der getesteten Drähte unter Teilentladungsbedingungen mit 1130V Peakspannung. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, ist die mittlere Lebensdauer der erfindungsgemäßen Drähte etwa um einen Faktor 60 größer als die Lebensdauer der Drähte, die nach bekannten Verfahren hergestellt sind.The wire 1 shown in FIG. 1 is essentially formed by a core 2 made of metal and a coating 4. 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. In order to improve the adhesive strength and the connection of the subsequent layers to the core 2, an intermediate layer 3 in the form of an epoxy resin, a polyamide or a polyvinyl acetal is first applied to the core in a thickness between 1 μm and 10 μm. If sufficient adhesive strength is to be expected between the core and the layers to be applied due to a suitable choice of materials, the intermediate layer can be dispensed with. When using an intermediate layer 3, the coating 4 is then applied to this. According to the invention, a single-phase organic / inorganic copolymer is used to form the coating 4. It has been shown that organically modified ceramic materials are best suited for this. In the case of FIG. 1 wire shown, the coating is made of a thioether acrylate silane. For this, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate and 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane as well as 10 to 70 mol% tetraethoxysilane based on the thioether acrylate silane are used as starting components for the inorganic condensation. This single-phase organic / inorganic copolymer is described in detail in EP-A-0450624 and EP-A-0451709. For the formation of the coating 4, 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 intermediate layer 3 with the aid of a known coating method. The application is repeated until the coating 4 has the desired thickness. In the finished coating 4, this should be between 10 µm and 70 µm. The coating 4 is then cured during a time-defined heat treatment at a temperature between 300 ° C and 600 ° C. The coating 4 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 likewise enables the coating 4 to harden. Other organically modified ceramic material can also be used to form the coating 4. 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 4, which improves the windability of the wire. 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. The partial discharge stability was measured on wires according to the invention with a core diameter of 0.315 mm and a thickness of the layers applied to the core of 17 μm, as well as on wires which were produced by known methods. The tests were carried out on standardized twist samples with 23 strokes over a length of 12.5 cm. The partial discharge stability was checked in converter operation at a repetition frequency of the converter pulses of 43.7 kHz. Fig. 3 shows the Weibull distribution of the life of the tested wires under partial discharge conditions with 1130V peak voltage. As can be seen in FIG. 3, the average life of the wires according to the invention is approximately a factor of 60 greater than the life of the wires which are produced by known methods.

Fig. 2 zeigt eine Variante des in Fig.1 dargestellten Drahts. Der Unterschied zwischen beiden Drähten 1 besteht lediglich in einer zusätzlichen Isolierschicht 5, die unmittelbar auf die Oberfläche des Überzugs 4 aufgetragen ist. Gleiche Bauteile sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen. 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 behandelten Kern 2 wird direkt oder unter Zwischenfügen einer Zwischenschicht 3 der Überzug 4 aufgetragen. Die Ausbildung des Überzugs 4 erfolgt auch hierbei in der gleichen Weise wie in der zu Fig 1 gehörenden Beschreibung erläutert. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird der Überzug 4 hierbei während der Wärmebehandlung nur teilweise ausgehärtet. Im Anschluß daran wird auf den Überzug 4 die Isolierschicht 5 aus Polyester, Polyamid, Polyamid-Imid oder Polyurethan aufgetragen. Die Isolierschicht 5 wird zusammen mit dem Überzug 3 während einer zeitlich definierten Wärmebehandung bei einer Temperatur zwischen 300 °C und 600 °C vollständig ausgehärtet. Dadurch, daß die Isolierschicht auf den nur teilweise ausgehärteten Überzug aufgetragen wird, kann eine festere und beständigere Verbindung zwischen beiden Schichten 4 und 5 erreicht werden. Nach dem Aushärten von Überzug 4 und Isolierschicht 5 wird auf diese ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 eine Deckschicht 6 beispielsweise aus Paraffin aufgetragen. Hiermit können dynamische und statische Kräfte reduziert werden, die beispielsweise beim Wickeln solcher Drähte 1 auftreten.Fig. 2 shows a variant of the wire shown in Fig.1. The only difference between the two wires 1 is an additional insulating layer 5, which is applied directly to the surface of the coating 4. The same components are therefore provided with the same reference numerals. 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 coating 4 is applied directly to the treated core 2 or with the interposition of an intermediate layer 3. The design of the coating 4 is also carried out in the same way as explained in the description belonging to FIG. 1. 1, the coating 4 is only partially cured during the heat treatment. Subsequently, the insulating layer 5 made of polyester, polyamide, polyamide-imide or polyurethane is applied to the coating 4. The insulating layer 5 is fully cured together with the coating 3 during a heat treatment at a temperature defined between 300 ° C. and 600 ° C. Because the insulating layer is applied to the only partially cured coating, a stronger and more permanent connection between the two layers 4 and 5 can be achieved. After the coating 4 and the insulating layer 5 have hardened, a covering layer 6, for example made of paraffin, is applied to them, as in the embodiment according to FIG. 1. This can be used to reduce dynamic and static forces which occur, for example, when winding such wires 1.

Claims (17)

Verfahren zur Herstellung eines Drahts (1) mit einem als elektrischen Leiter dienenden metallischen Kern (2), der von wenigstens einer elektrisch nicht leitenden Schicht (3, 4, 5, 6) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) gereinigt und anschließend direkt oder unter Zwischenfügen einer Zwischenschicht (3) mit wenigstens einem Überzug (4) aus einem einphasigen organisch/anorganischen Copolymer beschichtet und der Überzug (4) daraufhin ausgehärtet 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 (3, 4, 5, 6), characterized in that the core (2) is cleaned and then coated directly or with the interposition of an intermediate layer (3) with at least one coating (4) made of a single-phase organic / inorganic copolymer and the coating (4) is then cured. 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 im Anschluß daran direkt oder unter Zwischenfügen einer Zwischenschicht (3) mit dem Überzug (4) aus einem einphasigen organisch/anorganischen Copolymer versehen 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 provided directly or with the interposition of an intermediate layer (3) with the coating (4) made of a single-phase organic / inorganic copolymer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den gereinigten Kern (2) direkt oder unter Zwischenfügen einer Zwischenschicht (3) eine Lösung bestehend aus einem organisch modifizierten keramischen Werkstoff und wenigstens einem Alkohol oder einem Essigsäureester zur Ausbildung des Überzugs (4) ein oder mehrfach aufgetragen wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that a solution consisting of an organically modified ceramic material and at least one alcohol or an acetic acid ester to form the coating (directly or with the interposition of an intermediate layer (3)) 4) is applied one or more times. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung 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 auf.Process according to one of Claims 1 to 3, characterized in that 10 to 50% by weight of SiO 2, based on the amount of the organically modified ceramic material used, is added to increase the inorganic fraction, and in that the SiO 2 has a particle size between 50 and 100 nm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der organisch modifizierte keramische Werkstoff so oft aufgetragen wird bis der Überzug (4) eine Dicke zwischen 10 µm und 70 µm aufweist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the organically modified ceramic material is applied until the coating (4) has a thickness between 10 µm and 70 µm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung des Überzugs (4) ein organisch modifizierter keramischer Werkstoff in Form eines Thioetheracrylatsilans verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that an organically modified ceramic material in the form of a thioether acrylate silane is used to form the coating (4). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (4) 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 wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coating (4) 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 is cured by means of heat and radiation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (4) aus einem lösungsmittelfreien organisch modifizierten keramischen Werkstoff bei einer Temperatur zwischen 70°C und 130°C oder einem lösungsmittelfreien oligomeren organisch modifizierten keramischen Werkstoff gebildet wird.Method according to Claim 1, characterized in that the coating (4) is formed from a solvent-free, organically modified ceramic material at a temperature between 70 ° C and 130 ° C or a solvent-free, oligomerically, organically modified ceramic material. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht (3) in Form eines Epoxidharzes, eines Polyamids oder eines Polyvinylacetals auf den Kern (4) in einer Dicke zwischen 1µm und 10µm aufgetragen wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that an intermediate layer (3) in the form of an epoxy resin, a polyamide or a polyvinyl acetal is applied to the core (4) in a thickness of between 1 µm and 10 µm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kern (2) ein Überzug (4) in Form eines organisch modifizierten keramischen Werkstoffs aufgetragen und im Anschluß daran auf den Überzug (4) eine Isolierschicht (5) in Form von Polyestern, Polyamiden, Polyamid-Imiden oder Polyurethanen aufgebracht wird.Method according to one of Claims 1 to 9, characterized in that a coating (4) in the form of an organically modified ceramic material is applied to the core (2) and an insulating layer (5) in the form of Polyesters, polyamides, polyamide imides or polyurethanes is applied. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (4) vor dem Auftragen der Isolierschicht (5) nur teilweise ausgehärtet und zusammen mit der Isolierschicht (5) während einer zeitlich definierten Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 300°C und 600°C vollständig ausgehärtet wird.A method according to claim 10, characterized in that the coating (4) is only partially cured prior to application of the insulating layer (5) and fully cured together with the insulating layer (5) during a heat treatment at a temperature defined between 300 ° C and 600 ° C becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Überzug (4) oder die Isolierschicht (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 11, characterized in that a covering layer (6) made of paraffin with a thickness of <1 µm is applied as the last layer delimiting to the outside on the coating (4) or the insulating layer (5). Draht mit einem als elektrischen Leiter dienenden metallischen Kern (2), der von wenigstens einer elektrisch nicht leitenden Schicht (3, 4, 5, 6) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) einen definierten Querschnitt aufweist und aus einem sehr gut elektrisch leitenden Metall gefertigt ist, und daß der Kern (2) direkt oder unter Zwischenfügen einer Zwischenschicht (3) mit wenigstens einem Überzug (4) aus einem organisch/anorganischen Copolymer beschichtet ist.Wire with a metallic core (2) serving as an electrical conductor, which is surrounded by at least one electrically non-conductive layer (3, 4, 5, 6), characterized in that the core (2) has a defined cross section and a very large cross section good electrically conductive metal is made, and that the core (2) is coated directly or with the interposition of an intermediate layer (3) with at least one coating (4) made of an organic / inorganic copolymer. Draht nach Anspruch 13, 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) direkt oder unter Zwischenfügen einer Zwischenschicht ein Überzug (4) in Form eines organisch modifizierten keramischen Werkstoffs in Form eines Thioetheracrylatsilans aufgetragen ist.Wire according to claim 13, 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) a coating (4) in the form of an organically modified ceramic material in the form of a thioether acrylate silane is applied directly or with the interposition of an intermediate layer. Draht nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) aus einem Epoxidharz, einem Polyamid oder einem Polyvinylacetal besteht und 1µm bis 10µm dick auf den Kern (2) aufgetragen ist.Wire according to one of claims 13 or 14, characterized in that the intermediate layer (3) consists of an epoxy resin, a polyamide or a polyvinyl acetal and is applied to the core (2) to a thickness of 1 µm to 10 µm. Draht nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kern (2) ein Überzug (4) in Form eines organisch modifizierten keramischen Werkstoffs aufgetragen ist, und daß unmittelbar auf den Überzug (4) eine Isolierschicht (5) in From von Polyestern, Polyamiden, Polyamid-Imiden oder Polyurethanen aufgebracht ist.Wire according to one of Claims 13 to 16, characterized in that a coating (4) in the form of an organically modified ceramic material is applied to the core (2), and in that an insulating layer (5) in From is applied directly to the coating (4) of polyesters, polyamides, polyamide-imides or polyurethanes. Draht nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deckschicht (6) aus Paraffin mit einer Dicke < 1µm, als letzte nach außen begrenzende Schicht auf den Überzug (4) oder die Isolierschicht (5) aufgetragen ist.Wire according to one of Claims 13 to 16, 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 (4) or the insulating layer (5).
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