SE461941B - Elektrisk ledare med en omgivande isolering samt anvaendning av ledaren i en haerva - Google Patents

Description

2 461 941 Närmare bestämt avser den föreliggande uppfinningen en ledare förseäå med en ledaren omgivande, högst 1 mm tjock elektrisk isolering i form av en organisk polymer innehållande ett pulverformigt fyllmedel, som skyddar isoleringen mot en av glimning orsakad nedbrytning, som kännetecknas av att isoleringen innehåller ett pulverformigt fyllmedel i form av kromoxid (Cr203). järnoxid (Fe203), metallftalocyanin eller en blandning av minst två ämnen av dessa slag i sådan halt att mängden av det pulverformiga fyllmedlet utgör minst 10 % av den sammanlagda volymen av den organiska polymeren och detta pulverformiga fyllmedel. koppar, järn, nickel, kobolt, magnesium, aluminium, mangan, tenn, krom och zink var för sig eller i blandning. Speciellt föredrages, bland annat av ekonomiska skäl, kopparftalocyanin, och då särskilt a-kopparftalocyanin.

Kromoxiden, järnoxiden respektive metallftalocyaninen har företrädesvis en egenresistivitet av 10 -10 ohm m.

Den fyllmedelshaltiga isoleringen har företrädesvis en resistivitet av över 1010 ohm m.

Halten av det angivna fyllmedlet uppgår företrädesvis till 10-40 Z av sammanlagda volymen av organisk polymer, och angivet fyllmedel i isoleringen Tjockleken hos isoleringen uppgår lämpligen till 5-1000 gm, företrädesvis till 20f200 pm.

Kornstorleken hos det nämnda fyllmedlet är lämpligen 0,005-30 pm och företrädesvis 0,005-5 pm.

En särskild fördel hos kromoxid är att det ger filmen en glimningsresis- tens som inte eller endast i obetydlig grad nedsättes genom inverkan av yttre faktorer, såsom fukt.

En särskild fördel hos ftalocyaninen är att den ger isoleringen en särskilt låg förlustfaktor. 94 ß 461 Den organiska polymeren i isoleringen kan bland annat bestå av en lack av sådana typer som normalt användes vid lackering av lindningstråd såsom tereftalsyraalkyder, polyester-imider, polyamid-imider, polyimider, poly- uretaner, epoxihartser, polysulfoner, silikoner, polyamider och polymerer baserade på polyhydantoin.

Den elektriska ledaren enligt uppfinningen har formen av en tråd, stång, band eller skena. dvs är långsträckt med runt eller flerhörnigt konstant t ex en i isoleringen inbäddad glasfiberlindning.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av exempel under hänvisning till bifogade ritning i vilken fig 1-3 visar olika utförings- former av en isolerad elektrisk ledare enligt uppfinningen, för en elektrisk maskin, uppbyggd med en ledare enligt den föreliggande uppfinningen i sidovy, och fig 5 samma härva i tvärsnitt.

Exempel 1 En fyrkanttrád 10 enligt fig 1 med tvërsnittet 10 mm x 2 mm lackeras med ett epoxiharts innehållande kromoxid (Cr203) med en kornstorlek av under 4 I 461 941 “ 5 pm på konventionellt sätt med avstrykningsmetoden, varvid tråden passe- rar avstrykarna och en uppvärmningsanordning med en temperatur av omkring 400 °C för härdning av lacken tolv gånger och tjockleksökningen vid varje passage blir ungefär 5 pm. Den färdiga isoleringen 11 har därvid en tjocklek av omkring 60 pm. Av denna direkt på ledaren anbringade isole- ring utgör 25 % kromoxid. Det vid appliceringen av isoleringen använda epoxihartset kan bestå av 100 viktdelar av ett epoxiharts av bisfenol A-typ innehållande 5,15-5,5 mol epoxigrupper per kg (t ex Epikote 828 från Shell, Holland), och 50 viktdelar hårdare av amintyp med ett aminvärde av 400-460 mg KOH/g, löst i lika delar xylen och butanol. Epoxihartset inne- håller 25 volymprocent kromoxid. räknat på hartsets fasta beståndsdelar utan lösningsmedel.

Exemgel 2 På en fyrkanttråd 10 enligt fig 1 med tvärsnittet 8 mm x 2.5 mm anbringas en isolering 11 bestående av en polyester-imid innehållande kromoxid av samma slag som beskrivits i Exempel 1. Isoleringen 11 har en tjocklek av 60 pm och 30 1 av dess volym utgöres av kromoxid. Den vid appliceringen I av isoleringen använda polyester-imidlacken, t ex Terebec 533 L33 från 5 461 941 Exempel Ä En rundtråd 13 enligt fig 2 med en diameter av 1 mm lackeras med en lack av samma slag som i Exempel 3 men med en volymprocent kromoxid av 15 Z.

Den appliceras på i Exempel 1 beskrivet sätt men med användning av dysor i stället för avstrykare till en isolering i form av ett lackskikt 14 med en tjocklek av 40 pm.

Exempel § En fyrkanttràd 10 enligt fig 1 med tvärsnittet 10 mm x 2 mm förses med en isolering 11 i form av en omspinning av glasgarn som impregnerats med ett bindemedel i form av ett med kromoxid (Cr203) försatt epoxiharts, vilket därefter härdats. Epoxihartset kan bestå av ett polyamidmodifierat epoxi- harts (såsom AF-42 från Minnesota Mining and Manufacturing Company USA) eller av ett epoxiharts av i Exempel 1 beskrivet slag. Isolerskiktet 11 har en tjocklek av 100 pm och dess bindemedel innehåller 20 volymprocent kromoxid med en kornstorlek av under 5 pm.

Exempel 6 En fyrkanttråd 10 enligt fig 3 med tvärsnittet 10 mm x 2 mm förses med en isolering 11 av i Exempel 1 angivet slag. På isoleringen 11 anbringas ett överdrag 20 i form av en polyamid-imidlack. t ex Lack E 3561/27 från Herberts GmbH, BRD i en tjocklek av 10 pm. Överdraget kan appliceras enligt avstrykningsmetoden, varvid tråden passerar avstrykningsanordning och tillhörande uppvärmningsanordning med en temperatur av omkring 400 OC 2 gånger med en tjockleksökning hos överdraget av omkring 5 pm vid varje passage, så att det färdiga överdraget får en tjocklek av omkring 10 pm.

I stället för kromoxid (Cr203) kan i ovan exemplifierade fall användas lika stor volymprocent järnoxid (Fe203) med samma storlek hos kornen, eller lika stor volymprocent av kopparftalocyanin eller en lika stor volymprocent av en blandning av två eller samtliga av dessa fyllmedel i godtyckliga proportioner, t ex i lika volymdelar. I stället för koppar- ftalocyanin kan annan metallftalocyanin såsom nickel-, kobolt- eller järn- ftalocyanin användas En ledare enligt den föreliggande uppfinningen lämpar sig utmärkt för användning i härvor till elektriska maskiner för driftspänningar av över 461 941 6 2 kV, t ex traktionsmotorer, speciellt sådana med omriktardrift- I Sådana härvor anordnas normalt omkring ledarisoleringen skikt av glimmer för att göra ledarisoleringarna motståndskraftiga mot glimningS8n§rBPP- Vid an' vändning av ledare enligt den föreliggande uppfinningen i sådana härvor är det möjligt at göra isolering och glimskydd omkring ledarna avsevärt tunnare än vid användning av den beskrivna kända glimningsresistanta ledarisoleringen. Därigenom kan mer ledarmaterial inkorporeras i härvan och för en viss maskindimension en större effekt uppnås, liksom för en viss effekt maskindimensionen kan minskas.

Ledarknippet kan bestå av flera varv av en enda isolerad ledare, som bockats under bildning av knippets slutliga form. Det kan också bestå av flera separata isolerade ledare, ofta kallade parter, vilka vid sina ändar är elektriskt förbundna med varandra, vanligtvis parallellkopplade. Sär- skilt stora fördelar uppnås enligt uppfinningen för den förstnämnda typen av ledarknippe, eftersom påkänningarna mellan närliggande ledare i detta allvarligare.

Huvudisoleringen kan utformas på olika tidigare välkända sätt. Den kan sålunda bestå av ett bandage av glimerband eller glimmerark. Dessa kan ett bärarmaterial av papper, glasväv eller dylikt. Glimmermaterialen kan också bestå av självbärande band eller ark av varandra överlappande små glimmerfjäll framställda genom spjälkning av vanlig glimmar, varvid dessa glimmermaterial vanligen också är fästa vid ett bärarmaterial.

På den nämnda glimmerbanden eller -arken kan ett bindemedel vara an- bringat, som senare då materialen appliceras runt ledarknippet binder de olika lagren i ledarens isolering till varandra. Ett dylikt bindemedel kan emellertid i stället tillföras efter det att glimmermaterialet anbringats runt ledarknippet genom en impregnering. Som exempel på lämpliga binde- 7 ' 461 941 medel för varven i bandaget kan nämnas lösningsmedelsfria hartser såsom epoxihartser och omättade polyesterhartser.

En med isolering försedd ledare av i något av Exempel 1-3 och 5-6 beskrivet slag bockas till en härva innehållande flera varv av ledaren liggande intill varandra såsom visas i fig 4 resp fig 5. De nämnda intill varandra liggande varven bildar härvans ledarknippe 21. Såsom framgår av fig 4 är bockningen utförd så att härvan har raka delar 22 och 23 avsedda att placeras i maskinens spår ZÄ, samt böjda änddelar 25 och 26 som kommer utanför spåren. Härvans uttag är betecknade 27 och 28. För att effektivt binda intill varandra belägna längder av den isolerade ledaren till varandra kan den isolerade ledaren förses med ett i förhållande till iso- leringen tunt överdrag av ett adhesiv, t ex i form av ett polyamidmodifie- rat epoxiharts (såsom AF-42 från Minnesota Mining and Manufacturing Company), företrädesvis innehållande minst 10 volymprocent Cr203, Fe203, kopparftalocyanin eller sammanlagt minst 10 volymprocent av minst två av dessa ämnen. Efter bockningen av ledaren härdas hartset genom uppvärmning till 160 °c.

Ledarknippet 21 omlindas sedan varvsvis med t ex halv överlapp med ett 25 mm brett glimmerband bestående av ett 0,09 mm tjockt självbårande skikt av varandra överlappande små glimmerfjäll fixerade vid ett 0,0# mm tjockt glasvävsband med 0,006 mm tjock polyetylenglykoltereftalatfolie. Ett dy- likt isolerband är beskrivet i det svenska patentet 200 820. Sedan knippet försetts med ett bandage 29 av t ex tjugo ovanpå varandra belägna lager av glimmerbandet torkas lindningen först vid ett tryck av 0,1 mm Hg och vid en temperatur av Ä0 OC. varefter ett impregneringsharts tillföres vid nämnda tryck. Sedan allt impregneringsharts tillförts höjes trycket till t ex 10 kp/cmz. Hartset kan utgöras av 100 viktdelar av ett epoxiharts, vilket på känt sätt framställts av epiklorhydrin och U,4'-dioxidifenyl- dimetylmetan och vilket har en epoxiekvivalent av 192, och 100 viktdelar av ett härdningsmedel bestående av en blandning av 75 viktdelar hexa- hydroftalsyraanhydrid och 25 viktdelar tetrahydroftalsyraanhydrid. För att hartset inte skall tränga ut ur isoleringen under en påföljande härdningen kan det impregnerade ledarknippet med glimmerbandsbandaget omges med ett tätningsband av polytetrafluoretylen eller dylikt. Härvan placeras sedan i ett formverktyg för härdning av hartsmaterialet. Härdningen sker vid en temperatur av cirka 160 °C under en tid av cirka 10 timmar. 461 941 8 I ett alternativt utförande tillverkas en härva med användning 8V ett isolerband som impregneras med impregneringsharts före dess omlindning omkring knippet 21 (fig 5), vilket kan vara av samma slag som i exemplet ovan. Hartset innehåller ett omättat esterharts framställt av adipinsyra ( 11 molprocent) . ftalsyraanhydrid (11 molprocent) . maleinsyraanhydrid (23 molprocent) och etylenglykol (55 molprocent) och försatt dels med diallyl- ftalat i sådan mängd att diallylftalatet utgör #0 X av den sammanlagda vikten av esterharts och diallylftalat samt dels med bensoylperoxid i en mängd motsvarande 1 Z av hela hartsets vikt. Själva esterhartset kan fram- 10O viktdelar aceton. Isolerbandet. som kan vara av samma slag som det i föregående fall beskrivna, kan impregneras med hartsmaterialet vid esterharts bestående av 60 viktdelar av en reaktionsprodukt av 3 mol maleinsyraanhydrid, 1 mol adipinsyra och 4,4 lol etylenglykol med ett syratal av 30, och av 40 viktdelar diallylftalat samt innehållande 0,75 Z bensoylperoxid, och ett polyesterharts bestånde av 70 viktdelar av en reaktionsprodukt av 1 mol fumarsyra, 1 mol ftalsyra och 2,2 mol propylen- glykol med ett syratal av 25, och av 30 viktdelar monostyren samt inne- hållande 0,5 Z bensoylperoxid. liksom ett epoxiharts bestående av 100 viktdelar ”Epon 828” (Shell Chemical Co) och 65 delar hexahydroftalsyra- anhydrid, ett epoxiharts bestående av 85 viktdelar ”Araldit F”. 100 vikt- delar ”Hårdare 905” (båda från Ciba AG. Schweiz) och 15 viktdelar fenyl- glycidyleter, ett epoxiharts bestående av 100 viktdelar "DER 331" (Dow Chemical Co) och 65 viktdelar tetrahydroftalsyraanhydrid eller 100 vikt- delar av epoxinovolak "DEN 438" (Dow Chemical Co) och 3 viktdelar av bortrifluoridkomplexen FHZ 935 J 50" (Ciba Geigy AG).

Claims (7)

9 ' ' 461 941 PATENTKRAV

1. Elektrisk ledare (10, 13) försedd med en ledaren omgivande, högst 1 mm tjock elektrisk isolering (11, 14) i form av en organisk polymer inne- hållande ett pulverformigt fyllmedel som skyddar isoleringen mot en av glimning orsakad nedbrytning, k ä n n e t e c k n a d, därav att isole- ringen innehåller ett pulverformigt fyllmedel i form av kromoxid (Cr203), järnoxid (Fe203), metallftalocyanin eller en blandning av minst två ämnen av dessa slag i sådan halt att mängden av det pulverformiga fyllmedlet utgör minst 10 % av den sammanlagda volymen av den organiska polymeren och detta pulverformiga fyllmedel.

2. Elektrisk ledare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att metallftalocyaninen utgöres av kopparftalocyanin.

3. ' Elektrisk ledare enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att det pulverformiga materialet i isoleringen (11, 14) har en egenresistivitet av 10u-108 ohm m.

4. Elektrisk ledare enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e - _t e c k n a d därav, att isoleringen (11. 14) har en resistivitet av över 10 10 Ohm m.

5. Elektrisk ledare enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n e - t e c k n a d därav, att halten pulverformigt fyllmedel i form av kromoxid, järnoxid, metallftalocyanin eller blandning av minst två av dessa ämnen utgör 10-40 Z av den sammanlagda volymen av organisk polymer och detta pulverformiga fyllmedel.

6. Elektrisk ledare enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e - t e c k n a d därav. att den organiska polymeren utgöres av ett härdat hartsbindemedel.

7. Användning av en med isolering (11) försedd ledare (10) av i något föregående patentkrav angivet slag i en härva, vilken är anordnad i spår (24) i en stator eller rotor i en elektrisk maskin och vilken omfattar ett knippe (21) av ett flertal intill varandra anordnade längder av en sådan ledare med rektangulärt tvärsnitt och en knippet omgivande huvudisolering (29) för isolering av knippet mot maskinspåret.