EP3443567A1 - Glimmschutz, elektrische maschine und verfahren zum herstellen des glimmschutzes - Google Patents

Glimmschutz, elektrische maschine und verfahren zum herstellen des glimmschutzes

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EP3443567A1
EP3443567A1 EP17720407.0A EP17720407A EP3443567A1 EP 3443567 A1 EP3443567 A1 EP 3443567A1 EP 17720407 A EP17720407 A EP 17720407A EP 3443567 A1 EP3443567 A1 EP 3443567A1
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EP
European Patent Office
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microcapsules
polymer resin
corona
corona protection
electrically conductive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17720407.0A
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English (en)
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Inventor
Mario Brockschmidt
Christopher ECKERT
Manuel Ettler
Vera Kristin FRANKE
Rene Höhner
Andrey Mashkin
Friedhelm Pohlmann
Guido Schmidt
Ralph Seybold
Christian Staubach
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a corona protection and an electrical machine with the corona protection.
  • turbogenerator in a power plant for generating electrical energy
  • the turbogenerator has a laminated core and a winding of electrical conductors .
  • the laminated core has a plurality of grooves in which the conductors are introduced.
  • Blechuns stand out the electrical conductors from the laminated core.
  • the conductors are surrounded by a main insulation, which electrically isolates the conductors against each other, against the laminated core and against the environment.
  • a glow protection is arranged on the surface of the main insulation facing away from the conductor.
  • the corona shielding between the main insulation and the laminated core has a weakly electrically conductive and grounded external corona protection, which can protrude from the laminated core.
  • To ground the conspiracyglimmschutz is electrically connected to the laminated core.
  • the external corona shield homogenizes the electrical field emanating from the electrical conductor. As ⁇ with areas with locally excessive electric field strength can be avoided whereby the formation of partial discharges at the surface of the main insulation is suppressed.
  • the corona shielding has an end corona shielding provided at the axial end of the outer corona shield at the interface between the main insulation and the surroundings.
  • the Endeglimmschutz is weakly electrically conductive and can also have a linear decreasing resistance profile with increasing distance from the contemplatglimmtik.
  • the end glow protection is set up to reduce the electric field formed during operation of the turbogenerator in a direction away from the laminated core.
  • Damage to the external corona protection which can occur, for example, when inserting the main insulation and the outer corona protection encased electrical conductor in the groove or when driving Nutseidenfedern between the outer corona and the laminated core, affect the electric field homogenizing effect ofêtglimm- protection and can lead to an increase in the electric field strength and thus to the partial discharges.
  • the partial discharges ⁇ lead to decomposition of the main insulation and the outer corona, and thus shorten the life of the electrical machine.
  • Damage to the end corona shielding can affect the electric field relieving effect of the end corona shielding and thus contribute to the decision ⁇ stehung partial discharges in the area of end corona shielding.
  • the object of the invention is therefore to provide a corona protection for an electrical machine, with the corona, the life of the electric machine can be extended.
  • the corona shield according to the invention for an electric Maschi ⁇ ne has a coating comprising a first polymer resin, dispersed in the first polymeric resin first electrically conductive
  • the corona shield to repair itself, whereby the corona protection and thus also the electrical see machine have a long life.
  • the first elekt ⁇ driven thereby conductive particles cause an electrical conductivity of the corona shield.
  • the electrically conductive particles cause a weak electrical conductivity in the repaired corona protection.
  • the first polymer resin and the second polymer resin are the same. It is preferred that the corona protection is an external corona protection and / or an end corona protection.
  • the lacquer comprises second electrically conductive particles which are arranged in the interior of the microcapsules.
  • the second electrically conductive particles also flow into the damaged area. It is thereby achieved that the damaged area after the curing of the second polymer resin is electrically conductive, so that an electric field emanating from an electrical conductor of the electric machine is also homogenized in the region of the damaged area and around this area. Characterized ⁇ field strength peaks are advantageously suppressed, whereby partial discharges can be avoided in the operation of the electrical machine.
  • the mass fraction of the microcapsules loading subjected to the paint and the mass fraction of the second particles is chosen to be high on the lacquer, that the second particles überperkolierend vorlie ⁇ gene in the latesthär ⁇ depressed area This means, that the second particles form a continuous network in the off ⁇ cured area, the edge points of the cured portion interconnecting where ⁇ a whole is electrically conductive by the damaged area after curing the second polymer resin. It is preferred that the first electrically conductive particles and / or the second electrically conductive particles of graphite, carbon black and / or inorganic particles with an electrically leit ⁇ coating capable of having.
  • the sum of the proportions by weight of the microcapsules and the first electroconductive particles is 6 to 90% with respect to the varnish ⁇ 5 ".
  • the addition of the microcapsules increases the viscosity of the varnish, but low viscosity is advantageous in processing of the paint.
  • the weight ratio of the microcapsules to the first electrically conductive particles is preferably from 1 to 10, in particular from 1 to 2.
  • the polymer resin is a copolymer.
  • the copolymer is a polymer based on polyacrylate, in particular acrylate and / or acrylonitrile, and / or polystyrene.
  • a part of the microcapsules have only one of the monomers of the copolymer and another part of the microcapsules merely another one of the monomers of the copolymer. Since ⁇ come through the two monomers advantageously only in contact when burst the microcapsules in the damage, whereby the curing can take place only after damage.
  • the microcapsules preferably have in their interior electrically non-conductive inorganic nanoparticles, in particular, the nanoparticles Ti0 2 , Si0 2 , Al 2 O 3 and / or MgO.
  • the area cured with the nanoparticles has a higher resistance to the partial discharges and thus a longer service life than it would be the case without the nanoparticles.
  • the microcapsules preferably have in their interior a solvent, in particular ethanol, n-propanol, isopropanol, ethyl acetate and / or an alkane, in particular n-pentane, n-hexane and / or n-heptane.
  • a solvent in particular ethanol, n-propanol, isopropanol, ethyl acetate and / or an alkane, in particular n-pentane, n-hexane and / or n-heptane.
  • the viscosity of the reduced in the microcapsule liquid, ie, the polymer resin with the solvent whereby the liquid after the bursting of the microcapsules can be finely distributed in the damaged area and can also penetrate into very small cracks. This allows almost complete repair of the damaged area.
  • the curing of the polymer resin can take place. It is preferable that the wall material of the microcapsules
  • microcapsules preferably have a middle one
  • microcapsules Diameter from 10 ym to 1500 ym. It is preferred that the microcapsules have a wall thickness of
  • the Mik ⁇ rokapseln have sufficient strength so that they do not burst when ⁇ nor paint processing of the resist, but at the same time, the wall thickness is such that they burst in damage to the corona shield.
  • the corona protection preferably has a porous band which is impregnated by the lacquer. Due to the band, the corona protection has an increased mechanical strength.
  • the impregnated tape of the paint has a sufficient porosity to be processed in a VPI (vacuum pressure impregnation) method, ie, the porosity is sufficiently high, so that impregnated by the paint tape of a resin, in particular an epoxy resin , can be soaked.
  • the tape is partially porous according to the performed VPI method, so that the capillary action of the tape allows the polymer resin located in the microcapsules to spread particularly well in the damage to the microcapsules in the tape.
  • the partial porosity can be achieved, for example, by means of hollow fibers in the band. Due to the partial porosity, the corona protection can heal particularly well and without the formation of trapped air, which promotes the formation of partial discharges.
  • the band is a fabric and / or a nonwoven fabric, in particular the nonwoven fabric and / or the fabric comprises polyethylene terephthalate (PET), polyester, glass, polyimide, polyaramide, polyamide, polypropylene and / or PTFE.
  • the electric machine according to the invention comprises a step elekt ⁇ conductor, a main insulation, which surrounds the electrical conductor and the corona shield that is applied to the outer side of the main insulation.
  • the corona shield should be an external corona shield and / or an end corona shield.
  • the inventive method for manufacturing the Glimmschut ⁇ zes comprises the steps of: - applying a lacquer, comprising a first polymer resin, in the first polymer resin dispersed first electrically conductive particles and in the first poly ⁇ merharz dispersed microcapsules containing a second in its interior Polymer resin, on an electrical conductor enclosing the main insulation; - curing of the polymer resin.
  • the paint can either be applied directly to the main insulation and cured or the paint can first be applied to the tape and cured on the tape and then the tape can be applied with the cured paint on the main insulation.
  • the lacquer comprises a solvent, in particular ethanol, n-propanol, isopropanol, ethyl acetate and / or an alkane, in particular n-pentane, n-hexane and / or n-heptane, outside and inside the microcapsules, and the polymer resin is cured by evaporation of the outside of the microcapsules located solvent.
  • a solvent in particular ethanol, n-propanol, isopropanol, ethyl acetate and / or an alkane, in particular n-pentane, n-hexane and / or n-heptane, outside and inside the microcapsules, and the polymer resin is cured by evaporation of the outside of the microcapsules located solvent.
  • Figure 2 shows the corona protection after damage and Figures 3 and 4 the process of annealing the BeCdi ⁇ tion.
  • a glow contactor 1 for example external corona shielding and / or end corona protection, has a lacquer 4 for an electrical machine.
  • the varnish 4 comprises a first polymer resin, first electrically conductive particles 6 dispersed in the first polymer resin, and microcapsules 5 dispersed in the first polymer resin.
  • the microcapsules 5 have in their interior a second polymer resin.
  • the lacquer comprises an inorganic and electrically non-conductive filler, for example in the form of nanoparticles, wherein the filler is dispersed in the first polymer resin and / or second polymer resin. By the filler, the strength of the corona 1 against partial discharges can be increased.
  • the microcapsules 5 can be prepared, for example, in a dropping process or by emulsion polymerization.
  • the wall material of the microcapsules 5 may comprise wax, polyurea-formaldehyde and / or polyurethane.
  • the microcapsules 5 may have an average diameter of 10 ym to 1500 ym.
  • the microcapsules 5 may have a wall thickness of 50 nm to 3500 nm.
  • the coating 4 may be second electrically conductive particles aufwei ⁇ sen, which are arranged in the interior of the microcapsules. 5 It is also conceivable that the second electrically conductive particles are the same in chemical composition as the first electrically conductive particles 6, but a smaller one average diameter than the first electrically conductive particles 6 have. Thus, the second electrically conductive particles can be more easily accommodated in the microcapsules 5.
  • the first electrical have driven conductive particles and / or the second electrically conductive particles of graphite, carbon black and / or inorganic Par ⁇ Tikel with an electrically conductive coating. It is conceivable that the electrical conductivity of the second particles is higher than the electrical conductivity of the first particles. It can thereby be achieved that the electrical conductivity of the cured damaged areas is the same as before the damage despite a lower particle concentration.
  • the sum of the weight fractions of the microcapsules 5 and the ers ⁇ th semiconductive particles 6 based on the coating 4 is, for example from 10% to 50%.
  • the weight ratio of the microcapsules 5 to the first electrically conductive particles is, for example, from 1 to 10, in particular from 1 to 2.
  • the first polymer resin and / or the second polymer resin are a copolymer.
  • the copolymer may be, for example, a polymer based on polyacrylate, in particular acrylic acid ester and / or acrylonitrile, and / or polystyrene. It is conceivable that a part of the microcapsules 5 has only one of the monomers of the copolymer and another part of the microcapsules 5 only another one of the monomers of the copolymer. It is thereby achieved that 5 the two monomers come into contact only at a bursting of the micro ⁇ caps and allowed to cure said second polymeric resin.
  • the second polymer resin may include a monomer that is disposed only in a part of the microcapsules 5.
  • a polymerization initiator may be arranged in another part of the microcapsules 5.
  • the polymerization initiator may be dissolved in a solvent. It is thereby achieved that only when the microcapsules 5 burst does the polymerization initiator and the monomer come into contact and thus the second polymer resin cures.
  • the coating 4 may be a reactive diluent such as 3-ethyl-oxetane-3-methanol or cycloaliphatic epoxides, exhibit ⁇ .
  • the reactive diluent may be mixed with the first polymer resin and / or with the second polymer resin.
  • the microcapsules 5 may additionally have electrically non-conductive inorganic nanoparticles in their interior.
  • the nanoparticles Ti0 2 , Si0 2 , I 2 O 3 and / or MgO have or consist of the aforementioned substances.
  • the microcapsules may have 5 a solvent in their interior, in particular ethanol, n-propaganda nol, isopropanol, ethyl acetate and / or an alkane, insbeson ⁇ particular n-pentane, n-hexane and / or n-heptane.
  • the corona protection 1 has a porous, electrically non-conductive band, which is impregnated by the coating 4 ⁇ .
  • the tape may have a fabric and / or a nonwoven on ⁇ .
  • the fabric and / or the nonwoven fabric may comprise hollow fibers.
  • the nonwoven fabric and / or the fabric may comprise polyethylene terephthalate (PET), polyester, glass, polyimide, polyaramide, polyamide, polypropylene and / or PTFE.
  • Figures 1 to 4 show how the corona protection according to the invention in the electrical machine heals itself.
  • the electric machine has an electrical conductor, a main ⁇ insulation, which surrounds the electrical conductor, and the
  • the corona shield 1 has a radial outer side 2 and a radial inner side 3.
  • the corona shield 1 is introduced listed on the radial outer side of the main insulation, so that the radial inner side 3 abuts the radial Au ⁇ . .
  • the radial outer side 2 of the corona shield 1 is in contact with a laminated core of the electrical machine and can be damaged by this touch contact, by external influence and / or by partial discharges, whereby, as shown in Figure 2, a damaged area 7 is formed.
  • the microcapsules 5 burst and the second polymer resin located in their interior flows into the damaged area 7, as illustrated by the arrows 8 in FIG. After hardening of the second poly merharzes the damaged area 7 is filled and cured so as Darge ⁇ represents in Figure 4 by the reference numeral 9 is.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Glimmschutz für eine elektrische Maschine, mit einem Lack (4), der ein erstes Polymerharz, in dem ersten Polymerharz dispergierte erste elektrisch leitfähige Partikel (6) und in dem ersten Polymerharz dispergierte Mikrokapseln (5) aufweist, die in ihrem Inneren ein zweites Polymerharz aufweisen.

Description

Beschreibung
Glimmschutz, elektrische Maschine und Verfahren zum
Herstellen des Glimmschutzes
Die Erfindung betrifft einen Glimmschutz und eine elektrische Maschine mit dem Glimmschutz.
Eine elektrische Maschine, wie beispielsweise ein Turbogene- rator in einem Kraftwerk zur Erzeugung von elektrischer Energie, ist einer hohen mechanischen, thermischen und elektrischen Beanspruchung ausgesetzt. Der Turbogenerator weist insbesondere ein Blechpaket und eine Wicklung elektrischer Lei¬ ter auf. Das Blechpaket weist eine Mehrzahl an Nuten auf, in denen die Leiter eingebracht sind. An den beiden Enden des
Blechpakets stehen die elektrischen Leiter aus dem Blechpaket hervor. Die Leiter sind von einer Hauptisolation umhüllt, die die Leiter gegeneinander, gegen das Blechpaket und gegen die Umgebung elektrisch isolieren.
Zur Vermeidung von Teilentladungen ist an der dem Leiter abgewandten Oberfläche der Hauptisolation ein Glimmschutz angeordnet. Zur Vermeidung von Teilentladungen an der Grenzfläche zwischen der Hauptisolation und dem Blechpaket weist der Glimmschutz zwischen der Hauptisolation und dem Blechpaket einen schwach elektrisch leitfähigen und geerdeten Außen- glimmschutz auf, der aus dem Blechpaket hervorstehen kann. Zum Erden ist der Außenglimmschutz elektrisch leitend mit dem Blechpaket verbunden. Der Außenglimmschutz homogenisiert das von dem elektrischen Leiter ausgehende elektrische Feld. Da¬ mit können Bereiche mit lokal überhöhter elektrischer Feldstärke vermieden werden, wodurch auch die Entstehung von Teilentladungen an der Oberfläche der Hauptisolation unterbunden wird.
Weiterhin weist der Glimmschutz einen Endenglimmschutz auf, der am axialen Ende des Außenglimmschutzes an der Grenzfläche zwischen der Hauptisolation und der Umgebung vorgesehen ist. Der Endenglimmschutz ist schwach elektrisch leitfähig und kann auch einen linear abnehmenden Widerstandsverlauf mit zunehmendem Abstand von dem Außenglimmschutz haben. Der Ende- nglimmschutz ist dabei eingerichtet, das im Betrieb des Tur- bogenerators gebildete elektrische Feld in einer Richtung weg von dem Blechpaket abzubauen.
Beschädigungen des Außenglimmschutzes , die beispielsweise beim Einlegen des mit der Hauptisolation und des Außenglimm- Schutzes umhüllten elektrischen Leiters in die Nut oder beim Eintrieb von Nutseidenfedern zwischen dem Außenglimmschutz und dem Blechpaket auftreten können, beeinträchtigen die das elektrische Feld homogenisierende Wirkung des Außenglimm- schutzes und können zu einer Überhöhung der elektrischen Feldstärke und damit zu den Teilentladungen führen. Die Teil¬ entladungen führen zu einer Zersetzung der Hauptisolation und des Außenglimmschutzes und verkürzen damit die Lebensdauer der elektrischen Maschine. Beschädigungen des Endenglimm- schutzes können die das elektrische Feld abbauende Wirkung des Endenglimmschutzes beeinträchtigen und somit zu der Ent¬ stehung von Teilentladungen im Bereich des Endenglimmschutzes beitragen .
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Glimmschutz für eine elektrische Maschine zu schaffen, wobei mit dem Glimmschutz die Lebensdauer der elektrischen Maschine verlängerbar ist.
Der erfindungsgemäße Glimmschutz für eine elektrische Maschi¬ ne weist einen Lack auf, der ein erstes Polymerharz, in dem ersten Polymerharz dispergierte erste elektrisch leitfähige
Partikel und in dem ersten Polymerharz dispergierte Mikrokap- seln aufweist, die in ihrem Inneren ein zweites Polymerharz aufweisen. Bei einer Beschädigung des erfindungsgemäßen
Glimmschutzes platzen die Mikrokapseln in dem beschädigten Bereich auf, wodurch sich das in den Mikrokapseln befindende zweite Polymerharz in den beschädigten Bereich fließt und dort aushärtet. Dadurch kann der Glimmschutz sich selbst reparieren, wodurch der Glimmschutz und damit auch die elektri- sehe Maschine eine lange Lebensdauer haben. Die ersten elekt¬ risch leitfähigen Partikel verursachen dabei eine elektrische Leitfähigkeit des Glimmschutzes. In dem Fall, dass die ersten elektrisch leitfähigen Partikel in dem beschädigten Bereich des Glimmschutzes verbleiben, bewirken die elektrisch leitfähigen Partikel eine schwache elektrische Leitfähigkeit in dem reparierten Glimmschutz. Es ist bevorzugt, dass das erste Polymerharz und das zweite Polymerharz gleich sind. Bevorzugt ist, dass der Glimmschutz ein Außenglimmschutz und/oder ein Endenglimmschutz ist.
Es ist bevorzugt, dass der Lack zweite elektrisch leitfähige Partikel aufweist, die im Inneren der Mikrokapseln angeordnet sind. Dadurch fließen bei der Beschädigung des Glimmschutzes auch die zweiten elektrisch leitfähigen Partikel in den beschädigten Bereich. Dadurch wird erreicht, dass der beschädigte Bereich nach dem Aushärten des zweiten Polymerharzes elektrisch leitfähig ist, so dass ein von einem elektrischen Leiter der elektrischen Maschine ausgehendes elektrisches Feld auch im Bereich des beschädigten Bereichs und um diesen Bereich herum homogenisiert wird. Dadurch werden Feldstärke¬ überhöhungen vorteilhaft unterbunden, wodurch Teilentladungen im Betrieb der elektrischen Maschine vermieden werden können. Es ist bevorzugt, dass der Massenanteil der Mikrokapseln be- zogen auf den Lack und der Massenanteil der zweiten Partikel auf den Lack derart hoch gewählt wird, dass in dem ausgehär¬ teten Bereich die zweiten Partikel überperkolierend vorlie¬ gen. Dies bedeutet, dass die zweiten Partikel in dem ausge¬ härteten Bereich ein durchgehendes Netzwerk bilden, das Rand- punkte des ausgehärteten Bereichs miteinander verbindet, wo¬ durch der beschädigte Bereich nach dem Aushärten des zweiten Polymerharzes insgesamt elektrisch leitfähig ist. Dabei ist bevorzugt, dass die ersten elektrisch leitfähigen Partikel und/oder die zweiten elektrisch leitfähigen Partikel Graphit, Ruß und/oder anorganische Partikel mit einer elektrisch leit¬ fähigen Beschichtung aufweisen. Es ist bevorzugt, dass die Summe der Gewichtsanteile der Mik- rokapseln und der ersten elektrisch leitfähigen Partikel bezogen auf den Lack θΠ 5 "6 bis 90 % beträgt. Die Zugabe der Mikrokapseln erhöht die Viskosität des Lacks. Eine niedrige Viskosität ist jedoch vorteilhaft beim Verarbeiten des Lacks. In dem angegebenen Wertebereich für den Gewichtsanteil hat der Lack eine ausreichende niedrige Viskosität für die Verar¬ beitung sowie einen ausreichend hohen Gewichtsanteil der Mik¬ rokapseln, um eine gute Ausheilung des beschädigten Bereichs zu erreichen. Das Gewichtsverhältnis aus den Mikrokapseln zu den ersten elektrisch leitfähigen Partikeln ist bevorzugt von 1 bis 10, insbesondere von 1 bis 2.
Es ist bevorzugt, dass das Polymerharz ein Copolymer ist. Da- bei ist bevorzugt, dass das Copolymer ein Polymer auf Basis von Polyacrylat, insbesondere Acrylsäureester und/oder Acryl- nitril, und/oder Polystyrol ist. Weiterhin ist bevorzugt, dass ein Teil der Mikrokapseln lediglich eins der Monomere des Copolymers und ein anderer Teil der Mikrokapseln ledig- lieh ein anderes der Monomere des Copolymers aufweist. Da¬ durch kommen die beiden Monomere vorteilhaft erst in Kontakt, wenn bei der Beschädigung die Mikrokapseln platzen, wodurch das Aushärten erst nach der Beschädigung erfolgen kann. Die Mikrokapseln weisen bevorzugt in ihrem Inneren elektrisch nicht leitfähige anorganische Nanopartikel auf, insbesondere weisen die Nanopartikel Ti02, Si02, AI2O3 und/oder MgO auf. In dem Fall, dass nach dem Aushärten des beschädigten Bereichs dennoch Teilentladungen in dem und oder in der Nähe des be- schädigten Bereichs auftreten, so hat der mit den Nanoparti- keln ausgehärtete Bereich eine höhere Festigkeit gegenüber die Teilentladungen und damit eine längere Lebensdauer, als es ohne die Nanopartikel der Fall wäre. Die Mikrokapseln weisen bevorzugt in ihrem Inneren ein Lösungsmittel auf, insbesondere Ethanol, n-Propanol, Isopro- panol, Ethylacetat und/oder ein Alkan, insbesondere n-Pentan, n-Hexan und/oder n-Heptan. Dadurch kann die Viskosität der sich in den Mikrokapseln befindenden Flüssigkeit, d.h. das Polymerharz mit dem Lösungsmittel, verringert werden, wodurch die Flüssigkeit nach dem Aufplatzen der Mikrokapseln sich fein in dem beschädigten Bereich verteilen kann und auch in sehr kleine Risse eindringen kann. Damit ist eine nahezu vollständige Reparatur des beschädigten Bereichs möglich. Zudem kann durch ein Verdampfen des Lösungsmittels das Aushärten des Polymerharzes erfolgen. Es ist bevorzugt, dass das Wandmaterial der Mikrokapseln
Wachs, Polyharnstoff-Formaldehyd und/oder Polyurethan auf¬ weist. Die Mikrokapseln haben bevorzugt einen mittleren
Durchmesser von 10 ym bis 1500 ym. Es ist bevorzugt, dass die Mikrokapseln eine Wanddicke von
50 nm bis 500 nm haben. Durch diese Wanddicke haben die Mik¬ rokapseln eine ausreichende Festigkeit, so dass sie beim nor¬ malen Verarbeiten des Lacks nicht platzen, aber gleichzeitig ist die Wanddicke derart, dass sie bei der Beschädigung des Glimmschutzes platzen.
Der Glimmschutz weist bevorzugt ein poröses Band auf, das von dem Lack durchtränkt ist. Durch das Band hat der Glimmschutz eine erhöhte mechanische Festigkeit. Bevorzugt hat das von dem Lack durchtränkte Band eine ausreichende Porosität, um in einem VPI-Verfahren (englisch: vacuum pressure impregnation) verarbeitet zu werden, d.h. die Porosität ist ausreichend hoch, damit das von dem Lack durchtränkte Band von einem Harz, insbesondere einem Epoxidharz, durchtränkt werden kann. Bevorzugt ist das Band nach dem durchgeführten VPI-Verfahren teilporös, so dass durch die Kapillarwirkung des Bands das sich in den Mikrokapseln befindende Polymerharz besonders gut bei der Beschädigung der Mikrokapseln in dem Band verteilen kann. Die Teilporosität kann beispielsweise mittels Hohl- fasern in dem Band erreicht werden. Durch die Teilporosität kann der Glimmschutz besonders gut und ohne die Bildung von Lufteinschlüssen, die die Bildung der Teilentladungen begünstigen, ausheilen. Es ist bevorzugt, dass das Band ein Gewebe und/oder ein Vlies aufweist, insbesondere weist das Vlies und/oder das Gewebe Polyethylenterephthalat (PET), Polyester, Glas, Polyimid, Polyaramid, Polyamid, Polypropylen und/oder PTFE auf.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist einen elekt¬ rischen Leiter, eine Hauptisolation, die den elektrischen Leiter umhüllt, und den Glimmschutz auf, der auf die Außenseite der Hauptisolation aufgebracht ist. Der Glimmschutz ein Außenglimmschutz und/oder ein Endenglimmschutz sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des Glimmschut¬ zes weist die Schritte auf: - Aufbringen eines Lacks, der ein erstes Polymerharz, in dem ersten Polymerharz dispergierte erste elektrisch leitfähige Partikel und in ersten dem Poly¬ merharz dispergierte Mikrokapseln aufweist, die in ihrem Inneren ein zweites Polymerharz aufweisen, auf eine einen elektrischen Leiter umhüllende Hauptisolation; - Aushärten des Polymerharzes. Dabei kann der Lack entweder direkt auf die Hauptisolation aufgebracht und ausgehärtet werden oder der Lack kann erst auf das Band aufgebracht und auf dem Band ausgehärtet werden und anschließend kann das Band mit dem ausgehärteten Lack auf die Hauptisolation aufgebracht werden. Es ist bevorzugt, dass der Lack ein Lösungsmittel, insbeson- dere Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, Ethylacetat und/oder ein Alkan, insbesondere n-Pentan, n-Hexan und/oder n-Heptan, außerhalb und innerhalb der Mikrokapseln aufweist und das Polymerharz durch Verdunsten des außerhalb der Mikrokapseln sich befindenden Lösungsmittels ausgehärtet wird.
Im Folgenden wird anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein erfindungsgemäßer Glimmschutz vor
einer Beschädigung,
Figur 2 den Glimmschutz nach der Beschädigung und Figuren 3 und 4 den Prozess des Ausheilens der Beschädi¬ gung .
Wie es aus Figuren 1 bis 4 ersichtlich ist, weist ein Glimm- schütz 1, beispielsweise ein Außenglimmschutz und/oder ein Endenglimmschutz , für eine elektrische Maschine einen Lack 4 auf. Der Lack 4 weist ein erstes Polymerharz, in dem ersten Polymerharz dispergierte erste elektrisch leitfähige Partikel 6 und in dem ersten Polymerharz dispergierte Mikrokapseln 5 auf. Die Mikrokapseln 5 weisen in ihrem Inneren ein zweites Polymerharz auf. Es ist denkbar, dass der Lack einen anorganischen und elektrisch nicht leitfähigen Füllstoff, beispielsweise in Form von Nanopartikeln, aufweist, wobei der Füllstoff in dem ersten Polymerharz und/oder zweiten Polymer- harz dispergiert ist. Durch den Füllstoff lässt sich die Festigkeit des Glimmschutzes 1 gegenüber Teilentladungen erhöhen .
Die Mikrokapseln 5 können beispielsweise in einem Vertrop- fungsverfahren oder durch Emulsionspolymerisation hergestellt werden. Das Wandmaterial der Mikrokapseln 5 kann Wachs, Poly- harnstoff-Formaldehyd und/oder Polyurethan aufweisen. Die Mikrokapseln 5 können einen mittleren Durchmesser von 10 ym bis 1500 ym haben. Die Mikrokapseln 5 können eine Wanddicke von 50 nm bis 3500 nm haben.
Der Lack 4 kann zweite elektrisch leitfähige Partikel aufwei¬ sen, die im Inneren der Mikrokapseln 5 angeordnet sind. Die zweiten elektrisch leitfähigen Partikel können hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrer Größe gleich sein wie die ersten elektrisch leitfähigen Partikel 6. Denkbar ist auch, dass die zweiten elektrisch leitfähigen Partikel hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung gleich sind wie die ersten elektrisch leitfähigen Partikel 6, jedoch einen kleineren mittleren Durchmesser als die ersten elektrisch leitfähigen Partikel 6 haben. Damit können die zweiten elektrisch leitfähigen Partikel einfacher in den Mikrokapseln 5 untergebracht werden. Beispielsweise können die ersten elekt- risch leitfähigen Partikel und/oder die zweiten elektrisch leitfähigen Partikel Graphit, Ruß und/oder anorganische Par¬ tikel mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung aufweisen. Es ist denkbar, dass die elektrische Leitfähigkeit der zweiten Partikel höher als die elektrische Leitfähigkeit der ersten Partikel ist. Dadurch kann erreicht werden, dass die elektrische Leitfähigkeit der ausgehärteten beschädigten Bereiche trotz einer geringeren Partikelkonzentration gleich hoch wie vor der Beschädigung ist.
Die Summe der Gewichtsanteile der Mikrokapseln 5 und der ers¬ ten halbleitfähigen Partikel 6 bezogen auf den Lack 4 beträgt beispielsweise von 10 % bis 50 %. Das Gewichtsverhältnis aus den Mikrokapseln 5 zu den ersten elektrisch leitfähigen Par- tikeln ist beispielsweise von 1 bis 10, insbesondere von 1 bis 2.
Beispielsweise sind das erste Polymerharz und/oder das zweite Polymerharz ein Copolymer. Das Copolymer kann beispielsweise ein Polymer auf Basis von Polyacrylat, insbesondere Acrylsäu- reester und/oder Acrylnitril, und/oder Polystyrol sein. Denkbar ist, dass ein Teil der Mikrokapseln 5 lediglich eins der Monomere des Copolymers und ein anderer Teil der Mikrokapseln 5 lediglich ein anderes der Monomere des Copolymers aufweist. Dadurch wird erreicht, dass erst bei einem Platzen der Mikro¬ kapseln 5 die beiden Monomere in Kontakt kommen und das zweite Polymerharz aushärten kann.
In einem anderen Beispiel kann das zweite Polymerharz ein Monomer aufweisen, das lediglich in einem Teil der Mikrokapseln 5 angeordnet ist. In einem anderen Teil der Mikrokapseln 5 kann ein Polymerisationsstarter angeordnet sein. Der Polymerisationsstarter kann in einem Lösungsmittel gelöst vorliegen. Dadurch wird erreicht, dass erst bei einem Platzen der Mikrokapseln 5 der Polymerisationsstarter und das Monomer in Kontakt kommen und somit das zweite Polymerharz aushärtet. Der Lack 4 kann einen Reaktivverdünner, wie beispielsweise 3- Ethyl-Oxetan-3-methanol oder cycloaliphatische Epoxide, auf¬ weisen. Der Reaktivverdünner kann mit dem ersten Polymerharz und/oder mit dem zweiten Polymerharz vermischt sein.
Die Mikrokapseln 5 können zusätzlich in ihrem Inneren elektrisch nicht leitfähige anorganische Nanopartikel aufweisen. Beispielsweise können die Nanopartikel Ti02, Si02, I2O3 und/oder MgO aufweisen oder aus den vorgenannten Substanzen bestehen. Außerdem können die Mikrokapseln 5 in ihrem Inneren ein Lösungsmittel aufweisen, insbesondere Ethanol, n-Propa- nol, Isopropanol, Ethylacetat und/oder ein Alkan, insbeson¬ dere n-Pentan, n-Hexan und/oder n-Heptan. Denkbar ist, dass der Glimmschutz 1 ein poröses, elektrisch nicht leitfähiges Band aufweist, das von dem Lack 4 durch¬ tränkt ist. Das Band kann ein Gewebe und/oder ein Vlies auf¬ weisen. Das Gewebe und/oder der Vlies können Hohlfasern aufweisen. Das Vlies und/oder das Gewebe können Polyethylen- terephthalat (PET) , Polyester, Glas, Polyimid, Polyaramid, Polyamid, Polypropylen und/oder PTFE aufweisen.
Figuren 1 bis 4 zeigen, wie sich der erfindungsgemäße Glimmschutz in der elektrischen Maschine selbst heilt. Die elekt- rische Maschine weist einen elektrischen Leiter, eine Haupt¬ isolation, die den elektrischen Leiter umhüllt, und den
Glimmschutz 1 auf. Der Glimmschutz 1 weist eine radiale Außenseite 2 und eine radiale Innenseite 3 auf. Der Glimmschutz 1 ist auf die radiale Außenseite der Hauptisolation aufge- bracht, so dass die radiale Innenseite 3 an der radialen Au¬ ßenseite der Hauptisolation anliegt. Die radiale Außenseite 2 des Glimmschutzes 1 ist mit einem Blechpaket der elektrischen Maschine in Berührkontakt und kann durch diesen Berührkontakt, durch Fremdeinwirkung und/oder durch Teilentladungen beschädigt werden, wodurch, wie in Figur 2 dargestellt, ein beschädigter Bereich 7 entsteht. Durch die Beschädigung platzen die Mikrokapseln 5 auf und das in ihrem Inneren sich befindende zweite Polymerharz fließt in den beschädigten Bereich 7, wie es durch die Pfeile 8 in Figur 3 illustriert ist. Nach dem Aushärten des zweiten Poly- merharzes ist der beschädigte Bereich 7 gefüllt und damit ausgeheilt, wie es mit dem Bezugszeichen 9 in Figur 4 darge¬ stellt ist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Glimmschutz für eine elektrische Maschine, mit einem
Lack (4), der ein erstes Polymerharz, in dem ersten Poly- merharz dispergierte erste elektrisch leitfähige Partikel
(6) und in dem ersten Polymerharz dispergierte Mikrokapseln (5) aufweist,
die in ihrem Inneren ein zweites Polymerharz aufweisen, wobei der Lack (4) zweite elektrisch leitfähige Partikel aufweist, die im Inneren der Mikrokapseln (5) angeordnet sind .
2. Glimmschutz gemäß Anspruch 1,
wobei die ersten elektrisch leitfähigen Partikel (6) und/oder die zweiten elektrisch leitfähigen Partikel Graphit und/oder Ruß aufweisen.
3. Glimmschutz gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei die Summe der Gewichtsanteile der Mikrokapseln (5) und der ersten elektrisch leitfähigen Partikel (6) bezogen auf den Lack (4) θΠ 5 "6 bis 90 % beträgt.
4. Glimmschutz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei das Gewichtsverhältnis aus den Mikrokapseln (5) zu den ersten elektrisch leitfähigen Partikeln von 1 bis 10, insbesondere von 1 bis 2, ist.
5. Glimmschutz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei das erste Polymerharz und/oder zweite Polymerharz ein Copolymer ist, wobei das Copolymer insbesondere ein Polymer auf Basis von Polyacrylat, insbesondere Acrylsäureester und/oder Acrylnitril, und/oder Polystyrol ist,
wobei insbesondere das erste Polymerharz und das zweite Polymerharz gleich sind.
6. Glimmschutz gemäß Anspruch 5,
wobei ein Teil der Mikrokapseln (5) lediglich eins der Monomere des Copolymers und ein anderer Teil der Mikrokap¬ seln (5) lediglich ein anderes der Monomere des Copolymers aufweist .
7. Glimmschutz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Mikrokapseln in ihrem Inneren elektrisch nicht leitfähige anorganische Nanopartikel aufweisen, insbeson¬ dere weisen die Nanopartikel Ti02, Si02, AI2O3 und/oder MgO auf .
8. Glimmschutz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei die Mikrokapseln (5) in ihrem Inneren ein Lösungsmittel aufweisen, insbesondere Ethanol, n-Propanol, Isopro- panol, Ethylacetat und/oder ein Alkan, insbesondere n- Pentan, n-Hexan und/oder n-Heptan.
9. Glimmschutz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei das Wandmaterial der Mikrokapseln Wachs, Polyharn- stoff-Formaldehyd und/oder Polyurethan aufweist.
10. Glimmschutz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei die Mikrokapseln (5) einen mittleren Durchmesser von 10 ym bis 1500 ym haben, wobei die Mikrokapseln (5) insbe¬ sondere eine Wanddicke von 50 nm bis 3500 nm haben.
11. Glimmschutz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei der Glimmschutz (1) ein poröses, elektrisch nicht leitfähiges Band aufweist, das von dem Lack (4) durchtränkt ist,
wobei das Band insbesondere ein Gewebe und/oder einen Vlies aufweist, insbesondere weist das Vlies und/oder das Gewebe Polyethylenterephthalat , Polyester, Glas, Polyimid,
Polyaramid, Polyamid, Polypropylen und/oder PTFE auf.
12. Elektrische Maschine mit einem elektrischen Leiter, einer Hauptisolation, die den elektrischen Leiter umhüllt, und einem Glimmschutz (1) gemäß einem Ansprüche 1 bis 11, der auf die Außenseite der Hauptisolation aufgebracht ist.
13. Verfahren zum Herstellen eines Glimmschutzes (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11,
mit den Schritten:
- Aufbringen eines Lacks (4), der ein erstes Polymerharz, in dem ersten Polymerharz dispergierte erste elektrisch leitfähige Partikel (6) und in dem ersten Polymerharz dis¬ pergierte Mikrokapseln (5) aufweist, die in ihrem Inneren ein zweites Polymerharz aufweisen, auf eine einen elektrischen Leiter umhüllende Hauptisolation;
- Aushärten des ersten Polymerharzes.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13,
wobei der Lack (4) ein Lösungsmittel außerhalb und inner¬ halb der Mikrokapseln (5) aufweist und das Polymerharz durch Verdunsten des außerhalb der Mikrokapseln (5) sich befindenden Lösungsmittels ausgehärtet wird.
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