SE500349C2 - Elektrisk isolering - Google Patents

Description

|\\ i.. -\_._ _- - rx .L- u :J f) f-Å- Û Närmare bestämt avser den föreliggande uppfinningen en elektrisk isolering anordnad omkring ett knippe av ett flertal intill varandra anordnade längder av en ledare med rektangulärt tvärsnitt för isolering av knippet mot ett spår i en stator eller rotor i en elektrisk maskin och omfattande en organisk polymer innehållande ett pulverformigt fyllmedel, kännetecknad därav att isoleringen innehåller ett pulverformigt fyllmedel i form av kromoxid (Cr2O3), järnoxid (Fe2O3), metallftalocyanin eller en blandning av minst tvà ämnen av dessa slag i sådan halt att mängden av det pulver- formiga fyllmedlet utgör minst 10 Z av den sammanlagda volymen av den organiska polymeren och det pulverformiga fyllmedlet. En isolering av det angivna slaget har delar med en tjocklek av över 1 mm, vilka är utsatta för en fältstyrka av minst 0,5 kV/mm växelspänning.

Som exempel på användbara metallftalocyaniner kan nämnas ftalocyaniner av 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 resp metallftalocyaninen har företrädesvis en egen- resistivitet av 104-108 ohm m.

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

Halten av pulverformigt fyllmedel i form av kromoxid, järnoxid, metall- ftalocyanin eller blandning av minst två ämnen av dessa slag utgör före- trädesvis 10-NO X av den sammanlagda volymen av organisk polymer och detta pulverformiga fyllmedel.

Kornstorleken hos i föregående stycke angivet fyllmedel är lämpligen 0,005-30 Mm och företrädesvis 0,005-5 Mm.

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

En särskild fördel hos ftalocyaninen är att den ger isoleringen en sär- skilt låg förlustfaktor.

Den organiska polymeren i isoleringen kan bestå av olika härdplaster och termoplaster av sådana slag som konventionellt användes vid framställning av isoleringar med gängse formningsmetoder såsom gjutning, impregnering, formpressning, formsprutning och strängsprutning. Som exempel på polymerer som lämpar sig särskilt väl vid gjutning, impregnering och formpressning kan nämnas härdbara epoxihartser, omättade polyesterhartser, polyuretan- hartser, akrylhartser och silikonhartser. Dessa härdbara hartser användes företrädesvis utan lösningsmedel vid gjutning och formpressning och som regel upplösta i ett lösningsmedel vid impregnering. Som exempel på poly- merer som lämpar sig särskilt vid formsprutning och strängsprutning kan nämnas lineära polymerer såsom polyimid, polykarbonat, polysulfon, inklu- derande polyarylsulfon och polyetersulfon, polyeterimid, termoplastisk polyester, såsom polyetylenglykoltereftalat och polybutylenglykolterefta- lat, polyeten, sampolymerisat av eten och propen eller av eten och propen med dienmonomerer såsom dicyklopentadien med efter polymerisationen från dienmonomermolekylerna kvarstående dubbelbindningar, samt polyeten och nämnda sampolymerisat som efter formningen underkastas tvärbindning.

Den organiska polymeren kan förutom kromoxid, järnoxid och/eller metall- ftalocyanin innehålla fyllmedel av konventionellt slag. i fortsättningen kallade indifferenta fyllmedel. såsom aluminiumoxid. krita, kaolin, dolomit, talk, glimmermjöl, kvarts. Halten av sådana indifferenta fyll- medel uppgår lämpligen till 10-50 Z och företrädesvis till 20-45 Z av sammanlagda volymen av organisk polymer och indifferent fyllmedel. Dess- utom kan den organiska polymeren, speciellt vid uppfinningens tillämpning för formpressning med organisk polymer i form av en härdplast, innehålla ett fibröst armeringsmaterial såsom korta fibrer av glas, polyamid eller kol. Halten sådan fibröst armeringsmaterial om sådant användes uppgår lämpligen till 1-20 %, företrädesvis till 5-15 % av sammanlagda volymen av organisk polymer och fibröst fyllmedel.

Den organiska polymeren kan, speciellt vid dess tillämpning för form- sprutning och strängsprutning med organisk polymer i form av en lineär polymer, innehålla konventionella tillsatser såsom mjukningsmedel. t ex dioktylftalat, peroxid (vid tvärbindning), t ex di-A-kumylperoxid, akti- vator för peroxiden, t ex triallylcyanurat, antioxidant, t ex polymerise- rad trimetyldihydrokinolin, samt flamskyddsmedel. t ex antimontrioxid.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade schematiska ritning, i vilken fig 1 i sidovy visar en härva för en elektrisk maskin med en huvud- isolering enligt den föreliggande uppfinningen fig 2 samma härva i tvärsnitt.

Härvan enligt fig 1 har raka delar 10 och 11 avsedda att placeras i statorspåren på en högspänningsmaskin samt böjda änddelar 12 och 13 som kommer utanför maskinens spår. Den är försedd med en huvudisolering lä enligt den föreliggande uppfinningen. Härvan har uttag betecknade 15 och 16.

Härvan enligt fig 1 har såsom framgår av fig 2 ett knippe 17 av flera intill varandra anordnade enskilda ledare 18, var och en försedd med en ledarisolering 19. Maskinens spår är betecknade 20. Knippet 17 kan därvid bestå av flera varv av en enda isolerad ledare. Det kan också bestå av flera separata isolerade ledare, vanligen kallade parter, vilka i sina ändar är elektriskt förbundna med varandra, vanligen parallellkopplade.

Ledarisoleringen 19 kan bestå av enbart ett lackskikt av sådan typ som normalt användes vid lackering av lindningstråd såsom ett överdrag av epoxiharts, tereftalsyraalkyd, polyesterimid, polyimid, polyamidimid, polyuretan, polysulfon, silikon, polyamid eller en polymer baserad på polyhydantoin. Ledarisoleringen kan också bestå av en omlindning av glas- garn som är impregnerad med en sådan lack och som därefter härdats. Ledar- isoleringen kan vidare bestå av ett omkring ledaren omlindat eller omvikt tunt glimmerband eller tunt band i form av en film av en lineär polymer såsom polyimid, polykarbonat, polysulfon inkluderande polyarylsulfon och polyetersulfon, polyeterimid, polyamid, polyamidimid eller polyetylen- glykoltereftalat. I det som ledarisolering använda materialet kan därvid för att motverka uppkomsten av glimskador vara inkorporerat pulverformig kromoxid (Cr2O3). järnoxid (Fe2O3), metallftalocyanin, företrädesvis kopparftalocyanin, eller en blandning av minst två ämnen av dessa slag i sådan mängd att halten av detta pulverformiga fyllmedel utgör minst 10 %, företrädesvis 10-ÄO X av sammanlagda volymen av detta pulverformiga fyll- medel och i ledarisoleringen ingående organisk polymer, såsom i form av nämnda lack eller nämnda lineära polymer. I ett exemplifierat konkret fall utgöres ledarisoleringen av en omspinning av glasgarn som impregnerats med ett med kromoxid (Cr203) försatt epoxiharts, vilket därefter härdats.

Epoxihartset kan bestå av ett polyamidmodifierat epoxiharts (såsom AF-42 från Minnesota Mining and Manufacturing Company), ledarisoleringen ha en tjocklek av 100 Mm och innehålla 20 volymprocent kromoxid med en korn- storlek av under 5 Mm. I stället för att inkorporera det nämnda fyll- medlet kromoxid, järnoxid eller metallftalocyanin i polymeren i ledar- isoleringen kan fyllmedlet inkorporeras enbart i ett skyddsskikt mot glim- skador som appliceras på ytan på lackskiktet resp på den utàtvända ytan pà det band i form av polymerfilm som vikes om eller lindas omkring ledaren, varvid samma halt av fyllmedlet användes i skyddsskiktet som ovan angivits för fyllmedlet i ledarisoleringens organiska polymer. I skyddsskiktet användes därvid lämpligen en organisk polymer av samma slag som ovan exemplifierats som material i ett lackskikt och som angivits normalt användas vid lackering av lindningstråd. Som konkret exempel på en ledar- isolering med skyddsskikt kan nämnas en kring ledaren omlindad film av polyimid (t ex Kapton från Du Pont) med en tjocklek av 75 Mm. som på den utåtvända sidan är försedd med ett skyddsskikt av polyamidimid med en tjocklek av 25 Mm och innehållande 25 volymprocent kromoxid (Cr2O3).

Omkring ledarknippet är en glimmerhaltig huvudisolering lfl anordnad. Den bygges upp genom omlindning med t ex halv överlapp av ett isolerband. t ex med en bredd av 25 mm och bestående av ett 0.09 mm tjockt självbärande skikt av varandra överlappande små glimmerfjäll fixerade vid ett 0,0Ä mm tjockt glasvävsband med en 0.006 mm tjock polyetylenglykoltereftalatfilm.

Vid fixeringen smälter filmen partiellt och ansamlas vid kontaktytor mellan glimmerband och glasfibertrådar. Ett dylikt isolerband är beskrivet i det svenska patentet 200 820. Sedan knippet försetts med ett bandage av t ex tjugo ovanpå varandra belägna lager av glimmerbandet evakueras lind- ningen först vid ett tryck av 0,1 mm Hg och vid en temperatur av H0 OC, varefter ett impregneringsharts innehållande kopparftalocyanin med en kornstorlek av under 0,1 Mm tillföres vid nämnda tryck för impregnering av bandaget. Sedan allt harts 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 Ä,U'-dioxidfenyl-dimetylmetan och vilket har en epoxiekvivalent av 192, och 100 viktdelar av ett härdnings- medel bestående av en blandning av 75 viktdelar hexahydroftalsyraanhydrid och 25 viktdelar tetrahydroftalsyraanhydrid. Volymen kopparftalocyanin i ._ N -\ 'v ,: 'N 2-1 _ ~ _ ¿ -. |-_-_ wl. \/ xJ v š f hartset uppgår till 30 Z av sammanlagda volymen av kopparftalocyanin och harts. Vid impregneringen tränger harts med kopparftalocyanin in i ut- rymmen mellan glimmerskikten och in i glimmerskikten själva. För att hartset inte skall tränga ut ur isoleringen under den påföljande härd- ningen kan det impregnerade ledarknippet med glimmerbandsbandaget omges med ett tätningsband av polytetrafluoreten eller dylikt. Härvan placeras sedan i ett formverktyg för härdning av hartsmaterialet. Härdningen sker vid en temperatur av cirka 160 OC under en tid av cirka 10 timmar. I den färdiga härvan utgöres huvudisoleringens totalvolym till 27 X av glimmer, H5 X av harts, 20 % av kopparftalocyanin och 8 I av glasfiber.

Det fasta isolermaterialet i huvudisoleringen kan impregneras med impreg- neringshartset antingen efter det att isolermaterialet i form av ett ban- dage anbringats omkring ledarknippet, såsom nyss beskrivits, eller innan det fasta isolermaterialet anbringas omkring ledarknippet för att bilda ett bandage. I det förstnämnda fallet tillföres det pulverformiga fyll- medlet till impregneringshartset före impregneringen. I det sistnämnda fallet kan fyllmedlet tillföras före eller efter impregneringen. Vid till- försel efter impregneringen kan fyllmedlet t ex anbringas som ett ytskikt pà det impregnerade isolermaterialet, innan det formas till ett bandage omkring ledarknippet.

Kopparftalocyaninen och impregneringshartset kan alltså vid tillverkning av en härva enligt fig 1 och 2 vid tillämpning av den sistnämnda metoden tillföras glimmerbandet före omlindningen av bandet omkring ledarknippet 17, antingen genom att bandet impregneras med hartset innehållande koppar- ftalocyanin eller genom att bandet impregneras med enbart impregnerings- hartset och det impregnerade bandet på ytan belägges med kopparftalocya- nin. Impregneringshartset kan därvid bestå av 100 viktdelar av epoxi- novolak "DEN 438" (Dow Chemical Co) och 3 viktdelar av bortrifluoridamin- komplexen "HZ 935 JSO" (Ciba Geigy AG). Mängden kopparftalocyanin kan utgöra 20 % av sammanlagda volymen av harts och kopparftalocyanin. Bandet lindas omkring ledarknippet 17 med halv överlapp till trettio ovanpå varandra belägna lager för att bilda huvudisoleringen 14. Härvan placeras sedan i ett formverktyg för härdning av hartset vid en temperatur av 160 0 C under en tid av 8 timmar. Fyllmedlet tränger därvid tillsammans med hartset in i och fyller ut alla utrymmen i isoleringen 10. I den färdiga härvan utgörs huvudisoleringens totalvolym till 27 1 av glimmer, till 52 X av harts, till 13 1 av kopparftalocyanin och till 8 Z av glasfiber. \ *v13 01 .J I stället för att i de två ovan exemplifierade fallen använda ett isoler- band med glimmer är det möjligt att använda ett isolerband utan glimmer, såsom ett glasvävsband. Vid användning av ett 0,2 mm tjockt glasvävsband i stället för glimmerband i de två ovan exemplifierade fallen men med i övrigt samma tillvägagångssätt kommer huvudisoleringens totalvolym att till 70 X bestå av harts, till 23 Z av kopparftalocyanin och till 7 % av glasfiber. Även om många epoxihartser, liksom omättade polyesterhartser lämpade för impregnering av formlindade härvor, är kända skall ytterligare några exempel på sådana hartser nämnas. Sålunda kan användas t ex ett polyester- harts bestående av 60 viktdelar av en reaktionsprodukt av 3 mol malein- syraanhydrid, 1 mol adipinsyra och 4,4 mol etylenglykol med ett syratal av 30, och av Ä0 viktdelar diallylftalat samt innehållande 0,75 % bensoyl- peroxid, och ett polyesterharts bestående av 70 viktdelar av en reaktions- produkt av 1 mol fumarsyra, 1 mol ftalsyra och 2,2 mol propylenglykol med ett syratal av 25, och av 30 viktdelar monostyren samt innehållande 0,5 X bensoylperoxid, liksom ett epoxiharts bestående av 100 viktdelar "Epon 828" (Shell Chemical Co) och 65 delar hexahydroftalsyraanhydrid, ett epoxiharts bestående av 85 viktdelar "Araldit F", 100 viktdelar "Hårdare 905" (båda från Ciba AG, Schweiz) och 15 viktdelar fenylglycidyleter eller ett epoxiharts bestående av 100 viktdelar "Dow 331" (Dow Chemical Co) och 65 viktdelar tetrahydroftalsyraanhydrid.

I de lämnade exemplen kan kopparftalocyaninen helt eller delvis ersättas med andra metallftalocyaniner såsom nickel-, kobolt- eller järnftalo- cyanin, liksom med kromoxid (Cr203) och järnoxid (Fe203) eller blandningar av minst två av samtliga ovan angivna ämnen.

I\ \Q

Claims (5)

_ -__ ,,-\ -- .. .w J.. ~"1I.í vvx/ W PATENTKRAV u Vf)

1. Elektrisk isolering (10) anordnad omkring ett knippe (17) av ett flertal intill varandra anordnade längder av ledare med rektangulärt tvär- snitt för isolering av knippet mot ett spår (20) i en stator eller rotor i en elektrisk maskin. och omfattande en organisk polymer innehållande ett pulverformigt fyllmedel, k ä n n e t e c k n a d därav, att isoleringen innehåller ett pulverformigt fyllmedel i form av kromoxid (Cr2O3), järn- oxid (Fe2O3), metallftalocyanin eller en blandning av minst två ämnen av dessa slag i sådan halt att mängden av det pulverformiga fyllmedlet utgör minst 10 Z av den sammanlagda volymen av den organiska polymeren och detta pulverformiga fyllmedel.

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

3. Elektrisk isolering enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att det pulverformiga fyllmedlet i isoleringen har en egen- resistivitet av 104-108 ohm m.

4. Elektrisk isolering enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den fyllmedelshaltiga polymeren har en resisti- vitet av över 1010 ohm m.

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