JP2003518906A - 吹付焼結法を用いる回転電気機械の電気的導体又は導体束の高品質絶縁体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、吹付焼結を用いる電気機械の導体又は導体束の高性能絶縁体の製造方法に関する。先行技術とは反対に、内部コロナ保護、絶縁及び外部コロナ保護を導体又は導体束上に塗布することができ、この場合、前記の絶縁のわずかな欠陥個所に基づき及び部分放電に対するその固有耐性に基づき、ガラス／マイカテープを用いる巻き付け方法の使用を行わなくてもよい。それにより、プロセス時間の著しい短縮が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 技術分野 本発明は、回転電気機械の絶縁体の分野に関する。殊に、本発明は、導体また
は導体束のための高品質絶縁体を製造する方法に関し、例えばこの絶縁体は、回
転機械の場合にステーターコイル、転位バー（Roebelstab）および励起導体の形
で使用される。

【０００２】 先行技術 従来、回転電気機械の導体または導体束のための絶縁体の分野においては、種
々の方法が使用されている。

【０００３】 １つの方法の場合、ガラス繊維担体およびマイカ紙からなるテープは、望まし
い絶縁体の厚さが達成されるまで、ステーター導体上に層状で螺旋状に巻き付け
られる。エポキシ樹脂中での引続く含浸によって、残留する空気は、こうして生
じた絶縁体コイルから追い出され、テープ層は、接着される。適当な形での硬化
によって、絶縁体は、その最終的な形を維持する。この方法の場合には、マイカ
小板は、製造に応じてテープ方向に整列されており、その結果、このテープから
完成された絶縁体中で導体表面に対して平行なマイカ小板の整列が生じる。いわ
ゆる「レジンリッチの」技術の場合、バー状体のホットプレスにより固定するＢ
−状態のエポキシ樹脂がテープに混合される。

【０００４】 更に、欧州特許出願公開第０６６０３３６号明細書Ａ２の記載から公知の方法
によれば、ステーター導体は、マイカを充填した熱可塑性プラスチックからなる
テープで巻き付けられる。この場合、固着および成形は、巻き付けられたステー
ター導体をホットプレスすることによって行なわれ、この場合には、空気の追い
出し、熱可塑性樹脂の溶融およびコイル層の接着が生じる。この方法の場合も、
マイカ小板は、導体表面と平行になるように整列している。しかしながら、この
方法の場合に完全な空気の絞り出しは行われない。空気で満たされた空隙及び孔
が残留し、その中で電圧をかける場合にｎＣ又はそれを以上の範囲内で部分的放
電が生じる。

【０００５】 最後に、ステーター導体の絶縁は、米国特許第５６５００３１号明細書の記載
と同様に熱可塑性樹脂を用いた押出成形によって充填剤なしに、即ちマイカなし
でも行うことができる。

【０００６】 しかしながら、回転電気機械のための絶縁すべき導体は、多くの場合にバーま
たはコイルの形でまさに複雑に形成された造形物である。導体の真っ直ぐの部分
は、機械のステーターの溝中に存在する。この場合、導体の湾曲した部分は、隣
接したバーおよびコイルとの相応する結合の後にコイル頭部を形成し、このコイ
ル頭部は、両端部でステーターから突出している。真っ直ぐの部分の長さは、大
型の回転機械の場合には６ｍを超えることができる。これまで、問題とされてい
るのは、通常、絶縁体と導体が異なる熱膨張係数αを有し、この熱膨張係数によ
り、時間の経過において熱応力のために、絶縁体の分離を生じる空隙によって絶
縁体内に欠陥個所が生じ得ること、および絶縁体の製造の際に欠陥個所、例えば
空気の封入が生じることである。この種の欠陥個所には、絶縁体に損傷をまねく
部分放電が起こり得る。この場合、通常、１００ｎＣの範囲の部分放電活性が常
用される。

【０００７】 機械のための絶縁体を製造することの確実な運転は、この部分放電活性を考慮
に入れてこれまで電界方向に対して垂直方向に配向されたマイカ小板のバリヤ効
果によってのみ可能であった。それによって、空隙からなる貫通路の形成が阻止
される。この場合には、一般に２．５〜２．７５ｋＶ／ｍｍは、持続的に許容さ
れる運転電界強さの上限と見なされる。しかし、この種の最大値は、中電圧絶縁
体または高電圧絶縁体の別の絶縁系よりも部分的に明らかに卓越している。

【０００８】 即ち、例えば連続運転のための電界強さの最大は、酸化アルミニウムにより充
填されたエポキシ樹脂がガス絶縁された回路に使用されているような支持絶縁体
において４ｋＶ／ｍｍであり、ポリエチレンが使用されているような高圧ケーブ
ルのための電界強さの最大は、約１２ｋＶ／ｍｍである。この従来の絶縁系は、
運転負荷下に部分放電を発生させないことが共通している。

【０００９】 しかも、本質的には、現在使用されている、マイカを使用しながらの従来の方
法および材料は、既に３０年以上経過しているので、この公知技術水準をさらに
展開することによって、最高に向上された改善を期待すべきである。しかし、こ
の公知技術水準をさらに展開することにより、公知技術水準と比較して少ないプ
ロセス時間および僅かな完成費で製造することができ、ならびに環境保護的で、
即ち溶剤もなく、排出物もなく、特殊な塵芥の発生もないように製造することが
でき、かつ欠陥個所を含まないかまたは欠陥個所の場合に部分放電を生じない、
より高品質な絶縁体を開発することは、殆んど不可能であるように思われる。

【００１０】 発明の開示 従って、本発明の課題は、高品質を有し、僅かなプロセス時間および少ない完
成費で製造することができ、ならびに環境保護的に製造することができる、導体
または導体束のための高品質絶縁体を製造する方法を得ることである。

【００１１】 本発明によれば、この課題は、請求項１の特徴を有する導体または導体束のた
めの価値の高い絶縁体を製造する方法によって解決される。本発明の好ましい他
の態様は、従属請求項に記載されている。

【００１２】 試験および運転による負荷下に部分放電を生じうる欠陥個所のない導体または
導体束のための高品質絶縁体を製造するための前記の本発明による方法によれば
、整列したマイカ小板は、もはや不必要である。それによって、製造方法の選択
ならびに絶縁のための材料の選択が簡易化される。それというのも、４０質量％
を超える濃度でのマイカの混入は、多くのポリマーの場合に問題となるからであ
る。

【００１３】 発明を実施するための方法 更に、以下には、回転電気機械の導体または導体束のための価値の高い絶縁体
を製造する方法が詳細に記載されている。この場合には、最初に絶縁体の原理的
な構造について説明し、引続き本発明による方法を正確に詳説する。

【００１４】 本発明による方法で塗布される絶縁体は、３層からなる。第１の層は、導電性
または半導電性に充填されたポリマーからなる内部コロナ保護体を形成する。こ
の場合には、１つのポリマーが使用され、このポリマーは、その上の次の絶縁層
のポリマー材料と良好に結合する。好ましくは、絶縁層の場合と同一のポリマー
が使用される。

【００１５】 内部コロナ保護体は、高圧ケーブルの場合と同様に、電気的および機械的な境
界層を減結合するという課題を有している。内部コロナ保護体は、その下に存在
する金属導体と同一の電位を有し、即ち電気的な導体の一部であり、これに対し
て、内部コロナ保護体は、機械的に絶縁体の一部である。それによって、絶縁ス
リーブと導体との間の場合によっては起こりうる剥離は、部分的な放電を有しな
いことが保証される。それというのも、前記の剥離により、電圧は降下しないか
らである。

【００１６】 導体または導体束のための前記の高品質絶縁体を製造する本発明による方法は
、次の要件を満たす： １）この製造法は、未処理バー又は未処理コイル、即ち転位され、絶縁されてお
らず、固定されたバーまたはコイルのそれぞれの形状寸法に殆んど依存してはな
らない。

【００１７】 ２）この場合、絶縁体は、価値の高いものでなければならない。即ち、絶縁体は
、公知技術水準に対してＴ_ｍａｘ＝約１８０℃までの良好な熱的強度を有し、導
体の側面側での約５ｋＶ／ｍｍの連続運転を損傷なく上廻らなければならない。

【００１８】 ３）更に、この方法は、未処理バー又は未処理コイルの公差が明らかに大きい場
合にも、公差Δｄ／ｄ＜１０％を有する一定の厚さの絶縁体の製造を可能にすべ
きであり、この場合には、０．３〜７ｍｍの層厚で製造可能である。

【００１９】 ４）製造時間の短縮のために、１本のバーまたは１個のコイル当たりのプロセス
時間は、最大で１〜２時間であるべきである。

【００２０】 本発明による方法によって満たすことができる前記要件のために、従来の吹付
焼結法を出発点として使用することを考慮することができるであろう。

【００２１】 この種の従来の吹付焼結法は、例えば名称「金属導体上にプラスチック層を被
覆する方法」のドイツ国特許（ＤＥ）第３９３６４３１号明細書に記載されてい
る。この従来の方法の場合、金属導体上にプラスチック層を被覆するためにプラ
スチック粉末を静電気的に荷電させ、予熱した金属導体上に堆積させ、その箇所
で溶融させる。この方法は、部分導体絶縁の製造のため、つまり僅かな電圧がか
けられる絶縁体の製造のために適用される。この従来の吹付焼結法は、製造技術
に関して、多様なテープを用いた巻付けを使用する従来の絶縁方法と比較して著
しく僅かなコストが必要なだけである。従って、高価な特別な装置、例えば巻き
付けロボット、真空圧力容器、冷却した液体樹脂の貯蔵のための装置を使用しな
くてもよい。これらの装置は市販の被覆装置及び市販のロボットによって置き換
えられる。

【００２２】 この市販の吹付焼結法はさらに大規模に従来の方法よりも自動化可能でもある
。このプロセス時間は数日の代わりに０．５〜３時間にすぎない。投資材の節約
は、僅かなプロセス時間並びに低い製造コストが達成されることになる。

【００２３】 しかしながら、従来の吹付焼結もしくは静電スプレーの技術だけを、現在約８
０μｍの著し薄い層厚を有する多様な部材、例えば冷蔵庫、自動車、園芸用備品
などの乾式塗装の目的で使用することは問題である。電気技術の分野では、今ま
で単に中電圧領域及び高電圧領域で送電線の絶縁の際に適用されていた。すでに
前記したように上記の絶縁体はしかしながら僅かな電位差がかかるだけの部分導
体の絶縁のために用いられているだけである。

【００２４】 送電線用の絶縁技術の分野でのこの慣用の使用では、本発明により製造された
高性能の絶縁体とは反対に、電気的に弱い負荷がかけられるにすぎない、それと
いうのも絶縁体上にアース電極はなく、従ってこの電圧は大部分周囲空気を介し
て減衰されているためである。従って、著しく僅かな電気的負荷のため、先行技
術において絶縁体の厚さ及び欠陥個所のなさは本発明による方法の場合よりも極
めて低い要求がなされており、従って部分放電を脅かさないために欠陥個所は許
容可能である。通常、エポキシ樹脂ベースの粉末が使用され、この樹脂は現在の
組成においては高い誘電損失に基づきＴ＝１３０゜を上回って使用できない。さ
らに、この粉末を用いた試料被覆は大量の気孔を有することが示される。

【００２５】 従って、公知の先行技術の吹付焼結と比較して、導体又は導体束の高性能の絶
縁体の本発明による製造方法では、今まで考慮しなかった問題を解決するかもし
くはこの方法にとって従来の適用の際に有利であるが本発明の目的を達成するた
めに有害な特性を排除するために多様な変更が必要である。

【００２６】 図１には、本発明による方法の実施のための装置を図式的に示した。簡素化の
ために図１中には若干の装置を示されていないが、正確に記載されている。

【００２７】 本発明による方法を実施するための中央の装置はスプレーガン１である。この
スプレーガン１には被覆材料２を粉末の形で、例えば熱架橋性エポキシ粉末の形
で貯蔵容器６から流動化された形で供給される。流動化剤はこの場合有利に乾燥
空気又は窒素である。スプレーガン１は、被覆材料２、つまり粉末粒子の静電気
的による、つまりネガティブは又は摩擦帯電による、つまりポジティブな電荷を
有することができる。

【００２８】 被覆材料２の電気的電荷はしかしながら本発明による方法にとって必須ではな
い。しかしながら、この電荷は絶縁すべき導体の先端部及びエッジ部を電場の局
所的高まりに基づきより高度な材料塗布が行われることが有利である。この材料
塗布は装置３に高電圧を調整することにより影響される。これは多くの場合に望
ましい、それというのもこの箇所で作動中に電界強度が過度に高められ、経験に
よれば絶縁はその箇所で有利に突破されるためである。

【００２９】 本発明による方法の場合、スプレーガン１は一定の間隔で、例えば１００〜３
００ｍｍで、一定の速度で、例えば約５０〜８００ｍｍ／ｓで、かつ一定の粉末
吐出量で、例えば約３０〜２５０ｇ／ｍｉｎで、加熱した被覆すべき基材４、例
えば被覆すべき導体に案内される。スプレーガン１の案内はこの場合有利に自動
プロセスユニット、例えばロボットを用いて行う。この基材は全体の被覆プロセ
スの間加熱される。有利な例において電気的導体の形であるため、簡単に電気的
加熱を実施することができる。基板４の加熱は、つまり交流又は低周波、例えば
５０Ｈｚによるオーム加熱によるか、又は中周波又は高周波による誘導加熱によ
り行うことができる。このために例えば電源５が形成される。被覆すべき基板表
面４ａの温度は被覆材料２、例えばエポキシ粉末が衝突時にその上で溶融し、引
き続き熱架橋する、つまり硬化するように選択される。

【００３０】 ここに記載された被覆の間の加熱の他に、被覆すべき対象物を予熱（例えば個
別の炉中で）し、次いで被覆装置にもたらす方法も公知である。銅の高い熱容量
に基づき、バーもしくはコイルを全体として必要な絶縁体の厚さの少なくとも一
部を被覆することも可能である。粉末が溶融してもはや光沢のある塗膜を形成し
ないが、砂状の被覆として接着する程度の表面温度にまで低下した場合には、新
たな熱供給が必要となる。被覆の間に常に加熱する場合と加熱と被覆サイクルを
切り換える場合との完成した絶縁体の品質的な差異は生じない。著しく大きいＣ
ｕ−断面を有する対象物で抵抗加熱（電流の供給の際に困難であるため；接触抵
抗）又は誘導加熱（１５〜１０ｋＡ−領域内でのＨＦ−源は高価であり、コスト
をかけて遮蔽しなければならない）が実現困難な場合には、炉中での中間的加熱
を適用するのが有利である。

【００３１】 有利な実施態様において「炉」はＩＲ−放射装置からなり、前記の装置は被覆
装置に取り付けられた対象物の上方を移動するかもしくは走行するかもしくは被
さっている。

【００３２】 この被覆は、被覆を唯一の工程中で行う先行技術と異なり本発明による方法の
場合には絶縁体の設定厚さに達するまでの層によって行う。この方法の場合の層
とは、１つの吹付工程により達成される絶縁層に相当する。吹付工程の後に、こ
の場合、溶融し、レベリングしかつもはや流動しなくなるまで架橋するために十
分な時間が被覆材料に与えられなければならない。従って、次になお説明するゲ
ル時間が著しく重要である。

【００３３】 原則として、１つの吹付工程で１ｍｍ以上の厚さの層を製造することができる
。しかしながら、０．２より厚い層厚の場合に絶縁体中では、今まで吹付焼結の
技術の適用において問題が生じなかったブリスター、つまり欠陥個所の数が向上
してしまうことが試験により明らかである。＞２０ｍｍの層厚でのブリスター形
成の理由は、吸着した物質又は不純物が低い蒸気圧でより厚い層厚の場合にはも
はや自由に蒸発できないことにある。このブリスター形成は慣用の適用の際には
あまり問題とならなかったが、本発明による絶縁体にとっては、本発明による方
法によりまさに回避すべき欠点である。従って、本発明による方法において、絶
縁体は０．２ｍｍまでの層厚で連続する工程で塗布され、その結果、欠陥個所の
所望な利点を達成することができる。

【００３４】 吹き付け間隔、スプレーガン−運動速度及び被覆材料もしくは粉末の吐出量に
おいてすでに上記の不変性により、約１ｍｍの全体の厚さにおいて０．０８ｍｍ
よりも良好な厚さ不変性が達成される。速度を著しく簡単にかつ制御して変更可
能であるため、本発明による方法は絶縁体の厚さを局所的に変えることができる
。例えば、転位バーの狭い側の絶縁体の厚さを広い側の厚さと比べて厚くするこ
とも可能であり、これは電界強度の減少を引き起こし、溝幅を拡げる必要はなく
又は広い側に関して行われるこの転位バーからの熱の搬出を妨げる。

【００３５】 さらに、本発明による方法を用いて、まっすぐな部分内よりも電場負荷が一般
に少ない転位バーのフレーム領域内では、絶縁体の厚さを減少させることも可能
である。電場制御に関して軸方向での厚さ又は導電体層又は半導体層の組成の変
更により、従来のシステムを用いて実現不能であるか又は実現困難である可能性
が生じた。

【００３６】 上記した厚さの公差が不十分であるか又は複雑な層厚分布が所望の場合には、
さらに、赤外線を用いた所定の位置ｘ、ｙ、ｚでの現在の層厚を無接触で測定し
かつロボットの制御系に適当にフィードバックすることによりスプレーガンの走
行速度を、位置ｘ、ｙ、ｚで最終的な厚さが設定値に一致するように適合させる
。

【００３７】 絶縁体のための材料として、一般に全ての熱架橋可能なプラスチック、いわゆ
る熱硬化性プラスチックが使用可能である。この適用の際に必要な絶縁体の１８
０℃までの熱的特性は最良ではエポキシドにより満たされる。この材料は少なく
とも１種の架橋されない樹脂と少なくとも１種の硬化剤（＋さらに若干の添加剤
、例えば促進剤、顔料等）並びに無機充填剤からなる。この混合物は少なくとも
５０℃まで固体である。樹脂及び硬化剤の化学組成に応じて、溶融温度及び硬化
温度並びにガラス転移温度Ｔ_ｇは変化する。機械的及び誘電的強度の温度推移は
ガラス転移温度Ｔ_ｇと密接に関連している。熱クラスＨの絶縁体の使用性が望ま
しい場合、Ｔ_ｇはこの範囲内にあり、有利に１５０℃〜２００℃の範囲内にある
。明らかに２００℃よりも高いガラス転移温度は、一方で実現困難であり、他方
で室温の範囲内で脆性の材料が生じる。

【００３８】 上記のように望ましいブリスターのないことは、プロセスパラメータ、例えば
塗布厚さだけでなく、材料特性にも依存する。

【００３９】 良好にレベリングするために、エポキシが液体状態で十分に低い粘度を有する
ことが重要であり、ゲル時間は全てのブリスター形成する不純物が蒸発するのに
程度に十分に長いのが重要である。長いゲル時間についての要求は、薄層−塗装
の場合に高いプロセス時間を達成するためにゲル時間は促進剤の添加により意図
的に低く、例えば一般に１５秒に調節される従来の粉末塗装の傾向に反している
。促進剤の割合を低下させることにより、しかしながら市販の粉末のゲル時間は
困難なく≧４０秒の時間にすることができ、この時間はこの適用のためには十分
な長さである。

【００４０】 この粘度は吹付粉末の場合にたいていは別個のサイズとして測定及び特性付け
されず、その代わりに粘度及びゲル時間から生じる流出が特性付けされる。ブラ
スターのない層は流出が＞３０ｍｍである場合に達成される。

【００４１】 無機充填剤での充填は、原則として、絶縁体の価格の低下、耐クリープ性の改
善、熱膨張率の低下及び伝熱性の改善のために望ましい。４ｇ／ｃｍ^３までの充
填剤の緻密な密度に関して、全体の混合物に対する充填剤の割合は５〜５０質量
％であるのが好ましい。市販の充填剤は例えば１０μｍ（平均粒度ｄ_５０）の粒
度を有する石英粉、ボラストナイト、タルク及びチョーク粉である。吹付粉末の
製造のために、この充填剤を樹脂、硬化剤及び他の添加剤と一緒に混合しかつ配
合する。この配合された製品を引き続き粉末に粉砕する。

【００４２】 この噴散プロセスは、通常、鋼又は硬質金属からなる装置（モース硬度５〜６
）中で実施される。硬質の充填剤、例えば石英粉（硬度７）の使用は、有利にサ
ブｍｍ領域の屑の形の金属摩耗を生じる。これは絶縁体中に組み込まれ、針状の
形状により局所的に著しく高められた電界強度を有する箇所が生じ、その箇所か
ら経験によると電気的絶縁破壊が生じることがある。「軟質の」充填剤（モース
硬度≦４）、例えばチョーク粉の使用及び／又はｄ_５０＜＜１μｍの微細な充填
剤、例えば粘土、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ又はＴｉＯ_２の使用によりこの摩耗は回避さ
れる。

【００４３】 この種の微細充填剤は、米国特許第４７６０２９６号明細書、Johnston et al
.又はドイツ国特許出願公開第４０３７９７２号明細書に開示されているように
、それ自体、空隙又は金属含有物の存在で電気的絶縁破壊を低下させるか又は著
しく遅延させるという利点を有する。この２つの刊行物には寿命を延ばす作用は
、粗粒充填剤をナノメータ領域の粒度（最大粒度０．００５〜０．１μｍ）を有
する充填剤に完全に又は部分的に置き換えることにより達成される。しかしなが
ら、ナノ−充填剤は粉末混合物の溶融粘度を著しく高める好ましくない随伴特性
、いわゆるチキソトロピー効果を有する。これは粉末の製造の際にもその加工の
際にも障害になる。それにもかかわらずナノ−充填剤は寿命を高めるために使用
可能な選択肢である。本発明による適用のために、しかしながら粗粒充填剤を完
全に又は部分的置き換えるために約０．２μｍの平均粒度を有するＴｉＯ_２−粉
末を使用することは、溶融粘度を不利に高めることはなく、それにもかかわらず
ナノ−充填剤の種類において同様に寿命を高める作用を有する。全混合物に対す
るＴｉＯ_２−粉末の割合は、この場合少なくとも３％、有利に少なくとも５％で
あるのが好ましい。

【００４４】 内部アーク保護及び外部アーク保護のために使用される導電性層は、導電性充
填剤、例えば黒鉛、カーボンブラック又は金属粉末の使用により製造される。

【００４５】 次に、材料の前記の基本的な説明並びに装置に基づき、電気的導体の本発明に
よる新機種類の絶縁の際のプロセス進行の装置を記載する。

【００４６】 この方法は次の工程を有する： １） 被覆すべきバー又はコイルを回転装置に取り付ける 第１の工程Ｓ１において、被覆すべきバーもしくは被覆すべきコイルを回転装
置に取り付ける。この場合、バーの端部もしくはコイルのアイレットが保持点で
ある。バーもしくはコイルを導体を内部接着することにより又はテープで巻き付
けることにより固定するのが有利である、それというのも取扱が簡単になるため
であるが、しかしながらこれは必須の前提条件ではない。比較的大きな対象物の
場合、回転装置上でのより確実な固定又は正確な位置決めを保証するために、中
間支承が有利である。バー又はコイルが取り付けられたこの回転装置は、制御装
置を用いて制御され、この制御装置は吹き付け装置の制御部内に含まれている。

【００４７】 ２） バーもしくはコイルの加熱 第２の工程において、バーもしくはコイルを電気的に加熱する。この電気的な
加熱は例えば交流又は低周波、例えば５０Ｈｚによるオーム加熱であるか又は中
周波又は高周波による誘導加熱である。この加熱を用いて、バーもしくはコイル
を所望の基体温度に加熱する。

【００４８】 ３） バーもしくはコイルの位置をスプレーガンに向ける 次の第３の工程において、バー−もしくはコイル−位置を吹き付けの開始のた
めに向きを調節する。この場合、バーもしくはコイルの平面側をスプレーガンに
対して垂直に向ける。

【００４９】 ４） バーもしくはコイルに内部コロナ保護を吹き付ける 引き続き第４の工程Ｓ４として、従って第１の本来の被覆工程として、水平の
レーンで内部コロナ保護の吹き付けを行う。スプレーガンの運動は、均一な層厚
プロフィールが作成されるように行う。このために、著しく幅広のバーの場合に
複数のオーバーラップするするレーンが平行に吹き付ける必要である。この場合
、吹き付けられた被覆粉末として導電性又は半導体性の熱硬化樹脂を使用する。
吹き付けを促進するために、比較的大きな対象物の場合には複数のスプレーガン
を同時に使用することができる。比較的大きな対象物の場合に位置安定化のため
に使用される中間支承はスプレーガンが近づく場合に自動的に遠ざかり、バーも
しくはコイルの完全な被覆を可能にする。被覆粉末の供給量もしくはスプレーガ
ンの走行速度によって、簡単にバーもしくはコイルに塗布上に設置された層厚を
変えることができた。一般に、それぞれの層にブリスターがないことを保証する
ために、層厚は１ラウンドあたり≦０．２ｍｍである。

【００５０】 ５） バーもしくはコイルの回転及び工程Ｓ３及びＳ５の繰り返し 引き続き第５の工程Ｓ５で、平面側の被覆の完了後に、バーもしくはコイルの
回転を行い、さらに、なお被覆していないバー−もしくはコイルの側面をスプレ
ーガンに向ける。その後、第３及び第４の工程Ｓ３及びＳ４を次のバー−もしく
はコイルの側面を被覆するために繰り返した。同様に、第５、第３及び第４の工
程Ｓ３、Ｓ４及びＳ５をバーもしくはコイルの全ての側面について、バー及びコ
イルが完全に被覆されるまで繰り返した。コイルの場合、他のコイル脚部につい
ても繰り返した。

【００５１】 一般に、内部コロナ保護のために必要な厚さは１回のラウンドで塗布される、
０．２ｍｍよりも厚い層厚が望ましい場合には例外として複数の被覆ラウンドを
実施することもできる。

【００５２】 ６） 内部コロナ保護の効果 引き続き、工程Ｓ６としてこの内部コロナ保護層を部分的に又は完全に、つま
り２〜１０分の時間でもしくは２０〜６０分の時間で２００℃で硬化させる。

【００５３】 ７） 工程Ｓ３〜Ｓ６に応じた絶縁層の塗布 引き続き、第７の工程Ｓ７で本来の絶縁層を塗布する。この場合、内部コロナ
保護の場合とは別の被覆粉末、つまり絶縁性に充填された又は充填されていない
熱硬化性樹脂を使用する。

【００５４】 再び、前記の第３、第４及び第５の工程を繰り返すが、前記の工程と異なるの
は絶縁性の被覆粉末を用いて実施することであり、その際、＜０．２ｍｍの層を
所望の絶縁層の厚さが達成されるまで繰り返し塗布する。さらに、被覆粉末の確
実な溶融を保証するために、層厚が厚くなると共に場合により基体温度を後調整
しなければならないことに留意しなければならない。これは有利に無接触で、例
えばＩＲ−パイロメータを用いて行われる。導体部材の加熱及びその絶縁を回避
するために、導体の温度依存する抵抗の監視を用いることができる。

【００５５】 ８） 工程Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５及びＳ６による外部コロナ保護の塗布 絶縁層（工程Ｓ７）の塗布に引き続く工程とし、導電性エポキシからなる外部
コロナ保護を絶縁層上に塗布する。使用される材料及び方法工程は、第３、第４
及びだ６工程に記載されたのと一致する。

【００５６】 ９） 塗布された絶縁の後硬化 被覆の完了（工程Ｓ１〜Ｓ８）後の最後の工程として、塗布された絶縁を対流
加熱装置を用いて保持装置上で又は回転装置から取り外した後に炉中で後硬化を
行う。

【００５７】 本発明による絶縁方法においてバーはその端部で保持されるため、その端部は
被覆されない。これはしかしながら欠点とはならない、それというのもバーの端
部は円形接続のろう接のために同様に露出しておかなければならないからである
。

【００５８】 それに対してコイルの場合はコイルアイレットの範囲を意図的に被覆しない。
このように、つまりコイルの組み込みのために必要な変形性は保持される。コイ
ルアイレットの絶縁は組立後の組み込んだ状態で初めて行う。

【００５９】 この場合、コイルアイレットの絶縁のために次の方法が提供される。

【００６０】 １） モーターステータを鉛直に立て、コイルを電気的に加熱した。次いで、コ
イル端部を流動層容器中へ浸漬し、熱硬化性粉末で被覆した。次いで、このステ
ータを１８０゜回転させ、他方のステータ端部のコイルアイレットを前記したの
と同様にして被覆した。特にこの方法は比較的小さなステータを被覆するために
適している。

【００６１】 ２） モータコイルを抵抗加熱し、コイルの末端部分を吹付焼結により絶縁した
。この方法は有利に、ステータの総重量が重く、垂直方向に吊すのは問題となる
ような比較的大きなモータの場合に使用される。比較的大きな機械の場合でも、
コイル間の間隔はたいていは比較的大きいため、スプレーガンを用いた被覆はよ
り簡単である。

【００６２】 本発明による方法の別の実施態様において、バーもしくはコイルを予備固定す
るためにテープを使用し、このテープが導電性又は半導体性の層を備えておりか
つ従って予備固定と同時に内部コロナ保護を形成する場合に、内部コロナ保護の
吹き付けは、前記の工程３）〜５）について記載したと同様に行わない。

【００６３】 要約すると、本発明は、吹付焼結を用いた電気機械の導体又は導体束の高性能
絶縁の製造方法を開示している。先行技術とは反対に内部コロナ保護、絶縁及び
外部コロナ保護を導体又は導体束上に塗布することができ、この場合、欠陥個所
がないために部分放電は生じることはなく、そのため今まで使用されていたマイ
カを用いた絶縁のような特別な装置を必要としない。

【００６４】 従って、本発明は、欠陥個所がなく、従って部分放電のない高性能絶縁体で導
体バーもしくはコイルを絶縁するための簡単で、コストのかからない方法を提供
する。

【００６５】 要約すると、本発明は、吹付焼結を用いた電気機械の導体又は導体束の高性能
絶縁の製造方法を開示している。先行技術とは反対に内部コロナ保護、絶縁及び
外部コロナ保護を導体又は導体束上に塗布することができ、この場合、絶縁体の
著しく僅かな欠陥個所に基づき及びその固有の部分放電に対する耐性に基づきガ
ラス／マイカ−テープを用いた巻き付け法の使用を省略できる。それにより高価
な特別な装置を使用せず、プロセス時間の著しい短縮が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による吹付焼結装置の構造を示す略図

【図２】 図２−１及び図２−２は本発明による方法の実施を示すフローチャート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ヨハン ニエンブルク ドイツ連邦共和国 ハイデルベルク ブル クシュトラーセ 40 (72)発明者 イェルク ソプカ ドイツ連邦共和国 シュヴェッツィンゲン ブーヘンヴェーク 17アー Ｆターム(参考） 5H604 AA01 AA08 BB01 CC01 DA14 DB02 DB19 PB01 PB02 PD01 5H615 AA01 BB01 PP01 PP12 QQ03 RR05 SS24 SS34 TT31

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次の工程： （Ｓ１） 被覆すべき導体又は導体束を回転装置及び保持装置上に取り付ける工
   程、 （Ｓ２〜Ｓ８） 調節可能なプロセスユニットに配置されたスプレーガンを用い
   て、所望の層厚プロフィールを有する絶縁体を予熱した導体又は導体束上に塗布
   し、塗布の際に、スプレーガン及び導体又は導体束の組み合わせられた運動を前
   記のプロセスユニットもしくは前記の回転装置もしくは保持装置を用いて行うか
   、又はスプレーガンの単独の運動を前記のプロセスユニットを用いて行う工程、
   及び （Ｓ９） 塗布された層を後硬化させる工程 を有する、導体又は導体束用の高品質絶縁体を製造する方法。
2. 【請求項２】 さらに次の工程： （Ｓ２） 導体又は導体束を所定の基体温度に加熱する工程、 （Ｓ３） 一方の平面側がスプレーガンに向くように、スプレーガンに対する導
   体又は導体束の位置を調整する工程、 （Ｓ４） 被覆すべき導体もしくは導体束上に内部コロナ保護を吹き付ける工程
   、 （Ｓ５） もう一方の平面側がスプレーガンに向くように導体又は導体束を回転
   させ、かつ導体又は導体束の全ての平面側が被覆されるまで、工程Ｓ３及びＳ４
   を繰り返す工程、 （Ｓ６） 塗布された内部コロナ保護を部分的に又は完全に硬化させる工程、 （Ｓ７） 工程Ｓ３〜Ｓ６と同様にして、導体又は導体束の全ての側に０．２ｍ
   ｍ以下の層厚で絶縁体層を塗布し、その際、基体温度を必要に応じて後調節する
   工程、及び （Ｓ８） 工程Ｓ３〜Ｓ６と同様にして、外部コロナ保護を塗布する工程 を有する、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 導体又は導体束が転位バー又はコイルである、請求項１又は
   ２記載の方法。
4. 【請求項４】 他の工程（Ｓ０）で導体又は導体束を内部接着によって又は
   デープで巻き付けることによって予備固定する、請求項１，２又は３記載の方法
   。
5. 【請求項５】 工程Ｓ１が、転位バーをバー端部で保持するか又はコイルを
   コイルアイレットで保持する工程を有する、請求項３記載の方法。
6. 【請求項６】 工程Ｓ１において、正確な位置決めを保証するために、比較
   的大きな対象物を付加的な中間支承により保持する、請求項１から５までのいず
   れか１項記載の方法。
7. 【請求項７】 交流又は低周波を用いたオーム加熱によって又は中周波又は
   高周波を用いた誘導加熱によって導体又は導体束を電気的に加熱する、請求項１
   から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 【請求項８】 （Ｓ２）による加熱の代わりに、回転装置及び保持装置に取
   り付ける前後で導体又は導体束を照射により加熱を行い、基体温度が所定の基体
   温度を下回る場合に常に後加熱を行う、請求項１から６までのいずれか１項記載
   の方法。
9. 【請求項９】 幅広の導体又は導体束の場合、工程Ｓ４、Ｓ７及びＳ８を複
   数のスプレーガンにより複数の平行なレーンの形で吹き付けを実施する、請求項
   １から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 【請求項１０】 工程Ｓ４において、被覆粉末として導電性又は半導体性に
    充填された熱架橋するプラスチックを使用する、請求項１から９までのいずれか
    １項記載の方法。
11. 【請求項１１】 工程Ｓ４において、中間支承はスプレーガンが近づく場合
    に自動的に遠ざかる、請求項６記載の方法。
12. 【請求項１２】 もう一つの工程： 被覆粉末の供給量もしくはスプレーガンの走行速度を制御することにより層厚を
    変える工程を有する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
13. 【請求項１３】 コイルが存在する場合、工程Ｓ５をもう一方のコイル側面
    に対して繰り返す、請求項３記載の方法。
14. 【請求項１４】 工程Ｓ７において、被覆粉末として絶縁性に充填された熱
    架橋するプラスチックを使用する、請求項１から１３までのいずれか１項記載の
    方法。
15. 【請求項１５】 工程Ｓ８において、被覆粉末として導電性の熱架橋するプ
    ラスチックを使用する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の方法。
16. 【請求項１６】 工程Ｓ９において、後架橋を電流加熱により行い、導体を
    引き続き冷却させ、次いで回転装置から取り外すか又は導体を回転装置から直接
    取り外して炉中で後加熱する、請求項１から１５までのいずれか１項記載の方法
    。
17. 【請求項１７】 工程Ｓ０で、導電性の層又は半導体の層が設けられており
    かつ同時に固定により内部コロナ保護を形成するテープを使用する場合、内部コ
    ロナ保護を塗布する工程Ｓ３〜Ｓ６を置き換えることなく省略する、請求項４記
    載の方法。
18. 【請求項１８】 工程Ｓ４が、導体表面上へ塗布する前に被覆材料を荷電さ
    せる工程を有し、その際、この荷電を静電気的又は摩擦帯電により行い、その結
    果、エッジ部でより厚い被覆を行う、請求項１から１８までのいずれか１項記載
    の方法。
19. 【請求項１９】 工程Ｓ３〜Ｓ８において、導体もしくは導体束の異なる側
    面に異なる層厚を塗布可能である、請求項１から１８までのいずれか１項記載の
    方法。
20. 【請求項２０】 他の工程（Ｓ１０）： コイルの場合には、モーターステータの垂直位置にコイルを組み立てた後に、コ
    イルを電気的に加熱し、両方のコイル側面をエポキシで被覆するためにコイルア
    イレットを流動層焼結容器中へ浸漬する工程、又は 転位バーの場合にモータ巻線を抵抗加熱し、転位バーの両端部に対して噴霧焼結
    により末端部分を絶縁する工程 を有する、請求項３記載の方法。
21. 【請求項２１】 工程Ｓ７において、表面温度を無接触で監視し、検知され
    た表面温度の所望の表面温度からの逸脱に応じて基体温度を後調節する、請求項
    １から２０までのいずれか１項記載の方法。
22. 【請求項２２】 熱架橋するプラスチックがＢ−状態のエポキシ樹脂である
    、請求項１０、１４又は１５記載の方法。