KR101608274B1 - 비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법 - Google Patents

비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

성능 특성을 강화하도록 비금속 기판(116)의 표면에 재료 층(112)을 도포하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 비금속 기판(116)에 유리 뒤판(114)을 도포하는 단계 및 상기 유리 뒤판(114)의 표면 상에 운모 또는 질화 붕소(BN) 입자(128)를 저온 스프레이하는 단계를 포함한다. 상기 방법으로 형성되는 전도성 테이프가 또한 제공된다. 상기 전도성 테이프는 절연 재료(114')의 제 1 층을 포함하며, 상기 제 1 층은 감겨진 형태로 보관하기 위한 탄성 및 가요성 특성을 구비한 섬유-기반 또는 폴리머 뒤판을 포함하는 뒤판 및 운모 입자 또는 질화 붕소 입자의 층으로 형성된다. 전도성 테이프는 상기 입자의 층 위에 위치되고 전기 전도성 재료로 형성되는 제 2 층(142')을 더 포함한다.

Description

비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법 {METHOD FOR APPLYING A LAYER OF ELECTRICAL INSULATION MATERIAL TO THE SURFACE OF A NON-METALLIC SUBSTRATE AND FOR POSITIONING THE NON-METALLIC SURFACE WITH APPLIED LAYER OF ELECTRICAL INSULATION MATERIAL BETWEEN ADJACENT WINDINGS IN AN ELECTRICAL GENERATOR}
본 발명은 비금속 기판, 및 더욱 상세하게는 비금속 기판의 표면에 재료들을 도포하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 재료는 전기 절연체, 열 전도도를 개선하기 위한 부가물 및/또는 비금속 기판에 전기 전도성의 소정의 수준을 제공하기 위한 부가물일 수 있다.
본 발명은 또한 다중 층들이 특정 특성을 구비한 최종 제품을 얻기 위해 함께 놓일 수 있는 복합 재료들의 제조에 관한 것이다. 저온 스프레이 프로세스(cold spray process)를 이용하여, 복합물 구조물은 재료들을 이용하여 개선될 수 있는데, 이 재료들은 그렇지 않으면 종이 제조 및/또는 용매 전달과 같은 현존하는 표준 프로세스들을 이용하여 프로세싱하기에 적절하지 않다.
비금속 기판상의 전기 절연 재료의 사용이 특히 발전기 내의 인접한 권선부들과 같은, 인접한 전도체 표면들 사이에 위치되는 비금속 기판에 대해, 널리 알려져 있다. 그러나, 전기 절연 재료가 비금속 기판에 도포되는 프로세스가 변화될 수 있다.
전기 절연 재료를 비금속 기판에 도포하기 위해 새롭고 유용한 프로세스를 개선하는 것이 유용하다.
본 발명은 도시되는 도면들을 고려하여 아래 설명에서 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른, 전도체의 표면으로 전기 절연 재료 층을 도포하기 위한 저온 스프레이 시스템의 예시적인 일 실시예의 개략도이며;
도 2는 도 1에 도시된 전도체의 표면으로 도포된 전기 절연 층의 예시적인 일 실시예의 개략도이며;
도 3은 도 1에 도시된 전도체의 표면으로 도포되는 대안적인 전기 절연 층의 예시적인 일 실시예의 개략도이며,
도 4는 도 1에 도시된 시스템의 스프레이 속도 대 스프레이 온도의 플로트 및 각각의 스프레이 속도 및 스프레이 온도 각각에 대해 사용된 적합한 재료들의 플로트를 도시하며,
도 5는 본 발명에 따른, 비금속 기판의 표면에 재료 층을 도포하기 위한 실시예의 예시적인 일 실시예의 개략도이며,
도 6은 도 5에 도시된 비금속 기판의 표면에 도포된 재료 층의 예시적인 일 실시예를 도시하며,
도 7은 도 5에 도시된 비금속 기판의 표면에 도포된 전기 전도성 또는 반(semi)-전도성 재료 층의 예시적인 일 실시예의 개략도를 도시하며;
도 8은 도 5에 도시된 시스템의 스프레이 속도 대 스프레이 온도 및 각각의 스프레이 속도 및 스프레이 온도를 위해 사용된 적합한 재료들의 플로트를 도시한다.
비금속 기판의 성능 특성을 강화하도록 비금속 기판의 표면에 재료 층을 도포하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법의 일 실시예는 비금속 기판에 유리 뒤판(backing)을 도포하는 단계 및 유리 뒤판의 표면상으로 복수의 운모(mica) 입자들을 저온 스프레이하는 단계를 포함한다. 상기 방법의 다른 실시예는 비금속 기판을 위한 유리 뒤판을 제공하는 단계를 포함하며, 유리 뒤판의 표면상으로 복수의 질화 붕소(BN) 입자들을 저온 스프레이하는 단계를 포함한다.
절연 재료의 제 1 층을 포함하는 전도성 테이프가 상기 방법에 의해 제공된다. 제 1 층은 뒤판으로 형성되는데, 상기 뒤판은 감겨진 형태(rolled form)로 보관하기 위한 탄성 및 가요성 특성을 가지는 섬유-기반 또는 폴리머 뒤판 및 운모 입자들 또는 질화 붕소 입자들의 층을 포함한다. 전도성 테이프는 입자들의 층 위에 위치되는 제 2 층을 더 포함하며, 여기서 제 1 층은 전기 전도체 재료로 형성된다.
본 발명과 일치되는 실시예들을 상세하게 참조한다. 가능한 경우, 도면들을 통하여 사용된 동일한 도면 부호가 동일한 또는 유사한 부분을 인용한다. 본 발명의 실시예는 "저온 스프레잉(cold spraying)" 또는 "저온 스프레이(cold spray)"의 프로세스를 논의한다. 이러한 프로세스는 타겟 표면의 방향으로 선택 속도 및/또는 선택 온도로 입자들을 가속 또는 추진하는 것을 포함한다. 종래의 시스템에서, 코팅 재료의 입자들이 타겟 금속 표면에 상대적으로 높은 속도 및 높은 온도로 가속되는데, 상기 타겟 금속 표면은 예를 들면 손상되지 않으면서 상대적으로 단단하고 고속 및 고온의 가속된 입자들을 견딜 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따라, 비금속 입자들은 금속 기판 또는 비금속 기판을 향하여 가속된다(비금속 기판은 상대적으로 연성(soft), 각각의 속도 및 온도 한계치 아래의 선택된 속도 및 선택된 온도에서 저-온 특성을 가진다). 입자들이 표면을 맞고 튕겨지는 대신, 입자 충돌이 일반적으로 탄력이 없어서 입자들이 표면에 고착되는 것을 허용하도록 이러한 기판들은 상온에서 상대적인 연성 표면, 예를 들면 가단성(malleable)을 특징으로 한다. 비금속 입자들이 속도 및 온도 한계치를 초과하는 속도로 타겟 표면에서 저온 스프레이되는 경우, 비금속 입자들은 타겟 기판 표면에 고착되지 않고, 타겟 기판 표면을 손상시키거나 관통할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 본 발명의 실시예는 전도체의 표면상에 전기 절연 층을 형성하도록, 전도체 또는 금속 기판의 표면을 향하여 비금속 입자들을 가속화하는데 사용하기 위해 저온 스프레이 프로세스를 설명한다. 다른 실시예에서, 도 5에 도시된 본 발명의 실시예는 기판의 성능 특성을 강화하도록 비금속 기판의 표면을 향하여 비금속 입자들을 가속화하는데 사용하기 위한 저온 스프레이 프로세스를 설명한다. 위에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에서 사용된 금속 기판 및 비금속 기판들은 상대적으로 연성, 저온 특성을 가진다(즉, 입자 충돌이 탄력이 없도록, 상온에서 상대적인 연성 표면). 예시적인 일 실시예에서, 아래에서 설명된 바와 같이, 각각의 온도 및 속도 한계치 아래 온도 및 속도로 기판에 비금속 입자들을 스프레이함으로써, 다양한 타입의 비금속 입자들이 사용될 수 있고 비금속 입자들이 비탄력 충돌로 기판에 고착된다. 그러나, 본 발명의 실시예들에서 논의된 저온 스프레이 프로세스는 각각의 온도 및 속도 한계치보다 작은 온도 및 속도 매개변수로 제한되지 않는다.
도 1은 전기 절연 재료 층(12)을 금속 기판 또는 전도체(16)의 표면(14)에 도포하기 위한 시스템(10)의 예시적인 일 실시예를 도시한다. 임의의 금속 기판 또는 전도체는 예를 들면 구리와 같은 본 발명의 실시예로 이용될 수 있다. 더욱이, 비록 본 발명의 실시예들이 전도체(16)의 표면(14)에 도포된 층(12)을 논의하지만, 다중 층들이 예를 들면 인접한 전도체들 사이에 전기 절연부를 제공하도록 발전기 내의 권선부와 같은 인접한 전도체들의 각각의 표면들에 도포될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 전도체(16)는 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들면 발전기 회전자 권선부에서 평행한 배열로 적층되는 평행한 직사각형 전도체들과 같은, 직사각형 형상을 가질 수 있다.
상기 시스템(10)은 헬륨과 같은 고압 가스를 예를 들면 선택된 압력으로 저장하는 고압 가스 공급원(20)을 포함한다. 상기 시스템(10)은 고압 가스 공급원(20)으로부터 고압 가스를 수용하고 선택적으로 고압 가스의 온도를 변화시키는, 가스 히터(22)를 더 포함한다. 예시적인 일 실시예에서, 가스 히터(22)는 가스를 가열하지 않거나 상대적으로 적은 양 만큼 가스를 가열한다. 부가적으로, 상기 시스템(10)은 고압 가스 공급원(20)에 결합되는 분말 공급기(24)를 포함하며, 고압 가스 공급원(20)은 예를 들면 선택적인 입자 용적 및/또는 크기를 가지는 운모 또는 질화 붕소(BN) 입자들과 같은 비금속 입자(28)들을 수용한다. 종래에는, 운모 및 BN 입자들(예를 들면, 5 내지 10 미크론 크기의 범위를 가짐)은 절연 분야에 적용되지 않았다. 본 발명의 실시예들에 따라, 적절한 증착 프로세스, 예를 들면, 저온 스프레이 프로세스를 이용하여, 이러한 재료들이 지금부터 용이하게 금속 또는 절연 표면들 상에 층을 형성하기 위해 도포될 수 있으며, 여기에서 강화된 절연 특성들이 기대된다. 저온 스프레이 프로세스를 이용하여 증착이 비 균일 표면들 및 다양한 형상들(예를 들면 라운드형 및 직사각형)의 와이어를 포함하는 다양한 기하학적 형상을 가질 수 있다.
가스 공급원(20), 가스 히터(22) 및 분말 공급기(24) 모두는 선택적인 용적 및 크기를 가지는 비금속 입자(28)들을 스프레이 노즐(30)을 가지는 건(gun; 26)으로 전달한다. 이어서 스프레이 노즐(30)은 비금속 입자(28)들을 선택적인 스프레이 온도(34)에서(도 4) 선택적인 스프레이 속도(32)(도 4)로 전도체(16)의 표면(14)의 방향으로 추진한다. 예를 들면 운모 입자들과 같은 비금속 입자(28)들은 가스 히터(22)로부터 건(26)으로 전달되는 압축 가스 및 분말 공급기(24)로부터 건(26)으로 전달되는 금속 입자(28)들을 기초로 하여, 선택적인 스프레이 속도(32) 및 선택적인 스프레이 온도(34)로 노즐(30)로부터 추진된다. 비금속 입자(28)들은 전도체(16)의 표면(14)을 향하여 가속되며, 여기에서 표면(14)과 충돌시 비금속 입자들은 기판(직물 타입 재료의 경우) 내로 변형 또는 매립된다. 본 발명의 실시예들에서 저온 스프레이 프로세스를 이용하는 하나의 장점은 비금속 입자(28)들이 접착제의 요구 없이 표면(14)으로 고착될 때 표면(14) 위에 접착제가 요구되지 않는다는 것이다. 그러나, 본 발명의 예시적인 일 실시예에서, 접착제는 비금속 입자(28)들과 혼합되지 않으며 혼합물은 예를 들면 하나의 단계에서 표면(14)에 저온 스프레이될 수 있다.
제어기(36)는 가스 공급원(20), 가스 히터(22) 및 분말 공급기(24)에 결합되고, 제어기(36)는 전도체(16)의 표면(14)을 향하여 추진되는 비금속 입자(28)들의 스프레이 속도 및 스프레이 온도를 결정하도록 구성된다. 본 발명의 예시적인 일 실시예에서, 제어기(36)는 가스 압력 및 온도와 같은 변수들을 제어한다. 그러나, 비금속 입자(28)들이 분말 공급기(24) 내로 있게 되기 전에 혼합물 내의 비금속 입자(28)들의 입자 크기 및 용적이 결정/선택된다. 요구된 조건을 충족하도록 특정 코팅 프로세스의 비금속 입자(28)들의 적합 판정 스테이지(qualification stages)들 동안 크기/용적이 결정된다.
도 4의 예시적인 실시예에서 도시된 바와 같이, 스프레이 속도(32)를 미리결정된 속도 한계 내로 유지하고 및/또는 선택적인 스프레이 온도(34)를 미리결정된 최대 온도 한계치(35)보다 작게 제한하도록, 건이 비금속 입자(28)들을 전도체(16)의 표면(14)으로 추진하는 동안 제어기(36)는 가스 압력 및/또는 스프레이 온도(34)를 모니터링한다. 제어기(36)가 스프레이 속도(32) 및/또는 스프레이 온도(34)를 각각의 속도 한계치(33) 및/또는 온도 한계치(35)보다 작게 제한하는 경우, 다양한 재료가 전도체(16)의 표면(14)을 향하여 및/또는 전도체 (16) 자체에 대해 추진되는 비금속 입자(28)들에 대해 이용될 수 있다. 또한, 스프레이 속도(32) 및/또는 스프레이 온도(34)를 각각의 속도 한계치(33) 및/또는 온도 한계치(35)보다 작게 제한함으로써, 전도체(16)의 표면(14)을 슬라이딩하지 않으면서 및/또는 전도체(16)의 표면(14)을 손상시키지 않으면서, 비금속 입자(28)들이 전도체(16)의 표면(14)에 고착될 수 있다. 제어기(36)는 가스의 압력 변화를 기초로하여, 스프레이 속도(32)를 변화시킨다. 예시적인 일 실시예에서, 예를 들면 운모 분말, 질화 붕소, 탄화 텅스텐, 탄소 분말, 유기 폴리머들 및 분말화된 에폭시 수지들과 같은 스프레이 재료가 사용될 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 부가의 예시적인 일 실시예에서, 스프레이 온도 한계치(35)는 예를 들면 유기 폴리머들 또는 에폭시 수지들을 스프레이하기 위한 -40 ℃ 내지 120 ℃의 범위 내에 있을 수 있다. -40 ℃ 내지 120 ℃의 예시적인 온도 범위가 선택되는데, 이는 유기 폴리머 또는 에폭시 수지들이 온도 범위를 초과하는 온도로 스프레이되는 경우 전도체(16)의 표면(14)이 손상 및/또는 연소되기 때문이다. 도 1에 도시된 시스템(10)의 예시적인 실시예를 기초로 하여, 다양한 코팅(12)이 전도체(16)의 표면(14) 상으로 저온 스프레이될 수 있다. 도 2는 코팅(12)의 예시적인 일 실시예를 도시한다. 예를 들면, 접착제와 절연 입자들(예를 들면, 운모)의 혼합물이 전도체(16)의 표면(14) 상으로 저온 스프레이될 수 있어, 전도체(16)의 표면(14)에 전기 절연 층(12)을 형성한다. 각각의 최대 속도 한계치(33) 및/또는 최대 온도 한계치(35)를 초과하지 않도록, 비금속 입자(28)들의 혼합물의 저온-스프레잉의 각각의 스프레이 속도 및/또는 스프레이 온도는 제어기(36)에 의해 모니터링될 수 있어, 비금속 입자(28)들이 전도체(16)의 표면(14)에 고착되고, 비금속 입자(28)들이 전도체(16)의 표면(14)을 관통 및/또는 손상시키는 것을 방지한다. 비금속 입자(28)들의 미리결정된 입자 용적 및/또는 미리결정된 입자 크기를 기초로 하여, 제어기(36)가 속도 한계치(33)(가스 압력 제어에 의해) 및/또는 온도 한계치(35)를 제어한다. 전도체(16)에 대한 최소 두께와 같은, 코팅(12)의 하나 또는 둘 이상의 원하는 코팅 특성들을 기초로 하여, 제어기(36)는 속도 한계치(33) 및 온도 한계치(35)를 선택적으로 결정하도록 구성된다. 예시적인 일 실시예에서, 코팅(12)의 절연 특성들이 코팅(12)의 두께 및 코팅(12)의 균일도에 종속한다. 상기 실시예가 운모 입자들을 논의하지만, 예를 들면 질화 붕소(BN) 입자와 같은, 다양한 입자들이 전도체(16)의 표면(14) 상으로 저온 스프레이될 수 있다.
비록 도 1의 본 발명의 실시예가 전도체(14)의 표면(12)(즉, 일 측부)을 저온 스프레이하기 위한 프로세스를 설명하지만, 본 발명은 전도체(14)의 배향을 간단히 역전함으로써, 후방 표면(40)(도 1)을 포함하여, 전도체(14)의 다수의 측면들 상으로 절연 재료를 저온-스프레이하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 제어기(36)를 이용하여 고압 가스 공급원(20), 가스 히터(22) 및 분말(24)이 선택적으로 조정될 수 있어 전도체(14)의 후방 표면(40)으로 도포되는 코팅이 전도체(14)의 전방 측부에 도포되는 코팅(12)에 비해, 상이한 특성을 가질 것이다. 예를 들면, 전도체(14)의 상이한 측면들은 전기적 또는 열적 상태들 변화시키고 및/또는 인접한 전도체들에 대한 간격들을 변화시키게 되어 이러한 배열을 수용하도록 시스템(10)을 이용하여 전도체의 측면들의 각각의 코팅들이 개별적으로 제작될 수 있다.
도 3은 도 2의 실시예에 도시된 코팅(12)으로부터 구별되는 코팅(12')의 예시적인 일 실시예를 도시한다. 도 3의 예시적인 실시예에서, 유리 섬유와 에폭시 수지 입자들의 혼합물(42')은 도 1의 시스템(10)을 이용하여, 전도체(16')의 표면(14') 상으로 저온 스프레이된다. 유리 가스 및 에폭시 수지 입자들의 혼합물은 입자들을 전도체 표면(14')에 고착하도록 함께 작용한다. 유리 섬유 및 에폭시 수지 입자들의 혼합물(42')이 전도체(16')의 표면(14') 상으로 스프레이된 후, 코팅(12') 내의 에폭시 수지 성분을 경화하도록 혼합물(42')의 온도가 가열된다. 예시적인 일 실시예에서, 이 같은 가열은 예를 들면, 유도, 복사 가열, 또는 오븐을 통한 전도체의 통과와 같은 다수의 방법들을 이용하여 수행된다.
도 5 내지 도 8에서 설명되고 아래에서 논의되는 본 발명의 실시예들은 비금속 기판의 다양한 특성을 강화하도록, 비금속 기판이 전도체의 표면이 아닌 재료의 저온 스프레잉으로 타겟팅되는 것을 제외하고 도 1 내지 도 4에서 설명되고 위에서 논의되는 본 발명의 실시예들과 유사하다.
도 5는 도 1에 도시되고 위에서 설명된 시스템(10)과 유사한 시스템(110)의 예시적인 일 실시예를 도시한다. 시스템(110)은 예를 들면 비금속 기판의 절연 특성을 강화하기 위한 절연 재료와 같은, 비금속 기판(116)의 성능 특성을 강화하도록 비금속 기판(116)의 표면에 재료 층(112)을 도포하기 위해 이용된다. 상기 시스템(110)은 선택적 압력으로 예를 들면 헬륨과 같은 고압 가스를 저장하는 고압 가스 공급원(120)을 포함한다. 상기 시스템(110)은 고압 가스 공급원(120)으로부터 고압 가스를 수용하도록 그리고 고압 가스의 온도를 선택적으로 변화시키도록 가스 히터(122)를 더 포함한다. 또한, 상기 시스템(110)은 선택적 입자 용적 및/또는 크기를 가지는, 예를 들면 운모, 질화 붕소(BN), 및/또는 바인더 수지 입자들과 같은 비금속 입자(128)들을 수용하는 고압 가스 공급원(120)으로 결합되는 분말 공급기(124)를 포함한다. 가스 공급원(120), 가스 히터(122) 및 분말 공급기(124) 모두는 선택적인 용적 및 크기를 가지는 비금속 입자(128)들을 스프레이 노즐(130)을 가지는 건(126)에 전달한다. 스프레이 노즐(130)은 이어서 선택적 스프레이 온도(134)(도 8)에서 선택적 스프레이 속도(선택적 압력에 의해)(132)(도 8)를 이용하여 비금속 입자(128)들을 비금속 기판(116)의 방향으로 추진된다. 예를 들면, 운모 입자들과 같은 비금속 입자(128)들은 가스 히터(122)로부터 건(126)으로 전달되는 압축 가스 및 분말 공급기(124)로부터 건(126)으로 전달되는 비금속 입자(128)들을 기반으로 하여, 선택된 스프레이 속도(132) 및 선택된 스프레이 온도(134)로 노즐(130)로부터 추진된다. 비금속 입자(128)들은 비금속 기판(116)을 향하여 가속되고, 여기서 비금속 기판(116)과 충돌시, 비금속 입자들이 층(112)을 형성하도록 비금속 기판(116) 내로 변형 및 본딩 또는 매립된다.
상기 시스템(110)은 가스 히터(122), 분말 공급기(124), 건(126) 및 고압 가스 공급원(120)에 결합되는 제어기(136)를 더 포함한다. 제어기(136)는 비금속 입자(128)들의 하나 또는 둘 이상의 미리결정된 용적, 및 분말 공급기(124) 내의 비금속 입자(128)들의 미리결정된 밀도를 기초로 하여, 가스 압력(스프레이 속도(132)를 모니터링하도록) 및 스프레이 온도(134)를 모니터링하도록 구성된다. 비금속 입자(128)들의 특정 입자 크기 및 혼합물은 분말 공급기(124) 내로 로딩된다.
예시적인 일 실시예에서, 제어기(136)는 선택적 스프레이 속도(132)를 미리결정된 최대 속도 한계치(133)(도 8)보다 작게 제한하고(가스 압력을 변화시킴으로써), 그리고 선택적 스프레이 온도(134)를 미리결정된 최대 온도 한계치(135)(도 8)보다 작게 제한한다. 그러나, 대안적인 일 실시예에서, 제어기는 스프레이 속도 또는 스프레이 온도를 이의 최대 한계치로 간단히 제한할 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 스프레이 온도 한계치(135)는 비금속 기판상에 스프레이하기 위해 100℃보다 작을 수 있다.
예를 들면, 유리 직물과 같은 유리 뒤판(114)은 통상적으로 비금속 기판(116)의 표면을 덮는다. 유리 직물은 직조될 수 있고 저온 스프레잉이 아닌 수단에 의해 기판(116)에 도포될 수 있다. 도 5의 예시적인 실시예에서 설명된 바와 같이, 유리 뒤판(114)은 비금속 기판(116)에 도포된다. 유리 뒤판(114)을 비금속 기판(116)에 도포할 때, 시스템(110)이 작동될 수 있어, 운모 입자들과 같은, 비금속 입자(128)들이 노즐(130)을 통하여 유리 뒤판 표면(114) 상으로 저온 스프레이되어, 예를 들면 전기 절연과 같은 비금속 기판(116)의 성능 특성을 강화하도록 한다. 재료가 비금속 기판에 도포되는, 예시적인 일 실시예에서, 비금속 기판의 밀도 및 주입은 강화되어야 하는 코팅(112)의 특성을 제어한다.
도 1 내지 도 4에서 위에서 논의된 본 발명의 실시예로서, 운모 입자들과 같은, 비금속 입자(128)들의 저온 스프레이 프로세스는 가압 가스와 비금속 입자(128)들의 혼합물을 조합하는 단계, 가압 가스의 온도를 선택적으로 변형하는 단계, 및 유리 뒤판(114)의 표면의 방향으로 혼합물을 가속화하는 단계를 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 운모 입자들과 같은, 가속화된 비금속 입자(128)들은 유리 뒤판(114)의 표면들로 전달된다. 앞에서 논의된 바와 같이, 저온 스프레이 프로세스 동안, 운모 입자들과 같은, 비금속 입자(128)들의 속도 및/또는 온도와 같은, 스프레이 매개변수는 각각의 속도 및 온도 한계치(133, 135)보다 작아 지도록 제어기(136)에 의해 조정될 수 있다.
유리 뒤판(114)의 표면 상으로 가속화된 또는 기판(116) 내에 매립된 비금속 입자(128)들의 타입을 기초로 하여, 예를 들면 강화된 고 전압 절연, 강화된 열 전도도, 및/또는 강화된 전기 전도도와 같은 비금속 기판(128)의 다양한 성능 특성이 강화될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 질화 붕소 입자들은 기판을 손상시키지 않으면서 기판 내로 통과하여 균일하게 분포되도록, 비금속 기판 상으로 스프레이될 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 비금속 입자(128)들이 비금속 기판(116)의 유리 뒤판(114)의 표면 상으로 가속화되는 상술된 바와 같은 저온 스프레이 프로세스는 단일 제조 라인 상에서 수행되는 저온 스프레이 프로세스의 개별 단계들을 포함하여, 전기 절연 특성과 같은 비금속 기판(116)의 매개변수를 강화하도록 다수의 제조 라인들 사이에서 유리 뒤판(114)이 전달될 것이 요구되지 않는다.
도 7에 도시된 본 발명의 다른 예시적인 실시예에서, 운모 입자들과 같은 전도성 재료 및 입자들의 혼합물(142'), 및 혼합물이 차례로 위에서 설명된 시스템을 이용하여, 유리 뒤판(114')의 표면 상으로 저온 스프레이될 수 있다. 이 같은 전도성 재료의 예들은 예를 들면 탄소, 탄화 텅스텐일 수 있다. 예를 들면 유리 뒤판(114')의 전기 전도성을 강화하도록 저온 스프레잉이 수행될 수 있다. 또한, 유리 뒤판(114')의 표면상으로 저온 스프레이될 때, 유리 뒤판(114')의 전기 전도도를 충분히 강화하는 혼합물을 얻기 위하여. 반-전도성 재료가 입자들과 혼합될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 전도성 테이프가 형성될 수 있고 여기에서 위에서 논의된 바와 같이, 혼합물(142')의 하나의 총괄적 스프레잉 단계에서보다 오히려, 개별 스프레잉 단계들에서, 전도성 재료 및 비금속 입자들이 유리 뒤판(114')의 표면 상으로 개별적으로 스프레이된다. 예시적인 추가 일 실시예에서, 유리 뒤판(114')과 같은, 제 1 절연 재료 층을 형성하고, 위에서 논의된 혼합물(142')과 같은, 전도성 재료 및 절연 재료의 혼합물을 제 1 절연 재료 층 위에 포함하는, 전이 층으로서 제 2 층을 형성하며 , 그리고 제 1 층과 제 2 층 사이에 강화된 물리적 본딩을 형성하도록 예를 들면 탄소 및/또는 탄화 텅스텐과 같은 전도성 재료를 포함하는 제 3 층을 제 2 층 위에 형성함으로써 전도성 테이프가 형성될 수 있다. 그러나, 이 같은 전도성 테이프의 제 1 절연 층은 유리 뒤판(114')으로 제한되지 않으며, 제 1 절연 층은 예를 들면, 유리의 직조 층, 섬유로 형성된 층, 또는 폴리머 뒤판과 같은 임의의 가요성 뒤판 재료일 수 있으며, 가요성 뒤판 재료는 예를 들면 감겨진 형태로 보관하기 위한 또는 표면을 중심으로 감겨지기 위한 탄성 및 가요적 특성들을 가진다.
본 발명의 다양한 실시예들이 여기서 도시되고 설명되었지만, 이 같은 실시예들이 단지 예로서 제공된다는 것이 명백할 것이다. 다양한 변화, 변경 및 치환이 본 명세서의 본 발명으로부터 벗어나자 않으면서 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명이 첨부된 청구범위들의 사상 및 범위에 의해서만 제한되는 것이 의도된다.

Claims (16)

  1. 비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 상기 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법으로서,
    상기 방법의 제 1 단계에서, 상기 비금속 기판에 상기 전기 절연 재료 층의 유리 뒤판을 도포하는 단계; 및
    상기 방법의 제 2 단계에서, 상기 유리 뒤판의 표면 상에 상기 전기 절연 재료 층의 복수의 운모(mica) 입자들을 저온 스프레이하는 단계 ― 상기 제 2 단계는 상기 제 1 단계 이후에 수행됨 ― ; 및
    상기 유리 뒤판 및 운모 입자들을 갖는 상기 비금속 기판을 상기 발전기 내의 상기 인접하는 권선부들 사이에 위치시키는 단계를 포함하며,
    상기 제 2 단계의 상기 저온 스프레이하는 단계에서, 스프레이 속도가 기결정된 최대 속도 미만으로 제한되거나, 또는 스프레이 온도가 기결정된 최대 온도 미만으로 제한되는,
    비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 운모 입자들을 저온 스프레이하는 단계는:
    가압 가스(pressurized gas)와 상기 복수의 운모 입자들의 혼합물을 조합하는 단계;
    상기 가압 가스의 온도를 선택적으로 수정하는 단계;
    상기 혼합물을 상기 유리 뒤판의 표면 방향으로 가속화하는 단계; 및
    가속화된 상기 운모 입자들을 상기 유리 뒤판의 표면에 충돌시키는 단계를 포함하는,
    비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저온 스프레이하는 단계에서, 상기 스프레이 속도가 기결정된 최대 속도 미만으로 제한되고, 그리고 상기 스프레이 온도가 기결정된 최대 온도 미만으로 제한되는,
    비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 뒤판의 표면 상에 상기 재료 층의 복수의 운모 입자들을 저온 스프레이하는 단계는, 상기 유리 뒤판의 표면 상에 복수의 바인더 수지 입자들과 상기 복수의 운모 입자들의 혼합물을 저온 스프레이하는 단계를 포함하는,
    비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 뒤판의 표면 상에 상기 재료 층의 복수의 운모 입자들을 저온 스프레이하는 단계는, 상기 유리 뒤판의 표면 상에 전도성 재료와 상기 복수의 운모 입자들의 혼합물을 저온 스프레이하는 단계를 포함하는,
    비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 뒤판의 표면 상에 상기 재료 층의 복수의 운모 입자들을 저온 스프레이하는 단계는, 상기 유리 뒤판의 표면 상에 반-전도성(semi-conducting) 재료와 상기 복수의 운모 입자들의 혼합물을 저온 스프레이하는 단계를 포함하는,
    비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법.
  8. 비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 상기 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법으로서,
    상기 방법의 제 1 단계에서, 비금속 기판에 상기 전기 절연 재료 층의 유리 뒤판을 도포하는 단계; 및
    상기 방법의 제 2 단계에서, 상기 유리 뒤판의 표면 상에 상기 전기 절연 재료 층의 복수의 질화 붕소(BN) 입자들을 저온 스프레이하는 단계 ― 상기 제 2 단계는 상기 제 1 단계 이후에 수행됨 ― ; 및
    상기 유리 뒤판 및 BN 입자들을 갖는 상기 비금속 기판을 상기 발전기 내의 상기 인접하는 권선부들 사이에 위치시키는 단계를 포함하며,
    상기 제 2 단계의 상기 저온 스프레이하는 단계에서, 스프레이 속도가 기결정된 최대 속도 미만으로 제한되거나, 또는 스프레이 온도가 기결정된 최대 온도 미만으로 제한되는,
    비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 질화 붕소 입자들을 저온 스프레이하는 단계는:
    가압 가스와 상기 복수의 질화 붕소 입자들의 혼합물을 조합하는 단계;
    상기 가압 가스의 온도를 선택적으로 수정하는 단계;
    상기 혼합물을 상기 유리 뒤판의 표면 방향으로 가속화하는 단계; 및
    가속화된 상기 질화 붕소 입자들을 상기 유리 뒤판의 표면에 충돌시키는 단계를 포함하는,
    비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 저온 스프레이하는 단계에서, 스프레이 속도가 기결정된 최대 속도 미만으로 제한되고, 그리고 스프레이 온도가 기결정된 최대 온도 미만으로 제한되는,
    비금속 기판의 표면에 전기 절연 재료 층을 도포하고 도포된 전기 절연 재료 층을 갖는 비금속 기판을 발전기 내의 인접하는 권선부들 사이에 위치시키기 위한 방법.
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