具有环绕电气绝缘的电导体制造技术

本发明专利技术公开了一种电导体，该电导体具备环绕该导体1的电气绝缘系统，该绝缘包括环绕该导体的第一绝缘层2和环绕该第一绝缘层2的第二绝缘层3。该第二绝缘层3包括第二聚合物以及氧化铬(Cr

An electrical conductor having an electrical insulation around it

An electrical conductor having an electrical insulation system surrounding the conductor 1 includes a first insulating layer 2 surrounding the conductor and a second insulating layer 2 surrounding the first insulating layer 3. The second insulating layer 3 includes a second polymer and chromium oxide (Cr)

【技术实现步骤摘要】
具有环绕电气绝缘的电导体本申请是申请日为2011年6月21日、申请号为201180029276.7、专利技术名称为“具有环绕电气绝缘的电导体”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及具备环绕电气绝缘系统的电导体。
技术介绍
已知具备用氧化铬(Cr2O3)或氧化铁(Fe2O3)的粒子来填充的涂料形式的电气绝缘的电导体对于局部放电提供极好的抵抗性。这些类型的绝缘电导体典型地使用在电动机中并且随后被称为漆包线。通过参考的方式合并入本文的EP356929A1给出了具有包括底涂层和顶涂层的绝缘涂层系统的漆包线的实例。该顶涂层包括例如聚酰胺酯(PEA)的有机聚合物以及平均粒子大小为0.005-30μm优选0.15-10μm的氧化铬粒子或氧化铁粒子形式的填充物。将顶涂层应用到环绕导体的聚酯或聚酯酰亚胺(PEI)的底涂层上。氧化铬粒子的数量必须足够高，以便形成渗透结构。这样，在顶涂层上实现104-108欧姆米的本征电阻率，其将在放电下电屏蔽绝缘系统。因此，防止绝缘涂层的电蚀的开始。在顶涂层被穿透或开裂之后，电蚀相当快速的通过底涂层进行。上述类型的绝缘系统的一个缺点在于，随着对绝缘涂层抵抗高电场的需求的增加需要更大数量的氧化铬。随着这个更大数量的氧化铬，绝缘系统的机械特性降低。由于例如在电动机的制造期间漆包线受到弯曲，绝缘系统有必要具有极好的机械特性，诸如极好的弯曲强度。特别是对于低压频率转换器控制的电动机，日益需要导体绝缘涂层抵抗闪络电压，其中闪络电压可以引起导体的绝缘系统中的局部放电，以及随后可能的绝缘系统的电蚀。因此需要一种用于金属导体诸如电线的电气绝缘系统，该电气绝缘系统比如今的绝缘系统对局部放电具有类似的或更高的抵抗性。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种具有对电气绝缘系统中的局部放电的高抵抗性的绝缘电导体。本专利技术的另一个目的在于提高绝缘电导体的电气绝缘系统的机械性能。通过提供电导体来实现那些目的，其具备环绕该导体的电气绝缘系统，该绝缘系统包括环绕该导体的第一电气绝缘层和环绕该第一绝缘层的第二电气绝缘层。该第二绝缘层包括第二聚合物以及氧化铬(Cr2O3)形式的、氧化铁(Fe2O3)形式的或者氧化铬和氧化铁的混合物形式的第二填充物，其中，该第一绝缘层包括第一聚合物以及包括有分散的纳米粒子的第一填充物。该纳米粒子优选地良好地分散在该第一聚合物中，这意味着只要该分散被执行使得聚结最小化并且该纳米粒子基本上均质地分布在第一聚合物中，该第一聚合物中的纳米粒子的分散可以以任意常规方式传导。通过组合具有良好分散的纳米粒子的该第一绝缘层以及用氧化铬粒子和/或氧化铁粒子填充的该第二绝缘层的绝缘系统，获得绝缘系统对于放电的极好的屏蔽和抵抗性，并且因此获得绝缘导体的寿命增加。相信氧化铬和/或氧化铁填充物增加该第一绝缘层的表面层的电导率，以足以针对极其集中的电晕放电效应在大表面上驱散，因此相当大地降低电晕放电的影响。此外，与现有技术导体相比，通过具有氧化铬和/或氧化铁填充的聚合物基质的绝缘系统，提高了该电气绝缘系统的弯曲强度。相比该第二绝缘层，包括有配置在该导体与该第二电气绝缘层之间的纳米粒子的该第一绝缘层更易延展，并且因此将提高整个电气绝缘系统的柔韧性。包括纳米粒子的该第一电气绝缘层还将使得能够在该第二绝缘层中使用比包括氧化铬和/或氧化铁的已知的绝缘系统中更低的氧化铬和/或氧化铁含量，因为即使该第二电气绝缘层由于局部放电而开裂，该第一绝缘层即位于该导体与该第二绝缘层之间的层仍然将给予该绝缘系统对于局部放电高的抵抗性。根据一个实施方式，氧化铬和/或氧化铁的第二填充物是该第二绝缘层的体积的10-40％的数量，优选地是该第二绝缘层的体积的10-30％的数量。从而获得对于局部放电的提高的屏蔽以及获得整个绝缘系统的提高的机械性能。根据一个实施方式，该第二填充物具有0.005-30μm的平均粒子大小，优选地具有0.010-15μm的平均粒子大小，并且最优选地具有0.15-10μm的平均粒子大小。通过该实施方式，获得对于局部放电的进一步提高的屏蔽。根据一个实施方式，该第二填充物具有104-108欧姆米的电阻率。根据一个实施方式，该第二聚合物是以下聚合物中的至少一个聚合物：聚酯、聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺酯、聚酰亚胺、聚亚安酯、环氧树脂以及聚酰胺。根据一个实施方式，该第二绝缘层具有5-50μm的厚度。根据一个实施方式，该第一聚合物是以下聚合物中的至少一个聚合物：聚酯、聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺酯、聚酰亚胺、聚亚安酯、环氧树脂以及聚酰胺。根据本专利技术的一个实施方式，该纳米粒子包括以下之中的至少一个：二氧化硅(硅石SiO2)、氧化铝(铝土Al2O3)、氧化锌(ZnO)、二氧化钽(TiO2)、钛酸钡(BaTiO3)、氧化镁(MgO)和蒙脱石(MMT)粘土。根据一个实施方式，该纳米粒子被接枝到该聚合物基体。该第一绝缘层的该聚合物基体中的良好分散并且化学键合的纳米粒子导致对于局部放电的进一步提高的抵抗性以及导致具有极好的弯曲强度的易延展材料。在诸如电线的该导体的机械变形之后，在该绝缘层之中的该粒子与该聚合物基体之间没有形成空隙。空隙缺失与诸如例如二氧化硅(SiO2)的抗蚀填充物相组合，导致局部放电期间的低电蚀。根据一个实施方式，该第一绝缘层中的纳米粒子是该第一层的体积的1-40％的数量。从而获得对于局部放电的提高的抵抗性以及还获得整个绝缘系统的提高的机械性能。根据一个实施方式，该第一绝缘层中的纳米粒子具有1-200nm的平均粒子大小。从而获得对于局部放电的提高的抵抗性以及还获得绝缘系统的提高的机械性能。根据一个实施方式，该第一绝缘层具有20-120μm的厚度。根据一个实施方式，该第二绝缘层的厚度是该第一绝缘层的厚度的10-25％，优选地是该第一绝缘层的厚度的15-20％。通过该第一绝缘层与该第二绝缘层之间的该比率，进一步提高该绝缘系统的机械特性和弯曲强度。根据一个实施方式，该第二绝缘层环绕该第一绝缘层并且被直接应用到该第一绝缘层上，以致该第二绝缘层与该第一绝缘层接触。根据一个实施方式，该绝缘系统是漆包绝缘系统。根据一个实施方式，在该第一绝缘层与该第二绝缘层之间配置附加层。例如，应用该附加层以提高该第一层与该第二层之间的粘附。根据本专利技术的一个实施方式，该附加层具有比该第一绝缘层或该第二绝缘层更薄的厚度。根据一个实施方式，提供了一种具有包括如权利要求1-14中的任意一个所述的电导体的绕组或线圈的电机。该电动机优选是低压电机。根据一个实施方式，该电动机是低压频率转换器控制的电动机。根据一个实施方式，提供了一种具有包括如权利要求1-14中的任意一个所述的电导体的绕组的变压器。由于已证明根据上述实施方式的任意一个的电导体对于局部放电具有极好的抵抗性，所以还将提高包括该电导体的线圈或绕组的电动机、变压器或其他电气设备的特性。附图说明将参考附图，通过实施方式的描述更详细地说明本专利技术，其中：图1是根据本专利技术的第一实施方式的绝缘导体的横截面，以及图2是示出对于四种不同类型的漆包线的生命周期曲线的图。具体实施方式图1显示了电绝缘导体1的横截面，其中，由包括第一电气绝缘层2的电气绝缘系统环绕金属电线形式的导体，其中第一电绝缘层2包括具有良好分散的二氧化硅纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电导体(1)，其具备环绕所述电导体的电气绝缘系统，所述电气绝缘系统包括环绕所述导体的第一电气绝缘层(2)和环绕所述第一电气绝缘层(2)的第二电气绝缘层(3)，其中所述第二电气绝缘层(3)包括第二聚合物以及氧化铬Cr

【技术特征摘要】
2010.06.22 US 61/357,1421.一种电导体(1)，其具备环绕所述电导体的电气绝缘系统，所述电气绝缘系统包括环绕所述导体的第一电气绝缘层(2)和环绕所述第一电气绝缘层(2)的第二电气绝缘层(3)，其中所述第二电气绝缘层(3)包括第二聚合物以及氧化铬Cr2O3形式的、氧化铁Fe2O3形式的或者氧化铬和氧化铁的混合物形式的第二填充物，其特征在于，所述第一电气绝缘层(2)包括第一聚合物以及包括有分散的纳米粒子的第一填充物，其中所述第二填充物具有0.005-30μm的平均粒子大小。2.根据权利要求1所述的电导体，其中所述第二填充物具有所述第二电气绝缘层的体积的10-40％的数量。3.根据权利要求2所述的电导体，其中所述第二填充物具有所述第二电气绝缘层的体积的10-30％的数量。4.根据权利要求1所述的电导体，其中所述第二填充物具有0.010-15μm的平均粒子大小。5.根据权利要求4所述的电导体，其中所述第二填充物具有0.15-10μm的平均粒子大小。6.根据权利要求1-3中的任一项所述的电导体，其中所述第二填充物具有104-108欧姆米的电阻率。7.根据权利要求1-3中的任一项所述的电导体，其中所述第二聚合物是以下聚合物的至少一个：聚酯、聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺酯、聚酰亚胺、聚亚安酯、环氧树脂以及聚酰胺。8.根据权利要求1-3中的任一项所述的电导体，其中所述第二电气绝缘层(3)具有5-50μm的厚度。9.根据权利要求1-3中的任一项所述的电导体，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·布约尔克伦德，H·希尔伯格，F·萨伦，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH