KR20150003770A - 고전압 회전기계용 전기 절연체 및 전기 절연체를 생산하는 방법 - Google Patents

고전압 회전기계용 전기 절연체 및 전기 절연체를 생산하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150003770A
KR20150003770A KR20147030272A KR20147030272A KR20150003770A KR 20150003770 A KR20150003770 A KR 20150003770A KR 20147030272 A KR20147030272 A KR 20147030272A KR 20147030272 A KR20147030272 A KR 20147030272A KR 20150003770 A KR20150003770 A KR 20150003770A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
epoxy
synthetic resin
electrical insulator
particles
anhydride
Prior art date
Application number
KR20147030272A
Other languages
English (en)
Inventor
페터 그뢰펠
크리스티안 마이크스너
프리트헬름 폴만
Original Assignee
지멘스 에너지, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지멘스 에너지, 인코포레이티드 filed Critical 지멘스 에너지, 인코포레이티드
Publication of KR20150003770A publication Critical patent/KR20150003770A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/40Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes epoxy resins
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/30Windings characterised by the insulating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/02Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule
    • C08G59/022Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule characterised by the preparation process or apparatus used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/42Polycarboxylic acids; Anhydrides, halides or low molecular weight esters thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06Insulating conductors or cables
    • H01B13/08Insulating conductors or cables by winding
    • H01B13/0891After-treatment
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/10Applying solid insulation to windings, stators or rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/32Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/40Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for high voltage, e.g. affording protection against corona discharges
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49227Insulator making

Abstract

고전압 회전기계용 전기 절연체는 에폭시를 경화제와 반응시킴으로써 형성되고 여기에 입자들을 포함하는 충전제 성분이 첨가되어 있는 합성 수지로서, 에폭시 중의 염소의 질량 분율이 100 ppm 미만인 것을 특징으로 하는 합성 수지를 갖는다.

Description

고전압 회전기계용 전기 절연체 및 전기 절연체를 생산하는 방법{ELECTRICAL INSULATION BODY FOR A HIGH-VOLTAGE ROTARY MACHINE AND METHOD FOR PRODUCING THE ELECTRICAL INSULATION BODY}
본 발명은 고전압 회전기계용 전기 절연체, 및 전기 절연체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
예를 들어 모터(motor) 및 발전기와 같은 전기 기기들은 전기 전도체들, 전기 절연 시스템 및 고정자 코어 스택(stator core stack)을 갖는다. 이러한 절연 시스템의 목적은 전도체들을 서로로부터, 고정자 코어 스택으로부터 및 환경으로부터 전기적으로 절연시키기 위한 것이다. 스파크(spark)는 전기 기기의 작동 동안에 전기적 부분 방전(partial electrical discharge)으로 인해 일어날 수 있으며, 상기 스파크는 절연부(insulation)에서 소위 "트리잉(treeing)" 채널들을 형성시킬 수 있다. 상기 트리잉 채널들은 절연부의 유전 파괴(dielectric breakdown)를 야기시킬 수 있다. 부분 방전에 대한 배리어(barrier)는 절연부에 운모를 포함시킴으로써 제공되는데, 운모는 부분 방전에 대해 매우 저항적이다. 운모는 수백 마이크로미터 내지 수 밀리미터의 평균 입자 크기(normal particle size)를 갖는 운모 입자들의 플레이크(flake) 형태로 사용되며, 상기 운모 입자들은 운모지(mica paper)를 형성하기 위해 가공된다. 테이프(tape)는 보다 큰 강도 및 가공의 용이성을 위해 사용되며, 운모지는 이러한 목적을 위하여 접착제를 이용하여 기판에 접착된다.
절연 시스템을 형성시키기 위하여, 테이프는 소위 VPI 공정(진공 압력 함침(Vacuum Pressure Impregnation))에서 추가로 가공된다. VPI 공정에서, 테이프는 전도체들 둘레에 감겨지고 이후에 합성 수지를 함유한 욕(bath)에 배치된다. 테이프는 진공 및 후속 가압화를 이용하여 합성 수지로 함침된다. 이에 따라, 테이프에서의 그리고 테이프와 전도체들 사이의 공동들은 합성 수지에 의해 채워진다. 합성 수지는 이후에 로(furnace)에서 열의 부가에 의해 경화되고, 이에 의해 절연 시스템을 형성한다. 이러한 욕에서 단지 합성 수지의 1% 내지 5%만이 이러한 방식으로 개개 절연 시스템을 생산할 때 사용되며, 이에 따라 욕에서의 합성 수지의 긴 유효 수명이 요망될 수 있다.
부분 방전에 대한 절연 시스템의 저항을 개선시키기 위하여, 통상적으로 욕에서 합성 수지에 분산된 무기 나노스케일 입자들(inorganic nanoscale particles)이 사용된다. 여기에서 나노스케일 입자들이 욕에서의 합성 수지의 유효 수명을 감소시키는 것이 단점이다. 이는 특히 합성 수지의 점도를 증가시키는 합성 수지의 진행형 중합(progressive polymerization)에서 나타난다. 그러나, 반응 수지의 저점도는 테이프의 완전한 함침을 위해 중요하다.
본 발명의 목적은 고전압 회전기계용 전기 절연체, 및 용이하게 그리고 경제적으로 수행될 수 있는 상기 전기 절연체를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
고전압 회전기계를 위한 본 발명에 따른 전기 절연체는 에폭시를 경화제와 반응시킴으로써 형성되고 여기에 입자들을 포함한 충전제 성분이 첨가되어 있는 합성 수지로서, 에폭시 중의 염소의 질량 분율이 100 ppm 미만인 것을 특징으로 하는 합성 수지를 포함한다. 통상적으로 상업적으로 입수 가능한 에폭시는 대개 대략 1000 ppm의 염소의 질량 분율을 갖는다. 전기 절연체를 제조하기 전에 에폭시를 정제하는 것이 시도되었다. 놀랍게도, 이러한 경우에, 에폭시가 100 ppm 미만의 전체 염소 함량을 갖는 경우에, 에폭시, 경화제 및 충전제 성분을 포함하는 입자들을 포함하는 혼합물이 대략 1000 ppm의 염소의 정규 질량 분율(normal mass fraction)을 갖는 에폭시를 포함하는 혼합물 보다 현저하게 더욱 높은 저장 안정성을 갖는 것으로 나타났다. 높은 저장 안정성은 혼합물이 전기 절연체를 형성하기 위한 혼합물의 가공이 불가능하게 되는 범위로 일어나는 합성 수지의 중합 없이, 전기 절연체의 형성 이전에 오랜 시간 동안 저장될 수 있다는 점에서 특징적이다. 이미 예비중합된 합성 수지의 사전 제거가 필수적인 것은 아니며, 이에 따라 전기 절연체의 생산은 경제적이다.
에폭시는 바람직하게 에폭시 중의 염소의 질량 분율이 100 ppm 미만이 되도록 재결정화를 이용하여 정제된다. 재결정화의 목적을 위하여, 에폭시의 세분화된 결정들(comminuted crystals)은 유기 용매 중에서 교반되며, 이에 의해 에폭시의 클로라이드-함유 불순물들은 용매 중에 용해한다. 재결정화의 목적을 위하여, 에폭시는 또한 가열에 의해 용해될 수 있고, 이후에 냉각에 의해 결정화될 수 있다. 그러나, 다른 정제 방법들, 예를 들어 크로마토그래피(chromatography)를 이용한 정제가 또한 고려될 수 있다.
에폭시는 바람직하게 방향족 에폭시, 특히 비스페놀 a 디글리시딜 에테르 및/또는 비스페놀 f 디글리시딜 에테르이다. 이러한 두 개의 에폭시는 또한 BADGE 및 BFDGE로서 알려져 있다.
경화제는 바람직하게 무수물, 특히 메틸헥사하이드로프탈산 무수물 및/또는 헥사하이드로프탈산 무수물이다. 그러나, 예를 들어 에틸렌디아민과 같은 아민으로 제조된 경화제가 또한 사용될 수 있다. 무수물은 바람직하게, 무수물 중의 유리산의 분율이 0.1 질량% 미만이 되도록, 특히 증류 및/또는 크로마토그래피를 이용하여 정제된다. 전기 절연체를 생산하기 전에 합성 수지의 진행형 중합(progressive polymerization)은 마찬가지로, 이에 의해 유리하게 억제된다.
충전제 성분은 바람직하게 무기 입자들, 특히 이산화규소, 이산화티탄 및/또는 이산화알루미늄을 포함하는 입자들을 포함한다. 무기 입자들은 유리하게 부분 방전에 대해 매우 내성적이다. 충전제 성분은 바람직하게 나노스케일 입자들, 특히 50 nm 미만의 평균 입자 직경을 갖는 입자들을 포함한다. 나노스케일 입자들은, 전기 절연체에 복수의 고체-고체 경계면들이 형성되도록 큰 표면을 가지며, 이에 의해 부분 방전에 대한 전기 절연체의 내성을 현저하게 증가시킨다. 합성 수지에 대한 충전제 성분의 질량 분율은 바람직하게 15 내지 30 질량%, 특히 22 내지 24 질량%이다. 전기 절연체는 바람직하게 절연 페이퍼(insulation paper), 특히 운모를 포함하는 절연 페이퍼를 포함하며, 절연 페이퍼는 바람직하게 합성 수지에 의해 포화된다. 절연 페이퍼는, 절연 페이퍼가 또한 가공을 위해 더욱 양호하고 보다 큰 기계적 강도를 갖도록, 또한 접착제를 이용하여 기판에 접착될 수 있다.
전기 절연체를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 에폭시 및 경화제를 포함하는 합성 수지를 제조하고 여기에 입자들을 포함하는 충전제 성분을 첨가하되 에폭시 중의 염소의 질량 분율이 100 ppm 미만인 단계, 절연 페이퍼를 전기 전도체 둘레에 감는 단계, 절연 페이퍼를 합성 수지로 포화시켜, 합성 수지 및 입자들을 절연 페이퍼에 분포시키는 단계, 및 전기 절연체를 마감처리하는 단계를 포함한다.
전기 절연체의 포화는 단지 합성 수지의 점도가 특정의 문턱값 미만인 경우에만 달성될 수 있다. 에폭시 중의 염소의 질량 분율이 100 ppm 미만이기 때문에, 합성 수지는 상기 문턱값을 초과하지 않는 한 오랜 시간 동안 저장될 수 있다. 이에 따라, 이러한 방법은 유리하게 용이하게 그리고 경제적으로 수행될 수 있다. 또한, 합성 수지의 임의의 갑작스러운 중합을 방지하는 것이 가능한데, 이러한 갑작스런 중합은 매우 발열적이고, 이에 따라 상당한 안전상 위험을 나타낸다.
절연체의 마감처리(finishing)는 바람직하게 에폭시를 경화제와 반응시켜 합성 수지를 경화시키는 것을 포함한다. 경화제 중에서 에폭시의 반응은 특히, 촉매, 특히 아연 나프테네이트를 제공함으로써 형성되며, 이러한 촉매는 절연 페이퍼의 영역에 제공된다. 이의 결과로서, 합성 수지의 중합은 바람직하게 절연 페이퍼의 영역에서 일어난다.
에폭시는 바람직하게, 에폭시 중의 염소의 질량 분율이 100 ppm 미만이 되도록 재결정화를 이용하여 정제된다. 에폭시는 바람직하게, 방향족 에폭시, 특히 비스페놀 a 디글리시딜 에테르 및/또는 비스페놀 f 디글리시딜 에테르이다. 경화제는 바람직하게 무수물, 특히 메틸헥사하이드로프탈산 무수물 및/또는 헥사하이드로프탈산 무수물이다. 무수물은 바람직하게, 무수물 중의 유리산의 분율이 0.1 질량% 미만이 되도록, 특히 증류 및/또는 크로마토그래피를 이용하여 정제된다. 충전제 성분은 바람직하게 무기 입자들, 특히 이산화규소, 이산화티탄 및/또는 이산화알루미늄을 포함하는 입자들을 포함한다. 충전제 성분은 바람직하게 나노스케일 입자들, 특히 50 nm 미만의 평균 입자 직경을 갖는 입자들을 포함한다. 합성 수지에 대한 충전제 성분의 질량 분율은 바람직하게 15 내지 30 질량%이다. 절연 페이퍼는 바람직하게 운모를 포함한다.
본 발명은 첨부된 개략적 도면을 참조로 하여 하기에서 보다 상세히 설명된다.
도 1은 합성 수지의 중합의 반응식을 도시한 것이다.
도 2는 나노스케일 입자들을 함유한 합성 수지와 이를 함유하지 않은 합성 수지의 점도들을 비교한 다이아그램(diagram)을 도시한 것이다.
도 3은 나노스케일 입자들을 함유한 전기 절연체 및 이를 함유하지 않은 전기 절연체의 유효 수명을 비교한 다이아그램을 도시한 것이다.
도 4는 합성 수지의 다양한 혼합물들의 점도를 비교한 다이아그램을 도시한 것이다.
세 개의 화학 반응을 참조로 하여, 도 1은 에폭시 및 무수물을 포함하는 합성 수지의 중합이 일어날 수 있는 방식을 예시한 것이다. 도 1은 에폭시의 개환의 결과로서 형성될 수 있는 2차 알코올(1)과 무수물(2)의 제 1 반응을 도시한 것이다. 이러한 반응은 에스테르 기(4) 및 카복실 기(5)를 포함하는 반-에스테르(semi-ester)(3)를 형성한다. 제 2 반응에서, 반-에스테르(3)와 에폭시 수지의 옥시란 기(6)의 반응이 예시된다. 카복실 기(5)의 하이드록실 기는 에폭시 수지의 옥시란 기(6)를 친핵적으로 공격하며, 이에 의해 옥시란 고리가 열린다. 에스테르 기(4)는 마찬가지로 카복실 기(5)로부터 형성된다. 얻어진 두 개의 에스테르 기(4)를 갖는 에스테르(7)는 추가 무수물 분자들 또는 옥시란 기들과 추가로 반응할 수 있다. 추가의 가능한 제 3 반응에서, 2차 알코올(1)은 에폭시 수지의 옥시란 기(6)와 반응할 수 있다. 2차 알코올(1)은 마찬가지로 이의 하이드록실 기로 옥시란 기를 친핵적으로 공격하고, 이에 의해 옥시란 고리의 개환과 함께 β 하이드록시 에테르(8)를 형성시킨다.
도 2는 두 개의 상이한 합성 수지의 점도 곡선을 예시한 것이다. 70℃의 온도에서 일수로 나타낸 합성 수지의 저장 시간은 x-축(9) 상에 플롯팅되며, 마찬가지로 70℃의 저장 온도에서 mPas (milli-pascal seconds) 단위의 점도는 y-축(10) 상에 플롯팅되었다. 나노스케일 입자들을 갖지 않는 합성 수지의 점도 곡선(11), 및 나노스케일 입자들을 갖는 합성 수지의 점도 곡선(12)이 플롯팅되었다. 두 합성 수지 모두는 이러한 경우에 BADGE와 무수물의 혼합물을 포함한다. 합성 수지에 대한 나노스케일 입자들의 질량 분율은 이러한 경우에 23 질량%이다. 두 점도 곡선(11, 12) 모두는 시간에 따라 점도의 비-선형 상승에 의해 특징된다. 0 시간 포인트에서 나노스케일 입자들을 갖지 않는 합성 수지의 초기 점도는 이러한 경우에 20 내지 23 mPas이며, 나노스케일 입자들을 갖는 합성 수지의 초기 점도는 대략 80 mPas이다. 점도 곡선(12)이 이러한 경우에 점도 곡선(11)에 비해 훨씬 더욱 가파르게 그리고 빠르게 상승한다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 400 mPas의 점도는 점도 곡선(12)의 경우에서 5일 후에 달성되지만, 점도 곡선(11)의 경우에 50일 후에 달성되었다.
도 3은 나노스케일 입자들을 갖지 않는 전기 절연체(15) 및 나노스케일 입자들을 갖는 전기 절연체(16)의 유효 수명 간의 비교를 도시한 것이다. 이러한 목적을 위하여, 7개의 시험 피스(piece)들 각각을 10 내지 13 kV/mm 범위의 상이한 전계 강도(field strength)로 처리하였다. 보다 짧은 시간에 유효 수명을 결정하기 위하여, 이러한 전계 강도는 통상적인 전기 기기에서 발생하는 것보다 더욱 현저하게 높다. 이러한 경우에, 유효 수명은 시험 피스의 유전 파괴가 일어나기 전에 전계 강도에 노출되면서 경과하는 시간이다. 도 3에서, 시간 단위의 유효 수명은 x-축(13) 상에 플롯팅되었으며, kV/mm 단위의 전계 강도는 y-축(14) 상에 플롯팅되었다. 7개의 시험 피스의 평균 유효 수명은 각 경우에 플롯팅되었다. 나노스케일 입자들을 갖지 않는 전기 절연체(15)의 측정값은 선형 적응(linear adaptation)(17)을 이용하여 평가되었으며, 나노스케일 입자들을 갖는 전기 절연체(16)의 측정값은 선형 적응(18)을 이용하여 평가되었다. 이러한 경우에, 선형 적응(17, 18)이 본질적으로 동일한 기울기를 가지며 나노스케일 입자들을 갖는 전기절연체(16)의 유효 수명이 나노스케일 입자들을 갖지 않는 전기 절연체(15)의 유효 수명 보다 5배 내지 10배 더욱 길다는 것이 입증된다.
도 4는 4개의 상이한 합성 수지 혼합물에 대한 개개의 점도 곡선을 도시한 것이다. 70℃의 저장 온도에서 일수의 합성 수지의 저장 시간은 x-축(19) 상에 플롯팅되었으며, 마찬가지로 70℃의 온도에서 mPas 단위의 점도는 y-축(20) 상에 플롯팅되었다. 제 1 혼합물은 나노스케일 입자들로 채워된 합성 수지이며, 제 2 혼합물은 채워지지 않은 합성 수지이다. 제 3 혼합물은 나노스케일 입자들로 채워진 합성 수지로서, 입자들의 표면이 실란화된 것이며, 제 4 혼합물은 나노스케일 입자들로 충전된 합성 수지로서, 입자들의 표면이 실란화되며, 에폭시는 에폭시 중의 염소 함량이 에폭시에 대해 100 ppm 미만이 되도록 정제된 것이다. 표면의 실란화는 표면 상의 하이드록실 기의 수를 감소시킨다. 이러한 경우에, 표면의 실란화는 입자들을 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란 및/또는 트리메틸메톡시실란과 반응시킴으로써 달성될 수 있다. 4개의 혼합물 모두에서, 점도는 시간에 따라 비-선형적으로 상승한다. 점도가 나노스케일 입자들의 실란화된 표면을 갖지 않는 제 1 혼합물의 경우에서 보다, 나노스케일 입자들의 실란화된 표면을 갖는 혼합물의 경우에서 상당히 더욱 느리게 증가한다는 것이 분명하다. 도 4로부터, 제 1 혼합물의 점도 곡선(21)이 다른 세 개의 혼합물의 점도 곡선 보다 상당히 더욱 빠르게 증가한다는 것이 입증된다. 제 2 혼합물(22) 및 제 4 혼합물(24)의 점도 곡선은 유사하지만, 제 3 혼합물(23)의 점도 곡선은 제 1 혼합물의 점도 곡선과 제 3 및 제 4 혼합물의 점도 곡선 사이에 놓여 있다.
본 발명은 하기에서 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 설명된다.
예를 들어, 전기 절연체를 제조하는 방법은 하기와 같이 수행될 수 있다. BADGE는, BADGE 중의 염소의 질량 분율이 100 ppm 미만이 되도록 재결정화를 이용하여 정제된다. MHHPA는 MHHPA 중의 유리산의 분율이 0.1% 미만이 되도록 증류를 이용하여 정제된다. 입자들을 포함하는 충전제 성분은 BADGE에 첨가된다. 입자들이 분산제 중의 분산물에 존재하는 경우에, 분산물은 정제된 BADGE와 혼합되며, 이후에 분산제는 예를 들어 증류에 의해 제거된다. 다음 단계에서, 화학양론적 혼합물은 BADGE 및 MHHPA로부터 제조되며, 이에 의해 합성 수지를 형성하는데, 여기서 충전제 성분의 질량 분율은 합성 수지에 대해 23 질량%이다. 입자들은 50 nm 미만의 평균 입자 크기를 갖는 나노스케일 입자들이고 이산화규소로 이루어진다. 나노스케일 입자들이 BADGE에 첨가되기 전에, 나노스케일 입자들의 표면은, 나노스케일 입자들을 메틸트리메톡시실란과 반응시킴으로써 개질된다. 운모를 포함하는 절연 페이퍼는 전기 전도체 둘레에 감겨진다. 절연 페이퍼는 보다 큰 강도를 위해 접착제를 이용하여 기판에 접착된다. 절연 페이퍼 및 기판은 함께 VPI 공정을 이용하여 합성 수지로 함침된다. 합성 수지는 경화되며, 전기 절연체가 마감처리된다.
본 발명이 상기에서 바람직한 예시적 구체예를 참조로 하여 상세히 예시되고 기술되었지만, 본 발명은 본원에 기술된 예들로 제한되지 않으며, 다른 변형예들은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 본 발명으로부터 유도될 수 있다.

Claims (19)

  1. 에폭시를 경화제와 반응시킴으로써 형성되고 여기에 입자들을 포함하는 충전제 성분이 첨가되어 있는 합성 수지를 포함하는 고전압 회전기계용 전기 절연체로서, 에폭시 중의 염소의 질량 분율이 100 ppm 미만인 것을 특징으로 하는 전기 절연체.
  2. 제 1항에 있어서, 에폭시 중의 염소의 질량 분율이 100 ppm 미만이 되도록 에폭시가 재결정화를 이용하여 정제되는 전기 절연체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 에폭시가 방향족 에폭시, 특히 비스페놀 a 디글리시딜 에테르 및/또는 비스페놀 f 디글리시딜 에테르인 전기 절연체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 경화제가 무수물, 특히 메틸헥사하이드로프탈산 무수물 및/또는 헥사하이드로프탈산 무수물인 전기 절연체.
  5. 제 4항에 있어서, 무수물 중의 유리산의 분율이 0.1 질량% 미만이 되도록 무수물이 특히 증류 및/또는 크로마토그래피(chromatography)를 이용하여 정제되는 전기 절연체.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 충전제 성분이 무기 입자들, 특히 이산화규소, 이산화티탄 및/또는 이산화알루미늄을 포함하는 입자들을 포함하는 전기 절연체.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 충전제 성분이 나노스케일 입자들(nanoscale particles), 특히 50 nm 미만의 평균 입자 직경을 갖는 입자들을 포함하는 전기 절연체.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 합성 수지에 대한 충전제 성분의 질량 분율이 15 내지 30 질량%인 전기 절연체.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 절연체가 절연 페이퍼(insulation paper), 특히 운모를 포함하는 절연 페이퍼를 포함하며, 합성 수지가 절연 페이퍼를 포화시키는 전기 절연체.
  10. 에폭시 및 경화제를 포함하는 합성 수지로서, 여기에 입자들을 포함하는 충전제 성분이 첨가된 합성수지를 제조하는 단계로서, 에폭시 중의 염소의 질량 분율이 100 ppm 미만인 단계;
    전기 전도체 둘레에 절연 페이퍼를 감는 단계;
    절연 페이퍼를 합성 수지로 포화시켜 합성 수지 및 입자들을 절연 페이퍼에 분포시키는 단계; 및
    전기 절연체를 마감처리하는 단계를 포함하는, 전기 절연체를 제조하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 전기 절연체를 마감처리하는 단계가 에폭시를 경화제와 반응시켜 합성 수지를 경화시키는 것을 포함하는 방법.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 에폭시 중의 염소의 질량 분율이 100 ppm 미만이 되도록, 에폭시가 재결정화를 이용하여 정제되는 방법.
  13. 제 10항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 에폭시가 방향족 에폭시, 특히 비스페놀 a 디글리시딜 에테르 및/또는 비스페놀 f 디글리시딜 에테르인 방법.
  14. 제 10항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 경화제가 무수물, 특히 메틸헥사하이드로프탈산 무수물 및/또는 헥사하이드로프탈산 무수물인 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 무수물 중의 유리산의 분율이 0.1 질량% 미만이 되도록, 무수물이 특히 증류 및/또는 크로마토그래피를 이용하여 정제되는 방법.
  16. 제 10항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 충전제 성분이 무기 입자들, 특히 이산화규소, 이산화티탄 및/또는 이산화알루미늄을 포함하는 입자들을 포함하는 방법.
  17. 제 10항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 충전제 성분이 나노스케일 입자들, 특히 50 nm 미만의 평균 입자 직경을 갖는 입자들을 포함하는 방법.
  18. 제 10항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 합성 수지에 대한 충전제 성분의 질량 분율이 15 내지 30 질량%인 방법.
  19. 제 10항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 절연 페이퍼가 운모를 포함하는 방법.
KR20147030272A 2012-03-29 2013-02-01 고전압 회전기계용 전기 절연체 및 전기 절연체를 생산하는 방법 KR20150003770A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012205046A DE102012205046A1 (de) 2012-03-29 2012-03-29 Elektroisolationskörper für eine Hochspannungsrotationsmaschine und Verfahren zum Herstellen des Elektroisolationskörpers
DE102012205046.9 2012-03-29
PCT/EP2013/052049 WO2013143727A2 (de) 2012-03-29 2013-02-01 Elektroisolationskörper für eine hochspannungsrotationsmaschine und verfahren zum herstellen des elektroisolationskörpers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150003770A true KR20150003770A (ko) 2015-01-09

Family

ID=47678779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20147030272A KR20150003770A (ko) 2012-03-29 2013-02-01 고전압 회전기계용 전기 절연체 및 전기 절연체를 생산하는 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20150065612A1 (ko)
EP (1) EP2831173A2 (ko)
JP (1) JP2015514384A (ko)
KR (1) KR20150003770A (ko)
CN (1) CN105102536A (ko)
CA (1) CA2868661C (ko)
DE (1) DE102012205046A1 (ko)
WO (1) WO2013143727A2 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113166376A (zh) * 2018-11-29 2021-07-23 Dic株式会社 双液固化型环氧树脂组合物、固化物、纤维增强复合材料及成形品
CN110105712B (zh) * 2019-05-24 2022-02-18 哈尔滨工业大学 一种抑制闪络电压降低的电绝缘材料的制备方法
US20220243020A1 (en) * 2019-07-16 2022-08-04 Mitsubishi Electric Corporation Insulating varnish composition, rotating machine coil and rotating machine

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3580857A (en) * 1968-02-08 1971-05-25 Allied Chem Stable liquid dicarboxylic acid anhydride composition
DE1789053B1 (de) * 1968-09-28 1972-04-27 Siemens Ag Niederdruck-pressmasse zum umhuellen von elektronis chen bauelementen
DE2058490A1 (de) * 1970-11-27 1971-07-22 Fujikura Ltd Synthetisches Isolierpapier fuer die elektrische Isolation und Verfahren zu seiner Herstellung
US3868613A (en) * 1971-10-14 1975-02-25 Westinghouse Electric Corp Solventless epoxy resin composition and an electrical member impregnated therewith
US4760296A (en) * 1979-07-30 1988-07-26 General Electric Company Corona-resistant insulation, electrical conductors covered therewith and dynamoelectric machines and transformers incorporating components of such insulated conductors
JPS59140220A (ja) * 1983-01-31 1984-08-11 Hitachi Chem Co Ltd エポキシ樹脂組成物
JP2522588B2 (ja) * 1990-06-23 1996-08-07 株式会社日立製作所 リニアモ―タカ―の地上コイル用エポキシ樹脂組成物および該組成物でモ―ルドした地上コイル
JP3141057B2 (ja) * 1993-12-22 2001-03-05 株式会社明電舎 含浸用樹脂組成物
DE19751738A1 (de) * 1997-11-21 1999-07-29 Siemens Ag Halogenfreies Epoxidharz
JP3695226B2 (ja) * 1999-06-17 2005-09-14 住友金属鉱山株式会社 一液熱硬化型樹脂組成物
DE10208743A1 (de) * 2002-02-28 2003-12-11 Siemens Ag Korrosionsarme Epoxidharze und Herstellungsverfahren dazu
EP1557438A4 (en) * 2002-10-25 2007-05-30 Asahi Kasei Chemicals Corp HARDENER FOR CAPSULE AND COMPOSITION
US7033670B2 (en) * 2003-07-11 2006-04-25 Siemens Power Generation, Inc. LCT-epoxy polymers with HTC-oligomers and method for making the same
JP4653443B2 (ja) * 2004-08-20 2011-03-16 株式会社東芝 高電圧機器用樹脂組成物、絶縁材料及び絶縁構造体
JP5228404B2 (ja) * 2007-08-27 2013-07-03 Dic株式会社 エポキシ樹脂組成物、その硬化物、ビルドアップフィルム用樹脂組成物、新規エポキシ樹脂、及びその製造方法
DE102010015398A1 (de) * 2010-04-19 2011-10-20 Siemens Aktiengesellschaft Isolationsverbundmaterial zur elektrischen Isolation, Verfahren zur Herstellung und Verwendung desselben
DE102010019721A1 (de) * 2010-05-07 2011-11-10 Siemens Aktiengesellschaft Elektrisches Isoliermaterial, Isolationspapier und Isolationsband für eine Hochspannungsrotationsmaschine
DE102010032555A1 (de) * 2010-07-29 2012-02-02 Siemens Aktiengesellschaft Isolierung für rotierende elektrische Maschinen

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012205046A1 (de) 2013-10-02
EP2831173A2 (de) 2015-02-04
JP2015514384A (ja) 2015-05-18
CA2868661C (en) 2016-08-09
WO2013143727A2 (de) 2013-10-03
CN105102536A (zh) 2015-11-25
WO2013143727A3 (de) 2014-01-09
CA2868661A1 (en) 2013-10-03
US20150065612A1 (en) 2015-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4760296A (en) Corona-resistant insulation, electrical conductors covered therewith and dynamoelectric machines and transformers incorporating components of such insulated conductors
JP6147870B2 (ja) 電気絶縁体用含浸用樹脂組成物、電気絶縁体、および電気絶縁体の製造方法
US5075159A (en) Electrically insulated coil
US20130131218A1 (en) Insulation for rotating electrical machines
CN107077919B (zh) 用于电力机器的绝缘系统
KR20140082990A (ko) 부분 방전에 대한 개선된 내성을 갖는 절연 시스템들, 이를 위한 생산 방법
JPS61183366A (ja) 被覆用粉体及びその製造方法
US20130157042A1 (en) Electrically insulating material, insulating paper, and insulating tape for a high voltage rotary machine
CN107075231B (zh) 浸渍树脂、导体装置、电线圈和电机
EP2402958B1 (de) Elektroisolationssystem für eine elektrische Hochspannungsrotationsmaschine
KR20150003770A (ko) 고전압 회전기계용 전기 절연체 및 전기 절연체를 생산하는 방법
JP2016072301A (ja) 絶縁材、この絶縁材を用いた絶縁コイル、これらの製造方法、ならびにこの絶縁コイルを具備する装置
JPH0651777B2 (ja) 熱硬化性樹脂組成物及びそれを用いたコイル、パネル
US20180215129A1 (en) Functionally graded material, coil, insulation spacer, insulation device, and method for manufacturing functionally graded material
RU2656340C2 (ru) Катализатор сополимеризации, электроизоляционная лента, электроизоляционный кожух и уплотнитель
EP3430629B1 (en) Electrical insulation system based on epoxy resins for generators and motors
JP2002145996A (ja) 熱硬化性樹脂組成物およびそれを用いた絶縁コイル
JP4499353B2 (ja) 回転電機のための超誘電耐高圧絶縁体
EP1873206A1 (en) Nano-composite dielectrics
JP2570210B2 (ja) プリプレグ
JP7292525B2 (ja) 回転機コイルと回転電機、および回転機コイルの製造方法
JPH11345733A (ja) 電気絶縁コイルの製造方法
JPH0514727B2 (ko)
JPH04222431A (ja) 回転電機の絶縁構造
JPH0452703B2 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application