CZ20022252A3

CZ20022252A3 - Způsob výroby vysoce kvalitní izolace elektrických vodičů nebo svazků vodičů točivých elektrických strojů sintrováním ve fluidním loži

Info

Publication number: CZ20022252A3
Application number: CZ20022252A
Authority: CZ
Inventors: Thomas Baumann; Johann Nienburg; Jörg Sopka
Original assignee: Alstom (Schweiz) Ag
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2003-02-12
Also published as: AU1980201A; KR20020077373A; EP1243064B1; JP2003518907A; WO2001048897A1; DE50012268D1; ATE318460T1; CN1255924C; US6780457B2; CN1437787A; US20030091735A1; EP1243064A1; RU2002120494A; DE19963376A1

Description

Způsob výroby vysoce kvalitní izolace elektrických vodičů nebo svazků vodičů točivých elektrických strojů sintrováním ve fluidním loži

Oblast techniky

Vynález se týká oboru izolace točivých elektrických strojů. Konkrétněji, vynález se týká způsobu výroby vysoce kvalitní izolace pro elektrické, vodiče nebo svazky vodičů, které se používají v točivých strojích, ve formě vinutí statoru, transponovaných tyčí a budicích vodičů.

Dosavadní stav techniky

V oboru izolace elektrických vodičů nebo svazků vodičů točivých elektrických strojích se obvykle používají různé způsoby.

Při jednom způsobu se pásky sestávající z nosiče ze skelných vláken a slídového papíru navíjejí spirálovitě ve vrstvách na statorové vodiče až do dosažení požadované tloušťky izolace. Následná impregnace v epoxidové pryskyřici odstraňuje z takto izolovaného vinutí zbývající vzduch, přičemž jsou adhezivně spojeny vrstvy pásky. Konečný tvar dává izolaci vytvrzení ve vhodné formě. Za podmínek výroby jsou při tomto způsobu slídové destičky orientovány ve směru pásky, což v hotové izolaci vede ke slídovým destičkám, které jsou orientovány paralelně s povrchem vodiče. Při postupu s pryskyřicí se k pásce přidává epoxidová pryskyřice ve stavu B a zpevňuje se lisováním tyče za tepla.

Podle dalšího způsobu, který je znám z EP-A2 0 660 336, se pásky sestávající z termoplastu plněného slídou ovíjejí kolem statorových vodičů. Zpevňování a tvarování se v tomto

• *· · · _Λ ······

-2- ··· · · ···· »· ·*· ♦·· případě provádí pomocí lisování za tepla statorového vodiče, kolem kterého je páska ovinuta, přičemž se odstraňuje vzduch, termoplast se taví a vrstvy vinutí se adhezivně spojují. Také při tomto způsobu jsou destičky slídy orientovány paralelně s povrchem vodiče. Při žádném z těchto způsobů se vzduch úplně neodstraní. Zbývají vzduchem naplněné dutiny a otvory, ve kterých v případě namáhání napětím nastávají vnitřní výboje řádu nC a více.

Statorové vodiče mohou být izolovány také vytlačováním termoplastů bez plnidel, tzn. také bez slídy, jak je popsáno v patentu US 5 650 031.

V současné době představují vodiče točivých elektrických strojů, které mají být izolovány, struktury velmi složitého tvaru, ve formě tyčí nebo cívek. Přímá část vodiče je umístěna v drážkách statoru stroje. Zakřivená část vodiče, vhodně připojená k sousedním tyčím nebo cívkám, tvoří hlavu vinutí, která vyčnívá ze statoru na obou koncích, V případě velkých točivých strojů může délka přímé části přesahovat 6 m. S tím jsou spojeny problémy, že izolace a vodič obvykle mají různé koeficienty tepelné roztažnosti a, což v průběhu času při teplotním namáhání může vést k vadám izolace v důsledku dutin vznikajících oddělením izolace, a že při výrobě izolace vznikají vady, například inkluze vzduchu. V místech těchto vad mohou vznikat vnitřní výboje, které vedou k poškození izolace. Přitom jsou zcela obvyklé aktivity vnitřních výbojů řádu 100 nC.

Vzhledem k těmto aktivitám vnitřních výbojů byla spolehlivá funkce izolace stroje dosud možná jen pomocí bariérového účinku destiček slídy orientovaných kolmo ke směru pole. To zabraňuje vzniku průrazových kanálků vycházejících z dutin. Za horní hranici trvale přípustné provozní intenzity pole se přitom pokládá 2,5 až 2,75 kV/mm.

Jiné izolační systémy pro střední nebo vysoké napětí však tuto maximální hodnotu mohou, někdy značně, překračovat.

Například maximum intenzity pole pro dlouhodobý provoz podpěrných izolátorů pro plynem izolovaná vedení, ve kterých se používá epoxidová pryskyřice plněná oxidem hlinitým, je .4 kV/mm, a maximum intenzity pole pro vysokonapěťové kabely, ve kterých se používá polyethylen, je přibližně 12 kV/mm. Pro tyto obvyklé izolační systémy je společné to, že při provozním zatížení nevznikají žádné vnitřní výboje.

Protože obvyklé dosud používané způsoby a materiály používající slídu, které se v současné době používají, však již jsou více než třicet let staré, lze od dalšího vývoje tohoto stavu techniky očekávat nejvýše dílčí zlepšení. Proto se jeví jako stěží možné dalším vylepšením tohoto stavu techniky vyvinout vysoce kvalitní izolaci, kterou by bylo možno vyrobit s kratšími zpracovacími dobami a s nižšími výrobními náklady v porovnání se stavem techniky, a to bez zatížení životního prostředí, tzn. bez použití rozpouštědel, bez emisí a bez produkce zvláštního odpadu, a která neobsahuje vady, resp. pokud obsahuje vady, nevedou k vnitřním výbojům.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je poskytnout způsob výroby vysoce kvalitní izolace provodiče nebo svazky vodičů, při kterém izolace má vysokou kvalitu a je vyrobitelná s krátkými zpracovacími dobami, s nízkými výrobními náklady a bez zatíženi životního prostředí.

Podle vynálezu je tohoto cíle dosaženo způsobem výroby vysoce kvalitní izolace pro vodiče nebo svazky vodičů majícím znaky uvedené v nároku 1. Výhodná provedení vynálezu jsou uvedena v závislých nárocích.

• « “ 4 - *«· ♦ · · * · ·»·« ·· ««· ··· ·· ···

Způsob podle vynálezu poskytuje vysoce kvalitní izolaci pro vodiče nebo svazky vodičů bez dutin, které by za testovacích nebo povozních podmínek mohly vést k vnitřním výbojům, a umožňuje, že již nejsou nutné orientované slídové destičky. To velmi usnadňuje jak volbu způsobu výroby, tak volbu materiálu pro izolaci, neboť zapracování slídy v množství více než 40 % hmotn. je v případě mnohých polymerů problematické.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn za pomoci příkladu provedení znázorněného na výkresech, na kterých představuje:

obr. 1 hlavní kroky postupu zahrnuté ve způsobu podle vynálezu, podle prvního příkladného provedení, obr. 2 hlavní kroky postupu zahrnuté ve způsobu podle vynálezu, podle druhého příkladného provedení, a obr. 3 postupový diagram způsobu podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Dále bude podrobně popsán způsob výroby vysoce kvalitní izolace pro elektrické vodiče nebo svazky vodičů točivých elektrických strojů. Nejprve bude popsána základní struktura izolace a potom bude podrobněji objasněn způsob podle vynálezu.

Izolace nanesená způsobem podle vynálezu má tři vrstvy. První vrstva tvoří ochranu proti vnitřnímu korónovému výboji, sestávající z vodivě nebo polovodívě plněného polymeru. Použije se polymer, který se dobře spojuje s polymerním materiálem následující izolační vrstvy. S výhodou se použije stejný polymer jako v izolační vrstvě.

• 9

9·

-5 • · · 9

99 • 9 ·9 • 9 · •999 99 *

999 9 •

9 9 • 9 • 99 9

Jako v případě vysokonapěťových kabelů, ochrana proti vnitřnímu korórtovému výboji má za úkol oddělit elektrické a mechanické hranice vrstev. Z elektrického hlediska vykazuje ochrana proti vnitřnímu korónovému výboji stejný potenciál jako kovový vodič pod ní, tzn. je částí elektrického vodiče; z mechanického hlediska naopak je částí izolace. Tím je zajištěno, že v žádném místě, kde je izolační obálka uvolněna od vodice následkem působení teploty, nevznikají vnitřní výboje, neboť v místě uvolnění není žádný potenciálový spád.

Způsob výroby vysoce kvalitní izolace pro vodiče nebo svazky vodičů podle vynálezu musí splňovat následující požadavky:

1. Předně, výrobní proces musí být v podstatě nezávislý na konkrétní geometrii výchozí tyče nebo výchozího vinutí, tzn. transponované, neizolované, zpevněné tyče nebo cívky.

2. Izolace přitom musí být vysoce kvalitní, tzn. proti stavu techniky musí mít zlepšenou tepelnou stabilitu až asi T_max=180 °C a musí odolávat v trvalém provozu bez poškození maximální intenzitě pole 5 kV/mm.

3. Způsob dále musí umožňovat vytvoření izolace konstantní tloušťky s tolerancí Ad/d<10 %, a to i když je tolerance výchozí tyče nebo výchozí cívky značně větší, přičemž musí být možné vyrobit vrstvu o tloušťce 0,3 až 5 mm.

4. Pro zkrácení zpracovací doby by zpracovací doba tyče nebo cívky měla být nejvýše 1 až 3 hodiny.

Na základě těchto požadavků, které musí být splněny, bylo možno uvažovat jako východisko použití obvyklého postupu sintrování ve fluidním loži.

• 4

Obvyklý postup sintrování ve fluidním loži tohoto typu je popsán například v patentu US 4 806 388 s názvem „Method and apparatus for coatíng metal part with syntetic resin (způsob a zařízení pro povlékání kovových součástí syntetickou pryskyřicí). Při způsobu popsaném v tomto dokumentu se vrstva syntetické pryskyřice nanáší na povrch kovové součásti, přičemž kovová součást je umístěna uvnitř práškové směsi obsahující teplem tavitelnou syntetickou pryskyřici. Použitá pryskyřice je syntetická pryskyřice obsahující kopolymer tetrafluoroethylenu a ethylenu (obchodní název AFLON®), neboť ten poskytuje požadované úzké rozmezí mezi teplotou bodu tavení a teplotou rozkladu. Tento povlékací materiál má velmi vysokou teplotu bodu tavení 260 °C, zatímco jeho teplota rozkladu je 360 °C; v průběhu povlékání se proto povlékaná součást zahřívá na teplotu v rozmezí 300 až 340 °C. Při tomto způsobu se předehřátá kovová součást zavádí do povlékacího materiálu v práškové formě. Kovová součást se zahřívá pomocí indukčního ohřevu na teplotu, která je vyšší než teplota bodu tavení a zároveň nižší než teplota rozkladu syntetické pryskyřice. V důsledku toho, část práškového materiálu který obklopuje zahřátý kov se taví, a tato roztavená Část se ukládá jako vrstva syntetické pryskyřice na povrchu zahřátého kovu. Při tomto způsobu se do práškového materiálu dále vhání vzduch pro udržení materiálu ve fluidním stavu. Po povlečení se kovová součást vyjme z práškového materiálu. Indukční ohřev, na rozdíl od jiných postupů sintrování ve fluidním loži, umožňuje dosáhnout požadované tloušťky v jednom průchodu, přičemž fluktuace tloušťky jsou minimální, neboť pomocí indukčního ohřevu může být snadno řízena teplota kovu. Toto obvyklé povlékání sintrováním ve fluidním loži se používá například pro výrobu pryskyřicí povlečeného rotoru kompresoru pro motorová vozidla.

φ ·· · φφφφ · • φ φ · φφφφ φφ φ·· * φ

φφ

Sintrování ve fluidním loži, jako například výše popsaný způsob, tedy vyžaduje značně nižší náklady na výrobní technologii než běžné způsoby izolace. Není potřeba zvláštní zařízení, například navíjecí roboty, vakuové nebo tlakové nádoby, zařízení pro skladování chlazené kapalné pryskyřice atd. Je možno je nahradit sintrovacími nádobami vhodné velikosti . s fluidním ložem. To umožňuje ušetřit investiční náklady, zkrátit zpracovací doby napřiklad.na 2 h pro velké transponované tyče a dosáhnout vysoké úrovně automatizace.

Sintrování ve fluidním loži se používá v konstrukci elektrických strojů převážně pro izolaci drátů a pro utěsnění statorů a rotorů malých motorů a povlékání kovů jako takové. V obou případech, na rozdíl od požadavků na aplikace podle vynálezu, jsou tloušťky izolace několik desetin milimetru nebo menší a elektrické namáhání je malé.

Při způsobu podle vynálezu je tedy nezbytné modifikovat obvyklý postup a materiály tak, aby bylo možno dosáhnout větší tloušťky izolace a zvýšené odolnosti proti vnitřním výbojům. Dále je třeba, aby byl způsob jednoduchý a energeticky úsporný.

Je tedy třeba obvyklý postup modifikovat mj. tak, aby pro výrobu povlaku bez vad nebyly nutné žádné speciální materiály ani příliš vysoké teploty ohřevu, neboť takové podmínky vedou k nárůstu výrobních nákladů a energetické náročnosti.

Způsob podle vynálezu je možno realizovat dvěma alternativními cestami, jak je znázorněno na obr. 1 a 2. V obou provedeních se transponovaná tyč nebo cívka 1 před začátkem povlékání předehřeje. Teplota, na kterou se tyč nebo cívka předehřeje, je dána teplotou tavení a zesíťování povlékacího prášku; v případě ilustrovaném na obr. 1 je • 4

-844 ·· · 4 4

49

4 4 4

4*

4994 44

9 ·

4

4 4

4· 94·· například 200 °C, to znamená přibližně o 20 °C vyšší než je požadované povlékací teplota. Tato asi o 20 °C vyšší teplota je nezbytná pro kompenzování teplotních ztrát při transportu z pece nebo ohřívací stanice mimo povlékací zařízení do vlastního povlékacího zařízení. Odlišnost alternativního provedení spočívá v povaze ohřevu použitého pro předehřátí tyče nebo cívky 2· V případě znázorněném na obr. 1 je použita ohřívací pec 2a, zatímco v případě na obr. 2 . je použit elektrický ohřev 2b, připojený přímo k tyči nebo cívce 1. Tento elektrický ohřev 2b může být realizován jako indukční ohřev pomocí středně- nebo vysokofrekvenčních cívek uspořádaných kolem vodiče nebo jako odporový ohřev připojením tyče nebo cívky ke stejnosměrnému nebo nízkému napětí.

Další zvláštní provedení dále zahrnuje elektrostatické nabíjení povlékacího prášku. Tím způsobem je možno dosáhnout zlepšené adheze povlékacího prášku na tyč nebo cívku, zejména v oblasti hran. Zejména je tak dosažena zvýšená tloušťka izolace v oblastí hran.

Při způsobu podle vynálezu se izolace vytváří v vrstvách. Pro povlečení se předehřátá tyč nebo cívka 2' upevněná na zdvihacím zařízení 4, ponoří do nádoby 3 s fluidním ložem. Průměr a hloubka nádoby 3 s fluidním ložem je s výhodou zvolena tak, že když je tyč nebo cívka ponořena, je ve vzdálenosti alespoň 50 mm od stěn nádoby s fluidním ložem, a může být zcela ponořena. Tloušťka povlaku se řídí dobou pobytu tyče nebo cívky 1 v nádobě 2 s fluidním ložem. Pro zabránění inkluzí bublinek, které by tvořily vady na nichž by vznikaly vnitřní výboje, avšak bez potřeby použití speciálního povlékacího materiálu a vysokých teplot výroby, se doba ponoření volí tak, že tloušťka vrstvy vytvořené při každém ponoření nepřevyšuje 0,2 mm, a je s výhodou asi 0,1 mm při době ponoření přibližně 1 až 5 • 0 v sintrovací nádobě 3 stejnoměrnosti povlaku, navíc míchána, vibrována

-9sekund. Pro homogenizaci prášku s fluidním ložem, která napomáhá může být nádoba 2 ^s fluidním ložem nebo podrobena působení ultrazvuku.

Nádoba 3 s fluidním ložem může být dále opatřena vysokonapěťovými elektrodami (neznázorněnými), které elektrostaticky nabíjí částice prášku. Ačkoliv nabíjení prášku není podmínkou způsobu podle vynálezu, má tu výhodu, že v důsledku lokálního zvýšení intenzity elektrického pole se na špičkách a hranách tyče nebo cívky, která se má izolovat, nanáší zvýšené množství materiálu. To je žádoucí proto, že za provozu je intenzita pole v těchto místech také vyšší, a zkušenost ukázala, že izolace je v těchto místech náchylná k proražení napětím.

Po operaci ponořování musí prášek mít dostatečnou dobu pro úplné roztavení, roztečení a dostatečné zesíťování aby již nestékal. Přitom je důležitá doba gelovatění prášku, která bude podrobněji objasněna dále.

V průběhu operace ponořování se očka transponovaných tyčí používají jako body zavěšení. Přídavné zavěšení nebo podepření tyče není při procesu sintrování ve fluidním loži možné, neboť v těchto místech by se nevytvořil povlak. Postup sintrování ve fluidním loži je tedy omezen na poměrně krátké tyče s délkou až asi 3 m, neboť delší tyče by se příliš prohýbaly. To nedovoluje použít tento postup zejména pro izolaci transponovaných tyčí turbogenerátoru, který má tyče o délce až 10 m. Naproti tomu, motory jsou mnohem kratší, takže způsob podle vynálezu je použitelný pro všechny běžné standardní motory. Statory motorů jsou při povlékání drženy v okách cívky, která zůstávají bez izolace. To, že oka cívek zůstávají bez izolace, je žádoucí, neboť jinak by nebyla zajištěna požadovaná deformovatelnost cívky pro umožnění instalace do statoru.

- 10• · · * φφ t · · · « · « ·#!♦ ··

ΦΦ «

·· *

Φ

Ι·Φ Φ

Podle dalšího provedení vynálezu se způsob sintrování ve fluidním loži podle vynálezu použije po izolaci a kompletní montáži cívek do. statoru motoru pro dodatečnou izolaci ok cívek, která dosud jsou bez izolace. K tomu účelu se stator motoru umístí vertikálně a cívky se elektricky ohřejí. Pak se oka cívek spodních konců cívek povlečou ponořením konců cívek do sintrovací nádoby s fluidním ložem. Poté se stator otočí o 180° a povlečou se oka cívek druhého konce statoru.

Jako materiály pro izolaci je možno použít v zásadě všechny tepelně zesíťovatelné plasty, známé jako termosety. Požadavek, aby izolace byla při této aplikaci tepelně vyhovující pro použití až do 180 °C, nejlépe splňují epoxidové materiály. Tyto materiály sestávají ze směsi alespoň jedné nezesíťované pryskyřice a alespoň jednoho tvrdidla (a popřípadě některých dalších přísad, jako například urychlovačů, pigmentů atd.), a anorganických plnidel. Směs je pevná až do teploty alespoň 50 °C. Teplota tavení, teplota tvrzení a teplota skelného přechodu T_g se liší podle chemického složení pryskyřice a tvrdidla. Teplotní průběh mechanické a dielektrické pevnosti je úzce spojen s teplotou skelného přechodu T_g. Jestliže je požadováno, aby izolace byla použitelná pro teplotní třídu H, T_g by měla ležet v této oblasti, s výhodou mezi 150 až 200 °C. Teploty skelného přechodu výrazně vyšší než 200 °C jednak jsou obtížně dosažitelné, jednak vedou k materiálům, které jsou v oblasti pokojové teploty poměrně křehké. Prášky pro sintrování ve fluidním loži, vyhovující požadavkům třídy H, na bázi plněných a neplněných epoxidů, jsou komerčně dostupné.

Výše uvedená požadovaná nepřítomnost bublin závisí nejen na parametrech procesu, jako je tloušťka nanášení, ale také na vlastnostech materiálu.

- lí 4*4« · « 4* ♦ · » • · · ··»# ·· ♦ * a * « · 4 • 4 · ♦ • 44 • ·* ····

Je důležité, aby epoxid v kapalném stavu měl dostatečně nízkou viskozitu, aby se dobře roztěkal, a aby doba gelovatění byla dostatečně dlouhá aby se odpařily všechny nečistoty vytvářející bublinky.· Tento požadavek dlouhé doby gelovatění je v protikladu k trendu v oboru práškového lakování, kde se pro dosažení . delší doby průletu při lakování v tenké vrstvě udržují doby -gelovatění přídavkem urychlovače záměrně nízké, například typicky 15 s. Snížením obsahu urychlovače je možné bez obtíží dosáhnout doby gelovatění komerčně dostupných prášků >40 s, což je dostatečně dlouhá doba pro aplikaci podle vynálezu.

Viskozita povlékacích prášků se zpravidla neměří a nespecifikuje jako zvláštní veličina; místo ní se specifikuje roztěkání,- které je výsledkem viskozity a doby zgelovatění. Vrstvy bez bublinek je podle toho dosaženo, jestliže je roztěkání >30 mm.

Plnění anorganickými plnidly slouží v zásadě pro snížení ceny, pro zlepšení odolnosti proti křehkému lomu, pro snížení teplotní roztažnosti a pro zlepšení tepelné vodivosti izolace. Množství plnidla ve směsi je 5 až 50 % hmotn., vztaženo na uzavřenou hustotu plnidla až 4 g/cm³. Příklady těchto plnidel jsou křemičitý prášek, wolastonit, talek a mletá křída se střední velikostí částic 10 pm (střední velikost částic dso) . Pro výrobu stříkacího prášku se plnidla mísí a spojují s pryskyřicí, tvrdidlem a dalšími aditivy. Směsný produkt se pak mele na prášek.

Tento proces mletí se provádí zpravidla za použití zařízení z oceli nebo tvrdokovu (tvrdost podle Mohse 5-6) . Použití tvrdých plnidel, např. prachu z křemičitého prášku (tvrdost 7), vede k abrazí kovů, zejména ve formě třísek submilimetrové velikosti. Ty se dostávají do izolace a vzhledem k jejich jehlicovité geometrii způsobují vznik • ·

	• v · · 4 -19 ······ ^AXr · · * · · \|««t · · 4 4 4 444	4 · · • 4 · ♦ 4 9· · 44·4
míst, kde je	intenzita	elektrického pole lokálně	velmi
zvýšena, a	kde, jak	ukazuje zkušenost, může	dojít
k elektrickému	proražení.	Abrazi je možno zamezit použitím

měkkých plnidel (tvrdost podle Mohse <4), jako například mleté křídy, a/nebo použitím jemnějších plnidel s dso«l μη, například jílu, SÍO2, ZňO nebo TiO₂.

Jemná plnidla tohoto typu kromě toho mají tu výhodu, že i v případě přítomnosti defektů jako dutin nebo kovových inkluzí, zabraňují elektrickému proražení nebo je alespoň značně omezují, jak je popsáno například v US 4 760 296 (Johnston), nebo v DE 40 37 972 Al. V obou těchto dokumentech je úplnou nebo částečnou náhradou hrubého plnidla jemným plnidlem s velikostí částic řádu nanometrů (s maximální velikostí částic. 0,005 až 0,1 pm) dosaženo efektivního zvýšení životnosti. Plnidla nanometrové velikosti však mají tu neakceptovatelnou vlastnost, že velmi zvyšují viskozitu taveniny práškové směsi, tzv. tixotropní efekt. To způsobuje problémy jak při výrobě prášku, tak při jeho zpracování. Přesto však plnidla nanometrové velikosti představují použitelnou alternativu pro zvýšení životnosti. Podle vynálezu bylo také zjištěno, že prášek TiO₂ se střední velikostí částic přibližně 0,2 pm jako úplná nebo částečná náhrada hrubých plnidel nezvyšuje nevhodně viskozitu taveniny, avšak stejným způsobem jako plnidla nanometrové velikosti má efekt zvýšení životnosti. Obsah prášku TiO₂v celkové směsi by měl být alespoň 3 %, s výhodou alespoň 5 %.

Vodivé vrstvy, které se používají pro ochranu proti vnitřnímu kořenovému výboji a pro ochranu proti vnějšímu korónovému výboji mohou být vyrobeny pomocí vodivých plnidel. jako například grafitu, sazí a/nebo kovového prášku.

• · · * «« ·

0 0 0 . 11 , 0 0 0 0 0 13’ 000 «

0000 00 000 0

Způsob výroby izolace elektrických vodičů nebo svazků vodičů podle vynálezu bude dále podrobněji popsán.

Způsob zahrnuje následující kroky:

1) Montáž tyče nebo cívky na zdvihací zařízení

Na začátku způsobu povlékání se nejprve .v prvním kroku SI tyč nebo cívka upevní na zdvihací zařízení. Jako přídržovací body pro upevnění na zdvihací zařízení se používají v případě tyčí konce tyčí resp. v případě cívek oka cívek. Pro spolehlivé a stabilní přidržování tyče nebo cívky ve zdvihacím zařízení je výhodné, jestliže je tyč nebo cívka předem zpevněna vnitřním slepením vodičů nebo ovinutím páskou (krok SO).

2) Předehřátí tyče nebo cívky

Následně . se v kroku S2 tyč nebo cívka předehřívá. K tomu slouží dva alternativní způsoby ohřevu. Buď se v kroku 2a tyč nebo cívka uvede do pece a tam se předehřeje na předem stanovenou teplotu, nebo se v kroku 2b tyč nebo cívka připojí na elektrický ohřev, který ohřeje tyč nebo cívku na požadovanou teplotu substrátu.

3) Povlékání tyče nebo cívky ochranou proti vnitřnímu korónovému výboji v síntrovacím fluidním loži

Ve třetím kroku S3 se předehřátá tyč nebo cívka, upevněná na zdvihacím zařízení, pomocí zdvihacího zařízení spustí do sintrovací nádoby _3 s fluidním ložem, která je naplněna povlékacím práškem. Tato sintrovací nádoba s fluidním ložem je například nádoba, dost velká pro uložení povlékané tyče nebo cívky, obsahující povlékací prášek. Tento povlékací prášek, který má vytvořit ochranu proti vnitřnímu korónovému •

9· 9«··

- 1499 99 9 · « 9 9 9

99 9

9 9 9 9

9 9 9

9999 99 999 9 výboji, je tvořen vodivou nebo polovodivou epoxidovou pryskyřicí. Na předehřátém substrátu -se taví vrstva z epoxidového prášku a vytváří uzavřený kapalný film. Tloušťka filmu ochrany proti vnitřnímu výboji se přitom reguluje prostřednictvím doby zdržení v nádobě.

4) Vytvrzování ochrany proti vnitřnímu korónovému výboji na tyči nebo cívce

Jakmile je dosaženo požadované tloušťky povlaku ochrany proti vnitřnímu korónovému výboji, například asi 0,1 mm, tyč nebo cívka se znovu ohřeje na dobu asi 2 min, opět pomocí pece nebo pomocí elektrického ohřevu, aby kapalná izolační vrstva zgelovatěla.

Výše popsané kroky S3 a S4 pro nanášení ochrany proti vnitřnímu korónovému výboji však jsou nutné jen tehdy, když v kroku SO nebyla použita pro předběžné zpevnění tyče nebo cívky páska opatřená vodivou nebo. polovodivou .vrstvou.

5) Nanášení izolační vrstvy na tyč nebo cívku

V následujícím kroku S5 se na tyč nebo cívku nanáší vlastní izolace. K tomu účelu se tyč nebo cívka na zdvihacím zařízení opět spustí do sintrovací nádoby 2 s fluidním ložem. V tomto případě se v sintrovací nádobě 3 s fluidním ložem nachází izolační prášek. Izolační prášek se přitom taví na povrchu předehřáté tyče nebo cívky a vytváří uzavřený kapalný film. V této sintrovací nádobě 2 ^s fluidním ložem se tyč nebo cívka ponechá ponořená až do dosažení požadované tloušťky vrstvy na jedno ponoření <0,2 mm, s výhodou 0,1 mm, tzn. asi 1 až 6 s.

6) Mezivytvrzení izolace tyče nebo cívky po dobu asi 2 až 10 aby těkavé složky, * · • ·· • 0 · · » 0 ·

9 9 9 • 9 9

9· «900

- 15Následně se provádí v kroku S6 minut mezivytvrzení izolace, případně obsažené v roztaveném izolačním prášku, měly čas uniknout. Přitom může být potřeba kvůli vzniklé tloušťce povlaku přenastavit teplotu substrátu, tzn. teplotu tyče nebo cívky. Sledování teploty povrchu, na jejímž základě se stanoví, kdy je nutno přenastavit teplotu substrátu, se musí provádět bezdotykově. Například se takovéto bezdotykové měření provádí pomocí IR-pyrometru v době, kdy je tyč nebo cívka mimo sintrovací nádobu s fluidním ložem resp. mimo lázeň.

7) Opakováni kroků S5 a S6 povlékání

Protože v jednom kroku S5 a S6 povlékání zpravidla nemůže být dosaženo požadované izolační tloušťky, opakují se v kroku S7 kroky pro nanášení izolační vrstvy na tyč nebo cívku tak dlouho, až je dosaženo požadované izolační tloušťky.

8) Povlékání tyče nebo cívky ochranou proti vnějšímu korónovému výboji

Následně po povlečení izolační vrstvou, jakmile je zjištěno že tloušťka povlaku izolační vrstvy odpovídá požadované izolační tloušťce, se v kroku S8 jako poslední povlak tyče nebo cívky nanáší ochrana proti vnějšímu korónovému výboji. Tato ochrana proti vnějšímu korónovému výboji sestává z vodivé epoxidové pryskyřice, která je rovněž ve formě prášku v sintrovací nádobě s fluidním ložem. Jednotlivé kroky způsobu při nanášeni této ochrany proti vnějšímu korónovému výboji odpovídají krokům S3 a S4, popsaným již pro nanášení ochrany proti vnitřnímu korónovému výboj i.

• · • *

9) Následné vytvrzení tyče nebo cívky

Jako závěrečný krok S9 při povlékání tyče nebo cívky se povlak, pro zvýšení jeho pevnosti, po dobu asi 20 až 60 min vytvrzuje, buď v peci nebo pomocí elektrického ohřevu.

Způsob podle vynálezu umožňuje jednoduchým způsobem a nákladově příznivě bez potřeby speciálních zařízení vyrobit izolaci pro vodiče nebo svazky vodičů, která je bez vad.

V souhrnu představuje vynález způsob výroby vysoce kvalitní izolace pro vodiče nebo svazky vodičů točivých elektrických strojů, při kterém se v po sobě následujících krocích ponořování do sintrovací nádoby s fluidním ložem nanáší ochrana proti vnitřnímu korónovému výboji, izolace a ochrana proti vnějšímu korónovému výboji, s tloušťkou každé jednotlivě nanesené vrstvy <0,2 mm. Sintrování a vytvrzení se provádí při teplotách asi 200 °C, takže mohou být použity materiály, které splňují požadavky kladené na izolaci takovýchto vodičů nebo svazků vodičů točivých elektrických strojů. Kromě toho je pomocí způsobu výroby, zejména prostřednictvím zvolené tloušťky jednotlivě nanesené vrstvy, zajištěno, že nemohou nastávat vnitřní výboje, které by jinak vedly k poškození izolace.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby vysoce kvalitní izolace pro vodiče nebo svazky vodičů točivých elektrických strojů, zahrnující kroky:

(51) montáž, vodiče nebo svazku vodičů, který se má povlékat, na zdvíhací zařízení, (52) předehřátí vodiče nebo svazku vodičů na předem stanovenou teplotu substrátu, (53) povlékání vodiče nebo svazku vodičů ochranou proti vnitřnímu korónovému výboji, prostřednictvím jeho spuštění pomocí zdvíhacího zařízení do sintrovací nádoby s fluidním ložem z prvního povlékacího prášku až do dosažení tloušťky vrstvy <0,2 mm, (54) vyzdvižení vodiče nebo svazku vodičů pomocí zdvihacího zařízení ze sintrovací nádoby s fluidním ložem, jakmile je dosaženo požadované tloušťky povlaku, a vytvrzení ochrany proti vnitřnímu korónovému výboji zahřátím, (55) povlékání vodiče nebo svazku vodičů izolační vrstvou, prostřednictvím jeho spuštění pomocí zdvihacího zařízení do sintrovací nádoby s fluidním ložem z druhého povlékacího prášku až do dosažení tloušťky vrstvy <0,2 mm, (6) mezivytvrzení izolační vrstvy vodiče nebo svazku vodičů zahřátím po vyzdvižení vodiče nebo svazku vodičů ze sintrovací nádoby s fluidním ložem, (7) opakování kroků (S5) a (S6) povlékání až do nanesení požadované tloušťky izolační vrstvy sestávající z více jednotlivě nanesených izolačních vrstev, (58) povlékání vodiče nebo svazku vodičů ochranou proti vnějšímu korónovému výboji jako v krocích (S5) a (S6), přičemž v sintrovací nádobě s fluidním ložem je třetí povlékací prášek, a (59) vytvrzení celé izolace vodiče nebo svazku vodičů zahřátím.

9 9 • 9

- 18• 99

9 9 9

9999 99

9 9 9

9 9 9

99 9999
2. Způsob podle nároku 1; vyznačující' se tím, že jako vodič nebo svazek vodičů se použije vodičová tyč, transponovaná tyč nebo cívka. .
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok (SO) vnitřního slepení vodiče nebo jeho ovinutí páskou pro jeho předběžné zpevnění před. začátkem povlékáním vodiče nebo svazku vodičů.
4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že jestliže se v kroku (SO) pro ovinutí použije páska s vodivou nebo polovodivou vrstvou, kroky (S3) a (S4) nanášení ochrany proti vnitřnímu korónovému výboji se vynechají.
5. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že v kroku (S2) se substrátohřeje na teplotu asi o 20 °C vyšší než je teplota tavení povlékacího prášku.
6. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že zahřívání v kroku (S2) se provádí v peci nebo pomocí elektrického ohřevu vodiče nebo svazku vodičů.
7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že zahřívání v kroku (S2) se provádí pomocí elektrického ohřevu odporovým ohřevem za použití stejnosměrného nebo nízkofrekvenčního proudu.
8. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že jako první povlékací prásek se použije vodivý nebo polovodivý tepelně zesíťovatelný plast, jako druhý povlékací prášek se použije izolant a jako třetí

-19• ·· • » · · • · · ···· ·· » · póvlékací prášek se použije vodivý, tepelně zesíťovatelný plast.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že jako vodivý nebo polovodivý tepelně zesíťovatelný plast se použije epoxidová pryskyřice ve stavu B.
10. Způsob podle některého z předcházejících, nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že v kroku (S3) se provádí natavování povlékacího prášku na zahřátý vodič nebo svazek vodičů a tloušťka nanesené vrstvy se řídí prostřednictvím doby setrvání v sintrovací nádobě s fluidním ložem a teplotou předmětu.
11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že doba setrvání v sintrovací nádobě s fluidním ložem je řízena pomocí ovládacího zařízení povlékacího robotu.
12. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že krok (36) zahrnuje sledování teploty povrchu povlékaného vodiče nebo svazku vodičů pomocí měřícího zařízení, přičemž teplota substrátu se přenastaví, jestliže zjištěná teplota klesne pod předem stanovenou teplotu substrátu.
13. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že při kroku (S9) se provádí zahřívání pomocí pece nebo pomocí elektrického ohřevu.
14. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že pří kroku (Sl) se přidržují tyče na koncích tyče nebo cívky v okách cívky.
15. Způsob podle nároku 2 nebo 14, vyznačující se tím, že zahrnuje další krok (S10), při kterém se

-20♦· * » • *» » φφ φφ · · · « ·· · φ φ · · φ · Φ Φ Φ φ»φ· Φ

ΦΦΦ Φ Φ ΦΦΦ φφφφ ΦΦ ΦΦΦ ΦΦΦ ΦΦ ΦΦΦΦ v případě cívky, stator po namontování cívky postaví vertikálně, cívka se elektricky ohřeje a oka cívky se ponoří do sintrovací nádoby s fluidním ložem pro povlečení obou stran cívky epoxidovou pryskyřicí, nebo, v případě tyče, se vinutí motoru odporově ohřeje a koncové části se izolují střikácím sintrováním na obou koncích tyče.
16. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 15, vyznačující se tím, že zahrnuje další krok elektrostatického nabíjení povlékacího prášku, takže se na špičkách a hranách tyče nebo cívky, která se má izolovat, nanáší zvýšené množství materiálu.
17. Způsob podle nároku 16, vyznačující se tím, že krok elektrostatického nabíjení povlékacího prášku se provádí pomocí vysokonapěťových elektrod uspořádaných v sintrovací nádobě s fluidním ložem.