RU2593825C1 - Method for insulating of slots in armature magnetic cores of electric motors - Google Patents

Method for insulating of slots in armature magnetic cores of electric motors Download PDF

Info

Publication number
RU2593825C1
RU2593825C1 RU2015120791/07A RU2015120791A RU2593825C1 RU 2593825 C1 RU2593825 C1 RU 2593825C1 RU 2015120791/07 A RU2015120791/07 A RU 2015120791/07A RU 2015120791 A RU2015120791 A RU 2015120791A RU 2593825 C1 RU2593825 C1 RU 2593825C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic core
electrophoretic
composition
film
armature
Prior art date
Application number
RU2015120791/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Васильевич Смирнов
Дмитрий Геннадьевич Смирнов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники"
Priority to RU2015120791/07A priority Critical patent/RU2593825C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2593825C1 publication Critical patent/RU2593825C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, particularly to method for insulating of slots in armatures of electric motors. Method for insulating of slots in armature magnetic cores of micromotors consists in that into electrophoretic composition 4÷6 vol.% of boron nitride white nanotubes is additionally introduced. Size of nanotubes is selected in range 10 to 20 nm. After introduction of nanotubes composition is mixed, and with above composition, anaphoretic deposition of dielectric film upon surfaces of slots is conducted, magnetic core is removed thereafter from electrophoretic compound, released from sealed dielectric casing, magnetic cores are placed into vacuum oven, negative pressure 30÷40 Torr is achieved, and film deposited on surface of slots is dried at temperature 40÷50 °C for 3÷5 minutes, then temperature is increased in oven to 380÷390 °C, and dielectric film is baked for 2-3 minutes.
EFFECT: technical result is higher heat conductivity of films on average 2÷2,6 times, and average breakdown voltage increased by 20 %.
1 cl, 1 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам изолировки пазов якорей электрических машин.The invention relates to electrical engineering, in particular to methods for isolating the grooves of the anchors of electric machines.

Известен способ изолировки магнитных сердечников якорей, включающий в себя три основных процесса: 1) изолировку пазов; 2) изолировку вала; 3) изолировку лобовых частей стали якоря [1]. В соответствии с указанным способом для изолировки пазов предварительно осуществляется нарезка пазовой изоляции (коробочек). Нарезка пазовой изоляции (коробочек) производится с таким расчетом, чтобы вставленная в пазы якоря изоляция выступала за пределы стали на 1-2 мм в каждую сторону. Вложенные в пазы изоляционные коробочки обжимаются на месте при помощи деревянных оправок, после чего стороны их плотно прилегают к стенкам пазов. Этим устраняется возможность порвать коробочки, в особенности на углах, при осаживании обмотки клиньями.A known method of isolating the magnetic cores of anchors, which includes three main processes: 1) isolation of the grooves; 2) shaft isolation; 3) insulation of the frontal parts of the steel anchors [1]. In accordance with the specified method for isolating the grooves, cutting of the groove insulation (boxes) is preliminarily carried out. The groove insulation (boxes) are cut so that the insulation inserted into the grooves of the armature protrudes beyond the steel by 1-2 mm in each direction. Insulation boxes embedded in the grooves are crimped in place with wooden mandrels, after which their sides fit snugly against the walls of the grooves. This eliminates the possibility of tearing the boxes, especially at the corners, when upsetting the winding with wedges.

Для изолировки задней стороны вала со стороны, противоположной коллектору, где с ним может соприкасаться обмотка, на вал надевается изоляционная трубка из бакелизированной бумаги. Вал со стороны коллектора должен быть изолирован двумя-тремя слоями лакоткани.To insulate the rear side of the shaft from the side opposite to the collector, where the winding can come into contact with it, an insulating tube of Bakelized paper is put on the shaft. The shaft on the collector side must be insulated with two to three layers of varnish.

Для защиты лобовых частей обмотки их закрепляют при помощи куска батиста. Батист надевают на вал, обертывают вокруг него и закрепляют шнуром. По окончании намотки якоря концами батиста обертывают лобовые части обмотки и укладывают их в пазы под клинья, которыми крепится обмотка.To protect the frontal parts of the winding, they are fixed with a piece of cambric. The cambric is put on the shaft, wrapped around it and secured with a cord. At the end of the winding, the anchors wrap the frontal parts of the winding with the ends of the cambric and put them into the grooves under the wedges that secure the winding.

Недостаток такого способа изготовления пазовой изоляции магнитных сердечников якорей электродвигателей заключается в том, что при укладки коробов в пазы, и последующего размещения в них обмотки электродвигателя, между обмоткой, корпусной изоляцией и магнитным сердечником образуются два воздушных зазора: один - между обмоткой и пазовой изоляцией, а другой - между пазовой изоляцией и магнитным сердечником, что ухудшает теплоотвод из обмотки в магнитный сердечник. Толщина материала, из которого изготавливается пазовый короб, относительно велика, что приводит к неэффективному использованию пазов, и, как следствие, к снижению коэффициента заполнения паза проводом, к снижению мощности электродвигателей и повышению их габаритов. Кроме того, производительность указанного способа изолировки пазов низка, из-за необходимости последовательного размещения в каждый паз обмотки короба пазовой изоляции, и из-за невозможности группового изолирования пазов одновременно у нескольких обмоток. Низкая производительность обусловлена также тем, что все операции изолировки якорей электрических двигателей малой мощности приходится осуществлять вручную, что обусловлено маленькими размерами пазов якорей указанных машин. К снижению производительности приводит также тот факт, что изолировку пазов, изолировку вала и изолировку лобовых частей стали якоря производят не одновременно, а последовательно.The disadvantage of this method of manufacturing the groove insulation of the magnetic cores of the motor anchors is that when laying the boxes in the grooves, and then placing the motor windings in them, two air gaps are formed between the winding, the housing insulation and the magnetic core: one between the winding and the groove insulation, and the other - between the groove insulation and the magnetic core, which affects the heat sink from the winding into the magnetic core. The thickness of the material from which the groove box is made is relatively large, which leads to inefficient use of the grooves, and, as a result, to a decrease in the fill factor of the groove with the wire, to a decrease in the power of electric motors and an increase in their dimensions. In addition, the performance of this method of isolating the grooves is low, due to the need for sequential placement in each groove of the winding of the duct groove insulation, and because of the impossibility of group isolation of grooves simultaneously in several windings. Low productivity is also due to the fact that all the operations of isolating the anchors of electric motors of low power have to be carried out manually, due to the small size of the grooves of the anchors of these machines. The fact that the isolation of the grooves, the isolation of the shaft and the insulation of the frontal parts of the steel, the anchors produce not simultaneously, but sequentially, also leads to a decrease in productivity.

Известен способ изготовления пазовой изоляции магнитных сердечников статоров напылением из порошка эпоксидной смолы для изоляции классов нагревостойкости В и F или полиамидэфирных порошков для изоляции класса Н [2].A known method of manufacturing a groove insulation of the magnetic cores of stators by spraying from epoxy powder to isolate heat resistance classes B and F or polyamide ether powders for insulation class H [2].

Способ заключается в том, что холодный магнитный сердечник погружают в слой порошка эпоксидной смолы или полиамидэфирных порошков, находящегося под воздействием разряда тока высокого напряжения. Частицы полимера заряжаются, и под действием электрических сил перемещается к противоположно заряженному изделию - магнитному сердечнику и осаждаются на его поверхности. Магнитный сердечник извлекают из камеры напыления и удаляют напыленный порошок со всей поверхности магнитного сердечника, кроме пазов. Оставшийся в пазах порошок подвергают высокотемпературному воздействию, при котором происходит оплавление полимера и образуется изоляционное покрытие. После оплавления порошка магнитный сердечник охлаждают и вновь помещают в слой порошка эпоксидной смолы. Процесс изолировки пазов заканчивают после 7-8 таких циклов.The method consists in immersing a cold magnetic core in a layer of epoxy resin powder or polyamide ether powders under the influence of a high voltage current discharge. The polymer particles are charged, and under the action of electric forces it moves to the oppositely charged product - the magnetic core and is deposited on its surface. The magnetic core is removed from the spraying chamber and the sprayed powder is removed from the entire surface of the magnetic core, except for the grooves. The powder remaining in the grooves is subjected to a high-temperature effect, during which the polymer is melted and an insulating coating is formed. After melting the powder, the magnetic core is cooled and again placed in a layer of epoxy powder. The process of isolating the grooves is completed after 7-8 such cycles.

Недостатком способа является необходимость использования высокого напряжения для зажигания электрического разряда в порошке. Кроме того, напыление указанным способом происходит не только в пазы статора, но и на все остальные части магнитного сердечника, что приводит к необходимости извлекать магнитный сердечник из порошка и удалять его излишки с поверхностей магнитного сердечника, оставляя его только в пазах магнитного сердечника. Это приводит к неоправданно высоким затратам напыляемого порошка, и к повышению трудоемкости операции изолировки, из-за необходимости введения дополнительной операции-очистки напыленного порошка с поверхности магнитного сердечника. Так как за один цикл на поверхность паза осаждается тонкий слой порошка, который после его оплавления не позволяет получать требуемую для пазовой изоляции электрическую прочность, то этот цикл приходится повторять 7-8 раз. За счет этого процесс изолировки пазов одного магнитного сердечника малопроизводителен, так как длится в течение 3-4 часов. Кроме того, напыленная многослойная пазовая изоляция из порошка весьма хрупкая, что, как правило, исключает возможность механизированной намотки обмоток и их приходится укладывать в пазы вручную.The disadvantage of this method is the need to use high voltage to ignite an electric discharge in a powder. In addition, the deposition in this way occurs not only in the grooves of the stator, but also on all other parts of the magnetic core, which leads to the need to remove the magnetic core from the powder and remove its excess from the surfaces of the magnetic core, leaving it only in the grooves of the magnetic core. This leads to unreasonably high costs of the sprayed powder, and to increase the complexity of the isolation operation, due to the need to introduce an additional cleaning operation of the sprayed powder from the surface of the magnetic core. Since in one cycle a thin layer of powder is deposited on the surface of the groove, which, after melting it, does not allow obtaining the electric strength required for groove insulation, this cycle has to be repeated 7-8 times. Due to this, the process of isolating the grooves of one magnetic core is inefficient, since it lasts for 3-4 hours. In addition, the sprayed multilayer groove insulation of the powder is very fragile, which, as a rule, excludes the possibility of mechanized winding of the windings and they have to be laid manually in the grooves.

Наиболее близким к заявляемому является способ описанный в [3].Closest to the claimed is the method described in [3].

В способе-прототипе магнитный сердечник якоря размещают по центру эластичного цилиндрического диэлектрического стакана, герметически охватывающего наружную поверхность магнитного сердечника якоря, устанавливают два электрода на расстоянии 20-30 мм от торцов магнитного сердечника якоря, заливают в упомянутый стакан электрофоретический состав, при следующих отношениях компонентов электрофоретического состава (в мл/л):In the prototype method, the magnetic core of the armature is placed in the center of an elastic cylindrical dielectric cup, hermetically covering the outer surface of the magnetic core of the armature, two electrodes are installed at a distance of 20-30 mm from the ends of the magnetic core of the armature, the electrophoretic composition is poured into the said glass, in the following relations of electrophoretic components composition (in ml / l):

лак ПЭ-939 марки В - (510÷255),varnish PE-939 grade B - (510 ÷ 255),

1% нашатырный спирт - 1% NH4OH - (130÷190),1% ammonia - 1% NH 4 OH - (130 ÷ 190),

этилцеллозольв - C4H10O2 - (120÷175),ethyl cellosolve - C 4 H 10 O 2 - (120 ÷ 175),

диоксан (С4Н8О2) - остальное,dioxane (C 4 H 8 O 2 ) - the rest,

подают на магнитный сердечник положительный потенциал от источника постоянного напряжения, а на электроды подают отрицательный потенциал от упомянутого источника постоянного напряжения, и при плотностях тока, лежащих в диапазоне 2-10 мА/см2 проводят электрофоретическое осаждение пленкообразующего вещества в пазы, на торцевые поверхности и вал магнитного сердечника якоря в течение времени, определяемого из выражения

Figure 00000001
, где с - плотность эмали, кг/м3, d - толщина пазовой изоляции, м, k - выход сухого остатка по току, кг/(А×с), причем в процессе электрофоретического осаждения пленкообразующего вещества напротив каждого паза с торцевой части магнитного сердечника якоря создают непрерывное вращательное движение электрофоретического состава, для чего помещают напротив каждого паза прямоугольные постоянные магниты, торцы которых удалены от торца магнитного сердечника на 5-10 мм, затем после истечения времени t магнитный сердечник якоря извлекают из электрофоретического состава и осажденную на поверхность магнитного сердечника якоря пленку подвергают термообработке в течение 4-5 минут при температуре 380-390°C.applying a positive potential to the magnetic core from a constant voltage source, and applying a negative potential to the electrodes from said constant voltage source, and at current densities in the range of 2-10 mA / cm 2 , electrophoretic deposition of the film-forming substance into grooves, on the end surfaces and the shaft of the magnetic core of the anchor for a time determined from the expression
Figure 00000001
, where c is the density of enamel, kg / m 3 , d is the thickness of the groove insulation, m, k is the yield of dry residue by current, kg / (A × s), and during electrophoretic deposition of the film-forming substance opposite each groove from the end of the magnetic the armature core creates a continuous rotational movement of the electrophoretic composition, for which rectangular permanent magnets are placed opposite each groove, the ends of which are 5-10 mm away from the end of the magnetic core, then after the expiration of time t the magnetic core of the armature is removed from the electrophore nical composition and deposited on the surface of the magnetic armature core film is heat-treated for 4-5 minutes at a temperature of 380-390 ° C.

Недостатком способа-прототипа является то, что осажденная на поверхности пазов пленка, имеет относительно низкую теплопроводность. Это затрудняет теплоотвод из роторной обмотки электрической машины в магнитный сердечник и в окружающую среду в процессе работы электродвигателя, что приводит к повышенному перегреву обмотки, и, в конечном итоге, к снижению надежности и долговечности электродвигателя.The disadvantage of the prototype method is that the film deposited on the surface of the grooves has a relatively low thermal conductivity. This makes it difficult to heat from the rotor winding of the electric machine to the magnetic core and to the environment during operation of the electric motor, which leads to increased overheating of the winding, and, ultimately, to reduce the reliability and durability of the electric motor.

Кроме того, пленка, осажденная по способу-прототипу на поверхность пазов статора, содержит в себе растворитель, поэтому при ее термообработке при температурах 380-390°C происходит вскипание растворителя и его интенсивный выход из пленки, что приводит к нарушению ее однородности, к появлению на ней пор и других дефектов, что снижает ее электрическую прочность, и, как следствие этого, надежность и долговечность двигателя.In addition, the film deposited by the prototype method onto the surface of the stator grooves contains a solvent, therefore, during its heat treatment at temperatures of 380-390 ° C, the solvent boils and its intensive exit from the film, which leads to a violation of its uniformity, leads to on it then and other defects, which reduces its electric strength, and, as a consequence of this, the reliability and durability of the engine.

Техническая задача, на которую направлено настоящее изобретение, состоит в повышении теплопроводности пазовой изоляции и ее качества.The technical problem to which the present invention is directed is to increase the thermal conductivity of the groove insulation and its quality.

Задача решается тем, что в способе изолировки пазов магнитных сердечников якорей микродвигателей, при котором магнитный сердечник якоря размещают по центру эластичного цилиндрического диэлектрического стакана, герметически охватывающего наружную поверхность магнитного сердечника якоря, устанавливают два электрода на расстоянии 20-30 мм от торцов магнитного сердечника якоря, заливают в упомянутый стакан электрофоретический состав при следующих отношениях компонентов электрофоретического состава (в объемных %):The problem is solved in that in the method of isolating the grooves of the magnetic cores of the micromotor anchors, in which the magnetic core of the armature is placed in the center of an elastic cylindrical dielectric cup hermetically covering the outer surface of the magnetic core of the armature, two electrodes are installed at a distance of 20-30 mm from the ends of the magnetic core of the armature, The electrophoretic composition is poured into the said glass in the following ratios of the components of the electrophoretic composition (in volume%):

лак ПЭ-939 марки В - (51,0÷25,5),varnish PE-939 grade B - (51.0 ÷ 25.5),

1% нашатырный спирт - 1% NH4OH - (13,0÷19,0),1% ammonia - 1% NH 4 OH - (13.0 ÷ 19.0),

этилцеллозольв - C4H10O2 - (12,0÷17,5),ethyl cellosolve - C 4 H 10 O 2 - (12.0 ÷ 17.5),

диоксан (С4Н8О2) - остальное,dioxane (C 4 H 8 O 2 ) - the rest,

подают на магнитный сердечник, положительный потенциал от источника постоянного напряжения, а на электроды подают отрицательный потенциал от упомянутого источника постоянного напряжения, и при плотностях тока, лежащих в диапазоне 2-10 мА/см2 проводят электрофоретическое осаждение пленкообразующего вещества в пазы, на торцевые поверхности и вал магнитного сердечника якоря в течение времени, определяемого из выражения

Figure 00000002
, где с - плотность эмали, кг/м3, d - толщина пазовой изоляции, м, k - выход сухого остатка по току, кг/(А×с), причем в процессе электрофоретического осаждения пленкообразующего напротив каждого паза с торцевой части магнитного сердечника якоря создают непрерывное вращательное движение электрофоретического состава, для чего помещают напротив каждого паза прямоугольные постоянные магниты, торцы которых удалены от торца магнитного сердечника на 5-10 мм, затем после истечения времени t магнитный сердечник якоря извлекают из электрофоретического состава и осажденную на поверхность магнитного сердечника якоря пленку подвергают термообработке, дополнительно в электрофоретический состав вводят 4÷6 объемных процента белых нанотрубок из нитрида бора, размер зерна которых не превышает 10÷20 нм, тщательно перемешивают состав до получения однородной массы и в указанном составе проводят анафоретическое осаждение диэлектрической пленки на поверхность пазов, после чего магнитный сердечник извлекают из электрофоретического состава, освобождают его от герметичного диэлектрического кожуха, помещают магнитные сердечники в вакуумный термошкаф, создают в нем разрежение 30÷40 Торр и при температуре 40÷50°C сушат осажденную на поверхность пазов пленку в течение 3÷5 минут, затем повышают температуру в термошкафу до 380÷390°C и запекают диэлектрическую пленку в течение 2-3 минут.fed to the magnetic core, the positive potential from the DC voltage source, and the negative potential from the mentioned DC voltage source is applied to the electrodes, and at current densities in the range of 2-10 mA / cm 2 electrophoretic deposition of the film-forming substance into the grooves is carried out on the end surfaces and the shaft of the magnetic core of the anchor for a time determined from the expression
Figure 00000002
, where c is the density of enamel, kg / m 3 , d is the thickness of the groove insulation, m, k is the output of the dry residue by current, kg / (A × s), moreover, during the electrophoretic deposition of the film-forming opposite each groove from the end of the magnetic core the anchors create a continuous rotational movement of the electrophoretic composition, for which rectangular permanent magnets are placed opposite each groove, the ends of which are 5-10 mm away from the end of the magnetic core, then after the expiration of time t, the magnetic core of the armature is removed from the electrophoretic of the composition and the film deposited on the surface of the magnetic core of the anchor is subjected to heat treatment; in addition, 4–6 volume percent of white boron nitride nanotubes with a grain size of no more than 10–20 nm are introduced into the electrophoretic composition, the composition is thoroughly mixed until a homogeneous mass is obtained and in the specified composition anaphoretic deposition of a dielectric film on the surface of the grooves, after which the magnetic core is removed from the electrophoretic composition, free it from sealed dielectric skin ha, put the magnetic cores in a vacuum oven, create a vacuum of 30 ÷ 40 Torr in it and at a temperature of 40 ÷ 50 ° C dry the film deposited on the surface of the grooves for 3 ÷ 5 minutes, then increase the temperature in the oven to 380 ÷ 390 ° C and bake the dielectric film for 2-3 minutes.

На фиг. 1 представлена схема реализации заявляемого способа. На фиг. 2 схематически изображен торец магнитного сердечника в диэлектрическом стакане. На фиг. 3 схематически изображен магнитодержатель. Фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 служат для пояснения сущности изобретения.In FIG. 1 presents a diagram of the implementation of the proposed method. In FIG. 2 schematically shows the end face of a magnetic core in a dielectric cup. In FIG. 3 schematically shows a magnet holder. FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 serve to clarify the invention.

На фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 введены следующие обозначения:In FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 the following notation is introduced:

1 - магнитный сердечник; 2 - пазы; 3 - вал; 4 - торец магнитного сердечника; 5 - диэлектрический стакан; 6 - нижний электрод; 7 - диэлектрическая втулка; 8 - верхний электрод-фланец; 9 - постоянные прямоугольные магниты; 10 - держатель магнитов, 11 - отверстие в верхнем электроде-фланце; 12 - гофры для закрепления держателя магнитов; 13 - источник постоянного напряжения; 14 - амперметр.1 - magnetic core; 2 - grooves; 3 - shaft; 4 - end face of the magnetic core; 5 - dielectric glass; 6 - lower electrode; 7 - dielectric sleeve; 8 - upper electrode-flange; 9 - permanent rectangular magnets; 10 - magnet holder, 11 - hole in the upper electrode-flange; 12 - corrugations for fixing the magnet holder; 13 - a constant voltage source; 14 - ammeter.

На фиг. 2 и фиг. 3 введены те же обозначения, что и на фиг. 1, кроме позиции 15 на фиг. 3, которой обозначены выступы на внутренней поверхности магнитодержателя, в прорезях которых закреплены постоянные прямоугольные магниты 9.In FIG. 2 and FIG. 3, the same notation is introduced as in FIG. 1 except position 15 in FIG. 3, which indicates the protrusions on the inner surface of the magnet holder, in the slots of which are fixed permanent rectangular magnets 9.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Изоляция обмоток электрической машины является одним из наиболее важных ее элементов. Она должна обладать одновременно целым комплексом свойств: теплостойкостью, нагревостойкостью, высокой электрической и механической прочностью, стойкостью к воздействию пропиточных составов, технологичностью.The insulation of the windings of an electric machine is one of its most important elements. It should possess simultaneously a whole range of properties: heat resistance, heat resistance, high electrical and mechanical strength, resistance to the effects of impregnating compounds, manufacturability.

В процессе изготовления изоляционных конструкций, изолировки обмоток и укладки их в пазы изоляционный материал может подвергаться резке, гибке, формовке, склеиванию, запечке, пропитке и т.п. При этом материал не должен рваться, растрескиваться, расслаиваться, утоняться, терять свою механическую и электрическую прочность.In the process of manufacturing insulating structures, insulating windings and laying them in grooves, the insulating material can be cut, bent, molded, glued, baked, impregnated, etc. In this case, the material should not tear, crack, delaminate, thin, lose its mechanical and electrical strength.

Наиболее распространенным в настоящее время способом изолировки пазов магнитных сердечников статоров электрических машин является способ, при котором в пазы укладывают изготовленные из изоляционной пленки пазовые короба. Такой способ позволяет механизировать процесс изолировки, но имеет ряд недостатков, указанных выше. Этот способ, обычно применяется для крупногабаритных статоров. В микродвигателях, у которых размер шлица паза приближается к миллиметру, а в короткозамкнутых якорях, у которых шлицы вообще отсутствуют, процесс изолировки лентой весьма затруднен, поэтому изолировку таких электродвигателей осуществляют вручную, что приводит к низкой производительности труда.Currently, the most common method of isolating the grooves of the magnetic cores of the stators of electric machines is the method in which groove ducts made of insulating film are laid in the grooves. This method allows you to mechanize the process of isolation, but has a number of disadvantages mentioned above. This method is usually used for large stators. In micromotors, in which the size of the slot of the groove is close to a millimeter, and in short-circuited anchors, in which there are no slots at all, the process of isolating with tape is very difficult, so the isolation of such motors is carried out manually, which leads to low labor productivity.

Наилучший способ изготовления пазовой изоляции электроосаждением, который описан в прототипе.The best method of manufacturing slot insulation by electrodeposition, which is described in the prototype.

Электроосаждение как метод получения лакокрасочных покрытий нашел промышленное применение примерно в середине 60-х годов. Быстрое распространение этого метода связано с целым рядом достоинств, из которых наиболее существенными являются:Electrodeposition as a method of obtaining coatings found industrial application around the mid-60s. The rapid spread of this method is associated with a number of advantages, of which the most significant are:

а) высокая равномерность получаемых покрытий по толщине и ее относительная независимость от конфигурации и габаритов изделия;a) high uniformity of the resulting coatings in thickness and its relative independence from the configuration and dimensions of the product;

б) более высокая коррозионная стойкость осаждаемых пленок по сравнению с пленками, полученными традиционным способом;b) higher corrosion resistance of the deposited films in comparison with films obtained in the traditional way;

с) высокая экономичность при достаточно большой производительности;c) high efficiency with a sufficiently large productivity;

д) возможность регулирования толщины пленок с помощью изменения плотности тока или потенциала;d) the ability to control the thickness of the films by changing the current density or potential;

е) быстрота роста покрытий;e) the growth rate of coatings;

ж) возможность автоматизации технологического процесса и проведение его при обычных условиях (комнатной температуре и нормальном давлении).g) the ability to automate the process and conduct it under ordinary conditions (room temperature and normal pressure).

Электрохимические полимерные покрытия - одно из направлений современного развития лакокрасочной технологии.Electrochemical polymer coatings are one of the areas of modern development of paint and varnish technology.

Практическое применение электрохимических полимерных покрытий сдерживается недостаточной изученностью процессов формирования пленки на подложке.The practical use of electrochemical polymer coatings is constrained by insufficient knowledge of the processes of film formation on the substrate.

Методика нанесения эмальизоляции состоит в следующем. В ванну с электрофоретическим составом погружается изделие, к которому подведен один из полюсов источника постоянного тока. Под действием постоянного электрического поля в среде с высокой диэлектрической проницаемостью осуществляется перенос ионов или ионизированных мицелл пленкообразователя в направлении приложенного поля (к изделию). Осаждение пленкообразующего материала начинается на острых кромках и выступах изделия, плотность заряда на которых наиболее высока. По мере увеличения осажденного слоя происходит перераспределение силовых линий поля, и пленка равномерной толщины покрывает все изделие.The method of applying enamel insulation is as follows. An article is immersed in a bath with an electrophoretic composition, to which one of the poles of a direct current source is connected. Under the influence of a constant electric field in a medium with high dielectric constant, ions or ionized micelles of the film former are transferred in the direction of the applied field (to the product). The deposition of film-forming material begins on the sharp edges and protrusions of the product, the charge density on which is the highest. As the deposited layer increases, the field lines of force are redistributed, and a film of uniform thickness covers the entire product.

Выход осадка зависит от продолжительности электроосаждения и от количества поглощенного электричества и лимитируется электрическим сопротивлением полученного слоя. По мере нарастания толщины покрытия она вначале возрастает линейно от времени осаждения, затем, при достижении некоторой критической толщины пленки, зависящей от свойств состава, происходит уменьшение плотности тока и снижение скорости электроосаждения. Поэтому электроосаждение можно рассматривать как процесс с саморегулирующимися значениями толщины и сплошности покрытий.The precipitate output depends on the duration of electrodeposition and on the amount of absorbed electricity and is limited by the electrical resistance of the resulting layer. As the thickness of the coating increases, it initially increases linearly with the deposition time, then, upon reaching a certain critical film thickness, which depends on the composition properties, the current density decreases and the electrodeposition rate decreases. Therefore, electrodeposition can be considered as a process with self-regulating values of the thickness and continuity of coatings.

Полиион пленкообразующего в составе должен нести заряд, противоположный по знаку заряду изделия. В соответствии с этим различают электроосаждение на аноде, или анодное осаждение (анафорез), и электроосаждение на катоде, или катодное осаждение (катафорез).The film-forming polyion in the composition should carry a charge opposite in sign to the charge of the product. Accordingly, electrodeposition at the anode, or anode deposition (anaphoresis), and electrodeposition at the cathode, or cathode deposition (cataphoresis) are distinguished.

Основное достоинство электрофоретического эмалирования проводов, по сравнению с традиционными методами эмалирования - возможность наложения равномерной изоляции необходимой толщины за один цикл, в том числе и на острых углах изделий, поскольку толщина наносимого покрытия легко регулируется изменением подаваемого на электроды напряжения и времени электроосаждения.The main advantage of electrophoretic enameling of wires, in comparison with traditional enameling methods, is the possibility of applying uniform insulation of the required thickness in one cycle, including at the sharp corners of the products, since the thickness of the applied coating is easily controlled by changing the voltage and electrodeposition time applied to the electrodes.

Основными характеристиками электрофоретических систем являются: рассеивающая способность, условный выход по току, удельная электропроводность.The main characteristics of electrophoretic systems are: dissipating ability, conditional current output, electrical conductivity.

Под рассеивающей способностью понимают свойство лакокрасочного материала проникать в труднодоступные места изделий и образовывать равномерные по толщине покрытия. Рассеивающая способность зависит от режима электроосаждения и от состава материала (пленкообразующего, растворителя, электролита и др.).By scattering power is understood the property of a paint and varnish material to penetrate into inaccessible places of products and to form coatings uniform in thickness. The scattering ability depends on the electrodeposition mode and on the composition of the material (film-forming, solvent, electrolyte, etc.).

Условный выход по току показывает, сколько лакокрасочного материала осаждается на поверхности изделия при протекании определенного количества электричества. Этот показатель важен для оценки энергозатрат.The conditional current output shows how much paint material is deposited on the surface of the product when a certain amount of electricity flows. This indicator is important for estimating energy costs.

Удельная электропроводность - величина, показывающая способность лакокрасочного материала проводить электрический ток. Она зависит от природы пленкообразующего, pH (кислотности) и температуры состава. Поскольку единой теории электрофореза нет, то поиск составов, обладающих электрофоретическими свойствами, и отработка режимов электрофореза осуществляется экспериментально.Electrical conductivity is a value that shows the ability of a paint and varnish material to conduct electric current. It depends on the nature of the film-forming, pH (acidity) and temperature of the composition. Since there is no unified theory of electrophoresis, the search for compounds with electrophoretic properties and the development of electrophoresis are carried out experimentally.

Для изоляции проводов электродвигателей по нагревостойкости соответствующей классу F (155°C) или классу Н (180°C) используют наиболее распространенный в отечественной кабельной промышленности лак электроизоляционный ПЭ-939 ТУ 16-504.026-74.To insulate the wires of electric motors for heat resistance corresponding to class F (155 ° C) or class H (180 ° C), the most common in the domestic cable industry electrical varnish insulating PE-939 TU 16-504.026-74 is used.

В исходном состоянии лак ПЭ-939 не обладает электрофоретическими свойствами, и его наносят на поверхность движущейся проволоки последовательными слоями, пропуская проволоку через узел нанесения эмали и калибры, соответствующего диаметра. Каждый слой нанесенной эмалевой пленки подвергают тепловому воздействию, в процессе которого пленку отверждают.In the initial state, PE-939 varnish does not have electrophoretic properties, and it is applied to the surface of a moving wire in successive layers, passing the wire through an enamel and gauge application unit of the appropriate diameter. Each layer of the applied enamel film is subjected to heat, during which the film is cured.

На наш взгляд, целесообразно для изолировки пазов магнитных сердечников статоров электродвигателей класса F (155°C) или класса Н (180°C) применять тот же лак ПЭ-939, который используют для эмалирования проводов, так как в этом случае тепловые такие характеристики, как, например, коэффициент теплового расширения, у проводов и корпусной изоляции будут одинаковы, что должно привести к повышению надежности изоляции электродвигателя. Лак ПЭ-939 выпускают трех марок А, Б и В, отличающихся по вязкости, которая определяется количеством пленкообразующего в нем. Наиболее вязким является лак ПЭ-939 марки В.In our opinion, it is advisable to insulate the grooves of the magnetic cores of the stators of electric motors of class F (155 ° C) or class H (180 ° C) to use the same varnish PE-939, which is used to enamel the wires, since in this case the thermal characteristics are such as the coefficient of thermal expansion, the wires and case insulation will be the same, which should lead to increased reliability of the insulation of the electric motor. PE-939 varnish is produced in three grades A, B and C, differing in viscosity, which is determined by the amount of film-forming in it. The most viscous is varnish PE-939 grade B.

Выявление в прототипе оптимального компонентного соотношения в электрофоретическом составе осуществляли экспериментальным путем, с применением теории планирования эксперимента. Было выявлено, что процесс электроосаждения эмальизоляции можно реализовать при следующих отношениях компонентов электрофоретического состава (в мл/л):Identification in the prototype of the optimal component ratio in the electrophoretic composition was carried out experimentally, using the theory of experimental design. It was found that the process of electrodeposition of enamel insulation can be implemented with the following ratios of the components of the electrophoretic composition (in ml / l):

лак ПЭ-939 марки В - (510÷255),varnish PE-939 grade B - (510 ÷ 255),

1% нашатырный спирт - 1% NH4OH - (130÷190),1% ammonia - 1% NH 4 OH - (130 ÷ 190),

этилцеллозольв - С4Н10О2 - (120÷175),ethyl cellosolve - С 4 Н 10 О 2 - (120 ÷ 175),

диоксан (С4Н8О2) - остальное.dioxane (C 4 H 8 O 2 ) - the rest.

Электрофоретическое осаждение пленкообразующего вещества происходит при всех указанных соотношениях компонентов. Выход концентрации компонентов электрофоретического состава за указанные диапазоны приводит к снижению качественных показателей эмальизоляции (равномерность пленки, электрическая и механическая прочность и др.).Electrophoretic deposition of the film-forming substance occurs at all the specified ratios of the components. The output of the concentration of the components of the electrophoretic composition beyond the indicated ranges leads to a decrease in the quality indicators of enamel insulation (film uniformity, electrical and mechanical strength, etc.).

При указанном соотношении компонентов электрофоретического состава величина получаемой толщины электрофоретической пленки зависит от плотности тока электрофореза и времени проведения электроосаждения. Было установлено, что качественные пленки получаются в диапазоне плотностей тока от 2 мА/см2 до 10 мА/см2. При плотностях тока с величиной меньше 2 мА/см2 пленка становится рыхлой, и качество эмальизоляции ухудшается. Увеличение плотностей тока за 10 мА/см2 приводит к повышенному растворению материала проволоки, к дефектообразованию в осажденной пленке, что также ухудшает качество эмальизоляции.With the indicated ratio of the components of the electrophoretic composition, the value of the obtained thickness of the electrophoretic film depends on the current density of the electrophoresis and the time of electrodeposition. It was found that high-quality films are obtained in the range of current densities from 2 mA / cm 2 to 10 mA / cm 2 . At current densities of less than 2 mA / cm 2, the film becomes loose, and the quality of enamel insulation is deteriorating. An increase in current densities over 10 mA / cm 2 leads to increased dissolution of the wire material, to defect formation in the deposited film, which also affects the quality of enamel insulation.

Время проведения электроосаждения пленкообразующего зависит от плотности тока и требуемой толщины пленки. Рассмотрим процесс нанесения эмальизоляции более подробно.The time of the electrodeposition of the film-forming depends on the current density and the required film thickness. Consider the process of applying enamel insulation in more detail.

Масса m пленкообразующего вещества, осевшая на металлическую основу прямо пропорциональна прошедшему через электрофоретический состав заряду q: m=kq (1).The mass m of the film-forming substance deposited on a metal base is directly proportional to the charge q passing through the electrophoretic composition: m = kq (1).

В свою очередь, q=J×t (2), где k - выход сухого остатка пленкообразующего по току, кг/(А×с), ток электрофореза J, А; и t - время электрофореза, с.In turn, q = J × t (2), where k is the output of the dry film-forming residue by current, kg / (A × s), electrophoresis current J, A; and t is the time of electrophoresis, s.

Подставив в формулу (1) выражение (2), получим: m=kJt (3).Substituting expression (2) into formula (1), we obtain: m = kJt (3).

Выразим ток J через произведение плотности тока j на площадь S части поверхности проволоки, погруженной в электрофоретический состав:We express the current J through the product of the current density j by the area S of the surface part of the wire immersed in the electrophoretic composition:

J=jS (4), где S - площадь магнитного сердечника, на которую осаждают пленку, м2.J = jS (4), where S is the area of the magnetic core onto which the film is deposited, m 2 .

Подставив выражение (4) в выражение (3), получим: m=kSjt . (5)Substituting expression (4) into expression (3), we obtain: m = kSjt. (5)

С другой стороны, массу m эмалевой пленки площади S магнитного сердечника можно определить по формуле: m=cV=cSd (6), где с - плотность эмали, кг/м3; d - толщина эмалевой изоляции, м, V - объем изоляционной пленки. Приравняв правые части выражений (4) и (6) друг к другу и преобразовав полученное выражение относительно времени электрофореза t, получим:

Figure 00000003
(7).On the other hand, the mass m of the enamel film of area S of the magnetic core can be determined by the formula: m = cV = cSd (6), where c is the enamel density, kg / m 3 ; d is the thickness of the enamel insulation, m, V is the volume of the insulating film. Equating the right parts of expressions (4) and (6) to each other and transforming the resulting expression with respect to the time of electrophoresis t, we obtain:
Figure 00000003
(7).

Для лучшего проникновения электрофоретического состава в пазы якоря, напротив каждого паза с торцевой части магнитного сердечника якоря создают непрерывное вращательное движение электрофоретического состава, для чего помещают напротив каждого паза прямоугольные постоянные магниты, торцы которых удалены от поверхности пазов на 5-10 мм. Непрерывное вращательное движение электропроводящей жидкости при обтекании углов прямоугольного магнита электрическим током в жидкости обнаружено Николаевым Г.В и описано в работе [4]. Электрофоретический состав является электропроводящей жидкостью, а процесс электроосаждения сопровождается протеканием тока в жидкости. Установление постоянных прямоугольных магнитов 9 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) напротив каждого из пазов якоря не только способствует лучшему перемешиванию состава и проникновению пленкообразующего в пазы магнитного сердечника, но и создает дополнительные положительные эффекты: повышает выход пленкообразующего по току, что приводит к ускорению процесса изолировки магнитного сердечника, и, кроме того, осажденная в магнитном поле изоляционная плена на поверхность магнитного сердечника имеет более высокую механическую и электрическую прочность, чем пленка той же толщины из того же состава, осажденная на поверхность магнитного сердечника в тех же режимах, но без воздействия на процесс электроосаждения магнитным полем. Выбор расстояния торцов магнитов от торца магнитного сердечника (10-20) мм обусловлен следующими обстоятельствами. Расстояние менее 10 мм достаточно трудно обеспечить при сборке устройства из-за разброса размеров магнитов и оснастки устройства. Кроме того, при расстояниях меньше 10 мм резко снижается рассеивающая способность электрофоретического состава, что ухудшает качество осаждаемых на поверхность пазов пленок. При расстоянии более 20 мм снижается эффективность применения магнитов.For better penetration of the electrophoretic composition into the grooves of the armature, opposite to each groove from the end part of the magnetic core of the armature, a continuous rotational movement of the electrophoretic composition is created, for which rectangular permanent magnets are placed opposite each groove, the ends of which are 5-10 mm from the surface of the grooves. Continuous rotational motion of an electrically conductive fluid during the flow of electric current around the corners of a rectangular magnet in a fluid was discovered by G. Nikolaev and described in [4]. The electrophoretic composition is an electrically conductive fluid, and the process of electrodeposition is accompanied by the flow of current in the fluid. The establishment of permanent rectangular magnets 9 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3) opposite each of the anchor slots not only contributes to better mixing of the composition and penetration of the film-forming magnetic core into the grooves, but also creates additional positive effects: it increases the film-forming current output, which leads to acceleration of the process of insulating the magnetic core, and, in addition, the insulating film deposited in the magnetic field on the surface of the magnetic core has a higher mechanical and electrical strength, than a film of the same thickness from the same composition deposited on the surface of a magnetic core in the same modes, but without affecting the process of electrodeposition by a magnetic field. The choice of the distance of the ends of the magnets from the end of the magnetic core (10-20) mm is due to the following circumstances. A distance of less than 10 mm is difficult enough to ensure when assembling the device due to the variation in the size of the magnets and the equipment of the device. In addition, at distances less than 10 mm, the scattering power of the electrophoretic composition sharply decreases, which affects the quality of the films deposited on the surface of the grooves. With a distance of more than 20 mm, the effectiveness of the use of magnets decreases.

Однако теплопроводность электрофоретических пленок, осаждаемых на поверхность пазов по способу-прототипу, низка и составляет величину λ=0,2 Вт/м×К. Низкая теплопроводность пазовой изоляции, роль которой в прототипе выполняет электоосажденная на поверхность пазов диэлектрическая пленка, создает высокое тепловое сопротивление на границе обмотка - магнитный сердечник, который, помимо прочего, выполняет роль радиатора, служащего для теплоотвода из обмотки. Высокое тепловое сопротивление корпусной изоляции приводит к тому, что в процессе эксплуатации электрической машины тепло из обмотки в магнитный сердечник якоря и в окружающую среду отводится плохо, что вызывает повышенные температурные нагрузки на витковую изоляцию обмотки, и, как следствие этого, приводит возрастанию вероятности отказа обмотки, к снижению ее надежности и долговечности.However, the thermal conductivity of electrophoretic films deposited on the surface of the grooves according to the prototype method is low and amounts to λ = 0.2 W / m × K. The low thermal conductivity of the groove insulation, the role of which in the prototype is played by a dielectric film deposited on the groove surface of the grooves, creates a high thermal resistance at the boundary of the winding - the magnetic core, which, among other things, acts as a radiator for heat removal from the winding. The high thermal resistance of the case insulation leads to the fact that during operation of the electric machine, heat from the winding to the magnetic core of the armature and to the environment is poorly removed, which causes increased temperature loads on the winding insulation of the winding, and, as a result, increases the probability of winding failure , to reduce its reliability and durability.

В заявляемом способе в электрофоретический состав, приведенный в прототипе, дополнительно вводят 4÷6 объемных процента белых нанотрубок из нитрида бора. Выбор белых нанотрубок из нитрида бора в качестве наполнителя обусловлен тем, что указанный материал обладает уникальными свойствами. С одной стороны, он является диэлектриком с объемным сопротивлением порядка (1015÷1016) Ом×м, так как ширина запрещенной зоны у этого материала составляет около 6 эВ. С другой стороны, он обладает рекордно высокой теплопроводностью, на 4 порядка превышающую теплопроводность материала корпусной изоляции и составляет величину λ=3000 Вт/м×К [4, 5].In the claimed method, 4 ÷ 6 volume percent of white boron nitride nanotubes are additionally introduced into the electrophoretic composition shown in the prototype. The choice of white nanotubes from boron nitride as a filler is due to the fact that this material has unique properties. On the one hand, it is an insulator with a volume resistance of the order of (10 15 ÷ 10 16 ) Ohm × m, since the band gap of this material is about 6 eV. On the other hand, it has a record high thermal conductivity, 4 orders of magnitude higher than the thermal conductivity of the body insulation material and amounts to λ = 3000 W / m × K [4, 5].

Дополнительное введение в электрофоретический состав 4÷6 объемных процента белых нанотрубок из нитрида бора оказывает незначительное влияние на электрофоретические свойства состава, но в значительной мере повышает теплопроводность осажденных на поверхность пазов диэлектрических пленок, не влияя на их электроизоляционные свойства.An additional introduction of 4–6 volume percent of white boron nitride nanotubes into the electrophoretic composition has a negligible effect on the electrophoretic properties of the composition, but significantly increases the thermal conductivity of dielectric films deposited on the groove surface without affecting their electrical insulating properties.

Выбор диапазона объемного содержания в составе наполнителя из белых нанотрубок нитрида бора был обусловлен следующими соображениями. При концентрации белых нанотрубок нитрида бора ниже, чем 4 объемных процента, снижается теплопроводность электрофоретически осажденных пленок, а при концентрациях выше 6 объемных процента резко снижается рассеивающая способность электрофоретического состава.The choice of the range of volumetric contents in the composition of the filler of white nanotubes of boron nitride was due to the following considerations. At a concentration of white boron nitride nanotubes lower than 4 volume percent, the thermal conductivity of the electrophoretically deposited films decreases, and at concentrations above 6 volume percent the scattering power of the electrophoretic composition sharply decreases.

Выбор размера частиц зерен нанотрубок в диапазоне 10÷20 нм обусловлен следующим. Получение нанотрубок размером менее 10 нм затруднено. При размере нанотрубок более 20 нм, могут образовываться на поверхности пазов шероховатости, снижающие качество изоляционных пленок.The choice of particle size of nanotube grains in the range of 10–20 nm is due to the following. Obtaining nanotubes less than 10 nm in size is difficult. When the nanotube size is more than 20 nm, roughness can form on the surface of the grooves, which reduce the quality of the insulation films.

Для обоснования выбора указанного диапазона концентрации нанотрубок из нитрида бора были проведены эксперименты. Сущность этих экспериментов заключалась в следующем. Две пластины из электротехнической стали марки 2013, которая применяется для изготовления магнитных сердечников якорей электродвигателей, толщина которых была равна 1 мм, а размеры 15×50 мм, устанавливались плоскостями параллельно друг другу на расстоянии 20 мм и закреплялись в диэлектрической крышке и к ним подключалось постоянное напряжение. После этого пластины погружались в сосуд, наполненный электрофоретическим составом, состоящим из следующих компонентов, в объемных %:To substantiate the choice of the indicated concentration range of boron nitride nanotubes, experiments were performed. The essence of these experiments was as follows. Two plates made of electrical steel of the brand 2013, which is used for the manufacture of magnetic cores of electric motor anchors, the thickness of which was 1 mm and the dimensions 15 × 50 mm, were installed by planes parallel to each other at a distance of 20 mm and fixed in a dielectric cover and a constant was connected to them voltage. After this, the plates were immersed in a vessel filled with an electrophoretic composition, consisting of the following components, in volume%:

лак ПЭ-939 марки В - (51,0÷25,5),varnish PE-939 grade B - (51.0 ÷ 25.5),

1% нашатырный спирт - 1% NH4OH - (13,0÷19,0),1% ammonia - 1% NH 4 OH - (13.0 ÷ 19.0),

этилцеллозольв - C4H10O2 - (12,0÷17,5),ethyl cellosolve - C 4 H 10 O 2 - (12.0 ÷ 17.5),

диоксан (С4Н8О2) - остальное.dioxane (C 4 H 8 O 2 ) - the rest.

В состав всыпали порошок нанотрубок из нитрида бора и от опыта к опыту последовательно увеличивали его концентрацию от 1 до 8 объемных процентов. После введения в электрофоретический состав белых нанотрубок из нитрида бора состав тщательно перемешивали, для равномерного распределения порошка нанотрубок по объему электрофоретического состава. Осаждение пленок на пластину-анод осуществляли при плотности тока j=6 мА/см2 в течение одинакового времени равного t=150 с. При каждой фиксированной концентрации белых нанотрубок в электрофоретическом составе осаждение вели не менее чем на 4 образцах пластин. После электрофоретического осаждения пленок их извлекали из электрофоретического состава и подвергали термообработке: две из 4 пластин сушили как в прототипе в течение (4÷5) минут при температуре (380÷390)°C, а две других - по заявляемому способу в вакуумном термошкафу, где создавали разрежение (30÷40) Торр и при температуре (40÷50)°C сушили осажденную на поверхность пластин пленку в течение 3÷5 минут. Затем повышали температуру в термошкафу до (380÷390)°C и запекали диэлектрическую пленку в течение 2-3 минут. Исследования теплопроводности электрофоретически осажденных пленок проводили на приборе LFA447 при температуре 25°C. Экспериментально определяемой характеристикой тепловых свойств пленок являлась их температуропроводность, используя которую определяли теплопроводность пленок. Измерение температуропроводности было основано на методе вспышки. Данный метод удовлетворял требованиям ГОСТ 8.140.-82 и ГОСТ 8.141-75. Высохшие пленки подвергались пробою постоянным напряжением, при использовании универсальной пробивной установки УПУ-10. Пробой осуществляли путем подвода 5 мм шарика-электрода к пленке и подачи на него напряжения от УПУ-10. При этом пластина, на которую была осаждена пленка, заземлялась. Поскольку электрофоретическая пленка осаждалась на обе стороны анода (со стороны, повернутой к катоду и с обратной стороны), то определялось среднее пробивное напряжение с каждой стороны анода. Среднее пробивное напряжение определялась по результатам пробоя пленки, не менее чем в 5 точках осажденной пленки с каждой стороны анодной пластины. Рассеивающую способность электрофоретического состава оценивали по отношению среднего пробивного напряжения пленки, определенного с обратной стороны пластины к среднему напряжению пробивного напряжения пленки, со стороны, обращенной к катоду. Рассеивающая способность тем лучше, чем ближе к 1 отношение указанных средних значений пробивных напряжений.Powder of boron nitride nanotubes was poured into the composition, and from experiment to experiment, its concentration was successively increased from 1 to 8 volume percent. After the introduction of white nanotubes of boron nitride into the electrophoretic composition, the composition was thoroughly mixed to distribute the nanotube powder uniformly over the volume of the electrophoretic composition. The films were deposited onto the anode plate at a current density of j = 6 mA / cm 2 for the same time t = 150 s. For each fixed concentration of white nanotubes in the electrophoretic composition, deposition was performed on at least 4 wafer samples. After electrophoretic deposition of the films, they were removed from the electrophoretic composition and subjected to heat treatment: two of the 4 plates were dried as in the prototype for (4 ÷ 5) minutes at a temperature of (380 ÷ 390) ° C, and the other two, according to the claimed method, in a vacuum oven, where a vacuum of (30–40) Torr was created, and at a temperature of (40–50) ° C, the film deposited on the surface of the plates was dried for 3–5 minutes. Then, the temperature in the oven was raised to (380 ÷ 390) ° C and the dielectric film was baked for 2-3 minutes. Investigations of the thermal conductivity of electrophoretically deposited films were carried out on an LFA447 instrument at a temperature of 25 ° C. The experimentally determined characteristic of the thermal properties of the films was their thermal diffusivity, using which the thermal conductivity of the films was determined. The thermal diffusivity measurement was based on the flash method. This method met the requirements of GOST 8.140.-82 and GOST 8.141-75. The dried films were subjected to breakdown by a constant voltage when using the universal punching unit UPU-10. The breakdown was carried out by supplying a 5 mm ball electrode to the film and applying voltage from UPU-10 to it. In this case, the plate on which the film was deposited was grounded. Since the electrophoretic film was deposited on both sides of the anode (from the side turned to the cathode and from the reverse side), the average breakdown voltage on each side of the anode was determined. The average breakdown voltage was determined by the breakdown of the film, at least at 5 points of the deposited film on each side of the anode plate. The scattering power of the electrophoretic composition was evaluated by the ratio of the average breakdown voltage of the film, determined from the back of the plate to the average voltage of the breakdown voltage of the film, from the side facing the cathode. The scattering power is better, the closer to 1 the ratio of the indicated average values of the breakdown voltage.

Исследования показали, что при увеличении объемного содержания в электрофоретическом состава нанотрубок из нитрида бора теплопроводность до концентраций 7% растет практически прямо пропорционально увеличению концентрации нанотрубок. Теплопроводность пленок увеличивается пропорционально концентрации и при превышении последней 7%, но угол наклона указанной зависимости становится намного меньше.Studies have shown that with an increase in the volume content in the electrophoretic composition of boron nitride nanotubes, thermal conductivity up to concentrations of 7% increases almost in direct proportion to the increase in the concentration of nanotubes. The thermal conductivity of the films increases in proportion to the concentration and when the last 7% is exceeded, but the angle of inclination of this dependence becomes much smaller.

В таблице 1 приведены некоторые экспериментальные результаты, позволяющие обосновать выбранные в заявляемом способе диапазоны величин и показать преимущества заявляемого способа, по сравнению со способом-прототипом.Table 1 shows some experimental results that make it possible to justify the ranges of values selected in the inventive method and show the advantages of the proposed method, compared with the prototype method.

Figure 00000004
Figure 00000004

Как следует из таблицы 1, теплопроводность пленок при добавлении в них нанотрубок из нитрида бора возрастает при увеличении концентрации трубок в составе. По сравнению с прототипом теплопроводность пленок в заявляемом способе в среднем в 2÷2,6 раза выше. Среднее пробивное напряжение пленок полученных по способу-прототипу, в среднем на 20% ниже, чем пробивное напряжение пленок аналогичной толщины, но полученных по заявляемому способу. Это объясняется тем, что в заявляемом способе сушка пленок осуществляется в два этапа, что позволяет избежать образования дефектов в сохнущих пленках. При увеличении концентрации нанотрубок за 6%, резко снижается рассеивающая способность состава. В частности, при концентрации в электрофоретическом составе нанотрубок из нитрида бора равной 7 объемных %, среднее пробивное напряжение с обратной стороны анода (не повернутой к катоду) становится ниже, чем среднее пробивное напряжение пленки, осажденной на сторону анода, повернутую к катоду, ниже на 30% (рассеивающая способность 0,7). При увеличении объемной концентрации нанотрубок за 8% рассеивающая способность электрофоретического состава резко снижается. Снижение рассеивающей способности приводит к тому, что пленка, осажденная в разные участки паза, будет иметь резко неоднородные электроизоляционные свойства, что существенно снижает надежность изоляции обмоток.As follows from table 1, the thermal conductivity of the films with the addition of boron nitride nanotubes in them increases with an increase in the concentration of tubes in the composition. Compared with the prototype, the thermal conductivity of the films in the claimed method is on average 2 ÷ 2.6 times higher. The average breakdown voltage of the films obtained by the prototype method is on average 20% lower than the breakdown voltage of films of a similar thickness, but obtained by the claimed method. This is because in the claimed method, the drying of the films is carried out in two stages, which avoids the formation of defects in the drying films. With an increase in the concentration of nanotubes over 6%, the scattering ability of the composition sharply decreases. In particular, when the concentration in the electrophoretic composition of boron nitride nanotubes is 7 vol%, the average breakdown voltage on the back of the anode (not turned to the cathode) becomes lower than the average breakdown voltage of the film deposited on the side of the anode turned to the cathode, lower by 30% (scattering power 0.7). With an increase in the volume concentration of nanotubes over 8%, the scattering ability of the electrophoretic composition sharply decreases. The decrease in scattering power leads to the fact that the film deposited in different sections of the groove will have sharply heterogeneous electrical insulation properties, which significantly reduces the reliability of the insulation of the windings.

Создание разрежения в термошкафу на первом этапе сушки электрофоретических пленок, осажденных на поверхность пазов, обусловлено следующими причинами.The creation of rarefaction in a heating cabinet at the first stage of drying electrophoretic films deposited on the surface of the grooves is due to the following reasons.

Запекание осажденных электрофоретическим путем пленок в способе-прототипе осуществляется при температуре (380÷390)°C приводит к вскипанию и интенсивному испарению из осажденных пленок растворителя и иных жидких фракций, что вызывает нарушение монолитности пленок и к образованию в них многочисленных дефектов. Чтобы этого не происходило, в заявляемом способе сушку пленок проводят в два этапа. На первом этапе в термошкафу создают разряжение и термообработку пленок производят при относительно низких температурах.The baking of the films deposited by electrophoretic method in the prototype method is carried out at a temperature of (380 ÷ 390) ° C, which leads to boiling and intensive evaporation of the solvent and other liquid fractions from the deposited films, which causes a violation of the monolithicity of the films and the formation of numerous defects in them. To avoid this, in the inventive method, the drying of the films is carried out in two stages. At the first stage, a vacuum is created in the heating cabinet and the films are heat treated at relatively low temperatures.

Известно, что чем ниже величина разрежения, тем меньше температура вскипания жидкости. Например, при разрежении 10 Торр вода закипает при 18°C. При разрежении в 50 Торр, вода начинает кипеть при сравнительно низкой температуре, равной 30°C. Растворитель, поскольку его температура кипения на (20÷40)°C выше температуры кипения воды, при разрежении (40÷50) Торр, начинает кипеть при температуре (40÷50)°C. Получение разрежения в (40÷50) Торр достаточно просто осуществляется относительно дешевыми форвакуумными насосами. Достаточно низкая температура кипения растворителя (диоксана) при давлении в (40÷50) Торр дает возможность получения указанного разрежения более дешевыми форвакуумными насосами. Поэтому первый этап сушки требует поднять температуру в термошкафу только до (40÷50)°C. При разрежении (40÷50) Торр и указанной выше температуре, испаритель улетучивается из обмотки в несколько раз интенсивнее, чем при нормальном давлении и температуре. Поэтому первый этап сушки в заявляемом способе потребует в 4-5 раз меньше энергозатрат, чем если бы указанный этап производили при нормальном давлении и температуре.It is known that the lower the vacuum, the lower the boiling point of the liquid. For example, at a pressure of 10 Torr, water boils at 18 ° C. With a vacuum of 50 Torr, the water begins to boil at a relatively low temperature of 30 ° C. The solvent, since its boiling point is (20–40) ° C higher than the boiling point of water, when rarefied (40–50) Torr, begins to boil at a temperature of (40–50) ° C. Obtaining a vacuum in (40 ÷ 50) Torr is quite simply carried out by relatively cheap fore-vacuum pumps. A sufficiently low boiling point of the solvent (dioxane) at a pressure of (40 ÷ 50) Torr makes it possible to obtain the indicated vacuum with cheaper fore-vacuum pumps. Therefore, the first stage of drying requires raising the temperature in the oven only to (40 ÷ 50) ° C. With a rarefaction (40 ÷ 50) Torr and the temperature indicated above, the evaporator evaporates from the winding several times more intensively than at normal pressure and temperature. Therefore, the first stage of drying in the claimed method will require 4-5 times less energy than if this stage was carried out at normal pressure and temperature.

Полное удаления растворителя из осажденных на поверхность пазов диэлектрических пленок при температуре (40÷50)°C и разрежение в (40÷50) Торр происходи в течении 3-5 минут. По истечению этого времени температуру в печи поднимают до 380÷3900°C и проводят окончательную сушку в течение 2-3 минут.Complete removal of the solvent from the dielectric films deposited on the surface of the grooves at a temperature of (40 ÷ 50) ° C and a vacuum at (40 ÷ 50) Torr occur within 3-5 minutes. After this time, the temperature in the furnace is raised to 380 ÷ 3900 ° C and the final drying is carried out for 2-3 minutes.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

По заявляемому способу производили изолировку пазов магнитного сердечника якоря электродвигателя АИР71В8, по номинальной мощности Рн=0,25 кВт. Число полюсов, 2р=8.According to the claimed method, the grooves of the magnetic core of the armature of the AIR71V8 electric motor were insulated, by the rated power Рн = 0.25 kW. The number of poles, 2p = 8.

Магнитный сердечник 1 якоря размещали в эластичный герметический стакан 5, (см. фиг. .1), выполненный из маслостойкой резины «Эластосил R 502/80», таким образом, чтобы упомянутый стакан плотно прилегал к наружной поверхности магнитного сердечника. Размещение магнитного сердечника в герметичный стакан 5 позволяло предотвратить электроосаждение изоляционной пленки на образующую поверхность магнитного сердечника 1, что давало возможность исключить непроизводительные затраты электрофоретического состава, снизить ток электрофореза и исключить последующую операцию очистки упомянутой поверхности, от осевшей на него электрофоретической изоляционной пленки.The magnetic core 1 of the anchor was placed in an elastic airtight cup 5, (see Fig. 1), made of oil-resistant rubber "Elastosil R 502/80", so that the said cup fits snugly on the outer surface of the magnetic core. Placing the magnetic core in a sealed cup 5 made it possible to prevent electrodeposition of the insulating film on the forming surface of the magnetic core 1, which made it possible to eliminate the unproductive costs of the electrophoretic composition, reduce the electrophoresis current, and exclude the subsequent operation of cleaning the said surface from the electrophoretic insulation film deposited on it.

На внутренней поверхности стакана 5 на расстоянии 25 мм от торцов магнитного сердечника были выполнены по два выступа в виде гофр 12 (фиг. 1) между которыми размещались магнитодержатели 10. Магнитодержатели 10 (см. фиг. 2) были выполнены виде стального кольца, внешний диаметр которого был равен диаметру магнитного сердечника и составлял величину 80 мм. На внутренней образующей поверхности кольца магнитодержателей были выполнены выступы, в количестве 36 штук, в прорезях каждого из которых размещался постоянный прямоугольный неодимовый магнит 9, сечением (3×3) мм2 и длиной 20 мм. Толщина пластины, из которой были выполнены магнитодержатели 10, равнялась 5 мм. Постоянные прямоугольные магниты 9 располагались в стакане таким образом (фиг 1, фиг. 2), чтобы торец каждого из них находился над соответствующем пазом магнитного сердечника якоря. Расстояние между торцом паза 4 и торцами магнитов 9 было равно 7 мм. Вал 3 магнитного сердечника проходил по центральной оси магнитодержателей 10. Вал 3, выходящий из одного торца 4 магнитного сердечника 1 (на фиг. 1 он показан внизу) вставлялся в диэлектрическую втулку 7, в выемке нижнего электрода 6. Вывод нижнего электрода 6 наружу осуществлялся через отверстие в диэлектрическом стакане 5. Диаметр упомянутого вывода нижнего электрода 6 был несколько больше, чем диаметр отверстия в стакане, за счет чего в месте выхода вывода электрода осуществлялось герметичное уплотнение, не позволяющее в дальнейшем вытекать электрофоретическому составу из стакана наружу. Вал 3, выходящий из другого торца 4 магнитного сердечника 1 (показан на фиг. 1 вверху), свободно выходил через отверстие 11 в верхнем электроде-фланце 8.On the inner surface of the glass 5 at a distance of 25 mm from the ends of the magnetic core, two protrusions were made in the form of corrugations 12 (Fig. 1) between which the magnet holders 10 were placed. The magnet holders 10 (see Fig. 2) were made in the form of a steel ring, outer diameter which was equal to the diameter of the magnetic core and amounted to 80 mm. On the inner forming surface of the magnet holder ring, protrusions were made in the amount of 36 pieces, in the slots of each of which there was a permanent rectangular neodymium magnet 9 with a cross section of (3 × 3) mm 2 and a length of 20 mm. The thickness of the plate from which the magnetic holders 10 were made was 5 mm. Permanent rectangular magnets 9 were located in the glass in such a way (Fig. 1, Fig. 2) so that the end of each of them was above the corresponding groove of the magnetic core of the armature. The distance between the end of the groove 4 and the ends of the magnets 9 was equal to 7 mm The shaft 3 of the magnetic core passed along the central axis of the magnetic holders 10. The shaft 3, coming from one end 4 of the magnetic core 1 (shown in Fig. 1 below) was inserted into the dielectric sleeve 7, in the recess of the lower electrode 6. The output of the lower electrode 6 to the outside was carried out through the hole in the dielectric cup 5. The diameter of the aforementioned terminal of the lower electrode 6 was slightly larger than the diameter of the hole in the cup, due to which a hermetic seal was made at the exit point of the electrode outlet, which prevented further leakage lektroforeticheskomu composition of the glass outside. The shaft 3 emerging from the other end 4 of the magnetic core 1 (shown in Fig. 1 above) freely exited through the hole 11 in the upper electrode-flange 8.

Расстояние δ от торцов 4 магнитного сердечника 1 якоря, до нижнего электрода 6 и верхнего электрода-фланца 8 выбирали в диапазоне 10-20 мм. Выбор этого диапазона расстояний обусловлен следующими причинами. При расстоянии δ от торцов магнитного сердечника до электродов меньшим, чем 10 мм, резко снижается рассеивающая способность состава, что ухудшает качество изоляционной пленки в пазах магнитного сердечника. При расстоянии δ от торцов магнитного сердечника до электродов большем, чем 20 мм, увеличиваются энергетические затраты, необходимые для реализации заявляемого способа, так как с увеличением расстояния возрастает сопротивление электрофоретического состава между электродами и магнитным сердечником, и, для обеспечения в зазоре заданной плотности электрофореза, требуется тем большее напряжение, чем выше заданная плотность электрофореза. Нами было выбрано расстояние δ=15 мм.The distance δ from the ends 4 of the magnetic core 1 of the armature to the lower electrode 6 and the upper electrode-flange 8 was selected in the range of 10-20 mm The choice of this range of distances is due to the following reasons. When the distance δ from the ends of the magnetic core to the electrodes is less than 10 mm, the scattering ability of the composition sharply decreases, which affects the quality of the insulating film in the grooves of the magnetic core. When the distance δ from the ends of the magnetic core to the electrodes is greater than 20 mm, the energy costs necessary for the implementation of the proposed method increase, since with increasing distance the resistance of the electrophoretic composition between the electrodes and the magnetic core increases, and to provide a predetermined electrophoresis density in the gap, the higher the voltage, the higher the specified density of electrophoresis is required. We have chosen the distance δ = 15 mm.

Стакан 5, с размещенным внутрь него магнитным сердечником 1, магнитодержателями 10 и магнитами 9, устанавливали вертикально, как показано на фиг. 1. Через отверстие 11 в верхнем фланце-электроде 8 заливали внутрь стакана электрофоретический состав, со следующим составом и концентрацией компонентов (в мл/л):The beaker 5, with the magnetic core 1 placed inside it, magnet holders 10 and magnets 9, was mounted vertically, as shown in FIG. 1. Through the hole 11 in the upper flange of the electrode 8 was poured into the glass electrophoretic composition, with the following composition and concentration of components (in ml / l):

лак ПЭ-939 марки В - 382,varnish PE-939 grade B - 382,

1% нашатырный спирт - 1% NH4OH - 160,1% ammonia - 1% NH 4 OH - 160,

этилцеллозольв - С4Н10О2 - 147,ethyl cellosolve - C 4 H 10 O 2 - 147,

белые нанотрубки из нитрата бора - 5,white nanotubes from boron nitrate - 5,

диоксан (С4Н8О2) - остальное.dioxane (C 4 H 8 O 2 ) - the rest.

Подавали на магнитный сердечник 1 положительный потенциал от источника постоянного напряжения 13, а на вывод нижнего электрода 6 и вывод нижнего электрода-фланца 8, подавали отрицательный потенциал от упомянутого источника постоянного напряжения, и при плотности тока j=6 мА/см2 проводили электрофоретическое осаждение пленкообразующего вещества пазы магнитного сердечника 1 статора. Для того, чтобы обеспечить плотности тока электрофореза j=6 мА/см2 поступали следующим образом. Исходя из размеров магнитного сердечника статора электродвигателя АИР71В8, рассчитывали площадь S поверхности магнитного сердечника якоря, на которую необходимо было осадить при помощи электрофореза изоляционную пленку одного паза S1. Поверхность S равнялась:A positive potential was applied to magnetic core 1 from a constant voltage source 13, and a negative potential from said constant voltage source was applied to the output of the lower electrode 6 and the output of the lower electrode-flange 8, and electrophoretic deposition was performed at a current density j = 6 mA / cm 2 film-forming substance grooves of the magnetic core 1 of the stator. In order to ensure electrophoresis current densities j = 6 mA / cm 2, we acted as follows. Based on the dimensions of the magnetic core of the stator of the AIR71V8 electric motor, the surface area S of the magnetic core of the armature was calculated, onto which it was necessary to deposit an insulating film of one groove S 1 by electrophoresis. The surface S was equal to:

S=36S1+2S2+(Sт-36Sп-2Sв), где S1 - внутренняя поверхность одного паза; S2 - покрываемая пленкой поверхность одного конца вала; Sт - площадь торца магнитного сердечника; Sп - площадь сечения паза; Sв - площадь сечения вала.S = 36S 1 + 2S 2 + (St-36Sp-2Sv), where S 1 is the inner surface of one groove; S 2 - the film-coated surface of one end of the shaft; St - the area of the end face of the magnetic core; Sp - the cross-sectional area of the groove; Sв - cross-sectional area of the shaft.

Размеры магнитного сердечника якоря электродвигателя АИР71В8, необходимые для расчета площади поверхности магнитного сердечника якоря, на которую осаждают изоляционную электрофоретическую пленку:The dimensions of the magnetic core of the armature of the AIR71V8 electric motor, necessary to calculate the surface area of the magnetic core of the armature, onto which the insulating electrophoretic film is deposited:

Диаметр вала Dв=19 мм;Shaft diameter Dв = 19 mm;

длина вала Lв=40 мм с каждой из сторон от торца магнитного сердечника;shaft length Lв = 40 mm on each side of the end of the magnetic core;

Длина магнитного сердечника Lc=80 мм;The length of the magnetic core Lc = 80 mm;

Число пазов Z1=36;The number of grooves Z1 = 36;

Периметр паза в его сечении паза П=19,7 мм;The groove perimeter in its groove section P = 19.7 mm;

Наружный диаметр магнитного сердечника Dя=77,5 мм;The outer diameter of the magnetic core Dя = 77.5 mm;

Поперечная площадь сечения паза Sп=40,82 мм2=0,41 см2.The cross sectional area of the groove Sп = 40.82 mm 2 = 0.41 cm 2 .

S1=П×Lc=19,7×80=1576 мм2=15,76 см2;S 1 = P × Lc = 19.7 × 80 = 1576 mm 2 = 15.76 cm 2 ;

S2=р×Dв×Lв=3,14×19×40=2386,4 мм2=23,864 см2;S 2 = p × Db × Lb = 3.14 × 19 × 40 = 2386.4 mm 2 = 23.864 cm 2 ;

Sт=p×Dя=3,14×(77,5)2=18859,625 мм2=188,6 см2;St = p × Dя = 3.14 × (77.5) 2 = 18859.625 mm 2 = 188.6 cm 2 ;

Sd=p×(Dв)2/4=3,14×192/4=283,385 мм2=2,83 см.Sd = p × (Dv) 2/4 = 3,14 × 19 2/4 = 283.385 mm = 2.83 cm 2.

S=36S1+2S2+(Sт-36Sп-Sв)=36×15,76+2×23,864+(188,6-36×0,41-2×2,83)≅S = 36S 1 + 2S 2 + (St-36Sp-Sv) = 36 × 15.76 + 2 × 23.864 + (188.6-36 × 0.41-2 × 2.83) ≅

≅567,4+47,7+(188,6-14,76-5,66)≅783,3 см2 ≅567.4 + 47.7 + (188.6-14.76-5.66) ≅783.3 cm 2

Общий ток электрофореза, необходимый для реализации электроосаждения в пазы, на вал и торец магнитного сердечника якоря равенThe total current of electrophoresis, necessary for the implementation of electrodeposition in the grooves, on the shaft and the end face of the magnetic core of the armature is

I=j×S=6×783,3=4699,68 мА≅4,7 А.I = j × S = 6 × 783.3 = 4699.68 mA≅ 4.7 A.

При подключении источника постоянного напряжения 13 между магнитным сердечником 1 и электродами 6 и 8, измеряли амперметром 14 ток электрофореза I, и напряжение на источнике постоянного напряжения изменяли до тех пор, пока ток электрофореза I не принимал значения 4,7 А. Значение I=4,7 А свидетельствовало о том, что плотность тока электрофореза j=6 мА/см2=6×10-3×104=60 А/м2.When connecting a constant voltage source 13 between the magnetic core 1 and electrodes 6 and 8, the electrophoresis current I was measured with ammeter 14, and the voltage at the constant voltage source was changed until the electrophoresis current I assumed 4.7 A. Value I = 4 , 7 A indicated that the electrophoresis current density j = 6 mA / cm 2 = 6 × 10 -3 × 10 4 = 60 A / m 2 .

Процесс электрофоретического осаждения изоляционной пленки на поверхность пазов производили в течение времени t, которое рассчитывали из выражения:The process of electrophoretic deposition of an insulating film on the surface of the grooves was performed for a time t, which was calculated from the expression:

Figure 00000005
Figure 00000005

Толщину изоляционной пленки d задавали исходя из среднестатистического пробивного напряжения пленки полиэтилентерефталатной ПЭТ-Э, толщиной dиз=0,25 мм, используемой при типовой технологии изготовления пазовой изоляции, которое оказалось равным 4,5 кВ. Для того, чтобы изготавливаемая нами пазовая изоляции не уступала по уровню пробивного напряжения типовой пазовой изоляции магнитного сердечника статора АИР71В8, мы задавались пробивным напряжением, равным 6 кВ. Такое пробивное напряжение имела осаждаемая нами при помощи заявляемого способа пленка толщиной d=20 мкм=20×10-6 м.The thickness of the insulating film d was set based on the average breakdown voltage of the polyethylene terephthalate PET-E film, thickness d of = 0.25 mm, used in a typical technology for manufacturing slot insulation, which turned out to be 4.5 kV. In order to ensure that the groove insulation that we produce does not inferior in breakdown voltage to the typical groove insulation of the AIR71V8 stator magnetic core, we set the breakdown voltage to 6 kV. Such a breakdown voltage had a film with a thickness of d = 20 μm = 20 × 10 -6 m deposited by us using the proposed method.

Исходя из заданной толщины эмальизоляции 25×10-6 м, плотности эмали с=2,5×103 кг/м3, выхода сухого остатка по току k=9,87×10-6 кг/м2, плотности тока j=6 мА/см2=6×10-3×104=60 А/м2 определяли время t электрофореза.Based on a given thickness of enamel insulation 25 × 10 -6 m, enamel density с = 2.5 × 10 3 kg / m 3 , the output of the dry residue by current k = 9.87 × 10 -6 kg / m 2 , current density j = 6 mA / cm 2 = 6 × 10 -3 × 10 4 = 60 A / m 2 determined the time t of electrophoresis.

Figure 00000006
Figure 00000006

После осаждения пленок на поверхность пазов магнитный сердечник извлекали из электрофоретического состава, освобождали его от герметичного диэлектрического кожуха, помещали магнитные сердечники в вакуумный термошкаф, создавали в нем разрежение 35 Торр и при температуре 45°C сушили осажденную на поверхность пазов пленку в течение 4 минут, затем повышали температуру в термошкафу до 385°C и запекали диэлектрическую пленку в течение 2,5 минут. Испытания пленки пазовой изоляции показало, что ее свойства и качественные характеристики практически не отличаются от характеристик пленок, нанесенных на стальные пластины, значения которых представлены в таблице 1.After the films were deposited on the groove surface, the magnetic core was removed from the electrophoretic composition, it was released from the sealed dielectric casing, the magnetic cores were placed in a vacuum oven, a vacuum of 35 Torr was created in it, and the film deposited on the groove surface was dried for 45 minutes at 45 ° C. then the temperature in the oven was raised to 385 ° C and the dielectric film was baked for 2.5 minutes. Tests of the grooved insulation film showed that its properties and qualitative characteristics practically do not differ from the characteristics of films deposited on steel plates, the values of which are presented in table 1.

Как следует из таблицы 1, изолировка пазов магнитных сердечников статоров электродвигателя АИР71В8 по заявляемому способу, по сравнению с прототипом, позволила повысить теплопроводность пленок в среднем в 2÷2,6 раза, а среднее пробивное напряжение - на 20%.As follows from table 1, the isolation of the grooves of the magnetic cores of the stators of the AIR71V8 electric motor according to the claimed method, in comparison with the prototype, made it possible to increase the thermal conductivity of the films by an average of 2 ÷ 2.6 times, and the average breakdown voltage by 20%.

Источники используемой литературыSources of used literature

1) http://www.tehnoinfa.ru/obmotka/89.html.1) http://www.tehnoinfa.ru/obmotka/89.html.

2) http://www.oifn.ru/notation/proizvodstvo/35/-.2) http://www.oifn.ru/notation/proizvodstvo/35/-.

3) Патент РФ №2516266. Способ изолировки пазов магнитных сердечников якорей электродвигателей. / Г.В. Смирнов, Д.Г. Смирнов // Дата публикации заявки: 27.01.2014. Бюл. №3. Опубликовано: 10.11.2014. Бюл. №31 - прототип.3) RF patent No. 2516266. A method of isolating the grooves of the magnetic cores of the anchors of electric motors. / G.V. Smirnov, D.G. Smirnov // Date of publication of the application: 01/27/2014. Bull. Number 3. Published: November 10, 2014. Bull. No. 31 is a prototype.

4) Николаев Г.В. Современная электродинамика и причины ее парадоксальности. Перспективы построения непротиворечивой электродинамики. - Томск: Изд-во «Твердыня», 2003, с. 44.4) Nikolaev G.V. Modern electrodynamics and the reasons for its paradox. Prospects for building consistent electrodynamics. - Tomsk: Publishing House "Stronghold", 2003, p. 44.

Claims (1)

Способ изолировки пазов магнитных сердечников якорей электродвигателей, заключающийся в том, что магнитный сердечник якоря размещают по центру эластичного цилиндрического диэлектрического стакана, герметически охватывающего наружную поверхность магнитного сердечника якоря, устанавливают два электрода на расстоянии 20-30 мм от торцов магнитного сердечника якоря, заливают в упомянутый стакан электрофоретический состав при следующих отношениях компонентов электрофоретического состава (в об.%):
лак ПЭ-939 марки В 51,0÷25,5 1% нашатырный спирт - 1% NH4OH 13,0÷19,0 этилцеллозольв - С4Н10О2 12,0÷17,5 диоксан - С4Н8О2 остальное,

подают на магнитный сердечник положительный потенциал от источника постоянного напряжения, а на электроды подают отрицательный потенциал от упомянутого источника постоянного напряжения, и при плотностях тока, лежащих в диапазоне 2-10 мА/см2, проводят электрофоретическое осаждение пленкообразующего вещества в пазы на торцевые поверхности и вал магнитного сердечника якоря в течение времени, определяемого из выражения
Figure 00000007
, где с - плотность эмали, кг/м3, d - толщина пазовой изоляции, м, k - выход сухого остатка по току, кг/(А·с), причем в процессе электрофоретического осаждения пленкообразующего вещества напротив каждого паза с торцевой части магнитного сердечника якоря создают непрерывное вращательное движение электрофоретического состава, для чего помещают напротив каждого паза прямоугольные постоянные магниты, торцы которых удалены от торца магнитного сердечника на 10-20 мм, затем после истечения времени t магнитный сердечник якоря извлекают из электрофоретического состава и осажденную на поверхность магнитного сердечника якоря пленку подвергают термообработке, отличающийся тем, что в электрофоретический состав дополнительно вводят 4÷6 об.% белых нанотрубок из нитрида бора, размер зерна которых не превышает 10÷20 нм, тщательно перемешивают состав до получения однородной массы и в указанном составе проводят анафоретическое осаждение диэлектрической пленки на поверхность пазов, после чего магнитный сердечник извлекают из электрофоретического состава, освобождают его от герметичного диэлектрического кожуха, помещают магнитные сердечники в вакуумный термошкаф, создают в нем разрежение 30÷40 Торр и при температуре 40÷50°С сушат осажденную на поверхность пазов пленку в течение 3÷5 мин, затем повышают температуру в термошкафу до 380÷390°С и запекают диэлектрическую пленку в течение 2-3 мин.
A method of isolating the grooves of the magnetic cores of the electric motor anchors, namely, that the magnetic core of the armature is placed in the center of an elastic cylindrical dielectric cup, hermetically covering the outer surface of the magnetic core of the armature, two electrodes are installed at a distance of 20-30 mm from the ends of the magnetic core of the armature, electrophoretic glass in the following relations of the components of the electrophoretic composition (in vol.%):
varnish PE-939 grade B 51.0 ÷ 25.5 1% ammonia - 1% NH 4 OH 13.0 ÷ 19.0 ethyl cellosolve - C 4 H 10 O 2 12.0 ÷ 17.5 dioxane - C 4 H 8 O 2 rest,

applying a positive potential to the magnetic core from a constant voltage source, and negative potential from the aforementioned constant voltage source is supplied to the electrodes, and at current densities ranging from 2-10 mA / cm 2 , electrophoretic deposition of the film-forming substance into grooves on the end surfaces is performed and the shaft of the magnetic core of the anchor for a time determined from the expression
Figure 00000007
where c is the density of the enamel, kg / m 3 , d is the thickness of the groove insulation, m, k is the yield of dry residue by current, kg / (A · s), and during electrophoretic deposition of the film-forming substance opposite each groove from the end of the magnetic the armature core creates a continuous rotational movement of the electrophoretic composition, for which rectangular permanent magnets are placed opposite each groove, the ends of which are 10-20 mm away from the end of the magnetic core, then after the expiration of time t, the magnetic core of the armature is removed from the electrophore of the chemical composition and the film deposited on the surface of the magnetic core of the armature is subjected to heat treatment, characterized in that 4–6 vol.% white boron nitride nanotubes, the grain size of which does not exceed 10–20 nm, are additionally introduced into the electrophoretic composition, the composition is thoroughly mixed until a homogeneous mass and in the specified composition conduct anaphoretic deposition of the dielectric film on the surface of the grooves, after which the magnetic core is removed from the electrophoretic composition, free it from the sealed die ctric casing, place the magnetic cores in a vacuum oven, create a vacuum of 30 ÷ 40 Torr in it and dry the film deposited on the groove surface for 3 ÷ 5 min at a temperature of 40 ÷ 50 ° C, then increase the temperature in the oven to 380 ÷ 390 ° C and bake the dielectric film for 2-3 minutes.
RU2015120791/07A 2015-06-01 2015-06-01 Method for insulating of slots in armature magnetic cores of electric motors RU2593825C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015120791/07A RU2593825C1 (en) 2015-06-01 2015-06-01 Method for insulating of slots in armature magnetic cores of electric motors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015120791/07A RU2593825C1 (en) 2015-06-01 2015-06-01 Method for insulating of slots in armature magnetic cores of electric motors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2593825C1 true RU2593825C1 (en) 2016-08-10

Family

ID=56613157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015120791/07A RU2593825C1 (en) 2015-06-01 2015-06-01 Method for insulating of slots in armature magnetic cores of electric motors

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2593825C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU182218A1 (en) * 1965-01-23 1966-05-25 Московский электромеханический завод имени Владимира Ильича improved insulation of magnetic cores
SU936045A1 (en) * 1980-10-02 1982-06-15 Предприятие П/Я Г-4152 Method of isolating electric components
SU1129703A1 (en) * 1982-09-24 1984-12-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Технологии Электромашиностроения Process for insulating slots of cores of electric machines with imbricated distributed windings
US4582749A (en) * 1984-03-22 1986-04-15 General Electric Company Slot armor for dynamoelectric machines
RU2072115C1 (en) * 1990-02-06 1997-01-20 Изовольта Эстеррайхише Изолирштоффверке АГ Method for electrical machine winding insulation
US7471182B2 (en) * 2001-10-05 2008-12-30 Nippon Steel Corporation Core having superior end face insulation and method of treating core end faces to give insulation coating
RU2516266C2 (en) * 2012-09-05 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Method for isolation of magnet core slots in motor armature

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU182218A1 (en) * 1965-01-23 1966-05-25 Московский электромеханический завод имени Владимира Ильича improved insulation of magnetic cores
SU936045A1 (en) * 1980-10-02 1982-06-15 Предприятие П/Я Г-4152 Method of isolating electric components
SU1129703A1 (en) * 1982-09-24 1984-12-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Технологии Электромашиностроения Process for insulating slots of cores of electric machines with imbricated distributed windings
US4582749A (en) * 1984-03-22 1986-04-15 General Electric Company Slot armor for dynamoelectric machines
RU2072115C1 (en) * 1990-02-06 1997-01-20 Изовольта Эстеррайхише Изолирштоффверке АГ Method for electrical machine winding insulation
US7471182B2 (en) * 2001-10-05 2008-12-30 Nippon Steel Corporation Core having superior end face insulation and method of treating core end faces to give insulation coating
RU2516266C2 (en) * 2012-09-05 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Method for isolation of magnet core slots in motor armature

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220173630A1 (en) Electrically insulating, thermally conductive coatings for electrical systems and deposition methods thereof
KR920002171B1 (en) Process for depositing an insulating coating
RU139879U1 (en) INSULATED ELECTRICAL CONDUCTOR (OPTIONS)
JP5572055B2 (en) Electrical equipment having a junction insulation structure
CN110556985B (en) Method for depositing a coating on a component of an electrical machine
US9508461B2 (en) Polymeric overcoated anodized wire
US3151262A (en) Dynamoelectric machine
US7670653B2 (en) Coating method for an end winding of an electric machine
RU2593600C1 (en) Method for insulating of slots in stator magnetic cores of electric motors
US2252440A (en) Dynamoelectric machine
RU2593825C1 (en) Method for insulating of slots in armature magnetic cores of electric motors
RU2516266C2 (en) Method for isolation of magnet core slots in motor armature
JP2012113836A (en) Insulation coating conductor wire and rotary electric machine
US8484831B2 (en) Methods of forming insulated wires and hermetically-sealed packages for use in electromagnetic devices
RU2593601C1 (en) Method for insulation of slots of magnetic cores of stators of electric motors
RU2532541C2 (en) Method for isolation of magnet core slots in motor stators
US20200243217A1 (en) Coated electric wire for winding
RU2597891C1 (en) Method for insulation of slots in armature magnetic cores of electric motors
Zhang et al. Study of nano TiO/sub 2/filler in the corona-resistant magnetic wire insulation performance of inverter-fed motor
US3213302A (en) Insulated metallic articles
Yin et al. High temperature nanocomposite insulation for high power density machines
US11804747B2 (en) Coated article for an electro-mechanical device
JP5579214B2 (en) Winding body of electrical equipment and manufacturing method thereof
KR101409063B1 (en) Method for manufacturing insulated electric conductor and insulated electric conductor manufactured therefrom
CN108604476A (en) The conductor of insulating part with motor is arranged

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180602