KR880001310B1 - 저온 경화 층간 코우팅 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

저온 경화 층간 코우팅

본 발명은 절연재(magnetically neulating materials)에 관한 것이다.

이러한 절연재는 회전장치에 이용되며 비교적 저온 경화 온도로 경화될 때 인접 적층에 대한 와류 손실(eddy currrent loss)을 효율적으로 감소시킨다.

지금까지 전기 효율을 개량시키기 위해 나중에 널리 사용된 자기 절연 조성물중의 하나는 약 600내지 800℉의 경화 온도의 특징이 있는 알루미늄 또는 마그네슘 오르토 인산염 코우팅의 사용을 포함한다.

경화될 때, 이러한 적층들은 ASTM 프랭클린 테스트로 측정된 바와 같이 양호한 표면 저항(2내지 640Ω㎠/lamination)을 나타냈으므로 그 코우팅은 전기 장치용 적층에 대한 공업적 승인을 얻었다.

최근, 눈을 뜨게된 에너지 보존의 자각은 회전 장치의 효율을 개량하거나 그의 제조에 있어 에너지를 보존하도록 방안을 모색해야함을 제시하였다.

이러한 후자의 목적을 달성키위해서는 코우팅의 자기 절연질에 역 영향을 주지않고서 경화 온도를 낮추어야만 했다. 낮은 경화 온도는 기초를 이루는 적층의 열적 비틀림을 최소화라는 부가 이점을 갖고 있어 응력을 덜 받게 하여, 그것에 의해 상기 장치내에 최종 조립될 때 그 효율을 개량시킨다.

본 발명에의하면, 아연-니켈-인산염 코우팅은 자기회로에 사용된 성분들의 층간(interlaminar)절연을 향상시키고 비교적 저온으로 경화될 수 있으며, 이 코우팅은 본질적으로 2내지 6중량%의 아연, 0.1내지 1중량%의 니켈, 4내지 8중량%의 인, 0.1내지 1중량%의 습윤제, 층간 저항 개량제인 5내지 15중량%의 규산 마그네슘, 붕산과 질산 알루미늄중 적어도 하나로부터 선택된 상기 코우팅의 매끄러움을 향상시키는 3내지 15중량%의 개량제, 그리고 나머지인 물로 구성된다.

또한, 본 발명은 자기 회로용으로 적합한 기질 금속과 어떤 경화조건에서 이 기질은 중첩시키기 위해 배치한 마지막 전단락에서 인용한 바와 코우팅으로 구성되는 제품을 포함한다.

본 발명의 상기 코우팅은 본질적으로 습윤제, 탈크 형태의 규산 마그네슘, 및 붕산/또는 질산 알루미늄이 가해진 아연-니켈-인산염 구성물이다.

이러한 조성물들은 20% 고형분의 최소치를 함유하는 물 슬러리내에 형성되며, 롤러는 상기 코우팅의 두께가 경화 상태에서 적어도 0.05mil/side(적어도 640Ω㎠/lamination의 절연을 제공하기 위한)인 내지 0.15mil/side(적어도 640Ω㎠/lamination의 절연을 제공하기 위한)인 정도로 상기 기질 금속인 강철위에 피복시킨다.

상기 코우팅은 강철 표면위에 유리산이 없을 정도로 적용 조정된다. 다음, 이 코우팅은 상기 기질인 강철의 온도가 그 강철위에 코우팅을 반응적으로 경화시키기에 충분한 시간동안 약 220-350℉에 달할 때까지 가열에 의해 경화된다. 경화될때, 이 적층은 95% 이상의 점적율(space factor) 및 ASTM A-717프랭클린 테스트에서의 약 0.01-0.8.amps의 전류를 나타낸다. 이러한 코우팅은 특히 회전 장치용으로 적합한 스트립이나 적층형태로 강철에 적용될 수 있다.

상기 강철은 변환기 코오내의 강철의 밀러지수(110)[001]로 언급된 바람직한 배향을 갖는 변환기 코어의 형성에 통용된 강철과 대비할때 불규칙 배향을 갖는 특성이 있다.

회전 장치는 통상 그레인들이 아주 무질서하게 배항되어 있는 강철을 사용하기 때문에, 이러한 강철들은 공업 분야에 예컨대 M36 및 M47의 명칭으로 알려졌는데, 이들은 잘 알려져 있고 두께, 와트손실 및 다른 자기성질로 좌우되는 분류들이다. 본 발명의 코우팅들은 이 재료들이 적재 형상으로 사용될 때 적층으로 부터 적층까지 와류 손실을 감소시키는 인정된 목적으로 적용된 상기 강철이다.

또한 본 발명은 다른 공정으로 처리하더라도 바람직한 배향을 갖는 강철 또는 기질위에 자기 절연 코우팅을 제공하는데에도 유용하다. 이점에 대해서, 상기 기질을 대략 800℃의 증기 방출 온도로 가열시킨 결과 종래 기술의 알루미늄 오르토-인산염 코우팅 및 다른 성질의 코우팅보다 큰 성질의 저하가 없었음을 알았다. 상기 코우팅 자체는 아연-니켈-인산염 코우팅으로 간주될 수 있고 양호한 층간 저항을 나타내는 특징이 있으며 보다 중요하게 약 220℉의 비교적 낮은 온도로 경화될 수 있는데, 종래의 알루미늄 또는 마그네슘 오르토-인산염 코우팅은 약 645℉의 온도로 경화된다.

명세서와 청구 범위에 언급된 경화 온도들은 기초 기질이 상기 코우팅을 경화시키기 위해 가열되어야 하는 온도 들이다.

상기 습윤제로서는 Victowet # 12로 알려진 상품이 현저한 결과를 부하였다. 상기 층간 저항 개량제로서는 규산 마그네슘을 주성분으로 하는 탈크가 사용될 수 있다. 상기 기초가 되는 아연-니켈-인산염의 대표적 조성물은 아연 약 39.2g/1, 니켈 약 6.0 g/1, 인 75.6g/1, 및 물 1166g/1를 포함한다. 중량%로 환산하면, 아연 3.05중량%, 니켈 0.46중량%, 인 5.9중량%, 및 물 90.6 중량%와 같다.

이 용액은 본질적으로 안산 아연으로 구성되는 용액을 제공하도록 필요량의 산화 아연을 오르토-인산에 용해시킴으로써 형설될 수 있다. 그후 니켈 금속 또는 산화 니켈은 비등하는 용해되며, 그에 따라 인산 니켈 용액을 얻는다.

이어서, 이 인산 니켈은 필요량의 물에 가해진후 인산 아연이 인산 니켈 및 물 용액에 가해져 아연-니켈-인산염의 용액을 제공한다. 이 용액을 전술한 바와 같이 특정%로 하면, 밀도는 약 1.29 g/㎤이고 고형분은 약 27.5%이다.

그후, 균일한 코우팅 적용 범위를 보증하기 위해서, Victowet # 12와 같은 습윤제가 첨가되는데, 이는 최종 용액의 0.1내지 1부피 %의 양으로 존재한다.

그후, 통상 탈크 형태의 규산 알루미늄은 최종 용액의 가해지고 이 규산 알루미늄은 코우팅의 층간 저항을 향상시키는데 효율적이다.

또한, 붕산 및/또는 질산 알루미늄은 보다 매끄럽고 보다 균일한 표면을 부여하기 위해서 최종 용액의 3-15중량%의 양으로 가해진다. 그후 완전히 혼합된 슬러리는 홈이파진 고무 로울이나 펠트 어플리 케이트 로울을 이용하는 로울러 적용 기술로 적용되어진다. 이 결과의 코우팅은 상기 경화 온도를 제외하고는 마그네슘이나 알루미늄 오르토-인산염이 코우팅된 강철과 같다:

이러한 유사점들은 다음과 같다.

(a) 무기 무기이다,

(b) 모두 하나의 인산염을 기초로 한다,

(c) 본 발명의 코우팅은 종래 기술에 상당하며 소정 두께에 대해서는 보다 우수한 절연치를 제공한다.

(d) 모두 내부식성이다,

(e) 모두 내부식성이다.

(f) 모두 동일한 마찰 계수를 갖는다,

(g) 모두 에폭시 수지에 적합하다.

이 용액이 기초가 되는 강철 기질의 표면에 적용된 후 이 강철 기질이 약 220-350℉의 온도로 가열될때, 그 적용되 코우팅은 상기 기질은 포함하는 단일 덩어리로 경화함으로써 그 각각의 적층들이 전기자가 장치용으로 적재될때 상기 기질에 개량된 와류 손실과 함께 양호한 층간 저항을 부여한다.

전술한 것은 아연-니켈-인산염 코우팅을 만드는 방법을 예증한 것이지만, 다른 여러 비율의 성분들이 사용될 수 있으며, 또, 상기 혼합물이 약 20-35 중량%의 고형분을 함유할때 양호한 결과를 나타내었다.

이 코우팅 혼합물은 상기 기질의 표면에 적용되며 경화후 약 1-1.5 g/㎤의 밀도를 제공한다. 경화될때 상기 코우팅은 ASYM A-717프랭클린 테스트에서 적어도 2Ω㎠/lamination 및 640 Ω㎠/lamination 정도의 값을 제공한다.

본 발명의 상기 결과를 보다 명확히 입증하기 위해서 표1에 참조를 제시하였다.

[표 1]

* ASTM 프랭클린 테스트 A-717

상기 코우팅 두께는 적어도 약 0.55 mil/side이어야 하고 양호한 결과는 상기 코우팅 두께가 프랭클린 테스트 값인 것어도 640 Ω㎠/lamination을 제공하기 위해서 약 0.15 mil/side을 제공하기 위해서 약 0.15mil/side인 경우에 얻어졌다.

더우기, 상기 강철이 전술한 바와 같이 상기 용액으로 코우팅될때에는 강철의 표면에 유리산이 없어야 했다.

이것은 상기 경화 코우팅중 유리산의 존재또는 부재를 결정하록 습기 있는 리트어스, 시험지를 사용함으로써 쉽게 점검될 수 있다.

본 발명은 이익을 더욱 입증하기 위해서, 약 0.050인치의 두께를 갖는 60.000파운트의 수소 발생기 펀칭을 전술하는 범위의 조성물을 코우팅으로 피복시킨다.

시험시 60.600파운트의 펀칭은 ASRM A-717플랭클린 테스트로 측정된 바와 같이 0.41 amps 및 C 9.3 Ω㎠/lamination의 층간 절연 및 98.2%의 점적율을 나타내었다. 따라서, 본 발명은 현저한 층단 저항을 제공하는데 효율적이며 보다 중요하게 전기 자기 장치용의로 적합한 본 발명의 강철을 제조함에 있어서 상당한 에너지 절약을 할 수 있는 낮은 경화온도를 갖는다.

Claims (9)

1. 자기회로에 사용되고 비교적 저온으로 경화될 수 있는 성분들의 층간절연을 개량키 위한 아연-니켈-인산염 코우팅에 있어서, 상기 코우팅이 2 내지 6중량% 의 아연, 0.1 내지 1중량%의 니켈, 4내지 8중량%의 인, 0.1내지 1중량%의 습윤제, 층간 저항 개량제인 5 내지 15중량%의 규산마그넴슘, 및 붕산과 질산 알무미늄중 것어도 하나로부터 선택된 상기 코우팅의 매끄러움을 향상시키는 3 내지 15 중량%의 개량제, 그리고 나머지인 물로 구성됨을 특징으로 하는 코우팅.
2. 제1항에 있어서, 상기 규삼마그네슘이 탈크형태인 것을 특징으로 하는 코우팅.
3. 제2항에 있어서, 상기 탈크가 10 중량%의 양으로 존재함을 특징으로 하는 코우팅.
4. 제1항에, 제2항에 또는 제3항에 있어서, 상기 코우팅의 경화후 프랭클린 테스트에서의 값이 0.05mil/side의 두께를 갖는 2Ω㎠/lamination) 및 0.15 mil/side의 두께를 갖는 640Ω㎠/lamination)이상을 나타냄을 특징으로 하는 코우팅.
5. 제1항에, 제2항에 또는 제3항에 있어서, 상기 코우팅의 경화 온도가 220 내지 350'F임을 특징으로 하는 코우팅.
6. 자기 회로용으로 적합한 기질 금속과, 전술한 항중 어느 한항에 기재된 바와 같은 특징으로 가지며 경화조건에서 상기 기질과 중첩하도록 배치된 코우팅으로 이루어진 제품.
7. 제6항에 있어서, 상기 코우팅이 0.05내지 0.15mil/side의 두께를 갖는 것임을 특징으로 하는 제품.
8. 회전 전기 장치에 사용되는 기질위에 자기 절연 코우팅을 제공하는 방법에 있어서, 0.1내지 1부피%의 습윤제, 규산 마그네슘 및 붕산, 질산 알루미늄, 또는 붕산 또는 질산 알루미늄이 가해진 아연, 니켈 및 인산 염 이온을 함유하는 혼합물을 물 슬러리에 조성시키고(이 혼합물의 나머지는 물이고 이 혼합물은 20내지 35중량%의 고형분을 함유한다), 이 혼합물을 경화후의 밀도가 1내지 1.5 g/㎤인 절연 조성물을 제공하도록 상기 기질의 표면에 가하고, 이 기질을 220 내지 350℉로 가열 하므로써 상기 혼합물을 기질위에 경화시킴을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 경화후의 코우팅이 그의 두께가 0.05 내지 0.15mil인 경우2Ω㎠/lamination의 프랭클린 값을 나타냄을 특징으로 하는 방법.