通过粉末涂覆法制造导线绝缘的方法技术

本发明专利技术的目的在于提供通过粉末涂覆法制造导线绝缘的方法，这种绝缘的老化性能与玻璃－云母绝缘或填充树脂绝缘相比更高。本发明专利技术也描述了适合这种方法的粉末。为此，单层紧接地先后多次涂覆粉末，直到获得≤１０ｍｍ的总绝缘厚度，各单层在涂覆下一单层前进行中间热凝固。各单层的中间凝固花费了相当于所用粉末的胶凝时间的２－１０倍的凝固时间。最后，整个绝缘接受最终凝固。在唯一的图中示出了各样品的电寿命实验结果，所述样品用按照本发明专利技术地涂覆的且含细填料的环氧树脂粉末来绝缘。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过粉末涂覆法使低压区到中压区(如约高达50kV)的设备的导线绝缘。高压区的绝缘也是可行的，只要导线没有承受整个电势差。本专利技术尤其涉及经受高的热负荷和电负荷的导线的绝缘，如旋转电机的导线或导线束的绝缘。用途的其它例子是开关装置和变压器。使用寿命系数可被认为是绝缘类型的特征。例如，在旋转电机的玻璃/云母绝缘的情况下，n＝7-9，在开关装置的环氧树脂或浇注树脂绝缘的情况下，n＝12-16，而对于大多数按挤压法绝缘的高压电缆来说，n≤35。人们在技术方面希望尽可能地减小老化，这意味着实现平直的老化曲线或尽可能高的使用寿命系数n，例如可在电缆中实现的那样。适用于制造电缆绝缘的挤压法是一种特别适于制造几乎无限长的且几何形状简单的构件的连续方法。但是，该制造方法及其大多是未填充的纯聚乙烯材料的所用材料不能被用于其它范围。因此，具有复杂小型结构的绝缘，如电机线圈或开关装置的接线的绝缘，就不能通过此方法制成。使用聚乙烯也不适用于许多可能的应用场合，因为这种PE绝缘材料只能被用在高达约90℃下。粉末涂覆法被认为是在很大程度上与几何形状无关的绝缘方法。与挤压不同地，该绝缘方法适用于非常复杂的导线结构。因此，在理论上，可以有效且廉价地使许多中压设备绝缘，而挤压法对此是不适用的。但是，无法通过已知的粉末涂覆法和可用的涂覆材料获得质量足够高的绝缘，这阻碍了广泛使用。粉末涂覆法的已知应用场合是发电机结构中的导线束的各导线的(罗贝尔杆)的绝缘及汇流排的绝缘。但在这两种情况下，绝缘成品上的负荷很微弱。在罗贝尔杆的独立导线之间产生的电压只有几伏。因此，在股线绝缘层厚为50μm-200μm时，绝缘本身只承受微弱的电负荷，如E＜1kV/mm的电场。从美国专利US4040993和US4088809中知道了生产环氧树脂粉末，可以用所述环氧树脂粉末而通过静电喷涂或流化烧结来产生这样的股线绝缘。但是，这些绝缘不适用于超过E＞3kV/mm的高的电负荷。另外，只能用其实现约120μm(＜5mils)的薄层。由于在绝缘表面上没有反向电极，所以汇流排中的绝缘也仅承受微弱电负荷，甚至根本没有。因此，汇流排电势几乎完全在层上的气隙内消失。因而，与本应用场合相比，环氧层内的空洞干扰作用不强。因此，用被用于汇流排涂覆的粉末进行的实验也显示出非常多的孔。类似情况也出现在被用来使小型电机或其部件具有环氧薄层的粉末的情况下。该层主要起到防腐作用并且没有或几乎没有电负荷。可在市场上买到满足热要求但在电学上不适用的粉末。这种粉末通常被用于化工设备领域的防腐。通过热混合、熔化、冷却和研磨来制造这种粉末的方法对应于普通的现有技术，例如，如美国专利US4040993所述的那样。通常，通过制造电绝缘的粉末涂覆方法产生了层厚d≤0.1mm层(粉末漆)。但对于承受高热负荷和电负荷的导线的绝缘来说，需要相当大的层厚(如对于场强为5V/mm的30kV来说，d＝6mm)和更高的使用寿命系数。根据本专利技术，如此实现该目的，即在如权利要求1前序部分所述的方法中，先后多次以连续的单层形式涂覆粉末，直到获得≤10mm的总绝缘厚度，各单层在涂覆下一单层前先进行中间热凝固。在各单层的中间凝固中，保持相当于2-10倍所用粉末的胶凝时间的凝固时间。最后，进行整个绝缘的最终凝固。该方法使用了含有至少一种可熔化和凝固的树脂-固化剂-辅助材料系列和至少一种无机填料的粉末。在这里，与无机填料的一致密度4g/cm3有关地，无机填料的含量为(重量％)5％-50％。混合粉末总重量的至少3％由平均颗粒尺寸d50＜3μm的细填料组成。剩余填料由平均颗粒尺寸d50＜30μm的粗填料组成。在这里，熔化成连续膜的粉末的路程至少为25mm，而熔化粉末的胶凝时间至少为40s。由于各粉末薄层的多次涂覆以及这些单层随后中间热凝固，一方面因与之有关地减少气泡形成而形成质量和使用寿命系数显著提高的绝缘，另一方面，可通过涂覆其它单层来加强它，直到达到各应用场合所需的层厚。通过中间凝固，各外单层获得了足以涂覆下一单层的强度并同时保留了足够的未交联的固化剂，以便与下一单层进行化学交联。不只是粉末成分，尤其是本专利技术的细填料部分有助于延长绝缘使用寿命。适于将粉末涂到要涂覆导线上的涂覆方法是喷涂烧结或流化烧结或热喷熔融粉末。在这里，通过选择热固塑料的玻璃态转变温度至少为130℃的树脂-固化剂-辅助材料系列，可保证绝缘可被用于中压区的所有应用场合。尤其有利的是，经过这样的时间进行单层的中间热凝固，即这段时间等于所用粉末胶凝时间的3-5倍。这样一来，可获得最佳的强度状况以及能够与下一单层进行化学交联的能力。如果涂覆单层具有最小层厚≤0.5mm并最薄到0.2mm的最佳层厚，则这是特别有利的。这样一来，可以实现对本身复杂的表面的高质量涂覆以及实现适用于承受高热负荷和电负荷的导线的涂层厚度。或者，可以只把有一样层厚的单层或厚度不同的单层以任何顺序涂覆到要绝缘导线上。此外，为了涂覆各单层而使用成分不同的粉末。由此可以制造出相应于绝缘导线使用条件地满足预计要求的绝缘。影响绝缘成品的最重要的要求如下1、绝缘应可一直被用于热量级H，即长期运行的Tmax＝180℃。因为在电工领域中通常作为安全系数地需要热量级，所以绝缘应满足热量级C的要求，如Tmax＝205℃。如果温度指标(TI)＞运行温度(Top)，那么通常认为满足了此要求。标准IEC 218提供了TI测定信息。2、绝缘应能经受住长期运行的高电负荷，如E＞3kV/mm，尤其是E≥5kV/mm。这样，场强E是有效的交替电压Ueff除以导线平面侧的绝缘厚度d，如E＝Ueff/d。在E＝5kV/mm且所需的最大电压为5kV的情况下，应可以制造出厚达10mm的绝缘。3、电耗在最高温度前都低(标准值tanδ＜0.3)，因为在E＝5kV/mm和高介电损耗时，绝缘被加热并可能发生由加热击穿造成的失效。4、应尽可能没有空洞(通常夹杂气体)，空洞在工作期间内可导致局部放电(TE)及过早的介电失效。5、抵抗TE或低能表面放电的能力。由此一来，绝缘系统相对有限质量波动地允许误差。6、没有锋利的导电夹杂物(如金属碎片)，它们导致局部电场大大增强及过早失效。从属权利要求给出了粉末的特殊特性。图面简介唯一的附图示出了各实验物的电使用寿命实验的结果，它们用按照本专利技术而涂覆的且含细填料的环氧树脂粉来绝缘，其中横坐标表示使用寿命(小时)，纵坐标表示场强(kV/mm)。优选的细填料具有约为0.2μm的平均直径d50，甚至可以使用更细的填料，它们对抗电晕放电能力有着积极的作用，而对熔融绝缘材料的流动特性(摇溶)有着相反的作用。填料总量最好约为40％。如果填料的平均一致密度超过4g/cm3，则上述和以下给出的极限值和优选值可能更高。细填料和粗填料可以是具有不同硬度的不同材料。细填料或粗填料或细填料与粗填料是由硬度相同或不同的填料混合物，这也在本专利技术范围内。为防止在绝缘材料制造及其被加工成绝缘的加工时的磨损，这尤其对在目前常见的钢或硬金属装置中混合并研磨绝缘材料来说是很重要的，粗填料必须具有最好比钢或硬金属的硬度(约为6的摩氏硬度)小了至少1摩氏硬度的硬度。如果使用硬填料如硅粉(硬度7)，则加工导致金属磨损，磨屑优选以亚毫米级碎本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在热固塑料基础上通过粉末涂覆法制造导线绝缘的方法，其特征在于，ａ）以紧接单层的形式先后多次涂覆粉末，直到获得≤１０ｍｍ的总绝缘厚度，ｂ）各单层在涂覆下一单层前进行中间热凝固，ｃ）在各单层的中间凝固期间内，保持这样的凝固时间， 即它相当于所用粉末的胶凝时间的２－１０倍，ｄ）最后，使整个绝缘进行最终凝固。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 1999-12-28 19963378.91.一种在热固塑料基础上通过粉末涂覆法制造导线绝缘的方法，其特征在于，a)以紧接单层的形式先后多次涂覆粉末，直到获得≤10mm的总绝缘厚度，b)各单层在涂覆下一单层前进行中间热凝固，c)在各单层的中间凝固期间内，保持这样的凝固时间，即它相当于所用粉末的胶凝时间的2-10倍，d)最后，使整个绝缘进行最终凝固。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，经过这样一段时间进行所述的中间热凝固，即这段时间相当于所用粉末胶凝时间的3-5倍。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以层厚≤0.5mm涂覆上所述单层。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，以厚度≤0.3mm且尤其是0.2mm涂覆上所述单层。5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，只按照一样的厚度涂覆上所述单层。6.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，以不同的不同层厚涂覆上所述单层。7.如先前权利要求之一所述的方法，其特征在于，把不同成分的粉末用于涂覆单层。8.如权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，通过喷涂烧结或流化烧结来涂覆所述粉末。9.如权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，通过热喷涂来涂覆熔融粉末。10.一种借助如权利要求1所述的方法来制造导线绝缘的粉末，其特征在于，a)粉末含有至少一种可熔化且凝固的树脂-固化剂-辅助材料系列及至少一种无机填料，b)基于无机填料的一致密度4g/cm3地，无机填料的含量按重量百分比地为5％-50％，c)至少混合粉末总重量的3％由平均颗粒尺寸d50＜3μm的细填料构成，其余填料由平均颗粒尺寸d50＜30μm的粗填料构成，d)被熔化成连续膜的粉末的路程至少为...

【专利技术属性】
技术研发人员：T鲍曼，J尼恩博格，J厄斯特赫尔德，J索普卡，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆瑞士有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]