Claims (10)
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PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren zum Isolieren einer elektrischen Vorrichtung, die mit Isolierbändern überzogen ist, mit einer durch Wärme härtbaren Harzzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass man die auf der elektrischen Vorrichtung als Überzug befindlichen Isolierbänder, in deren äusserster Schicht ein die Aushärtung der durch Wärme härtbaren Harzzusammensetzung beschleunigender Katalysator vorhanden ist, mit der durch Wärme härtbaren Harzzusammensetzung, die Maleimid, Epoxyharz mit wenigstens zwei Epoxygruppen im Molekül sowie Polycarbonsäureanhydrid enthält, imprägniert und die Harzzusammensetzung durch Wärme aushärtet. 1. A method for insulating an electrical device, which is covered with insulating tapes, with a thermosetting resin composition, characterized in that the insulating tapes located on the electrical device as a coating, in the outermost layer of which accelerates the curing of the thermosetting resin composition Catalyst is present, impregnated with the thermosetting resin composition containing maleimide, epoxy resin having at least two epoxy groups in the molecule and polycarboxylic anhydride, and the resin composition is cured by heat.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Maleimid Polymaleimid ist. 2. The method according to claim I, characterized in that the maleimide is polymaleimide.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Maleimid Bismaleimid ist. 3. The method according to claim 1, characterized in that the maleimide is bismaleimide.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Wärme härtbare Harzzusammensetzung 5-75 Gew.% an Maleimid, bezogen auf Maleimid, Epoxyharz und Polycarbonsäureanhydrid, enthält. 4. The method according to claim 1, characterized in that the thermosetting resin composition contains 5-75% by weight of maleimide, based on maleimide, epoxy resin and polycarboxylic acid anhydride.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Wärme härtbare Harzzusammensetzung 5. The method according to claim 1, characterized in that the thermosetting resin composition
10-60 Gew.% an Maleimid, bezogen auf Maleimid, Epoxyharz und Polycarbonsäureanhydrid, enthält. 10-60% by weight of maleimide, based on maleimide, epoxy resin and polycarboxylic anhydride, contains.
6. Isolierte elektrische Vorrichtung, hergestellt gemäss dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5. 6. Insulated electrical device, produced according to the method according to one of claims 1 to 5.
Verfahren zum Isolieren einer elektrischen Vorrichtung. Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Isolieren einer elektrischen Vorrichtung. Method of isolating an electrical device. This invention relates to a method of isolating an electrical device.
Eine Isolierbehandlung wird allgemein bei einer elektrischen Vorrichtung angewandt. Beim herkömmlichen Verfahren zur Isolierbehandlung wird die elektrische Vorrichtung, die mit Isolierbändern überzogen ist, zuerst mit einem Härtungsbeschleuniger für das durch Wärme härtbare Harz behandelt, und dann folgt die Imprägnierung der Isolierbänder mit dem durch Wärme härtbaren Harz unter Vakuum. Schlussendlich wird das Harz gehärtet, um so eine isolierte elektrische Vorrichtung zur Verfügung zu stellen. Insulation treatment is generally applied to an electrical device. In the conventional insulation treatment method, the electrical device covered with the insulating tape is first treated with a curing accelerator for the thermosetting resin, and then the insulating tapes are impregnated with the thermosetting resin under vacuum. Finally, the resin is cured to provide an insulated electrical device.
Die in dieser Art isolierte elektrische Vorrichtung besitzt verschiedene Vorzüge. Es sei zuerst genannt, dass weder Feuchtigkeit noch Staub usw. in die isolierte elektrische Vorrichtung eintreten. Weil Hohlräume innerhalb der Isolierbänder eliminiert werden, ist es auch möglich, die bei elektrischen Vorrichtungen auftretenden schädlichen Corona-Effekte zu unterdrücken. Ein weiterer erwähnenswerter Vorzug ist jener, dass es möglich ist, die thermische Leitfähigkeit der Isolierbänder zu verbessern, was es möglich macht, die Temperaturerhöhung in den elektrischen Vorrichtungen zu unterdrücken. The electrical device insulated in this way has several advantages. It should be mentioned first that neither moisture nor dust etc. enter the insulated electrical device. Because voids within the insulating tapes are eliminated, it is also possible to suppress the harmful corona effects that occur in electrical devices. Another merit worth mentioning is that it is possible to improve the thermal conductivity of the insulating tapes, which makes it possible to suppress the temperature rise in the electrical devices.
Bei der Isolierbehandlung dieser Art ist es am wichtigsten, die geeigneten Arten an Reaktionsbeschleunigern und an durch Wärme härtbarem Harz auszuwählen. Im Stand zur Technik gehörenden Isolierverfahren wird eine Isolierschicht, hergestellt durch Überziehen eines Isolierbandes mit Aminen, die einen hohen Siedepunkt haben, mit einem Lack imprägniert, der aus einem Epoxyharz und aus einem Säureanhydrid besteht, gefolgt vom Aushärten der Lack-imprägnierten Isolierschicht. Das erwähnte Säureanhydrid wird als ein Aushärtungsmittel verwendet, und die Amine werden als Reaktionsbeschleuniger eingesetzt. Im Stand der Technik erfolgt jedoch die Reaktion und die Gelierung des Epoxy-harzes so rasch, dass es in der Praxis schwierig ist, die Imprägnierungsoperation zu kontrollieren. Ebenfalls wird die Topfzeit des durch Wärme härtbaren Harzes ernsthaft beeinträchtigt. With this type of insulation treatment, it is most important to select the appropriate types of reaction accelerators and thermosetting resin. In the prior art insulation method, an insulating layer made by coating an insulating tape with amines having a high boiling point is impregnated with a varnish composed of an epoxy resin and an acid anhydride, followed by curing the varnish-impregnated insulating layer. The acid anhydride mentioned is used as a curing agent and the amines are used as reaction accelerators. However, in the prior art, the reaction and gelation of the epoxy resin is so rapid that it is difficult in practice to control the impregnation operation. The pot life of the thermosetting resin is also seriously affected.
Wenn ein Epoxyharz zusammen mit einem Härtungsmittel eines Säureanhydrides alleine verwendet wird, dann ist die Härtungsgeschwindigkeit so gering, dass es notwendig ist, von 0,1 bis 5 Gew.-Teile an Aminen als Reaktionsbeschleuniger hinzuzugeben. In diesem Fall ist es möglich, die Temperatur anzuheben, wobei die zu isolierende elektrische Vorrichtung in einem Imprägnierungsgefäss gehalten wird, bis die äusserste, mit den Aminen behandelte Isolierschicht genügend ausgehärtet ist, nämlich so lange, bis das durch Wärme härtbare Harz aufgehört hat, herauszufliessen. When an epoxy resin is used alone with an acid anhydride curing agent, the curing rate is so slow that it is necessary to add from 0.1 to 5 parts by weight of amines as a reaction accelerator. In this case it is possible to raise the temperature, the electrical device to be insulated being held in an impregnation vessel until the outermost insulating layer treated with the amines has hardened sufficiently, namely until the thermosetting resin has ceased to flow out .
Jedoch gibt dieses Verfahren auch einen Anlass zu einem ernsthaften Mangel. Im speziellen erträgt das durch Wärme härtbare Harz im Imprägnierungsgefäss eine einheitliche Temperatur, mit dem Resultat, dass die Topfzeit des Harzes, welches im Imprägnierungsgefäss zurückbleibt, kurz gemacht wird, und so kann das zurückbleibende Harz nicht wieder verwendet werden. So wird die zu isolierende Vorrichtung aus dem Imprägnierungsgefäss unmittelbar nach der Imprägnierungsoperation herausgenommen und in ein Bad mit konstanter Temperatur für das Aushärten des Harzes gegeben. Es sollte erwähnt werden, dass die Viskosität einer Zusammensetzung, die aus dem Epoxyharz und dem Säure-anhydridhärtungsmittel besteht, derart rasch mit der Temperaturerhöhung erniedrigt wird, dass das in die Isolationsschicht eindringende Harz ausfliesst, bevor die äusserste Isolationsschicht, die mit den Aminen behandelt ist, genügend gehärtet ist. However, this procedure also gives rise to a serious shortcoming. In particular, the thermosetting resin in the impregnation vessel can withstand a uniform temperature, with the result that the pot life of the resin remaining in the impregnation vessel is reduced, and the resin that remains cannot be reused. The device to be insulated is thus removed from the impregnation vessel immediately after the impregnation operation and placed in a bath at a constant temperature for the hardening of the resin. It should be noted that the viscosity of a composition consisting of the epoxy resin and the acid anhydride curing agent decreases so rapidly with the increase in temperature that the resin penetrating the insulation layer flows out before the outermost insulation layer treated with the amines is sufficiently hardened.
Ein Ziel dieser Erfindung besteht darin, eine isolierte elektrische Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die gute elektrische Charakteristiken zeigt, eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit aufweist, welche ermöglicht, die Temperaturerhöhung der elektrischen Vorrichtung zu unterdrücken, und welche eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Staub besitzt. An object of this invention is to provide an insulated electrical device which exhibits good electrical characteristics, has an improved thermal conductivity, which enables the temperature rise of the electrical device to be suppressed, and which has a high resistance to moisture and dust.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Isolieren einer elektrischen Vorrichtung mit einem durch Wärme härtbaren Harz zur Verfügung zu stellen, wobei ein Harz verwendet wird, das eine geeignete Gelierungszeit besitzt und ermöglicht, das Harz am Aus-fliessen aus der Isolationsschicht vor dem Wärmeaushärtungsschritt des Harzes zu hindern. Another object of this invention is to provide a method for isolating an electrical device with a thermosetting resin using a resin that has a suitable gel time and allows the resin to flow out of the insulation layer to prevent the thermosetting step of the resin.
Gegenstände des vorliegenden Patentes sind das in Anspruch 1 definierte Verfahren zum Isolieren einer elektrischen Vorrichtung, die mit Isolierbändern überzogen ist, und das in Anspruch 6 definierte Verfahrenserzeugnis. The subject matter of the present patent is the method defined in claim 1 for isolating an electrical device which is covered with insulating tapes, and the process product defined in claim 6.
Fig. 1 zeigt schematisch, wie ein Reaktionsbeschleuniger auf ein Isolierband gemäss einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung aufgetragen werden kann; Fig. 1 shows schematically how a reaction accelerator can be applied to an insulating tape according to a preferred embodiment of this invention;
Fig. 2 zeigt in einem Schnitt, wie die Isolierbänder, die eine elektrische Vorrichtung überziehen, mit einem durch Wärme härtbaren Harz gemäss einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung imprägniert werden können; Fig. 2 shows in section how the insulating tapes covering an electrical device can be impregnated with a thermosetting resin according to a preferred embodiment of this invention;
Fig. 3 zeigt im Schnitt, wie die elektrische Vorrichtung mit den Isolierbändern, die mit dem durch Wärme härtbaren Harz imprägniert sind, der Härtungsoperation unterzogen werden kann. Fig. 3 shows in section how the electrical device with the insulating tapes impregnated with the thermosetting resin can be subjected to the curing operation.
Fig. 4 und 5 zeigen graphisch die Charakteristiken der isolierten elektrischen Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung; 4 and 5 graphically show the characteristics of the insulated electrical device according to the present invention;
Fig. 6 zeigt graphisch die Beziehung zwischen dem Reaktionsbeschleuniger und der Gelierungszeit; und Fig. 6 graphically shows the relationship between the reaction accelerator and the gel time; and
Fig. 7 zeigt graphisch die Beziehung zwischen der Zeit nach dem Einsetzen der Aushärtungsreaktion und der Viskosität der durch Wärme härtbaren Harzzusammensetzung. Fig. 7 graphically shows the relationship between the time after the onset of the curing reaction and the viscosity of the thermosetting resin composition.
2 2nd
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
3 3rd
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Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. A preferred embodiment of this invention will now be described with reference to the figures.
In Fig. 1 wird gezeigt, wie ein Isolierband 1, z.B. ein Mica-band, Captonband, Aramidband, usw., durch die Rollen 2a, 2b, 2c und 2d durch eine verdünnte Beschleunigungsmittellösung 3 geführt wird und anschliessend durch die Wärmerollen 4a, 4b getrocknet wird, um so ein Isolierband 5 vorzubereiten, welches mit dem Beschleunigungsmittel behandelt ist. Das so vorbereitete Isolierband 5 wird um eine elektrische Vorrichtung 6 gewunden, um so eine Isolierschicht 7 zu bilden, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Die elektrische Vorrichtung 6 ist z.B. die Windung eines Elektromotors. In Fig. 1 it is shown how an insulating tape 1, e.g. a Mica tape, Capton tape, aramid tape, etc., is passed through the rollers 2a, 2b, 2c and 2d through a dilute accelerating agent solution 3 and is then dried through the heat rollers 4a, 4b, in order to prepare an insulating tape 5, which is connected to the Accelerator is treated. The insulating tape 5 thus prepared is wound around an electrical device 6 so as to form an insulating layer 7, as shown in FIG. 2. The electrical device 6 is e.g. the turn of an electric motor.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird die elektrische Vorrichtung 6 in ein Gefäss 8 gegeben. Die elektrische Vorrichtung 6 und das Gefäss 8 werden mit geeigneten Mitteln in einem Vakuumbehälter 9 fixiert. Die Luft innerhalb des Behälters 9 wird allmählich mittels einer Luftzufuhr-Abziehvorrichtung 11 abgezogen, welche sich ausserhalb davon befindet und mit dem Behälter 8 durch die Ventile 10a und 10b verbunden ist, um so ein Vakuum innerhalb des Behälters 9 zu erzeugen. Eine durch Wärme härtbare Harzzusammensetzung 13 wird in einem Tank 12 aufbewahrt, welcher sich oberhalb des Vakuumbehälters 9 befindet. Es sei festgehalten, dass ein Ventil 14 während des Evakuierungsschrittes offengehalten wird, um zu ermöglichen, dass die durch Wärme härtbare Harzzusammensetzung 13, welche imTank 12 aufbewahrt wird, in das Gefäss 8 hinabfliessen kann, um so das Gefäss 8 mit der Harzzusammensetzung 13 zu füllen. Es folgt daraus, dass die Isolierschicht 7 der elektrischen Vorrichtung 6 mit der Harzzusammensetzung 13 unter Vakuum imprägniert wird. Nachdem die Isolierschicht 7 genügend mit der Zusammensetzung 13 imprägniert worden ist, wird wieder Luft in den Behälter 9 mittels der Luftzufuhr-Abziehvorrichtung 11 hineingelassen, bis im Behälter 9 wieder ein atmosphärischer Druck aufgebaut ist. Anschliessend wird die elektrische Vorrichtung 6 aus dem Kessel 8 und aus dem Vakuumbehälter 9 herausgenommen. Nachdem die restlichen Tropfen der Harzzusammensetzung 13 entfernt worden sind, wird die elektrische Vorrichtung 6 auf einen Wagen 15 gebracht und in ein Bad 16, in welchem eine konstante Temperatur herrscht, transferiert. Die elektrische Vorrichtung 6 wird unter Wärme innerhalb des Bades 16 gehalten, um das Aushärten des Harzes zu vervollständigen. As can be seen from FIG. 2, the electrical device 6 is placed in a vessel 8. The electrical device 6 and the vessel 8 are fixed in a vacuum container 9 by suitable means. The air inside the container 9 is gradually drawn out by an air supply extractor 11 which is located outside of it and connected to the container 8 through the valves 10a and 10b so as to create a vacuum inside the container 9. A thermosetting resin composition 13 is stored in a tank 12 which is located above the vacuum container 9. It should be noted that a valve 14 is kept open during the evacuation step to allow the thermosetting resin composition 13 stored in the tank 12 to flow down into the vessel 8 so as to fill the vessel 8 with the resin composition 13 . It follows that the insulating layer 7 of the electrical device 6 is impregnated with the resin composition 13 under vacuum. After the insulating layer 7 has been sufficiently impregnated with the composition 13, air is again let into the container 9 by means of the air supply extraction device 11 until an atmospheric pressure is built up again in the container 9. The electrical device 6 is then removed from the boiler 8 and from the vacuum container 9. After the remaining drops of the resin composition 13 have been removed, the electrical device 6 is placed on a trolley 15 and transferred to a bath 16 in which the temperature is constant. The electrical device 6 is kept under heat within the bath 16 to complete the curing of the resin.
Die durch Wärme härtbare Harzzusammensetzung 13 enthält Maleimide, ein Epoxyharz, das wenigstens zwei Epoxy-gruppen im Molekül hat, und ein Polycarboxylanhydrid. Der Reaktionsbeschleuniger, welcher auf die äusserste Isolierschicht angewendet wird, ist gegebenenfalls ausgewählt, in Anbetracht der gewünschten Aushärtungseigenschaft, aus tertiären Aminen, Imidazolen, Bortrifluoridkomplexen, quaternären Ammoniumsalzen, Peroxiden, usw. The thermosetting resin composition 13 contains maleimides, an epoxy resin having at least two epoxy groups in the molecule, and a polycarboxylic anhydride. The reaction accelerator which is applied to the outermost insulating layer is optionally selected, in view of the desired hardening property, from tertiary amines, imidazoles, boron trifluoride complexes, quaternary ammonium salts, peroxides, etc.
Die Maleimide, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind ausgewählt aus Maleimidverbindungen, einschliesslich Ethylen-bismaleimid, Hexamethylen-bisma-leimid, m- oder p-Phenylen-bismaleimid, 4,4'-Diphenylme-thanbismaleimid, 4,4'-Diphenylether-bismaleimid, 4,4'-Diphenylsulfon-bismaleimid, 4,4'-Dicyclohexylmethan-bis-maleimid, m- oder p-Xylol-bismaleimid, 4,4'-Diphenylcyclo-hexan-bismaleimid, 4,4'-Diphenylen-bismaleimid, N,N'-Dithio-bis-(N-phenylmaleimid), Poly(phenylmethylen)-bis-maleimid, usw. Falls erforderlich ist es möglich, eine Mono-maleimidverbindung zu verwenden, wie etwa N-Phenyl-maleimid, N-3-ChIorphenyl-maIeimid, oder N-4-Nitro-phenyl-maleimid, zusammen mit der Bismaleimid-Verbin-dung, welche weiter oben beispielhaft angegeben ist. The maleimides used in the present invention are selected from maleimide compounds including ethylene bismaleimide, hexamethylene bisma leimide, m- or p-phenylene bismaleimide, 4,4'-diphenylmethane bismaleimide, 4,4'- Diphenylether-bismaleimide, 4,4'-diphenylsulfone-bismaleimide, 4,4'-dicyclohexylmethane-bis-maleimide, m- or p-xylene-bismaleimide, 4,4'-diphenylcyclo-hexane-bismaleimide, 4,4'-diphenylene bismaleimide, N, N'-dithio-bis- (N-phenylmaleimide), poly (phenylmethylene) bis-maleimide, etc. If necessary, it is possible to use a mono-maleimide compound such as N-phenyl-maleimide, N-3-chlorophenyl-maleimide, or N-4-nitro-phenyl-maleimide, together with the bismaleimide compound, which is exemplified above.
Es ist möglich, allgemein dienliche Epoxyharze in der vorliegenden Erfindung zu verwenden, einschliesslich beispielsweise Bisphenol A-Typ Epoxyharz, Bisphenol F-Typ Epoxyharz, Novolac-Typ Epoxyharz, Polyglycidyl-ether von Poly-carboxylsäure, Amin-glycidyliertes Epoxyharz, ungesättigte Verbindung-epoxyliertes aliphatisches oder alicyclisches Polyepoxid, und Epoxyharz, das eine heterocyclischen Ring hat. It is possible to use generally useful epoxy resins in the present invention including, for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, novolac type epoxy resin, polyglycidyl ether of polycarboxylic acid, amine glycidylated epoxy resin, unsaturated compound-epoxylated aliphatic or alicyclic polyepoxide, and epoxy resin which has a heterocyclic ring.
Es ist wünschenswert, in der vorliegenden Erfindung ein Polycarbonsäureanhydrid zu verwenden, das einen niedrigen Schmelzpunkt und eine relativ schwache Reaktivität hat. Beispielsweise umfassen die erwähnten Anhydride Phthal-säureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäu-reanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Methyl-tetra-hydrophthalsäureanhydrid, Methyl-endo-methylentetrahy-drophthalsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid. Citraconsäu-reanhydrid, und Dodecylbernsteinsäureanhydrid. It is desirable to use a polycarboxylic anhydride in the present invention that has a low melting point and a relatively poor reactivity. For example, the anhydrides mentioned include phthalic anhydride, maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyl tetra-hydrophthalic anhydride, methyl-endo-methylenetetrahyrophthalic anhydride, itaconic anhydride. Citraconic anhydride, and dodecylsuccinic anhydride.
Jedes der Maleimide, Epoxyharze und Polycarbonsäurean-hydride kann alleine für die Herstellung der Harzzusammensetzung verwendet werden. Es ist auch möglich, eine Vielzahl von beispielsweise Maleimiden oder Epoxyharzen zusammen mit einem einzigen Polycarbonsäureanhydrid zu verwenden. Die Menge der Maleimide sollte im allgemeinen 5-75 Gew.%, vorzugsweise 10-60 Gew.%, basierend auf der Gesamtmenge der Maleimide, Epoxyharz und Polycarbonsäureanhydrid, betragen. Each of the maleimides, epoxy resins and polycarboxylic acid anhydrides can be used alone for the preparation of the resin composition. It is also possible to use a variety of, for example, maleimides or epoxy resins together with a single polycarboxylic anhydride. The amount of the maleimides should generally be 5-75% by weight, preferably 10-60% by weight, based on the total amount of the maleimides, epoxy resin and polycarboxylic acid anhydride.
Wenn die Menge der Maleimide geringer ist als 5 Gew.0 o. ist es in der Regel unmöglich, die Viskositätszunahme der Harzzusammensetzung genügend zu unterdrücken, und so wird das Ziel der vorliegenden Erfindung nicht erreicht, d.h. die Erleichterung der Isolationsbehandlung. Weiter kann die Wärmewiderstandsfähigkeit der gehärteten Zusammensetzung beeinträchtigt werden. Wenn die weiter oben erwähnte Menge grösser als 75 Gew.% ist. wird die Harzzusammensetzung hochviskos gemacht, und so wird in der Regel die Vereinfachung der Isolationsbehandlung nicht erreicht. Ebenso kann die elektrische Vorrichtung nicht genügend abgedichtet werden. If the amount of the maleimides is less than 5% by weight, it is usually impossible to suppress the increase in viscosity of the resin composition sufficiently, and thus the object of the present invention is not achieved, i.e. the relief of isolation treatment. Furthermore, the heat resistance of the cured composition may be compromised. If the amount mentioned above is greater than 75% by weight. If the resin composition is made highly viscous, the simplification of the insulation treatment is generally not achieved. Likewise, the electrical device cannot be sealed sufficiently.
Beispiel 1 example 1
Eine ringförmige Spule, die einen inneren Durchmesser von 500 mm, einen äusseren Durchmesser von 900 mm und eine Höhe von 150 mm hatte, wurde hergestellt unter Verwendung eines Paares von isolierten elektrischen Drähten, wobei jeder dieser Drähte einen Querschnitt von 2 mm x 5 mm hatte und mit einem Aramidband umwickelt war. Die so hergestellte Spule wurde viermal mit einem Aramidband mit einer Dicke von 0,05 mm in einer trochoidalen Form umwickelt, wobei in halb überlappender Art umwik-lcelt wurde, gefolgt von weiterem Umwinden der Spule mit einem Glasband, wobei mit halb überlappender Art umwik-kelt wurde. Vor dem weiter oben erwähnten Umwickeln wurde das Glasband in eine Lösung getaucht, welche aus 10 Teilen l-Benzyl-2-methyl-imidazol und 90 Teilen Ethylal-kohol bestand, gefolgt vom Lufttrocknen des Glasbandes. Die mit dem Glasband umwickelte Spule wurde während 5 Stunden bei einer Temperatur von 120°C getrocknet, wonach die Bänder, die um die Spule gewickelt waren, mit einer Harzzusammensetzung imprägniert wurden. Die Harzzusammensetzung wurde hergestellt durch 30minütiges Erwärmen auf eine Temperatur von 120°C, einer Zusammensetzung, die aus 35 Gew.-Teilen an 4,4'-Diphenyime-than-bis-maleimid und 35 Gew.-Teilen an «Epicoat 828» (Handelsname von Bisphenol-A-Typ-Epoxyharz, hergestellt von Shell Inc.) bestand, um die Zusammensetzung zu schmelzen, gefolgt von der Hinzugabe von 30 Gew.-Teilen an Methyl-nadic-anhydrid zur Schmelze. Nach der Imprägnierung wurde eine Wärmebehandlung auf die Spule in einem konstanten Temperaturbad bei 120°C während 5 Stunden und anschliessend bei I80°C während 10 Stunden angewandt. An annular coil having an inner diameter of 500 mm, an outer diameter of 900 mm and a height of 150 mm was made using a pair of insulated electrical wires, each of these wires having a cross section of 2 mm x 5 mm and was wrapped with an aramid tape. The coil thus produced was wrapped four times with an aramid tape 0.05 mm thick in a trochoidal shape, wrapping in a semi-overlapping manner, followed by further wrapping the coil with a glass tape, wrapping in a semi-overlapping manner. was cold. Before the wrapping mentioned above, the glass ribbon was immersed in a solution consisting of 10 parts of 1-benzyl-2-methylimidazole and 90 parts of ethyl alcohol, followed by air drying the glass ribbon. The coil wound with the glass tape was dried at a temperature of 120 ° C for 5 hours, after which the tapes wrapped around the coil were impregnated with a resin composition. The resin composition was prepared by heating to a temperature of 120 ° C. for 30 minutes, a composition consisting of 35 parts by weight of 4,4'-diphenyime-than-bis-maleimide and 35 parts by weight of «Epicoat 828» ( Bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Shell Inc.) was used to melt the composition, followed by the addition of 30 parts by weight of methyl nadic anhydride to the melt. After the impregnation, a heat treatment was applied to the coil in a constant temperature bath at 120 ° C. for 5 hours and then at I80 ° C. for 10 hours.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
659727 659727
4 4th
Zum Vergleich wurde die Spule, die mit dem Aramidband tetrahydrophthalsäure-anhydrid, hergestellt von Hitachi und dann mit dem Glasband umwunden war, wie es weiter Kasei K.K.) und 0,5 Gew.-Teilen Benzyl-methylamin oben beschrieben ist, mit einer Epoxyharzzusammensetzung bestand. For comparison, the spool which was wrapped with the aramid tape tetrahydrophthalic anhydride manufactured by Hitachi and then with the glass tape as further described by Kasei KK) and 0.5 part by weight of benzyl-methylamine was made with an epoxy resin composition .
imprägniert, die aus 100 Gew.-Teilen Epicoat 828,75 Gew.- Aus der folgenden Tabelle ist ersichtlich, dass mit der vor- impregnated with 100 parts by weight of Epicoat 828.75 parts by weight. The following table shows that the
Teilen HN-2200 (Handelsname von 3- oder 4-Methyl-1,2,5,6- s liegenden Erfindung hervorragende Effekte erzielt werden. Parts HN-2200 (trade name of 3- or 4-methyl-1,2,5,6-s invention lying excellent effects can be achieved.
Tabelle diese Erfindung EpoxyHarz + Säure-anhydrid Table of this invention epoxy resin + acid anhydride
Gewicht der Imprägnierung 100% 78% Impregnation weight 100% 78%
f.. ... CSV zwischen zwei Drähten 2,9 kV 1,4 kV f .. ... CSV between two wires 2.9 kV 1.4 kV
an ang le BDVzwischen zwei Drähten 32 kV 13 kV an ang le BDV between two wires 32 kV 13 kV
nach der CSV zwischen zwei Drähten 2,8 kV 0,7 kV according to the CSV between two wires 2.8 kV 0.7 kV
Feuchtigkeitsab- BDV zwischen zwei Drähten 31 kV 10 kV sorption nach der Alterung CSV zwischen zwei Drähten 2,4 kV 0,3 kV Moisture absorption BDV between two wires 31 kV 10 kV sorption after aging CSV between two wires 2.4 kV 0.3 kV
der Spule BDV zwischen zwei Drähten 27 kV 4,2 kV the coil BDV between two wires 27 kV 4.2 kV
Bemerkungen: Remarks:
1. «Nach der Feuchtigkeitsabsorption» bedeutet den Zustand nach 48 Stunden, seit dem die Spule unter eine Atmosphäre von 40°C mit einer relativen Feuchtigkeit von 100% gegeben wurde. 1. “After moisture absorption” means the state after 48 hours since the coil was placed under an atmosphere of 40 ° C with a relative humidity of 100%.
2. «Nach der Alterung der Spule» bedeutet den Zustand nach der Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 250°C während 240 Stunden. 2. “After the coil has aged” means the state after the heat treatment at a temperature of 250 ° C. for 240 hours.
3. «CSV» bedeutet die Spannung, bei der die Corona einsetzt. 3. «CSV» means the voltage at which the corona starts.
4. «BDV» bedeutet die Durchschlagsspannung. 4. «BDV» means the breakdown voltage.
Beispiel 2 Example 2
Eine Statorwindung eines Elektromotors wurde hergestellt durch eine Querwicklung aus zwei isolierten elektrischen Drähten und durch eine Vertikalwicklung aus drei isolierten elektrischen Drähten, wobei jeder Draht einen Querschnitt von 1,2 mm x 6 mm hatte und mit einem Polyimidband umwickelt war. Die so hergestellte Statorwindung wurde zweimal mit einem Polyimidband mit einer Dicke von 0,05 mm in halb überlappender Art umwickelt, gefolgt vom weiteren Umwickeln des Polyimidbandes mit einem Glasband. Das erwähnte Glasband wurde vorgängig in eine Lösung getaucht, die aus 10 Teilen l-Benzyl-2-methyl-imi-dazol und 90 Teilen Methylalkohol bestand, gefolgt vom Lufttrocknen des Glasbandes. Nach dem Umwinden mit dem Glasband wurde die Statorwicklung in einen Statorkern eingeschoben, und anschliessend bei einer Temperatur von 120°C während 5 Stunden getrocknet, gefolgt vom Imprägnieren unter Vakuum der Bänder der Statorwicklung mit einem Harz aus der Maleimidserie, und zwar so, wie es in Beispiel 1 angewandt wurde. Nach der Imprägnierung wurde eine Wärmebehandlung auf die Statorwicklung in einem konstanten Temperaturbad bei 120°C während 5 Stunden und danach bei einer Temperatur von 180°C während 10 Stunden angewandt. A stator turn of an electric motor was made by cross winding two insulated electric wires and vertical winding three insulated electric wires, each wire having a cross section of 1.2 mm x 6 mm and wrapped with a polyimide tape. The stator winding thus produced was wrapped twice with a polyimide tape having a thickness of 0.05 mm in a semi-overlapping manner, followed by further wrapping the polyimide tape with a glass tape. The aforementioned glass ribbon was previously immersed in a solution consisting of 10 parts of 1-benzyl-2-methylimidazole and 90 parts of methyl alcohol, followed by air drying the glass ribbon. After being wound with the glass tape, the stator winding was inserted into a stator core, and then dried at a temperature of 120 ° C for 5 hours, followed by impregnating the tapes of the stator winding with a resin from the maleimide series in a manner as it was was used in Example 1. After the impregnation, heat treatment was applied to the stator winding in a constant temperature bath at 120 ° C for 5 hours and then at a temperature of 180 ° C for 10 hours.
Zum Vergleich wurde eine andere Statorwicklung wie oben beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine Epoxyserieharzzusammensetzung anstelle des Maleimid-serieharzes verwendet wurde, die aus Epicoat 828, HN-2200 und Benzylmethylamin bestand. For comparison, another stator winding was made as described above, except that an epoxy series resin composition consisting of Epicoat 828, HN-2200 and benzylmethylamine was used in place of the maleimide series resin.
In den Figuren 4 und 5 werden die Temperaturcharakteristiken und die Spannungscharakteristiken mit Bezug auf tan 8 der Harzzusammensetzung gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung, welche mit den Kurven a bezeichnet ist, dem Stand der Technik überlegen ist, wo die Kombination von Epoxyharz und Säureanhydrid verwendet 30 wurde (siehe Kurven b). FIGS. 4 and 5 show the temperature characteristics and the voltage characteristics with respect to tan 8 of the resin composition. It can be seen that the present invention, indicated by curves a, is superior to the prior art where the combination of epoxy resin and acid anhydride was used 30 (see curves b).
Beispiel 3 Example 3
Eine isolierte Spule wurde hergestellt, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass die verwendete 35 Harzzusammensetzung aus 32 Gew.-Teilen Epicoat 828, 32 Gew.-Teilen 4,4'-Diphenyl-methan-bismaleimid, 8 Gew.-Teilen N-Methoxyphenyl-maleimid und 28 Gew.-Teilen Methylnadic-anhydrid bestand. Die so hergestellte isolierte Spule zeigte hervorragende Effekte, welche im wesentlichen 40 gleich jenen waren, die in Beispiel 1 erwähnt wurden. Im Beispiel 3 sind die Werte für tan ô (%) 2% (100°C), 2,7% (150°C) und 4,5% (200°C). An isolated coil was made as described in Example 1, except that the 35 resin composition used was 32 parts by weight Epicoat 828, 32 parts by weight 4,4'-diphenylmethane bismaleimide, 8 parts by weight . Parts consisted of N-methoxyphenyl maleimide and 28 parts by weight of methylnadic anhydride. The insulated coil thus produced showed excellent effects which were substantially the same as those mentioned in Example 1. In example 3, the values for tan ô (%) are 2% (100 ° C), 2.7% (150 ° C) and 4.5% (200 ° C).
Beispiel 4 Example 4
« Eine isolierte Spule wurde hergestellt, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass die verwendete Harzzusammensetzung aus 33,5 Gew.-Teilen Epicoat 828, 30 Gew.-Teilen 4,4'-Diphenyl-methan-bismaleimid, 7,5 Gew.-Teilen Poly(phenylmethylen)-polymaleimid und so 29 Gew.-Teilen Methyl-nadic-anhydrid bestand. Die so hergestellte isolierte Spule zeigte hervorragende Effekte, welche im wesentlichen jenen gleich waren, die in Beispiel 1 erwähnt wurden. Die Werte für tan 8 (%) sind 2% (100°C), 2,5% ( 150°C) und 3,6% (200°C). "An insulated coil was made as described in Example 1, except that the resin composition used was 33.5 parts by weight of Epicoat 828, 30 parts by weight of 4,4'-diphenylmethane bismaleimide, 7.5 parts by weight of poly (phenylmethylene) polymaleimide and 29 parts by weight of methyl-nadic anhydride consisted of. The isolated coil thus produced showed excellent effects which were substantially the same as those mentioned in Example 1. The values for tan 8 (%) are 2% (100 ° C), 2.5% (150 ° C) and 3.6% (200 ° C).
ss In den Figuren 6 und 7 werden die Unterschiede zwischen den herkömmlichen Epoxyseriezusammensetzungen, bestehend aus Epoxyharz, Säureanhydridseriehärtungsmittel und Aminserieaktionsbeschleuniger, und den Maleimidseriezu-sammensetzungen, die in der vorliegenden Erfindung ver-60 wendet werden, d.h. Zusammensetzungen, die als Maleimid-serieharz, Epoxyharz und Polycarboxylanhydridseriehär-tungsmittel bestehen, gezeigt. Im speziellen zeigt Fig. 6 die Beziehung zwischen der Menge des Reaktionsbeschleunigers, der auf das äusserste Isolierband angewendet wird, und es der Gelierungszeit unter einer konstanten Temperatur. Die in Fig. 6 gezeigten Kurven c und d bezeichnen die Epoxyse-riezusammensetzung und die Maleimidseriezusammenset-zung. Aus der Kurve c ist ersichtlich, dass die Gelierungszeit Figures 6 and 7 illustrate the differences between the conventional epoxy series compositions consisting of epoxy resin, acid anhydride series curing agent and amine series action accelerator, and the maleimide series compositions used in the present invention, i.e. Compositions consisting of maleimide series resin, epoxy resin and polycarboxylic anhydride series curing agent are shown. Specifically, Fig. 6 shows the relationship between the amount of the reaction accelerator applied to the outermost insulating tape and the gel time under a constant temperature. Curves c and d shown in Fig. 6 indicate the epoxy composition and the maleimide series composition. From curve c it can be seen that the gelation time
rapid verkürzt wird mit der Zunahme der Menge des Reaktionsbeschleunigers in der herkömmlichen Epoxyseriezu-sammensetzung. Eine ähnliche Tendenz wird auch in der Maleimidseriezusammensetzung beobachtet. Vom Vorhandensein des Bismaleimides wird jedoch angenommen, dass es zum Vorhandensein einer grossen Menge an unreagiertem Anteil der Zusammensetzung führt, wodurch die Gelierungszeit befähigt wird, mässig verkürzt zu werden (siehe Kurve d). Der Unterschied zwischen den Kurven c und d wird deutlicher gemacht, wenn die Temperatur erhöht wird. Wegen dem in Fig. 6 gezeigten Unterschied kann die Maleimidseriezusammensetzung wieder verwendet werden, im Unterschied zur Epoxyseriezusammensetzung, wo der Reaktionsbeschleuniger, der auf das äusserste Isolierband angewandt wurde, in der Harzzusammensetzung gelöst wurde. is rapidly shortened with the increase in the amount of the reaction accelerator in the conventional epoxy series composition. A similar trend is also observed in the maleimide series composition. However, the presence of the bismaleimide is believed to result in the presence of a large amount of the unreacted portion of the composition, thereby enabling the gel time to be moderately shortened (see curve d). The difference between curves c and d is made clearer as the temperature is increased. Because of the difference shown in Fig. 6, the maleimide series composition can be reused, unlike the epoxy series composition where the reaction accelerator applied to the outermost insulating tape was dissolved in the resin composition.
In Fig. 7 wird die Beziehung zwischen der Viskosität und der Zeit bei einer konstanten Temperatur gezeigt. Aus der Kurve e ist ersichtlich, dass die Viskosität der Epoxyseriezusammensetzung rapide erhöht wird. Im Gegensatz dazu enthält die Maleimidseriezusammensetzung eine grosse Menge an unreagiertem Anteil, mit dem Resultat, dass die Viskosität mässig zunimmt (siehe Kurve f). Es wird angenommen, dass das Maleimid als ein reaktives Verdünnungsmittel während des Viskositätszunahmeverfahrens des Epoxyharzes wirkt, was zu einer sehr mässigen Viskositätszunahme der Maleimidseriezusammensetzung führt. Fig. 7 shows the relationship between viscosity and time at a constant temperature. It can be seen from curve e that the viscosity of the epoxy series composition is increased rapidly. In contrast, the maleimide series composition contains a large amount of unreacted portion, with the result that the viscosity increases moderately (see curve f). The maleimide is believed to act as a reactive diluent during the viscosity increase process of the epoxy resin, resulting in a very moderate increase in viscosity of the maleimide series composition.
Die Viskositätszunahmegeschwindigkeit ist sehr wichtig. In diesem Zusammenhang sollte bemerkt werden, dass das Harz mit dem Reaktionsbeschleuniger zu reagieren beginnt, der auf das äusserste Isolierband angewandt wurde, um einen Abdichtungseffekt zu bewirken, wenn die fragliche Viskosität den Punkt g erreicht hat. Das Harz ist vollständig geliert, wenn die Viskosität den Punkt h erreicht. Es sollte weiter festgehalten werden, dass die elektrische Vorrichtung aus dem Vakuumbehälter herausgenommen werden sollte, und in ein konstantes Temperaturbad gegeben werden sollte, währenddem die fragliche Viskosität innerhalb des Bereiches zwischen den Punkten g und h liegt. Wenn die Viskosität rasch erhöht wird, ist die Zeitspanne, während der die Viskosität innerhalb der Punkte g und h liegt, sehr kurz, was es schwierig macht, die elektrische Vorrichtung rechtzeitig aus The viscosity increase rate is very important. In this connection it should be noted that the resin starts to react with the reaction accelerator applied to the outermost insulating tape to produce a sealing effect when the viscosity in question has reached point g. The resin is completely gelled when the viscosity reaches point h. It should also be noted that the electrical device should be removed from the vacuum container and placed in a constant temperature bath with the viscosity in question within the range between points g and h. If the viscosity is increased rapidly, the period of time during which the viscosity is within points g and h is very short, making it difficult to turn off the electrical device in time
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dem Vakuumbehälter herauszunehmen. Wenn die elektrische Vorrichtung aus dem Vakuumbehälter herausgenommen wird, bevor die Viskosität des Harzes den Punkt g erreicht, fliesst das Harz aus, das in die Isolierbänder eindringen sollte. Wenn die elektrische Vorrichtung herausgenommen wird, nachdem die Viskosität soweit angestiegen ist, dass sie den Punkt h überschreitet, ist alles Harz, das in die Isolierbänder eindringt, vollständig gehärtet. Bei der Maleimidseriezusammensetzung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, erhöht sich jedoch die Viskosität langsam, wie es vorgängig erwähnt worden ist, mit dem Resultat, dass es mehr Zeit braucht, bis die Viskosität vom Punkt g zum Punkt h erhöht ist. Natürlich ist die Harzzusammensetzung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, frei von den oben erwähnten Nachteilen, die der Epoxyseriezusammensetzung eigen sind. the vacuum container. If the electrical device is removed from the vacuum container before the viscosity of the resin reaches point g, the resin that should penetrate the insulating tapes flows out. If the electrical device is removed after the viscosity has risen to exceed point h, any resin that penetrates the insulating tapes is fully cured. However, in the maleimide series composition used in the present invention, the viscosity slowly increases as mentioned above, with the result that it takes more time for the viscosity to increase from point g to point h. Of course, the resin composition used in the present invention is free from the above-mentioned disadvantages inherent in the series epoxy composition.