DE102013205117A1 - Potting compound, use of potting compound, thermally cured composite available from the potting compound and electrical machine with the potting compound - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vergussmasse mit einer Harzkomponente enthaltend eine Mischung aus wenigstens einem Bisphenol-Diglycidylether und wenigstens einem Konstitutionsisomeren von Diphenylmethandiisocyanat, wobei der Anteil von Bisphenol-Diglycidylether an der Harzkomponente 7 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt 9 Gew.-% bis 27 Gew.-% beträgt, und eine Katalysatorkomponente. Die Vergussmasse beinhaltet eine Füllstoffkomponente, wobei der Anteil der Füllstoffkomponente am Gesamtgewicht der Vergussmasse 50 Gew.-% bis 95 Gew.-%, bevorzugt 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% beträgt. Die Füllstoffkomponente beinhaltet wenigstens eine erste Füllstofffraktion, wobei die wenigstens eine erste Füllstofffraktion natives und/oder epoxyfunktionalisiertes amorphes Quarzgut mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 10 nm bis 1000 µm ist. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der Vergussmasse zum Verguss einer Statorspule und/oder eines Wickelkopfs für eine elektrische Maschine, einen thermisch gehärteten Komposit erhältlich aus der Vergussmasse durch Polymerisieren der in der Vergussmasse enthaltenen Harzkomponente, sowie eine elektrische Maschine, die im Bereich ihrer Statorspule und/oder ihres Wickelkopfs einen erfindungsgemäßen thermisch gehärteten Komposit aufweist.The invention relates to a casting compound with a resin component containing a mixture of at least one bisphenol diglycidyl ether and at least one constitutional isomer of diphenylmethane diisocyanate, the proportion of bisphenol diglycidyl ether in the resin component being 7% by weight to 30% by weight, preferably 9% by weight. -% to 27% by weight, and a catalyst component. The potting compound contains a filler component, the proportion of the filler component in the total weight of the potting compound being 50% by weight to 95% by weight, preferably 60% by weight to 90% by weight. The filler component contains at least one first filler fraction, the at least one first filler fraction being native and / or epoxy-functionalized amorphous fused silica with a value for the mean particle diameter in the range from 10 nm to 1000 μm. The invention also relates to the use of the potting compound for potting a stator coil and / or a winding head for an electrical machine, a thermally cured composite obtainable from the potting compound by polymerizing the resin component contained in the potting compound, and an electric machine that is in the area of its stator coil and / or its end winding has a thermally cured composite according to the invention.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vergussmasse, eine Verwendung der Vergussmasse, einen thermisch gehärteten Komposit erhältlich aus der Vergussmasse sowie eine elektrische Maschine mit der Vergussmasse. The present invention relates to a potting compound, a use of the potting compound, a thermally cured composite obtainable from the potting compound and an electrical machine with the potting compound.

Elektrische Maschinen, die der Umwandlung von Strom in mechanische Energie zur Erzeugung rotierender und/oder translatorischer Bewegung dienen ("elektromechanischer Wandler"), bestehen in aller Regel aus einem fixem Stator und einem darin rotierendem Rotor. Der Stator ist dabei oftmals mit Nuten durchzogen, in denen zueinander isolierte, speziell miteinander verschaltete, metallische Leiter (meist Kupferleiter) in Form von gestapelten Windungen (sog. Formspulen) eingebracht sind, die durch Bestromung ein im Kreis umlaufendes, den zentral gelagerten Rotor durchdringendes Magnetfeld induzieren. Electrical machines that convert electricity into mechanical energy to produce rotating and / or translational motion ("electromechanical transducer") typically consist of a fixed stator and a rotating rotor. The stator is often traversed with grooves in which mutually insulated, specially interconnected, metallic conductors (usually copper conductors) in the form of stacked turns (so-called. Form coils) are introduced, which penetrates by energizing a circulating in the circle, the centrally mounted rotor Induce magnetic field.

Durch Abstoßungskräfte des Rotormagnetfeldes vom Statormagnetfeld wird Drehbewegungsenergie hervorgerufen, die zum Antrieb verwendet werden kann. Da der Stator, der für gewöhnlich aus speziell gestanzten und gestapelten Elektroblechen aufgebaut ist, auf Erdpotential liegt, die Leiter in den Nuten jedoch aktiv mit Potentialen bis in den Kilovoltbereich hinein angesteuert werden, muss eine Isolierung zwischen den gestapelten Kupferspulen und dem sog. Blechpaket ausgebildet werden, die zum einen gegen elektrische Durchschläge resistent ist, zum anderen jedoch auch mechanischen Beanspruchungen standhält. By repulsive forces of the rotor magnetic field from the stator magnetic field rotational energy is generated, which can be used to drive. Since the stator, which is usually constructed of specially stamped and stacked electrical steel sheets, is at ground potential, but the conductors in the slots are actively driven with potentials down to the kilovolt range, insulation must be formed between the stacked copper coils and the so-called laminated core on the one hand is resistant to electrical breakdowns, on the other hand, but also withstand mechanical stresses.

Für Bahnmaschinen ist eine Lebensdauer von bis zu 30 Jahren avisiert und dementsprechend muss die Isolierung elektrischen Teilentladungsbeanspruchungen sowie thermomechanischen Belastungen standhalten, um der Bildung von Rissen und Erosionskanälen elektrischen und/oder mechanischen Ursprungs entgegenzuwirken, die zu Kurzschlüssen führen und die Maschine unbrauchbar machen würden. For railway machines, a life expectancy of up to 30 years is envisaged and, accordingly, the insulation must withstand partial electrical discharge stresses as well as thermo-mechanical stresses to counteract the formation of cracks and erosion channels of electrical and / or mechanical origin which would cause short circuits and render the machine unusable.

Um eine teilentladungsbeständige und mechanisch beanspruchbare Isolation um die aufeinander gestapelten Teilleiter der Formspulen zu realisieren, bedient man sich oftmals einer Umwicklung des später in den Nuten eingelegten Leiterbündelteils mit teilentladungsresistenten Glimmerbändern. Dazu wird die aus dem sog. Spulenfisch gezogene Formspule händisch oder auch automatisiert bzw. teilautomatisiert in definiertem Überlapp mit Glimmerpapier auf Zug umsponnen und fixiert. Diese so präparierten Spulen werden manuell in die Nuten eingepasst, fixiert, elektrisch durch Löten verschaltet und der ganze Stator in einem sog. Global−VPI−Prozess mit einem thermisch hoch beanspruchbaren Tränkharz (meist auf Polyester− und/oder Silikonbasis) möglichst fehlstellenfrei imprägniert und anschließend unter Wärmezufuhr ausgehärtet, wodurch ein Glimmerband-Harz-Komposit als Hauptisolation entsteht. In order to realize a partially discharge-resistant and mechanically stressable insulation around the stacked conductors of the form coils, one often uses a wrapping of the later inserted in the grooves conductor bundle part with partially discharge-resistant mica tapes. For this purpose, the drawn from the so-called coil fish form coil is wound manually or automatically or semi-automatically in defined overlap with mica paper on train and fixed. These so prepared coils are manually fitted into the grooves, fixed, electrically connected by soldering and the whole stator in a so-called. Global VPI process impregnated with a highly thermally resistant impregnating resin (usually on polyester and / or silicone-based) as possible without defects then cured with heat, creating a mica tape resin composite as the main insulation.

Dieser Verbundwerkstoff zeichnet sich durch eine hohe Dauergebrauchstemperatur aus und bietet derzeit, als Gesamtsystem betrachtet, eine zulässige Verwendung unter "Wärmeklasse H"−Bedingungen gemäß den Anforderungen der IEC 60034−18−31 und −32 . This composite material is characterized by a high continuous service temperature and currently, when considered as an overall system, offers a permissible use "Heat class H" conditions according to the requirements of IEC 60034-18-31 and -32 ,

Das Umwickeln der Teilleiterstapel sowie das nachträgliche Imprägnieren mit Tränkharz sowie die lange, thermische Härtungsphase bei hohen Temperaturen zur Ausbildung der Glimmerband−Leiter−Komposite ist ein langwieriger, bisweilen fehlerbehafteter und teurer Prozess. The wrapping of the conductor stack as well as the subsequent impregnation with impregnating resin and the long, thermal curing phase at high temperatures to form the mica tape conductor composites is a tedious, sometimes error-prone and expensive process.

Die Umgehung dieses Nachteils des Stands der Technik ist seit langem und gegenwärtig noch das Ziel ausgedehnter Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, die bereits einige technische Lösungsansätze hervorgebracht haben. The avoidance of this disadvantage of the prior art has long been and still the goal of extensive research and development projects, which have already produced some technical solutions.

So beschreibt die WO 97/11831 A1 ein Verfahren zum Extrudieren eines thermoplastischen Materials auf eine komplexe Form, bei der es sich bevorzugter Weise um einen Statorstab handelt, wobei (a) die komplexe Form mit einer Länge und mehr als einer Seite in eine Mittelbohrung eines Gesenks zugeführt wird, wobei die Mittelbohrung eine ausreichende Konfiguration aufweist, um das Gesenk entlang der komplexen Form bewegen zu können, (b) wenigstens ein thermoplastisches Material durch das Gesenk extrudiert wird, so dass es gleichzeitig auf jede Seite der komplexen Form abgeschieden wird und (c) das Gesenk entlang der gesamten Länge der komplexen Form bewegt wird. That's how it describes WO 97/11831 A1 a method of extruding a thermoplastic material into a complex mold, which is preferably a stator bar, wherein (a) the complex mold having a length and more than one side is fed into a central bore of a die, the central bore a has sufficient configuration to move the die along the complex shape, (b) extruding at least one thermoplastic material through the die so as to deposit simultaneously on each side of the complex die, and (c) the die along the entire length the complex shape is moved.

Die DE 696 01 623 T2 hat ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors zum Gegenstand, bei dem eine Rotorbaugruppe auf einer Rotorwelle aufgebaut wird, wobei die Rotorbaugruppe Lager aufweist, die nahe den Enden der Rotorwelle angeordnet sind; eine Zwischenstatorbaugruppe durch Zusammensetzen eines Stapels von Statorblechen mit Statorpolen geformt wird; die Statorpole isoliert und die Statorpole mit Statorwicklungen bewickelt werden; die Zwischenstatorbaugruppe in eine Formhaltevorrichtung eingesetzt wird, die einen inneren Hohlraum aufweist, der so geformt ist, dass er eine hintere Abschlusskappe für die Statorbaugruppe und einen Dorn definiert, der durch die Mitte der Zwischenstatorbaugruppe vorsteht, um eine zentrale Bohrung zu bilden; die Statorbaugruppe nach dem Vorformling durch Einspritzen von geschmolzenem thermoplastischem Harz unter Druck in die Formhaltevorrichtung spritzgegosssen wird, wodurch der geschmolzene Kunststoff in die Zwischenstatorbaugruppe gepresst wird, um die Statorwicklungen einzubetten, innere Hohlräume zu füllen und den Formhohlraum zum Formen einer hinteren Anschlusskappe zu füllen; die Baugruppe abgekühlt wird, um den geschmolzenen Kunststoff zu einer Kunststoffmasse erstarren zu lassen, wobei die Kunststoffmasse sich bis zu der geformten Abschlusskappe erstreckt und diese einschließt; durch spanendes Bearbeiten eine Durchgangsbohrung durch die Mitte der formgepressten Statorbaugruppe angebracht wird, um eine konzentrische Bohrung für die Rotorbaugruppe herzustellen, wobei die Bohrung außerdem Montageflächen zur Aufnahme der Lager der Rotorbaugruppe erzeugt; und die Rotorbaugruppe in die Statorbaugruppe durch Einsetzen der Rotorbaugruppe in die Durchgangsbohrung eingebaut wird und das Rotorlager mit den Montageflächen in Eingriff gebracht wird. The DE 696 01 623 T2 relates to a method of manufacturing an electric motor in which a rotor assembly is constructed on a rotor shaft, the rotor assembly having bearings disposed near the ends of the rotor shaft; a stator stator assembly is formed by assembling a stack of stator laminations with stator poles; isolating the stator poles and winding the stator poles with stator windings; the intermediate stator assembly is inserted into a mold holder which an inner cavity shaped to define a rear end cap for the stator assembly and a mandrel projecting through the center of the intermediate stator assembly to form a central bore; pressurizing the stator assembly to the preform by injecting molten thermoplastic resin under pressure into the mold holder, thereby pressing the molten plastic into the intermediate stator assembly to embed the stator windings, fill internal cavities, and fill the mold cavity to form a rearward end cap; the assembly is cooled to solidify the molten plastic into a plastic mass, the plastic mass extending to and enclosing the molded end cap; machining a throughbore through the center of the molded stator assembly to produce a concentric bore for the rotor assembly, the bore also providing mounting surfaces for receiving the bearings of the rotor assembly; and the rotor assembly is installed in the stator assembly by inserting the rotor assembly into the throughbore and engaging the rotor bearing with the mounting surfaces.

Aus der DE 197 48 529 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt, die mehrere Wickeldrähte aufweist, wobei die Wickeldrähte mit mindestens einer im Extrusionsverfahren in vorgebbarer Schichtdicke aufgebrachten Isolierschicht porenfrei beschichtet sind, die Isolierschicht aus wenigstens einem Thermoplast und/oder Hochtemperaturthermoplast besteht, der Thermoplast und/oder Hochtemperaturthermoplast eine gute Bindung zu Imprägniermitteln aufweist, der Thermoplast und/oder Hochtemperaturthermoplast eine amorphe oder teilkristalline Struktur aufweist und/oder ihm Füllstoffe beigemischt sind. From the DE 197 48 529 A1 an electrical machine is known which comprises a plurality of winding wires, wherein the winding wires are pore-free coated with at least one applied in the predeterminable layer thickness in the insulating layer insulating layer, the insulating layer of at least one thermoplastic and / or high-temperature thermoplastic, the thermoplastic and / or high-temperature thermoplastic good bond Impregnating means, the thermoplastic and / or high-temperature thermoplastic has an amorphous or partially crystalline structure and / or fillers are admixed.

Die WO 2001/48897 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer hochwertigen Isolierung auf einem Leiter oder Leiterbündel von rotierenden elektrischen Maschinen, bei dem in aufeinanderfolgenden Tauchdurchgängen in einem Wirbelsinterbecken Innenglimmschutz, Isolierung und Außenglimmschutz mit jeweiligen Lagendicken von ≤ 0,2 mm aufgebracht werden. Das Sintern sowie die Aushärtung erfolgen mit Temperaturen von ca. 200°C, so dass Materialien verwendet werden können, welche die an die Isolierung derartiger Leiter oder Leiterbündel von rotierenden elektrischen Maschinen gestellten Anforderungen erfüllen. Darüber hinaus ist durch das Herstellungsverfahren, insbesondere durch die gewählte Schichtdicke der Einzellagen eine Fehlerfreiheit der Einzellagen gewährleistet, so dass keine Teilentladungen auftreten können, die ansonsten zu einer Beschädigung der Isolierung führen würden. The WO 2001/48897 A1 describes a method for producing a high-quality insulation on a conductor or conductor bundle of rotating electrical machines, in which successive immersion in a fluidized bed sintering corrugated, insulation and Außenglimmschutz be applied with respective layer thicknesses of ≤ 0.2 mm. The sintering and curing are carried out at temperatures of about 200 ° C, so that materials can be used, which meet the requirements placed on the isolation of such conductors or bundles of rotating electrical machines requirements. In addition, by the manufacturing method, in particular by the selected layer thickness of the individual layers, a faultlessness of the individual layers ensures, so that no partial discharges can occur, which would otherwise lead to damage to the insulation.

Die WO 2001/48895 A1 hat ein Verfahren zur Herstellung einer hochwertigen Isolierung für Leiter oder Leiterbündel zum Gegenstand, wobei ein zu beschichtender Leiter oder Leiterbündel auf einer Dreh- und Haltevorrichtung montiert wird, eine Isolierung mit einem gewünschten Schichtdickenprofil auf den vorgeheizten Leiter oder Leiterbündel mittels einer auf einer einstellbaren Verfahreinheit angeordneten Sprühpistole aufgebracht wird, wobei bei dem Aufbringen entweder eine kombinierte Bewegung von Sprühpistole und Leiter oder Leiterbündel mittels der Verfahreinheit sowie der Dreh- und Haltevorrichtung oder eine alleinige Bewegung der Sprühpistole mittels der Verfahreinheit erfolgt, und die aufgebrachten Schichten nachgehärtet werden. Mittels dieses Sprühsinterverfahrens ist es möglich, Innenglimmschutz, Isolierung und Außenglimmschutz auf Leitern oder Leiterbündeln aufzubringen, bei denen aufgrund eines sehr geringen Fehlstellengehalts der Isolierung und ihrer härenten Resistenz gegen Teilentladungen auf die Verwendung von Wickelverfahren mit Glas/Glimmerbändern verzichtet werden kann. Dadurch entfällt die Verwendung aufwendiger Spezialgeräte und es werden wesentliche Verkürzungen bei den Durchlaufzeiten möglich. The WO 2001/48895 A1 The object of the invention is a method for producing a high-quality insulation for conductors or conductor bundles, wherein a conductor or conductor bundle to be coated is mounted on a turning and holding device, an insulation having a desired layer thickness profile on the preheated conductor or conductor bundle by means of an adjustable positioning unit Spray gun is applied, wherein the application takes place either a combined movement of the spray gun and conductor or conductor bundle by means of the track and the rotating and holding device or a sole movement of the spray gun by means of the track, and the applied layers are post-cured. By means of this Sprühsinterverfahrens it is possible to apply Innenglimmschutz, insulation and Außenglimmschutz on ladders or conductor bundles, which can be dispensed with the use of winding method with glass / mica tapes due to a very low defect content of the insulation and their inherent resistance to partial discharges. This eliminates the use of complex special equipment and it can be significant shortening of the throughput times possible.

Aus der WO 2001/82449 A1 sind Magnetspulen für einen elektromagnetischen Rotor bekannt, die mehrere Windungen aufweisen, die alle im Wesentlichen vollständig mit einem Pulverharz beschichtet sind, das eine dielektrische Durchschlagsfestigkeit im Bereich von wenigstens 1000–1500 v/mil aufweist. Das Verfahren zum Herstellen der Magnetspule für einen elektromagnetischen Rotor umfasst a) Bereitstellen einer Magnetspule, die mehrere Lagen an Kupferstäben aufweist; b) Beschichten der mehreren Lagen der Magnetspule mit einem Pulverharz, das eine dielektrische Durchschlagsfestigkeit von wenigstens etwa 1000–1500 v/mil aufweist; und c) Aushärten des Pulverharzes. From the WO 2001/82449 A1 For example, magnetic coils for an electromagnetic rotor are known which have a plurality of turns, all of which are substantially completely coated with a powdery resin having a dielectric strength in the range of at least 1000-1500 v / mil. The method for manufacturing the solenoid for an electromagnetic rotor comprises a) providing a magnetic coil having a plurality of layers of copper rods; b) coating the plurality of layers of the magnetic coil with a powdery resin having a dielectric strength of at least about 1000-1500 v / mil; and c) curing the powdered resin.

Die DE 100 23 207 A1 beschreibt ein Verfahren zum Aufbringen der Hauptisolierung von Spulenurformen, insbesondere für Statorwicklungen, wobei die Spulenurform einen rechteckigen Querschnitt aufweist und die Hauptisolierung aus Elastomer besteht. In bevorzugter Weise erfolgt hierbei die Ummantelung mit einem Silikonelastomer. The DE 100 23 207 A1 describes a method for applying the main insulation of Spulenurformen, in particular for stator windings, wherein the Spulenurform has a rectangular cross-section and the main insulation is made of elastomer. In a preferred manner, the jacket is made with a silicone elastomer.

Die DE 100 23 208 A1 hat ein Verfahren zum Aufbringen der Hauptisolierung von Leiterstäben zum Gegenstand, insbesondere von Leiterstäben für Statorwicklungen, wobei die Leiterstäbe einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Bei dem Verfahren wird ein endlicher Leiterstab in eine Spritzgussform eingebracht, der Leiterstab in der Spritzgussform zentriert, so dass zwischen Leiterstab und Spritzgussform ein Hohlraum zur Aufnahme eines Isoliermaterials verbleibt, und der Hohlraum mit einem Elastomer zur Ausbildung der Hauptisolierung aufgefüllt. The DE 100 23 208 A1 has a method for applying the main insulation of conductor bars to the object, in particular conductor bars for stator windings, wherein the conductor bars have a rectangular cross-section. In the method, a finite conductor bar is placed in an injection mold, the conductor bar is centered in the injection mold so that a cavity for receiving an insulating material remains between the conductor bar and the injection mold, and the cavity is filled with an elastomer to form the main insulation.

Die DE 10 2008 003 784 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verguss von Statoren für Elektromotoren mit innenliegenden Läufern. Hierbei umfasst die Vorrichtung eine Rotationsachse, eine Antriebseinrichtung zum drehenden Antrieb der Rotationsachse und eine an der Rotationsachse angebrachte Halteeinrichtung zum längsaxialen Einspannen eines Stators. Zum Verguss wird der Stator in die Halteeinrichtung eingespannt und für den Verguss mit fließfähiger Vergussmasse mittels der Antriebseinrichtung in Rotation versetzt. Das Verfahren beruht darauf, dass der Stator um seine Längsachse während und/oder nach dem Einbringen von fließfähiger Vergussmasse so in Rotation versetzt wird, dass die Vergussmasse während des Rotationsgussvorgangs hohlraumausfüllend und gleichmäßig verteilt wird. Hierdurch wird es ermöglicht, einen Stator voll zu vergießen, ohne dass eine nachträgliche Statordurchgangsbohrung angebracht werden muss. Daneben ergibt sich der Vorteil, dass die Vergussmasse die Statorwicklung und Hohlräume zuverlässig ausfüllt und eine glatte dem Rotor zugewandte Oberfläche ausbildet. The DE 10 2008 003 784 A1 describes a method and a device for casting stators for electric motors with internal rotors. In this case, the device comprises an axis of rotation, a drive device for rotating drive of the axis of rotation and a holding device mounted on the axis of rotation for the longitudinal axial clamping of a stator. For potting the stator is clamped in the holding device and set for the casting with flowable potting compound by means of the drive device in rotation. The method is based on that the stator is rotated about its longitudinal axis during and / or after the introduction of flowable potting compound in such a way that the potting compound is cavity-filling and evenly distributed during the Rotationsgussvorgangs. This makes it possible to fully shed a stator without a subsequent stator through hole must be attached. In addition, there is the advantage that the potting compound reliably fills the stator winding and cavities and forms a smooth surface facing the rotor.

Und aus der EP 2 113 991 A1 ist ein Blechpaket eines Stators einer dynamoelektrischen Maschine mit in Nuten angeordneten Wicklungen bekannt, die an den Stirnseiten des Blechpakets Wickelköpfe ausbilden, die in einer Vergussmasse, insbesondere Harz eingebettet sind, wobei das Blechpaket an seinem radial äußeren Bereich zumindest eine axial verlaufende Ausnehmung mit einer in Umfangsrichtung geschlossenen Kontur aufweist. And from the EP 2 113 991 A1 is a laminated core of a stator of a dynamoelectric machine with windings arranged in grooves, which form on the end faces of the laminated core winding heads, which are embedded in a potting compound, in particular resin, wherein the laminated core at its radially outer region at least one axially extending recess with a in Having circumferential direction closed contour.

Als Vergussmasse wird gemäß der EP 2 113 991 A1 ein thermisch härtbares Epoxidharz mit darin dispergierter Füllstofffraktion beschrieben, die eine Wärmeklasseeinstufung "F" nach IEC 60034−18−21 aufweist. Elektrische Maschinen, insbesondere für Bahnanwendungen, müssen jedoch stetig harscheren thermischen und mechanischen Anforderungen genügen. As potting compound according to the EP 2 113 991 A1 a thermally curable epoxy resin having dispersed therein a filler fraction which has a thermal class rating "F" after IEC 60034-18-21 having. However, electrical machines, especially for railway applications, must meet steadily harsher thermal and mechanical requirements.

Es ist daher Ziel der vorliegenden Erfindung eine Vergussmasse für Statorvollvergüsse zur Verfügung zu stellen, die als Prepolymer lunkerfrei und dünnflüssig vergießbar ist und im ausgehärteten Zustand eine vergleichbare und/oder höhere thermische Dauergebrauchstemperatur aufweist als der Stand der Technik, dabei teilentladungsresistent über lange Zeiträume ist und ein hervorragendes thermo- sowie bruchmechanisches Eigenschaftsportfolio besitzt. It is therefore an object of the present invention to provide a potting compound for Statorvollvergüsse available as a prepolymer vunkerfrei and low viscosity pourable and in the cured state, a comparable and / or higher thermal continuous use temperature than the prior art, it is partially discharge resistant over long periods and has an excellent thermal and fracture mechanical property portfolio.

Diese Aufgaben werden gelöst durch die Vergussmasse gemäß Anspruch 1, die Verwendung der Vergussmasse gemäß Anspruch 10, das thermisch gehärtete Komposit gemäß Anspruch 11 sowie die elektrische Maschine gemäß Anspruch 12. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. These objects are achieved by the potting compound according to claim 1, the use of the potting compound according to claim 10, the thermally cured composite according to claim 11 and the electric machine according to claim 12. Advantageous developments of the invention are subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird eine Vergussmasse mit einer Harzkomponente vorgeschlagen, wobei die Harzkomponente eine Mischung aus wenigstens einem Bisphenol-Diglycidylether und wenigstens einem Konstitutionsisomeren von Diphenylmethandiisocyanat, wobei der Anteil von Bisphenol-Diglycidylether an der Harzkomponente 7 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt 9 Gew.-% bis 27 Gew.-% beträgt, und eine Katalysatorkomponente enthält. According to the invention, a potting compound with a resin component is proposed, wherein the resin component is a mixture of at least one bisphenol diglycidyl ether and at least one constitutional isomers of diphenylmethane diisocyanate, wherein the proportion of bisphenol diglycidyl ether on the resin component is 7 wt .-% to 30 wt .-%, preferably 9 wt .-% to 27 wt .-%, and contains a catalyst component.

Die Vergussmasse ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Füllstoffkomponente beinhaltet, wobei der Anteil der Füllstoffkomponente am Gesamtgewicht der Vergussmasse 50 Gew.-% bis 95 Gew.-%, bevorzugt 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% beträgt, und die Füllstoffkomponente wenigstens eine erste Füllstofffraktion beinhaltet, wobei die wenigstens eine erste Füllstofffraktion natives und/oder epoxyfunktionalisiertes, amorphes Quarzgut mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 10 nm bis 1000 µm ist. The potting compound is characterized in that it includes a filler component, wherein the proportion of the filler component in the total weight of the potting compound is 50 wt .-% to 95 wt .-%, preferably 60 wt .-% to 90 wt .-%, and the filler component at least one first filler fraction, wherein the at least one first filler fraction is native and / or epoxy-functional, amorphous fused silica having a mean particle diameter value in the range of 10 nm to 1000 microns.

Mit der erfindungsgemäßen Vergussmasse können gehärtete Komposite hergestellt werden, die aufgrund des relativ hohen Anteils an amorphem Quarzgut eine sehr geringe thermische Ausdehnung mit LCTE−Werten (LCTE = „linear coefficient of thermal expansion“) von 30 ppm/°C oder weniger aufweisen. Die dynamische Verarbeitungsviskositäten der prepolymeren Vergussmasse beträgt bei 80°C vorteilhafter Weise unterhalb ca. 1000 cp bzw. 1 Pa·s. Aus der erfindungsgemäßen Vergussmasse hergestellte Formstoffe besitzen eine außerordentlich gute Teilentladungsresistenz, hohe Durchgangswiderstände, geringes Wasseraufnahmevermögen, hohe Steifigkeiten, akzeptable bruchmechanische und thermophysikalische Eigenschaftskennwerte sowie ausgezeichnete Hydrolyseeigenschaften. Hardened composites can be produced with the potting compound according to the invention, which have a very low thermal expansion with LCTE values (LCTE = linear coefficient of thermal expansion) of 30 ppm / ° C. or less due to the relatively high proportion of amorphous fused silica. The dynamic processing viscosities of the prepolymeric potting compound at 80 ° C advantageously below about 1000 cp and 1 Pa · s. Moldings produced from the potting compound according to the invention have extremely good partial discharge resistance, high volume resistivities, low water absorption capacity, high rigidity, acceptable fracture mechanics and thermophysical properties as well as excellent hydrolysis properties.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält die Vergussmasse als Bisphenol-Diglycidylether Bisphenol-A-Diglycidylether, Bisphenol-F-Diglycidylether oder eine Mischung davon. According to a first advantageous development of the invention, the potting compound contains, as bisphenol diglycidyl ether, bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether or a mixture thereof.

Um auch dünne Spalte fehlerfrei vergießen zu können, ist es erforderlich, dass die Vergussmasse ein gewisses Viskositätsniveau unterschreitet. Vorteilhafter Weise sollte daher eine fertige Vergussmasse bei ca. 80°C eine dynamische Viskosität im Bereich von 1000 mPa·s („MilliPascalSekunden“) oder niedriger aufweisen. Ein solcher Viskositätsbereich kann in besonders vorteilhafter Weise durch Verwendung von Bisphenol-F-Diglycidylether oder einer Mischung von Bisphenol-F-Diglycidylether mit Bisphenol-A-Diglycidylether erreicht werden. In order to be able to cast even thin gaps without error, it is necessary that the potting compound falls below a certain level of viscosity. Advantageously, therefore, a finished casting compound should have a dynamic viscosity in the range of 1000 mPa · s ("milliPascal seconds") or lower at about 80 ° C. Such a viscosity range can be achieved in a particularly advantageous manner by using bisphenol F diglycidyl ether or a mixture of bisphenol F diglycidyl ether with bisphenol A diglycidyl ether.

Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Füllstofffraktion einen Wert aus dem Bereich von 1 µm bis 1000 µm auf. According to a second advantageous development of the invention, the average particle diameter of the first filler fraction has a value in the range from 1 .mu.m to 1000 .mu.m.

Gemäß einer dritten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Füllstoffkomponente der Vergussmasse wenigstens eine zweite Füllstofffraktion auf, wobei die zweite Füllstofffraktion ausgewählt ist aus wenigstens einem Mitglied der Gruppe bestehend aus nativem amorphem Quarzgut, epoxyfunktionalisiertem amorphem Quarzgut, Quarzmehl, Aluminiumoxid, Dolomit, Kreide, Glasperlen, Bornitrid, Wollastonit, Zeolith und Polysiloxan mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 10 nm bis 1000 µm, wobei der mittlere Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion um wenigstens den Faktor 2,5 kleiner ist als der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Füllstofffraktion. According to a third advantageous development of the invention, the filler component of the potting compound has at least a second filler fraction, wherein the second filler fraction is selected from at least one member of the group consisting of native amorphous fused silica, epoxy-functional amorphous fused silica, quartz powder, alumina, dolomite, chalk, glass beads, Boron nitride, wollastonite, zeolite and polysiloxane having a value for the average particle diameter from the range of 10 nm to 1000 microns, wherein the average particle diameter of the second filler fraction by at least a factor of 2.5 is smaller than the average particle diameter of the first Füllstofffraktion.

Für den Fall, dass der mittlere Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion einen Wert aus dem Bereich von 1 µm bis 1000µm aufweist, ist er gemäß einer vierten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung um den Faktor 2,5 bis 15 kleiner als der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Füllstofffraktion. In the event that the average particle diameter of the second filler fraction has a value in the range of 1 .mu.m to 1000 .mu.m, it is according to a fourth advantageous embodiment of the invention by a factor of 2.5 to 15 smaller than the mean particle diameter of the first Füllstofffraktion.

Durch das Kombinieren von zwei Füllstofffraktionen mit unterschiedlichen Partikeldurchmessern, d.h. der Verwendung einer bimodalen (zweikomponentigen) Füllstoffmischung, derart, dass eine im Durchmesser kleiner angelegte Füllstofffraktion die „Hohlräume“ (Zwickel) einer im Partikeldurchmesser größer dimensionierten Füllstofffraktion ausfüllt, kann die Viskosität der Vergussmasse im Vergleich zu einer monomodalen (einkomponentigen) Füllstoffmischung reduziert werden, da das sonst in Zwickeln befindliche prepolymere Harz der Dispersion zur Verfügung steht und damit deren Zähigkeit abnimmt. Es können hierdurch Werte für die dynamische Viskosität von deutlich unter 1000 mPa·s erreicht werden, wodurch auch ein höherer Gesamtfüllstoffanteil in der erfindungsgemäßen Vergussmasse möglich ist. Umso höher der Gesamtfüllstoffanteil ist, umso kleinere LCTE−Werte weisen die aus der Vergussmasse hergestellten Formkörper auf, was im Sinne der vorliegenden Erfindung sehr wünschenswert ist. By combining two filler fractions with different particle diameters, i. the use of a bimodal (two-component) filler mixture, such that a filler fraction of smaller diameter fills the "cavities" (gusset) of a filler fraction larger in particle diameter, the viscosity of the casting compound can be reduced compared to a monomodal (one-component) filler mixture, since the otherwise in gusseted prepolymeric resin of the dispersion is available and thus decreases their toughness. As a result, values for the dynamic viscosity of well below 1000 mPa.s can be achieved, as a result of which a higher total filler content in the potting compound according to the invention is also possible. The higher the total filler content, the smaller the LCTE values of the molded bodies produced from the potting compound, which is very desirable in the context of the present invention.

Gemäß einer fünften vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in der Füllstoffkomponente der Vergussmasse die erste und die zweite Füllstofffraktion in einem Bereich von 80 Vol.-% zu 20 Vol.-% bis zu 60 Vol.-% zu 40 Vol.-% enthalten, wobei die erste Füllstofffraktion in der Füllstoffkomponente mit dem höheren angegebenen Vol.-%-Anteil enthalten ist. Durch eine Füllstoffpartikel-Durchmesseroptimierung im oben angegebenen Bereich kann eine besonders starke Reduzierung der Viskosität der Vergussmasse erreicht werden. According to a fifth advantageous development of the invention, in the filler component of the casting compound, the first and the second filler fraction in a range from 80% by volume to 20% by volume up to 60% by volume to 40% by volume, wherein the first filler fraction is contained in the filler component with the higher percent by volume specified. By a filler particle diameter optimization in the above range, a particularly strong reduction in the viscosity of the potting compound can be achieved.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Füllstoffkomponente der Vergussmasse wenigstens eine dritte Füllstofffraktion auf wobei die dritte Füllstofffraktion ausgewählt ist aus wenigstens einem Mitglied der Gruppe bestehend aus nativem amorphem Quarzgut, epoxyfunktionalisiertem amorphem Quarzgut, Aluminiumoxid, Zeolith und Polysiloxan mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 10 nm bis 1000 µm, wobei der mittlere Partikeldurchmesser der dritten Füllstofffraktion um wenigstens den Faktor 2,5 kleiner ist als der mittlere Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion. According to a further advantageous embodiment of the invention, the filler component of the potting compound at least a third Füllstofffraktion wherein the third filler fraction is selected from at least one member of the group consisting of native amorphous fused silica, epoxy-functional amorphous fused silica, alumina, zeolite and polysiloxane having a value for the middle Particle diameter from the range of 10 nm to 1000 .mu.m, wherein the average particle diameter of the third Füllstofffraktion by at least a factor of 2.5 is smaller than the average particle diameter of the second Füllstofffraktion.

Sofern in der vorliegenden Anmeldung der Ausdruck „wenigstens den Faktor 2,5 kleiner“ verwendet wird, so ist hiermit gemeint, dass der Faktor innerhalb der zulässigen Wertebereiche für die mittleren Partikeldurchmesser jeden beliebigen Wert, d.h. 2,5 oder größer annehmen kann. When the term "at least a factor of 2.5 smaller" is used in the present application, it is meant that the factor is within the permissible value ranges for the mean particle diameter of any value, i. 2.5 or larger.

Weist der mittlere Partikeldurchmesser der dritten Füllstofffraktion einen Wert aus dem Bereich von 1 µm bis 1000µm auf, ist gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der mittlere Partikeldurchmesser der dritten Füllstofffraktion um den Faktor 2,5 bis 15 kleiner ist als der der mittleren Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion. If the average particle diameter of the third filler fraction has a value in the range from 1 μm to 1000 μm, the average particle diameter of the third filler fraction is smaller by a factor of 2.5 to 15 than that of the mean particle diameter of the invention second filler fraction.

Mit einer trimodalen Füllstoffmischung kann in besonders vorteilhafter Weise eine packungskoeffizient-optimierte Füllstofffraktion mit einem Packungskoeffizient von bis zu mehr als 75% erreicht werden. Je höher der Füllgrad der Vergussmasse ist, desto steifer und bruchresistenter wird der aus ihr herstellbare Komposit. With a trimodal filler mixture, a packing coefficient-optimized filler fraction with a packing coefficient of up to more than 75% can be achieved in a particularly advantageous manner. The higher the degree of filling of the potting compound, the stiffer and more resistant to fracture becomes the composite produced from it.

In der Vergussmasse kann als eine Katalysatorkomponente ein sensibler und/oder latent wirkender Beschleuniger mit einem Gehalt von 0,5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der füllstofffreien Harzkomponente beigemengt sein. In the potting compound may be used as a catalyst component, a sensitive and / or latent-acting accelerator having a content of 0.5 wt .-% to 15 wt .-%, preferably 3 wt .-% to 10 wt .-%, by weight be added to the filler-free resin component.

Die vorliegende Erfindung umfasst auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vergussmasse zum Verguss einer Statorspule und/oder eines Wickelkopfs für eine elektrische Maschine. The present invention also encompasses the use of the potting compound according to the invention for potting a stator coil and / or a winding head for an electrical machine.

Weiter ist von der vorliegenden Erfindung ein thermisch gehärteter Komposit umfasst, der erhältlich ist aus einer erfindungsgemäßen Vergussmasse durch Polymerisieren der in der Vergussmasse enthaltenen Harzkomponente. Further, the present invention comprises a thermally cured composite obtainable from a potting compound according to the invention by polymerizing the resin component contained in the potting compound.

Ebenso von der vorliegenden Erfindung umfasst ist eine elektrische Maschine, die im Bereich ihrer Statorspule und/oder ihres Wickelkopfs einen thermisch gehärteten Komposit gemäß Anspruch 11 aufweist. Also included in the present invention is an electrical machine having a thermally cured composite according to claim 11 in the region of its stator coil and / or its winding head.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand weiterer ergänzender Ausführungen sowie anhand eines exemplarischen Beispiels noch näher erläutert. The present invention will be explained in more detail with reference to further complementary embodiments and by way of an example example.

Wie oben bereits erwähnt, umfasst die vorliegende Erfindung unter anderem eine Vergussmasse, die eine Harzkomponente, die eine Mischung aus wenigstens einem Bisphenol-Diglycidylether und wenigstens einem Konstitutionsisomeren von Diphenylmethandiisocyanat, wobei der Anteil von Bisphenol-Diglycidylether an der Harzkomponente 7 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt 9 Gew.-% bis 27 Gew.-% beträgt, und eine Katalysatorkomponente beinhaltet. As mentioned above, the present invention includes, among others, a potting compound comprising a resin component comprising a mixture of at least one bisphenol diglycidyl ether and at least one constitutional isomer of diphenylmethane diisocyanate, wherein the proportion of bisphenol diglycidyl ether on the resin component is from 7% to 30 wt%, preferably 9 wt% to 27 wt%, and includes a catalyst component.

Es sind verschiedene Bisphenol-Diglycidylether bekannt. Diese Diglycidylether sind – wie aus dem Namen bereits ersichtlich ist – abgeleitet von einem Bisphenol mit der allgemeinen Formel HO-C6H5-R2C-C6H5-OH, wobei unterschiedliche Reste R vorhanden sein können. Bei Bisphenol-A-Diglycidylether ist R jeweils eine -CH3-Gruppe, bei Bisphenol-F-Diglycidylether ist R jeweils ein -H-Rest. An Stelle der endständigen Wasserstoff-Atome der -OH-Gruppen von Bisphenol enthalten die Bisphenol-Diglycidylether jeweils eine Oxiran-Gruppe (Epoxid). Various bisphenol diglycidyl ethers are known. These diglycidyl ethers are - as can already be seen from the name - derived from a bisphenol having the general formula HO-C 6 H 5 -R 2 CC 6 H 5 -OH, where different radicals R may be present. In the case of bisphenol A diglycidyl ether, R is in each case a -CH 3 group, in the case of bisphenol F diglycidyl ether R is in each case an -H radical. Instead of the terminal hydrogen atoms of the -OH groups of bisphenol, the bisphenol diglycidyl ethers each contain an oxirane group (epoxide).

Erfindungsgemäß können grundsätzlich alle Bisphenol-Diglycidylether-Derivate verwendet werden, bevorzugt jedoch Bisphenol-A-Diglycidylether, Bisphenol-F-Diglycidylether oder eine Mischung davon. In principle, all bisphenol-diglycidyl ether derivatives can be used according to the invention, but preferably bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether or a mixture thereof.

Wenn anstatt von Bisphenol-A-Diglycidylether Bisphenol-F-Diglycidylether oder eine Mischung aus Bisphenol-A-Diglycidylether und Bisphenol-F-Diglycidylether verwendet wird, hat dies den Vorteil, dass die Mischung bedeutend dünnflüssiger ist als mit Bisphenol-A-Diglycidylether allein. Um auch dünne Spalte fehlerfrei vergießen können, sollte – wie oben bereits erwähnt – eine fertige Mischung bei ca. 80°C eine dynamische Viskosität im Bereich von 1000 mPa·s („MilliPascalSekunden“) oder niedriger aufweisen. Dies ist mit der oben erwähnten Verwendung von Bisphenol-F-Diglycidylether oder einer Mischung aus Bisphenol-A-Diglycidylether und Bisphenol-F-Diglycidylether leichter möglich, als mit Bisphenol-A-Diglycidylether allein. When bisphenol F diglycidyl ether or a mixture of bisphenol A diglycidyl ether and bisphenol F diglycidyl ether is used instead of bisphenol A diglycidyl ether, this has the advantage that the mixture is significantly less viscous than with bisphenol A diglycidyl ether alone , In order to cast even thin gaps without error, should - as already mentioned above - a finished mixture at about 80 ° C have a dynamic viscosity in the range of 1000 mPa · s ("MilliPascalSekunden") or lower. This is easier with the above-mentioned use of bisphenol F diglycidyl ether or a mixture of bisphenol A diglycidyl ether and bisphenol F diglycidyl ether, than with bisphenol A diglycidyl ether alone.

Diphenylmethandiisocyanate (MDI) sind chemische Verbindungen aus der Gruppe der aromatischen Isocyanate. Im Normalfall stellen Diphenylmethandiisocyanate ein Gemisch von mehreren Konstitutionsisomeren dar, die sich in der Position der Isocyanatgruppen unterscheiden. Technisches Diphenylmethandiisocyanat (auch als PMDI oder Polymeres MDI bezeichnet) ist eine Mischung aus 30 bis 80 % MDI und Homologen mit 3, 4 und mehr Phenylgruppen mit abnehmender Konzentration bei steigender Kettenlänge. Auch PMDI kann in der Harzkomponente der erfindungsgemäßen Vergussmasse verwendet werden. Diphenylmethane diisocyanates (MDI) are chemical compounds from the group of aromatic isocyanates. Normally, diphenylmethane diisocyanates are a mixture of several constitutional isomers, which differ in the position of the isocyanate groups. Technical diphenylmethane diisocyanate (also referred to as PMDI or Polymeric MDI) is a mixture of 30 to 80% MDI and homologues with 3, 4 or more phenyl groups of decreasing concentration with increasing chain length. PMDI can also be used in the resin component of the potting compound according to the invention.

Für die erfindungsgemäße Vergussmasse ist insbesondere das Epoxid- zu Isocyanatverhältnis von Bedeutung, um stabile Komposite zu erhalten. Erfindungsgemäß enthält die füllstofffreie Harzkomponente einen Anteil von Bisphenol-Diglycidylether an der füllstofffreien Harzkomponente im Bereich von 7 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt 9 Gew.-% bis 27 Gew.-%. For the casting compound according to the invention, in particular the epoxide to isocyanate ratio is of importance in order to obtain stable composites. According to the present invention, the unfilled resin component contains a content of bisphenol diglycidyl ether on the unfilled resin component in the range of 7 wt% to 30 wt%, preferably 9 wt% to 27 wt%.

In der füllstofffreien Harzkomponente beträgt der Isocyanat(gruppen) gehalt (NCO-Gehalt) vorteilhafter Weise im Bereich zwischen 15 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt 19 Gew.-% bis 27 Gew.-% (bestimmt gemäß 2011-0506601-95D). In the filler-free resin component, the isocyanate (group) content (NCO content) is advantageously in the range from 15% by weight to 30% by weight, preferably from 19% by weight to 27% by weight (determined according to 2011). 0506601-95D).

Als Katalysatorkomponente kann jede geeignete Verbindung oder eine Mischung von Verbindungen verwendet werden. Bevorzugt werden jedoch aminische Beschleuniger (z.B. auf Basis tertiärer Amine) zur sofortigen Gelierung oder spezielle (komplexe) Latentkatalysatoren verwendet. Hierbei kann die Gelierung bei Temperaturen zwischen 60°C und 120°C (z.B. bei 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C, 90°C, 95°C, 100°C, 105°C, 110°C, 115°C, 201°C) initiiert werden. As the catalyst component, any suitable compound or mixture of compounds may be used. However, preference is given to using aminic accelerators (for example those based on tertiary amines) for immediate gelation or special (complex) latent catalysts. Here, the gelation at temperatures between 60 ° C and 120 ° C (eg at 60 ° C, 65 ° C, 70 ° C, 75 ° C, 80 ° C, 85 ° C, 90 ° C, 95 ° C, 100 ° C, 105 ° C, 110 ° C, 115 ° C, 201 ° C).

Die Katalysatorkomponente kann in bevorzugter Weise mit einem Gehalt von 0,5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der füllstofffreien Harzkomponente beigemengt sein. Die füllstofffreie Harzkomponente setzt sich somit bevorzugt aus 7 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt 9 Gew.-% bis 27 Gew.-% Bisphenol-Diglycidylether, 0,5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bis 10 Gew.-% Katalysatorkomponente, sowie 55 Gew.-% bis 92,5 Gew.-% von wenigstens einem Konstitutionsisomeren von Diphenylmethandiisocyanat zusammen. Hierbei werden die Anteile der einzelnen Komponenten der füllstofffreien Harzkomponente jeweils so gewählt, dass sich 100 Gew.-% ergeben. The catalyst component may preferably be incorporated at a level of from 0.5% to 15%, preferably from 3% to 10% by weight, based on the weight of the filler-free resin component. The filler-free resin component is thus preferably from 7 wt .-% to 30 wt .-%, preferably 9 wt .-% to 27 wt .-% bisphenol-diglycidyl ether, 0.5 wt .-% to 15 wt .-%, preferably 3 wt .-% to 10 wt .-% of catalyst component, and 55 wt .-% to 92.5 wt .-% of at least one constitutional isomers of diphenylmethane diisocyanate together. In this case, the proportions of the individual components of the filler-free resin component are each chosen so that 100 wt .-% result.

Weiter beinhaltet die erfindungsgemäße Vergussmasse wenigstens eine erste Füllstoffkomponente, wobei der Anteil der Füllstoffkomponente am Gesamtgewicht der Vergussmasse 50 Gew.-% bis 95 Gew.-%, bevorzugt 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% beträgt. Die Füllstoffkomponente beinhaltet wenigstens eine Füllstofffraktion, wobei die wenigstens eine erste Füllstofffraktion natives und/oder epoxyfunktionalisiertes, amorphes Quarzgut mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 10 nm bis 1000 µm ist. Further, the potting compound according to the invention comprises at least one first filler component, wherein the proportion of the filler component in the total weight of the potting compound 50 wt .-% to 95 wt .-%, preferably 60 wt .-% to 90 wt .-% is. The filler component includes at least one filler fraction, wherein the at least one first filler fraction is native and / or epoxy-functional, amorphous fused silica having a mean particle diameter value in the range of 10 nm to 1000 μm.

Die erste Füllstofffraktion hat somit einen mittleren Partikeldurchmesser der ausgewählt ist aus einem Wert, der von dem Bereich von 10 nm bis 100 µm umfasst ist. Der untere Grenzwert des angegebenen Bereichs kann auch 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 150 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm, 700 nm, 800 nm, 900 nm oder 1000 nm betragen. Der obere Grenzwert des angegebenen Bereichs kann auch 900 µm, 800 µm, 700 µm, 600 µm, 500 µm, 400 µm, 300 µm, 200 µm oder 100 µm betragen. Die von der vorliegenden Erfindung umfassten Bereiche können gebildet werden durch eine Kombination von einem beliebigen der angegebenen unteren und einem beliebigen der angegebenen oberen Grenzwerte. The first filler fraction thus has an average particle diameter selected from a value comprised in the range of 10 nm to 100 μm. The lower limit of the stated range may also be 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 150 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm, 700 nm, 800 nm, 900 nm or 1000 nm. The upper limit of the specified range may also be 900 μm, 800 μm, 700 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm or 100 μm. The ranges encompassed by the present invention can be formed by a combination of any of the lower and any of the upper limits given.

Als erste Füllstofffraktion ist epoxyfunktionalisiertes, amorphes Quarzgut bevorzugt. Ein derartiger Füllstoff wird hergestellt, indem die oxidische Oberfläche der Füllstoffteilchen mit einem Kupplungsreagenz auf Epoxysilanbasis abgesättigt wird. Dabei reagiert die Oberfläche der Füllstoffteilchen kovalent mit den Silanteil des Kupplungsreagenz. Es resultiert in der Regel eine freie, von der Oberfläche der Füllstoffteilchen wegweisende Oxiraneinheit je Kupplungsmolekül. Diese Oxiraneinheiten können dann mit dem (P) MDI reagieren. Hierdurch erfolgt eine gute Anbindung an das Harz und es verbessert sich im Vergleich zur Verwendung von nicht-gecoateten Füllstoffteilchen die Bruchfestigkeit des fertigen Komposits erheblich. Auch dispergieren die Füllstoffteilchen bedeutend besser ins Harz. As the first filler fraction, epoxy-functionalized amorphous silica is preferred. Such a filler is prepared by saturating the oxidic surface of the filler particles with an epoxysilane coupling reagent. The surface of the filler reacts covalently with the Silanteil of the coupling reagent. As a rule, this results in a free oxirane unit per coupling molecule pointing away from the surface of the filler particles. These oxirane units can then react with the (P) MDI. This results in a good bond to the resin and it improves compared to the use of non-coated filler particles, the breaking strength of the finished composite significantly. Also, the filler particles disperse significantly better into the resin.

Um besonders geringe lineare thermische Ausdehnungen (LCTE = „linear coefficient of thermal expansion“) im gehärteten Kompositzustand zu realisieren, muss dem prepolymeren Gemenge ein oder mehrere Füllstoffe zugegeben werden und zwar idealerweise so viel, dass man thermische Ausdehnungen erreicht, die dem einzugießendem Teil nahekommen. In order to realize particularly low linear thermal expansion (LCTE) in the cured composite state, one or more fillers must be added to the prepolymeric blend, ideally enough to achieve thermal expansions approaching the part to be infiltrated ,

Beim Vergießen eines Blechpakets eines elektromechanischen Wandlers wäre somit ein LCTE, der demjenigen von Stahl entspricht, also ca. 12 ppm/°C, ideal. Da das füllstofffreie Polymerisat üblicherweise einen LCTE von 60–100 ppm/°C aufweist, muss ein Füllstoff mit besonders geringem LCTE eingebracht werden. Handelsübliche und dabei preiswerte Füllstoffe sind Quarze. Hierbei unterscheidet man zwischen kristallinem Quarz (sog. Quarzmehl) und amorphen Quarz (Quarzgut, Fused Silica). Letzteres hat einen LCTE von 0,6 ppm/°C, Quarzmehl dagegen 12–14 ppm/°C. Gibt man beispielsweise 61 Gew.-% amorphen Quarz bezogen auf die dann füllstoffhaltige Formulierung zu, erhält man einen Komposit-LCTE von 25 ppm/°C, was bedeutend weniger ist, als ein üblicherweise mit 66 Gew.-% Quarzmehl gefülltes Epoxid/Anhydrid-System, das als Referenz für eine typische Vergussmasse angesehen werden kann, wobei dieses jedoch nur die Wärmeklasse-Einstufung F aufweist, also eine Dauergebrauchstemperatur von 155°C. Demgegenüber weist ein aus der erfindungsgemäßen Vergussmasse hergestellter Komposit die Wärmeklasse-Einstufung H auf, also eine Dauergebrauchstemperatur von 180–200°C. When casting a laminated core of an electromechanical transducer would thus be an LCTE, which corresponds to that of steel, ie about 12 ppm / ° C, ideal. Since the filler-free polymer usually has an LCTE of 60-100 ppm / ° C, a filler with particularly low LCTE must be introduced. Commercial and cheap fillers are quartz. A distinction is made here between crystalline quartz (so-called quartz powder) and amorphous quartz (fused silica, fused silica). The latter has an LCTE of 0.6 ppm / ° C, while quartz flour 12-14 ppm / ° C. For example, adding 61% by weight of amorphous quartz to the then filler-containing formulation gives a composite LCTE of 25 ppm / ° C, which is significantly less than an epoxy / anhydride usually filled with 66% by weight of silica flour System, which can be considered as a reference for a typical potting compound, but this has only the thermal class classification F, ie a continuous service temperature of 155 ° C. In contrast, a composite produced from the casting compound according to the invention has the thermal classification H, ie a continuous use temperature of 180-200 ° C.

Zur noch weiteren Absenkung des LCTE-Werts ist es aber nicht möglich, einfach den Füllstoffanteil an der fertigen Mischung über den oben angegebenen Bereich hinaus zu erhöhen. Wie bereits mehrfach erwähnt, muss beim Verguss nämlich ein gewisses Viskositätsniveau unterschritten werden, damit auch dünne Spalte fehlerfrei vergossen werden können. Hierbei sollte eine fertige Mischung bei ca. 80°C eine dynamische Viskosität im Bereich von 1000 mPa·s („MilliPascalSekunden“) aufweisen. However, to further reduce the LCTE value, it is not possible to simply increase the filler content of the finished blend beyond the range given above. As already mentioned several times, during the casting process, a certain level of viscosity must be underrun, so that even thin gaps can be potted without error. Here, a finished mixture at about 80 ° C should have a dynamic viscosity in the range of 1000 mPa · s ("MilliPascalSekunden").

Durch einen zu hohen monomodalen Füllstoffanteil würde diese dynamische Viskosität bei ca. 80°C nicht mehr erreicht werden. Zwar könnte man in diesem Fall die Verarbeitungstemperatur erhöhen, dies ist aber aufgrund der sich dadurch verkürzenden Gelzeit nicht wünschenswert. Due to a too high monomodal filler content, this dynamic viscosity would not be reached at about 80 ° C. Although you could increase the processing temperature in this case, but this is not desirable due to the thus shortening gel time.

Vor diesem Hintergrund ist erfindungsgemäß vorgesehen, zwei oder drei Füllstofffraktionen mit unterschiedlichen Partikeldurchmessern in vorteilhafter Weise zu kombinieren. Hierbei werden Füllstoffe derart miteinander kombiniert, dass eine im Durchmesser kleiner angelegte Füllstofffraktion die Zwickel einer im Partikeldurchmesser größer dimensionierten Art ausfüllt. Mittels einer solchen Packungskoeffizient-Optimierung können deutlich reduzierte Viskositäten erzielt werden, weil das sonst in Zwickeln befindliche prepolymere Harz der Dispersion zur Verfügung steht und damit die Zähigkeit abnimmt. Against this background, the invention provides for advantageously combining two or three filler fractions having different particle diameters. In this case, fillers are combined with one another in such a way that a filler fraction of smaller diameter fills the gussets of a type which is larger in the particle diameter. Clearly reduced viscosities can be achieved by means of such a packing coefficient optimization because the prepolymeric resin otherwise in gussets is available to the dispersion and thus the toughness decreases.

Liegt der mittlere Partikeldurchmesser der ersten, zweiten und dritten Füllstofffraktion im mikroskaligen Bereich, weist also einen Wert aus dem Bereich von 1 µm bis 1000 µm auf, ist eine Füllstoffpartikel-Durchmesseroptimierungen vorteilhaft. Daher ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass im Fall einer bimodalen Füllstoffkomponente, wobei die erste und zweite Füllstofffraktion jeweils einen Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 1 µm bis 1000 µm aufweisen, der mittlere Partikeldurchmesser der Teilchen der zweiten Füllstofffraktion um den Faktor 2,5 bis 15 kleiner ist als der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Füllstofffraktion. Hierbei ist der der mittlere Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion bevorzugt um den Faktor 6–8 (Faktor 6, 7 oder 8) kleiner als der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Füllstofffraktion. If the mean particle diameter of the first, second and third filler fraction lies in the microscale range, ie has a value in the range from 1 μm to 1000 μm, a filler particle diameter optimization is advantageous. It is therefore provided according to an advantageous development of the invention that in the case of a bimodal filler component, wherein the first and second Füllstofffraktion each have a value for the average particle diameter from the range of 1 .mu.m to 1000 .mu.m, the average particle diameter of the particles of the second Füllstofffraktion order the factor 2.5 to 15 is smaller than the mean particle diameter of the first filler fraction. Here, the mean particle diameter of the second filler fraction is preferably smaller by a factor of 6-8 (factor 6, 7 or 8) than the mean particle diameter of the first filler fraction.

Eine weitere Optimierung der Füllstoffpartikeldurchmesser wird erreicht, wenn die Füllstoffkomponente die erste und die zweite Füllstofffraktion in einem Bereich von 80 Vol.-% zu 20 Vol.-% bis zu 60 Vol.-% zu 40 Vol.-% enthält, wobei die erste Füllstofffraktion in der Füllstoffkomponente mit dem höheren angegebenen Vol.-%-Anteil enthalten ist. Further optimization of filler particle diameter is achieved when the filler component contains the first and second filler fractions in a range of from 80% by volume to 20% by volume to 60% by volume to 40% by volume, with the first Filler fraction is contained in the filler component with the higher specified vol .-% - share.

Dies soll anhand eines vorteilhaften Beispiels erläutert werden. Wenn man beispielsweise davon ausgeht, dass in einer bimodalen (zweikomponentigen) Füllstoffmischung ein Partikeldurchmesserverhältnis von 1:7 und ein Anteil der Füllstofffraktionen von 70 Vol.-% zu 30 Vol.-% dem Optimum nahekommt, ergäbe sich eine Füllstoffmischung von z.B. aus einem Pulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 700 µm mit 70 Vol.-%-Anteil und einem Pulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 100 µm, das im Füllstoffverbund 30 Vol-%. einnimmt. Eine derartige Pulvermischung könnte man dann beispielsweise als 61 Gew.-%ige Beimengung in 39 Gew.-% füllstofffreier Harzmatrix dispergieren, wobei signifikant niedrigere Viskositäten erhalten würden als bei einem monomodalen Füllstoff. This will be explained with reference to an advantageous example. For example, assuming that in a bimodal (bicomponent) filler mixture a particle diameter ratio of 1: 7 and a fraction of the filler fractions of 70% by volume to 30% by volume are approaching optimum, a filler mixture of e.g. from a powder with an average particle diameter of 700 microns with 70 vol .-% - share and a powder with an average particle diameter of 100 microns, which in the composite filler 30 vol-%. occupies. Such a powder mixture could then, for example, be dispersed as a 61% by weight admixture in 39% by weight of filler-free resin matrix, with significantly lower viscosities being obtained than with a monomodal filler.

Da die Viskosität bei einer bimodalen Füllstoffmischung im Vergleich zur monomodalen Mischung bei ca. 80°C deutlich unter besagten 1000 mPa·s liegt, wäre sogar ein höherer Gesamtfüllstoffanteil möglich, z.B. 65 Gew.-%, wodurch der LCTE weiter sinken würde, etwa auf ca. 20 ppm/°C. Since the viscosity of a bimodal filler mixture compared to the monomodal mixture at about 80 ° C is significantly below said 1000 mPa · s, even a higher total filler content would be possible, e.g. 65% by weight, which would cause the LCTE to further decrease to about 20 ppm / ° C.

Ein noch weitere Optimierung der Vergussmasse wird erreicht, wenn, wie dies gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, die erfindungsgemäße Vergussmasse eine dritte Füllstofffraktion mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 10 nm bis 1000 µm aufweist. Hierdurch wird eine trimodale (dreikomponentige) Füllstoffkomponente realisiert. An even further optimization of the potting compound is achieved if, as provided according to a still further advantageous development of the invention, the potting compound according to the invention has a third filler fraction with a value for the mean particle diameter in the range of 10 nm to 1000 microns. As a result, a trimodal (three-component) filler component is realized.

Für den Fall, dass die dritte Füllstofffraktionen einen Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 1 µm bis 1000 µm aufweist, ist es von Vorteil, wenn der mittlere Partikeldurchmesser der dritten Füllstofffraktion um den Faktor 2,5 bis 15, bevorzugt um den Faktor 6–8 (Faktor 6, 7 oder 8) kleiner ist als der mittleren Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion. In the event that the third filler fraction has a value for the mean particle diameter in the range from 1 .mu.m to 1000 .mu.m, it is advantageous if the average particle diameter of the third filler fraction by a factor of 2.5 to 15, preferably by the factor 6-8 (factor 6, 7 or 8) is less than the mean particle diameter of the second filler fraction.

Bei einer trimodalen Füllstoffkomponente, bei der jede der Füllstofffraktionen einen mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 1 µm bis 1000 µm aufweist, kann somit eine Füllstoffpartikel-Durchmesseroptimierung vorteilhaft sein, bei der der mittlere Partikeldurchmesser der zweiten Füllstoffkomponente um den Faktor 2,5 bis 15 (bevorzugt um den Faktor 6 bis 8) kleiner ist als der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Füllstofffraktion, und der mittlere Partikeldurchmesser der dritten Füllstoffkomponente um den Faktor 2,5 bis 15 (bevorzugt um den Faktor 6 bis 8) kleiner ist als der mittlere Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion. For a trimodal filler component in which each of the filler fractions has an average particle diameter in the range from 1 .mu.m to 1000 .mu.m, a filler particle diameter optimization may thus be advantageous in which the mean particle diameter of the second filler component is increased by a factor of 2.5 to 15 (preferred by the factor 6 to 8) is smaller than the mean particle diameter of the first filler fraction, and the average particle diameter of the third filler component is smaller by a factor of 2.5 to 15 (preferably by a factor of 6 to 8) than the mean particle diameter of the second filler fraction ,

Bei einer bimodalen und einer trimodalen Füllstoffkomponente, bei der jede der Füllstofffraktionen einen mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 1 µm bis 1000 µm aufweisen soll, ist selbstverständlich darauf zu achten, dass für die einzelnen Füllstoffkomponenten Pulver mit geeigneten mittleren Partikeldurchmessern gewählt werden. Bei einer bimodalen Füllstoffkomponente muss beispielsweise in Abhängigkeit von dem Faktor, um den der mittlere Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion kleiner sein soll als derjenige der ersten Füllstofffraktion eine erste Füllstofffraktion mit einem mittleren Partikeldurchmesser gewählt werden, bei der durch eine Division mit dem Faktor für die zweite Füllstofffraktion ein Wert von mindestens 1 µm für den mittleren Partikeldurchmesser verbleibt. In ähnlicher Weise müssen die mittleren Partikeldurchmesser für eine trimodale Füllstoffkomponente gewählt werden. Sollen beispielsweise der mittlere Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion um den Faktor 2,5 kleiner sein als der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Füllstofffraktion, und der mittlere Partikeldurchmesser der dritten Füllstofffraktion um den Faktor 2,5 kleiner sein als der mittlere Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion, darf für die erste Füllstofffraktion ein mittlerer Partikeldurchmesser von nicht kleiner als 6,25 µm gewählt werden. In the case of a bimodal and a trimodal filler component in which each of the filler fractions should have an average particle diameter in the range from 1 .mu.m to 1000 .mu.m, it should of course be ensured that powders with suitable average particle diameters are selected for the individual filler components. In a bimodal filler component, for example, depending on the Factor, by which the mean particle diameter of the second filler fraction should be smaller than that of the first filler fraction, a first filler fraction having a mean particle diameter can be selected, by dividing by the factor for the second filler fraction a value of at least 1 μm for the mean particle diameter remains. Similarly, the average particle diameters must be chosen for a trimodal filler component. If, for example, the mean particle diameter of the second filler fraction is to be smaller than the mean particle diameter of the first filler fraction by a factor of 2.5, and the average particle diameter of the third filler fraction is smaller by a factor of 2.5 than the mean particle diameter of the second filler fraction, then first Füllstofffraktion a mean particle diameter of not smaller than 6.25 microns are selected.

Bei einer trimodalen Füllstoffkomponente ist die erste Füllstofffraktion bevorzugt in einem Bereich von 60 Vol.-% bis 80 Vol.-% in der Füllstoffkomponente enthalten. Die zweite und dritte Füllstofffraktion sind in ihrer Summe mit dem sich bis zu 100 Vol.-% fehlenden Anteil vorhanden. In a trimodal filler component, the first filler fraction is preferably contained in a range of 60% by volume to 80% by volume in the filler component. The second and third Füllstofffraktion are present in their total with up to 100 vol .-% missing share.

Beispielsweise kann die trimodale Füllstoffkomponente etwa 70 Vol.-% eines Pulvers mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 700µm, etwa 21 Vol.-% eines Pulvers mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 100µm-Pulver und etwa 9 Vol.-% eines Pulvers mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 14µm enthalten. For example, the trimodal filler component may be about 70% by volume of a powder having an average particle diameter of 700μm, about 21% by volume of a powder having an average particle diameter of 100μm powder and about 9% by volume of a powder having an average particle diameter of 14μm included.

Ein weiteres Beispiel für eine trimodale Füllstoffkomponente kann etwa 67 Vol.-% eines Pulvers mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 105 µm, etwa 10 Vol.-% eines Pulvers mit einem mittleren Partikeldurchmesser von etwa 38 µm und etwa 23 Vol.-% eines Pulvers mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 1,4 µm enthalten. Another example of a trimodal filler component may be about 67% by volume of a powder having a mean particle diameter of 105 μm, about 10% by volume of a powder having a mean particle diameter of about 38 μm and about 23% by volume of a powder contain a mean particle diameter of 1.4 microns.

Liegt der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Füllstofffraktion im Bereich von 1 µm und 1000 µm und weisen die zweite oder dritte Füllstofffraktion Teilchen mit einem mittleren Partikeldurchmesser im nanoskaligen Bereich auf, also im Bereich von 10 nm bis 999 nm, 10 nm bis 900 nm, 10 nm bis 800 nm, 10 nm bis 700 nm, 10 nm bis 600 nm, 10 nm bis 500 nm, 10 nm bis 400 nm, 10 nm bis 300 nm, 10 nm bis 200 nm, 10 nm bis 100 nm, 20 nm bis 999 nm, 20 nm bis 900 nm, 20 nm bis 800 nm, 20 nm bis 700 nm, 20 nm bis 600 nm, 20 nm bis 500 nm, 20 nm bis 400 nm, 20 nm bis 300 nm, 20 nm bis 200 nm oder 20 nm bis 100 nm, ist grundsätzlich keine Partikeldurchmesseroptimierung erforderlich. Dies bedeutet, dass der mittlere Partikeldurchmesser von „Nanoteilchen“ im angegebenen Bereich und angegebenen Größenverhältnis praktisch beliebig gewählt werden kann, da Nanoteilchen immer in die Zwickel der größeren Teilchen passen, d.h. durch die Zugabe von Nanoteilchen kann stets eine Erniedrigung der Viskosität erreicht werden. If the mean particle diameter of the first filler fraction is in the range from 1 μm to 1000 μm, and the second or third filler fraction has particles with an average particle diameter in the nanoscale range, ie in the range from 10 nm to 999 nm, 10 nm to 900 nm, 10 nm to 800 nm, 10 nm to 700 nm, 10 nm to 600 nm, 10 nm to 500 nm, 10 nm to 400 nm, 10 nm to 300 nm, 10 nm to 200 nm, 10 nm to 100 nm, 20 nm to 999 nm, 20 nm to 900 nm, 20 nm to 800 nm, 20 nm to 700 nm, 20 nm to 600 nm, 20 nm to 500 nm, 20 nm to 400 nm, 20 nm to 300 nm, 20 nm to 200 nm or 20 nm to 100 nm, in principle no particle diameter optimization is required. This means that the average particle diameter of "nanoparticles" in the specified range and size ratio can be chosen practically arbitrary, since nanoparticles always fit in the gussets of the larger particles, i. The addition of nanoparticles can always achieve a reduction in the viscosity.

Generell ist zu beachten, dass Pulverfraktionen immer eine gewisse Korngrößenverteilung aufweisen, so dass die Anteile je nach verwendeten Pulverfraktionen variieren können. Insgesamt ist es wünschenswert, eine packungskoeffizient-optimierte Füllstoffkomponente mit einem Packungskoeffizient von mehr als 80% zu erreichen. Je höher der Füllgrad der Pulvermischung ist, desto steifer und bruchresistenter wird der Gesamtkomposit. In general, it should be noted that powder fractions always have a certain particle size distribution, so that the proportions can vary depending on the powder fractions used. Overall, it is desirable to achieve a packing coefficient-optimized filler component with a packing coefficient of greater than 80%. The higher the filling level of the powder mixture, the stiffer and more resistant to breakage of the Gesamtkomposit.

Während bei einer monomodalen Füllstoffkomponente oftmals ein Packungskoeffizient von nur etwa 65% erreicht werden kann, kann mit einer trimodalen Füllstoffkomponente oftmals ein Packungskoeffizient von 85% und größer erreicht werden. While a packing coefficient of only about 65% can often be achieved with a monomodal filler component, a packing coefficient of 85% and greater can often be achieved with a trimodal filler component.

Erfindungsgemäß können die zweite Füllstofffraktion und die dritte Füllstofffraktion jeweils aus jedem geeigneten Pulver oder jeder geeigneten Pulvermischung ausgewählt sein. Die zweite Füllstofffraktion ist ausgewählt aus wenigstens einem Mitglied der Gruppe bestehend aus nativem amorphem Quarzgut, epoxyfunktionalisiertem amorphem Quarzgut, Quarzmehl, Aluminiumoxid, Dolomit, Kreide, Glasperlen, Bornitrid, Wollastonit (nadelförmig), Zeolith und Polysiloxan, und ist die dritte Füllstofffraktion ausgewählt aus wenigstens einem Mitglied der Gruppe bestehend aus nativem amorphem Quarzgut, epoxyfunktionalisiertem amorphem Quarzgut, Aluminiumoxid, Zeolith und Polysiloxan. In the invention, the second filler fraction and the third filler fraction may each be selected from any suitable powder or powder mixture. The second filler fraction is selected from at least one member of the group consisting of native amorphous fused silica, epoxy-functionalized amorphous fused silica, quartz flour, alumina, dolomite, chalk, glass beads, boron nitride, wollastonite (acicular), zeolite and polysiloxane, and is the third filler fraction selected from at least a member of the group consisting of native amorphous fused silica, epoxy-functional amorphous fused silica, alumina, zeolite and polysiloxane.

Von diesen Elementen ist für viele Anwendungsfälle für die zweite und/oder die dritte Füllstofffraktion amorphes natives oder epoxyfunktionalisiertes Quarzgut bevorzugt. Of these elements, for many applications for the second and / or third filler fraction, amorphous native or epoxy-functional fused silica is preferred.

Weiter ist auch die Verwendung von einem oder mehreren Zeolithen in der zweiten und/oder dritten Füllstofffraktion von Vorteil. Es ist möglich, expansive Füllstoffe (wie z.B. Quarzgut) mit thermisch kontrahierenden Füllstoffen (wie z.B. Zeolithen) zu kombinieren. Hierdurch lässt sich gleichsam die thermische Expansion aufgrund eines thermisch expandierenden Füllstoffs durch die thermische Kontraktion eines thermisch kontrahierenden Füllstoffs zumindest teilweise kompensieren. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung konnten durch eine Kombination aus einem oder mehreren thermisch kontrahierenden Füllstoffen und einem oder mehreren thermisch expandierenden Füllstoffen Epoxidharzkomposite herstellen, die einen LCTE von etwa 16 ppm/°C besitzen, was der Ausdehnung von Kupfer entspricht. Hierdurch lässt sich die Gefahr von Rissbildung aufgrund eines thermischen Schocks in erheblichem Maße verringern oder sogar ausschließen. Further, the use of one or more zeolites in the second and / or third Füllstofffraktion is advantageous. It is possible to combine expansive fillers (such as fused silica) with thermally contracting fillers (such as zeolites). As a result, the thermal expansion due to a thermally expanding filler due to the thermal contraction of a thermally contracting filler at least partially compensate. The inventors of the present invention were able to produce epoxy resin composites having an LCTE of about 16 ppm / ° C, which corresponds to the expansion of copper, through a combination of one or more thermally contracting fillers and one or more thermally expanding fillers. As a result, the risk of cracking due to thermal shock can be significantly reduced or even eliminated.

Wie Versuche ergeben haben, ist es für eine besonders hohe Bruchresistenz von Vorteil, wenn als zweite und/oder dritte Füllstofffraktion ein temperaturstabiles, polymeres Füllstoffmaterial verwendet wird, beispielsweise ein temperaturstabiles Polysiloxan in Pulverform. Hierdurch sinkt die Viskosität der Mischung und gleichzeitig erhöht sich die Bruchresistenz des fertigen Komposit. Nach der derzeitigen Einschätzung der Erfinder könnte die Ursache hierfür sein, dass die relativ „weichen“ Polysiloxan-Partikel (im Vergleich zu anderen, „härteren“ Partikeln) sich positiv auf die Rissresistenz auswirken. Um diese positiven Wirkungen von Polysiloxan zu erreichen, kann eine Zugabemenge von etwa 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse der Vergussmasse ausreichend sein. As tests have shown, it is advantageous for a particularly high resistance to breakage if a temperature-stable, polymeric filler material is used as the second and / or third filler fraction, for example a temperature-stable polysiloxane in powder form. This reduces the viscosity of the mixture and at the same time increases the fracture resistance of the finished composite. According to the current assessment of the inventors, the reason could be that the relatively "soft" polysiloxane particles (compared to other, "harder" particles) have a positive effect on the crack resistance. In order to achieve these positive effects of polysiloxane, an addition amount of about 5% by weight to 10% by weight based on the total mass of the potting compound may be sufficient.

Für die erfindungsgemäße Vergussmasse können beispielsweise in vorteilhafter Weise als erste Füllstofffraktion ein Quarzgut, bevorzugt ein epoxyfunktionalisiertes Quarzgut, mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 100 µm bis 200 µm, als zweite Füllstofffraktion ein Polysiloxan-Pulver mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 30 µm bis 65 µm, und als dritte Füllstofffraktion ein Quarzgut, bevorzugt ein epoxyfunktionalisiertes Quarzgut, mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 12 µm bis 25 µm verwendet werden. For the potting compound according to the invention, for example, a fused silica, preferably an epoxy-functional fused silica, having a value for the average particle diameter in the range of 100 .mu.m to 200 .mu.m, as a second filler fraction, a polysiloxane powder having a value for the middle Particle diameter from the range of 30 .mu.m to 65 .mu.m, and as a third filler fraction a fused silica, preferably an epoxy-functional fused quartz, be used with a value for the average particle diameter from the range of 12 .mu.m to 25 .mu.m.

Beispielsweise kann bei dem gerade erwähnten Beispiel für eine trimodale Füllstoffkomponente für eine erfindungsgemäße Vergussmasse die erste Füllstofffraktion (Quarzgut, bevorzugt ein epoxyfunktionalisiertes Quarzgut, mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 100 µm bis 200 µm) mit einem Anteil von etwa 60 Vol-% bis 70 Vol.-%, die zweite Füllstofffraktion (Polysiloxan-Pulver mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 30 µm bis 65 µm) mit einem Anteil von etwa 5 Vol.-% bis 10 Vol.-% und die dritte Füllstofffraktion (Quarzgut, bevorzugt ein epoxyfunktionalisiertes Quarzgut, mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 12 µm bis 25 µm) mit einem Anteil von etwa 20 Vol.-% bis 35 Vol.-% (Summe jeweils 100 Vol.-%) vorhanden sein. For example, in the example just mentioned for a trimodal filler component for a potting compound according to the invention, the first filler fraction (fused silica, preferably an epoxy-functional fused quartz having a mean particle diameter value in the range from 100 .mu.m to 200 .mu.m) in a proportion of about 60 vol % to 70% by volume, the second filler fraction (polysiloxane powder having a mean particle diameter value in the range of 30 μm to 65 μm) in a proportion of about 5% by volume to 10% by volume and the third filler fraction (fused silica, preferably an epoxy-functional fused silica, with a value for the average particle diameter from the range of 12 microns to 25 microns) with a proportion of about 20 vol .-% to 35 vol .-% (total of each 100 vol. -%) to be available.

Beispiel: Example:

Einer Mischung aus Bisphenol-A-Diglycidylether und Diphenylmethandiisocyanat (MDI, Isocyanat-Gehalt ca. 26% Gew.-%) wurde bei 80°C eine Stunde evakuiert, bis das Aufsteigen von gasförmigen Produkten zum Erliegen kam. Sodann wurden 61 Gew.-% amorphes, mikroskalig-dimensioniertes, epoxyfunktionalisiertes Quarzgut (mittlerer Partikeldurchmesser ca. 20 µm) unter Rühren eindispergiert und anschließend für eine weitere Stunde unter Rühren entgast. Dieser Mischung wurden 4 Gew.-% aminischer Beschleuniger (bezogen auf die füllstofffreie Harzmischung) zugegeben, weitere 20 min bei 80°C unter Vakuum gerührt und sodann Prüfkörper in Werkzeugen gegossen. Dabei wurde zunächst bei 80°C geliert, drei Stunden isotherm gehalten, auf 120°C erhöht und drei Stunden isotherm gehalten, auf 160°C erhöht und drei Stunden isotherm gehalten, sodann auf 205°C erhöht und drei Stunden isotherm gehalten, und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt, um vollständig ausgehärtete Duromer-Prüflinge sattgelben Erscheinungsbildes zu erhalten. Die Probekörper wurden auf elektrische, bruch- und thermomechanische Kennwerte hin untersucht. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt. Tabelle Eigenschaft Ein heit Wert Bestimmungs methode Elastizitäts- modul E Pa] [M 11228 ± 476 Biegeprüfung, 80 × 4 × 10 mm3, 2mm/min Biegefestig keit σmax [MPa] 138,4 ± 6,3 Biegeprüfung, 80 × 4 × 10 mm3, 2mm/min Bruchdehnung εmax [%] 1,24 ± 0,06 Biegeprüfung, 80 × 4 × 10 mm3, 2mm/min Thermische, lineare Ausdehnung α [ppm/°C] 25 TMA, 2 × 2 × 2 mm3 Kubus, –50°C bis 250°C Kritischer Spannungsintensitätsfaktor KIC [MPa·m0.5] 1,81 ± 0,07 Double Torsion, 80 × 34 × 4 mm3 Kritische Bruchenergie GIC [J/m2] 267 ± 21 Double Torsion 80 × 34 × 4 mm3 Dichte ρ, Raumtemperatur [g/cm3] 1,69 Archimedes Auftriebprinzip Wärmeleitfähigkeit λ [W/m·K] 0,55–0,75 (RT) (240°C) hanalyse, Laserflas 8 × 8 × 2 mm3 Glasübergangs temperatur TG [°C] ~260 DMTA Speichermodul E' [MPa] 10200–6000 (RT) (250°C) DMTA Verlustmodul E'' [MPa] 200–300 (RT) (250°C) DMTA mechanischer Verlustfaktor tan δ [–] 0,05 (250°C) DMTA Charpy-Schlagzähigkeit a [kJ/m2] 9,7 ± 4,1 ungekerbt, 4J-Pendel, 10 × 15 × 120 mm3 Durchgangswider stand nativ [Ω·cm] 5 × 1015 1 kV/mm Platte Durchgangswider stand 14 Tage bei 220°C [Ω·cm] 9 × 1014 1 kV/mm Platte Teilentladungserosion [mm3] 0,3 ± 0,75 Töplertest, 6.5 kV/mm, poliert A mixture of bisphenol A diglycidyl ether and diphenylmethane diisocyanate (MDI, isocyanate content about 26% wt .-%) was evacuated at 80 ° C for one hour until the rise of gaseous products came to a standstill. Then, 61% by weight of amorphous, microscale-dimensioned, epoxy-functional quartz material (average particle diameter about 20 μm) were dispersed in with stirring and then degassed for another hour with stirring. 4 wt .-% amine accelerator (based on the filler-free resin mixture) was added to this mixture, stirred for a further 20 min at 80 ° C under vacuum and then poured test specimens in tools. It was first gelled at 80 ° C, held isothermally for three hours, increased to 120 ° C and kept isothermally for three hours, increased to 160 ° C and kept isothermal for three hours, then raised to 205 ° C and kept isothermal for three hours, and then cooled to room temperature to obtain fully cured thermoset specimens of rich yellow appearance. The specimens were examined for electrical, fracture and thermomechanical characteristics. The results are shown in the table below. table property Unit value Determination method Modulus of elasticity E Pa] [M 11228 ± 476 Bending test, 80 × 4 × 10 mm 3 , 2 mm / min Bending strength σmax [MPa] 138.4 ± 6.3 Bending test, 80 × 4 × 10 mm 3 , 2 mm / min Elongation at break εmax [%] 1.24 ± 0.06 Bending test, 80 × 4 × 10 mm 3 , 2 mm / min Thermal, linear expansion α [Ppm / ° C] 25 TMA, 2 x 2 x 2 mm 3 cube, -50 ° C to 250 ° C Critical voltage intensity factor K IC [MPa · M0.5] 1.81 ± 0.07 Double twist, 80 × 34 × 4 mm 3 Critical fracture energy G IC [Y / m 2 ] 267 ± 21 Double twist 80 × 34 × 4 mm 3 Density ρ, room temperature [g / cm 3 ] 1.69 Archimedes buoyancy principle Thermal conductivity λ [W / mK] 0.55-0.75 (RT) (240 ° C) hanalyse, Laserflas 8 × 8 × 2 mm 3 Glass transition temperature T G [° C] ~ 260 DMTA Memory module E ' [MPa] 10200-6000 (RT) (250 ° C) DMTA Loss modulus E '' [MPa] 200-300 (RT) (250 ° C) DMTA mechanical loss factor tan δ [-] 0.05 (250 ° C) DMTA Charpy impact strength a [kJ / m 2 ] 9.7 ± 4.1 unnotched, 4J-pendulum, 10 × 15 × 120 mm 3 Throughput was native [Ω · cm] 5 × 10 15 1 kV / mm plate Throughput resistance was at 220 ° C for 14 days [Ω · cm] 9 × 10 14 1 kV / mm plate Partial discharge erosion [mm 3 ] 0.3 ± 0.75 Töplertest, 6.5 kV / mm, polished

Prepolymere Vergußmassen mit unterschiedlichem Füllstoffgehalt wurden viskosimetrisch mittels Searle-Geometrie bei 80°C charakterisiert. Die dynamischen Viskositäten dieser quarzgefüllten, prepolymeren Vergussmassen sind in der Figur dargestellt. Prepolymer encapsulants with different filler content were characterized viscometrically by Searle geometry at 80 ° C. The dynamic viscosities of these quartz-filled, prepolymeric potting compounds are shown in the figure.

Die für die erfindungsgemäße Vergussmasse verwendbaren Harzkomponenten, Härterkomponenten und Füllstoffe sind entweder kommerziell erhältlich oder können durch Mischen von geeigneten, kommerziell erhältlichen Ausgangskomponenten durch einen Fachmann leicht selbst hergestellt werden. The resin components, hardener components and fillers which can be used for the potting compound according to the invention are either commercially available or can be easily prepared by mixing suitable, commercially available starting components by a person skilled in the art.

Wärmeklasse H/200°C (Wärmeklasse N)−Materialien sind dem Fachmann bekannt und dienen seit langem der Bereitung von hochwärmestabilen Laminatkompositen, insbesondere bei Traktionsmaschinen. Dazu zählen etwa die additivvernetzenden, warmhärtenden Silikonharze und/oder Polyesterharze für die genannten Tränk− und Imprägnieranwendungen. Diese Materialien haben den Nachteil, dass sie in dicken Schichten nicht härtbar sind, ohne Risse zu erzeugen. Polyesterharze etwa zeigen aufgrund Ihres Reaktionsschwunds ausgeprägte Sprödigkeit und sind deshalb nur zur Beträufelung und Durchtränkung von Glimmerlaminaten verwendbar. Thermal class H / 200 ° C (thermal class N) materials are known to the person skilled in the art and have been used for a long time to prepare highly heat-resistant laminate composites, in particular in traction machines. These include, for example, the additive-crosslinking, thermosetting silicone resins and / or polyester resins for the mentioned impregnation and impregnation applications. These materials have the disadvantage that they are not curable in thick layers without creating cracks. Polyester resins, for example, show pronounced brittleness due to their reaction shrinkage and are therefore only usable for drizzling and impregnation of mica laminates.

Silikonharze dagegen zeichnen sich dadurch aus, dass sie nahezu keinen Reaktionsschwund besitzen. Aufgrund der hohen thermischen Ausdehnung sind sie jedoch zum Verguss großer Bauteile unbrauchbar. Für akzeptable Gelierzeiten sind Temperaturen von mindestens 160°C anzuwenden, gefolgt von einer 12 bis 16-stündigen Härtungsperiode. Bei Abkühlung auf Raumtemperatur schrumpft die vergossene Isolation gemäß des zugrundeliegenden, thermischen Ausdehnungskoeffizienten um beachtliche Maße. Da Silikonharze auch nur geringe bruchmechanische Resistenzen aufweisen, kommt es bei diesem Abkühlvorgang an Stufen und Kanten, z.B. am Nutausgang bzw. Wickelkopfbereich, zu mechanischen Belastungen, die zum Abreißen des Werkstoffes führen und so die Isolation am feldkonzentriertesten Teil elektrisch unbrauchbar machen. Silicone resins, on the other hand, are characterized by the fact that they have virtually no reaction shrinkage. Due to the high thermal expansion, however, they are unusable for the casting of large components. For acceptable gel times apply temperatures of at least 160 ° C, followed by a 12 to 16 hour curing period. When cooled to room temperature, the encapsulated insulation shrinks to considerable extent according to the underlying coefficient of thermal expansion. Since silicone resins also have only low fracture mechanical resistances, this cooling process results in steps and edges, e.g. at the slot exit or end winding area, to mechanical loads that lead to the tearing off of the material and thus render the insulation electrically unusable at the field-concentrated part.

Auch füllstoffangereicherte Silikonharze weisen (lineare) thermische Ausdehnungskoeffizienten LCTE im Bereich von 90−110 ppm/°C auf. So zeigt etwa sogar die Beaufschlagung von additivvernetzendem, wärmehärtendem Silikonharz mit 50 Gew.-% amorphem Quarzgut (engl. Fused Silica mit LCTE ca. 0,6 ppm/°C) im gehärteten Zustand immer noch einen Gesamt−LCTE von ca. 100 ppm/°C. Dies entspricht bei einer Statornutlänge von 500 mm etwa einer thermischen Kontraktion um ca. 8mm. Bei Verwendung anderer Füllstoffe (Quarzmehl, Dolomit, Aluminiumoxid etc.) sind die LCTE−Werte bei gleicher Füllstoffbeladung weitaus höher, sodass für vergleichbare Kompositausdehnungen Füllgrade von 80 Gew.−% und/oder höher nötig sind. Es ist dann mit sehr hohen dynamischen Verarbeitungsviskositäten zu rechnen, die einen Verguss dünnspaltiger Geometrien erschweren können. Also, filler-filled silicone resins have (linear) thermal expansion coefficients LCTE in the range of 90-110 ppm / ° C. For example, even the application of additively crosslinking, thermosetting silicone resin with 50% by weight amorphous fused silica (LCTE about 0.6 ppm / ° C) in the cured state still shows a total LCTE of about 100 ppm / ° C. With a stator slot length of 500 mm, this corresponds to a thermal contraction of approx. 8 mm. When using other fillers (quartz powder, dolomite, alumina, etc.), the LCTE values are much higher for the same filler loading, so that filling ratios of 80% by weight and / or higher are required for comparable composite expansions. It is then expected to have very high dynamic processing viscosities, which can complicate a casting thin-sliced geometries.

Durch die vorliegende Erfindung wird hingegen eine im Temperaturbereich von 60 bis 80°C sehr gut vergießbare Prepolymerformulierung zur Verfügung gestellt, die als Vergussmasse für einen Rund− und/oder Flachdrahtformspulen−Statorvollverguß in elektrischen Maschinen eingesetzt werden kann und nach dem thermischen Aushärten einen Isolationswerkstoff darstellt, der eine Einstufung in die Wärmeklasse 200°C nach IEC 60034−18−31 erlaubt, dabei resistent gegen Teilentladungen und widerstandsfähig gegen Rissinitiierung ist. Zusätzlich wird durch die erfindungsgemäße Vergussmasse ein Komposit realisiert, der eine Glasübergangstemperatur von 250°C oder höher bei gleichzeitig geringer thermischer Ausdehnung aufweist und so verhindert wird, dass bei Erwärmung auf typische Betriebstemperaturen (kurzfristig bis zu 270°C) der vergossenen, elektrischen Maschine die Formbeständigkeit des Isolationswerkstoffs verloren geht. Dies ist insbesondere für das Gewährleisten des Spalts zwischen Statornutausgang und Rotor essentiell, um Kontakte während des Betriebes zu vermeiden. Die vergossenen Spulen müssen zur Ausbildung eines optimalen, magnetischen Feldes in einem definierten Abstand von ca. 0,85 mm zum Blechpaket dauerhaft eingebettet werden. By contrast, the present invention provides a prepolymer formulation which can be cast very well in the temperature range from 60 to 80 ° C., which can be used as potting compound for round and / or flat wire forming coils in electric machines, and represents an insulating material after thermal curing , which is a classification in the thermal class 200 ° C after IEC 60034-18-31 while being resistant to partial discharges and resistant to crack initiation. In addition, a composite is realized by the potting compound according to the invention, which has a glass transition temperature of 250 ° C or higher with low thermal expansion and is thus prevented that when heated to typical operating temperatures (in the short term up to 270 ° C) of the potted electrical machine Dimensional stability of the insulating material is lost. This is particularly important for ensuring the gap between Statornutausgang and rotor to avoid contacts during operation. The potted coils must be permanently embedded to form an optimal, magnetic field at a defined distance of about 0.85 mm to the laminated core.

Die erfindungsgemäß bereitete Vergussmasse erlaubt die Realisierung eines gehärteten Komposits mit überaus hoher Steifigkeit. Zugleich weist sie eine vorteilhafte Bruchdehnung sowie hohe Bruchspannungskennwerte aus und erlaubt so auch den Verguss komplizierter, großer Bauteilgeometrien, wie sie bei Bahnmaschinenstatoren üblich sind. The potting compound prepared according to the invention allows the realization of a cured composite with extremely high rigidity. At the same time it has an advantageous elongation at break and high fracture stress characteristics and thus also allows the casting complex, large component geometries, as are common in Bahnmaschinenstatoren.

Erfindungsgemäß wird eine Vergussmasse zur Verfügung gestellt, die eine Mischungen von Epoxidharzen auf Basis Bisphenol−A−Diglycidylether und/oder Bisphenol−F−Diglycidylether und Isocyanatderivaten des Typs MDI mit einem Gehalt an Bisphenol-Diglycidylether von 7 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt 9 Gew.-% bis 27 Gew.-% bezogen auf die füllstofffreie Harzformulierung aufweist, wobei zusätzlich ca. 50 Gew.-% oder mehr einer Füllstofffraktion bezogen auf die Gesamtmasse beigemengt ist. Auch ist es vorteilhaft, Mischungen aus Füllstofffraktionen mit unterschiedlichen mittleren Partikeldurchmessern einzusetzen. Diese Formulierungen können mit stickstoffbasierten Beschleunigersubstanzen, insbesondere auf Basis tertiärer Amine und/oder komplexen Latentkatalysatoren, zur Reaktion gebracht werden, wobei hochwärmebeständige Formstoffe resultieren. Aufgrund des relativ hohen Anteils an Füllstoff, ist die thermische Ausdehnung der gehärteten Komposite mit LCTE−Werten von 30 ppm/°C oder weniger sehr gering, die dynamischen Verarbeitungsviskositäten der prepolymeren Vergussmasse bei 80°C jedoch unterhalb ca. 1000 cp bzw. 1 Pa·s. According to the invention, a potting compound is provided which comprises a mixture of epoxy resins based on bisphenol A diglycidyl ether and / or bisphenol F diglycidyl ether and isocyanate derivatives of the MDI type with a bisphenol diglycidyl ether content of 7% by weight to 30% by weight. -%, preferably 9 wt .-% to 27 wt .-% based on the filler-free resin formulation, wherein in addition about 50 wt .-% or more of a filler fraction based on the total mass is added. It is also advantageous to use mixtures of Füllstofffraktionen with different average particle diameters. These formulations can be reacted with nitrogen-based accelerator substances, in particular based on tertiary amines and / or complex latent catalysts, resulting in highly heat-resistant molding materials. Due to the relatively high proportion of filler, the thermal expansion of the cured composites with LCTE values of 30 ppm / ° C or less is very low, the dynamic processing viscosities of the prepolymeric potting compound at 80 ° C but below about 1000 cp or 1 Pa · s.

Derartig bereitete Formstoffe besitzen außerordentliche Teilentladungsresistenz, hohe Durchgangswiderstände, geringes Wasseraufnahmevermögen, hohe Steifigkeiten, akzeptable bruchmechanische und thermophysikalische Eigenschaftskennwerte sowie ausgezeichnete Hydrolyseeigenschaften. Molded fabrics prepared in this way have extraordinary partial discharge resistance, high volume resistances, low water absorption capacity, high rigidity, acceptable fracture mechanics and thermophysical properties as well as excellent hydrolysis properties.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein neuer und vorteilhafter, thermisch gehärteter Komposit zur Verfügung gestellt, der erhältlich aus einer erfindungsgemäßen Vergussmasse durch Polymerisieren der in der Vergussmasse enthaltenen Harzkomponente. The present invention provides a new and advantageously thermally cured composite obtainable from a potting compound according to the invention by polymerizing the resin component contained in the potting compound.

Aufgrund des erfindungsgemäß erhältlichen, thermisch gehärteten Komposits können neue und vorteilhafte elektrische Maschinen zur Verfügung gestellt werden, die im Bereich ihrer Statorspule und/oder ihres Wickelkopfs einen erfindungsgemäßen, thermisch gehärteten Komposit aufweisen. Because of the thermally cured composite obtainable according to the invention, new and advantageous electrical machines can be provided which have a thermally cured composite according to the invention in the region of their stator coil and / or their winding overhang.

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  • "Wärmeklasse H"−Bedingungen gemäß den Anforderungen der IEC 60034−18−31 und −32 [0006] "Thermal class H" conditions according to the requirements of IEC 60034-18-31 and -32 [0006]
  • IEC 60034−18−21 [0019] IEC 60034-18-21 [0019]
  • IEC 60034−18−31 [0084] IEC 60034-18-31 [0084]

Claims (12)

Vergussmasse mit einer Harzkomponente enthaltend eine Mischung aus wenigstens einem Bisphenol-Diglycidylether und wenigstens einem Konstitutionsisomeren von Diphenylmethandiisocyanat, wobei der Anteil von Bisphenol-Diglycidylether an der Harzkomponente 7 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt 9 Gew.-% bis 27 Gew.-% beträgt, und eine Katalysatorkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse eine Füllstoffkomponente beinhaltet, wobei der Anteil der Füllstoffkomponente am Gesamtgewicht der Vergussmasse 50 Gew.-% bis 95 Gew.-%, bevorzugt 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% beträgt, und die Füllstoffkomponente wenigstens eine erste Füllstofffraktion beinhaltet, wobei die wenigstens eine erste Füllstofffraktion natives und/oder epoxyfunktionalisiertes amorphes Quarzgut mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 10 nm bis 1000 µm ist. Potting compound comprising a resin component comprising a mixture of at least one bisphenol diglycidyl ether and at least one constitutional isomer of diphenylmethane diisocyanate, wherein the proportion of bisphenol diglycidyl ether in the resin component of 7 wt .-% to 30 wt .-%, preferably 9 wt .-% to 27 Wt .-%, and a catalyst component, characterized in that the potting compound includes a filler component, wherein the proportion of the filler component in the total weight of the potting compound 50 wt .-% to 95 wt .-%, preferably 60 wt .-% to 90 wt %, and the filler component includes at least a first filler fraction, wherein the at least one first filler fraction is native and / or epoxy-functional amorphous fused silica having a mean particle diameter value in the range of 10 nm to 1000 μm. Vergussmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Bisphenol-Diglycidylether Bisphenol-A-Diglycidylether, Bisphenol-F-Diglycidylether oder eine Mischung davon enthält. Potting compound according to claim 1, characterized in that it contains as bisphenol diglycidyl ether bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether or a mixture thereof. Vergussmasse gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Füllstofffraktion einen Wert aus dem Bereich von 1 µm bis 1000 µm aufweist. Potting compound according to claim 1 or 2, characterized in that the mean particle diameter of the first filler fraction has a value from the range of 1 micron to 1000 microns. Vergussmasse gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffkomponente wenigstens eine zweite Füllstofffraktion aufweist, wobei die zweite Füllstofffraktion ausgewählt ist aus wenigstens einem Mitglied der Gruppe bestehend aus nativem amorphem Quarzgut, epoxyfunktionalisiertem amorphem Quarzgut, Quarzmehl, Aluminiumoxid, Dolomit, Kreide, Glasperlen, Bornitrid, Wollastonit, Zeolith und Polysiloxan mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 10 nm bis 1000 µm, wobei der mittlere Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion um wenigstens den Faktor 2,5 kleiner ist als der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Füllstofffraktion. Potting compound according to claim 3, characterized in that the filler component has at least a second filler fraction, wherein the second filler fraction is selected from at least one member of the group consisting of native amorphous fused silica, epoxy-functional amorphous fused silica, quartz powder, alumina, dolomite, chalk, glass beads, boron nitride , Wollastonite, zeolite and polysiloxane having a mean particle diameter value in the range of 10 nm to 1000 μm, wherein the mean particle diameter of the second filler fraction is at least 2.5 times smaller than the mean particle diameter of the first filler fraction. Vergussmasse gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion einen Wert aus dem Bereich von 1 µm bis 1000µm aufweist, und um den Faktor 2,5 bis 15 kleiner ist als der mittlere Partikeldurchmesser der ersten Füllstofffraktion. Potting compound according to claim 4, characterized in that the mean particle diameter of the second filler fraction has a value in the range of 1 .mu.m to 1000 .mu.m, and smaller by a factor of 2.5 to 15 than the mean particle diameter of the first filler fraction. Vergussmasse gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffkomponente die erste und die zweite Füllstofffraktion in einem Bereich von 80 Vol.-% zu 20 Vol.-% bis zu 60 Vol.-% zu 40 Vol.-% enthält, wobei die erste Füllstofffraktion in der Füllstoffkomponente mit dem höheren angegebenen Vol.-%-Anteil enthalten ist. Potting compound according to claim 4 or 5, characterized in that the filler component contains the first and the second filler fraction in a range from 80% by volume to 20% by volume up to 60% by volume to 40% by volume, wherein the first filler fraction is contained in the filler component with the higher percent by volume specified. Vergussmasse gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffkomponente wenigstens eine dritte Füllstofffraktion aufweist, wobei die dritte Füllstofffraktion ausgewählt ist aus wenigstens einem Mitglied der Gruppe bestehend aus nativem amorphem Quarzgut, epoxyfunktionalisiertem amorphem Quarzgut, Aluminiumoxid, Zeolith und Polysiloxan mit einem Wert für den mittleren Partikeldurchmesser aus dem Bereich von 10 nm bis 1000 µm, wobei der mittlere Partikeldurchmesser der dritten Füllstofffraktion um wenigstens den Faktor 2,5 kleiner ist als der mittlere Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion. Potting compound according to one of claims 4 to 6, characterized in that the filler component has at least a third filler fraction, wherein the third filler fraction is selected from at least one member of the group consisting of native amorphous fused silica, epoxy-functionalized amorphous fused silica, alumina, zeolite and polysiloxane with a Value for the average particle diameter from the range of 10 nm to 1000 .mu.m, wherein the average particle diameter of the third Füllstofffraktion by at least a factor of 2.5 is smaller than the average particle diameter of the second Füllstofffraktion. Vergussmasse gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Partikeldurchmesser der dritten Füllstofffraktion einen Wert aus dem Bereich von 1 µm bis 1000µm aufweist und um den Faktor 2,5 bis 15 kleiner ist als der der mittleren Partikeldurchmesser der zweiten Füllstofffraktion. Potting compound according to claim 7, characterized in that the mean particle diameter of the third filler fraction has a value from the range of 1 .mu.m to 1000 .mu.m and by a factor of 2.5 to 15 is smaller than that of the average particle diameter of the second filler fraction. Vergussmasse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als eine Katalysatorkomponente ein sensibler und/oder latent wirkender Beschleuniger mit einem Gehalt von 0,5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der füllstofffreien Harzkomponente beigemengt ist. Potting compound according to one of the preceding claims, characterized in that as a catalyst component, a sensitive and / or latent-acting accelerator having a content of 0.5 wt .-% to 15 wt .-%, preferably 3 wt .-% to 10 wt. -%, based on the weight of the filler-free resin component is added. Verwendung der Vergussmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Verguss einer Statorspule und/oder eines Wickelkopfs für eine elektrische Maschine.  Use of the potting compound according to one of claims 1 to 9 for potting a stator coil and / or a winding head for an electrical machine. Thermisch gehärteter Komposit erhältlich aus der Vergussmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 durch Polymerisieren der in der Vergussmasse enthaltenen Harzkomponente.  Thermally cured composite obtainable from the potting compound according to one of claims 1 to 9 by polymerizing the resin component contained in the potting compound. Elektrische Maschine, die im Bereich ihrer Statorspule und/oder ihres Wickelkopfs einen thermisch gehärteten Komposit gemäß Anspruch 11 aufweist. Electric machine having in the region of its stator coil and / or its winding head a thermally cured composite according to claim 11.
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