RU2597891C1

RU2597891C1 - Method for insulation of slots in armature magnetic cores of electric motors

Info

Publication number: RU2597891C1
Application number: RU2015124594/07A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Васильевич Смирнов; Дмитрий Геннадьевич Смирнов
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-09-20

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, particularly to method for insulating of slots in armatures of electric motors. In disclosed method for insulation of slots in magnetic armatures of micro-motors, electrophoretic composition additionally contains white nanotubes of boron nitride. 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 therein, and at temperature 40÷50°C, film deposited on surface of slots is dried 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 increase by 20%.

1 cl, 3 dwg, 1 tbl

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 укладке коробов в пазы и последующем размещении 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 between the winding, the housing insulation and the magnetic core, two air gaps are formed: one between the winding and the groove insulation, and the other - between the groove insulation and the magnetic core, which impairs heat dissipation 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 due to 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 якорец - 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 magnetic cores of an anchor is by spraying of epoxy resin powder to isolate heat resistance classes B and F or polyamide ether powders for class H insulation [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 перемещаются 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 move to the oppositely charged product - the magnetic core, and are 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 operation - cleaning 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 said glass with the following relations of the components of the electrophoretic composition (in ml / l):

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

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 $t = \frac{c d}{k j}$

, 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 мин при температуре 380-390°С.apply a positive potential to the magnetic core from a constant voltage source, and negative potential from the aforementioned constant voltage source to the electrodes, and at current densities lying in the range of 2-10 mA / cm²,conduct electrophoretic deposition of the film-forming substance into the grooves, on the end surfaces and the shaft of the magnetic core of the armature for a time determined from the expression

t = \frac{c d}{k j}

where c is the density of enamel, kg / m³, d is the thickness of the groove insulation, m, k is the current output of the dry residue, kg / A × s, and during the electrophoretic deposition of the film-forming substance 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 they are placed opposite of each groove, rectangular permanent magnets, 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 composition and the deposited on the surface of the magnetic core of the armature, the film is subjected to heat treatment 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 a decrease in 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°С 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 there are other defects on it, 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, 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 течение времени, определяемого из выражения $t = \frac{c d}{k j}$

, где с - плотность эмали, кг/м³, d - толщина пазовой изоляции, м, k - выход сухого остатка по току, кг/А×с, j - плотность тока электрофореза, мА/см², после чего магнитный сердечник извлекают из электрофоретического состава, освобождают его от герметичного диэлектрического кожуха и осаженную на поверхность пазов пленку подвергают термообработке, причем процесс нанесения слоя эмальизоляции осуществляют используя электрофоретический состав, состоящий из следующих компонентов, в мас.ч.: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, the positive potential from the constant voltage source is supplied to the magnetic core, and dy negative potential supplied from said DC voltage source, and at current densities lying in the range of 2-10 mA / cm ² conducted electrophoretic deposition film-forming substance in the course of time, determined from the expression

t = \frac{c d}{k j}

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, j is the current density of electrophoresis, mA / cm ² , after which the magnetic core is removed from the electrophoretic composition, release it from the sealed dielectric casing and the film deposited on the surface of the grooves is subjected to heat treatment, and the process of applying the enamel insulation layer is carried out using the electrophoretic composition, consisting of the following components, in parts by weight:

полиглицероэтилентерефталатная смолаpolyglycerol ethylene terephthalate resin 46,0÷48,046.0 ÷ 48.0 45-50%-ный раствор полибутилтитаната в ксилоле45-50% solution of polybutyl titanate in xylene 1,4÷1,71.4 ÷ 1.7 диэтиленгликольdiethylene glycol 0,1÷5,00.1 ÷ 5.0 ксиленолxylenol 51,6÷53,051.6 ÷ 53.0 сольвентsolvent 9,3÷19,09.3 ÷ 19.0 диоксан (С₄Н₈О₂)dioxane (C ₄ H ₈ O ₂ ) 64÷7064 ÷ 70 этилцеллозольв С₄Н₁₀О₂ ethyl cellosolve C ₄ H ₁₀ O ₂ 20÷2220 ÷ 22 1%-ный нашатырный спирт 1% - NH₄OH1% ammonia 1% - NH ₄ OH 22÷2422 ÷ 24 нанотрубки из нитрида бораboron nitride nanotubes 10÷1210 ÷ 12

причем предварительно осуществляют приготовление указанного электрофоретического состава в лаковарочном аппарате, снабженном рубашкой для обогрева и дисковой мешалкой, в который загружают указанную выше смесь растворителей (ксиленол, сольвент, этилцеллозольв), полибутилтитанат, диэтиленгликоль смолу ТС-1 и белые нанотрубки из нитрида бора, разогревают содержимое до 100÷110°С и производят постоянное перемешивание до полного растворения смолы в течение 1÷1,5 ч, остужают приготовленную смесь до 40°С÷50°С, добавляют в нее диоксан, 1%-ный нашатырный спирт, продолжая перемешивание полученной смеси в течение 0,5÷1,0 ч, после чего фильтруют полученный электрофоретический состав и переливают в эластичный цилиндрический диэлектрический стакан, герметически охватывающий наружную поверхность магнитного сердечника якоря 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.moreover, the said electrophoretic composition is preliminarily prepared in a lacquer apparatus equipped with a heating jacket and a disk mixer, into which the above mixture of solvents (xylene, solvent, ethyl cellosolve), polybutyl titanate, diethylene glycol TC-1 resin and white boron nitride nanotubes are loaded, to 100 ÷ 110 ° C and produce constant stirring until the resin is completely dissolved within 1 ÷ 1.5 h, cool the prepared mixture to 40 ° C ÷ 50 ° C, add dioxane, 1% ammonia to it alcohol, continuing to stir the resulting mixture for 0.5 ÷ 1.0 h, after which the resulting electrophoretic composition is filtered and poured into an elastic cylindrical dielectric glass, hermetically covering the outer surface of the magnetic core of the armature and anaphoretic deposition of the dielectric film on the surface is carried out in this composition grooves, after which the magnetic core is removed from the electrophoretic composition, release it from the sealed dielectric casing, place the magnetic cores vacuum oven, create a vacuum of 30 ÷ 40 Torr in it and at a temperature of 40 ÷ 50 ° С dry the film deposited on the groove surface for 3 ÷ 5 min, then increase the temperature in the oven to 380 ÷ 390 ° С and bake the dielectric film for 2 -3 min.

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: 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.In FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 the following notation is introduced: 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.

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 нашло 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, when a certain critical film thickness is reached, 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 вещества 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 polyion of the film-forming substance 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 вещества, 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 substance, 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 вещества, рН (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 substance, 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.

Выявление оптимального компонентного соотношения в электрофоретическом составе осуществляли экспериментальным путем, с применением теории планирования эксперимента. Было выявлено, что процесс электроосаждения пазовой изоляции можно реализовать при следующих отношениях компонентов электрофоретического состава, состоящего из следующих компонентов, в мас.ч.:The determination 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 the groove insulation can be implemented with the following relations of the components of the electrophoretic composition, consisting of the following components, in parts by weight:

полиглицероэтилентерефталатная смолаpolyglycerol ethylene terephthalate resin 46,0÷48,046.0 ÷ 48.0 45-50%-ный раствор полибутилтитаната в ксилоле45-50% solution of polybutyl titanate in xylene 1,4÷1,7;1.4 ÷ 1.7; диэтиленгликольdiethylene glycol 0,1÷5,0;0.1 ÷ 5.0; ксиленолxylenol 51,6÷53,051.6 ÷ 53.0 сольвентsolvent 9,3÷19,09.3 ÷ 19.0 диоксан (С₄Н₈О₂)dioxane (C ₄ H ₈ O ₂ ) 64÷7064 ÷ 70 этилцеллозольв С₄Н₁₀О₂ ethyl cellosolve C ₄ H ₁₀ O ₂ 20÷2220 ÷ 22 1%-ный нашатырный спирт 1% - NH₄OH1% ammonia 1% - NH ₄ OH 22÷2422 ÷ 24 нанотрубки из нитрида бораboron nitride nanotubes 10÷1210 ÷ 12

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 the film quality obtained in the current density range of 2 mA / ^cm2 to 10 mA / cm ^2. At current densities with a value of less than 2 mA / cm ^{2, the} film becomes loose and the quality of enamel insulation deteriorates. 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 вещества зависит от плотности тока и требуемой толщины пленки. Рассмотрим процесс нанесения эмальизоляции более подробно.The time of the electrodeposition of the film-forming substance 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: $m = k q (1)$

.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 = k q (one)

.

В свою очередь, $q = J \times t (2)$

, где k - выход сухого остатка пленкообразующего вещества по току, кг/А×с, ток электрофореза J, А и t - время электрофореза, с.In its turn,

q = J \times t (2)

where k is the yield of dry residue of the film-forming substance by current, kg / A × s, electrophoresis current J, A and t is the time of electrophoresis, s.

Подставив в формулу (1) выражение (2), получим: $m = k J t (3)$

.Substituting expression (2) in the formula (1), we obtain:

m = k J t (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:

$J = j S (4)$

, где S - площадь магнитного сердечника, на которую осаждают пленку, м².

J = j S (four)

where S is the area of the magnetic core onto which the film is deposited, m ² .

Подставив выражение (4) в выражение (3), получим: $m = k S j t (5)$

Substituting expression (4) into expression (3), we obtain:

m = k S j t (5)

С другой стороны, массу m эмалевой пленки площади S магнитного сердечника можно определить по формуле: $m = c V = c S d (6)$

, где с - плотность эмали, кг/м³; d - толщина эмалевой изоляции, м, V - объем изоляционной пленки.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 = c V = c S d (6)

where c is the density of enamel, kg / m ³ ; d is the thickness of the enamel insulation, m, V is the volume of the insulating film.

Приравняв правые части выражений (4) и (6) друг к другу и преобразовав полученное выражение, относительно времени электрофореза t, получим: $t = \frac{d \times c}{k \times j} (7)$

.Equating the right-hand sides of expressions (4) and (6) to each other and transforming the resulting expression, relative to the time of electrophoresis t, we obtain:

t = \frac{d \times c}{k \times j} (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 вещества в пазы магнитного сердечника, но и создает дополнительные положительные эффекты: повышает выход пленкообразующего вещества по току, что приводит к ускорению процесса изолировки магнитного сердечника, и, кроме того, осажденная в магнитном поле изоляционная пленка 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 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 substance into the grooves of the magnetic core, but also creates additional positive effects: it increases the yield of film-forming substance by current, which leads to an acceleration of the process of insulating the magnetic core, and, in addition, the insulation film deposited in a magnetic field on the surface of the magnetic core has a higher mechanical and electrical more than the film of the same thickness, of the same composition deposited on the surface of the magnetic core in those 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×K. Низкая теплопроводность пазовой изоляции, роль которой в прототипе выполняет электроосажденная 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 пазовой 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 к 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 electrodeposited onto the 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. High thermal resistance of the groove 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 существенное повышение теплопроводности пазовой изоляции якорей происходит за счет того, что в электрофоретический состав добавлены нанотрубки из титаната бария, которые в технической литературе называют «белыми нанотрубками».In the inventive method, a significant increase in the thermal conductivity of the slot insulation of the anchors is due to the fact that nanotubes from barium titanate, which are referred to as "white nanotubes" in the technical literature, are added to the electrophoretic composition.

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 высокой теплопроводностью, на 4 порядка превышающую теплопроводность λ=3000 Вт/м×К эмалевой пленки, полученной из обычного лака [5, 6].The choice of white boron nitride nanotubes 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 high thermal conductivity, 4 orders of magnitude higher than the thermal conductivity λ = 3000 W / m × K of an enamel film obtained from ordinary varnish [5, 6].

Приготовление указанного электрофоретического состава осуществляют в лаковарочном аппарате, снабженном рубашкой для обогрева и дисковой мешалкой, в который загружают указанную выше смесь растворителей (ксиленол, сольвент, этилцеллозольв), полибутилтитанат, диэтиленгликоль смолу ТС-1 и белые нанотрубки из нитрида бора, разогревают содержимое до (100÷110)°С и производят постоянное перемешивание до полного растворения смолы в течение 1,2 часа.The preparation of the indicated electrophoretic composition is carried out in a lacquer apparatus equipped with a heating jacket and a disk stirrer, into which the above mixture of solvents (xylene, solvent, ethyl cellosolve), polybutyl titanate, diethylene glycol resin TC-1 and white nanotubes from boron nitride are loaded (once, 100 ÷ 110) ° C and produce constant stirring until the resin is completely dissolved within 1.2 hours.

Выбор диапазона температур 100÷110°С разогрева указанной выше смеси обусловлен следующими соображениями. С одной стороны, чем выше температура, тем более интенсивно и равномерно по объему происходит растворение и разбавление смолы ТС-1 и распределение нанотрубок из титаната бария. С другой стороны, температуру нельзя повышать выше температуры кипения входящих в состав компонентов. Значения температуры кипения входящих в состав компонентов следующие: у ксилола - 138,3÷144,4°С; у сольвента 120÷190°С; у этиленгликоля 245°С, у этилцеллозольва - 136÷138°С. Поэтому диапазон разогрева смеси, равный 100÷110°С, с одной стороны, достаточно высок, а с другой - он ниже температуры кипения входящих в состав компонентов. Непрерывное помешивание состава в течение 1÷1,5 часов установлено эмпирически и необходимо для равномерного распределения компонентов состава по объему.The choice of the temperature range 100 ÷ 110 ° C for heating the above mixture is due to the following considerations. On the one hand, the higher the temperature, the more intensively and uniformly in volume the dissolution and dilution of TS-1 resin and the distribution of barium titanate nanotubes occur. On the other hand, the temperature cannot be raised above the boiling point of the constituent components. The boiling points of the constituent components are as follows: for xylene - 138.3 ÷ 144.4 ° C; solvent 120 ÷ 190 ° C; for ethylene glycol, 245 ° С; for ethyl cellosolve, 136 ÷ 138 ° С. Therefore, the range of heating the mixture, equal to 100 ÷ 110 ° C, on the one hand, is quite high, and on the other hand, it is lower than the boiling point of the constituents. Continuous stirring of the composition for 1 ÷ 1.5 hours is established empirically and is necessary for the uniform distribution of the components of the composition throughout the volume.

По истечению указанного времени остужают приготовленную смесь до (40÷50)°С, добавляют в нее диоксан, 1%-ный нашатырный спирт, продолжая перемешивание полученной смеси в течение 0,5÷1,0 ч, после чего фильтруют полученный электрофоретический состав и переливают в эластичный цилиндрический диэлектрический стакан, герметически охватывающий наружную поверхность магнитного сердечника якоря.After the specified time, the prepared mixture is cooled to (40 ÷ 50) ° C, dioxane, 1% ammonia is added to it, while stirring the resulting mixture for 0.5 ÷ 1.0 h, then the resulting electrophoretic composition is filtered and pour into an elastic cylindrical dielectric glass, hermetically covering the outer surface of the magnetic core of the armature.

Остужение указанной выше смеси до температуры 40÷50°С обусловлено тем, что температура кипения диоксана равна 101,4°С, нашатырного спирта - (78,15÷78,39)°С. Именно эти 2 компонента придают составу электрофоретические свойства и от точности их дозировки зависят режимы осаждения пленок и их качество. Поэтому диапазон температур выбран из условия исключения вскипания указанных компонентов и их интенсивного испарения в процессе перемешивания состава. Эмпирически установлено, что диапазон 40÷50°С и время 0,5÷1,0 ч является оптимальным, обеспечивающим получение качественного электрофоретического состава.The above mixture is cooled to a temperature of 40 ÷ 50 ° C due to the fact that the boiling point of dioxane is 101.4 ° C, of ammonia - (78.15 ÷ 78.39) ° C. It is these 2 components that give the composition electrophoretic properties and the deposition modes of the films and their quality depend on the accuracy of their dosage. Therefore, the temperature range is selected from the condition of eliminating the boiling of these components and their intensive evaporation during mixing of the composition. It is empirically established that a range of 40 ÷ 50 ° C and a time of 0.5 ÷ 1.0 h is optimal, providing a high-quality electrophoretic composition.

Выбор диапазона объемного содержания в составе наполнителя из белых нанотрубок нитрида бора был обусловлен следующими соображениями. При концентрации белых нанотрубок нитрида бора ниже, чем 10 массовых частей, снижается теплопроводность электрофоретически осажденных пленок, а при концентрациях выше 12 объемных процента резко снижается рассеивающая способность электрофоретического состава. Для обоснования выбора указанного диапазона концентрации нанотрубок из нитрида бора были проведены эксперименты. Сущность этих экспериментов заключалась в следующем. Две пластины из 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, указанным выше. Компонентное содержание состава и их количественное содержание в составе оставалось неизменным, а изменялось лишь массовая часть нанотрубок из титаната бария.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. When the concentration of white boron nitride nanotubes is lower than 10 mass parts, the thermal conductivity of the electrophoretically deposited films decreases, and at concentrations above 12 volume percent the scattering power of the electrophoretic composition sharply decreases. 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 steel of 2013 grade, which is used for the manufacture of magnetic cores of electric motor anchors, whose thickness was 1 mm and 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 voltage was connected to them . After this, the plates were immersed in a vessel filled with the electrophoretic composition indicated above. The component content of the composition and their quantitative content in the composition remained unchanged, and only the mass part of the barium titanate nanotubes changed.

В состав всыпали порошок нанотрубок из нитрида бора и от опыта к опыту последовательно увеличивали его концентрацию от 1 до 14 массовых частей. 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) мин при температуре (380÷390)°С, а две другие - по заявляемому способу в вакуумном термошкафу, где создавали разрежение (30÷40) Торр и при температуре (40÷50)°С сушили осажденную на поверхность пластин пленку в течение 3÷5 мин. Затем повышали температуру в термошкафу до (380÷390)°С и запекали диэлектрическую пленку в течение 2-3 мин. Исследования теплопроводности электрофоретически осажденных пленок проводили на приборе LFA447 при температуре 25°С. 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 определялось 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 14 mass parts. After the introduction of white nanotubes of boron nitride into the electrophoretic composition, the composition was thoroughly mixed to uniformly distribute the nanotube powder over the volume of the electrophoretic composition. The films were deposited onto the plate – anode 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) ° С, 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) ° С, the film deposited on the surface of the plates was dried for 3–5 min. 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 constant voltage breakdown using a 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 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 составе 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, the thermal conductivity up to concentrations of 7% grows almost directly proportional 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 inclination angle 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. Исследования показали, что при увеличении объемного содержания в электрофоретическом составе нанотрубок из нитрида бора теплопроводность до концентраций 10 мас.ч. растет практически прямо пропорционально увеличению концентрации нанотрубок. Теплопроводность пленок увеличивается пропорционально концентрации и при превышении последней 10 мас.ч., но угол наклона указанной зависимости становится намного меньше.Table 1 shows some experimental results that make it possible to justify the ranges of values selected in the claimed method and show the advantages of the proposed method compared to the prototype method. Studies have shown that with an increase in the volume content in the electrophoretic composition of boron nitride nanotubes, the thermal conductivity is up to concentrations of 10 parts by weight. grows almost directly proportional to the increase in the concentration of nanotubes. The thermal conductivity of the films increases in proportion to the concentration and when the last 10 parts by weight are 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 claimed method and show the advantages of the proposed method compared to the prototype method.

Таблица 1Table 1 ПараметрыOptions По прототипуAccording to the prototype По заявляемому способуAccording to the claimed method 1 вес.ч. нитрида бора1 part by weight boron nitride 6 вес.ч. нитрида бора6 parts by weight boron nitride 12 вес.ч. нитрида бора12 parts by weight boron nitride 14 вес.ч. нитрида бора14 parts by weight boron nitride Толщина пленки, мкмFilm thickness, microns 30thirty 30thirty 3131 30thirty 3131 Теплопроводность, Вт/м×KThermal Conductivity, W / m × K 0,20.2 0,210.21 0,410.41 0,520.52 0,540.54 Среднее пробивное напряжение, кВAverage breakdown voltage, kV 66 7,27.2 7,47.4 7,27.2 5,85.8 Рассеивающая способностьScattering ability 1one 1one 1one 1one 0,70.7

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. При увеличении концентрации нанотрубок за 12 мас.ч. снижается рассеивающая способность состава. В частности, при концентрации в электрофоретическом составе нанотрубок из нитрида бора равной 14 вес.ч., 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 массовых частей нанотрубок за 14 рассеивающая способность электрофоретического состава снижается. Снижение рассеивающей способности приводит к тому, что пленка, осажденная в разные участки проводов, будет иметь 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. With an increase in the concentration of nanotubes for 12 wt.h. the dispersing ability of the composition is reduced. In particular, when the concentration in the electrophoretic composition of boron nitride nanotubes is equal to 14 parts by weight, 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, 30% lower (dispersion 0.7). With an increase in the mass parts of nanotubes over 14, the scattering power of the electrophoretic composition decreases. The decrease in scattering power leads to the fact that the film deposited in different sections of the wires will have inhomogeneous 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)°С 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 разрежение и термообработку пленок производят при относительно низких температурах.The baking of the films deposited by electrophoretic means 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, rarefaction 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°С. При разрежении в 50 Торр вода начинает кипеть при сравнительно низкой температуре, равной 30°С. Растворитель, поскольку его температура кипения на (20÷40)°С выше температуры кипения воды, при разрежении (40÷50) Торр начинает кипеть при температуре (40÷50)°С. 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)°С. 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 vacuum 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) ° С higher than the boiling point of water, when rarefied (40–50) Torr begins to boil at a temperature of (40–50) ° С. 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 specified vacuum with cheaper fore-vacuum pumps. Therefore, the first stage of drying requires raising the temperature in the oven only to (40 ÷ 50) ° С. 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 удаление растворителя из осажденных на поверхность пазов диэлектрических пленок при температуре (40÷50)°С и разрежение в (40÷50) Торр происходит в течение 3-5 мин. По истечении этого времени температуру в печи поднимают до 380÷390°С и проводят окончательную сушку в течение 2-3 мин.The complete removal of the solvent from the dielectric films deposited on the surface of the grooves at a temperature of (40 ÷ 50) ° С and rarefaction at (40 ÷ 50) Torr occurs within 3-5 minutes. After this time, the temperature in the furnace is raised to 380 ÷ 390 ° 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 against 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 в 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) мм²и 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 соответствующим 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 cup 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 magnetic holders 10 were placed. The magnetic holders 10 (see Fig. 2) were made in the form of a steel ring, the outer diameter of which was equal to the diameter of the magnetic core and amounted to 80 mm. On the inner generatrix of the 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 section (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, emerging 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 electrophoretic composition from a glass to the 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 меньшем 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 to implement the proposed method increase, since the resistance of the electrophoretic composition between the electrodes and the magnetic core increases with increasing distance, and the greater the voltage required to provide a given electrophoresis density in the gap, the higher the set density of electrophoresis. 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 мас.ч.: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 parts by weight:

полиглицероэтилентерефталатная смолаpolyglycerol ethylene terephthalate resin 4747 45-50%-ный раствор полибутилтитаната в ксилоле45-50% solution of polybutyl titanate in xylene 1,61,6 диэтиленгликольdiethylene glycol 2,52.5 ксиленолxylenol 5252 сольвентsolvent 14fourteen этилцеллозольв С₄Н₁₀О₂ ethyl cellosolve C ₄ H ₁₀ O ₂ 2121 диоксан (С₄Н₈О₂)dioxane (C ₄ H ₈ O ₂ ) 6666 11%-ный нашатырный спирт 1% - NH₄OH11% ammonia 1% - NH ₄ OH 2323 нанотрубки из нитрида бораboron nitride nanotubes 11eleven

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 на пазы магнитного сердечника 1 статора. Для того чтобы обеспечить плотность 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 on the grooves of the magnetic core 1 of the stator. In order to ensure the electrophoresis current density 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=36 S₁+2 S₂+(Sт-36 Sп - 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 = 36 S ₁ +2 S ₂ + (St-36 Sp - 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 П=19,7 мм;The perimeter of the groove in its 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 transverse cross-sectional area of the groove is Sp = 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=p×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 ;

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

S=36 S₁+2 S₂+(Sт-36 Sп-Sв)=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.S = 36 S ₁ +2 S ₂ + (St-36 Sp-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 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 a constant voltage source 13 was connected between the magnetic core 1 and electrodes 6 and 8, the electrophoresis current I was measured with an ammeter 14, and the voltage at the constant voltage source was changed until the electrophoresis current I took a value of 4, 7 A. The value of 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:

$t = \frac{c d}{k j}$

.

t = \frac{c d}{k j}

.

Толщину изоляционной пленки d задавали исходя из среднестатистического пробивного напряжения пленки полиэтилентерефталатной ПЭТ-Э толщиной d_из=0,25 мм, используемой при типовой технологии изготовления пазовой изоляции, которое оказалось равным 4,5 кВ. Для того чтобы изготавливаемая нами пазовая изоляция 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 with a 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 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.

$t = \frac{c d}{k j} = \frac{25 \times 10^{- 6} \times 2,5 \times 10^{3}}{60 \times 9,87 \times 10^{- 6}} = 105,5 c ≅ 1,8 м и н .$

t = \frac{c d}{k j} = \frac{25 \times 10^{- 6} \times 2,5 \times 10^{3}}{60 \times 9.87 \times 10^{- 6}} = 105.5 c ≅ 1.8 m and n .

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°С сушили осажденную на поверхность пазов пленку в течение 4 мин, затем повышали температуру в термошкафу до 385°С и запекали диэлектрическую пленку в течение 2,5 мин. Испытание 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 grooves 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 grooves surface was dried for 4 min at 45 ° C. then the temperature in the oven was raised to 385 ° C and the dielectric film was baked for 2.5 minutes. Testing 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 якорей электродвигателя АИР71 В8 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 anchors of the AIR71 B8 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.html1.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. The 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.

5. http://postnauka.ru/faq/39530.5.http: //postnauka.ru/faq/39530.

6. 101b.html6.101b.html

Claims

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, a glass is an electrophoretic composition, a positive potential from a constant voltage source is supplied to the magnetic core, and from negative potential from the aforementioned source of constant voltage, and at current densities lying in the range of 2-10 mA / cm ² conduct electrophoretic deposition of the film-forming substance for a time determined from the expression

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, j is the current density of electrophoresis, mA / cm ² , after which the magnetic core is removed from the electrophoretic composition, it is released from the sealed dielectric casing and the film deposited on the surface of the grooves is subjected to heat treatment, characterized in that the process of applying the enamel insulation layer is carried out using the electrophoretic composition, consisting of the following components, in parts by weight:

moreover, the said electrophoretic composition is preliminarily prepared in a lacquer apparatus equipped with a heating jacket and a disk stirrer, into which the above mixture of solvents (xylene, solvent, ethyl cellosolve), polybutyl titanate, diethylene glycol resin TC-1 and white nanotubes from boron nitride are loaded, to 100 ÷ 110 ° C and produce constant stirring until the resin is completely dissolved within 1 ÷ 1.5 hours, cool the prepared mixture to 40 ÷ 50 ° C, add dioxane, 1% ammonia to it alcohol, continuing to stir the resulting mixture for 0.5 ÷ 1.0 h, after which the resulting electrophoretic composition is filtered and poured into an elastic cylindrical dielectric glass, hermetically covering the outer surface of the magnetic core of the armature, and the anaphoretic deposition of the dielectric film on this composition is carried out the surface of the grooves, after which the magnetic core is removed from the electrophoretic composition, release it from the sealed dielectric casing, put the magnetic cores in vacuum oven, create a vacuum of 30 ÷ 40 Torr in it and at a temperature of 40 ÷ 50 ° С dry the film deposited on the groove surface for 3 ÷ 5 min, then increase the temperature in the oven to 380 ÷ 390 ° С and bake the dielectric film for 2 -3 min.