КОМПОЗИЦИЯ ПОРОШКОВОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С ТАКОЙ СИСТЕМОЙ ИЗОЛЯЦИИ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТАКОЙ СИСТЕМЫ ИЗОЛЯЦИИ Российский патент 2024 года по МПК C09D5/03 C09D7/61 C09D163/00 H01B3/00 H01B13/06 H02K15/12 H02K3/30 H02K3/40 

Изобретение относится к композиции порошкового покрытия для системы изоляции электрической машины, в частности, вращающейся электрической машины с номинальным напряжением по меньшей мере 500-700 В. Кроме того, изобретение относится к электрической машине с такой системой изоляции, а также способу получения системы изоляции электрической машины.

Постоянно разрабатываются все более мощные электрические машины, такие как генераторы, поскольку развитие технологий требует все более высоких удельных мощностей. В частности, мощный генератор, такой как, например, турбогенератор, содержит станину или статор с шихтованным сердечником статора и множеством генераторных пазов, в которых расположена система изоляции, обычно в виде обмоток. Намоточная изоляция применяется в основном, начиная с номинального напряжения 1000 В, а в электрических машинах, работающих при напряжениях ниже 1000 В, например, в тяговых двигателях, применяется щелевая вставная изоляция.

Система изоляции имеет решающее значение для надежности, безопасности и эффективности электрической машины, например, генератора для диапазона номинального напряжения не менее 500 В, в частности, не менее 700 В, и вплоть до диапазона высоких напряжений. Это относится как к низковольтному диапазону, так и к высоковольтному диапазону выше 52 кВ.

При работе таких машин не редкостью являются напряженности поля внутри системы изоляции в несколько кВ/мм. Соответственно, система изоляции подвергается высоким нагрузкам. Система изоляции генераторов, основанная, например, на слюдяных лентах с пропиткой эпоксидной смолой, обеспечивает изоляцию одного или более находящихся под высоким напряжением проводников от заземленного статора. Она имеет высокое пороговое напряжение частичного разряда, что позволяет постоянно диссипировать до 3,5 кВ на миллиметр или больше.

Известные в настоящее время композиции на основе смолы для получения систем изоляции часто содержат в дополнение к композиции отверждаемой смолы, например, на эпоксидной основе, наполнители с высокой удельной поверхностью. В зависимости от назначения могут добавляться дополнительные добавки, например, инициаторы или вещества-ускорители, которые оказывают инициирующее действие на отверждение нанесенной пропиточной композиции и/или композиции порошкового покрытия для образования твердой системы изоляции. Пропиточная композиция обычно является жидкой, тогда как композиция порошкового покрытия представляет собой порошкообразную смесь в виде смести твердых веществ. Согласно уровню техники, в обоих случаях в качестве наполнителя используется, например, слюда, поскольку она как дисперсный, в частности, пластинчатый неорганический барьерный материал способна эффективно и долговременно замедлять электрическую эрозию под действием частичных электрических разрядов, предпочтительно в течение всего срока службы машины или генератора, и имеет хорошую химическую и термическую стойкость.

Однако известные наполнители существенно повышают вязкость композиций. Но высокая вязкость композиции для получения системы изоляции, независимо от того, нанесена ли она напылением, погружением в псевдоожиженный слой, покрыванием и/или пропиткой жидкостью, приводит к плохой дегазируемости, из-за чего в отвержденной системе изоляции могут образоваться поры, в частности, заполненные воздухом поры. Было показано, что для электрического ресурса обсуждаемых здесь электрических машин важно, чтобы система изоляции не имела пор. Воздух имеет довольно низкую диэлектрическую прочность, из-за чего уже при относительно низких напряженностях поля могут возникать частичные разряды. Поэтому необходимо избегать воздушных включений в смоляной фракции системы изоляции. Кроме того, качество поверхности высоковязких и поэтому плохо растекающихся композиций является неудовлетворительным.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать композицию, в частности, композицию порошкового покрытия, которая позволяет получить систему изоляции с улучшенными изолирующими свойствами. Следующие задачи изобретения состоят в разработке электрической машины с соответствующей улучшенной системой изоляции, а также способа получения соответствующей улучшенной системы изоляции электрической машины.

Согласно изобретению, эти задачи решаются посредством композиции порошкового покрытия с признаками пункта 1 формулы изобретения, электрической машины с признаками пункта 11 формулы изобретения, а также способа получения системы изоляции электрической машины по пункту 13 формулы изобретения. Выгодные варианты осуществления с целесообразными усовершенствованиями изобретения указаны в зависимых пунктах формулы, при этом предпочтительные варианты осуществления каждого аспекта изобретения следует рассматривать как предпочтительные варианты осуществления каждого из других аспектов изобретения.

Композиция порошкового покрытия, такая как та, которую можно использовать, например, здесь, предпочтительно содержит следующие компоненты:

a) смесь смол,

b) отвердитель,

c) ускоритель

d) наполнитель,

e) добавки: в частности, включающие по меньшей мере одну дегазирующую добавку и/или по меньшей мере одну улучшающую текучесть добавку.

В первом аспекте изобретение относится к композиции порошкового покрытия для системы изоляции электрической машины, в частности, вращающейся электрической машины для высоковольтного или низковольтного диапазона, содержащей по меньшей мере одну отверждаемую смесь смол, причем согласно изобретению предусматривается, что композиция порошкового покрытия дополнительно содержит сферические частицы наполнителя из диоксида кремния - SiO₂. Другими словами, согласно изобретению предусмотрено использование круглых частиц в качестве наполнителя в композиции порошкового покрытия. Это позволяет получить систему изоляции с улучшенными изоляционными свойствами, поскольку круглые частицы имеют значительно меньшую удельную поверхность по сравнению с пластинчатыми наполнителями, такими как слюда. Это позволяет при одинаковой вязкости ввести большее количество наполнителя в композицию порошкового покрытия или, наоборот, при том же содержании наполнителя добиться меньшей вязкости. Таким образом, композиция порошкового покрытия предпочтительно не содержит чешуек слюды. Большее количество наполнителя в композиции порошкового покрытия и/или меньшая вязкость композиции порошкового покрытия приводит к улучшенным свойствам нанесения и дегазации композиции порошкового покрытия и, таким образом, к лучшим изоляционным свойствам, лучшему и/или более высокому качеству поверхности полученной системы изоляции. Таким образом, может быть изготовлена максимально свободная от воздушных включений и/или пор система изоляции с максимально возможной концентрацией наполнителя, что также благоприятно влияет на выравнивание соответствующих коэффициентов теплового расширения.

Согласно настоящему изобретению эпоксидная смола, которая обычно находится в жидкой форме, заменена твердым веществом, но не кристаллитами. Кристалличность смолы привела бы к увеличению стоимости композиции, не давая улучшения, потому что необходимая кристаллитам чистота в любом случае теряется при добавлении наполнителя.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что композиция порошкового покрытия дополнительно содержит несферические частицы наполнителя, в частности, частицы наполнителя неправильной формы и/или пластинчатые частицы наполнителя, в частности, с форм-фактором от 1 до 3, но возможно и больше 10. Другими словами, часть частиц наполнителя в композиции порошкового покрытия имеет не сферическую или преимущественно круглую форму, а неправильную и/или пластинчатую форму. Используемый здесь термин "форм-фактор" является мерой отношения диаметра частицы к толщине частицы для совокупности частиц разного размера и формы и может быть рассчитан, например, с помощью методов, аппарата и уравнений, описанных в патенте US 5576617. Чем больше форм-фактор, тем более пластинчатыми, то есть более плоскими и длинными, являются частицы. Например, форм-фактор может составлять 60, 90, 120 или больше. В результате реологические свойства композиции порошкового покрытия и электроизоляционные свойства изготовленной из нее системы изоляции могут быть оптимально адаптированы к конкретному назначению.

Предпочтительно предусмотрено, что частицы наполнителя являются диэлектрическими, и/или кристаллическими, и/или аморфными. Поскольку частицы наполнителя являются электрически не проводящими, обеспечиваются соответствующие хорошие изолирующие свойства. Используя частицы кристаллического и/или аморфного наполнителя, можно регулировать реологические свойства композиции порошкового покрытия и ее дегазационные свойства.

Предпочтительно предусмотрено, что частицы наполнителя из SiO₂ содержат кварцевую муку, плавленый кварц и/или кварцевое стекло.

Плавленый кварц и/или кварцевое стекло получают синтетически как аморфную модификацию кварца. Он имеет ряд выгодных свойств, в частности, очень низкий коэффициент линейного теплового расширения (0,5⋅10^-6K^-1), а также отличную эластичность и стойкость к перепадам температуры. Он также имеет высокую температуру фазового перехода и размягчения и низкую теплопроводность. Хотя сферический плавленый кварц дороже, чем несферический плавленый кварц, он, как уже упоминалось, имеет значительно меньшую удельную поверхность и, тем самым, позволяет реализовать вышеуказанные преимущества. Коммерчески доступным наполнителем, обладающим этими свойствами, является продукт BRUCAFIL® 1431 Quartzgut от фирмы HPF Quartzwerke GmbH, г. Фрехен, Германия. Кварцевое стекло также имеет высокую химическую стойкость, высокую температуру размягчения и термостойкость, а также низкое тепловое расширение при высокой устойчивости к перепадам температуры. Диоксид кремния вообще очень устойчив к электрическим разрядам и при очень сильных разрядах может даже размягчаться и образовывать своего рода защитный слой от электрических разрядов.

Другие преимущества вытекают из того, что сферические или почти сферические частицы наполнителя присутствуют с массовой долей от 5 мас. % до 70 мас. %, в частности, от 30 мас. % до 65 мас. %, в частности, от 40 мас. % до 60 мас. %, от полной массы композиции порошкового покрытия. Это также позволяет устанавливать реологические свойства композиции порошкового покрытия и ее дегазационные свойства, оптимальные для конкретного назначения. Предпочтительно, по меньшей мере 30% всех частиц наполнителя являются сферическими, в частности, по меньшей мере 50%, предпочтительно по меньшей мере 75% и, в частности, по меньшей мере 80%.

Другие преимущества вытекают из того, что частицы наполнителя имеют гранулометрический размер D₅₀ от 1 мкм до 50 мкм, в частности, от 3 мкм до 7 мкм, и/или максимальный диаметр частиц 100 мкм, в частности, 50 мкм, и/или коэффициент линейного расширения не более 20⋅10^-6K^-1, в частности, не более 0,5⋅10^-6K^-1, и/или относительную диэлектрическую проницаемость от 1 до 7 при 18°C и 50 Гц, в частности, от 3 до 4,5. Благодаря низкому коэффициенту линейного расширения, например, теплового расширения в 0,5⋅10^-6K^-1, в системе изоляции можно реализовать гораздо меньший коэффициент теплового расширения, чем у смоляного компонента. Таким образом, в зависимости от концентрации наполнителя в композиции порошкового покрытия, можно значительно уменьшить коэффициент линейного теплового расширения композиции в целом. При диэлектрической проницаемости от 1 до 7, например, при 3,7, наполнитель имеет почти такую же диэлектрическую проницаемость, как и обычные смолы (которую можно считать равной примерно 3,5), и поэтому обеспечивает практически полное отсутствие усиления поля в системе изоляции. Значение D₅₀ частиц наполнителя предпочтительно составляет от примерно 30% до примерно 100% толщины получаемой позднее системы изоляции. Частицы наполнителя предпочтительно настолько малы, что их можно наносить через распылительную насадку, с или без сжатого воздуха.

Предпочтительно предусмотрено, что частицы наполнителя по меньшей мере частично поверхностно модифицированы, в частности, силанизированы. В результате можно улучшить связывание наполнителя со смолой и одновременно улучшить его технологические свойства. Такая модификация поверхности может быть осуществлена, например, с помощью силанов, в результате чего поверхность наполнителя может быть функционализирована эпоксидом, амином, винилом и т.д., благодаря чему частицы наполнителя могут ковалентно связываться со смоляной матрицей.

Смесь смол в распыляемой, но еще не отвержденной, композиции порошкового покрытия обычно содержит по меньшей мере один мономерный и/или олигомерный компонент термореактивной смолы, возможно с удлиненной цепью, в частности, компонент эпоксидной смолы. После отверждения смесь смол образует смоляную основу наполненной системы изоляции. Для этой цели подходят, например, новолаки, простые диглицидиловые эфиры бисфенола A и/или бисфенола F, которые могут также иметь, например, удлиненную цепь.

Предпочтительна смесь смол, которая является твердой при комнатной температуре и содержит мономерную и/или олигомерную, в частности, эпоксидированную новолачную смесь с простым диглицидиловым эфиром бисфенола A и/или бисфенола F, в частности, бисфенола A и/или F с удлиненной цепью, ди- или более полиэпоксидный смоляной компонент на основе углерода, и/или мономерную и/или олигомерную смесь смол на основе алкил- и/или арилполисилоксана с по меньшей мере одним другим смоляным компонентом, причем все компоненты эпоксидной смолы предпочтительно содержат две или более группы сложного и/или простого глицидилового эфира и/или гидроксильные группы, и/или при этом смесь смол содержит по меньшей мере одно действующее как отвердитель соединение на основе дициандиамида и/или (поли)амина и/или на основе амино- и/или алкоксифункционального алкил-/арил-полисилоксана.

Соответственно, в связи с композицией порошкового покрытия согласно изобретению в качестве "отвердителя" подходят соединения на основе дициандиамида и/или (поли)амина и/или соединения на основе амино- и/или алкоксифункционального алкил-/арил-полисилоксана.

В связи с композицией порошкового покрытия согласно изобретению "добавками" называются соединения, которые применяются для дегазации, для улучшения растекаемости и/или для предотвращения образования раковин в порошковых покрытиях.

Такими добавками могут быть, например, соединения на основе бензоина, сложного полиэфира, акрилата и/или модифицированного воска. Например, эти соединения могут также присутствовать в добавке адсорбированными на диоксиде кремния.

В качестве "ускорителя" или, соответственно, "катализатора" предпочтительно использовать уроны, такие как, например, фенурон и/или монурон. Эти ускорители диссоциируются при нагревании с образованием изоцианата и диметиламина.

При этом выражение "с удлиненной цепью" относится к мономерам или олигомерам, например, простого диглицидилового эфира бисфенола A, обозначаемого BADGE или DGEBA. Таким образом, для повторяющихся звеньев, которые показаны ниже в структурной формуле, например, в скобках, n составляет больше нуля.

Для композиции порошкового покрытия подходят только те соединения и смеси, которые при комнатной температуре и в нормальных условиях, т.е. при атмосферном давлении и т.д., являются твердыми. В принципе, использование жидкостей для производства порошковых покрытий нецелесообразно с экономической точки зрения.

В настоящем документе "композицией порошкового покрытия" называется неотвержденная, но твердая и распыляемая смесь, тогда как нанесенная на подложку смесь называется "порошковым покрытием".

Удлинение цепи используемой здесь смоляной основы, которая является твердой (solid по-английски) при комнатной температуре, в частности, содержащей эпоксидные смолы на основе DGEBA, не следует приравнивать к отверждению и/или сшиванию смолы с образованием реактопласта. Эпоксидные смолы с уже удлиненной цепью вводятся в композицию порошкового покрытия в виде твердого вещества. Твердые эпоксидные смолы с удлиненной цепью характеризуются, например, повторяющимися группами ("repeat units") со вторичными гидроксильными группами. При этом теоретически существуют линейные скелеты, т.е. основные цепи полимеров, с двумя концевыми оксирановыми кольцевыми группами, с повторяющимися звеньями между ними, например, от n = 2 до n = 35, которые несут вторичные гидроксильные группы, как показано в формуле I:

Дополнительные преимущества получаются, если смесь смол содержит дополнительный мономерный и/или олигомерный, в частности ди- или более полиэпоксидный, смоляной компонент на основе углерода и/или силоксана. В таком случае после отверждения образуется смоляная основа, в которой основная цепь сшитого полимерного соединения в дополнение к углеводородам содержит также звенья -[SiR₂-O]_n-.

При этом особенно предпочтительно, чтобы смесь смол содержала мономерный и/или олигомерный смоляной компонент на основе алкил- и/или арилполисилоксана в смеси с по меньшей мере одной, предпочтительно двумя или более функциональными группами сложного и/или простого глицидилового эфира, и/или чтобы смесь смол содержала по меньшей мере одно действующее как отвердитель соединение на основе ангидрида и/или (поли)амина и/или на основе амино- и/или алкоксифункционального алкил-/арил-полисилоксана.

Согласно изобретению, в качестве смеси смол и/или смеси смол с отвердителем для материала изоляции предусматривается смола и/или смесь смол, у которой по меньшей мере часть отверждающейся с образованием реактопласта смеси смол и/или смеси смол с отвердителем для системы изоляции представляет собой содержащее силоксан соединение, которое в готовом отвержденном реактопласте образует основную цепь ("backbone") вида -[SiR₂-O]_n-.

Здесь "R" означает органические остатки всех видов, подходящие для отверждения и/или сшивки с получением изоляционного материала, который можно использовать в системе изоляции. В частности, R означает арил, алкил, гетероциклы, а также замещенные азотом, кислородом и/или серой арилы и/или алкилы.

В частности, остатки R могут быть одинаковыми или разными и представлять собой следующие группы:

- алкил, например, метил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, трет-бутил, пентил, изопентил, циклопентил, а также все другие аналоги вплоть до додецила, то есть гомолога с 12 атомами C;

- арил, например, бензил, бензоил, бифенил, толуил, ксилол, а также аналогичные ароматические соединения, в частности, например, любые арильные остатки с одним или несколькими кольцами, структура которых соответствует правилу ароматичности Хюккеля;

- гетероциклы, в частности, серусодержащие гетероциклы, такие как тиофен, тетрагидротиофен, 1,4-тиоксан и их гомологи и/или производные;

- кислородсодержащие гетероциклы, такие как, например, диоксаны;

- азотсодержащие гетероциклы, такие как, например, с заместителями -CN, -CNO,-CNS, -N₃ (азид) в кольце или в кольцах, и

- замещенные серой арилы и/или алкилы, например, тиофен, а также тиолы.

Правило Хюккеля для ароматических соединений относится к тому, что плоские циклически сопряженные молекулы, содержащие π-электроны, число которых можно представить в виде 4n+2, обладают особой стабильностью, которая называется также ароматичностью.

В принципе, смесь смол и/или смесь смол с отвердителем, помимо функционализированного для полимеризации мономерного и/или олигомерного компонента, имеющего основную цепь -[SiR₂-O]_n-, содержит также по меньшей мере один функционализированный для полимеризации мономерный или олигомерный смоляной компонент с основной цепью, содержащей углерод, т.е. со звеньями [-CR₁R₂-]_n. При этом R означает водород, арил, алкил, гетероциклы, замещенные азотом, кислородом и/или серой арилы и/или алкилы. Особенно подходят, например, функционализированные эпоксидом компоненты, такие как простой диглицидиловый эфир бисфенола F (BFDGE) или простой диглицидиловый эфир бисфенола A (BADGE), полиуретан, а также их смеси. Предпочтительны эпоксидные смолы на основе простого диглицидилового эфира бисфенола F (BFDGE), простого диглицидилового эфира бисфенола A (BADGE) или их смеси.

Например, для смеси смол и/или смеси смол с отвердителем комбинируют функционализированный для полимеризации мономерный или олигомерный компонент, который имеет основную цепь вида -[SiR₂-O]_n-, с одним или несколькими содержащими основную цепь [-CR₁R₂-]_n компонентами, выбранными из группы следующих соединений:

недистиллированный и/или дистиллированный, возможно разведенный реактивным разбавителем простой диглицидиловый эфир бисфенола A, недистиллированный и/или дистиллированный, возможно разведенный реактивным разбавителем простой диглицидиловый эфир бисфенола F, гидрированный простой диглицидиловый эфир бисфенола A и/или гидрированный простой диглицидиловый эфир бисфенола F, чистая и/или смешанная эпоксидно-новолачная смола и/или эпоксидно-фенольно-новолачная смола, циклоалифатические эпоксидные смолы, такие как 3,4-эпоксициклогексилметил-3,4-эпоксициклогексилкарбоксилат, например, CY179, ERL-4221; Celloxide 2021P, бис(3,4-эпоксициклогексилметил)адипат, например, ERL-4299; Celloxide 2081, винилциклогексендиэпоксид, например, ERL-4206; Celloxide 2000, 2-(3,4-эпоксициклогексил-5,5-спиро-3,4-эпокси)циклогексан-мета-диоксан, например, ERL-4234; сложный диглицидиловый эфир гексагидрофталевой кислоты, например, CY184, EPalloy 5200; простой диглицидиловый эфир тетрагидрофталевой кислоты, например, CY192; глицидированные аминосмолы (N,N-диглицидил-пара-глицидилоксианилин, например, MY0500, MY0510, N,N-диглицидил-мета-глицидилоксианилин, например, MY0600, MY0610, Ν,Ν,Ν',Ν'-тетраглицидил-4,4'-метилендианилин, например, MY720, MY721, MY725, а также любые смеси вышеуказанных соединений.

В качестве функционализированных для полимеризации мономерных или олигомерных компонентов с основной цепью вида -[SiR₂-O]_n- подходят арил- и/или алкилсилоксаны на глицидиловой основе и/или с концевыми эпокси-группами, такие как, например, глицидокси-функционализированные силоксаны, в частности, с концевыми глицидокси-группами. Так, подходит, например, такой силоксан, как 1,3-бис(3-глицидилоксипропил)тетраметилдисилоксан, DGTMS, и/или снабженные концевыми глицидокси-группами фенилдиметилсилоксан и/или фенилметилсилоксан в мономерной и/или олигомерной форме, также в любых смесях и/или в виде производных. Вместо четырех метильных заместителей у кремния в DGTMS могут быть любые другие, одинаковые или разные алкильные и/или арильные заместители. Один из таких уже проверенных компонентов имеется в продаже под названием Silres® HP® 1250®. Было установлено, что здесь подходят по меньшей мере дважды функционализированные силоксаны, какие можно использовать для получения реактопластов.

В продаже имеются, например, следующие соединения фирмы Wacker AG, подходящие в качестве компонента на основе силоксана:

В случае гомополимеризации в качестве отвердителя подходят катионные и анионные катализаторы отверждения, такие как, например, органические соли, такие как органические соли аммония, сульфония, йодония, фосфония и/или имидазолия, и амины, такие как третичные амины, пиразолы и/или соединения имидазола. В качестве примеров здесь можно назвать 4,5-дигидроксиметил-2-фенилимидазол и/или 2-фенил-4-метил-5-гидроксиметилимидазол. Но в качестве отвердителя можно также использовать и содержащие оксирановую группу соединения, такие как, например, простой глицидиловый эфир. Как и основная смола, отвердитель также может быть альтернативно или дополнительно частично или полностью заменен соединением с основной цепью -[SiR₂-O]_n-, также называемым здесь соединением на основе силоксана.

В случае высокомолекулярных полимеров, полученных не гомополимеризацией, а, например, сшитых по реакции присоединения, в качестве отвердителя может быть целесообразным использовать твердые при комнатной температуре ди- или триангидриды (или их производные), такие как, например, 3,3',4,4'-бензофенонтетракарбоксилдиангидрид (BTDA, номер по CAS 2421-28-5). Например, это может быть производное ангидрида фталевой кислоты, и/или полиамин, и/или продукт фирмы Wacker AG, такой как алкил- и/или арил- и/или алкокси-замещенный Wacker HP 2000 или HP 2020.

Традиционно в качестве отвердителя в изоляционных материалах успешно используются также ангидриды кислот. Однако их токсичность в настоящее время уже не считается полностью бесспорной. Поэтому все чаще используются другие отвердители, в частности, на основе имидазола и/или пиразола.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, предусмотрено целиком или частично заменить отвердитель на основе углерода отвердителем на основе силоксана с такими же функциональными возможностями.

Было обнаружено, что в изоляционном материале, содержащем отвержденную основную смолу, наиболее благоприятным является отношение соединения на основе силоксана с основной цепью -[SiR₂-O]_n- к соединению на основе углерода с основной цепью [-CR₁R₂-]_n в интервале от 1:8 до 1:4, то есть в рассматриваемом изоляционном материале количество соединений на основе углеводорода в 4-8 раз больше, чем соединений с основной цепью -[SiR₂-O]_n-. Эти пропорции относятся к стехиометрии, то есть представляют собой мольные проценты.

Таким образом, силоксан-содержащий компонент присутствует в смолистой основе, т.е. в смеси смол и/или смеси смол с отвердителем композиции порошкового покрытия, в количестве от 10 до 50 мол. %. Особенно предпочтительно, если количество силоксан-содержащего компонента в основной смоле составляет не более 20 мол. %, в частности, не более 18 мол. %, особенно предпочтительно не более 15 мол. %.

При замене обычного смоляного компонента на 20-30% можно было наблюдать уменьшение степени эрозии. Однако, поскольку при продолжающемся замещении механические свойства полимерных материалов, ясно различимые по температурам стеклования и/или модулям накопления, ухудшаются, целесообразно замещать основную цепь [-CH₂-]_n как можно меньше. При примерно 20%-ном замещении температуры стеклования и модули накопления полученной смолистой системы почти идентичны таковым у обычной смолы, основная цепь которой содержит только звенья [-CH₂-]_n.

Сопротивление частичному разряду изоляционного материала резко повышается за счет присутствия в основной смоле определенного количества мономеров или олигомеров, образующих цепи -[SiR₂-O-]_n-.

В принципе, порошковое покрытие согласно изобретению можно наносить как на нагретую (горячую), так и на холодную подложку.

Кроме того, порошковое покрытие можно наносить также электростатическим способом на подложку, которая, опять же, может быть горячей или холодной.

Порошковое покрытие можно нанести путем погружения подложки в псевдоожиженный слой, наполненный композицией порошкового покрытия.

Выбор соответствующего способа нанесения и толщина слоя нанесенного порошкового покрытия варьируются в зависимости от конкретной ситуации. Как правило, самые тонкие слои можно наносить путем электростатического напыления на холодную подложку.

Обсуждаемые здесь подложки представляют собой, главным образом, уже изолированные друг от друга элементарные проводники. В зависимости от применения элементарные проводники изолированы друг от друга, например, с помощью стеклоткани, ленточной изоляции, слюдяной изоляции, пленки полиэтилентерефталата ПЭТ, пленки полиимида ПИ и/или других вариантов изоляции элементарных проводников.

Соответствующая изоляция элементарного проводника предпочтительно уже предварительно затвердела в виде препрега. Например, два, несколько или большое число элементарных проводников, изолированных друг от друга, спекают вместе, например, в горячем прессе. Такой пакет представляет собой, например, подложку для нанесения композиции порошкового покрытия согласно изобретению. Композицией порошкового покрытия в настоящем документе называется еще не нанесенная на подложку и несшитая форма порошкового покрытия.

Подложка предпочтительно имеет прямоугольное, а не закругленное, овальное или круглое поперечное сечение.

Композиция порошкового покрытия наносится на подложку, например, путем распыления - со сжатым воздухом или без него - и/или путем погружения в псевдоожиженный слой с композицией порошкового покрытия. Примером является предпочтительно прямоугольное поперечное сечение, при этом элементарные проводники в подложке находятся в виде плоских проводов. Эти элементарные проводники "спечены" через их индивидуальную изоляцию.

При нанесении на горячую подложку ее заранее нагревают, например, до 130°C, 150°C или 200°C, в зависимости от назначения, а также в зависимости от класса термостойкости поверхности подложки, композиции порошкового покрытия, изоляции элементарных проводников и, не в последнюю очередь, от препрега, полученного из спеченного пучка изолированных друг от друга элементарных проводников.

Электростатическая адгезия порошкового покрытия к подложке, поверхность которой образует изоляцию элементарных проводников и поэтому является изолирующей, все еще возникает за счет электрического поля элементарных проводников, так как электрическое поле проникает сквозь изоляцию элементарных проводников.

При погружении холодной или нагретой и/или находящейся под электрическим напряжением подложки в псевдоожиженный слой на поверхности подложки осаждается слой композиции порошкового покрытия. Он частично плавится (оплавляется) и/или частично превращается в гель под действием электрического тока или температуры, или того и другого. Такое оплавленное и/или гелеобразное порошковое покрытие прилипает к подложке. Погружение можно реализовать автоматизировано или по меньшей мере частично автоматизировано.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что композиция порошкового покрытия выполнена как предпочтительно распыляемая композиция порошкового покрытия. В результате опять становится возможным автоматизированное или по меньшей мере частично автоматизированное нанесение, благодаря чему достигается соответствующая экономия времени и затрат.

Полученный в результате напыления слой готовой системы изоляции предпочтительно имеет толщину в интервале от 50 мкм до 150 мкм, предпочтительно от 50 мкм до 130 мкм, а особенно предпочтительно от 70 мкм до 120 мкм. В случае вращающихся электрических машин часто требуется толщина изоляции в интервале от 700 мкм и вплоть до примерно 6 мм, в частности, от 1,5 мм до 2,5 мм, поэтому напыленные системы изоляции наносят в несколько слоев, например, до 30 слоев, в частности, до 20 слоев. Например, на малых машинах наносится от 1 до 3 слоев, в на больших электрических машинах - до 20 слоев.

Естественно, для нанесения второго и последующих слоев композиции порошкового покрытия первый слой порошкового покрытия служит подложкой, при этом предпочтительно, чтобы нижний слой порошкового покрытия уже был по меньшей мере дегазирован и/или частично превращен в гель, чтобы получить однородную поверхность как подложку для верхних слоев.

Предпочтительно предусмотрено, что вся композиция порошкового покрытия и получаемая из нее изоляция обладает коэффициентом линейного расширения не более 35⋅10^-6K^-1. Обмотка электрических машин обычно выполняется из меди. Смола-связующее системы изоляции, как правило, обладает по меньшей мере в четыре раза большим тепловым расширением, чем у меди. При добавлении наполнителя с низким коэффициентом теплового расширения тепловое расширение изоляции может быть значительно снижено и смещено в сторону меди. Схожие коэффициенты теплового расширения обмотки и изоляции обеспечивают стабильную связь системы изоляции с медной обмоткой при изменении тепловой нагрузки за счет снижения термоиндуцированных напряжений. Это же относится к другим металлам и металлическим сплавам.

Следующий аспект изобретения относится к электрической машине, в частности, вращающейся электрической машине, содержащей по меньшей мере один пучок элементарных проводников и систему изоляции, которая содержит изоляционные компоненты для изоляции, при этом система изоляции по меньшей мере частично получена и/или получается путем однократного или многократного нанесения композиции порошкового покрытия по первому аспекту изобретения и последующего ее отверждения.

В результате электрическая машина, под которой может иметься в виду, например, генератор, обладает системой изоляции, усовершенствованной по сравнению с системами уровня техники с пластинчатыми слюдяными наполнителями, поскольку круглые и/или почти круглые частицы наполнителя имеют значительно меньшую удельную поверхность по сравнению с пластинчатыми наполнителями, такими как слюда. Это позволяет при одинаковой вязкости добавлять больше наполнителя в композицию порошкового покрытия или, наоборот, при одинаковом содержании наполнителя достичь меньшей вязкости. Большее количество наполнителя в композиции порошкового покрытия или в полученной из нее системе изоляции и/или меньшая вязкость композиции порошкового покрытия приводит к улучшенным свойствам нанесения и дегазации при нанесении, адгезии к подложке и отверждению композиции порошкового покрытия и, таким образом, к лучшим изоляционным свойствам и более высокому качеству поверхности получившейся системы изоляции. Тем самым можно получить почти беспористую систему изоляции с максимально возможной концентрацией наполнителя. Другие признаки и их преимущества можно найти в описании первого аспекта изобретения.

В третьем аспекте изобретение относится к способу получения системы изоляции электрической машины, в частности, вращающейся электрической машины. Получается улучшенная система изоляции электрической машины, так как круглые частицы наполнителя обладают значительно меньшей удельной поверхностью по сравнению с пластинчатыми наполнителями типа слюды. Это позволяет добавить больше наполнителя в композицию порошкового покрытия при одинаковой вязкости или, наоборот, добиться меньшей вязкости при том же содержании наполнителя. Большее количество наполнителя в композиции порошкового покрытия и/или меньшая вязкость композиции порошкового покрытия приводит к улучшенным свойствам нанесения и дегазации композиции порошкового покрытия и, таким образом, к лучшим изоляционным свойствам и более высокому качеству поверхности получившейся системы изоляции. Тем самым можно получить почти беспористую систему изоляции с максимально возможной концентрацией наполнителя. Другие признаки и их преимущества можно найти в описании первого аспекта изобретения.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения способ включает по меньшей мере следующие этапы:

a) получение композиции порошкового покрытия по первому аспекту изобретения,

b) подготовка подложки путем нагревания и/или приведения в электрический контакт,

c) нанесение композиции порошкового покрытия на подготовленную подложку, в частности, напылением и/или погружением подложки в псевдоожиженный слой композиции порошкового покрытия,

d) плавление, сушка и/или превращение в гель порошкового покрытия на подложке, а также

e) отверждение порошкового покрытия для образования системы изоляции.

В частности, один из полимеризующихся смоляных компонентов смеси смол выбран из реактопластов.

Композицию порошкового покрытия напыляют на проводник, например, посредством сопла, чтобы получить систему изоляции. Как правило, сферические наполнители обеспечивают преимущество низкой абразивности.

Другие преимущества достигаются тем, что этапы c) и d) повторят один или более раз. В результате можно получить соответственно более толстые слои изоляции.

Дополнительные преимущества достигаются тем, что способ может быть по меньшей мере частично реализован автоматизировано. В частности, напыленная композиция порошкового покрытия, в частности, для получения главной изоляции, позволяет частично или полностью автоматизировать производство систем изоляции, индивидуально адаптированных к соответствующей машине.

Кроме того, композиция порошкового покрытия и технология распыления или псевдоожиженного слоя позволяют повысить удельную мощность вращающихся электрических машин, при условии, что полученная с помощью порошкового покрытия система изоляции имеет такой же электрический ресурс, как и обычная система изоляции. Для сравнения, последняя состоит из довольно большого количества компонентов и требует многих рабочих операций с обмоточной лентой, как лента для защиты от тлеющего разряда, клейкая лента, ленточный ускоритель, возможно с выполнением обмотки вручную, затем требуется пропитка смолой, при необходимости при повышенной температуре и при избыточным давлении или в вакууме и, наконец, отверждение смолы.

Другие признаки изобретения выявляются из формулы изобретения, фигур и описания фигур. Указанные выше в описании признаки и сочетания признаков, а также признаки и сочетания признаков, указанные ниже в описании фигур и/или только показанные на фигурах, могут быть использованы не только в комбинации, указанной в каждом конкретном случае, но и в других комбинациях, без выхода за рамки изобретения. Таким образом, изобретение следует также рассматривать как включающее в себя и раскрывающее варианты осуществления, которые явно не показаны и не пояснены на фигурах, но которые очевидны и могут быть созданы с помощью отдельных комбинаций признаков из поясненных вариантов осуществления. Также следует считать раскрытыми варианты осуществления и комбинации признаков, которые не обладают всеми признаками первоначально сформулированного независимого пункта формулы изобретения. Кроме того, раскрытыми следует считать варианты осуществления и комбинации признаков, в частности, по тем описанным выше вариантам осуществления, которые выходят за рамки или отклоняются от комбинаций признаков, представленных в зависимых пунктах формулы изобретения. На чертежах показаны:

Фигура 1 - схематический вид в разрезе генератора в области выхода обмотки из пакета листов согласно примерному варианту осуществления изобретения;

Фигура 2 - результат ДСК-измерения смеси смол, твердой при комнатной температуре.

На фигуре 1 схематически показан вид в разрезе электрической вращающейся машины 10, выполненной в качестве примера в виде генератора, в области выхода проводника или обмотки из изолированных друг от друга элементарных проводников 8 из пакета 9 листов (шихтованного сердечника). Электрические вращающиеся машины имеют очень высокий кпд, вплоть до 99,5%. В качестве компонентов изоляции генератор 10 имеет главную изоляцию 1, которая может быть получена из нанесенной композиции порошкового покрытия отверждением, и изоляцию 2 элементарных проводников, которая может быть получена путем намотки. В то время как изоляция 2 элементарных проводников выполнена как ленточная изоляция, главная изоляция 1 представляет собой здесь чисто покрытие, которое может быть получено путем одно- или многократного нанесения и отверждения композиции порошкового покрытия согласно предпочтительному примеру осуществления настоящего изобретения.

На фигуре 1 можно также видеть внешнюю защиту 4 от тлеющего разряда. Кроме того, генератор 10 содержит фиксирующую ленту 5, фиксирующую полосу 7, обмотку изолированных друг от друга элементарных проводников 8 и пакет 9 листов.

Система изоляции 12 имеет решающее значение для надежности, безопасности и эффективности генератора 10. Главная изоляция 1 генератора выполнена на основе, например, порошкового покрытия из смеси смол, которая содержит бисфенол А с удлиненной цепью и которая наполнена сферическим наполнителем на основе плавленого кварца в количестве 55 мас. % от полной массы композиции порошкового покрытия и обеспечивает изоляцию проводника в виде медного провода 8 от заземленного статора, пакета 9 листов.

Главная изоляция обладает высоким напряжением возникновения частичных разрядов, что позволяет ей постоянно диссипировать 3,5 кВ на миллиметр. Воздух имеет относительно низкую диэлектрическую прочность, из-за чего частичные разряды могут возникать уже при относительно низких напряженностях поля. Поэтому раскрытый здесь впервые способ нанесения композиции порошкового покрытия позволяет в максимально возможной степени избежать образования воздушных включений, в частности, в главной изоляции 1.

Компоненты предложенной системы изоляции 12 включают, если смотреть изнутри наружу, медные (элементарные) проводники 8, которые спрессованы вместе в так называемые транспонированные стержни на стадии препрега, т.е. электрическую катушку, необязательно нанесенный на эти стержни регулятор внутреннего потенциала (IPS, не показан), главную изоляцию 1 и на ней внешнюю защиту 4 от тлеющих разрядов (AGS). Обмотка генератора или двигателя выходит из пазов 14 генератора на торцах пакета 9 листов. Затем в этих местах на AGS 4 наносится так называемая торцевая защита от тлеющих разрядов (EGS) (здесь не показана) для регулирования электрического потенциала, то есть повышения потенциала по длине EGS. Согласно уровню техники, все эти компоненты системы изоляции 12 (IPS, главная изоляция 1, AGS 4 и EGS) обычно наматываются в виде лент на элементарные проводники 8, например, вручную или максимум полуавтоматически.

Согласно изобретению пучок 8 изолированных элементарных проводников спекается с получением препрега, например, посредством горячего пресса. В контексте изобретения пучок 8 представляет собой, например, "подложку", на которую наносят композицию порошкового покрытия, т.е. порошковое покрытие получают погружением в псевдоожиженный слой порошкового покрытия и/или напылением, "припудриванием" композицией порошкового покрытия. Поскольку подложка либо является горячей, либо электростатически заряжена, композиция порошкового покрытия прилипает к ней по меньшей мере одним слоем либо за счет оплавления, поскольку подложка горячая на уровне 150°C или 200°C, и/или за счет электростатической адгезии.

Затем этот первый слой частично превращается в гель и отверждается до такой степени, что он может служить подложкой для второго слоя, опять же получаемого, например, из напыленной композиции порошкового покрытия.

На фигуре 2 показаны результаты измерения методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), при котором образец подвергают нагреванию при определенной скорости измерения и измеряют, насколько нагревание образца действительно приводит к повышению температуры или, например, расходуется ли нагревание образца на энергию плавления твердого тела и поэтому повышения температуры образца не происходит, несмотря на продолжающееся нагревание.

В данном случае измерение проводили с использованием перфорированного алюминиевого тигля 0 мг в качестве эталона, сам образец композиции порошкового покрытия весил 6,98 мг. Измерение проводилось от 0 до 250°C в условиях 10K/мин_2раза/30-11-2020 время 15:21 сегменты: 3/6; тигель: алюминиевая чаша, перфорированная крышка; атмосфера: N₂, 20,0 мл/мин ./. N₂, 70 мл/мин; коррекционное измерение/диапазон: 020/5000 мкВ. График, соответственно фигура 2, получен с использованием программы NETZSCH Proteus.

На фиг.2 показан результат ДСК-измерения примерной смеси смол, которая является твердой при комнатной температуре и которая может быть использована в рассматриваемой композиции порошкового покрытия. Такое порошковое покрытие предпочтительно содержит смесь смол, отвердитель, ускоритель, добавку и/или наполнители.

В показанном здесь измерении анализировалась следующая смесь:

готовое порошковое покрытие, содержащее:

f) смесь смол, здесь: эпоксидированный новолак, DGEBA с удлиненной цепью и полисилоксан,

g) отвердитель: дициандиамид

h) ускоритель: урон

i) наполнитель: сферический плавленый кварц

j) добавки: дегазифицирующая добавка - бензоин,

повышающая растекаемость добавка: акрилат

Таким образом, из нее нельзя получить высококристаллической материал, поскольку длины цепей и разные полярности различных молекул не позволяют образовать области кристаллизации. Кроме того, если в процессе получения выбрана высокая скорость охлаждения, предпочтительно образуются аморфные структуры.

При обычном производстве порошковых покрытий желательно, например, очень короткое время пребывания реакционноспособной смеси порошкового покрытия в двухшнековом экструдере с последующим быстрым охлаждением расплава порошкового покрытия, чтобы предотвратить преждевременную полимеризацию в процессе получения.

В частности, такое порошковое покрытие, твердое при комнатной температуре, содержит смесь смол с мономерной и/или олигомерной, в частности, эпоксидированной новолачной смесью с простым диглицидиловым эфиром бисфенола A и/или бисфенола F, в частности, с бисфенолом A и/или F с удлиненной цепью, ди- или более полиэпоксидный смоляной компонент на основе углерода, и/или с мономерной и/или олигомерной смесью смол на основе алкил- и/или арилполисилоксана, например, опять же с по меньшей мере одним дополнительным смоляным компонентом, предпочтительно с двумя или более сложными и/или простыми глицидиловыми эфирами и/или с гидроксильными функциональными группами.

Измерение проводилось на порошковом покрытии без наполнителя. Использовали стандартизированный прибор фирмы Netzsch, модель Netzsch DSC 204F1 Phoenix 240-12-0411-L, с такими параметрами, как уже было указано, скорость нагрева 10 K/мин в диапазоне от 0°C до 250°C. Хорошо видно, что температура размягчения составляет 49,4°C, при более низких температурах эпоксидная смола является твердой. В данном случае не наблюдается выраженной кристалличности, проявляющейся в высокой энтропии плавления, поскольку используемая в настоящем примере смесь эпоксидных смол, которая здесь, например, состоит из простого диглицидилового эфира бисфенола A (DGEBA или BADGE) в смеси с эпоксидированным новолаком и силоксаном, не обладает особенной чистотой и поэтому кристалличностью, а присутствует в виде смеси. Второй нерезкий пик композиция порошкового покрытия демонстрирует при 175,6°C.

Композиция порошкового покрытия по изобретению дает возможность дополнить обычную ленточную изоляцию и/или способ вакуум-нагнетательной пропитки (VPI) или же полностью отказаться от них. Для этого изолирующее и наполненное сферическим кварцем порошковое покрытие наносится на подложку послойно в несколько слоев, например, от 2 до 20 слоев, и отверждается.

Отдельные слои композиции порошкового покрытия могут наноситься, например, аддитивно и, таким образом, (частично) автоматически.

Соответственно, при возможно многослойном покрывании порошкообразной композицией порошкового покрытия модифицированный силоксаном и наполненный сферическими частицами эпоксид наносят в виде порошка на обмотку элементарного проводника 8. При этом силоксан обеспечивает значительное увеличение электрического ресурса напыленной системы изоляции 12. Наполнение преимущественно сферическими частицами обеспечивает легкость дегазации нанесенного и, возможно, уже превратившегося в гель порошкового покрытия.

Оказалось, что беспористый слой изоляции важен для электрического ресурса машины 10. Наполнители с высокой удельной поверхностью, такие как слюда, приводят к сильному повышению вязкости композиции порошкового покрытия. Высокая вязкость ведет к плохой дегазации, из-за чего в отвержденной системе изоляции 12 могут образоваться поры. Кроме того, качество поверхности плохо растекающейся композиции порошкового покрытия, которая наполнена только пластинчатым наполнителем, неудовлетворительное.

Поэтому в соответствии с изобретением в качестве наполнителя в композиции порошкового покрытия для систем электроизоляции 12 используется сферические соединение, такое как, например, сферический плавленый кварц и/или сферическое кварцевое стекло ("fused silica"). Сферический плавленый кварц состоит из круглых аморфных шариков SiO₂. Аморфный диоксид кремния имеет коэффициент теплового расширения 0,5⋅10^-6K^-1, что примерно в 120 раз меньше, чем у подходящей смоляной основы (например, эпоксидной смолы). Таким образом, в зависимости от концентрации наполнителя в отверждаемой смеси смол можно уменьшить коэффициент линейного теплового расширение всей полученной системы изоляции 12 в целом. При диэлектрической проницаемости 3,7 сферический плавленый кварц имеет почти такую же диэлектрическую проницаемость, как и обычные эпоксидные смолы (около 3,5) и поэтому почти не вызывает усиления электрического поля в системе изоляции 12. Диоксид кремния устойчив к электрическим разрядам и под действием очень сильных разрядов может даже размягчаться и образовывать своего рода защитный слой от электрических разрядов (если частицы наполнителя достаточно мелкие).

Хотя сферический и/или почти сферический плавленый кварц дороже, чем несферический, он имеет значительно меньшую удельную поверхность. Это позволяет добавлять в композицию порошкового покрытия (порошковое покрытие) большее количество наполнителя при одинаковой вязкости. Больше наполнителя в порошковом покрытии означает большее положительное влияние наполнителя на порошковое покрытие. Модификация поверхности или покрытие поверхности сферического плавленого кварца может улучшить адгезию наполнителя к смоляной композиции и одновременно оптимизировать его технологические свойства. Обычно такое поверхностное покрытие частиц наполнителя может быть реализовано с помощью силанов, в результате чего поверхность наполнителя, если это необходимо, может быть функционализирована эпоксидом, функционализирована амином, функционализирована винилом и т.д. В результате поверхность может особенно хорошо ковалентно связываться с соответствующей смоляной матрицей.

Типичные концентрации наполнителя составляют примерно от 5 мас. % до 65 мас. %, предпочтительно 40-55 мас. %. Предпочтительные размеры частиц D₅₀ составляют от 1 мкм до 30 мкм, предпочтительно от 3 мкм до 7 мкм. Одним коммерчески доступным наполнителем, обладающим этими свойствами, является BRUCAFIL® 1431 фирмы HPF. Наполнитель может присутствовать в виде одной фракции или в нескольких фракциях.

Обычно применяемый наполнитель предпочтительно является электрически не проводящим, то есть изолирующим. В дополнение к сферическим, квазисферическим и/или почти сферическим частицам наполнителя, которые в принципе являются довольно круглыми, могут быть предусмотрены частицы наполнителя принципиально иной формы, в частности, также частицы неправильной формы. Обычно частицы наполнителя могут быть кристаллическими и/или аморфными.

Отверждаемая смоляная основа композиции порошкового покрытия может быть реализована как сополимер силоксана с бисфенолом A с удлиненной цепью. В результате с помощью композиции порошкового покрытия по изобретению можно получить беспористую систему изоляции 12 с максимально возможной концентрацией наполнителя.

Указанные в этом документе значения параметров для определения условий процесса и измерений для характеризации конкретных свойств объекта изобретения должны рассматриваться как охватываемые объемом изобретения, даже с учетом отклонений, например, из-за погрешностей измерения, системных ошибок, ошибок взвешивания, допусков стандарта DIN и тому подобного.

Группа изобретений относится к композиции порошкового покрытия для системы изоляции электрической машины, в частности вращающейся электрической машины с номинальным напряжением по меньшей мере 500-700 В. Кроме того, изобретение относится к электрической машине с такой системой изоляции, а также способу получения системы изоляции электрической машины. Композиция порошкового покрытия, подходящая для получения системы изоляции электрической машины с номинальным напряжением по меньшей мере 700 В, содержит по меньшей мере одну отверждаемую смесь смол, содержащую по меньшей мере один мономерный и/или олигомерный компонент термореактивной смолы, возможно с удлиненной цепью, выбранный из новолаков, простых диглицидиловых эфиров бисфенола А и/или бисфенола F, которые могут также присутствовать в виде с удлиненной цепью, и дополнительно содержит сферические частицы наполнителя SiO₂ с максимальным диаметром частиц 100 мкм. Электрическая машина для высоковольтного или низковольтного диапазона содержит по меньшей мере один проводник и систему изоляции, изоляционные компоненты которой по меньшей мере частично получены путем одно- или многократного нанесения композиции порошкового покрытия на изоляционные компоненты и последующего отверждения. Технический результат – обеспечение композиции порошкового покрытия с улучшенными свойствами нанесения и дегазации, таким образом к лучшим изоляционным свойствам, лучшему и/или более высокому качеству поверхности системы изоляции, свободной от воздушных включений и/или пор. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Композиция порошкового покрытия, подходящая для получения системы изоляции (12) электрической машины (10) с номинальным напряжением по меньшей мере 700 В, содержащая по меньшей мере одну отверждаемую смесь смол, содержащую по меньшей мере один мономерный и/или олигомерный компонент термореактивной смолы, возможно с удлиненной цепью, выбранный из новолаков, простых диглицидиловых эфиров бисфенола А и/или бисфенола F, которые могут также присутствовать в виде с удлиненной цепью, отличающаяся тем, что композиция порошкового покрытия дополнительно содержит сферические частицы наполнителя SiO₂ с максимальным диаметром частиц 100 мкм.

2. Композиция порошкового покрытия по п. 1, причем электрическая машина представляет собой вращающуюся электрическую машину.

3. Композиция порошкового покрытия по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит несферические частицы наполнителя SiO₂.

4. Композиция порошкового покрытия по п. 3, отличающаяся тем, что несферические частицы наполнителя SiO₂ представляют собой частицы наполнителя SiO₂ неправильной формы.

5. Композиция порошкового покрытия по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что частицы наполнителя являются кристаллическими и/или аморфными.

6. Композиция порошкового покрытия по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что частицы наполнителя SiO₂ содержат плавленый кварц, кварцевую муку и/или кварцевое стекло.

7. Композиция порошкового покрытия по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что частицы наполнителя присутствуют с массовой долей от 5 до 65 мас. % от полной массы композиции порошкового покрытия.

8. Композиция порошкового покрытия по п. 7, отличающаяся тем, что частицы наполнителя присутствуют с массовой долей от 40 до 60 мас. %.

9. Композиция порошкового покрытия по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что частицы наполнителя имеют гранулометрический размер D₅₀ от 1 до 50 мкм и/или максимальный диаметр частиц 70 мкм, и/или коэффициент теплового расширения не более 20⋅10^-6 K^-1, и/или относительную диэлектрическую проницаемость от 1 до 7 при 18°С и 50 Гц.

10. Композиция порошкового покрытия по п. 9, отличающаяся тем, что частицы наполнителя имеют гранулометрический размер D₅₀ от 2 до 16 мкм и/или коэффициент теплового расширения не более 1⋅10^-6 K^-1, и/или относительную диэлектрическую проницаемость от 2,5 до 4,5.

11. Композиция порошкового покрытия по любому из пп. 1-10, отличающаяся тем, что частицы наполнителя по меньшей мере частично поверхностно модифицированы, в частности силанизированы.

12. Композиция порошкового покрытия по любому из пп. 1-11, отличающаяся тем, что твердая при комнатной температуре смесь смол содержит мономерную и/или олигомерную, в частности, эпоксидированную новолачную смесь с простым диглицидиловым эфиром бисфенола А и/или бисфенола F, в частности с бисфенолом А и/или F с удлиненной цепью, ди- или более полиэпоксидный смоляной компонент на основе углерода и/или мономерную и/или олигомерную смесь смол на основе алкил- и/или арилполисилоксана с по меньшей мере одним другим смоляным компонентом, предпочтительно содержащим две или более функциональные группы сложного и/или простого глицидилового эфира и/или гидроксильные группы, и/или тем, что композиция порошкового покрытия дополнительно содержит по меньшей мере одно действующее как отвердитель соединение на основе дициандиамида и/или (поли)амина и/или на основе амино- и/или алкоксифункционального алкил-/арил-полисилоксана.

13. Композиция порошкового покрытия по любому из пп. 1-12, отличающаяся тем, что она выполнена как предпочтительно напыляемое порошковое покрытие.

14. Композиция порошкового покрытия по любому из пп. 1-13, отличающаяся тем, что она обладает в отвержденном состоянии коэффициентом теплового расширения не более 40⋅10^-6 K^-1.

15. Электрическая машина (10) для высоковольтного или низковольтного диапазона, содержащая по меньшей мере один проводник (8) и систему изоляции (12), которая содержит изоляционные компоненты для изоляции проводника (8), отличающаяся тем, что система изоляции (12) по меньшей мере частично получена путем одно- или многократного нанесения композиции порошкового покрытия по любому из пп. 1-14 на изоляционные компоненты и последующего отверждения.

16. Электрическая машина по п. 15, причем электрическая машина представляет собой вращающуюся электрическую машину.

17. Способ получения системы изоляции (12) электрической машины (10) для высоковольтного или низковольтного диапазона, при котором композицию порошкового покрытия по любому из пп. 1-14 одно- или многократно наносят на изоляционные компоненты, покрывающие проводник (8) машины (10), а затем отверждают.

18. Способ по п. 17, причем электрическая машина представляет собой вращающуюся электрическую машину.

19. Способ по п. 17 или 18, включающий этапы:

a) получение композиции порошкового покрытия по любому из пп. 1-14,

b) подготовка подложки путем нагревания и/или приведения в электрический контакт,

c) нанесение композиции порошкового покрытия на подготовленную подложку (8), в частности, напылением и/или погружением подложки (8) в псевдоожиженный слой композиции порошкового покрытия,

d) плавление, сушка и/или превращение в гель композиции порошкового покрытия на подложке (8), и

е) отверждение композиции порошкового покрытия для образования системы изоляции (12).

20. Способ по п. 19, в котором этапы с) и d) повторяют один или более раз.

21. Способ по любому из пп. 17-20, который осуществляют по меньшей мере частично автоматизированно.