WO2017167468A1 - HÄRTBARE EPOXIDHARZ-GIEßMASSE - Google Patents

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Florian Herzog
Sebastian Hoffmann
Thomas Berger
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Robert Bosch Gmbh
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    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/014—Additives containing two or more different additives of the same subgroup in C08K

Definitions

  • the invention is based on a curable epoxy resin casting compound according to the preamble of the main claim.
  • the aluminum oxide comprises two particle fractions, wherein the first particle fraction has a mass fraction of the filler greater than 80%, preferably between 85 to 95%, particularly preferably between 89% and 91%, and has on average larger particles than the second Particle fraction has.
  • the casting composition according to the invention enables the impregnation between the Wires and the wrapping around the electrical winding around using only a single material in a single manufacturing step.
  • the aluminum oxide has a mass fraction of greater than 70% of the casting composition, since in this way a good thermal conductivity of the epoxy casting compound is achieved.
  • the low processing viscosity and good impregnation ability of the epoxy casting compound are achieved despite the comparatively high filling fraction of greater than 70%, if the invention
  • claimed particle size distributions of the two particle fractions can be used.
  • the aluminum oxide comprises essentially spherical particles.
  • spherical alumina is used as a filler. This has the advantage that the processing viscosity of the
  • Casting compound is further reduced, so that they also flow into the narrowest gaps and cavities and can fill them completely.
  • the additive is produced from an acidic ester based on polyether polyol, since in this way the required elasticity of the casting compound is maintained over a certain lifetime, so that an aging-resistant casting compound is achieved.
  • this additive good acoustic damping properties and a good
  • the curable epoxy casting composition of the invention contains an epoxy resin, a curing agent for the epoxy resin, spherical alumina and an additive for achieving a specific elasticity of the casting composition.
  • This additive is also referred to as flexibilizer and is based on an acid ester based on
  • the epoxy resin casting composition according to the invention can be used as an electrically insulating material for electrical or electronic components, be used in particular for the isolation of an electrical winding of an electrical machine.
  • the casting compound When used in an electrical machine, the casting compound may be provided in addition to dissipating heat from the electrical winding and for attenuating generated within the electrical machine acoustic vibrations or operating noise. In the electrical winding of an electric machine, the casting compound fills the cavities or
  • the casting compound in particular in the region of the winding heads of the electric machine, forms a covering around the electrical winding. This enclosure makes the electrical winding resistant to liquid media such as oil.
  • the aluminum oxide comprises two particle fractions, wherein the first particle fraction has a mass fraction of the filler, ie on the alumina, greater than 80%, preferably between 85 to 95%, particularly preferably between 89% and 91%, and larger on average Having particles as the second particle fraction.
  • the alumina has on the epoxy molding compound a mass fraction of greater than 70%, for example between 74% and 76%, in particular 75%.
  • the first particle fraction has a mass fraction of 80 to 95% and the second particle fraction has a mass fraction of 5 to 20% of the aluminum oxide.
  • the particle size distribution of the two particle fractions is given below with some parameters.
  • the 10% percentile is between 5 ⁇ and 15 ⁇ , especially at 10 ⁇ .
  • the 90% percentile is between 2 ⁇ and 7 ⁇ , in particular at 4.5 ⁇ .
  • the 10% percentile lies between 5 ⁇ m and 15 ⁇ m, in particular at 10 ⁇ m, the 25% percentile between 15 ⁇ m and 25 ⁇ m, in particular at 20 ⁇ m, the median value between 25 ⁇ m and 35 ⁇ m, in particular at 30 ⁇ m , the 75% percentile between 35 ⁇ and 45 ⁇ , especially at 40 ⁇ , and the 90% percentile between 45 ⁇ and 55 ⁇ , in particular at 50 ⁇ .
  • For the second particle fraction is the 10% percentile between 0.1 ⁇ and 1 ⁇ , in particular at 0.5 ⁇ , the 25% percentile between 0.5 ⁇ and 1.5 ⁇ , especially at 1 ⁇ , the median value between 1 ⁇ and 2 ⁇ m, in particular at 1.5 ⁇ m, the 75% percentile between 1 ⁇ m and 4 ⁇ m, in particular at 2.5 ⁇ m, and the 90% percentile between 2 ⁇ m and 7 ⁇ m, in particular at 4.5 ⁇ m.
  • the two particle fractions are distributed evenly in the casting compound.
  • the particle size distribution which results from the mixture of the two particle fractions, corresponds to the sum of the two individual particle size distributions of the two particle fractions.

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Abstract

Es sind schon härtbare Epoxidharz-Gießmassen bekannt, die ein Epoxidharz, ein Härtungsmittel für das Epoxidharz, Aluminiumoxid und einen Zusatzstoff zum Erzielen einer bestimmten Elastizität der Gießmasse enthalten. Bei der erfindungsgemäßen Epoxidharz-Gießmasse wird die Verarbeitungsviskosität und Imprägnierfähigkeit der Gießmasse verbessert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Aluminiumoxid zwei Partikelfraktionen umfasst, wobei die erste Partikelfraktion einen Massenanteil am Füllstoff größer als 80%, bevorzugt zwischen 85 bis 95%, insbesondere bevorzugt zwischen 89% und 91%, hat und im Durchschnitt größere Partikel als die zweite Partikelfraktion aufweist.

Description

Beschreibung Titel
Härtbare Epoxidharz-Gießmasse
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer härtbaren Epoxidharz-Gießmasse nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist schon eine härtbare Epoxidharz-Gießmasse aus der EP 1 352 026 Bl bekannt, die Epoxidharz, ein Härtungsmittel für das Epoxidharz, Aluminiumoxid als Füllstoff und einen Zusatzstoff zum Erzielen einer bestimmten Elastizität der Gießmasse enthält.
Weiterhin sind elektrische Maschinen mit elektrischen Wicklungen bekannt, die von einer einzigen Epoxidharz-Gießmasse imprägniert und umschlossen sind. Diese Epoxidharz-Gießmasse weist jedoch in der Regel eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Auch bekannt ist, die Kapillaren zwischen den Kupferdrähten in einem ersten
Herstellungsschritt mit einem speziellen Imprägnierharz zu füllen und die elektrischen Wicklungen in einem zweiten Herstellungsschritt mit einem anderen, harten
Verkapselungswerkstoff zu umschließen, der jedoch geringe Dämpfungseigenschaften hat. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße härtbare Epoxidharz-Gießmasse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die
Verarbeitungsviskosität und Imprägnierfähigkeit der Gießmasse verbessert wird, so dass die Gießmasse die Hohlräume zwischen den Drähten der elektrischen Wicklung aufgrund ihrer geringen Viskosität leichter befüllen und vollständig ausfüllen kann. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem das Aluminiumoxid zwei Partikelfraktionen umfasst, wobei die erste Partikelfraktion einen Massenanteil am Füllstoff größer als 80%, bevorzugt zwischen 85 bis 95%, insbesondere bevorzugt zwischen 89% und 91%, hat und im Durchschnitt größere Partikel als die zweite Partikelfraktion aufweist. Die erfindungsgemäße Gießmasse ermöglicht die Imprägnierung zwischen den Drähten und die Umhüllung um die elektrische Wicklung herum unter Verwendung nur eines einzigen Werkstoffs in einem einzigen Herstellungsschritt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen härtbaren Epoxidharz-Gießmasse möglich.
Besonders vorteilhaft ist, wenn das Aluminiumoxid einen Massenanteil von größer als 70% an der Gießmasse hat, da auf diese Weise eine gute Wärmeleitfähigkeit der Epoxidharz-Gießmasse erreicht wird. Die niedrige Verarbeitungsviskosität und gute Imprägnierfähigkeit der Epoxidharz-Gießmasse werden trotz des vergleichsweise hohen Füllanteils von größer als 70% erreicht, wenn die erfindungsgemäß
beanspruchten Korngrößenverteilungen der beiden Partikelfraktionen verwendet werden.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Aluminiumoxid im wesentlichen sphärische Partikel umfasst. Mit anderen Worten ausgedrückt wird also sphärisches Aluminiumoxid als Füllstoff verwendet. Dies hat den Vorteil, dass die Verarbeitungsviskosität der
Gießmasse weiter verringert wird, so dass diese auch in engste Spalte und Hohlräume hineinfließen und diese vollständig ausfüllen kann.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Zusatzstoff aus einem sauren Esther auf Basis von Polyetherpolyol hergestellt ist, da auf diese Weise die erforderliche Elastizität der Gießmasse über eine bestimmte Lebensdauer aufrechterhalten wird, so dass eine alterungsbeständige Gießmasse erreicht wird. Außerdem werden durch diesen Zusatzstoff gute akustische Dämpfungseigenschaften und eine gute
Temperaturwechselfestigkeit erzielt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die erfindungsgemäße härtbare Epoxidharz-Gießmasse enthält ein Epoxidharz, ein Härtungsmittel für das Epoxidharz, sphärisches Aluminiumoxid und einen Zusatzstoff zum Erzielen einer bestimmten Elastizität der Gießmasse. Dieser Zusatzstoff wird auch als Flexibilisator bezeichnet und ist aus einem sauren Esther auf Basis von
Polyetherpolyol hergestellt. Die erfindungsgemäße Epoxidharz-Gießmasse kann als elektrisch isolierendes Material für elektrische oder elektronische Bauteile, insbesondere zur Isolierung einer elektrischen Wicklung einer elektrischen Maschine verwendet werden. Bei der Anwendung bei einer elektrischen Maschine kann die Gießmasse zusätzlich zum Abführen von Wärme aus der elektrischen Wicklung und zum Dämpfen von innerhalb der elektrischen Maschine entstehenden akustischen Schwingungen bzw. Betriebsgeräuschen vorgesehen sein. Bei der elektrischen Wicklung einer elektrischen Maschine füllt die Gießmasse die Hohlräume oder
Kapillare zwischen den Drähten bzw. Leitern der elektrischen Wicklung vollständig aus. Außerdem bildet die Gießmasse, insbesondere im Bereich der Wickelköpfe der elektrischen Maschine, eine Umhüllung um die elektrische Wicklung herum. Diese Umhüllung macht die elektrische Wicklung beständig gegenüber flüssigen Medien wie beispielsweise Öl.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Aluminiumoxid zwei Partikelfraktionen umfasst, wobei die erste Partikelfraktion einen Massenanteil am Füllstoff, also am Aluminiumoxid, größer als 80%, bevorzugt zwischen 85 bis 95%, insbesondere bevorzugt zwischen 89% und 91%, hat und im Durchschnitt größere Partikel als die zweite Partikelfraktion aufweist.
Das Aluminiumoxid hat an der Epoxidharz-Gießmasse einen Massenanteil von größer als 70%, beispielsweise zwischen 74% und 76 %, insbesondere 75%.
Die erste Partikelfraktion weist einen Massenanteil von 80 bis 95% und die zweite Partikelfraktion einen Massenanteil von 5 bis 20% an dem Aluminiumoxid auf. Die Korngrößenverteilung der beiden Partikelfraktionen wird im folgenden mit einigen Kenngrößen angegeben. Für die erste Partikelfraktion liegt das 10% Perzentil zwischen 5 μηη und 15 μηη, insbesondere bei 10 μηη. Für die zweite Partikelfraktion liegt das 90% Perzentil zwischen 2 μηη und 7 μηη, insbesondere bei 4,5 μηη. Für die erste Partikelfraktion liegt das 10% Perzentil zwischen 5 μηη und 15 μηη, insbesondere bei 10 μηη, das 25% Perzentil zwischen 15 μηη und 25 μηη, insbesondere bei 20 μηη, der Medianwert zwischen 25 μηη und 35 μηη, insbesondere bei 30 μηη, das 75% Perzentil zwischen 35 μηη und 45 μηη, insbesondere bei 40 μηη, und das 90% Perzentil zwischen 45 μηη und 55 μηη, insbesondere bei 50 μηη. Für die zweite Partikelfraktion liegt das 10% Perzentil zwischen 0,1 μηι und 1 μηη, insbesondere bei 0,5 μηη, das 25% Perzentil zwischen 0,5 μηι und 1,5 μηη, insbesondere bei 1 μηη, der Medianwert zwischen 1 μηι und 2 μηη, insbesondere bei 1,5 μηη, das 75% Perzentil zwischen 1 μηι und 4 μηη, insbesondere bei 2,5 μηη, und das 90% Perzentil zwischen 2 μηι und 7 μηη, insbesondere bei 4,5 μηη, liegt.
Bei der Herstellung der Epoxidharz-Gießmasse werden die beiden zwei
Partikelfraktionen des Aluminiumoxids in die Gießmasse zu den anderen
Komponenten der Mischung hinzugemischt. Die beiden Partikelfraktionen verteilen sich dabei gleichmäßig in der Gießmasse. Die Korngrößenverteilung, die sich aus der Mischung der beiden Partikelfraktionen ergibt, entspricht der Summe der beiden einzelnen Korngrößenverteilungen der beiden Partikelfraktionen.

Claims

Ansprüche
1. Härtbare Epoxidharz-Gießmasse, enthaltend
a) ein Epoxidharz,
b) ein Härtungs mittel für das Epoxidharz,
c) Aluminiumoxid als Füllstoff,
d) einen Zusatzstoff zum Erzielen einer bestimmten Elastizität der Gießmasse, dadurch gekennzeichnet, dass
das Aluminiumoxid zwei Partikelfraktionen umfasst, wobei die erste Partikelfraktion einen Massenanteil am Füllstoff größer als 80%, bevorzugt zwischen 85 bis 95%, insbesondere bevorzugt zwischen 89% und 91%, hat und im Durchschnitt größere Partikel als die zweite Partikelfraktion aufweist.
2. Epoxidharz-Gießmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Aluminiumoxid einen Massenanteil von größer als 70% an der Gießmasse hat.
3. Epoxidharz-Gießmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste Partikelfraktion einen Massenanteil von 80 bis 95% und die zweite Partikelfraktion einen Massenanteil von 5 bis 20% an dem
Aluminiumoxid aufweist.
4. Epoxidharz-Gießmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Medianwert der ersten Partikelfraktion zwischen 25 μηη und 35 μηη, insbesondere bei 30 μηη, und der Medianwert der zweiten
Partikelfraktion zwischen 1 μηη und 2 μηη, insbesondere bei 1,5 μηη, liegt.
5. Epoxidharz-Gießmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass für die erste Partikelfraktion das 10% Perzentil zwischen 5 μΓΠ und 15 μηη, insbesondere bei 10 μηη, das 25% Perzentil zwischen 15 μηη und 25 μηη, insbesondere bei 20 μηη, das 75% Perzentil zwischen 35 μηη und 45 μηη, insbesondere bei 40 μηη, und das 90% Perzentil zwischen 45 μηη und 55 μηη, insbesondere bei 50 μηη, liegt.
6. Epoxidharz-Gießmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die zweite Partikelfraktion das 10% Perzentil zwischen 0,1 μΓΠ und 1 μηη, insbesondere bei 0,5 μηη, das 25% Perzentil zwischen 0,5 μηη und 1,5 μηη, insbesondere bei 1 μηη, das 75% Perzentil zwischen 1 μηη und 4 μηη, insbesondere bei 2,5 μηη, und das 90% Perzentil zwischen 2 μηη und 7 μηη, insbesondere bei 4,5 μηη, liegt.
7. Epoxidharz-Gießmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumoxid im wesentlichen sphärische Partikel umfasst.
8. Epoxidharz-Gießmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff aus einem sauren Esther auf Basis von Polyetherpolyol hergestellt ist.
9. Verfahren zur Herstellung der Epoxidharz-Gießmasse, welche aus einer Mischung von Epoxidharz, Aluminiumoxid und einem Zusatzstoff zum Erzielen einer bestimmten Elastizität der Gießmasse, hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Gießmasse zwei Partikelfraktionen gemischt werden, wobei die erste
Partikelfraktion einen Massenanteil am Füllstoff größer als 80%, bevorzugt zwischen 85 bis 95%, insbesondere bevorzugt zwischen 89% und 91%, hat und im Durchschnitt größere Partikel als die zweite Partikelfraktion aufweist.
10. Verwendung der härtbaren Epoxidharz-Gießmasse nach einem der
vorhergehenden Ansprüche als elektrisch isolierendes Material für elektrische oder elektronische Bauteile.
11. Elektrische Maschine mit einer elektrischen Wicklung, die eine härtbare
Epoxidharz-Gießmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst und zur Isolierung der elektrischen Wicklung und zum Abführen von Wärme aus der elektrischen Wicklung und zum Dämpfen von akustischen Schwingungen in der elektrischen Maschine vorgesehen ist.
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