KR0143787B1 - 전기 시스템의 복합 코일 성형체 - Google Patents

전기 시스템의 복합 코일 성형체

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KR0143787B1
KR0143787B1 KR1019890014266A KR890014266A KR0143787B1 KR 0143787 B1 KR0143787 B1 KR 0143787B1 KR 1019890014266 A KR1019890014266 A KR 1019890014266A KR 890014266 A KR890014266 A KR 890014266A KR 0143787 B1 KR0143787 B1 KR 0143787B1
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Abstract

내용없음

Description

전기 시스템의 복합 코일 성형체
도면은 코일 형태로 표면에 권선된 와이어를 갖고 있는 본 발명의 코일 성형체의 사시도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10:얇은벽 구조물 10a:통로
10b:벽두께 10c:외주면
12:와이어 코일
[발명의 배경]
본 발명은 전기 장치 코일 성형체에 관한 것으로서, 특히, 섬유 보강 수지 재료로부터 제조된 코일 성형체에 관한 것이다.
모터, 변압기 및 솔레노이드의 권선과 같은 전기 장치용 시장 세그먼트(segment)가 점차로 소형화되는 추세에 있다.
이는 차례로 내부 장치 작동 온도의 상승을 유발하여 이들 용도에 사용되는 고온 등급의 절연 재료들을 필요로 하게 된다.
코일 성형체는 Nomex
Figure kpo00001
아라미드 종이로부터 만들어졌는데, 우수한 물리적 및 전기적 성질을 갖는 고온에 견디는 종이는 (UL 표준규격 1446에 규정된 200℃이상) 고온에서 사용되는 것으로 알려져 있으며 와이어 코일은 성형체를 지지하는 위해 맨드릴(mandrel)상에 위치한 Nomex
Figure kpo00002
종이 코일 성형체 위로 권취된다. 그러나, 이 제품은 구조 강도가 높지 않으며, 와이어 코일은 Nomex
Figure kpo00003
종일 코일 성형체 위로 아주 느슨하게 권치될 것이며 또는 권취 와이어가 정위치에 배치되어, 권치 맨드릴이 제거된 후에 Nomex
Figure kpo00004
는 안쪽으로 파열될 것이다. 이러한 코일 성형체 시스템의 사용은 노동 집약적이고, 필요 이상으로 많은 와이어를 많은 와이어를 필요로 하고, 낮은 변압 효율을 제공한다.
UL 표준 규격 1446으로 승인된 절연-시스템은 열에이징(thermal aging), 저온 충격, 습도 및 진동의 사이클에 이들을 적용시키므로써 평가된다. 각 사이클의 끝에서, 상기 시스템은 600 볼트에서 단락회로(short circuits)에 대해 점검되며, 사이클은 상기 절연이 파괴될 때까지 반복된다. 테스트 전압은 더 높은 작동 전압을 갖는 시스템에 대해 더 높아질 수도 있다. 절연 시스템에 부여된 온도 등급은 상이한 에이징 온도에서 장치의 사용 기간에 좌우된다.
[발명의 개요]
상술한 결함을 극복하기 위하여, 200℃ 이상의 UL 표준 규격 1446에서의 높은 구조적 안정도를 갖는 코일 성형체가 개발되어 왔으며, 코일 성형체는 관통하는 종방향 통로를 갖는 섬유 보강 수지 매트릭스 재료로 된 구조물을 포함한다. 상기 구조물의 외주부 표면은 그 위에 권선된 와이어 코일용 지지체를 형성한다.
수지 매트릭스로서 사용될 적합한 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 6, 6-나일론 혹은 전기 그레이드(grade) 에폭시와 같은 전기 절연 열가소성 혹은 열 경화성 수지를 포함한다.
선택된 수지는, 예로서, 연속적인 글래스(glass) 및 아라미드(aramid) 섬유, 토막진 또는 임의로 절단되었지만 어떤 경우도 길이가 0.635 ㎝(1/4인치) 이상인 불연속적인 장 섬유로 보강된다. 섬유의 길이는 약 1.27 ㎝(1/2 인치) 이상인 것이 더 바람직하다. 섬유 부피는 바람직하게 약 15 내지 약 70%의 범위내에 있고, 더욱 바람직하게는 20 내지 50%의 범위내에 있다. 코일 성형체는, 수지 피복 물질의 브레이딩(braiding) 및 필라멘트 와인딩에 의한 것과 같은 이러한 성형체를 제조하기 위한 어떤 공지의 방법, 또는 펄트루젼(pultrusion) 방법 또는 본 기술분야에서 공지된 핸드 레이-업(hand lay-up) 기술에 의해 제조될 수 있다.
또다른 바람직한 실시예는 전기적 절연 수지에 기초한 아라미드 수지 침투가동재(prepreg)이다.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]
도면은 설명을 위해 본 발명의 특수 코일 성형체를 나타내며, 관통 통로(10a)를 형성하는 가늘고 긴 얇은 벽(thin-walled) 구조물(10)을 포함한다. 벽 두께는 도면 부호 10b로 나타냈다. 구조물(10)의 외주면(10c)은 그 위에 감긴 와이어 코일(12)용 지지체로 형성된다.
[실시예 1]
압축 성형 공정에 있어서, 폴리이미드 해제 필름(polyimide release film)은 0.05 ㎝(20 mil)의 심(shim) 판을 갖는 강철 주형에 배치된다. 이 해제 필름상에는 예비 건조된 연소하기 어려운 폴리에틸렌 테레프탈렌(polyethylene terephthatelente) 폴리머 펠릿 4.5 gm이 뿌려지며, 그후 교호로 중량 39 gm의 6겹 형태의 S-120 글래스 섬유 직물포로 피복된다. 펠릿과 직물포 사이에 끼인 구조는 폴리머 27 gm 모두가 사용될 때까지 연속적으로 구축된다. 폴리이미드 해제 필름은 상부층상에 배치되며, 주형은 폐쇄된다. 다음에, 성형(molding)은 다음 시간-온도 사이클에 따라 수행된다.
주형은 310℃온도에서 프레스에 삽입되고, 접촉 압력하에서 25분간 유지(플래튼 접촉 : Platens touching)되고, 그후 3.5 kg/㎠(50 psi)에서 15분간 유지한 후, 17.5 kg/㎠(250 psi)에서 15분간 유지하고 가압하에서 냉각된다.
상술한 과정에 따라 제조된 성형 패널은 C-스캔으로 측정된 대로 양호한 결합도(consolidation)를 나타내는 5% 미만의 공극률을 갖는다. 패널 표본은 UL 안전 표준 규격 1446에 따라 보험업자 연구소(Underwriters Laboratories, Inc.)에서 검사 및 분석하여, R급(220℃) 모터 또는 변압기 절연체로서 잠정적인 승인을 받았다.
[실시예 2]
실시예 2에 있어서, 섬유-글래스 직물 열가소성 중합체는 4겹의 B-단계 에폭시가 침투된 아라미드 종이로 구성된 수지 침투 가공재로 대치된다. 종이는 표준의 웨트-레이 제지 기계(Wet-lay papemaking machine)상에서 Kevlar
Figure kpo00005
대 Nomex
Figure kpo00006
아라미드 섬유 (길이 약 0.635 ㎝(약 1/4 inch)}의 비율이 85 대 15로 제조된다.
하기와 같은 성형 사이클이 이용된다.
- 190℃ 온도 및 17.5 kg/㎠(250 psi)에서 2시간
- 가압하에서 실온까지 냉각
상기 과정에 따라 제조 성형된 패널은 C-스캔 장치에 의해 측정된 양호한 결합도를 나타내는 5% 이하의 공극률을 갖는다. 패널 표본은 보험업자 연구소에서 UL 안전 표준 규격 1446에 따라 시험 및 분석되었으며, R급 (220℃) 모터 또는 변압기 절연체로서 잠정적인 승인을 받았다.

Claims (10)

  1. 섬유 보강 수지 재로로 된 구조물로 이루어지며, 상기 구조물은 구조적 안정도와 200℃온도보다 큰 UL 표준 규격 1446을 가지며, 상기 수지 재료는 전기 절연 물질이고, 상기 섬유는 길이가 약 0.635㎝(약 1/4 인치) 보다 큰 것을 특징으로 하는 전기 장치용 코일 성형체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수지는 전기 그레이드 에폭시인 열경화성 수지인 것을 특징으로 하는 전기 장치용 코일 성형체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 6, 6-나일론으로부터 선택된 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 전기 장치용 코일 성형체.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 섬유는 글래스인 것을 특징으로 하는 전기 장치용 코일 성형체.
  5. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 섬유는 아라미드 섬유인 것을 특징으로 하는 전기 장치용 코일 성형체.
  6. 제4항에 있어서, 섬유 길이는 약 1.27㎝(약 1/2 인치)보다 큰 것을 특징으로 하는 전기 장치용 코일 성형체.
  7. 제5항에 있어서, 섬유 길이는 0.635㎝(약 1/4 인치)보다 큰 것을 특징으로 하는 전기 장치용 코일 성형체.
  8. 전기 절연 수지로 채워진 아라미드 수지 침투 가공재로 된 구조물로 이루어지며, 상기 구조물은 구조적 안정도와 200℃온도보다 큰 UL 표준 규격 1446을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 장치용 코일 성형체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 아라미드 수지 침투 가공재는 각각 중량비가 85% 대 15%인 Kevlar
    Figure kpo00007
    아라미드와 Nomex
    Figure kpo00008
    아라미드의 혼합물인 아라미드 종이인 것을 특징으로 하는 전기 장치용 코일 성형체.
  10. 제2항에 있어서, 상기 구조물은 글래스 섬유로 보강된 연소하기 어려운 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 장치용 코일 성형체.
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