JP5774401B2 - 漏れのない接続を有する電気器具及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は回転機械の磁気軸受けの分野に関し、特にこのような機械の漏れのない接続を行う方法に関する。

磁気軸受けは接触せずに回転機械の回転子が回転することを可能にするために産業界で使用されている。磁気軸受けは、加圧され、腐食性であり、熱い気体を処理／抽出するための環境で直接使用されることができる。その固定子部では、軸受けは回転子を空中浮揚するために必要とされる磁界を生成するために使用される電気コイルが配置されている磁気積体の束から作られる。このタイプの機械はよく知られており、このような機械の１つは例えば本出願人の特許EP 1 395 759号明細書に記載されている。アセンブリは潜在的に導電性で腐食性の気体流中に配置される可能性があるので、環境から電気コイルの銅の導体を保護し、さらに相互からおよび接地電位に関して銅線を隔離する必要がある。

銅ワイヤの絶縁を環境に適合させることは工業用、特にガスの組成が時間で変化する可能性があり十分に制御されない気体分野では、頻繁に生じる問題である。さらに、プロセス流体、例えばモノエチレングリコールの付加は絶縁品質を劣化し回転機械全体の故障につながりかねない。さらに電気回路全体を生成するためにコイル間の接続が必要とされるが、このような接続はこれらが圧力下にあり、流体が銅の導体に到達することにより接地される可能性があるので電気的絶縁に関して弱点を生じる。この接地は恐らく回転子のランディングにより完全なシステムの故障につながるので、必ず阻止する必要がある。

電気接続を絶縁する問題に対する現在の解決策は、電気的絶縁性の樹脂、典型的にはエポキシ樹脂の含浸されている種々のテープおよび漏れのない層により絶縁された銅導体を使用することである。樹脂の目的は、ワイヤの電気的絶縁を相互に強化し、腐食性気体から化学的に銅導体を保護し、生じうる爆発的減圧の危険性を防止するため導体間の空隙を充填し、電気コイルが気密であることを確実にするために接着によって機械的に電気コイルを共に保持することである。

産業応用で遭遇する広範囲の化学的雰囲気、圧力、温度では、全ての変化に耐えることができる含浸樹脂を発見することは非常に困難である。さらに、全ての現象を識別することが困難であり、したがって既知の電気的樹脂は劣化されるため、および気体の成分とのそれらの相互作用のために、化学的保護の確認には、実質的には比較的珍しい設備で実行するには高価である多数の検査が必要である。

コイルを含浸するステップはしたがって、それが莫大な時間量及び他の手段を消費する方法であるので、人間的にも材料に関しても。労力に関しては実行するのが負担となる解決策である。さらに、電気的含浸樹脂の毒性は人に対する多くの保護と、使用される化学物質の時間を消費する管理とを必要とする。

それ故、現在、気体処理環境における磁気軸受けとそれらの検出器との信頼性を改良するため、このようなコイル間からの電気接続の改良された絶縁と、回転機械の外の気体環境からの出口が必要とされている。

したがって本発明の目的は、接続の化学的保護を強化し、絶縁が根拠としている概念の根本的変更によって、特に含浸樹脂により導体ワイヤを保護する通常の原理を、各導体ワイヤ上へ直接押し出された絶縁システムで置換することによって接続の化学的保護を漏れのないにすることであり、導電ワイヤは漏れがなく機械から出るまでは連続的である。

この目的は、腐食性気体又は液体にさらされる環境に対して漏れのない電気接続を実現する電気接続により実現され、その接続は、
・相互間でまたはコネクタ素子により前記電気接続を形成するための少なくとも２つの導体と、
・前記各導体上に形成され、前記環境の温度と予め定められたさらに高い温度との間に位置する温度で溶融可能なフッ化ポリマーから作られる外部絶縁層と、
・前記導体を包囲し、熱収縮ポリマーの外部層と、前記環境の温度と前記予め定められたさらに高い温度との間に位置する温度で溶融可能な前記フッ化ポリマーの内部層から作られる熱収縮スリーブとを有し、
前記環境の温度よりも高く前記予め定められたさらに高い温度よりも低い温度へ加熱することにより前記導体の前記外部絶縁層と前記熱収縮スリーブの前記内部層とを溶融し、それによって連続的で漏れのない制御された厚さの溶接を形成することを特徴とする。

想定されている実施形態では、前記導体の前記外部絶縁層と前記熱収縮スリーブの前記内部層はフッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）から作られ、または前記導体の前記外部絶縁層はパーフルオロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）から作られる。

前記熱収縮スリーブの前記内部層は、連続的で完全に漏れのない溶接を得るために、変化し、接続のための前記素子の周囲を充填するためのゾーンに対して適応される厚さであることが有効である。

好ましくは、前記電気接続はさらに前記予め定められたさらに高い温度よりも高い温度に耐える前記各導体上に内部絶縁層を含んでいる。

想定されている実施形態では、前記導体の前記内部絶縁層はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から作られ、または前記導体の前記内部絶縁層および前記熱収縮スリーブの前記外部層はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から作られる。

前記環境の前記温度は２００℃より高くはなく、前記予め定められた温度は少なくとも３００℃であることが有効である。

接続される前記素子はしたがってその環境に関して密封される温度プローブであることができ、前記導体の１つは漏れのないブッシングのコンタクトであることができる。

好ましくは、前記導体は前記溶融期間中に加熱素子として使用される。

例示として、本発明の電気接続は任意の装置で、即ち電気モータ、磁気軸受、磁気軸受位置センサ、磁気軸受速度センサで使用されることができる。

本発明の漏れのない接続を行う原理を示す図である。 本発明の漏れのない接続を行う原理を示す図である。 温度プローブに適用される漏れのない接続の第１の実施形態を示す図である。 温度プローブに適用される漏れのない接続の第１の実施形態を示す図である。 通過する電気ケーブルに適用される漏れのない接続の第２の実施形態を示す図である。

本発明の特徴及び利点は限定ではなく示されている以下の説明から添付図面を参照してさらに明瞭になるであろう。
本発明では、図１Ａと１Ｂの図に示されているように、接続12の導体ワイヤおよび／またはケーブル10Aと10Bの絶縁はもはや電気的含浸樹脂を付加することではなく、絶縁構造に基づいており、絶縁構造は導体ワイヤから外側に設けられている。
・導体ワイヤ上へ押し出される耐化学薬品性のポリマー、典型的にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から作られ、溶融温度を示さないか３００℃よりも遥かに高い溶融温度を有する絶縁層14と、
・溶融可能なフッ化ポリマー、典型的には、導体ワイヤがさらされる温度（適用温度）よりも高い溶融温度、典型的には最大２００℃であるが上記の絶縁層の溶融温度よりも遥かに低い温度である溶融温度を有するフッ化エチレンポリプロピレン（ＦＥＰ）またはパーフルオロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）により形成される絶縁層16。

以下「内部」絶縁として説明の中で示されている第１の絶縁層14は随意選択的な層であり、他方で以下「外部」絶縁と呼ぶ第２の絶縁層16は常に存在する。第１の絶縁層が存在してもしなくても、第２の絶縁層は常に前記第１の層上へ押し出されるか、そうでなければ導体ワイヤ上へ直接押し出される。対照的に、第１の絶縁層は押し出されてもよく、または特に大きい直径のケーブルでは幾つかの他の方法により単に配置されてもよい。

このタイプの絶縁は、磁気軸受けを含む産業応用で遭遇する非常に多くの環境において非常に良好な化学的安定性を示す利点を与える。種々の環境に関するこの化学的不活性により軸受けのコイルが接地電位から絶縁されることを保証され、これは２００度程度の温度まで応用可能である。

導体ワイヤ10A、10Bの外部絶縁層として溶融可能なフッ化ポリマーの使用は、外部層16を連結スリーブ18の類似の層18Aと共に溶融することにより導体ワイヤ間の漏れのない接続を実現することを可能にし、連結スリーブ18は接続と連結スリーブ18が接続されている導体ワイヤの端部をカバーしている。これを行うため、連結スリーブは圧力を２つの溶融可能な層へ適用する役目を行う熱収縮ポリマー18Bの外部層を有し、したがって連続的であり（溶融可能な絶縁物を含まない接続周囲のゾーンを充填する）、完全に気密および液密であり、それによって電気接続により構成される弱い点を限定する溶接20を形成する。２つの層は溶融可能な絶縁の層の溶融温度よりも高い温度へ加熱することにより溶融され、加熱素子として導体ワイヤを使用することが可能である。溶融は加圧された媒体における爆発に続いて爆発的減圧を生じる可能性がある接続中の任意の気泡または空洞を閉じ込めることを避けるために真空中で行われることができる。

溶融可能ではない内部絶縁層は随意選択的であり、熱いとき外部絶縁層がクリープを受ける場合に絶縁の連続性を保証することが必要である。その理由で、その溶融温度は外部絶縁層の溶融温度よりも高くなければならない。

溶融可能な絶縁体の２つの層を共に溶接するこの漏れのない連結接続は、機械の他の接続、特に温度プローブの接続に対して特別な難点なしに一般化されることができ、ここでは前記接続はまた腐食性気体または潜在的に湿り気のある気体中で動作する機械において弱点を構成する。したがって図２Ａと２Ｂに示されているように、温度プローブ22は２つの導体24A、24Bにより測定電子装置（図示せず）へ接続される。各導体は第１の絶縁層26と第２の絶縁層28を有し、プローブは溶融可能な絶縁体30Aの内部層と熱収縮ポリマー30Bの外部層とを具備する連結スリーブ30により包囲される。絶縁の内部層30Aの厚さは変化でき、温度プローブ周辺で充填される必要があるゾーンに適合されることができ、それによって加熱後、連続的で完全に漏れのない溶融可能な溶接32が得られる。

この漏れのない接続原理は、信号および／または電力が媒体にさらされる機械中に存在する加圧された媒体に出入りことを可能にする漏れのないブッシングを接続することにも応用されることができることも明白である。漏れのないブッシングと接触する溶融可能な絶縁層を使用することによって、流体の含浸による絶縁の損失は接触がある限り限定される。したがって図３に示されているように、漏れのないブッシング34、36、38の３つの接触部で伝送される信号は３つの導体40、42、44に直接接続される。各導体はそれぞれ第１の各絶縁層46、48、50、第２の各絶縁層で被覆され、それぞれ連結スリーブ52、54、56により包囲され、連結スリーブは熱収縮ポリマー52B、54B、56Bの外部層と溶融可能な絶縁の内部層とを具備し、溶融可能な絶縁体の内部層は加熱後、漏れのないブッシングの接触部をカバーする外部絶縁層と共に、連続的で完全に漏れのない溶融可能な溶接58を形成する役目を行う。

したがって本発明では、同じタイプの層と関連して溶融可能な絶縁層でカバーされる導体ワイヤの使用により、侵略的環境に対して良好な保護を行いながら、時間と人員と化学物質の管理を要する含浸作業を省略することが可能である。
以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]腐食性の気体又は液体にさらされる環境において漏れのない電気接続を実現するための電気接続部において、前記接続は、
・相互間またはコネクタ素子（12;22）と前記電気接続を形成するための少なくとも２つの導体（10A、10B；24A、24B；34、36、38、40、42、44）と、
・各前記導体上に形成され、前記環境の温度と予め定められたさらに高い温度との間に位置する温度で溶融可能なフッ化ポリマーから作られた外部絶縁層（16;28）と、
・前記導体を包囲し、熱収縮ポリマーの外部層（18B；30B；52B、54B、56B）と、前記環境の温度と前記予め定められたさらに高い温度との間に位置する温度で溶融可能な前記フッ化ポリマーの内部層（18A；30A）から作られた熱収縮スリーブ（18；30；52、54、56）とを具備し、
前記環境の温度よりも高く前記予め定められたさらに高い温度よりも低い温度へ加熱することにより前記導体の前記外部絶縁層と前記熱収縮スリーブの前記内部層とを溶融し、それによって連続的であり漏れのない制御された厚さの溶接部（20;32;58）を形成することを特徴とする電気接続部。
[２]前記導体の前記外部絶縁層と前記熱収縮スリーブの前記内部層はフッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）から作られていることを特徴とする前記[１]記載の電気接続部。
[３]前記導体の前記外部絶縁層はパーフルオロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）から作られていることを特徴とする前記[１]記載の電気接続部。
[４]前記熱収縮スリーブの前記内部層は、連続的で完全に漏れのない溶接を得るために、変化し、接続のための前記素子周辺を充填するためのゾーンに適応される厚さであることができることを特徴とする前記[１]記載の電気接続部。
[５]さらに前記予め定められたさらに高い温度よりも高い温度に耐える内部絶縁層を各前記導体上に含んでいることを特徴とする電気接続部。
[６]前記導体の前記内部絶縁層はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から作られていることを特徴とする前記[５]記載の電気接続部。
[７]前記導体の前記内部絶縁層および前記熱収縮スリーブの前記外部層はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から作られていることを特徴とする前記[５]記載の電気接続部。
[８]前記環境の前記温度は２００℃よりも高くはないことを特徴とする前記[１]記載の電気接続部。
[９]前記予め定められた温度は少なくとも３００℃であることを特徴とする前記[１]または[５]記載の電気接続部。
[１０]接続される前記素子はしたがってその環境に関して密封される温度プローブであることを特徴とする前記[１]乃至[９]のいずれか１つに記載の電気接続部。
[１１]前記導体の１つは漏れのないブッシングのコンタクトであることを特徴とする前記[１]乃至[９]のいずれか１つに記載の電気接続部。
[１２]前記導体は前記溶融期間中に加熱素子として使用されることを特徴とする前記[１]乃至[９]のいずれか１つに記載の電気接続部。
[１３]電気モータ、磁気軸受け、磁気軸受け位置センサ、磁気軸受け速度センサの各装置における前記[１]乃至[９]のいずれか１つに記載の電気接続の使用。

Claims (12)

1. 腐食性の気体又は液体にさらされる環境において漏れのない電気接続を実現するための電気接続部において、前記電気接続部は、
   ・相互間にまたはコネクタ素子（12;22）と前記電気接続部を形成するための少なくとも２つの導体（10A、10B；24A、24B；34、36、38、40、42、44）と、
   ・各前記導体上に形成され、前記環境の温度と予め定められた高い温度との間に位置する温度で溶融可能なフッ化ポリマーから作られた外部絶縁層（16;28）と、
   ・前記導体を包囲し、熱収縮ポリマーの外部層（18B；30B；52B、54B、56B）と、前記環境の温度と前記予め定められた高い温度との間に位置する温度で溶融可能な前記フッ化ポリマーの内部層（18A；30A）とから作られた熱収縮スリーブ（18；30；52、54、56）と、
   を具備し、
   前記環境の温度よりも高く且つ前記予め定められた高い温度よりも低い温度へ加熱することにより前記導体の前記外部絶縁層と前記熱収縮スリーブの前記内部層とを溶融し、それによって連続的であり漏れのない制御された厚さの溶接部（20;32;58）を形成し、
   前記導体は前記溶融の期間中に加熱素子として使用される、ことを特徴とする電気接続部。
2. 前記導体の前記外部絶縁層と前記熱収縮スリーブの前記内部層はフッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）から作られていることを特徴とする請求項１記載の電気接続部。
3. 前記導体の前記外部絶縁層はパーフルオロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）から作られていることを特徴とする請求項１記載の電気接続部。
4. 前記熱収縮スリーブの前記内部層は、連続的で完全に漏れのない溶接部を得るために、変化し、接続のための前記素子周辺を充填するためのゾーンに適応される厚さであることができることを特徴とする請求項１記載の電気接続部。
5. 前記予め定められた高い温度よりも高い温度に耐える内部絶縁層を各前記導体上にさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の電気接続部。
6. 前記導体の前記内部絶縁層はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から作られていることを特徴とする請求項５記載の電気接続部。
7. 前記導体の前記内部絶縁層および前記熱収縮スリーブの前記外部層はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から作られていることを特徴とする請求項５記載の電気接続部。
8. 前記環境の前記温度は２００℃よりも高くはないことを特徴とする請求項１記載の電気接続部。
9. 前記予め定められた温度は少なくとも３００℃であることを特徴とする請求項１または５記載の電気接続部。
10. 接続される前記素子はその環境に対して密封される温度プローブであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の電気接続部。
11. 前記導体の１つは漏れのないブッシングのコンタクトであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の電気接続部。
12. 次の装置、すなわち、電気モータ、磁気軸受け、磁気軸受け位置センサ、磁気軸受け速度センサ、のうちのいずれかにおける請求項１乃至９のいずれか１項記載の電気接続部の使用。

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