包含固体绝缘材料和浸渍树脂的绝缘系统技术方案

本发明专利技术总体上涉及使电导体绝缘以防止中压和高压范围内的局部放电的领域。特别地，本发明专利技术涉及用于电机，特别是诸如电动机和/或发电机之类的旋转电机的绝缘系统。通过本发明专利技术，首次提供了常规用作绝缘系统，例如诸如发动机和/或发电机之类的旋转电机的主绝缘体中的屏障系统的云母的替代品。该替代品基于共聚物，特别是聚醚酰亚胺

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含固体绝缘材料和浸渍树脂的绝缘系统
[0001]本专利技术总体上涉及使电导体绝缘以防止中压和高压范围内的局部放电的领域。特别地，本专利技术涉及用于电机，特别是诸如电动机和/或发电机之类的旋转电机的绝缘系统。
[0002]电机，例如中压和高压范围内的发动机和发电机，具有电导体、主绝缘体和定子叠片铁芯。主绝缘体的目的是使导体彼此之间、相对于定子叠片铁芯和相对于环境电绝缘。在电机运行期间，由于局部放电TE，主绝缘体中可能形成所谓的“树状”通道。由于“树状”通道，可能发生穿过主绝缘体的电击穿。在使用电线和电缆的低压范围，运行中不一定会发生放电，因此在那里不需要防局部放电的屏障。
[0003]在此，“中压和高压范围”是指在超过700V——直至包括52kV——的高压下工作的电能技术。这还包括绝缘系统，其对汽车工业的能快速充电的驱动系统而言是令人感兴趣的。
[0004]迄今为止，主要通过在主绝缘体中使用具有高耐局部放电性的云母来实现针对局部放电的扁平绝缘材料形式的屏障。所述云母以常规粒度为几百微米至几毫米的片状云母颗粒的形式加工成云母纸，该云母纸随后置于和粘合在载体，例如玻璃纤维织物和/或绝缘膜上，以使得这些云母颗粒形成云母宽带形式的扁平绝缘材料。从所述云母宽带上切割出云母带，将其围绕导体缠绕以生产主绝缘体。然后，为了制造绝缘系统，用液体合成树脂浸渍所述电绝缘云母缠绕带，然后使合成树脂固化。
[0005]绝缘系统是已知的——例如以品牌已知的系统，其中在真空压力浸渍法中用双酚环氧树脂浸渍包括云母缠绕带作为扁平绝缘材料的主绝缘体。r/>[0006]还可以从EP2763142A1和DE 102011083228A获知。
[0007]为了改进主绝缘体的耐局部放电性，已知使用在浸渍前分散在合成树脂中的纳米级颗粒。然而，由于颗粒的存在，缩短了合成树脂的适用期，这尤其反映在浸渍之前合成树脂的渐进聚合中。
[0008]作为槽衬和/或以云母宽带和/或云母带形式的扁平绝缘材料的生产是复杂且昂贵的。
[0009]特别地，对于牵引发动机，由于要求，迄今为止也将具有例如间芳族聚酰胺和聚酰亚胺作为载体材料的含云母的层压体用于槽衬。为了使机器发挥最大性能，它在尽可能高的电流密度下运行，但由此也导致热量形式的重大损失。牵引发动机在相对高的温度下，特别是在高于150℃的温度下运行。
[0010]DE 102020208760公开了由聚醚酰亚胺与硅氧烷的共聚物制成的扁平绝缘材料，但它在升高的温度下，例如牵引发动机中存在的温度下表现出软化点。这尤其也是因为，在聚醚酰亚胺与硅氧烷的共聚物中，由于硅氧烷的较低极性侧基(其与纯聚醚酰亚胺相比充当“杂质”)，由此导致玻璃化转变温度下降。虽然聚醚酰亚胺
‑
硅氧烷共聚物通过合适的挤出法可以扁平地作为膜生产，该膜本身具有足够的弹性以使得——以完全切割的形式——用作缠绕带，但这些缠绕带不可用作在超过150℃，特别是超过170℃的运行温度范围内的缠绕带。
[0011]因此，本专利技术的目的是提供扁平绝缘材料，其软化温度和/或熔点至少超过150℃，
优选更高和/或具有180℃或——如果可能的话——还更高的温度指数。
[0012]该目的通过如说明书、附图和权利要求中公开的本专利技术的主题来实现。
[0013]因此，本专利技术的主题是绝缘系统，其包含扁平绝缘材料形式的固体绝缘材料和合成树脂，其中该扁平绝缘材料作为膜存在并且是聚醚酰亚胺与硅氧烷的共聚物与高温热塑性塑料，例如聚酰亚胺的共混物，并且合成树脂为热固性塑料，用其浸渍扁平绝缘材料和然后固化。
[0014]本专利技术的总体发现是，共聚物，特别是硅氧烷
‑
聚醚酰亚胺共聚物与高温热塑性塑料以共混物形式(例如还包含该共聚物的反应搭档之一作为共混搭档)的混合物产生稳定混合物，其适合于膜生产。
[0015]作为所述共聚物的共混搭档，使用高温热塑性塑料，例如聚醚醚酮(PEEK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚苯醚(PPE)、聚甲醛(POM)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚偏二氟乙烯PVDF、聚醚酮PEK、聚醚酮酮PEKK、聚四氟乙烯PTFE、聚苯砜PPSU、聚醚砜PES、聚砜PSU、聚(氧基
‑
1，4
‑
苯磺酰基
‑
1，4
‑
苯基)PESU、聚酰胺酰亚胺PAI、聚苯并咪唑PBI和/或聚醚酰亚胺PEI。PEI的使用已被证明特别有利，因为由此可以在膜生产中几乎完全抑制共混物的分离。此外，使用聚砜作为聚醚酰亚胺和硅氧烷的共聚物的共混搭档已被证明是合适的，因为在此也可以通过挤出实现膜生产而无需明显的分离。
[0016]其它高温热塑性塑料是：其它(一种或多种)聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺
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PAI
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、聚醚酮
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PEK
‑
、聚醚醚酮
‑
PEEK
‑
、聚醚酮酮
‑
PEKK
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、聚砜
‑
PSU
‑
和/或
‑
PPSU
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、聚苯硫醚
‑
PPS
‑
、聚醚砜
‑
PES
‑
、聚(氧基
‑
1，4
‑
苯磺酰基
‑
1，4
‑
苯基)
‑
PESU
‑
、聚芳醚酮
‑
PAEK
‑
。
[0017]所有提到的高温热塑性塑料可以单独使用和/或以任意组合和混合物的形式使用。
[0018]高温热塑性塑料优选含有芳族基本结构。由此，这些化合物首先是耐氧化的，其次相对于自由基形成而言是耐受的。这两者特别是在需要耐局部放电性时都非常重要。特别地，在芳族聚合物的情况下，链刚度也更大，因此玻璃化转变温度更高。
[0019]作为共混搭档的高温热塑性塑料可以是部分结晶、结晶和/或无定形的——即也可以作为这些变体的混合物存在。部分结晶或结晶的高温热塑性塑料在此优选作为共混搭档，因为它们表现出针对氧化、局部放电和/或自由基形成而言的特别稳定性。
[0020]作为共聚物，特别是聚醚酰亚胺
‑
硅氧烷共聚物已被证明作为中压和高压范围内的绝缘材料在针对热负荷和针对局部放电而言的耐受性方面具有巨大的潜力。单独的共聚物作为扁平绝缘材料的软化温度仅略高于170℃，以使得其可以在较高运行温度下，特别是在高于180℃的运行温度下用作绝缘系统中的扁平绝缘材料。
[0021]通过根据本专利技术的共混物，即共聚物与例如1至90重量％的量的高温热塑性塑料的共混，产生可作为膜加工的扁平绝缘材料，因为它不表现出分离问题并且可用于一定的温度范围内——这是指例如170℃至250℃的电机运行温度。
[0022]特别地，驱动发动机和牵引发动机是在高温，即高于155℃的温度下运行的旋转电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.绝缘系统，其包含扁平绝缘材料形式的固体绝缘材料和合成树脂，其中所述扁平绝缘材料是至少一种共聚物，特别是聚醚酰亚胺和硅氧烷的共聚物，与至少一种高温热塑性塑料的共混物，并且所述合成树脂是热固性塑料，用其浸渍扁平绝缘材料和然后固化。2.根据权利要求1所述的绝缘系统，其中聚醚酰亚胺和硅氧烷的共聚物是嵌段共聚物。3.根据权利要求1或2中任一项所述的绝缘系统，其中所述共聚物具有0.1重量％至90重量％的硅氧烷比例，基于所述共聚物的总重量计。4.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘系统，其中所述共聚物中存在1％至25％的硅原子的原子比例，基于所述共聚物中的所有原子计。5.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘系统，其中根据式(I)的共聚物其中
‑
R1‑6相同或不同并且选自：
○
具有5至30个碳原子的取代或未取代的饱和、不饱和或芳族单环，
○
具有5至30个碳原子的取代或未取代的饱和、不饱和或芳族多环，
○
具有1至30个碳原子的取代或未取代的饱和烃，
○
具有2至30个碳原子的取代或未取代的不饱和烃；
‑
V代表选自以下的4价连接基团
○
具有5至50个碳原子的取代或未取代的饱和、不饱和或芳族单环和多环，
○
具有1至30个碳原子的取代或未取代的饱和烃，
○
具有2至30个碳原子的取代或未取代的不饱和烃，
○
以及包含至少一个前述基团的任意组合的连接基团；
‑
g为1至30，且
‑
d为2至20。6.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘系统，其中至少一种高温热塑性塑料在所述共混物中以部分结晶的形式存在。7.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘系统，其中至少一种高温热塑性塑料选自以下热塑性塑料：聚酰胺酰亚胺
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PAI
‑
、聚砜
‑
PSU
‑
、聚苯砜
‑
PPSU
‑
、聚(氧基
‑
1，4
‑
苯磺酰基
‑
1，4
‑
苯基)
‑
PESU
‑
、聚苯硫醚

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：西门子交通有限责任公司，
类型：发明
国别省市：