EP3844218A1 - Electrical operating means having an insulation system, and method for producing the insulation system - Google Patents

Electrical operating means having an insulation system, and method for producing the insulation system

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EP3844218A1
EP3844218A1 EP19795085.0A EP19795085A EP3844218A1 EP 3844218 A1 EP3844218 A1 EP 3844218A1 EP 19795085 A EP19795085 A EP 19795085A EP 3844218 A1 EP3844218 A1 EP 3844218A1
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EP
European Patent Office
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resin component
electrical
electrical equipment
insulation
resin
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Pending
Application number
EP19795085.0A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen Huber
Steffen Lang
Niels Müller
Matthias ÜBLER
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/40—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for high voltage, e.g. affording protection against corona discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers

Definitions

  • insulation system refers to: an insulation which basically comprises a main insulation, the AGS, EGS, and optionally the IPS.
  • the present invention relates to a novel formulation for a casting compound for casting to produce the main insulation or parts of the main insulation, which, quite surprisingly, has shown in tests that instead of the usual winding tape insulation, the main insulation can be produced by simple encapsulation, even in the high-voltage range.
  • a “resin-hardener mixture” refers to a resin mixture in which a hardener is present, for example an anhydride hardener, which accelerates but does not necessarily initiate the polymerization. This is formed when the monomer / oligomeric units are crosslinked to form the polymer, that is to say both the gelation as well as the hardening of the potting compound, built into the polymer chain or the polymer network.
  • This hardener component can then be detected in the finished insulation system using spectroscopic methods by means of which functional groups in the polymer chain, or the polymer network in question, can be identified .
  • the potting can be chemically separated by a high-performance liquid chromatography "HPLC" and examined by means of an element analysis. If necessary, the potting - for example in an electric rotating machine - can be superficially using ATR-IR spectroscopy After electrical aging, the silicon-oxygen-based resin component should basically be visualized via a glazed, silicon-rich layer in the energy-dispersive element analysis or in the ESCA analysis.
  • the catalyst merely serves to activate the monomeric or oligomeric compounds present in the storage-stable, liquid, neither gelled nor hardened, resin, or the so-called casting compound, in such a way that they are combined with molecules of the same or a different one in the casting compound existing for the polymerization, react, for example, the hardener or the second resin components te A or B to the polymer.
  • the catalyst per se generally does not become part of the repeating units that build up into the polymer network.
  • R can be the same or different and stand for the following groups:
  • R stands for all types of organic radicals which are suitable for curing and / or crosslinking to an insulation material which can be used for an insulation system.
  • R stands for all types of radicals which, in particular, can lead to saturated and / or unsaturated compounds
  • R be:
  • R aryl, alkyl, alkoxy, alkenyl, alkynyl, heterocyclic radicals which also contain nitrogen, amine, carboxyl, oxygen and / or sulfur-substituted aryls and / or alkyls, as well as any combination of several of the radicals mentioned in a radical.
  • R can be the same or different and stand for the following groups:
  • Alkyl for example methyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, cyclopentyl and all other analogs up to dodecyl, ie the homologue with 12 carbon atoms;
  • Heterocycles in particular sulfur-containing heterocycles such as thiophene, tetrahydrothiophene, 1,4-thioxane and homologs and / or derivatives thereof,
  • - nitrogen-containing heterocycles such as -CN, -CNO, -CNS, - N3 (Azid) etc.
  • glycidyl-based and / or epoxy-terminated aryl and / or alkyl siloxanes and / or glycidyl-based and / or epoxy-terminated aryl and / or alkyl hydrocarbon compounds such as, for example, glycidoxy functionalized glycidoxy-terminated siloxanes and / or hydrocarbons, for example compounds containing oxirane groups such as glycidyl ethers.
  • Suitable hardeners that is to say a polymerizable resin component
  • anhydrides in particular acid anhydrides, such as phthalic anhydrides, which have already been successfully used in insulation materials in many cases.
  • acid anhydrides such as phthalic anhydrides
  • This new manufacturing process for the production of the main insulation or parts of a main insulation of an insulation system can be carried out without winding, in particular without winding by hand, of a winding tape. This is the crucial point for a) compacting the new insulation systems, b) accelerating the manufacturing process and c) the possibility of fully automating the manufacturing process. For example, a potting or coating can be produced automatically.

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Abstract

The invention relates to an electrical operating means having a high electrical rated voltage, in particular a rated voltage that is greater than 1 kV, comprising at least one voltage-conducting conductor rod having an insulation system. Examples of such electrical operating means are, in particular, rotating electric machines, such as electric generators, electric motors, but also transformers, choke coils, electrical switches, and leadthroughs. The invention further relates to a method for producing an insulation system for a voltage-conducting conductor rod. For the first time, an insulation system for an electrical operating means, such as an electrical rotating machine, is thereby described, which functions without winding band insulation, even if the operating means is designed for the high-voltage range, that is, above 1 kV. This is achieved by the combination of a detectable proportion of silicon-oxygen-based resin components in the polymeric thermosetting plastic and a filler having high dielectric strength.

Description

Beschreibung description
Elektrisches Betriebsmittel mit Isolationssystem, sowie Ver fahren zur Herstellung des Isolationssystems Electrical equipment with insulation system, as well as Ver proceed to manufacture the insulation system
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Betriebsmittel mit hoher elektrischer Bemessungsspannung, insbesondere einer Be messungsspannung von größer 5 kV, zumindest einen spannungs führenden Leiterstab mit einem Isolationssystem aufweisend. Beispiele derartiger elektrischer Betriebsmittel sind insbe sondere rotierende elektrische Maschinen, wie elektrische Ge neratoren, elektrische Motoren, aber auch Transformatoren, Drosselspulen, elektrische Schalter und Durchführungen. The invention relates to electrical equipment with a high rated electrical voltage, in particular a measurement voltage of greater than 5 kV, having at least one live conductor bar with an insulation system. Examples of such electrical equipment are, in particular, special rotating electrical machines, such as electrical generators, electrical motors, but also transformers, inductors, electrical switches and bushings.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Isolationssystems für einen spannungsführenden Leiter stab . The invention also relates to a method for producing an insulation system for a live conductor rod.
Zur Erzeugung von elektrischer Energie werden typischerweise rotierende Hochspannungsmaschinen in Form von Generatoren eingesetzt. Die EP 1 981 150 A2 beschreibt einen Generator mit einem drehbaren Läufer und einem um den Läufer angeordne ten Ständer. Der Ständer weist ein rotationssymmetrisch aus gestaltetes Blechpaket auf, wobei elektrisch leitende Wick lungsstäbe in Nuten am Blechpaket verlaufen. An das Blechpa ket schließt sich beidseitig ein Wicklungskopf an, der die Wicklungsstäbe über Verbindungsstege zu einer geschlossenen Windung verbindet. Rotating high-voltage machines in the form of generators are typically used to generate electrical energy. EP 1 981 150 A2 describes a generator with a rotatable rotor and a stator arranged around the rotor. The stand has a rotationally symmetrical design of a laminated core, with electrically conductive winding rods running in grooves on the laminated core. At the Blechpa ket is connected on both sides a winding head, which connects the winding bars via connecting webs to a closed turn.
Im Betrieb von Hochspannungsmaschinen, ab 1 kV mit Leistungen von über 5 MVA können Bemessungsspannungen von über 5-10 kV erreicht werden. Die Komponenten sind entsprechend hohen me chanischen, thermischen und elektrischen Belastungen ausge setzt. Die Zuverlässigkeit des Isolationssystems der elektri schen Leiter, wie beispielsweise des spannungsführenden Lei terstabs, ist daher maßgeblich für die Betriebssicherheit verantwortlich . Ein Beispiel für ein derartiges Isolationssystem ist die Hauptisolation von Generatoren. Dies sorgt für die Abschir mung der unter Hochspannung stehenden Kupferleiter gegen den geerdeten Stator. Sie besteht herkömmlich aus mit Kunststoff getränkten Glimmerbändern und besitzt eine hohe elektrische Lebensdauer, was ihr ermöglicht, 3,5 kV pro Millimeter dauer haft abzubauen. When operating high-voltage machines, from 1 kV with outputs of over 5 MVA, rated voltages of over 5-10 kV can be achieved. The components are exposed to high mechanical, thermal and electrical loads. The reliability of the insulation system of the electrical conductors, such as the live conductor rod, is therefore largely responsible for operational safety. An example of such an insulation system is the main insulation of generators. This ensures the shielding of the high-voltage copper conductors against the earthed stator. Conventionally, it consists of mica tapes impregnated with plastic and has a long electrical life, which enables it to permanently dissipate 3.5 kV per millimeter.
Dieses Isolationssystem umfasst in der Regel eine Isolierung zwischen Teilleitern, die so genannte Teilleiterisolierung, zwischen den Leitern oder Wicklungsstäben und dem Blechpaket im Nutbereich, die Hauptisolation . This insulation system generally includes insulation between partial conductors, the so-called partial conductor insulation, between the conductors or winding bars and the laminated core in the slot area, the main insulation.
Das grundlegende Problem bei derart elektrisch belasteten Isolationssystemen liegt in der teilentladungsinduzierten Erosion mit sich ausbildenden „Treeing"-Kanälen, die letzt lich zum elektrischen Durchschlag der Isolation führen. Übli cherweise kommen zur dauerhaften Isolation der spannungsfüh renden Leiter in rotierenden Maschinen glimmerbasierte Iso lierungen zum Einsatz. The fundamental problem with such electrically loaded insulation systems lies in the partial discharge-induced erosion with the formation of "treeing" channels, which ultimately lead to electrical breakdown of the insulation. Mica-based insulation is usually used for the permanent insulation of the live conductors in rotating machines .
Zum Ausbilden der Hauptisolation werden aus isolierten Teil leitern hergestellten Formspulen mit Wickelbändern umwickelt - die so genannte Wickelbandisolierung - und dann im Rahmen einer Vakuum-Druck-Imprägnierung (Vacuum-Pressure-Impregna- tion, VPI-Prozess) mit einem Harz imprägniert. Dabei werden Wickelbänder in Form von Glimmerpapier eingesetzt, die nicht oder nicht vollständig automatisiert, sondern teilweise noch per Hand um den Leiter gewickelt werden. Die Herstellung eines Isolationssystems braucht daher entsprechend lange, für einen Generatorstab heutzutage ungefähr 36 Stunden. To form the main insulation, molded coils made from insulated partial conductors are wound with winding tapes - the so-called winding tape insulation - and then impregnated with a resin as part of a vacuum pressure impregnation (VPI process). Here, winding tapes in the form of mica paper are used, which are not or not fully automated, but are still partially wrapped around the conductor by hand. The production of an insulation system therefore takes a correspondingly long time, for a generator rod now around 36 hours.
Im VPI-Prozess werden durch die Imprägnierung die im Wickel band zwischen den einzelnen Partikeln und/oder Bandfalten be findlichen Hohlräume mit dem Imprägnierharz gefüllt. Der Ver bund aus Imprägnierharz und Glimmerpapier wird gehärtet, bil det den Isolationsstoff, der dann im Isolationssystem verar beitet wird und die mechanische Festigkeit des Isolationssys- tems liefert. Durch den VPI-Prozess werden auch kleinste Hohlräume in der Wickelband-Isolierung mit Harz ausgefüllt, um die Anzahl innerer Gas-Feststoff-Grenzflachen zu minimie ren . In the VPI process, the impregnation fills the voids in the winding band between the individual particles and / or band folds with the impregnation resin. The composite of impregnation resin and mica paper is hardened, forms the insulation material, which is then processed in the insulation system and the mechanical strength of the insulation system. tems supplies. The VPI process fills even the smallest voids in the winding tape insulation with resin in order to minimize the number of internal gas-solid interfaces.
Insgesamt stellt dies allerhöchste elektrische, thermische und mechanische Anforderungen an die Isolation der Leiter einer Wicklung untereinander, der Wicklung gegen das Blechpa ket sowie auch der am Austritt der Leiter aus dem Blechpaket gebildeten Gleitanordnung. In der Maschinenisolierung unter scheidet man die Innenpotentialsteuerung „IPS" zwischen dem Kupferleiterverband und der Hochspannungsisolierung, den Außenglimmschutz „AGS", zwischen der Hauptisolation und dem Blechpaket, sowie den Endenglimmschutz „EGS" am Austritt der Wicklungsstäbe aus dem Blechpaket. Overall, this places the highest electrical, thermal and mechanical requirements on the insulation of the conductors of a winding from each other, the winding against the Blechpa ket and also the sliding arrangement formed at the exit of the conductor from the laminated core. In machine insulation, a distinction is made between the internal potential control "IPS" between the copper conductor assembly and the high-voltage insulation, the external glow protection "AGS", between the main insulation and the laminated core, and the end glow protection "EGS" at the outlet of the winding bars from the laminated core.
Ein herkömmliches Isolationssystem einer rotierenden elektri schen Maschine, eine imprägnierte Wicklung aus Glimmerband mit Bandkleber und Bandbeschleuniger, ein Basisharz, bei spielsweise ein Epoxidharz, mit einem oder mehreren Härter, gegebenenfalls auch Epoxi-funktionalisierten Härter, umfas send, ist im Bereich 0,5 mm bis 1cm dick. Die dicke der Iso lationssysteme anderer elektrischer Betriebsmittel kann aber auch wesentlich mehr sein, beispielsweise bei Durchführungen bis zu 25 cm. Während des Betriebs der elektrisch rotierenden Maschine kommt es im Laufe der Zeit zu elektrischen Entladun gen, die wiederum den Kunststoff in der Isolation angreifen. A conventional insulation system of a rotating electrical machine, an impregnated winding made of mica tape with tape adhesive and tape accelerator, a base resin, for example an epoxy resin, with one or more hardeners, possibly also epoxy-functionalized hardener, is in the range of 0.5 mm up to 1cm thick. The thickness of the insulation systems of other electrical equipment can also be much more, for example, for bushings up to 25 cm. During operation of the electrically rotating machine, electrical discharges occur over time, which in turn attack the plastic in the insulation.
Dabei wird der Kunststoff lokal zerstört und es kommt zu elektrischen Erosionserscheinungen. Diese Zerstörung des Iso lationssystems wird durch den plättchenförmigen teilentla dungsresistenten Glimmer im Wickelband des Isolationssystems durch eine Erosionswegverlängerung verzögert, so dass eine Mindestlebensdauer von 25 Jahren gewährleistet werden kann. Dennoch bildet sich ein Erosionsweg stetig im Laufe der Le bensdauer durch das Isolationssystem hindurch, bis es letzt endlich zum Erdschluss in der elektrisch rotierenden Maschine kommt. Würde nun - im Zuge technischer Weiterentwicklung - die elektrische Feldstärke von 3,5 kv/mm auf - beispielsweise 4,5 kV/mm - angehoben, würde der elektrische Erosionsweg frühzeitiger ausgebildet und nach beispielsweise schon 5 Jah ren bereits zum Erdschluss und damit zum Totalausfall führen. The plastic is destroyed locally and electrical erosion occurs. This destruction of the insulation system is delayed by the platelet-shaped, partially discharge-resistant mica in the winding tape of the insulation system by extending the erosion path, so that a minimum service life of 25 years can be guaranteed. Nevertheless, an erosion path continuously forms through the insulation system over the course of its service life, until finally there is a ground fault in the electrically rotating machine. Would - now in the course of technical development - If the electrical field strength was increased from 3.5 kv / mm to - for example 4.5 kV / mm - the electrical erosion path would be formed earlier and lead to an earth fault and thus to a total failure after, for example, 5 years.
Die Dicke des Isolationssystems ist dabei grundsätzlich so gering wie nur irgend möglich zu wählen, um hohe Wirkungsgra de der Maschinen zu erzielen. Um die Leistungsdichte im elektrischen Betriebsmittel wie z.B. einem Generator und/oder einem Elektromotor zu erhöhen, ist man bestrebt, die Dicke des Isolationssystems zu reduzieren, beispielsweise um ca. 20%. Das führt zwangsläufig zu steigenden elektrischen Feld stärken im Isolationssystem von - wiederum beispielsweise - 3,5kV/mm auf 4,5kV/mm und damit zu einer erhöhten elektri schen Teilentladungsaktivität. The thickness of the insulation system should always be as small as possible in order to achieve a high degree of efficiency of the machines. To determine the power density in electrical equipment such as to increase a generator and / or an electric motor, the aim is to reduce the thickness of the insulation system, for example by approximately 20%. This inevitably leads to increasing electrical field strengths in the insulation system from - again, for example - 3.5 kV / mm to 4.5 kV / mm and thus to an increased electrical partial discharge activity.
Die herkömmlich eingesetzten Isolationssysteme erlauben dau erhafte Betriebsfeldstärken von 3,5kV/mm bei einer technisch möglichen Lebensdauer von mindestens 25 Jahren. The conventionally used insulation systems allow permanent operating field strengths of 3.5 kV / mm with a technically possible lifespan of at least 25 years.
Bisher werden als Basisharze für elektrische Isolationssyste me und insbesondere auch als Tränkharze für Wickelbandisolie rungen bevorzugt Epoxidharze auf Kohlenstoffbasis eingesetzt, die in flüssiger Form an einem Kohlenstoff-basierten (-CR2- ) n- Rückgrat alle möglichen funktionellen Gruppen, beispiels weise auch Epoxidgruppen tragen. Diese werden mit als Harz- Härter-Gemisch zu einem duroplastischen Kunststoff umgesetzt, die die Imprägnierung der Wickelbandisolierung bildet. So far, epoxy resins based on carbon have been used as base resins for electrical insulation systems and in particular as impregnating resins for winding tape insulation, which in liquid form have all possible functional groups, for example also epoxy groups, on a carbon-based (-CR2-) n backbone. These are converted into a thermosetting plastic as a resin-hardener mixture, which forms the impregnation of the winding tape insulation.
Im Wickelband liegen planare, teilentladungsresistente Glim merplättchen vor, die wie Schuppen um den Kupferleiter durch das Glimmerband angeordnet sind, um so den Erosionsweg zu verlängern. Gleichzeitig besitzt das Glimmerband einen Kata lysator, der benötigt wird, um das Harz-Härter-Gemisch, ba sierend z.B. auf Epoxid-Anhydrid-Chemie, im Glimmerband wäh rend dessen Imprägnierung anzugelieren, damit das Harz nicht mehr abfließen kann. Nach dem Imprägnieren oder dem Tränkpro zess wird das Harz ausgehärtet. Beim Imprägnieren wird bei- spielsweise ein Generatorstab komplett mit Harz geflutet, aber nur in den Bereichen, in denen der Katalysator vorliegt, wird das Imprägnierharz angeliert und kann nicht mehr abflie ßen. In den restlichen Bereichen kann das Imprägnierharz nach der Imprägnierung wieder abfließen und wird in Tanks gela gert. Aus diesem Grund muss das Harz-Härter-Gemisch eine gute Lagerstabilität und/oder eine lange Topfzeit besitzen, damit in den Harztanks das Harz-Härter-Gemisch auch ohne den Kata lysator des Glimmerbandes nicht aushärtet. In the winding band there are planar, partially discharge-resistant mica platelets, which are arranged like scales around the copper conductor through the mica band, so as to lengthen the erosion path. At the same time, the mica tape has a catalyst that is required to gel the resin-hardener mixture, based, for example, on epoxy-anhydride chemistry, in the mica tape during its impregnation so that the resin can no longer drain off. After impregnation or the impregnation process, the resin is cured. When impregnating for example, a generator rod completely flooded with resin, but only in the areas where the catalyst is present, the impregnation resin is gelled and can no longer drain. In the remaining areas, the impregnation resin can drain again after the impregnation and is stored in tanks. For this reason, the resin-hardener mixture must have good storage stability and / or a long pot life so that the resin-hardener mixture in the resin tanks does not harden without the catalyst of the mica tape.
Es wurde in der EP 17192058, noch unveröffentlicht, gezeigt, dass ein Siloxan-haltiges Harz oder Harz-Härter-Gemisch zum Einbau von Siloxan-Gruppen in das Rückgrat der Polymerkette respektive des Polymernetzwerkes des gehärteten Harzes führt und damit die Lebensdauer des Isolationssystems entscheidend erhöht. Oder anders formuliert könnte die Dicke des Isolati onssystems bei gleicher Lebensdauer mit dem Harz-Härter-Ge misch gemäß der der EP 17192058 reduziert werden, was in einer höheren Leistungsdichte resultiert. Unglücklicherweise besitzen Siloxane herstellungsbedingt freie Hydroxylgruppen, die die Lagerstabilität des Harz-Härter-Gemisches deutlich reduzieren, so dass eine kommerzielle Nutzung des um Siloxan- Einheiten erweiterten Isolationssystems mit den bisherigen Herstellungsverfahren wirtschaftliche Nachteile bringt. It was shown in EP 17192058, still unpublished, that a siloxane-containing resin or resin-hardener mixture leads to the incorporation of siloxane groups into the backbone of the polymer chain or the polymer network of the hardened resin and thus decisively increases the service life of the insulation system . In other words, the thickness of the insulation system could be reduced with the resin-hardener mixture according to that of EP 17192058 with the same service life, which results in a higher power density. Unfortunately, production-related siloxanes have free hydroxyl groups, which significantly reduce the storage stability of the resin-hardener mixture, so that commercial use of the insulation system which has been expanded to include siloxane units brings economic disadvantages with the previous production processes.
Daher ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein harzhalti ges Isolationssystem für ein elektrisches Betriebsmittel zu schaffen, bei dem im Verguss, der ausgehärteten Vergussmasse in der Polymerkette, respektive dem Polymernetzwerk It is therefore an object of the present invention to provide a resin-containing insulation system for electrical equipment, in which the potting compound, the cured potting compound in the polymer chain, or the polymer network
,,-SiR2-0-„ - Einheiten nachweisbar sind. Außerdem ist es Auf gabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Hauptisolation respektive eines Teils einer Hauptisola tion eines derartigen Isolationssystems anzugeben, das wirt schaftlich sinnvoll geführt werden kann, also für das die La gerstabilität eines Silikon- und/oder Siloxan-haltigen Ver gusses und/oder Harz-Härter-Gemisches ausreichend ist. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der vorliegend be schriebenen und beanspruchten Erfindung, wie er in der Be schreibung und den Ansprüchen offenbart ist, gelöst. ,, - SiR 2 -0- „- units are detectable. It is also an object of the present invention to provide a method for producing a main insulation or part of a main insulation of such an insulation system that can be economically viable, that is, for the storage stability of a silicone and / or siloxane-containing casting and / or resin-hardener mixture is sufficient. This object is achieved by the subject of the presently described and claimed invention, as disclosed in the description and the claims Be.
Dementsprechend ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein elektrisches Betriebsmittel mit einem Isolationssystem, eine Hauptisolation oder Teil einer Hauptisolation umfassend, die als Verguss einer Vergussmasse vorliegt, dadurch gekennzeich net, dass die Vergussmasse folgende Komponenten umfasst: Accordingly, the subject of the present invention is an electrical equipment comprising an insulation system, a main insulation or part of a main insulation, which is in the form of a casting compound, characterized in that the casting compound comprises the following components:
A) eine erste Harzkomponente A, die Kohlenstoff-basiert  A) a first resin component A, which is carbon-based
ist,  is
B) eine zweite Harzkomponente B, die Silizium-Sauerstoff- basiert ist,  B) a second resin component B, which is silicon-oxygen-based,
wobei das Verhältnis der ersten zur zweiten Harzkomponente A:B im Bereich zwischen A=99: B=1 bis A=60: B=40, also erste Harzkomponente mengenmäßig überwiegend, liegt,  the ratio of the first to the second resin component A: B being in the range between A = 99: B = 1 to A = 60: B = 40, that is to say predominantly in terms of quantity, of the first resin component,
C) 0,1 bis 10 Gew% an Katalysator  C) 0.1 to 10% by weight of catalyst
D) 30 bis 85 Gew% an dielektrischem, insbesondere minerali schem, Füllstoff  D) 30 to 85% by weight of dielectric, in particular mineral, filler
E) 0- 60 Gew% eines Härters .  E) 0-60% by weight of a hardener.
Außerdem ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Ver fahren zur Herstellung einer Hauptisolation oder Teile einer Hauptisolation eines Isolationssystems durch Verguss und/oder sonstige automatisierbare Aufbringungsmethoden einer Verguss masse auf / um einen elektrischen Leiter, wobei die Verguss masse zumindest folgende Komponenten aufweist: The present invention also relates to a method for producing a main insulation or parts of a main insulation of an insulation system by potting and / or other automated methods of applying a potting compound to / around an electrical conductor, the potting compound having at least the following components:
A) eine erste Harzkomponente A, die Kohlenstoff-basiert ist,  A) a first resin component A, which is carbon-based,
B) eine zweite Harzkomponente B, die Silizium- Sauerstoff-basiert ist,  B) a second resin component B, which is silicon-oxygen-based,
wobei das Verhältnis der ersten zur zweiten Harzkompo nente A : „zu" B im Bereich zwischen A=99: B=1 bis A=60: B=40, also erste Harzkomponente mengenmäßig überwiegend, liegt,  where the ratio of the first to the second resin component A: “to” B is in the range between A = 99: B = 1 to A = 60: B = 40, that is to say predominantly in terms of quantity of the first resin component,
C) 0,1 bis 10 Gew% an Katalysator  C) 0.1 to 10% by weight of catalyst
D) 30 bis 85 Gew% an dielektrischem Füllstoff  D) 30 to 85% by weight of dielectric filler
E) 0-60 Gew% eines Härters. Allgemeine Erkenntnis der Erfindung ist es, dass durch Wahl eines geeigneten Füllstoffes in Kombination mit einem Silizi- um-Sauerstoff-basierten - ansonsten üblichen - Imprägnierharz das Glimmerband, also die - zum Teil noch per Hand applizier te - Wickelbandisolierung, substituiert werden kann und damit ein, durch einen Verguss herstellbares, Isolationssystem für elektrische Betriebsmittel zur Verfügung steht. Die Herstel lungszeit für ein derartiges Isolationssystem lässt sich dadurch drastisch verkürzen, beispielsweise von heute ca.E) 0-60% by weight of a hardener. General knowledge of the invention is that by choosing a suitable filler in combination with a silicon-oxygen-based - otherwise usual - impregnation resin, the mica tape, that is to say the winding tape insulation, which is still partially applied by hand, can be substituted and thus an insulation system for electrical equipment that can be produced by potting is available. The manufacturing time for such an insulation system can be drastically shortened, for example from approx.
36 Stunden auf unter 6 Stunden, insbesondere auf ca. 3 Stun den . 36 hours to less than 6 hours, especially to about 3 hours.
Als „Isolationssystem" wird vorliegen bezeichnet: eine Isola tion, die grundsätzlich eine Hauptisolation, den AGS, EGS, sowie optional die IPS umfasst. Die vorliegende Erfindung be trifft eine neuartige Formulierung für eine Vergussmasse zum Verguss zur Herstellung der Hauptisolation oder Teile der Hauptisolation, die völlig überraschend in Tests gezeigt hat, dass anstelle der üblichen Wickelbandisolierung, die Haupt isolation durch einfachen Verguss, auch im Hochspannungsbe reich, herstellbar ist. The term “insulation system” refers to: an insulation which basically comprises a main insulation, the AGS, EGS, and optionally the IPS. The present invention relates to a novel formulation for a casting compound for casting to produce the main insulation or parts of the main insulation, which, quite surprisingly, has shown in tests that instead of the usual winding tape insulation, the main insulation can be produced by simple encapsulation, even in the high-voltage range.
Als „Harz-Härter-Gemisch" wird vorliegend eine Harzmischung bezeichnet, in der ein Härter vorliegt, beispielsweise ein anhydridischer Härter, der die Polymerisation beschleunigt aber nicht notwendigerweise initiiert. Dieser wird bei der Vernetzung der monomeren/oligomeren Einheiten zum Polymer, also sowohl bei der Angelierung als auch bei der Durchhärtung der Vergussmasse, mit in die Polymerkette, respektive das Po lymernetzwerk, eingebaut. Diese Härterkomponente ist dann im fertigen Isolationssystem über spektroskopische Methoden, durch die sich funktionelle Gruppen in der Polymerkette, res pektive Polymernetzwerk, identifizieren lassen, nachweisbar. In the present case, a “resin-hardener mixture” refers to a resin mixture in which a hardener is present, for example an anhydride hardener, which accelerates but does not necessarily initiate the polymerization. This is formed when the monomer / oligomeric units are crosslinked to form the polymer, that is to say both the gelation as well as the hardening of the potting compound, built into the polymer chain or the polymer network.This hardener component can then be detected in the finished insulation system using spectroscopic methods by means of which functional groups in the polymer chain, or the polymer network in question, can be identified .
Eine spektroskopische Unterscheidung von homopolymerisierten Epoxidharzen, die im Polymer so genannte „Etherbrücken" bil det, und klassisch-anhydridisch gehärteten Vergussmassen, insbesondere Epoxidharzen, ist möglich. Die Homopolymerisati on kann über UV Härtung erfolgen und die Etherbrücken sind als C-O-Schwingungen im IR Spektrum erkennbar. A spectroscopic distinction between homopolymerized epoxy resins, which form so-called "ether bridges" in the polymer, and classic-anhydride-hardened casting compounds, in particular epoxy resins is possible. The homopolymerization can take place via UV curing and the ether bridges are recognizable as CO vibrations in the IR spectrum.
Demgegenüber führt die klassische Anhydridhärtung, bei der eine Härterkomponente zumindest teilweise mit ins Polymer, ins polymere Rückgrat, eingebaut wird, zu so genannten „Es terbrücken". Hier liegen, wenn - wie der Name schon sagt - der Härter ein Anhydrid ist, „Esterbrücken" vor, die typi scherweise neben C-O-Schwingungen auch C=0-Schwingungen zei gen. Der spektroskopische Nachweis gelingt beispielsweise durch IR-Spektroskopie, insbesondere Fourier-Transform- Infrarot-Spektroskopie . In contrast, the classic anhydride hardening, in which a hardener component is at least partly incorporated into the polymer, into the polymer backbone, leads to so-called "ester bridges". Here, if - as the name suggests - the hardener is an anhydride, "ester bridges" ", which typically also show C = 0 vibrations in addition to CO vibrations. Spectroscopic detection is achieved, for example, by IR spectroscopy, in particular Fourier transform infrared spectroscopy.
Zum Nachweis der Silizium-Sauerstoff-basierten Harzkomponente kann der Verguss durch eine Hochleistungsflüssigkeitschroma tographie „HPLC" chemisch aufgetrennt und mittels einer Ele mentanalyse untersucht werden. Gegebenenfalls kann der Ver guss - beispielsweise in einer elektrischen rotierenden Ma schine - mittels ATR-IR-Spektroskopie oberflächlich unter sucht werden. Nach elektrischer Auslagerung sollte grundsätz lich die Silizium-Sauerstoff-basierte Harzkomponente über eine verglaste, siliziumreiche Schicht in der energiedisper sen Elementanalyse oder in der ESCA-Analyse visualisierbar sein . To detect the silicon-oxygen-based resin component, the potting can be chemically separated by a high-performance liquid chromatography "HPLC" and examined by means of an element analysis. If necessary, the potting - for example in an electric rotating machine - can be superficially using ATR-IR spectroscopy After electrical aging, the silicon-oxygen-based resin component should basically be visualized via a glazed, silicon-rich layer in the energy-dispersive element analysis or in the ESCA analysis.
Als „Vergussmasse" wird vorliegend die Vorstufe eines Duro plasts bezeichnet, die flüssig, zähflüssig, angeliert oder ausgehärtet vorliegen kann. Die ausgehärtete Variante ent spricht dabei einem Duroplast im Isolationssystem. In the present case, the term “potting compound” refers to the preliminary stage of a duroplastic, which can be liquid, viscous, gelled or cured. The cured variant corresponds to a thermoset in the insulation system.
In der ungehärteten, als „Masse" bezeichneten Vergussmasse, liegen Monomere und Oligomere mehrerer Verbindungen, insbe sondere Harzkomponenten, vor, die nach erfolgtem Start der Polymerisation, in der Regel durch einen Katalysator, mög licherweise aber auch durch Härter, insbesondere zusammen mit Licht, UV-Strahlung, Feuchtigkeit und/oder Temperatur, sich zu einem langkettigen, möglicherweise auch verzweigtkettigen Polymernetzwerk verbinden. Das Polymernetzwerk umfasst Makro moleküle, die Repetiereinheiten haben, die gleich sind. Es können unterschiedliche Repetiereinheiten in einem Polymer netzwerk vorliegen, gemäß der Erfindung liegen neben Kohlen stoff-basierten Repetiereinheiten auch Silizium-Sauerstoff- basierte Repetiereinheiten, insbesondere im polymeren Rück grat, vor. In the unhardened casting compound, referred to as “compound”, there are monomers and oligomers of several compounds, in particular resin components, which, after the start of the polymerization, generally by means of a catalyst, but possibly also by hardener, in particular together with light, UV radiation, moisture and / or temperature, become a long chain, possibly also branched chain Connect polymer network. The polymer network includes macro molecules that have repeating units that are the same. Different repeating units can be present in a polymer network; according to the invention, in addition to carbon-based repeating units, there are also silicon-oxygen-based repeating units, in particular in the polymer backbone.
Daneben liegen beispielsweise in der Vergussmasse, also unge härtet, auch monomere oder oligomere Verbindungen vor, die als „Härter" bezeichnet werden. Diese Verbindungen werden bei Härtung mit in die Polymerkette, respektive dem Polymernetz werk, eingebaut und werden dadurch eine Repetiereinheit oder Teil einer Repetiereinheit. In addition, there are, for example, monomeric or oligomeric compounds, which are referred to as “hardeners”, in the casting compound, ie unhardened. When hardened, these compounds are incorporated into the polymer chain or the polymer network and thus become a repeating unit or part of one Repeating unit.
Im Gegensatz dazu dient der Katalysator lediglich dazu, dass die im lagerstabilen, flüssigen weder gelierten noch gehärte ten Harz, oder der so genannten Vergussmasse, vorliegenden monomeren oder oligomeren Verbindungen so aktiviert werden, dass sie mit Molekülen der gleichen oder einer anderen, in der Vergussmasse zur Polymerisation vorliegenden, Verbindung, also beispielsweise dem Härter oder der zweiten Harzkomponen te A oder B zum Polymer abreagieren. Der Katalysator an sich wird in der Regel nicht Teil der Repetiereinheiten, die sich zum Polymernetzwerk aufbauen. In contrast, the catalyst merely serves to activate the monomeric or oligomeric compounds present in the storage-stable, liquid, neither gelled nor hardened, resin, or the so-called casting compound, in such a way that they are combined with molecules of the same or a different one in the casting compound existing for the polymerization, react, for example, the hardener or the second resin components te A or B to the polymer. The catalyst per se generally does not become part of the repeating units that build up into the polymer network.
Die erste Harzkomponente A ist eine zur Polymerisation funk- tionalisierte monomere oder oligomere Harzkomponente, die Kohlenstoff - basiert ist -also eine oder mehrere (-CR2-) Einheiten, mit entsprechenden terminalen, reaktiven Gruppen, umfasst . The first resin component A is a monomeric or oligomeric resin component which is functionalized for the polymerization and which is carbon-based, thus comprising one or more (-CR 2 -) units, with corresponding terminal, reactive groups.
Dabei steht „R" für alle Arten organischer Reste, die sich zur Härtung und/oder Vernetzung zu einem für ein Isolations system brauchbaren Isolationsstoff eignen. Insbesondere steht R für alle Arten Resten, die zu gesättigten und/oder ungesät tigten Verbindungen führen, insbesondere kann R = sein: „R" = -Aryl, -Alkyl, - Alkoxy-, -Alkenyl-, -Alkinyl-, - Heterocyclen-haltige Reste, die auch -Stickstoff, -Amin, - Carboxyl, -Sauerstoff und/oder -Schwefel substituierte Aryle und/oder Alkyle umfassen, sowie beliebige Kombinationen meh rerer der genannten Reste in einem Rest. Here, "R" stands for all types of organic radicals which are suitable for curing and / or crosslinking to an insulation material which can be used for an insulation system. In particular, R stands for all types of radicals which, in particular, can lead to saturated and / or unsaturated compounds R = be: "R" = aryl, alkyl, alkoxy, alkenyl, alkynyl, heterocyclic radicals which also contain nitrogen, amine, carboxyl, oxygen and / or sulfur-substituted aryls and / or alkyls, as well as any combination of several of the radicals mentioned in a radical.
Insbesondere kann R gleich oder ungleich sein und für folgen de Gruppen stehen: In particular, R can be the same or different and stand for the following groups:
- Alkyl, beispielsweise -Methyl, -Propyl, -isoPropyl, - Butyl, -isoButyl, -tertButyl, -Pentyl, -isoPentyl, - Cyclopentyl sowie alle weiteren Analoge bis zu Dodecyl, also das Homologe mit 12 C-Atomen;  Alkyl, for example methyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, cyclopentyl and all other analogs up to dodecyl, ie the homologue with 12 carbon atoms;
- Alkenyl, beispielsweise Vinyl-, -Styrol  - Alkenyl, for example vinyl, styrene
- Aryl, beispielsweise: Benzyl-, Benzoyl-, Biphenyl-, To- luyl-, Xylole etc., insbesondere beispielsweise alle A- rylreste, deren Aufbau der Definition von Hückel für die Aromatizität entspricht  - Aryl, for example: benzyl, benzoyl, biphenyl, toluyl, xylenes etc., in particular for example all aryl radicals, the structure of which corresponds to Hückel's definition of aromaticity
- Heterozyklen: insbesondere schwefelhaltige Heterozyklen wie Thiophen, Tetrahydrothiophen, 1,4-Thioxan und Homolo ge und/oder Derivate davon,  Heterocycles: in particular sulfur-containing heterocycles such as thiophene, tetrahydrothiophene, 1,4-thioxane and homologs and / or derivatives thereof,
- Sauerstoffhaltige Heterozyklen wie z.B. Dioxane  - Oxygen-containing heterocycles such as Dioxanes
- Stickstoffhaltige Heterozyklen wie z.B. -CN, -CNO,-CNS, - N3 (Azid) etc.  - nitrogen-containing heterocycles such as -CN, -CNO, -CNS, - N3 (azide) etc.
- Schwefel substituierte Aryle und/oder Alkyle: z.B. Thio phen, aber auch Thiole und/oder  - Sulfur substituted aryls and / or alkyls: e.g. Thiophen, but also thiols and / or
- Reste von so genannten „ungesättigten Polyesterharzen" „UP", die über ein oder mehrere Doppelbindungen im Mole kül zu Duroplasten abreagieren können.  - Residues of so-called "unsaturated polyester resins" "UP", which can react to one or more double bonds in the molecule to thermosets.
Die Hückel-Regel für aromatische Verbindungen bezieht sich auf den Zusammenhang, dass planare, cyclisch durchkonjugierte Moleküle, die eine Anzahl von P-Elektronen, die sich in Form von 4n + 2 darstellen lässt, umfasst, eine besondere Stabili tät besitzen, die auch als Aromatizität bezeichnet wird. The Hückel rule for aromatic compounds relates to the connection that planar, cyclically through-conjugated molecules, which comprise a number of P electrons, which can be represented in the form of 4n + 2, have a particular stability, which is also known as Aromaticity is called.
Insbesondere eignen sich als Harzkomponente A beispielsweise Epoxidharze, wie Bisphenol-F-Diglycidylether (BFDGE) und/oder Bisphenol-A-Diglycidylether (BADGE) , Polyurethan sowie Mi- schungen hieraus. Bevorzugt sind Epoxidharze basierend auf Bisphenol-F-Diglycidylether (BFDGE) , Bisphenol-A- Diglycidylether (BADGE) , undestillierter und/oder destillier ter, ggf. reaktivverdünnter Bisphenol-A-Diglycidylether, un destillierter und/oder destillierter, ggf. reaktivverdünnter Bisphenol-F-Diglycidylether, hydrierter Bisphenol-A- Diglycidylether und/oder hydrierter Bisphenol-F-Diglycidyl ether, reiner und/oder mit Lösemitteln verdünnter Epoxy- Novolak und/oder Epoxy-Phenol-Novolak, cycloaliphatische Epo xidharze wie 3, 4-epoxycyclohexylmethyl-3, 4-epoxycyclohexyl- carboxylat z.B. Araldite CY179, ERL-4221; Celloxide 2021P, ein cycloaliphatisches Epoxidharz geeignet zur thermischen und/oder zur kationischen Homopolymerisation, Bis (3,4- epoxycyclohexylmethyl) adipat, z.B. ERL-4299; Celloxide 2081, Vinylcyclohexendiepoxid, z.B. ERL-4206; Celloxide 2000, 2- (3, 4-epoxycyclohexyl-5, 5-spiro-3, 4-epoxy) -cyclohexan-meta- dioxan z.B. ERL-4234; Hexahydrophthalsäurediglycidylester, z.B. CY184, EPalloy 5200; Tetrahydrophthalsäurediglycidyl- ether z.B. CY192; glycidierte Aminoharze (N, -Diglycidyl- para-glycidyloxyanilin z.B. MY0500, MY0510, N, N-Diglycidyl- meta-glycidyloxyanilin z.B. MY0600, MY0610, N,N,N',N'- Tetraglycidyl-4 , 4 ' -methylendianilin z.B. MY720, MY721, MY725 sowie insbesondere auch Polyester, Polyamidimid, Polyesteri- mid, alle Verbindungen gesättigt oder ungesättigt vorliegend und beliebige Mischungen der genannten Verbindungen. Dabei sind die Harze unter den Handelsnamen einschlägig bekannt. Particularly suitable as resin component A are, for example, epoxy resins, such as bisphenol F diglycidyl ether (BFDGE) and / or bisphenol A diglycidyl ether (BADGE), polyurethane and mi from this. Epoxy resins based on bisphenol F diglycidyl ether (BFDGE), bisphenol A diglycidyl ether (BADGE), undistilled and / or distilled, optionally reactive diluted bisphenol A diglycidyl ether, undistilled and / or distilled, optionally reactive diluted bisphenol are preferred -F-diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether and / or hydrogenated bisphenol F-diglycidyl ether, pure and / or solvent-diluted epoxy novolak and / or epoxy phenol novolak, cycloaliphatic epoxy resins such as 3, 4-epoxycyclohexylm -3, 4-epoxycyclohexyl carboxylate, for example Araldite CY179, ERL-4221; Celloxide 2021P, a cycloaliphatic epoxy resin suitable for thermal and / or cationic homopolymerization, bis (3,4-epoxycyclohexylmethyl) adipate, eg ERL-4299; Celloxide 2081, vinylcyclohexene diepoxide, for example ERL-4206; Celloxide 2000, 2- (3, 4-epoxycyclohexyl-5, 5-spiro-3, 4-epoxy) cyclohexane-meta-dioxane, for example ERL-4234; Hexahydrophthalic acid diglycidyl esters, for example CY184, EPalloy 5200; Tetrahydrophthalic acid diglycidyl ether, for example CY192; glycidized amino resins (N, -diglycidyl-para-glycidyloxyaniline e.g. MY0500, MY0510, N, N-diglycidyl-meta-glycidyloxyaniline e.g. MY0600, MY0610, N, N, N ', N'-tetraglycidyl-4, 4'-MY720ianil , MY721, MY725 and in particular also polyester, polyamideimide, polyesterimide, all compounds, saturated or unsaturated, and any mixtures of the compounds mentioned, the resins being known under the trade names.
Die zweite Harzkomponente B ist auch eine zur Polymerisation funktionalisierte monomere oder oligomere Harzkomponente, die Silizium-Sauerstoff-basiert ist -also eine oder mehrere (- SiR2-0-)- Einheiten mit entsprechenden terminalen, reaktiven Gruppen umfasst. The second resin component B is also a monomeric or oligomeric resin component which is functionalized for the polymerization and which is silicon-oxygen-based, thus comprising one or more (- SiR 2 -0 -) units with corresponding terminal, reactive groups.
Dabei steht „R" für alle Arten organischer Reste, die sich zur Härtung und/oder Vernetzung zu einem für ein Isolations system brauchbaren Isolationsstoff eignen. Insbesondere steht R für alle Arten Resten, die zu gesättigten und/oder ungesät tigten Verbindungen führen, insbesondere kann R = sein: „R" = -Aryl, -Alkyl, - Alkoxy-, -Alkenyl-, -Alkinyl-, - Heterocyclen-haltige Reste, die auch -Stickstoff, -Amin, - Carboxyl, -Sauerstoff und/oder -Schwefel substituierte Aryle und/oder Alkyle umfassen, sowie beliebige Kombinationen meh rerer der genannten Reste in einem Rest. Here, "R" stands for all types of organic radicals which are suitable for curing and / or crosslinking to an insulation material which can be used for an insulation system. In particular, R stands for all types of radicals which, in particular, can lead to saturated and / or unsaturated compounds R = be: "R" = aryl, alkyl, alkoxy, alkenyl, alkynyl, heterocyclic radicals which also contain nitrogen, amine, carboxyl, oxygen and / or sulfur-substituted aryls and / or alkyls, as well as any combination of several of the radicals mentioned in a radical.
Insbesondere kann R gleich oder ungleich sein und für folgen de Gruppen stehen: In particular, R can be the same or different and stand for the following groups:
- Alkyl, beispielsweise -Methyl, -Propyl, -isoPropyl, - Butyl, -isoButyl, -tertButyl, -Pentyl, -isoPentyl, - Cyclopentyl sowie alle weiteren Analoge bis zu Dodecyl, also das Homologe mit 12 C-Atomen; Alkyl, for example methyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, cyclopentyl and all other analogs up to dodecyl, ie the homologue with 12 carbon atoms;
- Alkenyl, beispielsweise -Vinyl, -Styrol  - Alkenyl, for example vinyl, styrene
- Aryl, beispielsweise: Benzyl-, Benzoyl-, Biphenyl-, To- luyl-, Xylole etc., insbesondere beispielsweise alle A- rylreste, deren Aufbau der Definition von Hückel für die Aromatizität entspricht  - Aryl, for example: benzyl, benzoyl, biphenyl, toluyl, xylenes etc., in particular for example all aryl radicals, the structure of which corresponds to Hückel's definition of aromaticity
- Heterozyklen: insbesondere schwefelhaltige Heterozyklen wie Thiophen, Tetrahydrothiophen, 1,4-Thioxan und Homolo ge und/oder Derivate davon,  Heterocycles: in particular sulfur-containing heterocycles such as thiophene, tetrahydrothiophene, 1,4-thioxane and homologs and / or derivatives thereof,
- Sauerstoffhaltige Heterozyklen wie z.B. Dioxane  - Oxygen-containing heterocycles such as Dioxanes
- Stickstoffhaltige Heterozyklen wie z.B. -CN, -CNO,-CNS, - N3 (Azid) etc .  - nitrogen-containing heterocycles such as -CN, -CNO, -CNS, - N3 (Azid) etc.
- Schwefel substituierte Aryle und/oder Alkyle: z.B. Thio phen, aber auch Thiole  - Sulfur substituted aryls and / or alkyls: e.g. Thiophen, but also thiols
- Reste von so genannten „ungesättigten Polyesterharzen" „UP", die über ein oder mehrere Doppelbindungen im Mole kül zu Duroplasten abreagieren können.  - Residues of so-called "unsaturated polyester resins" "UP", which can react to one or more double bonds in the molecule to thermosets.
Nach einer vorteilhaften Ausführung liegt Harzkomponente A und/oder Harzkomponente B als flüssiges Harz und/oder Fest harz, letzteres steht für ein Harz mit einem Schmelzpunkt, der über Raumtemperatur liegt, beispielsweise Novolak, in Form von zumindest zweifach, bevorzugt mehrfach, funktionali- sierten Monomeren und/oder Oligomeren vor. Zur Polymerisation werden die Harzkomponenten A und/oder B, wie gesagt, als ein- oder mehrfach funktionalisierte, bei spielsweise zweifach, an beiden Enden, funktionalisierte, mo nomere oder oligomere Verbindungen eingesetzt. Dazu eignen sich - als nicht einschränkende Beispiele - Amingruppen, Car- boxylgruppen, Epoxidgruppen und ähnliches, dem Fachmann be kannte Polymerisations-funktionelle Gruppen. So liegen bei spielsweise glycidyl-basierte und/oder epoxy-terminierte A- ryl- und/oder Alkyl-Siloxane und/oder glycidyl-basierte und/oder epoxy-terminierte Aryl- und/oder Alkyl- Kohlenwasserstoffverbindungen, wie beispielsweise glycidoxy funktionalisierte, insbesondere glycidoxyterminierte Siloxane und/oder Kohlenwasserstoffe, z.B. oxirangruppenhaltige Ver bindungen wie Glycidylether, vor. Insbesondere eignet sich als Komponente B beispielsweise ein Siloxan wie das 1,3- Bis ( 3-glycidyl-oxypropyl ) tetramethyldisiloxan, „DGTMS" oder das glycidoxyterminierte Phenyl-Dimethylsiloxan in Monomerer und/oder in oligomerer Form, sowie in beliebigen Mischungen und/oder beliebige Derivate der vorgenannten Verbindungen in beliebigen Kombinationen und/oder Mischungen. Es hat sich ge zeigt, dass zumindest zweifach, bevorzugt mehrfach, funktio nalisierte Siloxan- Monomere oder Kohlenwasserstoff-Monomere, die zur Herstellung von Duroplasten einsetzbar sind, hier be sonders geeignet sind. According to an advantageous embodiment, resin component A and / or resin component B is in the form of a liquid resin and / or solid resin, the latter representing a resin with a melting point which is above room temperature, for example novolak, in the form of at least two, preferably multiple, functionalized Monomers and / or oligomers before. For the polymerization, the resin components A and / or B, as mentioned, are used as one or more functionalized, for example two, at both ends, functionalized, monomeric or oligomeric compounds. Suitable - as non-limiting examples - amine groups, carboxyl groups, epoxy groups and similar polymerization functional groups known to the person skilled in the art. For example, there are in particular glycidyl-based and / or epoxy-terminated aryl and / or alkyl siloxanes and / or glycidyl-based and / or epoxy-terminated aryl and / or alkyl hydrocarbon compounds, such as, for example, glycidoxy functionalized glycidoxy-terminated siloxanes and / or hydrocarbons, for example compounds containing oxirane groups such as glycidyl ethers. A particularly suitable component B is, for example, a siloxane such as 1,3-bis (3-glycidyloxypropyl) tetramethyldisiloxane, “DGTMS” or the glycidoxy-terminated phenyldimethylsiloxane in monomers and / or in oligomeric form, and in any mixtures and / or Any derivatives of the aforementioned compounds in any combinations and / or mixtures It has been shown that at least two, preferably multiple, functionalized siloxane monomers or hydrocarbon monomers which can be used for the production of thermosets are particularly suitable here.
Als Härter, also ein-polymerisierbare Harzkomponente eignen sich beispielsweise Anhydride, insbesondere Säureanhydride, wie Phthalsäureanhydride, die bereits vielfach in Isolations materialien erfolgreich eingesetzt werden. Allerdings ist de ren Toxikologie nicht mehr ganz unumstritten. Suitable hardeners, that is to say a polymerizable resin component, are, for example, anhydrides, in particular acid anhydrides, such as phthalic anhydrides, which have already been successfully used in insulation materials in many cases. However, their toxicology is no longer entirely uncontroversial.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, den Kohlenstoff-basierten Härter auch ganz oder teilweise durch Siloxan-basierte Härter mit den gleichen Funktionalitäten zu ersetzen. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung um fasst das flüssige Harz oder das Festharz auch Additive wie Sinterhilfen, Reaktivverdünner, Reaktivbeschleuniger und/oder weitere Füllstoffe, die sowohl als Nanopartikel als auch als Füllstoffpartikel im Mikrometerbereich vorliegen können. According to an advantageous embodiment of the invention, provision is made for the carbon-based hardener to be replaced in whole or in part by siloxane-based hardener with the same functionalities. According to an advantageous embodiment of the invention, the liquid resin or the solid resin also includes additives such as sintering aids, reactive thinners, reactive accelerators and / or further fillers, which can be present both as nanoparticles and as filler particles in the micrometer range.
Als so genannte „kationische" Katalysatoren, also Katalysato ren, die die kationische Homopolymerisation initiieren, eig nen sich beispielsweis die so genannten Supersäuren, die stärker sind als 100%ige Schwefelsäure mit einem pKs von Mi nus 3. Suitable so-called “cationic” catalysts, ie catalysts that initiate cationic homopolymerization, are, for example, the so-called super acids, which are stronger than 100% sulfuric acid with a pKa of minus 3.
Beispiele für Supersäuren sind: Examples of super acids are:
Anorganisch : Inorganic:
- Fluorsulfonsäure (HSO3F) - fluorosulfonic acid (HSO 3 F)
- Fluor-Antimonsäure (HSbFe)  - fluoro-antimonic acid (HSbFe)
- Tetrafluoroborsäure (HBF4) - tetrafluoroboric acid (HBF 4)
- Hexafluorophosphorsäure (HPFe)  - hexafluorophosphoric acid (HPFe)
- Trifluoromethylsulfonsäure (HSO3CF3) - trifluoromethylsulfonic acid (HSO 3 CF 3 )
Organisch : Organic:
Pentacyanocyclopentadien (HC5(CN)5) Pentacyanocyclopentadiene (HC 5 ( CN) 5)
- Teilweise oder ganz fluorierte Derivate des Pentaphe- nylcyclopentadiens  - Partially or completely fluorinated derivatives of pentaphenylcyclopentadiene
- Penta-trifluoromethyl-pentadiens bzw. analoger Derviate - Penta-trifluoromethyl-pentadiens or analogous derivatives
- Teilweise oder ganz fluorierte Derivate der Tetraphe - Partially or completely fluorinated derivatives of tetraphe
nylborsäure bzw. deren Cyanoderivate  nylboric acid or its cyano derivatives
- Teilweise oder ganz fluorierte Derivate der Arylsulfonsäu ren bzw. deren Cyanoderivate  - Partially or completely fluorinated derivatives of Arylsulfonsäu ren or their cyano derivatives
- Teilweise oder ganz fluorierte Derivate der Arylphosphon- säuren bzw. deren Cyanoderivate  - Partially or completely fluorinated derivatives of arylphosphonic acids or their cyano derivatives
- Anionen der Carborane wie beispielsweise [C2BIOHIO]2~ oder- Anions of the carboranes such as, for example, [C2B IO H IO ] 2 ~ or
[C1B11H10 ] [C 1 B 11 H 10 ]
Die Trifluoromethylsulfonsäure (HSO3CF3) ist davon ein beson ders geeigneter Vertreter. Die Metallsalze von Supersäuren können mit vielen Kationen erhalten werden, welche beispielsweise, aber nicht einschrän kend, sind: The trifluoromethylsulfonic acid (HSO 3 CF 3 ) is a particularly suitable representative thereof. The metal salts of superacids can be obtained with many cations, which are, for example, but not limited to:
- Kationen der Alkalimetalle  - Cations of the alkali metals
- Kationen der Erdalkalimetalle  - cations of alkaline earth metals
- Kationen der Lanthanoiden (Seltene Erden: La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y)  - cations of lanthanoids (rare earths: La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y)
- Kationen der Übergangsmetalle  - cations of transition metals
- Aluminium-Kationen  - aluminum cations
- Kationische Metallkomplexe.  - Cationic metal complexes.
Neben den klassischen Salzen der Alkali- und Erdalkalimetalle sind die Salze der seltenen Erden sowie von Scandium und Alu minium von Bedeutung in der organischen Synthese. Als beson ders geeignet haben sich experimentell die Triflate, das heißt die Salze, insbesondere Metallsalze der Supersäure Trifluormethansulfonsäure (TFMS) erwiesen. Diese sehen in allgemeiner Form aus: In addition to the classic salts of alkali and alkaline earth metals, the salts of rare earths as well as scandium and aluminum are important in organic synthesis. The triflates, that is to say the salts, in particular metal salts of the superacid trifluoromethanesulfonic acid (TFMS), have proven to be particularly suitable experimentally. These look in general:
(MLn) x+ · [03S-CF3-]X (ML n) x + · [0 3 S-CF 3 -] X
Dabei steht M für ein Metall, Ln für einen (n=l) oder mehrere (n=2 , 3, 4 , ...) Liganden und x für die Ladung des Metallkomple xes. Als Kationen sind also insbesondere alle Kationen kom plexer Natur oder Kationen ohne zusätzliche Liganden geeig net . M stands for a metal, L n for one (n = 1) or more (n = 2, 3, 4, ...) ligands and x for the charge of the metal complex. All cations of complex nature or cations without additional ligands are particularly suitable as cations.
Für die anionischer Homopolymerisation sind als Katalysatoren beispielsweise Imidazolium-Salze und/oder Amine wie tertiäre Amine, Pyrazole und/oder Imidazol-Verbindungen geeignet. Suitable catalysts for anionic homopolymerization are, for example, imidazolium salts and / or amines such as tertiary amines, pyrazoles and / or imidazole compounds.
Nicht einschränken seien hier folgende Beispiele genannt: The following examples are not restricted:
4, 5-Dihydroxymethyl-2-phenylimidazol und/oder 2-Phenyl-4- methyl-5-hydroxymethylimidazol . 4, 5-dihydroxymethyl-2-phenylimidazole and / or 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole.
Als Füllstoffe werden vorliegend beliebige dielektrische mi neralische Füllstoffe eingesetzt, insbesondere solche, die neben der elektrischen Isolation auch noch Wärmeleitfähigkeit zeigen. Als Materialien für die Füllstoffe kommen insbesonde re mineralische Füllstoffe zum Einsatz beispielsweise die folgenden bevorzugt: Quarzgut, Quarzmehl, Talkum, auch „Speckstein" genannt, Aluminiumoxid, Bornitrid, Dolomit sowie beliebige Mischungen der vorgenannten Materialien. In the present case, any dielectric mineral fillers are used as fillers, in particular those which, in addition to the electrical insulation, also have thermal conductivity. Mineral fillers, in particular, are used as materials for the fillers the following are preferred: quartz material, quartz powder, talc, also called "soapstone", aluminum oxide, boron nitride, dolomite and any mixtures of the aforementioned materials.
Dabei ist auch die Korngrößenverteilung der Füllstofffrakti- on (en) in weiten Bereichen variabel, beispielsweise liegen die mittleren Korndurchmesser im Bereich von größer 100 nm bis lOOOym, insbesondere von 100 nm bis 500ym. The grain size distribution of the filler fraction (s) is also variable over a wide range, for example the average grain diameter is in the range from greater than 100 nm to 100 μm, in particular from 100 nm to 500 μm.
Des Weiteren können die Füllstofffraktion (en) in vielen For men, also plättchenförmig, rund, als Stäbchen, sowie in be liebigen Mischungen davon vorliegen. Furthermore, the filler fraction (s) can be present in many forms, that is to say in the form of platelets, round, as rods, and in any mixtures thereof.
Der Füllstoff kann in einer Fraktion, also monomodal vorlie gen, ebenso gut auch bi- oder multimodal. The filler can also be present in one fraction, that is to say monomodally, as well as bi- or multimodally.
Die Füllstoffpartikel einer Füllstofffraktion können dabei beschichtet oder unbeschichtet vorliegen, beispielsweise silanisiert . The filler particles of a filler fraction can be coated or uncoated, for example silanized.
Es hat sich herausgestellt, dass im Isolationsstoff, der das gehärtete Basisharz umfasst, ein Verhältnis von -SiR2 _0 Rück grat zu (-CR2-) -Rückgrat wie 1:8 bis 1:4 am günstigsten ist, das heißt dass in dem betreffenden Isolationsmaterial die Kohlenwasserstoff-basierten Verbindungen mengenmäßig 4 bis 8 mal vorliegen wie die Silizium-Sauerstoff-basierten Verbin dungen. Die Anteile beziehen sich dabei auf die Stöchiomet rie, sind also Molprozente. It has been found that a ratio of -SiR 2 _ 0 backbone to (-CR 2 -) backbone, such as 1: 8 to 1: 4, is the most favorable in the insulation material comprising the hardened base resin, that is to say in the relevant insulation material, the hydrocarbon-based compounds are present 4 to 8 times in quantity as the silicon-oxygen-based compounds. The proportions relate to the stoichiometry, ie they are mol percent.
Die Siloxan-haltige Komponente liegt also beispielsweise in einer Menge von 10 bis 50 Mol% im Basisharz des Isolationsma terials vor. Insbesondere bevorzugt ist, wenn die Menge an Siloxan-haltiger Komponente im Basisharz nicht mehr als 20 Mol%, insbesondere nicht mehr als 18 Mol% und besonders be vorzugt nicht mehr als 15 Mol% beträgt. The siloxane-containing component is therefore present, for example, in an amount of 10 to 50 mol% in the base resin of the insulation material. It is particularly preferred if the amount of siloxane-containing component in the base resin is not more than 20 mol%, in particular not more than 18 mol% and particularly preferably not more than 15 mol%.
Die Teilentladungsresistenz des Isolationsstoffes wird durch Vorhandensein einer gewissen Menge an Silizium-Sauerstoff- basierten Repetiereinheiten im polymeren Rückgrat, also an - SiR2~0- bildenden Monomeren oder Oligomeren im Basisharz ge radezu sprunghaft erhöht. The partial discharge resistance of the insulation material is determined by the presence of a certain amount of silicon-oxygen based repeating units in the polymer backbone, that is to say on SiR 2 ~ 0--forming monomers or oligomers in the base resin, just jumped up.
Darüber hinaus ist bevorzugt, dass dem Verguss noch ein Gewe be, beispielsweise ein Fasergewebe zugesetzt wird, das zum einen die thermische Ausdehnung, respektive Schrumpfung des Vergusses mindert, aber auch dem beispielsweise nur angelier ten Harz mechanische Stabilität verleiht. In addition, it is preferred that a fabric, for example a fiber fabric, is added to the encapsulation, which on the one hand reduces the thermal expansion or shrinkage of the encapsulation, but also imparts mechanical stability to the, for example, only gelled resin.
Die Menge an Gewebe kann dabei die Wärmeausdehnung des Ver gusses steuern, so dass die Werte von einer großen Ausdehnung auf eine vernachlässigbare Ausdehnung durch Zugabe des Gewe bes herabgesetzt werden können. The amount of tissue can control the thermal expansion of the encapsulation, so that the values can be reduced from a large expansion to a negligible expansion by adding the tissue.
Zum Gewebe eignen sich Fasern, Faserzöpfe, Faserverbunde und/oder Gelege, die insbesondere aus Glasfasern, Aramidfa- sern, keramische Fasern, und/oder Kunststofffasern, wie bei spielsweise PET-Fasern, sowie aus beliebigen Faserkombinatio nen gebildet sind. Fibers, fiber braids, fiber composites and / or scrims, which are formed in particular from glass fibers, aramid fibers, ceramic fibers, and / or plastic fibers, such as, for example, PET fibers, and from any combination of fibers are suitable for the fabric.
Als „Gewebe" wird vorliegend ein Gelege, beispielsweise mit Maschen, ein Zopf und/oder ein Faserverbund, bezeichnet, wo bei die genannten Fasergebilde einzeln oder in Kombination im Gewebe vorliegen können. In the present case, a “fabric” is a fabric, for example with meshes, a braid and / or a fiber composite, where the said fiber structures can be present individually or in combination in the fabric.
Als „Faserkombination" wird dabei beispielsweise bezeichnet, wenn in einem Gewebe Fasern verschiedener Materialien kombi niert vorliegen, beispielsweise um eine Vorzugsrichtung zu unterstützen . A “fiber combination” is used here, for example, when fibers of different materials are combined in a fabric, for example to support a preferred direction.
Das Verfahren zur Herstellung einer Hauptisolation oder Teile einer Hauptisolation eines Isolationssystems durch Verguss und/oder sonstige automatisierbare Aufbringungsmethoden einer Vergussmasse auf und/oder um einen elektrischen Leiter, die Vergussmasse, zumindest folgende Komponenten aufweisend: The method for producing a main insulation or parts of a main insulation of an insulation system by potting and / or other automated methods of applying a potting compound to and / or around an electrical conductor, the potting compound, having at least the following components:
F) eine erste Harzkomponente A, die Kohlenstoff-basiert ist, G) eine zweite Harzkomponente B, die Silizium- Sauerstoff-basiert ist, F) a first resin component A, which is carbon-based, G) a second resin component B, which is silicon-oxygen-based,
wobei das Verhältnis der ersten zur zweiten Harzkompo nente A : „zu" B im Bereich zwischen A=99: B=l, insbe sondere A=95: B=5, bis A=60: B=40, insbesondere A=70: B=30, also erste Harzkomponente mengenmäßig überwiegend, liegt,  the ratio of the first to the second resin component A: “to” B in the range between A = 99: B = 1, in particular A = 95: B = 5, to A = 60: B = 40, in particular A = 70: B = 30, i.e. the first resin component predominantly in terms of quantity,
H) 0,1 bis 10 Gew% an Katalysator  H) 0.1 to 10% by weight of catalyst
I) 30 bis 85 Gew% an dielektrischem Füllstoff  I) 30 to 85% by weight of dielectric filler
J) 0-60 Gew% eines Härters .  J) 0-60% by weight of a hardener.
Dieses neue Herstellungsverfahren zur Herstellung der Haup tisolation oder Teile einer Hauptisolation eines Isolations systems kann entsprechend ohne Wicklung, insbesondere ohne Wicklung per Hand, eines Wickelbandes durchgeführt werden. Dies ist der entscheidende Punkt zu a) einer Kompaktierung der neuen Isolationssysteme, b) einer Beschleunigung des Her stellungsverfahrens und c) der Möglichkeit, das Herstellungs verfahren vollständig zu automatisieren. Automatisiert kann beispielsweise ein Verguss oder eine Beschichtung hergestellt werden . This new manufacturing process for the production of the main insulation or parts of a main insulation of an insulation system can be carried out without winding, in particular without winding by hand, of a winding tape. This is the crucial point for a) compacting the new insulation systems, b) accelerating the manufacturing process and c) the possibility of fully automating the manufacturing process. For example, a potting or coating can be produced automatically.
Insbesondere kommt nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das so genannte ADG-Vergussverfahren hier in Betracht. Dabei wird der Leiterstab oder die leitungsführende Vorrichtung vorgelegt, in einer - bevorzugt heißen - Form, in die die Vergussmasse eingespritzt wird. In particular, according to an advantageous embodiment of the invention, the so-called ADG casting method comes into consideration here. The conductor bar or the line-guiding device is placed in a - preferably hot - form into which the casting compound is injected.
In kurzen Verweilzeiten wie unter einer halben Stunde ist der Leiterstab oder die leitungsführende Vorrichtung dann inso fern vergossen, als die Vergussmasse angeliert ist und daher nicht mehr fließfähig. Als „angeliert" wird vorliegend der Zustand bezeichnet, in dem die Vergussmasse oberflächlich ei ne Haut bildet, die das Harz grundsätzlich in Form hält, aber unter der sich flüssige Vergussmasse befindet. In short dwell times, such as less than half an hour, the conductor bar or the line-guiding device is then potted to the extent that the potting compound is gelled and therefore no longer flowable. In the present case, “gelled” is the state in which the potting compound superficially forms a skin that basically keeps the resin in shape, but under which the liquid potting compound is located.
Bevorzugt wird - nach erfolgtem Verguss in der Form während der Angelierungsphase - in die Form noch mit Druck, bei- spielsweise mit 3 bis 6 bar, weitere Vergussmasse einge spritzt, wobei sich eventuell vorliegende Hohlräume füllen lassen . It is preferred - after casting in the mold during the gelling phase - into the mold with pressure, for example with 3 to 6 bar, further potting compound injected, whereby any cavities can be filled.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Leitungsstab oder die leitungsführende Vorrichtung, für die mittels Verguss eine Hauptisolation oder Teile davon ge schaffen werden, vor dem Verguss mit einem Gewebe teilweise oder ganz überzogen. Dadurch kann der Verguss stabilisiert, die Angelierung der Vergussmasse während des Verfahrens be schleunigt werden und/oder es kann eine thermische Ausdehnung respektive Schrumpfung der Vergussmasse nach erfolgter Ange lierung und/oder Härtung vermindert oder sogar ganz vermieden werden . According to an advantageous embodiment of the method, the line rod or the line-guiding device, for which a main insulation or parts thereof are created by means of casting, is partially or completely covered with a fabric before the casting. As a result, the encapsulation can be stabilized, the gelation of the encapsulation compound can be accelerated during the process and / or thermal expansion or shrinkage of the encapsulation compound can be reduced or even completely avoided after curing and / or curing.
Der sehr preiswerte Füllstoff Quarzmehl kann dabei - so haben es erste Tests gezeigt - den planaren, erosionsweg verlän gernden Füllstoff Glimmer ersetzen. Zusammen mit der Steige rung der elektrischen Erosionsfestigkeit, die durch die Ein polymerisierung der Silizium-Sauerstoff-basierenden Harzkom ponente B erreicht wird, werden Lebensdauern des Isolations systems erzielbar, die denen der momentan üblichen Isolati onssystem entsprechen, wobei die Isolationsdicke drastisch reduziert ist. The very inexpensive filler quartz powder can - as initial tests have shown - replace the planar, erosion-lengthening filler mica. Together with the increase in electrical erosion resistance, which is achieved by polymerizing the silicon-oxygen-based Harzkom component B, lifetimes of the insulation system can be achieved which correspond to those of the currently usual insulation system, with the insulation thickness being drastically reduced.
Die Isolationsdicke der Hauptisolation eines Isoliersystems einer elektrischen rotierenden Maschine variiert je nach An wendung und Applikationsverfahren. Bei Verguss eines Stator wicklungsstabes liegt die Dicke der Hauptisolation beispiels weise zwischen 0,01 cm und 1 cm. Die durch Verguss und/oder durch sonstige automatisierbare Applikation herstellbare Hauptisolation oder Teile davon, kann - je nach Anwendungs fall- verschiedene Dicken aufweisen, wobei nicht zwingend ist, dass die Dicke der Hauptisolation immer gleichmäßig ist. Beispielsweise kann sie beim Verguss am Stabende bei nur 10 mm liegen. Vorliegend wird erstmals eine Hauptisolation oder Teile einer Hauptisolation eines Isolationssystems eines elektrischen Be triebsmittels, wie eine elektrische rotierende Maschine, be schrieben, die auch bei Auslegung des Betriebsmittels für den Hochspannungsbereich, also über 1 kV, ohne Wickelbandisolie rung auskommt. Dies wird durch die Kombination eines durch Elementanalyse nachweisbaren Anteils an Silizium-Sauerstoff- basierter Harzkomponente im polymeren Duroplast, als auch ei nes - bevorzugt mineralischen - Füllstoffes mit hoher Die- lektrizität, erreicht. The insulation thickness of the main insulation of an insulation system of an electrical rotating machine varies depending on the application and application method. When casting a stator winding rod, the thickness of the main insulation is, for example, between 0.01 cm and 1 cm. The main insulation or parts thereof which can be produced by casting and / or by other automated application can - depending on the application - have different thicknesses, although it is not essential that the thickness of the main insulation is always uniform. For example, it can be only 10 mm when potted at the end of the rod. In the present case, a main insulation or parts of a main insulation of an insulation system of an electrical equipment, such as an electrical rotating machine, is described, which does not require winding tape insulation even when the equipment is designed for the high-voltage range, that is to say above 1 kV. This is achieved by combining a proportion of silicon-oxygen-based resin component in the polymer thermoset, as well as a - preferably mineral - filler with high dielectric, which can be verified by element analysis.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Elektrisches Betriebsmittel mit einem Isolationssystem, eine Hauptisolierung umfassend, die als Verguss einer Vergussmasse vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse folgende Komponenten umfasst: 1. Electrical equipment with an insulation system, comprising a main insulation, which is in the form of a casting compound, characterized in that the casting compound comprises the following components:
A) eine erste Harzkomponente A, die Kohlenstoff-basiert ist, A) a first resin component A, which is carbon-based,
B) eine zweite Harzkomponente B, die Silizium-Sauerstoff- basiert ist, B) a second resin component B, which is silicon-oxygen-based,
wobei das Verhältnis der ersten zur zweiten Harzkomponen te A:B im Bereich zwischen A=99: B=1 bis A=60: B40, also erste Harzkomponente mengenmäßig überwiegend, liegt, the ratio of the first to the second resin components A: B being in the range between A = 99: B = 1 to A = 60: B40, that is to say the first resin component predominantly in terms of quantity,
C) 0,1 bis 10 Gew% an Katalysator C) 0.1 to 10% by weight of catalyst
D) 30 bis 85 Gew% an dielektrischem, insbesondere minerali schem, Füllstoff  D) 30 to 85% by weight of dielectric, in particular mineral, filler
E) 0- 60 Gew% eines Härters .  E) 0-60% by weight of a hardener.
2. Elektrisches Betriebsmittel nach Anspruch 1, 2. Electrical equipment according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass „R" der -CR2- Einheiten der Harzkomponente A und/oder der Harzkomponente B folgende Bedeutung hat :  characterized in that "R" of the -CR2 units of the resin component A and / or the resin component B has the following meaning:
„R" steht für gesättigte und ungesättigte Reste, und für „R" = -Aryl, -Alkyl, - Alkoxy-, -Alkenyl-, -Alkinyl-, - Heterocyclen-haltige Reste, die auch -Stickstoff, -Amin, -Carboxyl, -Sauerstoff und/oder -Schwefel substituierte Aryle und/oder Alkyle umfassen, sowie beliebige Kombina tionen mehrerer der genannten Reste in einem Rest.  "R" stands for saturated and unsaturated radicals, and for "R" = aryl, alkyl, alkoxy, alkenyl, alkynyl, heterocycle-containing radicals, which also include nitrogen, amine, carboxyl , Oxygen and / or sulfur-substituted aryls and / or alkyls, as well as any combinations of several of the radicals mentioned in one radical.
3. Elektrisches Betriebsmittel nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass „R" der -CR2- Einheiten gleich oder ungleich ist und in der Harzkomponente A und/oder der Harzkomponente B für folgende Gruppen steht: 3. Electrical equipment according to claim 2, characterized in that "R" of the -CR2- units is the same or different and in the resin component A and / or the resin component B stands for the following groups:
- Alkyl, beispielsweise -Methyl, -Propyl, -isoPropyl, - Butyl, -isoButyl, -tertButyl, -Pentyl, -isoPentyl, - Cyclopentyl sowie alle weiteren Analoge bis zu Dodecyl, also das Homologe mit 12 C-Atomen;  Alkyl, for example methyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, cyclopentyl and all other analogs up to dodecyl, ie the homologue with 12 carbon atoms;
- Alkenyl-, -Vinyl, -Styrol; - Aryl, beispielsweise: Benzyl-, Benzoyl-, Biphenyl-, To- luyl-, Xylole etc., insbesondere beispielsweise alle Arylreste, deren Aufbau der Definition von Hückel für die Aromatizität entspricht - alkenyl, vinyl, styrene; - Aryl, for example: benzyl, benzoyl, biphenyl, toluyl, xylenes etc., in particular for example all aryl radicals, the structure of which corresponds to Hückel's definition of aromaticity
- Heterozyklen: insbesondere schwefelhaltige Heterozyklen wie Thiophen, Tetrahydrothiophen, 1,4-Thioxan und Homo loge und/oder Derivate davon,  Heterocycles: in particular sulfur-containing heterocycles such as thiophene, tetrahydrothiophene, 1,4-thioxane and homologs and / or derivatives thereof,
- Sauerstoffhaltige Heterozyklen wie z.B. Dioxane  - Oxygen-containing heterocycles such as Dioxanes
- Stickstoffhaltige Heterozyklen wie z.B. -CN, -CNO,-CNS, -N3 (Azid) etc.  - nitrogen-containing heterocycles such as -CN, -CNO, -CNS, -N3 (azide) etc.
- Schwefel substituierte Aryle und/oder Alkyle: z.B. Thi ophen, aber auch Thiole  - Sulfur substituted aryls and / or alkyls: e.g. Thiophene, but also thiols
- Reste von so genannten „ungesättigten Polyesterharzen" „UP", die über ein oder mehrere Doppelbindungen im Mo lekül zu Duroplasten abreagieren können.  - Residues of so-called "unsaturated polyester resins" "UP", which can react to one or more double bonds in the molecule to form thermosets.
4. Elektrisches Betriebsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, 4. Electrical equipment according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Harzkomponente A ausge wählt ist aus der Gruppe folgender Harze:  characterized in that the resin component A is selected from the group of the following resins:
Epoxidharze, allgemein, Bisphenol-F-Diglycidylether (BFDGE) , Bisphenol-A-Diglycidylether (BADGE) , Po lyurethan sowie Mischungen hieraus, undestillierter und/oder destillierter, Bisphenol-A-Diglycidylether, un destillierter und/oder destillierter, Bisphenol-F- Diglycidylether, hydrierter Bisphenol-A-Diglycidylether und/oder hydrierter Bisphenol-F-Diglycidylether, reiner und/oder mit Lösemitteln verdünnter Epoxy-Novolak und/oder Epoxy-Phenol-Novolak, cycloaliphatische Epoxid harze, 3, 4-epoxycyclohexylmethyl-3, 4-epoxycyclohexyl- carboxylat; Bis (3, 4-epoxycyclohexylmethyl) adipat, Vi- nylcyclohexendiepoxid, 2- (3, 4-epoxycyclohexyl-5, 5-spiro- 3, 4-epoxy) -cyclohexan-meta-dioxan, Hexahydrophthalsäure- diglycidylester, Tetrahydrophthalsäurediglycidyl-ether; glycidierte Aminoharze (N, N-Diglycidyl-para- glycidyloxyanilin, N, N-Diglycidyl-meta- glycidyloxyanilin, N, N, N ' , N ' -Tetraglycidyl-4 , 4 ' - methylendianilin, sowie Polyester, Polyamidimid, Polyesterimid, alle Ver bindungen gesättigt oder ungesättigt, beliebige Mischun gen der genannten Verbindungen sowie beliebige Kombina tionen und Mischungen der genannten Verbindungen. Epoxy resins, general, bisphenol F diglycidyl ether (BFDGE), bisphenol A diglycidyl ether (BADGE), polyurethane and mixtures thereof, undistilled and / or distilled, bisphenol A diglycidyl ether, undistilled and / or distilled bisphenol F - Diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether and / or hydrogenated bisphenol F diglycidyl ether, pure and / or solvent-diluted epoxy novolak and / or epoxy phenol novolak, cycloaliphatic epoxy resins, 3, 4-epoxycyclohexylmethyl-3 4-epoxycyclohexyl carboxylate; Bis (3, 4-epoxycyclohexylmethyl) adipate, vinylcyclohexene diepoxide, 2- (3, 4-epoxycyclohexyl-5, 5-spiro-3, 4-epoxy) cyclohexane-meta-dioxane, hexahydrophthalic acid diglycidyl ester, tetrahydrophthalic acid diglycidyl; glycidated amino resins (N, N-diglycidyl-paraglycidyloxyaniline, N, N-diglycidyl-metaglycidyloxyaniline, N, N, N ', N' -tetraglycidyl-4, 4 '- methylenedianiline, as well as polyester, polyamideimide, polyesterimide, all compounds saturated or unsaturated, any mixtures of the compounds mentioned and any combinations and mixtures of the compounds mentioned.
5. Elektrisches Betriebsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Betriebsmittel ausgewählt ist aus der Reihe folgender Betriebsmittel : 5. Electrical equipment according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical equipment is selected from the series of the following equipment:
rotierende elektrische Maschinen, elektrische Generato ren, elektrische Motoren, Transformatoren, Drosselspu len, elektrische Schalter und/oder Durchführungen.  rotating electrical machines, electrical generators, electrical motors, transformers, choke coils, electrical switches and / or bushings.
6. Elektrisches Betriebsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, 6. Electrical equipment according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Harzkomponente B ausge wählt ist aus der Gruppe folgender Harze:  characterized in that the resin component B is selected from the group of the following resins:
glycidyl-basierte und/oder epoxy-terminierte Aryl- und/oder Alkyl-Siloxane, glycidoxy funktionalisierte, insbesondere glycidoxyterminierte Siloxane, oxirangrup- penhaltige Verbindungen, Glycidylether-Siloxan, 1,3- Bis (3-glycidyl-oxypropyl) tetramethyldisiloxan, „DGTMS", glycidoxyterminierte Phenyl-Dimethylsiloxan sowie belie bige Derivate, davon, alle vorgenannten Verbindungen ge sättigt oder ungesättigt und in beliebigen Kombinationen und Mischungen vorliegend.  glycidyl-based and / or epoxy-terminated aryl and / or alkyl siloxanes, glycidoxy functionalized, in particular glycidoxy-terminated siloxanes, oxirane group-containing compounds, glycidyl ether siloxane, 1,3-bis (3-glycidyl-oxypropyl) tetramethyldisiloxane, “DGTMS ", Glycidoxy-terminated phenyldimethylsiloxane and any derivatives thereof, all of the aforementioned compounds being saturated or unsaturated and present in any combinations and mixtures.
7. Elektrisches Betriebsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, 7. Electrical equipment according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass Harzkomponente A und/oder Harzkomponente B als flüssiges Harz und/oder Festharz in Form von zumindest zweifach, bevorzugt mehrfach, funkti- onalisierten Monomeren und/oder Oligomeren vorliegen.  characterized in that resin component A and / or resin component B are present as liquid resin and / or solid resin in the form of at least two, preferably multiple, functionalized monomers and / or oligomers.
8. Elektrisches Betriebsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, 8. Electrical equipment according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Füllstoff ausgewählt aus der Gruppe folgender Füllstoffe: Quarzgut, Quarzmehl, Talkum, Aluminiumoxid, Bornitrid, Dolomit, sowie beliebige Mischungen und/oder Kombinatio nen der vorgenannten Materialien, vorliegt. characterized in that at least one filler selected from the group of the following fillers: Quartz, quartz powder, talc, aluminum oxide, boron nitride, dolomite, as well as any mixtures and / or combinations of the aforementioned materials, is present.
9. Elektrisches Betriebsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, 9. Electrical equipment according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der Härter in Form eines Anhydrids vorliegt.  characterized in that the hardener is in the form of an anhydride.
10. Elektrisches Betriebsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, 10. Electrical equipment according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass im Isolationssystem ein Ge webe vorliegt.  characterized in that there is a weave in the insulation system.
11. Elektrisches Betriebsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, 11. Electrical equipment according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator in Form ei nes kationisch oder eines anionisch wirkenden Katalysa tors vorliegt.  characterized in that the catalyst is in the form of a cationic or an anionic catalyst.
12. Elektrisches Betriebsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, 12. Electrical equipment according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Füllstoff in multimodaler Verteilung vorliegt.  characterized in that at least one filler is present in a multimodal distribution.
13. Verfahren zur Herstellung einer Hauptisolation oder Tei le einer Hauptisolation eines Isolationssystems durch Verguss und/oder sonstige automatisierbare Aufbringungs methoden einer Vergussmasse auf oder um einen elektri schen Leiter, die Vergussmasse zumindest folgende Kompo nenten aufweisend: 13. A method for producing a main insulation or part of a main insulation of an insulation system by potting and / or other automatable application methods of a potting compound on or around an electrical conductor, the potting compound having at least the following components:
A) eine erste Harzkomponente A, die Kohlenstoff-basiert ist,  A) a first resin component A, which is carbon-based,
B) eine zweite Harzkomponente B, die Silizium- Sauerstoff-basiert ist,  B) a second resin component B, which is silicon-oxygen-based,
wobei das Verhältnis der ersten zur zweiten Harzkompo nente A : „zu" B im Bereich zwischen A=99: B=1 bis A=60: B=40, also erste Harzkomponente mengenmäßig überwiegend, liegt, the ratio of the first to the second resin component A: “to” B in the range between A = 99: B = 1 to A = 60: B = 40, i.e. the first resin component predominantly in terms of quantity,
C) 0,1 bis 10 Gew% an Katalysator  C) 0.1 to 10% by weight of catalyst
D) 30 bis 85 Gew% an dielektrischem Füllstoff  D) 30 to 85% by weight of dielectric filler
E) 0-60 Gew% eines Härters .  E) 0-60% by weight of a hardener.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verguss über das automatische Druck-Gelierverfahren ADG erfolgt. 14. The method according to claim 13, characterized in that the casting takes place via the automatic pressure gelling process ADG.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verguss oder des sonstigen automatisierbaren Aufbringungsverfahrens der Vergussmas- se der elektrische Leiter mit einem Gewebe zumindest teilweise überzogen wird. 15. The method according to any one of claims 13 or 14, characterized in that before the potting or the other automatable application method of the potting compound, the electrical conductor is at least partially covered with a tissue.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020117995A1 (en) * 2020-07-08 2022-01-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Electric machine for a motor vehicle, use of such an electric machine and motor vehicle
CN116964164A (en) * 2021-02-22 2023-10-27 西门子股份公司 Insulation system for rotating electrical machine and method for manufacturing the same
DE102022202324A1 (en) * 2022-03-08 2023-09-14 Siemens Aktiengesellschaft Prepreg, partial conductor insulation and electrical rotating machine with partial conductor insulation

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0611843B2 (en) * 1986-12-27 1994-02-16 住友ベークライト株式会社 Epoxy resin composition
US6103157A (en) * 1997-07-02 2000-08-15 Ciba Specialty Chemicals Corp. Process for impregnating electrical coils
US6437090B1 (en) * 1998-06-17 2002-08-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Curing catalyst, resin composition, resin-sealed semiconductor device and coating material
EP1354916A1 (en) * 2002-04-17 2003-10-22 Abb Research Ltd. Self-hardening epoxy resin for the manufacture of electric insulators
DE502006004728D1 (en) 2006-01-11 2009-10-15 Siemens Ag Stand of a large electric machine
BR112014015810A8 (en) * 2011-12-30 2017-07-04 Dow Global Technologies Llc epoxy composition and method for preparing an epoxy composition
EP3385957A1 (en) * 2017-04-04 2018-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Electric isolation tape, electrical high voltage machine and method for producing an electric isolation tape and an electric high voltage machine

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