DE2424461A1

DE2424461A1 - Impraegnierte lackdrahtwicklung

Info

Publication number: DE2424461A1
Application number: DE2424461A
Authority: DE
Inventors: Wolfhart Dipl Chem Dr R Dunkel; Manfred Dr Phil Saure
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-05-20
Filing date: 1974-05-20
Publication date: 1975-12-04

Description

Imprägnierte Lackdrahtwicklung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf thermisch hochwertige Wicklungen fiir elektrische Zwecke, die mit temperaturbeständigen Lackdrähten, insbesondere Esterimid-Lackdrähten hergestellt und mit einem Tränkmittel versehen sind.
Es ist bekannt, aus Lackdrähten hergestellte Wicklungen u.a.
zur Verbesserung der Wärmeableitung, zur mechanischen Festlegung und zum Schutz gegen die Einwirkung von Atmosphärilien mit Tränkmitteln zu imprägnieren und zu verbacken.
Dafür können sowohl lösungsnittelhalt ige Tränkla cke als auch lösungsmittelfreie Tränkharze zur Anwendung kommen.
Die Verwendung von Tränklacken weist den Nachteil des Vorhandenseins von Lösungsmitteln auf, die einerseits die Gefahr der Hohlraumbildung in der wicklung und damit u.a. eine schlechte Wärmeableitung beinhaltet und die andererseits längere Ablüftungszeiten zum Entfernen des Lösungsmittels erfordert.
Abgesehen davon sind bei der Verarbeitung von lösungsmittelhaltigen Tränkmitteln aufwendigere Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. Trotz der genannten Nachteile ist man in vielen Fällen auf die Anwendung solcher Tränklacke angewiesen, wenn man ein Tränkmittel der Isolierstoffklasse F (1550c) nach VDE o36p für die Wicklung einsetzen muß.
Es sind zwar auch lösungsmittelfreie Tränkharze für die Imprägnierung von elektrischen Wicklungen bekannt, z.B.
ungesättigte Polyester- und Esterimidharze sowie Spoxidharze. Jedoch erfüllen diese Tränkharze nicht immer die für die Zuordnung zur Isolierstoffklasse F nach VDE 0360 bzw. DIN 46 448 B1.2 erforderlichen Kriterien.
Ein Nachteil ungesättigter Polyestertränkharze besteht in der Flüchtigkeit des stets mit verwendeten Styrols, die zu inhomogenen Isolierungen führen kann.
Darüberhinaus hat die erfahrung gezeigt, daß in vielen Fällen die Kombination eines Tränkmittels mit einem Lackdraht zu einer Minderung der thermischen Belastbarkeit der Isolation führen kamin, , so daß es einer gezielten Abstimmung von Lackdraht und Tränkmittel bedarf, um eine gute thermische Beständigkeit imprägnierter Wicklungen zu erreichen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Herstellung von imprägnierten Wicklungen insbesondere mit Esterimid-Lackdrähten ein Tränkharz zu finden, das der Isolierstoffklasse i nach DIN 46 448 Bl. 2 voll genügt und außerdem L'iit dem Lackdraht eine hinreichende Verträglichkeit aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Wicklung für elektrische Zwecke in einem lösungsmittelfreien Tränkharz auf Basis eines IIydantoin-Polyepoxids imprägniert und verbacken.
Als Hydantoin-Polyepoxid sind solche Verbindungen zu verstehen, die an beiden Stickstoffatomen des 5-gliedrigen Iiydantoinrings symmetrisch oder asymmetrisch mit Epoxidgruppen-enthaltenden Resten substituiert sind. Unter Hydantoin-Polyepoxiden sind weiterhin Glycidylverbindungen von mehrkernigen Hydantoin-Verbindungen zu verstehen. Aus der Vielzahl der möglichen Verbindungen seien folgende Beispiele genannt: 1,3-Diglycidyl-4,4-dimethylhydantoin 1-Glycidyl-3-glycidyläther-5,5-dimethylhydantoin 1,3Diglycidyläther-5,5-dimethylhydantoin 1,3-bis-(1-Glycidyl-5,5-dimethylhydantoin-3-yl)propyl-2-Glycidyl äther Dabei findeii zweckmäßig flüssige Konlbinationen von asymmetrisch substjtujerten Hydantoinen mit symmetrisch substituierten Anwendung. Solche flüssigen Hydantoine können darüberhinaus mit Polyepoxidverbindungen anderer Basis, z.n.
Bisphenol-A-Typen oder cycloaliphatischen Polyepoxiden abgemischt erden. Je nach den zu stellenden Anforderungen können die Tränkharze entsprechend modifiziert, z.B. flexibilisiert werden, Die Härtung der Polyhydantoin-Epoxide kann in an sich bekannter Weise mit Säureanhydriden vorzugsweise mit bei Raumtemperatur flüssigen Anhydriden, wie z.B. mit isomerisiertem Methy,ltetrahydrophtalsäureanhydrid bei erhöhten Temperaturen erfolgen, wobei gegebenenfalls übliche Beschleuniger zur Reaktivitätsbeeinflussung verwendet erden können. Weiterhin können als Härtungsmittel aliphatische und aromatische Polyamine, Polyaminoamide sowie Gemische derselben zur Anwendung kommen, Folgendes Beispiel soll die Erfindung näher beschreiben: Als Tränkharz fiir die Imprägnierung einer Wicklung kann folgende Mischung zur Anwendung kommen: 100 Gew.Tl. eines Hydantoin-Epoxidharzes, welches aus einem Gemisch symmetrischer und asymmetrischer Di-Glycidyl-und Glycidyl-Glycidyläther-5,5-dimethylhydantoine besteht mit einem Upoxid-Äquivalentgewicht von 140 - 15G und einer Viskosität von 4000-5000 cP bei 250C.
100 Gew.Tl. modifiziertes, isomerisiertes hirethyltetrahydrophtalsäureanhydrid mit einer Viskösität von 65 cP bei 25°C.
0,1 - 5 Gew.Tl. Beschleuniger auf Basis tertiärer Amine.
Mit diesem IIarzgemisch wird z.B. eine Wicklung, bestehend aus einem mit Esterimidlack überzogenen Kupferdraht, wobei der Estermidlack vorzugsweise zur Erhöhung der thertnischen Belastbarkeit mit Tri-hydroxyläthyl-isocyanurat (THEIC) modifiziert ist, z.B. durch Träufeln oder Tauchen imprägniert. Trotz einer hohen Reaktivität in der Hitze weist eine solche Mischung in der Wärme, z.B. bei 80°C, eine vergleichsweise lange Topfzeit von mehr als 3 h auf.
Die Anfangsviskosität bei 800C liegt bei ca. 35 cP, so daß die Imprägnierung auch bei niedrigeren Temperaturen etwa im Bereich von 40-60°C erfolgen kann. Dabei wird naturgemäß eine längere Topfzeit erhalten. Die Härtung und Verbackung erfolgt bei erhöhten Temperaturen z.B. während 4 h bei 150 C, wobei hervorzuheben ist, daß die Gelierung bei entsprechend eingestellter Tränkharzmischung viel schneller, z.B. während 1u - 15 min bei 1200C oder 3 - 5 min bei 1400C erfolgt.
Das gehärtete Tränkharz entsprechend der Erfindung erfüllt die Kriterien der Isolierstoffklasse F nach DIN 46 448 Bl.2. Es wurde eine Grenztemperatur von 16000 ermittelt.
Als wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Tränkharz-Lackdraht-Kombination ist festzustellen, daß hier ein System vorliegt, das im Vergleich zu Wicklungen, welche mit den klassischen Epoxidharzen auf Bisphenol-A-Basis imprägniert wurden, eine deutlich angehobene Verträglichkeit im Hinblick auf thermische Belastbarkeit aufweist. Dies wird darin deutlich, daß das System gemäß der Erfindung in einer Verträglichkeitsprüfung bei 2000C eine doppelt so lange Lebensdauer aufweist wie ein vergleichsweise untersuchtes Tränkharz auf Basis Bisphenol A-EP-Fliissigharz mit flüssigen Säureanhydridhärtern: Zeit bis zum Ausfall der Spulenprüfkörper bei 2000C Tränkharz auf Basis Bisphenol-A-EP-Flüssigharz mit Esterimidlack- 280 h draht Tränkharz auf Basis Hydantoinpoly- 600 h epoxid mit Esterimid-Lackdraht *) Bei dieser Prüfung kam erschwerend hinzu, daß während der effektiven Belastung von 600 h bei 200 0 37 mal die Dauerlagerung durch Abkühlung auf Raumtemperatur unterbrochen wurde.
Daraus geht klar hervor, daß dem erfindungsgemäßen System eine deutlich verbesserte thermische Belastbarkeit und Verträglichkeit zugebilligt werden mußv Unter Lackdrähten sind auch faserumsponnene mit Lack isolierte Drähte zu verstehen.

Claims

Patentanspruch

Thermisch hochwertige Wicklungen für elektrische Zwecke, die mit temperaturbeständigen Lackdrähten, insbesondere Esterimid-Lackdrähten hergestellt und mit einem Tränkmittel versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung mit einem lösungsmittelfreien Tränkharz auf Basis eines IIydantoinpolyepoxidgimprägniert und verbacken ist.