RU2332736C1

RU2332736C1 - Mica-loaded tape with maximum mica content

Info

Publication number: RU2332736C1
Application number: RU2007101392/09A
Authority: RU
Inventors: Джонатан Уитни РОБЕРТС (US); Джонатан Уитни РОБЕРТС; Дана Джеймс РЭКЛИФФ (US); Дана Джеймс РЭКЛИФФ; Дэниел Ричард БЕРНАТЧИ (US); Дэниел Ричард БЕРНАТЧИ; Михель РАБЕР (AT); Михель РАБЕР
Original assignee: Айсоволта Аг
Priority date: 2004-06-16
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2008-08-27
Also published as: BRPI0418825A; KR20070027583A; CN101006524A; EP1769510A1; JP2008503053A; RU2007101392A; WO2006009564A1; CA2571054A1; MXPA06014634A

Abstract

FIELD: physics; electricity.

SUBSTANCE: fibre glass layer contains out-of-wind fibre glass. It can be woven fibre glass fabric. The material is applied mainly for covering electric conductor, such as wire applicable for high-temperature environments and coils for high-voltage electric motors and generators.

EFFECT: possibility of production of thinner insulation material without deterioration of mechanical or electric properties.

19 cl, 3 tbl, 3 ex

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

По данной заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой США № 60/580,489, поданной 16 июня 2004, содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки.This application claims priority in accordance with provisional application US No. 60 / 580,489, filed June 16, 2004, the contents of which are incorporated into this description by reference.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Изоляция электрических проводников в электрических установках претерпела значительное улучшение после разработки первых машин XIX столетия. Поскольку возникла потребность предоставить большие и более эффективные машины для промышленного и коммерческого применения, системы изоляции, используемые конструкторами, эволюционировали для того, чтобы предоставить большую выдерживаемую прочность и, кроме этого, занимать меньшее пространство в машине. Необходимо помнить, что большинство электрических машин сделаны из электропроводящего материала, магнитного материала и системы изоляции. По существу магнитный материал и электропроводящий материал представляют собой два активных материала, которые определяют рабочие характеристики машины и нагрузочную способность, а изоляция присутствует только для гарантирования того, что электричество течет только в предварительно определенных каналах. Таким образом, необходимая изоляция должна занимать минимум пространства и, кроме этого, предоставлять необходимую изоляцию между соседними электрическими проводниками и между проводниками и любыми соседними материалами, которые присоединены к корпусному потенциалу.Insulation of electrical conductors in electrical installations has undergone significant improvement since the development of the first machines of the 19th century. As the need arose to provide larger and more efficient machines for industrial and commercial applications, the insulation systems used by designers have evolved to provide greater withstand strength and, in addition, to occupy less space in the machine. It must be remembered that most electrical machines are made of electrically conductive material, magnetic material and an insulation system. Essentially, magnetic material and electrically conductive material are two active materials that determine machine performance and load capacity, and insulation is present only to ensure that electricity flows only in predetermined channels. Thus, the necessary insulation should occupy a minimum of space and, in addition, provide the necessary insulation between adjacent electrical conductors and between conductors and any neighboring materials that are connected to the housing potential.

В прошлом электрические машины традиционно использовали лаковые, эмалевые компаунды или стекловолоконную намотку для покрытия отдельных проводников требуемой первичной жилы или для изоляции "от витка к витку" отдельных проводников. В особенности в ротационных машинах вышеупомянутые проводники сворачивали в катушки, каждая катушка обеспечивалась второй изоляционной средой, и эта изоляция имела форму изолирующей ленты или обертки, обернутой вокруг группы отдельных проводников, которые формировались в предварительно определенном виде с образованием катушки. Лаки, которые удовлетворительно функционировали в ранних машинах с низким напряжением, постепенно заменялись эмалями, и совсем недавно полимерными материалами, такими как полиэфиры, полиэфирамиды, полиэфирамидоимиды и полиимиды притом, что упоминается только небольшое количество коммерчески доступных покрытий проводника.In the past, electric machines have traditionally used varnish, enamel compounds, or fiberglass windings to coat individual conductors of the required primary core or for turn-by-turn insulation of individual conductors. Particularly in rotary machines, the above-mentioned conductors were rolled up into coils, each coil was provided with a second insulating medium, and this insulation was in the form of an insulating tape or wrapper wrapped around a group of individual conductors that were formed in a predetermined form to form a coil. Varnishes that satisfactorily functioned in early low-voltage machines were gradually replaced by enamels, and more recently by polymeric materials such as polyesters, polyetheramides, polyetheramide imides and polyimides, with only a small number of commercially available conductor coatings being mentioned.

Изоляция катушки эволюционировала от хлопковой ленты, обернутой слоями методом "кромка на кромку", чтобы обеспечить необходимую изоляцию, к битумному изолированию, которое включало в себя обертывание внахлест катушки лентой, покрытой компаундом, основанном на битуме, которое далее покрывали слоем слюдяных хлопьев. Хлопья слюды обеспечивали изоляционную устойчивость к явлению, общеизвестному как "коронный разряд", который имеет тенденцию быть более трудным для решения, по мере того как увеличивали рабочие уровни напряжения ротационных машин. Постепенно, стекловолоконные ленты стали применять как носитель для хлопьев слюды и множество полимерных материалов применяли для создания адгезии, необходимой для удержания хлопьев слюды на месте на ленте. Обычно такие ленты известны как слюдяные ленты.Coil insulation evolved from cotton tape wrapped in edge-to-edge layers to provide the necessary insulation, to bitumen insulation, which included lapping the coil with tape coated with bitumen-based compound, which was then covered with a layer of mica flakes. Mica flakes provided insulating resistance to the phenomenon, commonly known as corona discharge, which tended to be more difficult to solve as the operating voltage levels of rotary machines increased. Gradually, fiberglass tapes began to be used as a carrier for mica flakes and many polymer materials were used to create the adhesion necessary to hold the mica flakes in place on the tape. Typically, such tapes are known as mica tapes.

В одном способе изолирование катушки состоит в обматывании катушки традиционными технологиями навивания внахлест и впоследствии помещении ее в устройство формирования катушки. Способ инпрегнирования вакуумом и давлением (VPI) применяли для импрегнирования ленточной катушки изолирующим материалом, таким как неотвержденный полимерный материал для заполнения всех пустот и щелей при перехлестном изолировании, при этом катушку нагревали для отверждения композитной катушки и изоляции по полимеризационному способу. Альтернативный способ для изолирования катушек электрических машин состоит в обматывании катушки или жил слоистой лентой, которая обильно покрывалась полимерной смолой "B"-стадии в стандартном способе кромка на кромку, до тех пор, пока не наносилось желаемое число оборотов на катушку или жилу и затем на катушку воздействовали теплом и давлением при температуре от около 160°C до приблизительно 180°C для того, чтобы обеспечить загустение полимерного материала катушки или жилы. В течение операции нагревания и прессования вязкость полимерного материала "B"-стадии сначала падала, и избыток смолы выжимали из катушки прессом, использовавшимся для придания катушке ее конечного вида.In one method, insulating the coil consists in wrapping the coil with traditional lap-wrapping techniques and subsequently placing it in the coil forming device. The method of impregnation with vacuum and pressure (VPI) was used to impregnate the tape coil with an insulating material, such as an uncured polymer material to fill all voids and slots during overlapping insulation, while the coil was heated to cure the composite coil and insulation by the polymerization method. An alternative way to insulate the coils of electrical machines is to wrap the coil or cores with a layered tape, which is abundantly coated with polymer resin “B” stages in the standard way edge to edge, until the desired number of revolutions is applied to the coil or core and then to the coil was exposed to heat and pressure at a temperature of from about 160 ° C to about 180 ° C in order to thicken the polymer material of the coil or core. During the heating and pressing operation, the viscosity of the polymer material of the “B” stage first fell, and the excess resin was squeezed out of the coil by the press used to give the coil its final appearance.

Слюдяная лента отличается по композиции, согласно которой применяли способ для производства изолированной катушки. Для способов VPI применяли ленты, которые имели относительно низкое содержание смолы. Ленты являлись весьма гибкими, не склонными к адгезии и сухими, и отличались необычной емкостью адсорбции. Вследствие этого их применяли для высоковольтных машин (до 1000 МВА). Для получения лент, которые способны к инпрегнированию, листовая слюда может импрегнироваться эпоксидной смолой в среде растворителя и затем соединяться с основой. Альтернативно твердая смола может быть напылена или на слюдяное полотно, или прямо на основу, а затем два компонента могут вместе образовывать ламинат при действии давления и тепла. Содержание смолы типично находится между 3 и 25%, основываясь на общей массе ленты. В случае не-VPI способов ленты обычно приготовлялись из листовой слюды, которую тщательно ипрегнировали эпоксидной смолой. Содержание смолы, как правило, находилось между 25 и 50% по отношению к общей массе ленты. В течение производства эпоксидная смола частично отверждалась на стадии B.Mica tape differs in composition, according to which a method was used to produce an insulated coil. For VPI methods, tapes were used that had a relatively low resin content. The tapes were very flexible, not prone to adhesion and dry, and featured an unusual adsorption capacity. As a result, they were used for high-voltage machines (up to 1000 MVA). To obtain tapes that are capable of being impregnated, the sheet mica can be impregnated with epoxy resin in a solvent medium and then combined with the base. Alternatively, the solid resin can be sprayed either onto the mica web or directly onto the substrate, and then the two components can form a laminate together under the influence of pressure and heat. The resin content is typically between 3 and 25% based on the total weight of the tape. In the case of non-VPI methods, tapes were usually prepared from sheet mica, which was thoroughly impregnated with epoxy resin. The resin content was typically between 25 and 50% with respect to the total weight of the tape. During production, the epoxy was partially cured in step B.

В генераторах высокого напряжения, таких как применяемые для генерирования электричества, или высоковольтных двигателях все более возрастающие требования для выдерживаемого напряжения любого данного материала для изоляции ведут к увеличению толщины изоляции и количества навитых слоев. Однако, по мере того, как толщина увеличивается, теплоперенос между обмоткой и ламинированной сердцевиной статора ухудшается и в то же время это ведет к проблемам при рассеянии избыточного тепла. Более того, при любой данной геометрии статора обмотка должна проектироваться с небольшим поперечным сечением проводника, что приводит, таким образом, к понижению генерируемой мощности. Соответственно, одной целью изобретения являлось предоставить улучшенный изоляционный материал, который имеет как улучшенные диэлектрические параметры (выдерживаемое напряжение), так и улучшенные термические параметры (тепловая устойчивость).In high voltage generators, such as those used to generate electricity, or high voltage motors, the ever increasing demands on the withstand voltage of any given insulation material lead to an increase in insulation thickness and the number of wound layers. However, as the thickness increases, the heat transfer between the winding and the laminated core of the stator deteriorates and at the same time it leads to problems in the dissipation of excess heat. Moreover, for any given stator geometry, the winding should be designed with a small cross section of the conductor, which thus leads to a decrease in the generated power. Accordingly, one aim of the invention was to provide an improved insulating material that has both improved dielectric parameters (withstand voltage) and improved thermal parameters (thermal stability).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Неожиданно было обнаружено, что композит слюда/стекло, основанный на слое стекловолокна, составленный из нескрученной нити, имеет улучшенные изоляционные свойства, если применяется в больших электрических машинах или для изоляции провода при очень высокой температуре. В одном аспекте настоящее изобретение относится к электроизоляционному материалу, который включает в себя слой стекловолокна и расположенный на нем слой слюды, где стеклоткань включает в себя нескрученную нить.Surprisingly, it was found that a mica / glass composite based on a fiberglass layer composed of a non-twisted yarn has improved insulating properties if used in large electrical machines or for insulating wires at very high temperatures. In one aspect, the present invention relates to an insulating material that includes a layer of fiberglass and a mica layer located on it, where the glass fabric includes a twisted thread.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к электроизоляционному материалу, который включает в себя слой стекловолокна и слой слюды, расположенный на слое стекловолокна, при этом слой стекловолокна состоит из нескрученной нити. Слой стекловолокна может быть стеклотканью, в особенности плетеной тканью, или может быть слоем параллельных стекловолоконных волокон или жил. В предпочтительном варианте осуществления электроизоляционный материал представляет собой слюдяную ленту.The present invention relates to an electrical insulating material that includes a fiberglass layer and a mica layer located on the fiberglass layer, wherein the fiberglass layer consists of a non-twisted yarn. The fiberglass layer may be fiberglass, in particular a woven fabric, or it may be a layer of parallel fiberglass fibers or cores. In a preferred embodiment, the insulating material is a mica tape.

Стекловолокна для применения в электроизоляционном материале по настоящему изобретению является составленным из нескрученной, также называемой «свободной от скручиваний» и «с нулевым скручиванием» стекловолоконной нити, как описано в патенте США № 6581257 ( Burton et al.), содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки в полном объеме.The fiberglass for use in the electrical insulating material of the present invention is composed of non-twisted, also called "twist-free" and "zero-twist" fiberglass yarn, as described in US patent No. 6581257 (Burton et al.), The contents of which are included in the present description by reference in full.

Патент впервые описывает способ для изготовления основного пучка из нескрученных жил. В традиционном способе, который приводит к скрученной нити, держатель паковки с нитью фиксируется так, что нить вращается вокруг внешней или внутренней окружности паковки, и закручивание передается нити. В способе согласно патенту Burton паковку с нитью вращали с линейной скоростью операции. Нить травили способом, по которому бухта нити не вращалась и не сообщала скручивание нити. Эта нить может быть применена к плетеной ткани, которая является более тонкой и прочной, в то же время приводя к продуктам с улучшенными электрическими и термическими свойствами по сравнению с традиционной стеклотканью, составленной из скрученных нитей.The patent for the first time describes a method for manufacturing a main bundle of twisted strands. In the traditional method, which leads to a twisted thread, the package holder with the thread is fixed so that the thread rotates around the outer or inner circumference of the package, and twisting is transmitted to the thread. In the method of the Burton patent, the filament package was rotated at a linear speed of operation. The yarn was etched in a manner in which the yarn bay did not rotate and did not report twisting of the yarn. This thread can be applied to woven fabric, which is thinner and stronger, while at the same time leading to products with improved electrical and thermal properties compared to traditional fiberglass composed of twisted threads.

Нескрученная нить является более подобной ленте, чем подобной канату, как в случае традиционных скрученных нитей, и приводит к более плоской, более тонкой ткани с гладкой поверхностью. Волокна, которые составляют нить, имеют обычно только около 5 микрон в диаметре. Способ для выработки ткани из нескрученной нити также отличается от традиционных способов для плетения стекловолоконной нити, в которых конечное отделочное покрытие ткани может наноситься, когда волокна разматываются из паковки. Это приводит к более ровной ткани, которая является по меньшей мере такой прочной, как ткани, сделанные из традиционных нитей.An untwisted yarn is more ribbon-like than a rope, as is the case with traditional twisted yarns, and results in a flatter, thinner fabric with a smooth surface. The fibers that make up the thread are usually only about 5 microns in diameter. The method for producing fabric from non-twisted yarns is also different from traditional methods for weaving fiberglass yarns, in which the final finishing coating of the fabric can be applied when the fibers are unwound from the package. This results in a more even fabric, which is at least as strong as fabrics made from traditional yarns.

Слой стекловолокна типично представляет собой плетеную стеклоткань, но неплетеные ткани могут применяться, когда ткань достаточно прочная и тонкая. Волокна или жилы, составленные из нескрученной нити, могут также применяться в слое стекловолокна; в этом случае электроизоляционный материал по настоящему изобретению представляет собой слюдяную ленту волоконного типа. Плетеная ткань, которая является особенно приемлемой для применения в электроизоляционных материалах по настоящему изобретению, доступна от Dielectric Solutions, East Butler, Pennsylvania под торговой маркой GlasFab® Direct как ткань сорта 1297 или 1299.The fiberglass layer is typically a woven fiberglass fabric, but unwoven fabrics can be used when the fabric is sufficiently strong and thin. Fibers or cores composed of non-twisted yarn may also be used in a fiberglass layer; in this case, the electrical insulating material of the present invention is a fiber type mica tape. Woven fabric, which is particularly suitable for use in the electrical insulation materials of the present invention, is available from Dielectric Solutions, East Butler, Pennsylvania under the trademark GlasFab® Direct as fabric grade 1297 or 1299.

Электроизоляционные материалы, и особенно слюдяные ленты, составленные из нескрученной стекловолоконной нити, предоставляют значительные преимущества, которые не легко достигаются с традиционными скрученными нитями, в особенности в качестве изоляции для катушек высокотемпературных высоковольтных электрических двигателей и проводов для применения в высокотемпературных средах. Эти преимущества включают в себя более высокое содержание слюды в ленте при той же толщине, как у традиционных лент, или более тонкую изоляцию при том же содержании слюды, высокую прочность к растяжению, более низкое содержание смолы и улучшенную стойкость к напряжению.Electrical insulating materials, and especially mica tapes made up of non-twisted fiberglass yarns, provide significant advantages that are not easily achieved with traditional twisted yarns, especially as insulation for coils of high-temperature high-voltage electric motors and wires for use in high-temperature environments. These benefits include a higher mica content in the tape with the same thickness as traditional tapes, or finer insulation with the same mica content, high tensile strength, lower resin content and improved stress resistance.

Нескрученные нити являются более плоскими, чем скрученные нити, когда вплетаются в ткань, и ткань является более тонкой, чем ткань, составленная из скрученных нитей. Это означает, что для данной конечной толщины типового композита стеклоткань/листовая слюда может быть добавлено больше листовой слюды в композитную ткань. Поскольку именно листовая слюда предоставляет желаемые характеристики изоляционного композита, может быть желательно существенно увеличить содержание слюды. Например, типовая композитная ткань должна иметь 2 мила стеклоткани и 3 мила листовой слюды. С применением ткани, составленной из нескрученной нити, та же композитная ткань может быть перепроектирована до 1,2 мила ткани и 3,8 мила листовой слюды. Это увеличение содержания слюды на 27%. Другой путь для рассмотрения состоит в исследовании отношения слюда-стекло. В первом примере отношение слюда-стекло составляет 1,5 по сравнению с 3,2 в примере плоской нити. Такое увеличение первичного компонента изоляции может позволить производителям двигателей и генераторов увеличивать нагрузку на изоляцию и добавлять больше меди в конструкцию. Для данного размера машины, это может позволить большую выходную мощность. В других случаях, может быть желательно уменьшать толщину изоляции. Более тонкое изолирование стенки на катушках генератора может улучшать термическую проводимость и давать возможность агрегату функционировать более холодным, что может приводить к улучшению эксплутационной долговечности. Путем замещения стандартной стеклоткани на стеклоткань, составленную из нескрученной нити, может быть получен более тонкий изоляционный материал, без ущерба для механических или электрических свойств, особенно прочности к растяжению.Non-twisted yarns are flatter than twisted yarns when woven into the fabric, and the fabric is thinner than the fabric composed of twisted yarns. This means that for a given final thickness of a typical fiberglass / sheet mica composite, more sheet mica can be added to the composite fabric. Since it is sheet mica that provides the desired characteristics of the insulating composite, it may be desirable to substantially increase the content of mica. For example, a typical composite fabric should have 2 mil fiberglass and 3 mil sheet mica. Using a fabric made up of an untwisted yarn, the same composite fabric can be redesigned up to 1.2 mil fabric and 3.8 mil fabric mica. This is a 27% increase in mica content. Another way to consider is to study the mica-glass relationship. In the first example, the mica-glass ratio is 1.5 compared to 3.2 in the example of a flat thread. Such an increase in the primary insulation component may allow engine and generator manufacturers to increase the insulation load and add more copper to the structure. For a given machine size, this may allow greater power output. In other cases, it may be desirable to reduce the thickness of the insulation. Finer wall insulation on the generator coils can improve thermal conductivity and enable the unit to function cooler, which can lead to improved operational durability. By replacing a standard glass fabric with a glass fabric composed of a non-twisted yarn, a thinner insulating material can be obtained without compromising the mechanical or electrical properties, especially tensile strength.

Нескрученные волокна не рассекают каждая другую в трикотажном переплетении и, следовательно, более тонкая ткань типично имеет более высокую прочность к растяжению, чем ткань той же толщины и составленная из скрученных нитей. В форме композита это означает, что улучшенное отношение слюда-стекло не приводит к ущербу для прочности к растяжению, что должно иметь место для стеклоткани из традиционной круглой нити. Это существенно, поскольку композиты листовая слюда-стекло требуют высокой эластичности для конечного применения потребителями.Non-twisted fibers do not cut through each other in a knitted weave and, therefore, a thinner fabric typically has a higher tensile strength than a fabric of the same thickness and composed of twisted yarns. In the form of a composite, this means that the improved mica-glass ratio does not impair the tensile strength, which should be the case for fiberglass from a traditional round thread. This is significant because sheet mica-glass composites require high elasticity for end use by consumers.

Нескрученные волокна предоставляют значительно большую площадь поверхности для связывания ткани с листовой слюдой, чем ткань, основанная на скрученной нити. Связь на поверхности между стеклотканью и листовой слюдой часто является критической точкой в течение применения потребителями. Следовательно, необходимо попытаться максимизировать это поверхностное связывание. Естественная геометрия нескрученной нити в ткани приводит к значительно улучшенной связи по отношению к тканям, основанным на скрученной нити.Non-twisted fibers provide a significantly larger surface area for binding fabric to sheet mica than a fabric based on twisted yarn. The surface bond between fiberglass and mica is often a critical point during consumer use. Therefore, it is necessary to try to maximize this surface binding. The natural geometry of the untwisted yarn in the fabric leads to a significantly improved connection with respect to the fabrics based on the twisted yarn.

Общее содержание смолы, применяемой в электроизоляционном материале по настоящему изобретению, по отношению к листовой слюде типично меньше, чем у традиционных материалов, поскольку объем стекловолоконного слоя является небольшим. Это может приводить к понижению стоимости. Кроме того, понижение в объеме органических материалов типично приводит к улучшенным рабочим характеристикам изоляции, устойчивости к напряжению и лучшей термической проводимости изоляции.The total resin content used in the insulating material of the present invention with respect to sheet mica is typically less than that of conventional materials, since the volume of the glass fiber layer is small. This can lead to lower costs. In addition, a decrease in the volume of organic materials typically leads to improved insulation performance, voltage resistance, and better thermal conductivity of the insulation.

Для электроизоляционного материала по настоящему изобретению слой слюды ламинировали на слой стекловолокна посредством применения по меньшей мере одной полимерной смолы, и обычно две или более смол применяли для связывания слоя слюды со стеклотканью. Полимерная смола может представлять собой термоусадочную смолу, например эпоксидную смолу. В предпочтительном варианте осуществления слой слюды и слой стеклоткани импрегнировали эпоксидной смолой различного молекулярного веса, полученной из растворителя, и затем соединяли вместе.For the electrical insulating material of the present invention, a mica layer was laminated onto a glass fiber layer using at least one polymer resin, and typically two or more resins were used to bond the mica layer to the glass fabric. The polymer resin may be a heat shrink resin, for example an epoxy resin. In a preferred embodiment, the mica layer and the fiberglass layer were impregnated with an epoxy resin of various molecular weights obtained from the solvent, and then bonded together.

Слой слюды электроизоляционного материала по настоящему изобретению типично находится в форме листовой слюды, хотя могут также применяться хлопья слюды, клочки, или осколки. Применяли мусковит или флогопит, обычно имеющиеся в распряжении. Флогопит имеет более высокие термические свойства и коэффициент термического расширения. Листовая слюда может являться кальцинированной листовой слюдой или бумагой, дезинтегрированной-интегрированной водой (некальцинированной). Типовой способ производства для кальцинированной листовой слюды состоит в следующем: во-первых, руду слюды кальцинировали при, например, 700-1000°C, для удаления инородных веществ и раскалывали в куски предварительно определенного размера. Затем струя воды направлялась на куски слюды, таким образом получая тонкодисперсные частицы слюды. Смесь перемешивали в воде, что вело к дисперсии слюды. Затем дисперсию использовали в способе получения бумаги на ткани и высушивали для получения листовой слюды. Толщина слоя слюды в электроизоляционном материале по настоящему изобретению типично находилась в диапазоне от около 2 мил (50 мкм) до приблизительно 10 мил (250 мкм), предпочтительно от около 2 мил до приблизительно 6 мил (150 мкм) для применения в обмотке лентой катушек и полустержней, в которых композит действует как основная корпусная изоляция. Для обмотки лентой отдельных проводников желательна тонкая лента и в таких применениях толщина слоя слюды типично находится в диапазоне от около 0,5 мил (12 мкм) до приблизительно 10 мил, предпочтительно около 1 мил до приблизительно 4 мил (100 мкм) и более предпочтительно от около 1 мил до приблизительно 3 мил. Толщина стеклоткани типично находится в диапазоне от около 0,5 мил до приблизительно 10 мил, предпочтительно от около 0,8 (20 мкм) до приблизительно 5 мил (125 мкм). Смолы для применения в производстве электроизоляционного материала по настоящему изобретению выбираются согласно критериям рабочих характеристик, требующихся для конечного применения, включая термические, механические и электрические свойства смолы. Например, IEEE 275 формулирует процедуру для исследования механических и электрических свойства ламинатов в условиях теплового старения и механического давления; в данной области известны другие процедуры. Любая система смолы может применяться так долго, как это определено с применением звуковой инженерной оценки. Подходящие системы смолы включают в себя термоусадочные эпоксидные смолы, в особенности эпоксидные фенольные новолачные смолы, бутадиеновые смолы, полиэфиры, силиконы, бисмалеоимиды и цианатные эфиры. Примеры приемлемых эпоксидных смол включают в себя бис(3,4-эпокси-6-метил-циклогексилметил) адипинат, винилциклогексан диоксид или глицидные эфиры полифенольной эпоксидной смолы, такой как бисфенол диглицидил-эфирная эпоксидная смола, фенолформальдегидая новолачная полиглицидилэфирная эпоксидная смола, эпоксикрезольные новолаки или их смеси. Содержание смолы может варьировать от около 3% до приблизительно 25% по массе, предпочтительно от около 5% до приблизительно 18% по массе в лентах для применения в способе VPI. Для способов, которые требуют ленты, имеющие более высокое содержание смолы, содержание смолы типично находится в диапазоне от около 25% до приблизительно 50% по массе, предпочтительно от около 27% до приблизительно 45% по массе.The mica layer of the electrical insulating material of the present invention is typically in the form of sheet mica, although mica flakes, shreds, or fragments can also be used. Used muscovite or phlogopite, usually available in conjunction. Phlogopite has higher thermal properties and coefficient of thermal expansion. Sheet mica can be calcined sheet mica or paper, disintegrated-integrated water (non-calcined). A typical production method for calcined sheet mica is as follows: firstly, ore of mica was calcined at, for example, 700-1000 ° C, to remove foreign substances and chopped into pieces of a predetermined size. Then a stream of water was directed to pieces of mica, thereby obtaining fine particles of mica. The mixture was stirred in water, which led to a dispersion of mica. Then the dispersion was used in the method of producing paper on tissue and dried to obtain sheet mica. The thickness of the mica layer in the insulating material of the present invention typically ranged from about 2 mils (50 μm) to about 10 mils (250 μm), preferably from about 2 mils to about 6 mils (150 microns) for use in tape winding coils and semi-rods in which the composite acts as the main body insulation. A thin tape is desirable for wrapping the individual conductors with tape, and in such applications, the thickness of the mica layer is typically in the range of about 0.5 mils (12 microns) to about 10 mils, preferably about 1 mils to about 4 mils (100 microns), and more preferably from about 1 mil to about 3 mil. The thickness of the glass fabric typically ranges from about 0.5 mils to about 10 mils, preferably from about 0.8 (20 microns) to about 5 mils (125 microns). Resins for use in the manufacture of the electrical insulating material of the present invention are selected according to the performance criteria required for the end use, including the thermal, mechanical and electrical properties of the resin. For example, IEEE 275 formulates a procedure for studying the mechanical and electrical properties of laminates under conditions of thermal aging and mechanical pressure; Other procedures are known in the art. Any resin system can be applied for as long as determined using sound engineering rating. Suitable resin systems include heat-shrinkable epoxies, in particular epoxy phenolic novolac resins, butadiene resins, polyesters, silicones, bismaleoimides and cyanate esters. Examples of suitable epoxy resins include bis (3,4-epoxy-6-methyl-cyclohexylmethyl) adipate, vinylcyclohexane dioxide or glycidic esters of a polyphenolic epoxy resin such as bisphenol diglycidyl ether epoxy resin, phenol formaldehyde novolac polyglycidoxy ether ether mixtures thereof. The resin content may vary from about 3% to about 25% by weight, preferably from about 5% to about 18% by weight, in tapes for use in the VPI method. For methods that require tapes having a higher resin content, the resin content typically ranges from about 25% to about 50% by weight, preferably from about 27% to about 45% by weight.

В некоторых вариантах осуществления электроизоляционный материал по настоящему изобретению дополнительно содержит компаунд или композицию, способную к ускорению отверждения системы эпокси-ангидридной смолы. Такие материалы применяются в VPI способах, в которых слюдяные ленты с ускорителями в них импрегнируются VPI-эпоксидной смолой, содержащей ангидрид кислоты. Ускоритель содержится в ленте в стехиометрическом соотношении по отношении к ангидриду в VPI-эпоксидной смоле. Типичные металлические ускорители включают в себя нафталат цинка, октоат цинка, октоат меди, октоат хрома и октоат олова. Третичные амины, такие как трис(диметиламинометил)фенол, также эффективны, равно как имидазолы, такие как этилметилимидазол. Ангидриды в смоле могут включать в себя: аддукт малеинового ангидрида и метилциклопентадиена (ангидрид метилнадиковой кислоты), надиковый ангидрид, гексагидрофталевый ангидрид, додецилянтарный ангидрид, фталевый ангидрид и пирометиликовый ангидрид.In some embodiments, the electrical insulating material of the present invention further comprises a compound or composition capable of accelerating the curing of the epoxy anhydride resin system. Such materials are used in VPI methods in which mica tapes with accelerators are impregnated with a VPI epoxy resin containing acid anhydride. The accelerator is contained in the tape in a stoichiometric ratio with respect to the anhydride in the VPI epoxy. Typical metal accelerators include zinc naphthalate, zinc octoate, copper octoate, chromium octoate and tin octoate. Tertiary amines, such as tris (dimethylaminomethyl) phenol, are also effective, as are imidazoles, such as ethylmethylimidazole. The anhydrides in the resin may include: the adduct of maleic anhydride and methylcyclopentadiene (methylnadic acid anhydride), nadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, dodecyl succinic anhydride, phthalic anhydride and pyromethyl anhydride.

Электроизоляционный материал по настоящему изобретению может производиться по любому из традиционных способов, известных в данной области. Такие способы описаны в Патентах США № 4704322, № 4286010 и № 4374892, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки в полном объеме. Основной способ для получения слюдяной ленты по настоящему изобретению состоит в импрегнировании смолой листовой слюды и/или стеклоткани и соединении вместе двух слоев.The electrical insulating material of the present invention can be produced by any of the conventional methods known in the art. Such methods are described in US Patent No. 4704322, No. 4286010 and No. 4374892, the contents of which are incorporated into this description by reference in full. The main method for producing the mica tape of the present invention is to impregnate the resin of mica sheet and / or fiberglass and join the two layers together.

Полимерная пленка, например полиэфирная или полиимидная, может включаться в электроизоляционные материалы по настоящему изобретению, как правило, на одну или обе ее внешние поверхности. Полимерный мат может также применяться взамен или в дополнение к полимерной пленке. Полимерный мат типично составляется из неплетеной ткани, в особенности из полиэфирной неплетеной ткани, имеющей толщину около 0,8-3 мила. Пленка или мат защищают слой слюды от повреждения в процессе нанесения. Кроме того, это может быть полезно для того, чтобы предоставить защиту от повреждения коронным разрядом изоляции отдельных проводников и, таким образом, материал, устойчивый к коронному разряду, может добавляться к изоляционным материалам для некоторых применений. Патент США № 5989702 и патенты Канады № 1168857 и № 1208325 предоставляют примеры прибавления различных компаундов, таких как частицы субмикронного размера окиси алюминия или окиси кремния к полимерным композициям, применяемым для покрытия отдельных проводников или к полимерным пленкам. Примером применимой полимерной пленки, содержащей материал, устойчивый к коронному разряду, является KAPTON®CR от DuPont. Прибавление частиц окиси алюминия или окиси кремния может также улучшать характеристики теплопереноса изоляции проводника.A polymer film, for example polyester or polyimide, can be incorporated into the electrical insulation materials of the present invention, typically on one or both of its outer surfaces. The polymer mat may also be used in place of or in addition to the polymer film. A polymeric mat is typically composed of a non-woven fabric, especially a polyester non-woven fabric having a thickness of about 0.8-3 mils. The film or mat protects the mica layer from damage during application. In addition, it may be useful to provide corona protection against insulation of individual conductors, and thus corona resistant material can be added to insulating materials for some applications. US patent No. 5989702 and Canadian patents No. 1168857 and No. 1208325 provide examples of the addition of various compounds, such as particles of submicron size of alumina or silica to polymer compositions used to coat individual conductors or to polymer films. An example of a suitable polymer film containing corona resistant material is KAPTON®CR from DuPont. The addition of alumina or silica particles can also improve the heat transfer characteristics of the conductor insulation.

Способ производства изолированного электрического проводника по настоящему изобретению включает в себя обертывание электрического проводника тонким электроизоляционным материалом, как описано выше, в особенности слюдяной лентой и нагревание обернутого проводника для отверждения смолы. В частности, проводники, такие как катушки для ротационных электрических машин, могут быть навиты традиционными технологиями навивания внахлест и помещены в устройство формирования катушек. Способ VPI может применяться для импрегнирования ленточных катушек с подходящим изоляционным материалом, таким как неотвержденная полимерная смола для заполнения всех пустот и щелей в изоляции, наматываемой внахлест. Катушка может быть затем нагрета для отверждения композитной катушки и изолирования по полимеризационному способу. Альтернативный способ состоит в обматывании катушки слюдяной лентой в способе кромка на кромку, до тех пор, пока не нанесено желаемое число оборотов на катушку или жилу, и затем применении тепла и давления для того, чтобы вызвать загустение полимерного материала катушки или жилы. В течение операции нагревания и прессования вязкость полимерного материала "B"-стадии сначала падала, и избыток смолы выжимали из катушки прессом, использовавшимся для придания катушке ее конечного вида.A method of manufacturing an insulated electrical conductor of the present invention includes wrapping the electrical conductor with a thin electrical insulating material as described above, especially mica tape, and heating the wrapped conductor to cure the resin. In particular, conductors, such as coils for rotary electric machines, can be wound with traditional lap winding techniques and placed in a coil forming device. The VPI method can be used to impregnate tape coils with suitable insulating material, such as an uncured polymer resin, to fill all voids and slots in lap-wound insulation. The coil can then be heated to cure the composite coil and isolate it by polymerization. An alternative method is to wind the coil with mica tape in the edge-to-edge method, until the desired number of revolutions is applied to the coil or core, and then apply heat and pressure to thicken the polymer material of the coil or core. During the heating and pressing operation, the viscosity of the polymer material of the “B” stage first fell, and the excess resin was squeezed out of the coil by the press used to give the coil its final appearance.

Для изолирования отдельных проводов с применением композита листовая слюда-стеклоткань может быть использовано преимущество тонкого стекловолокна для получения желаемой более тонкой изоляции. Кроме того, в том же допустимом пространстве более тонкое изолирование обеспечивает пространство для большего количества меди, без понижения в количестве слюды в изоляции, что приводит к большей выходной мощности. Кроме того, из-за высокой прочности к растяжению стеклоткани прочность к растяжению композитной изоляции является той же, или даже более высокой, чем у традиционной слюдяной ленты, применяемой как изоляция кабеля. Ткани, основанные на скрученной нити, вызывают сильные выступы в слюдяных композитах в обернутых проводниках. Нескрученная нить приводит к более гладкому и более тонкому покрыванию. В случае изолированного круглого провода гладкая поверхность желательна во время экструзии на проводник. Конечный экструдированный слой на проводе может быть более тонким и гладким. Смолы для применения в высокотемпературном изолировании кабеля, выбранные для работы в высокотемпературных условиях применения, типично представляют собой силиконовые смолы, хотя может применяться любая смола, которая соответствует критериям рабочих характеристик для применения.To insulate individual wires using a composite sheet of mica-fiberglass fabric, the advantage of thin glass fiber can be used to obtain the desired thinner insulation. In addition, in the same allowable space, finer insulation provides space for more copper, without lowering the amount of mica in the insulation, which leads to a greater output power. In addition, due to the high tensile strength of the glass fabric, the tensile strength of the composite insulation is the same or even higher than that of traditional mica tape used as cable insulation. Tissue-based fabrics cause strong protrusions in mica composites in wrapped conductors. An untwisted thread results in a smoother and finer coating. In the case of an insulated round wire, a smooth surface is desirable during extrusion onto the conductor. The final extruded layer on the wire can be thinner and smoother. Resins for use in high temperature insulating cables selected for operation in high temperature applications are typically silicone resins, although any resin that meets the performance criteria for use can be used.

Кабель, провод или проводник, пригодный для работы при высоких температурах, может быть получен путем обворачивания проводника, такого как медный провод, слюдяной лентой по настоящему изобретению. В некоторых применениях обернутый комплект может быть нагрет для отверждения смолы в слюдяной ленте. Электроизоляционные материалы для высокотемпературной электропроводки типично основаны на силиконовых смолах. Патенты США № 4034153 и № 6079077 описывают способы для производства изолированного кабеля с применением традиционных слюдяных лент, содержание которых включено в настоящее описание посредством ссылки. Должно быть замечено, что слои пластиковой пленки, и/или дополнительные слои слюдяной ленты, как описано в патенте США № 4034153, необходимы в способе для получения изолированного кабеля по настоящему изобретению. Высокотемпературные электрические проводники типично удовлетворяют требованиям UL 5107, 5127 или 5128, или IEC 33l, или 332 и могут работать при температурах до 450°C, предпочтительно до 600°C для бытовых проводок и токоведущего провода, и до 750°C, предпочтительно до 1100°C, для силовых кабелей, центральных кабелей, сигнальных и контрольных кабелей, высокотемпературных кабелей и огнеупорной электропроводки и кабелей. Такие проводники широко применяются на судах и платформах, расположенных на материковом шельфе, в туннелях, сталелитейных заводах и ядерных энергоблоках.A cable, wire or conductor suitable for operation at high temperatures can be obtained by wrapping a conductor, such as a copper wire, with a mica tape of the present invention. In some applications, the wrapped kit may be heated to cure the resin in the mica tape. Electrical insulation materials for high temperature wiring are typically based on silicone resins. US patent No. 4034153 and No. 6079077 describe methods for the manufacture of insulated cable using traditional mica tapes, the contents of which are incorporated into this description by reference. It should be noted that the layers of plastic film, and / or additional layers of mica tape, as described in US patent No. 4034153, are necessary in the method for producing an insulated cable of the present invention. High temperature electrical conductors typically meet the requirements of UL 5107, 5127 or 5128, or IEC 33l, or 332 and can operate at temperatures up to 450 ° C, preferably up to 600 ° C for domestic wiring and live wire, and up to 750 ° C, preferably up to 1100 ° C, for power cables, central cables, signal and control cables, high temperature cables and refractory electrical wiring and cables. Such conductors are widely used on ships and platforms located on the mainland shelf, in tunnels, steel mills and nuclear power units.

ПРИМЕР 1.EXAMPLE 1

4086 граммов полибутадиеновой смолы (Lithene AH, Lithium Corporation of America), имеющей приблизительный средний молекулярный вес 1800, растворяли в 8172 граммах толуола, содержащего приблизительно 41 грамм дикумилпероксида в качестве отверждающего агента, что дало раствор 33,4% по массе твердых компонентов.4,086 grams of a polybutadiene resin (Lithene AH, Lithium Corporation of America) having an approximate average molecular weight of 1800 was dissolved in 8172 grams of toluene containing approximately 41 grams of dicumyl peroxide as a curing agent, giving a solution of 33.4% by weight of solid components.

Полотно обычной слюды толщиной приблизительно два мил приводили в контакт с стекловолоконным холстом GlasFab® Direct от Dielectric Solutions толщиной около 1,2 мил и покрывали с помощью валика раствором полибутадиеновой смолы полотно слюды сверху и внутри через стекловолоконный холст. Затем валиком на стекловолоконный холст наносили полимерный изоляционный слой, включающий в себя связующий раствор изопрен-бутадиенового A-B-A блоксополимера. Изоляционный слой в этом частном примере получали из раствора, включающего в себя 6,7 фунтов толуола, 1,32 граммов антиоксиданта (Irganox 101, Ciba Geigy), диаллилтиопропаната 0,66 граммов, антиоксиданта Weston 618 0,66 граммов и 0,58 фунта изопрен-бутадиенового A-B-A блоксополимера (Kraton 1107). Таким образом покрытую ленту нагревали на валике снизу при температуре валика около 375-450°C. После нанесения покрытий ленту (Лента #1) подвергали тепловой обработке в сушильном шкафу при температуре около 325°F до по существу неклейкого состояния, но с ограничением времени для того, чтобы не инициировать отверждение полибутадиена. После сушильного шкафа слой полиэтилэтилентерефталатной пленки наносили с толщиной около 0,25 мил на ту сторону слюдяной ленты, что противоположна стекловолоконному холсту и композит пропускали через вальцы каландра, нагретые до около 300°F.An ordinary mica web of approximately two mil thick was contacted with Dielectric Solutions' GlasFab® Direct fiberglass canvas of about 1.2 mil thick and coated with a polybutadiene resin solution on a mica sheet from above and inside through a fiberglass web. Then, a polymer insulating layer comprising a binder solution of isoprene-butadiene A-B-A block copolymer was applied onto a glass fiber canvas. The insulating layer in this particular example was obtained from a solution comprising 6.7 pounds of toluene, 1.32 grams of an antioxidant (Irganox 101, Ciba Geigy), diallyl thiopropanate 0.66 grams, Weston antioxidant 618 0.66 grams and 0.58 pounds isoprene-butadiene ABA block copolymer (Kraton 1107). Thus, the coated tape was heated on a roller from below at a roller temperature of about 375-450 ° C. After coating, the tape (Tape # 1) was heat-treated in an oven at a temperature of about 325 ° F to a substantially non-adhesive state, but with a time limit so as not to initiate curing of the polybutadiene. After the oven, a layer of polyethylene ethylene terephthalate film was applied with a thickness of about 0.25 mils on the other side of the mica tape, which is opposite to fiberglass canvas and the composite was passed through calender rollers heated to about 300 ° F.

Второй образец (Лента #2) приготовляли тем же самым способом, как первый образец, но включая дополнительный слой полиэтилентерефталатной пленки на слое блоксополимера первого образца. Этот полиэфирный слой наносили на то же место тем же способом, как первый полиэфирный слой первого образца. Свойства соответствующих лент представлены в таблице 1. Обе ленты имели остаточное содержание растворителя (толуол) около 0,5% по массе.The second sample (Tape # 2) was prepared in the same way as the first sample, but including an additional layer of polyethylene terephthalate film on the block copolymer layer of the first sample. This polyester layer was applied to the same place in the same manner as the first polyester layer of the first sample. The properties of the respective tapes are presented in table 1. Both tapes had a residual solvent content (toluene) of about 0.5% by weight.

Таблица 1Table 1 ПоказателиIndicators Лента 1Tape 1 Лента 2Tape 2 Содержание связующего, %The binder content,% 20-2520-25 20-2520-25 Толщина (ASTM D374, Метод С)Thickness (ASTM D374, Method C) 0,0050"0.0050 " 0,0053"0.0053 " Приблизительная поверхностная плотность, фунтов/квадр.дюймApproximate Surface Density, psi 0,0280,028 0,0310,031 Устойчивость по Gurley, Mg.@ 75°FGurley Stability, Mg. @ 75 ° F 500500 600600 Диэлектрическая сила, вольт/милDielectric power, volt / mil 800800 12001200 Диэлектрическая полоса, кВ (намотка с половинным напуском):Dielectric strip, kV (half-wound winding): один слойsingle layer 3,13,1 4,54,5 два слояtwo layers 6,96.9 8,58.5 три слояthree layers 8,98.9 10,510.5 Коэффициент потерь, °С, 1,4% (40 вольт на мил, двухслойный ламинат)Loss coefficient, ° С, 1.4% (40 volts per mil, two-layer laminate) 155155

Ламинаты, основанные на других системах смол, получали, как описано в таблице 2. Коэффициент потерь определяли для выбранных ламинатов, приведенных в этой таблице.Laminates based on other resin systems were prepared as described in Table 2. The loss factor was determined for the selected laminates listed in this table.

Таблица 2table 2 Система смолыResin system ЛаминатLaminate Коэффициент потерь (155, 40 вольт/мил, ASTM D150), %Loss coefficient (155, 40 volt / mil, ASTM D150),% Бисфенол А, ангидридное отверждениеBisphenol A Anhydride Cure 2 слоя 0,006" листовой слюды2 layers 0,006 "sheet mica 8,88.8 1 слой полиамида1 layer of polyamide 14,714.7 2 слоя полиамида и листовой слюды2 layers of polyamide and sheet mica 14,514.5 Новолак Эпокси* (3% BF₃, 400 MEA)Novolac Epoxy * (3% BF ₃ , 400 MEA) 4 слоя 0,004" листовой слюды4 layers 0,004 "sheet mica 4,74.7 Новолак Эпокси* (3% BF₃, 400 MEA, горячее плавление)Novolac Epoxy * (3% BF ₃ , 400 MEA, hot melting) -- Новолак Эпокси* (средний молекулярный вес, 50 phr), фенольный новолакNovolac Epoxy * (average molecular weight, 50 phr), phenolic Novolac 4 слоя 0,004" листовой слюды4 layers 0,004 "sheet mica 2,62.6 Новолак Эпокси* (низкий молекулярный вес, 50 phr), фенольный новолакNovolac Epoxy * (low molecular weight, 50 phr), phenolic Novolac 4 слоя 0,004" листовой слюды4 layers 0,004 "sheet mica 8,88.8 Бисфенол А Эпокси* (низкий молекулярный вес, 50 phr), фенольный новолакBisphenol A Epoxy * (low molecular weight, 50 phr), phenolic novolak 4 слоя 0,004" листовой слюды4 layers 0,004 "sheet mica 11,011.0 Углеводородный эластомер B-стадии (раствор в растворителе)B-stage Hydrocarbon Elastomer (Solvent Solution) 4 слоя 0,004" листовой слюды4 layers 0,004 "sheet mica 0,60.6 Углеводородный эластомер B-стадии (горячее плавление)B-Stage Hydrocarbon Elastomer (Hot Melting) -- Коммерческая углеводородная рецептура **(без растворителя)Commercial hydrocarbon formulation ** (solvent free) -- *) Данные формования литьем были все проведены из ацетонового раствора смол.
**) Нормировано в классе 180°C*) Injection molding data was all conducted from an acetone resin solution.
**) Rated at 180 ° C

ПРИМЕР 2. Исследование обмотки изоляционной лентыEXAMPLE 2. Study of the tape winding

Межвитковое изолирование: рулоны 3/4" x 100 ярдов являлись стандартной упаковкой. Испытательная лента показывала великолепную укладку без прожилок, отмеченных для конкурирующей ленты.Inter-turn isolation: 3/4 "x 100 yard rolls were standard packaging. The test tape showed excellent styling without the veins marked for the competing tape.

Корпусное изолирование: рулоны 1" x 30 ярдов на один дюйм I.D. cores (внутреннего диаметра сердечников) являлось стандартной упаковкой.Case Insulation: Rolls 1 "x 30 yards per inch I.D. cores (inner core diameter) was standard packaging.

Было установлено, что упаковка лентой остается стабильной на всем протяжении процесса наматывания, даже при наивысшем натяжении. Кроме того, лента наносилась плавно и с весьма равномерным внешним видом.It has been found that tape packaging remains stable throughout the winding process, even at the highest tension. In addition, the tape was applied smoothly and with a very uniform appearance.

Катушки готовили с применением испытуемого материала (катушка #9) и двух контрольных лент (катушка #11 и катушка #8). Боковые пластины закрутили болтами на секциях разъемов катушек для стимулирования ограничений импрегнирования, случающихся, когда катушка находится в статоре. Все электрическое тестирование проводили с извлечением разъемов боковых пластин. Это вело к получению более высоких показателей разности диэлектрических потерь при разных напряжениях и величин коэффициента потерь. Однако, поскольку все катушки тестировали одним и тем же способом, результаты могут считаться коррелятивными.Coils were prepared using the test material (coil # 9) and two control tapes (coil # 11 and coil # 8). The side plates were bolted on the coil connector sections to stimulate impregnation restrictions that occur when the coil is in the stator. All electrical testing was carried out with the side plate connectors removed. This led to higher values of the difference in dielectric loss at different voltages and losses. However, since all coils were tested in the same way, the results can be considered correlative.

Выводы катушек подключали к источнику питания и коэффициент потерь измеряли в секции разъема путем присоединения измерительных выводов к боковым пластинам. Наросты смолы удаляли во всех областях контакта. Коэффициент потерь измеряли при комнатной температуре и затем при повышенной температуре при нагрузке 2 кВ. Каждый участок катушки тестировали и сообщали среднее двух результатов. Катушкам позволяли приходить в термическое равновесие посредством удерживания их при температуре измерения в течение одного часа перед тестированием. Результаты состояли в следующем:The leads of the coils were connected to a power source and the loss factor was measured in the section of the connector by attaching the test leads to the side plates. Resin growths were removed in all contact areas. The loss coefficient was measured at room temperature and then at elevated temperature under a load of 2 kV. Each section of the coil was tested and the average of the two results was reported. The coils were allowed to come into thermal equilibrium by holding them at the measurement temperature for one hour before testing. The results were as follows:

типично большинство комбинаций материалов показывали низкий коэффициент потерь при комнатной температуре. Как правило, увеличение температуры материала увеличивает коэффициент потерь. Это является функцией того, насколько хорошо отверждена смола в ленте в связи со смолой в емкости VPI. Кроме того, это дает указание общей полярной природы связывающей смолы в самой ленте. Оптимально иметь нулевое увеличение и, на практике, попытаться минимизировать этот эффект. Как правило, если имеется увеличение коэффициента потерь (DF), то затем также можно видеть увеличение диэлектрической постоянной. Увеличенная диэлектрическая постоянная приводит к большому диэлектрическому напряжению в пустых областях, которые могут становиться местом для внутреннего коронного разряда и, в конечном счете, пробоя изоляции. Результаты, измеренные на катушках # 11 и 9, считались великолепными и согласующимися с эпоксидной системой, отвержденной ангидридом.typically most material combinations showed a low loss coefficient at room temperature. Generally, increasing the temperature of the material increases the loss factor. This is a function of how well the resin in the tape is cured in connection with the resin in the VPI container. In addition, this gives an indication of the general polar nature of the binder resin in the tape itself. It is optimal to have zero magnification and, in practice, try to minimize this effect. Typically, if there is an increase in the loss factor (DF), then an increase in the dielectric constant can also be seen. The increased dielectric constant leads to a large dielectric voltage in empty areas, which can become a place for internal corona discharge and, ultimately, breakdown of insulation. The results measured on coils # 11 and 9 were considered excellent and consistent with the anhydride cured epoxy system.

Кроме того, для измерения коэффициента потерь при комнатной температуре измеряли разность диэлектрических потерь при напряжении от 2 до 8 кВ на каждом участке каждой катушки. Это измерение проводили как перед, так и после линейного нагрева катушек до 180°C. Интенсивность перед воздействием температуры предназначена для определения того, насколько хорошо изоляция впитала VPI-смолу. Высокий показатель разности диэлектрических потерь должен отражать слабое имрегнирование благодаря высокому содержанию пустот. Показатель разности диэлектрических потерь после воздействия температуры будет раскрывать проблемы с термической стабильностью как результат обезгаживания и удаления пустот изоляционной стенки. Результаты состояли в следующем:In addition, to measure the loss coefficient at room temperature, the difference in dielectric loss was measured at a voltage of 2 to 8 kV in each section of each coil. This measurement was carried out both before and after the linear heating of the coils to 180 ° C. Intensity before exposure to temperature is designed to determine how well the insulation has absorbed the VPI resin. A high dielectric loss difference should reflect weak immagnation due to the high void content. The indicator of the difference in dielectric loss after exposure to temperature will reveal problems with thermal stability as a result of degassing and removal of voids of the insulating wall. The results were as follows:

ни одна из катушек не обнаруживала проблемы с обезгаживанием или удалением пустот. Они все показывали улучшение в коэффициенте потерь после выдерживания при 180°C. Это согласуется с изоляцией, которая получает дополнительное усиление. Показатели разности диэлектрических потерь считаются нормой, учитывая двухэлектродную конфигурацию. С защищенными электродами эти величины должны ожидаться весьма ровными. Важный пункт состоит в том, что не имело место увеличение в действительном показателе разности диэлектрических потерь для испытательного материала (Катушка #9) и это согласуется с контролем.none of the coils showed problems with gassing or removal of voids. They all showed an improvement in loss rate after aging at 180 ° C. This is consistent with isolation, which receives additional reinforcement. The difference in dielectric loss is considered the norm, given the two-electrode configuration. With protected electrodes, these values should be expected to be very even. An important point is that there was no increase in the actual dielectric loss difference for the test material (Coil # 9) and this is consistent with the control.

На катушках, тестированных на коэффициент потерь, удаляли пластины секции разъема и вырезали тонкие 0,050" поперечные сечения для визуального наблюдения юстировки меди, укладки изоляции и VPI заполнения смолой. Все поперечные сечения катушек показывали некоторую степень искажения ленты. Частью это имело место благодаря юстировке меди, характеристикам укладки самой ленты и натяжения ленты в течение нанесения. Все поперечные сечения также обнаруживали карманы. Эти карманы не являлись пустотами и были действительно хорошо заполнены эпоксидной смолой. Так как смола являлась полупрозрачной и образцы освещали сзади, те казались обманчиво подобны пустым разрывам. Однако все катушки были хорошо заполнены VPI-смолами. Этот аспект должен считаться великолепным. Юстировка меди на катушках 11 и 8 была гораздо лучше, чем у катушки 9. Предположительно этот аспект приготовления катушки привлекал меньшее внимание благодаря его выборочной природе.On the coils tested for loss coefficient, the connector section plates were removed and thin 0.050 "cross sections were cut for visual observation of copper alignment, insulation laying and VPI filling with resin. All coil cross sections showed some degree of tape distortion. This was partly due to copper alignment. the laying characteristics of the tape itself and the tension of the tape during application. All cross sections also showed pockets. These pockets were not voids and were really well filled with epoxy Because the resin was translucent and the samples were illuminated from behind, they seemed deceptively similar to empty tears. However, all coils were well filled with VPI resins. This aspect should be considered excellent. The copper alignment on coils 11 and 8 was much better than that of the coil 9. Presumably this aspect of coil preparation has attracted less attention due to its selective nature.

ПРИМЕР 3. Содержание смолы - отношение слюда/стекловолокноEXAMPLE 3. The resin content is the ratio of mica / fiberglass

Ленты получали по способу, описанному в примере 1, с применением системы эпоксидной смолы. Исследуемая лента отличалась от контрольной ленты 2 только тем, что применяли стеклоткань от Dielectric Solutions, составленную из нескрученных волокон (табл.3).Tapes were prepared according to the method described in Example 1 using an epoxy resin system. The test tape differed from control tape 2 only in that they used fiberglass from Dielectric Solutions composed of non-twisted fibers (Table 3).

Таблица 3Table 3 ПараметрParameter Контрольный образец 1Control sample 1 Контрольный образец 2Control sample 2 Экспериментальный образецExperimental sample Толщина стекловолокна (милы)Fiberglass Thickness (Mils) 22 22 1,21,2 Толщина слюды (милы)Mica Thickness (mils) 33 66 5,65,6 Поверхностная плотность стекловолокна (г/см²)Glass fiber surface density (g / cm ² ) 27,527.5 27,527.5 28,828.8 Поверхностная плотность слюды (г/см²) The surface density of mica (g / cm ² ) 120120 250250 252252 Содержание смолы (% по массе)The resin content (% by weight) 4242 27-3327-33 30thirty Общая толщина (милы)Total thickness (mils) 77 1010 9,359.35 Эластичность (фунтов/дюйм)Elasticity (lbs / inch) 110110 110110 150150 Отношение слюда/стекловолокно по толщинеThe ratio of mica / fiberglass thickness 1,51,5 33 4,74.7 Отношение слюда/стекловолокно по массеThe ratio of mica / fiberglass by weight 4,44.4 9,19.1 8,78.7 Процент сжатияCompression ratio 30thirty 4040 Толщина после сжатия в слое с половинным перехлестомThickness after compression in a half overlap layer 9,89.8 1212 Отношение слюда/стекловолокно по толщине после сжатияThe ratio of mica / fiberglass thickness after compression 1,451.45 22 60 vpm при 133 мил, № слоя60 vpm at 133 mils, layer no. 13,513.5 11eleven Tg (°C) после отверждения 10 часов, 150°CTg (° C) after curing 10 hours, 150 ° C 170170 170170 171171 Процент коэффициента потерь, 160°CPercentage Loss Ratio, 160 ° C 10,810.8 10,810.8 3,53,5

Можно видеть, что исследуемая лента имела более высокое отношение слюда/стекло по толщине, меньшее содержание смолы и более высокую силу упругости, чем любая из контрольных лент.It can be seen that the test tape had a higher mica / glass ratio in thickness, lower resin content and higher elastic strength than any of the control tapes.

Claims

1. An electrical insulating material including a fiberglass layer in the form of a woven fiberglass and a mica layer located thereon, and at least one polymer resin, in which the fiberglass layer includes a non-twisted fiberglass yarn.

2. The insulating material according to claim 1, in which the polymer resin includes a heat-shrinkable resin.

3. The insulating material according to claim 1, in which the polymer resin includes at least one epoxy resin.

4. The insulating material according to claim 1, in which the polymer resin includes at least one silicone resin.

5. The insulating material according to claim 1, in which the resin content is in the range from about 3% to about 25% by weight.

6. The insulating material according to claim 1, in which the resin content is in the range from about 5% to about 18% by weight.

7. The insulating material according to claim 1, further comprising a curing accelerator.

8. The insulating material according to claim 7, in which the curing accelerator includes a metal or amine.

9. The insulating material according to claim 1, in which the resin content is in the range from about 25% by weight to about 50% by weight.

10. The insulating material according to claim 3, in which the resin content is in the range from about 27% to about 45% by weight.

11. The insulating material according to claim 1 in the form of a tape.

12. A method for manufacturing an insulated electrical conductor, comprising wrapping an electrical conductor with electrical insulating material according to any one of the preceding paragraphs.

13. The method of claim 12, further comprising heating the wrapped conductor to cure the resin.

14. The method of claim 12, wherein the electrical conductor is a wire suitable for use in high temperature environments.

15. The method according to item 12, in which the electrical conductor is a coil for use in a high voltage electric motor.

16. The method according to item 12, further comprising impregnating the material with heat-shrinkable resin to heat the wrapped conductor.

17. High-temperature insulated wire produced using the method of claim 14, wherein said wire is designed to operate at temperatures up to 450 ° C.

18. A high-temperature insulated wire produced using the method of claim 14, wherein said wire is designed to operate at temperatures up to 1100 ° C.

19. High temperature insulated coil made using the method of claim 15.