KR20070027583A - Mica tape having maximized mica content - Google Patents

Abstract

An electric insulating material according to the invention is composed of a glass fiber layer with a mica layer disposed thereon. The glass fiber layer includes twist-free glass yarn. It may be a woven glass fabric. The material is particularly suitable for insulating electrical conductors such as wire suitable for use in high temperature environments, and coils for use in high voltage electrical motors and generators. ® KIPO & WIPO 2007

Description

운모 함량이 최대화된 마이카 테이프{MICA TAPE HAVING MAXIMIZED MICA CONTENT}Mica tape with maximized mica content {MICA TAPE HAVING MAXIMIZED MICA CONTENT}

[관련 출원에 대한 상호 참조][CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATION]

본 출원은 2004년 6월 16일에 출원되고 그 내용 전체가 본원에 참조로서 인용된 미국 가출원 연재 번호 제 60/580,489 호에 대해 우선권을 주장한다.This application claims priority to US Provisional Serial No. 60 / 580,489, filed June 16, 2004, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

전기 장치 내 전기전도체의 절연은 19세기 초기의 기계 개발 이후 상당히 개선되어 왔다. 공업용 및 상업용 응용분야를 위한 더 크고 더 효율적인 기계를 제공하고자 하는 요구가 있었으므로, 설계자가 채택한 절연체 시스템은 더 높은 저항 강도를 제공하지만 기계 내에서 공간은 덜 차지하도록 진화되어 왔다. 대부분의 전기 기계는 전기전도성 물질, 자성 물질 및 절연체 시스템으로 이루어져 있다는 것을 기억해야 한다. 기본적으로 자성 물질과 전기전도성 물질이 기계 성능과 생산 능력을 결정하는 두 가지 활성 물질이고, 절연체는 단지 전기가 소정의 경로로만 흐르도록 보장하기 위해 존재한다. 따라서 필요한 절연체는 최소한의 공간을 차지해야 하나, 그래도 인접한 전기전도체들 간에, 그리고 전도체와 기타 인접한 대지 전위(ground potential)의 물질 간에 필요한 절연을 제공해야 한다.The insulation of electrical conductors in electrical devices has improved considerably since the development of machinery in the early 19th century. As there was a desire to provide larger and more efficient machines for industrial and commercial applications, insulator systems adopted by designers have evolved to provide higher resistance strength but take up less space in the machine. It should be remembered that most electric machines consist of electrically conductive, magnetic and insulator systems. Basically, magnetic materials and electrically conductive materials are two active materials that determine mechanical performance and production capacity, and insulators exist only to ensure that electricity flows through a predetermined path. The required insulator should therefore occupy a minimum amount of space, but still provide the necessary insulation between adjacent electrical conductors and between materials of conductors and other adjacent ground potentials.

과거에는, 개별 전도체에 대해 요구되는 일차 스트랜드(strand) 또는 "권선(turn-to-turn)" 절연을 제공하기 위해, 전기 기계에는 개별 전도체를 피복하기 위한 라커, 에나멜 화합물 또는 유리 랩(wrap)을 전통적으로 사용해 왔다. 특히 회전성 기계에서는, 상기 전도체가 코일 형태로 감겨져 있고, 각 코일에 제 2의 절연 매체가 제공되며, 이 절연체는 코일을 형성하도록 소정의 모양으로 형성된 일군의 개별 전도체의 둘레를 절연 테이프 또는 랩퍼(wrapper)가 감싸고 있는 형태를 취한다. 시판되는 전도체 코팅에 대해 몇 가지만이라도 언급하자면, 초기의 저전압 기계에서 만족스럽게 기능했던 라커는 서서히 에나멜에 의해 대체되었고, 더욱 최근에는 폴리에스테르, 폴리에스테르아미드, 폴리에스테르아미드이미드 및 폴리이미드와 같은 고분자 물질에 의해 대체되었다.In the past, in order to provide the primary strand or "turn-to-turn" insulation required for individual conductors, electrical machines used lacquers, enamel compounds or glass wraps to coat the individual conductors. Has traditionally been used. In particular in rotatable machines, the conductors are wound in the form of coils, each coil being provided with a second insulating medium, which insulates around a group of individual conductors formed in a predetermined shape to form a coil or insulating tape or wrapper. takes a form wrapped by a wrapper To mention just a few of the commercially available conductor coatings, lacquers that functioned satisfactorily in early low voltage machines were gradually replaced by enamel, and more recently polymers such as polyester, polyesteramide, polyesteramideimide and polyimide. Replaced by material.

코일 절연체는, 필요한 절연을 제공하기 위해 휘감는 방식으로 층층이 감싸는 면 테이프로부터, 석유계 화합물로 피복되고 이어서 운모 박편 층으로 피복된 테이프로 코일을 휘감은 아스팔트 절연체로 진화해왔다. 운모 박편은 일반적으로 "코로나(corona)"로 알려진 현상에 대한 내성을 절연체에 제공하였는데, 이 현상은 회전성 기계의 작동 전압 수준이 증가됨에 따라 더욱 문제가 되는 경향이 있다. 점차 유리섬유 테이프가 운모 박편의 담체로서 사용되기 시작했고, 일군의 고분자 물질이 운모의 박편을 테이프 상에 제자리에 위치하도록 유지하는 데 필요한 접착력을 제공하도록 사용되었다. 이들은 통상 마이카 테이프(mica tape)로 알려져 있다.Coil insulators have evolved from cotton tape wrapped in layers to wrap up to provide the required insulation, from asphalt insulators wrapped with petroleum-based compounds and then coiled with coils coated with mica flake layers. Mica flakes have provided the insulator with resistance to a phenomenon commonly known as "corona", which tends to be more problematic as the operating voltage levels of rotating machines increase. Gradually, fiberglass tapes began to be used as carriers of mica flakes, and a group of polymeric materials was used to provide the adhesion necessary to keep the mica flakes in place on the tape. These are commonly known as mica tapes.

코일을 절연시키기 위한 한 방법으로는, 통상적인 권취(lap winding) 기법에 의해 코일을 감고, 이어서 이를 코일 형성 장치에 넣는 것이다. 진공함침(vacuum-pressure-impregnating; VPI) 공정을 이용하여, 테이프가 감긴 코일을 미경화 고분 자 물질과 같은 적당한 절연체 물질에 함침하여, 휘감긴 절연체 내 모든 공극 및 간극을 충진하고, 코일을 가열하여 복합체인 코일 및 절연체를 중합 공정에 의해 경화시킨다. 전기 기계의 코일을 절연시키기 위한 또 다른 방법으로는, "B" 단계의 고분자 수지로 충분히 덮인 층상의 테이프로써 코일 또는 스트랜드를 표준 휘감기 방식으로 감는데, 목적하는 권취수(number of laps)로 코일 또는 스트랜드에 감겨질 때까지 감은 후, 약 160℃ 내지 약 180℃ 범위의 온도에서 상기 코일 또는 스트랜드에 열 및 압력을 가하여 상기 고분자 물질이 겔화되도록 유도하는 것이다. 상기 가열 및 가압 조작 중에 "B" 단계 고분자 물질의 점도는 초기에 하락하고, 코일에 최종 형상을 부여하도록 채택된 프레스에 의해 과잉의 수지가 코일로부터 짜내어진다.One way to insulate the coil is to wind the coil by conventional lap winding techniques and then put it into a coil forming apparatus. Using a vacuum-pressure-impregnating (VPI) process, the tape wound coil is impregnated with a suitable insulator material, such as an uncured polymer material, to fill all voids and gaps in the wrapped insulator and to heat the coil. The coil and the insulator, which are composites, are cured by a polymerization process. Another way to insulate the coils of an electrical machine is by laminating the coils or strands in a standard winding fashion with a layered tape sufficiently covered with polymer resin of the "B" stage, with coils of the desired number of laps. Or after being wound up to the strands, by applying heat and pressure to the coils or strands at temperatures ranging from about 160 ° C. to about 180 ° C. to induce the polymer material to gel. During the heating and pressing operation, the viscosity of the "B" stage polymeric material initially drops and excess resin is squeezed out of the coil by a press adapted to give the coil a final shape.

마이카 테이프는 절연 코일을 제작하는 데 어느 방법을 사용하는가에 따라 조성이 달라진다. VPI 공정에 있어서는, 수지 함량이 비교적 낮은 테이프가 사용된다. 상기 테이프는 매우 유연성이고, 비접착성이며 건조한 테이프이고, 빼어난 흡수능을 갖는 것으로 구별된다. 따라서 이들은 고전압 기계 (1000 MVA 까지)에 사용된다. 함침될 수 있는 테이프를 제조하기 위해서는, 운모지(mica paper)를 용제 매체 중의 에폭시 수지에 함침시킨 후, 지지체와 합할 수 있다. 대안적으로는, 고체 수지를 운모 시트 상에 또는 지지에 상에 직접 흩뿌린 후, 상기 두 성분을 압력과 열로 함께 적층 할 수 있다. 수지 함량은 통상 테이프의 총 중량에 대해 3% 내지 25%이다. 비-VPI 공정에 있어서는, 테이프는 통상, 에폭시 수지로 고도 함침된 운모지로 이루어진다. 수지 함량은 보통 테이프의 총 중량에 대해 25% 내지 50%이다. 제조 중에, 에폭시 수지는 B 단계로 부분 경화된다.The composition of the mica tape depends on which method is used to fabricate the insulated coil. In the VPI process, tape with a relatively low resin content is used. The tapes are distinguished by being very flexible, non-adhesive, dry tapes and having excellent absorbency. They are therefore used in high voltage machines (up to 1000 MVA). To produce a tape that can be impregnated, mica paper can be impregnated with the epoxy resin in the solvent medium and then combined with the support. Alternatively, the solid resin can be sprayed directly onto the mica sheet or onto the support, and then the two components can be laminated together by pressure and heat. The resin content is usually 3% to 25% by weight of the total weight of the tape. In a non-VPI process, the tape usually consists of mica paper highly impregnated with an epoxy resin. The resin content is usually 25% to 50% by weight of the tape. During manufacture, the epoxy resin is partially cured in step B.

전기 발전에 사용되는 것과 같은 고전압 발전기, 또는 고전압 모터에서는, 어떤 주어진 절연체용 물질의 저항 전압에 대한 요구조건이 증가하여, 절연체 두께 및 권취 층의 수가 증가하게 되었다. 그러나 두께가 증가하면 권취물(winding)과 적층된 고정자(stator) 코어 사이의 열전달이 동시에 저하되어, 발열손실에 문제가 생긴다. 또한, 어떤 주어진 고정자의 형상에 있어, 권취물은 전도체 단면이 작아지도록 고안되어, 발전되는 전력이 감소되도록 해야 한다. 따라서 본 발명의 목적은 유전체 활용 (저항 전압)이 향상되고 열 활용 (내열성)도 향상된, 개선된 절연 물질을 제공하는 것이다.In high voltage generators, or high voltage motors such as those used in electrical generation, the requirements for the resistance voltage of any given insulator material have increased, resulting in an increase in the insulator thickness and the number of winding layers. However, as the thickness increases, heat transfer between the windings and the laminated stator cores decreases at the same time, causing a problem in heat generation loss. In addition, for any given stator shape, the windings must be designed to reduce the conductor cross-section so that the power generated is reduced. It is therefore an object of the present invention to provide an improved insulation material which has improved dielectric utilization (resistance voltage) and improved heat utilization (heat resistance).

발명의 개요Summary of the Invention

놀랍게도, 무연사(twist-free yarn)로 구성된 유리섬유 층을 기재로 하는 운모/유리 복합체가 대형 전기 기계에 사용되거나, 매우 높은 온도에서 와이어를 절연하는 데 사용될 때, 향상된 절연 특성을 갖는다는 사실이 발견되었다. 한 측면으로는, 본 발명은 유리섬유 층 및 그 위에 설치된 운모 층을 포함하는 전기절연 물질로서, 유리섬유가 무연사를 포함하는 것인 전기절연 물질에 관한 것이다.Surprisingly, the fact that mica / glass composites based on glass fiber layers composed of twist-free yarns have improved insulation properties when used in large electrical machines or when insulating wires at very high temperatures. This was found. In one aspect, the present invention relates to an electrically insulating material comprising a glass fiber layer and a mica layer disposed thereon, wherein the glass fiber comprises unleaded yarn.

본 발명은 유리섬유 층 및 상기 유리 층상에 설치된 운모 층을 포함하는 전기절연 물질에 관한 것이며, 상기 유리섬유 층은 무연사로 구성된다. 유리섬유 층은 유리 직물, 특히 직조된 직물이어도 되고, 평행한 유리 필라멘트 또는 스트랜드의 층일 수 있다. 한 바람직한 실시양태에서는, 상기 전기절연 물질이 마이카 테이프이다.The present invention relates to an electrically insulating material comprising a glass fiber layer and a mica layer provided on the glass layer, wherein the glass fiber layer is composed of non-twisted yarn. The fiberglass layer may be a glass fabric, in particular a woven fabric, and may be a layer of parallel glass filaments or strands. In one preferred embodiment, the electrically insulating material is a mica tape.

본 발명의 전기절연 물질에 사용되는 유리섬유는, Burton 등에 허여되고 내용 전체가 본원에 참조로서 인용된 미국특허 제 6,581,257 호에 기재된 것과 같은 무연사 (비연사(untwisted) 또는 무연(zero-twist) 유리사라고도 함)로 구성된다. 상기 특허는 비연사 스트랜드의 경사 빔(warp beam)의 제조 방법에 대해 개시한다. 연사(twisted yarn)를 제조하는 한 통상적인 방법에서는, 방사 패키지 홀더가 고정되어 있어, 방사(yarn)가 패키지의 외곽 또는 내부 원주 주위를 공전하여 방사에 꼬임(twist)이 부여된다. Burton의 특허 방법에서는, 방사 패키지가 조작의 라인 속도로 회전한다. 방사는 방사 꾸러미가 회전하여 방사에 꼬임을 부여하지 않는 방식으로 방출된다. 이 방사는 더 얇고 더 강한 직물을 직조하는 데 사용될 수 있는 한편, 연사로 구성된 통상의 유리섬유에 비해 개선된 전기적 및 열적 특성을 가진 제품을 산출한다.Glass fibers used in the electrically insulating materials of the present invention are lead-free (untwisted or zero-twist), such as those described in US Pat. No. 6,581,257, which is incorporated herein by reference in its entirety. Also known as glass yarn). The patent discloses a method for producing warp beams of non-twisted strands. In one conventional method of making twisted yarns, the spinning package holder is fixed so that yarn spins around the outer or inner circumference of the package, imparting twist to the spinning. In Burton's patented method, the spinning package rotates at the line speed of operation. The radiation is emitted in such a way that the spinning bundle does not rotate and give twist to the radiation. This spinning can be used to weave thinner and stronger fabrics, while yielding products with improved electrical and thermal properties compared to conventional fiberglass composed of twisted yarns.

무연사는 통상의 연사처럼 밧줄 같다기보다는 리본 같으며, 매끄러운 표면을 갖는, 더 납작하고 더 얇은 직물을 산출한다. 상기 방사를 이루는 섬유는 통상 직경이 약 5 마이크론밖에 되지 않는다. 무연사로부터 직물을 제조하는 방법은 유리 방사를 직조하는 통상의 방법들과도 상이하여, 섬유가 패키지로부터 풀릴 때 최종 직물 마감이 적용될 수도 있다. 이는, 더 깨끗한 직물이자, 적어도 통상적인 방사로 제조된 직물만큼 강하기도 한 직물을 산출한다.Unleaded yarn yields a flatter, thinner fabric that is more ribbon-like and has a smoother surface than a rope-like one like conventional yarn. The spinning fibers are typically only about 5 microns in diameter. The method of making the fabric from unleaded yarn is also different from conventional methods of weaving glass spinning, so that the final fabric finish may be applied when the fibers are unwound from the package. This yields a fabric that is cleaner and at least as strong as the fabric produced by conventional spinning.

유리섬유 층은 통상 직조된 유리 직물이지만, 충분히 강하고 얇은 직물이기만 하면 부직포가 사용될 수도 있다. 무연사로 구성된 필라멘트 또는 스트랜드도 유리섬유 층에 사용될 수 있는데; 이 경우에는, 본 발명의 전기절연 물질이 필라멘트형 마이카 테이프이다. 본 발명의 전기절연 물질에 사용하기에 특히 적당한 직포는 펜실베이니아주 이스트 버틀러(East Butler)의 Dielectric Solutions 사로부터 GlasFab

Direct란 상표명 하에 직물 스타일 1297 또는 1299로 입수가능하다. The fiberglass layer is usually a woven glass fabric, but nonwovens may be used so long as it is a sufficiently strong and thin fabric. Filaments or strands composed of lead-free yarn may also be used in the fiberglass layer; In this case, the electrically insulating material of the present invention is a filamentary mica tape. Particularly suitable woven fabrics for use in the present electrically insulating materials are GlasFab from Dielectric Solutions, East Butler, Pennsylvania.

Available in textile style 1297 or 1299 under the trade name Direct.

유리 무연사로 구성된 전기절연 물질, 특히 마이카 테이프는, 특히 고온 고전압 전기 모터의 코일 및 고온 환경에서 사용되는 와이어를 위한 절연체로서, 전통적인 연사로는 쉽게 달성되지 않는 현저한 장점을 제공한다. 이러한 장점으로는, 통상의 테이프와 동일한 두께에 있어 테이프 내 운모 함량이 더 높은 점, 또는 동일한 운모 함량에 있어 더 얇은 절연체, 높은 인장강도, 더 낮은 수지 함량, 및 향상된 전압 내구성이 포함된다. Electrically insulating materials composed of glass leadless yarns, in particular mica tapes, provide in particular an insulator for coils of high temperature high voltage electric motors and wires used in high temperature environments, which offer significant advantages that are not easily achieved with conventional yarn. These advantages include higher mica content in the tape at the same thickness as conventional tape, or thinner insulators, higher tensile strength, lower resin content, and improved voltage durability at the same mica content.

무연사는 직물로 직조 될 때 연사보다 더 편평하고, 그 직물은 연사로 구성된 직물에 비해 더 얇다. 이는, 전형적인 유리 섬유/운모지 복합체의 어떤 주어진 최종 두께에 대해, 그 구조물에 운모지를 더 첨가할 수 있다는 것을 의미한다. 절연 복합체의 목적하는 특성을 제공하는 것은 운모지이므로, 운모 함량을 실질적으로 증가시키는 것이 바람직할 것이다. 예를 들면, 전형적인 구조물은 2 밀(mil)의 유리직물과 3 밀의 운모지가 될 것이다. 무연사로 구성된 직물을 사용하면, 동일한 구조물이 1.2 밀의 직물과 3.8 밀의 운모지로 재고안될 수 있다. 이것은 운모 함량이 27% 증가한 것이다. 이를 또 다른 관점에서 본 것이 운모 대 유리의 비율을 평가하는 것이다. 첫 번째 예에서, 운모 대 유리 비는 1.5인데 비해, 편평한 방사의 예에서는 3.2이다. 그러한 일차 절연체 성분의 증가는 모터 및 발전기 제조업자로 하여금 절연체에 대한 중점을 증가시켜 디자인에 구리를 더 첨가하게 할 수 있다. 어떤 주어진 기계 크기에 있어서, 이는 전력 출력이 더 많아지게 할 수 있다. 또 다른 경우에서는, 절연체의 두께를 감소시키는 것이 바람직할 수도 있다. 발전기의 코일 상의 절연체 벽이 얇아지면 열전도도가 향상되어, 장치로 하여금 냉각기를 작동시키게 하고, 이는 작동 수명을 향상시키게 할 수 있다. 표준 유리 직물을 무연사로 구성된 것으로 대체시킴으로써, 기계적 또는 전기적 특성, 특히 인장강도를 희생시키지 않고도 더 얇은 절연 물질을 생산할 수 있게 된다. Non-twisted yarns are flatter than twisted yarns when woven into a fabric, and the fabric is thinner than a fabric composed of twisted yarns. This means that for any given final thickness of a typical glass fiber / mica paper composite, more mica paper can be added to the structure. Since it is the mica that provides the desired properties of the insulating composite, it would be desirable to substantially increase the mica content. For example, a typical structure would be 2 mil glass fabric and 3 mil mica. Using a non-twisted fabric, the same structure can be reconsidered with 1.2 mil fabrics and 3.8 mil mica. This is a 27% increase in mica content. Another view of this is to assess the ratio of mica to glass. In the first example, the mica-to-glass ratio is 1.5, whereas in the flat spinning example it is 3.2. Such an increase in primary insulator components may allow motor and generator manufacturers to increase the emphasis on insulators and add more copper to the design. For any given machine size, this can result in more power output. In another case, it may be desirable to reduce the thickness of the insulator. Thinning of the insulator wall on the coil of the generator improves thermal conductivity, causing the device to operate the cooler, which can improve operating life. By replacing standard glass fabrics with those made from non-twisted yarns, thinner insulating materials can be produced without sacrificing mechanical or electrical properties, especially tensile strength.

무연사 필라멘트는 직조 교차점(weave crossover)에서 서로를 절단하지 않으므로, 더 얇은 직물이 통상 연사로 구성된 동일한 두께의 직물에 비해 더 높은 인장강도를 갖는다. 복합체 형태에서는, 이것은 운모 대 유리 비의 향상이, 전통적인 원형사(round yarn) 기재의 유리 직물에서와 같이 인장강도의 희생으로 이루어지는 것이 아님을 의미한다. 이는, 운모지 유리 복합체가 사용자의 최종 사용시 높은 인장강도를 요구한다는 점에서 유의미하다.Non-twisted filaments do not cut each other at weave crossover, so thinner fabrics usually have higher tensile strength than fabrics of the same thickness composed of twisted yarns. In the composite form, this means that the improvement of the mica to glass ratio is not made at the expense of tensile strength as in traditional round yarn based glass fabrics. This is significant in that mica glass composites require high tensile strength in the end use of the user.

무연사 필라멘트는 연사 기재 직물에 비해 직물을 운모지에 접합시키는 데 상당히 더 넓은 표면적을 제공한다. 유리 직물과 운모지 상이의 계면에서의 접합은 종종 사용자의 적용 중에 고장점(point of failure)이 된다. 따라서 이 계면 접합을 최대화시키려 한다. 직물 내 무연사의 원래 형상은 연사 기재 직물에 비해 상당히 개선된 접합을 산출한다.Non-twisted filaments provide a significantly larger surface area for bonding the fabric to mica than the twisted yarn based fabrics. Bonding at the interface between the glass fabric and the mica paper is often a point of failure during the user's application. Therefore, this interface is maximized. The original shape of non-twisted yarn in the fabric yields significantly improved bonding compared to twisted yarn based fabrics.

운모지에 대한 본 발명에 따른 전기절연 물질에 사용되는 총 수지 함량은 전형적으로 통상의 물질에서보다 더 낮은데, 그 이유는 유리층의 부피가 더 적기 때문이다. 이는 비용 감소를 초래할 수 있다. 또한, 유기 부피의 감소는 통상 절연체의 전압 내구성 성능의 향상 및 절연체의 열전도성 향상으로 이어진다. The total resin content used in the electrically insulating material according to the invention for mica is typically lower than in conventional materials because of the smaller volume of the glass layer. This can lead to a cost reduction. In addition, the reduction in organic volume usually leads to the improvement of the voltage durability performance of the insulator and the thermal conductivity of the insulator.

본 발명의 전기절연 물질에 있어서, 운모 층은 통상 하나 이상의 고분자 수지에 의해 유리섬유 층에 적층되며, 흔히 둘 이상의 수지가 운모 층을 유리직물에 접합시키는 데 사용된다. 고분자 수지는 열경화성 수지, 특히 에폭시 수지일 수 있다. 바람직한 실시양태에서는, 운모 층 및 유리 직물은 각각 용제 중의 상이한 분자량의 에폭시 수지로 함침된 후 함께 접합된다.In the electrically insulating material of the present invention, the mica layer is usually laminated to the glass fiber layer by one or more polymer resins, and often two or more resins are used to bond the mica layer to the glass fabric. The polymeric resin may be a thermosetting resin, in particular an epoxy resin. In a preferred embodiment, the mica layer and the glass fabric are each impregnated with epoxy resins of different molecular weight in the solvent and then joined together.

본 발명의 전기절연 물질의 운모 층은 통상 운모지의 형태를 띠지만, 운모 박편, 박편 종이 또는 조각(splitting)이 사용될 수도 있다. 무스코바이트 (muscovite) 또는 플로고파이트(phlogopite) 운모가 흔히 입수 가능하며 사용된다. 플로고파이트는 열적 특성 및 열팽창계수가 더 높다. 운모지는 소성 운모지 또는 수첨 붕괴-통합(water disintegrated-integrated) (비소성) 운모지 일 수 있다. 소성 운모지의 전형적인 제조 공정은 다음과 같다: 먼저, 운모 원석을 예를 들면 700 내지 1000℃에서 소성하여 외래 물질을 제거하고, 소정 크기의 조각으로 분쇄한다. 이어서, 제트 워터(jet water)를 운모 조각에 적용하여 미세 자국 운모 입자를 제조한다. 상기 혼합물을 물에 혼합하여 운모 분산액을 제조한다. 그 후, 분산액을 제지 공정으로 처리하여 원단 상에 종이를 제조하고 건조하여 운모지를 수득한다. 본 발명의 전기절연 물질 내 운모 층의 두께는, 복합체가 주요 접지절연체로서 역할을 하는 테이핑 코일 및 하프 바(half bar)에서의 사용에 있어 통상 약 2 밀 (50 ㎛) 내지 약 10 밀 (250 ㎛), 바람직하게는 약 2 밀 내지 약 6 밀 (150 ㎛)의 범위이다. 개별 전도체를 테이프로 감는 데에는, 얇은 테이프가 바람직하며, 그러한 응용분야에서는 운모 층의 두께가 통상 약 0.5 밀 (12 ㎛) 내지 약 10 밀, 바람직하게는 약 1 밀 내지 약 4 밀 (100 ㎛), 더욱 바람직하게는 약 1 밀 내지 약 3 밀의 범위이다. 유리의 두께는 통상 약 0.5 밀 내지 약 10 밀, 바람직하게는 약 0.8 (20 ㎛) 내지 약 5 밀 (125 ㎛)의 범위이다. 본 발명의 전기절연 물질을 제조하는 데 사용되는 수지는, 수지의 열적, 기계적 및 전기적 특성을 포함하는, 최종 사용에서 요구되는 성능 기준에 따라 선택된다. 예를 들면, IEEE 275에는 열 노화 및 기계적 스트레스의 조건 하에 적층물의 기계적 및 전기적 특성을 평가하는 절차가 기재되어 있고; 기타 절차는 당해 분야에 공지되어 있다. 올바른 엔지니어링 분야의 판단을 통해 선택된 것이면 어떤 수지 시스템도 사용할 수 있다. 적당한 수지 시스템에는 열경화성 에폭시 수지, 특히 에폭시 페놀릭 노볼락 수지, 부타디엔계 수지, 폴리에스테르, 실리콘, 비스말레이미드 및 시아네이트 에스테르가 포함된다. 적당한 에폭시 수지의 예에는 비스(3,4-에폭시-6-메틸-시클로헥실 메틸)아디페이트, 비닐 시클로헥산 디옥사이드, 또는 폴리페놀 에폭시 수지의 글리시딜 에테르, 예컨대 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 에폭시 수지, 페놀 폼알데하이드 노볼락 폴리글리시딜 에테르 에폭시 수지, 에폭시 크레졸 노볼락 또는 이들의 혼합물이 포함된다. 수지 함량은 VPI 공정에서의 사용에 있어 약 3 중량% 내지 약 25 중량%, 바람직하게는 약 5 중량% 내지 약 18 중량%의 범위일 수 있다. 고수지 함량의 테이프를 필요로 하는 공정에 있어서는, 수지 함량이 통상 약 25 중량% 내지 약 50 중량%, 바람직하게는 약 27 중량% 내지 약 45 중량%의 범위이다.The mica layer of the electrically insulating material of the present invention usually takes the form of mica paper, but mica flakes, flake paper or splitting may also be used. Muscovite or phlogopite mica are commonly available and used. Flogoites have higher thermal properties and thermal expansion coefficients. Mica may be calcined mica or water disintegrated-integrated (non-plastic) mica. A typical manufacturing process for calcined mica paper is as follows: First, mica gemstones are calcined, for example, at 700 to 1000 ° C. to remove foreign substances and ground to pieces of predetermined size. Jet water is then applied to the mica flakes to produce fine track mica particles. The mixture is mixed with water to prepare a mica dispersion. The dispersion is then treated by a papermaking process to produce paper on fabric and dried to yield mica paper. The thickness of the mica layer in the electrically insulating material of the present invention is typically from about 2 mils (50 μm) to about 10 mils (250) for use in taping coils and half bars where the composite serves as the main ground insulator. Microns), preferably in the range of about 2 mils to about 6 mils (150 microns). Thin tapes are preferred for winding individual conductors to tape, and in such applications the thickness of the mica layer is usually from about 0.5 mil (12 μm) to about 10 mils, preferably from about 1 mil to about 4 mils (100 μm) More preferably from about 1 mil to about 3 mil. The thickness of the glass is usually in the range of about 0.5 mil to about 10 mil, preferably about 0.8 (20 탆) to about 5 mil (125 탆). The resin used to make the electrically insulating material of the present invention is selected according to the performance criteria required for the end use, including the thermal, mechanical and electrical properties of the resin. For example, IEEE 275 describes a procedure for evaluating the mechanical and electrical properties of a laminate under conditions of thermal aging and mechanical stress; Other procedures are known in the art. Any resin system can be used, as long as it is selected through the judgment of the right engineering discipline. Suitable resin systems include thermoset epoxy resins, in particular epoxy phenolic novolac resins, butadiene-based resins, polyesters, silicones, bismaleimides and cyanate esters. Examples of suitable epoxy resins include glycidyl ethers of bis (3,4-epoxy-6-methyl-cyclohexyl methyl) adipate, vinyl cyclohexane dioxide, or polyphenol epoxy resins such as bisphenol A diglycidyl ether epoxy Resins, phenol formaldehyde novolac polyglycidyl ether epoxy resins, epoxy cresol novolacs or mixtures thereof. The resin content may range from about 3% to about 25% by weight, preferably from about 5% to about 18% by weight for use in the VPI process. In processes requiring tapes of high resin content, the resin content typically ranges from about 25% to about 50% by weight, preferably from about 27% to about 45% by weight.

일부 실시양태에서는, 본 발명의 전기절연 물질이 에폭시-무수물 수지 시스템의 경화를 촉진할 수 있는 화합물 또는 조성물을 부가적으로 함유한다. 이들 물질은 VPI 공정에서 사용되는데, 여기서는 촉진제를 포함하는 마이카 테이프가 산 무수물을 함유하는 VPI 에폭시 수지에 함침된다. 상기 촉진제는 테이프 내에서 VPI 에폭시 수지 중 무수물을 기준으로 하는 화학양론적 비율로 존재한다. 전형적인 금속 촉진제에는 나프탄산아연, 옥탄산아연, 옥탄산구리, 옥탄산크로뮴, 및 옥탄산주석이 포함된다. 트리스(디메틸아미노메틸)페놀과 같은 삼차 아민을 비롯하여 에틸메틸이미디졸과 같은 이미디졸이 또한 효과적이다. 수지 중의 무수물에는 메틸시클로펜타디엔의 말레산 무수물 부가생성물 (메틸나드산 무수물), 나드산 무수물(nadic anhydride), 헥사히드로프탈산 무수물, 도데세닐 석신산 무수물, 프탈산 무수물 및 파이로멜리트산 무수물이 포함될 수 있다.In some embodiments, the electrically insulating material of the present invention additionally contains a compound or composition capable of promoting curing of the epoxy-anhydride resin system. These materials are used in the VPI process, where a mica tape comprising an accelerator is impregnated into a VPI epoxy resin containing acid anhydride. The promoter is present in the tape in a stoichiometric ratio based on anhydride in the VPI epoxy resin. Typical metal promoters include zinc naphthanate, zinc octanoate, copper octanoate, chromium octanate, and tin octanoate. Imideazoles such as ethylmethylimidazole as well as tertiary amines such as tris (dimethylaminomethyl) phenol are also effective. Anhydrides in the resin include maleic anhydride adducts of methylcyclopentadiene (methylnadic anhydride), nadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, dodecenyl succinic anhydride, phthalic anhydride and pyromellitic anhydride Can be.

본 발명의 전기절연 물질은 당해 분야에 공지된 임의의 통상적 공정에 의해 제조될 수 있다. 이와 같은 공정은 미국특허 제 4,704,322 호, 미국특허 제 4,286,010 호, 미국특허 제 4,374,892 호에 기재되어 있으며, 이들의 내용은 본원에 참조로서 인용되어 있다. 본 발명에 따른 마이카 테이프의 기본적인 제조방법은 운모지 및/또는 유리 직물을 수지에 함침시키고, 이들 둘을 적층하는 것이다The electrically insulating material of the present invention may be prepared by any conventional process known in the art. Such processes are described in US Pat. No. 4,704,322, US Pat. No. 4,286,010, US Pat. No. 4,374,892, the contents of which are incorporated herein by reference. The basic method of making a mica tape according to the invention is to impregnate the mica and / or glass fabric in the resin and laminate them together.

고분자 필름, 예를 들어 폴리에스테르 또는 폴리이미드는 본 발명의 전기절연 물질 내에서 보통 한쪽 또는 양쪽의 외표면 상에 포함될 수 있다. 고분자 매트가 또한 고분자 필름 대신에 또는 그에 더하여 사용될 수 있다. 고분자 매트는 통상 두께가 약 0.8 내지 3 밀인 부직포, 특히 폴리에스테르 부직포로 구성된다. 상기 필름 또는 매트는 테이핑 과정 중에 운모 층을 손상으로부터 보호한다. 또한 개별 전도체의 절연체의 코로나 열화에 대한 보호를 제공하는 것도 유리할 수 있으므로, 일부 응용분야에서는 코로나 저항 물질이 절연 물질에 첨가될 수도 있다. 미국특허 제 5,989,702 호 및 캐나다 특허 제 1,168,857 및 제 1,208,325 호는 서브마이크론 크기의 알루미나 또는 실리카 입자와 같은 다양한 화합물을, 개별 전도체 또는 고분자 필름을 코팅하는 데 사용되는 고분자 조성물에 첨가하는 예를 제공한다. DuPont 사의 KAPTON

CR이 코로나 저항 물질을 함유하는 적당한 고분자 필름의 예이다. 알루미나 또는 실리카 입자의 첨가는 전도체 절연의 열전달 특성을 또한, 개선시킬 수도 있다.Polymeric films, such as polyesters or polyimides, may be included on one or both outer surfaces, usually in the electrically insulating material of the present invention. Polymeric mats may also be used in place of or in addition to polymeric films. Polymeric mats usually consist of nonwovens, in particular polyester nonwovens, having a thickness of about 0.8 to 3 mils. The film or mat protects the mica layer from damage during the taping process. It may also be advantageous to provide protection against corona degradation of the insulators of the individual conductors, so in some applications corona resistant materials may be added to the insulating material. US 5,989,702 and Canadian 1,168,857 and 1,208,325 provide examples of adding various compounds, such as submicron sized alumina or silica particles, to polymeric compositions used to coat individual conductors or polymeric films. DuPont's KAPTON

CR is an example of a suitable polymer film containing a corona resistant material. The addition of alumina or silica particles may also improve the heat transfer properties of conductor insulation.

본 발명에 따른 절연된 전기 전도체의 제조 방법에는 상기 기술한 바와 같이 전기전도체를 전기절연 물질, 특히 마이카 테이프로 감싸고, 감싸진 전도체를 가열하여 수지를 경화시키는 것을 포함한다. 특히, 회전성 전기 기계용 코일과 같은 전도체는 통상적인 권취 기법으로 감아서 코일 형성 장치에 넣을 수 있다. VPI 공정을 이용하여 테이프가 감긴 코일을 미경화 고분자 수지와 같은 적당한 절연체 물질에 함침하여, 휘감긴 절연체 내의 공극 및 간극을 충진시킬 수 있다. 이어서 상기 코일을 가열하여, 중합 공정에 의해 복합체 코일 및 절연체를 경화시킬 수 있다. 대안적인 방법은 휘감는 방식으로 마이카 테이프로 코일을 감는데, 목적하는 권취수로 코일 또는 스트랜드에 감겨질 때까지 감은 후, 코일 또는 스트랜드에 열 및 압력을 가하여 상기 고분자 물질이 겔화되도록 유도하는 것이다. 상기 가열 및 가압 조작 중에는 테이프 내 "B" 단계 고분자 물질의 점도가 통상 초기에는 하락하고, 코일에 최종 형상을 부여하기 위해 이용되는 프레스에 의해 과잉의 수지가 코일로부터 짜내어진다. The method for producing an insulated electrical conductor according to the present invention includes wrapping the electrical conductor with an electrically insulating material, in particular mica tape, as described above, and heating the wrapped conductor to cure the resin. In particular, a conductor, such as a coil for a rotary electric machine, can be wound into a coil forming apparatus by a conventional winding technique. Tape wound coils may be impregnated into a suitable insulator material, such as an uncured polymer resin, using the VPI process to fill voids and gaps in the wrapped insulator. The coil can then be heated to cure the composite coil and insulator by a polymerization process. An alternative method is to wind the coil with mica tape in a wound manner, winding it onto the coil or strand with the desired winding water, and then applying heat and pressure to the coil or strand to cause the polymer material to gel. During the heating and pressing operation, the viscosity of the " B " polymer material in the tape normally drops initially, and excess resin is squeezed out of the coil by a press used to give the coil a final shape.

운모지/유리 직물 복합체를 사용하여 개별 와이어를 절연시키는 데에는, 목적하는 더 얇은 절연체를 제조하기 위해 얇은 유리를 이용할 수 있다. 역시, 동일한 허용 공간에 있어서는, 더 얇은 절연체가 절연체 내 운모의 양을 감소시킴 없이 더 많은 양의 구리를 허용할 것이고, 이는 더 많은 양의 전력 생산으로 이어진다. 또한, 유리 직물의 높은 인장강도로 인해, 복합체 절연체의 인장강도는 케이블 절연체로서 사용되는 통상의 마이카 테이프와 동일하거나 오히려 더 높다. 운모 복합체 내의 연사 기재 직물은 감겨진 전도체 내에서 심한 융기의 원인이 된다. 무연사는 더 매끄럽고 더 얇은 랩을 산출한다. 절연된 원형 와이어의 경우, 전도체 상에 압출될 때 매끄러운 표면이 바람직하다. 와이어 상의 최종 압출 층은 더 얇고 더 매끄러울 수 있다. 고온 케이블 절연체에 사용되는 수지는 고온 사용 조건 하에서 성능을 내도록 선택하며, 통상 실리콘 수지가 사용되지만, 응용분야에서 성능 기준을 충족시키는 수지는 어느 것이나 사용할 수 있다.In insulating individual wires using mica / glass fabric composites, thin glass can be used to produce the desired thinner insulator. Again, in the same permissible space, thinner insulators will allow greater amounts of copper without reducing the amount of mica in the insulator, which leads to higher amounts of power production. In addition, due to the high tensile strength of the glass fabric, the tensile strength of the composite insulator is the same or rather higher than conventional mica tapes used as cable insulators. Yarn based fabrics in mica composites cause severe bumps in the wound conductor. Unleaded yarn produces smoother and thinner laps. In the case of insulated circular wires, a smooth surface is desirable when extruded onto the conductor. The final extruded layer on the wire can be thinner and smoother. The resins used in the high temperature cable insulators are chosen to perform under high temperature use conditions, and typically silicone resins are used, but any resin that meets the performance criteria in the application can be used.

고온에서 작동할 수 있는 케이블, 와이어 또는 전도체는 본 발명에 따른 마이카 테이프로 구리 와이어와 같은 전도체를 감싸서 제조할 수 있다. 일부 응용분야에서는, 감싸진 조립체를 가열하여 마이카 테이프 내의 수지를 경화할 수도 있다. 고온 배선용 전기절연 물질은 통상 실리콘 수지를 기재로 한다. 본원에 참조로서 인용된 미국특허 제 4,034,153 호 및 제 6,079,077 호는 통상의 마이카 테이프를 사용하여 절연된 케이블을 제조하는 방법에 대해 기술하고 있다. 미국특허 제 4,034,153 호에 기재된 바와 같은 마이카 테이프의 플라스틱 필름 및/또는 부가적 층은 본 발명에 따른 절연 케이블의 제조방법에 필요하다는 점에 주목해야 한다. 고온 전기전도체는 통상 UL 5107, 5127 또는 5128, 또는 IEC 331 또는 332의 요구조건을 충족시키며, 전기제품의 접속도(hook-up) 또는 리드선(lead wire)에 있어서는 450℃까지, 바람직하게는 600℃까지의 온도에서, 그리고 전력 케이블, 지시 케이블(command cable), 신호 및 제어 케이블, 고온 케이블 및 내화성 배선 및 케이블에 있어서는 750℃까지의 온도에서 작동할 수 있다. 이러한 전도체는 선박 및 근해 플랫폼에서, 터널, 제철소 및 원자력 발전소에서 폭넓게 사용된다.Cables, wires or conductors capable of operating at high temperatures can be produced by wrapping a conductor such as copper wire with the mica tape according to the invention. In some applications, the wrapped assembly may be heated to cure the resin in the mica tape. Electrically insulating materials for high temperature wiring are usually based on silicone resins. US Pat. Nos. 4,034,153 and 6,079,077, incorporated herein by reference, describe a method for making insulated cables using conventional mica tapes. It should be noted that plastic films and / or additional layers of mica tapes as described in US Pat. No. 4,034,153 are required for the method of making the insulated cable according to the invention. High temperature electrical conductors typically meet the requirements of UL 5107, 5127 or 5128, or IEC 331 or 332, and up to 450 ° C, preferably 600, for hook-up or lead wires of electrical appliances. It can operate at temperatures up to 캜 and at temperatures up to 750 캜 for power cables, command cables, signal and control cables, high temperature cables and fire resistant wiring and cables. Such conductors are widely used in ships and offshore platforms, in tunnels, steel mills and nuclear power plants.

실시예Example 1 One

중량 평균 분자량이 대략 1,800인 폴리부타디엔 수지 (Lithene AH, Lithium Corporation of America 사) 4,086 g을, 대략 41 g의 디큐밀 퍼옥사이드 경화제를 함유하는 톨루올 8,172 g에 용해시켜, 33.4 중량% 고체분의 용액을 제조하였다.4,086 g of polybutadiene resin (Lithene AH, Lithium Corporation of America) having a weight average molecular weight of approximately 1,800 was dissolved in 8,172 g of toluol containing approximately 41 g of dicumyl peroxide curing agent, The solution was prepared.

두께가 대략 2 밀인 무스코바이트 시트를 약 1.2 밀 두께의 GlasFab

Direct 유리 직포(scrim) (Dielectric Solutions 사)와 접촉시키고, 상기 폴리부타디엔 수지 용액을 상기 유리 직포를 통해 운모 시트 위에, 그리고 시트 내로 롤러 코팅하였다. 이어서, 이소프렌-부타디엔 A-B-A 블록 공중합체 접합제 용액을 포함하는 고분자 실링 층을 유리 직포 상에 롤러 코팅하였다. 본 특정 실시예에서 실링 층은 6.7 파운드의 톨루엔, 1.32 g의 항산화제 (Irganox 101, Ciba Geigy 사), 디알릴티오디프로파네이트 0.66 g, Weston 618 항산화제 0.66 g, 및 이소프렌-부타 디엔 A-B-A 블록 공중합체 (Kraton 1107) 0.58 파운드를 포함하는 용액으로부터 주형한 것이다. 이와 같이 코팅된 테이프를 플래튼(platen) 아래로부터, 약 375℃ 내지 450℃의 플래튼 온도에서 가열하였다. 코팅을 도포한 후, 테이프 (테이프 #1)를 약 325℉의 건조 오븐에서 열처리하여, 실질적으로 끈적임이 없는 상태가 되게는 하지만 폴리부타디엔의 경화를 개시하지는 않는 한정 시간 내로 열처리하였다. 건조 오븐에서 꺼낼 때, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 한 층을 마이카 테이프에서 유리 직포 반대편에 약 0.25 밀 두께로 도포하였고, 상기 복합체를 약 300℉에서 가열된 캘린더 롤러 사이로 통과시켰다.Muscobite sheets approximately 2 mils thick were prepared with a GlasFab of approximately 1.2 mils thick.

Contact was made with Direct glass scrim (Dielectric Solutions) and the polybutadiene resin solution was roller coated onto and into the mica sheet through the glass woven fabric. Subsequently, a polymer sealing layer comprising an isoprene-butadiene ABA block copolymer binder solution was roller coated onto a glass cloth. In this particular example, the sealing layer is 6.7 pounds of toluene, 1.32 g of antioxidant (Irganox 101, Ciba Geigy), 0.66 g of diallylthiodipropaneate, 0.66 g of Weston 618 antioxidant, and isoprene-butadiene ABA Block copolymer (Kraton 1107) was molded from a solution containing 0.58 pounds. The tape thus coated was heated from below the platen at a platen temperature of about 375 ° C. to 450 ° C. After application of the coating, the tape (tape # 1) was heat treated in a drying oven at about 325 ° F., and within a limited time that left the sticky state substantially but did not initiate curing of the polybutadiene. When taken out of the drying oven, a layer of polyethylene terephthalate film was applied on a mica tape opposite the glass woven fabric about 0.25 mils thick and the composite was passed between heated calender rollers at about 300 ° F.

두 번째 샘플 (테이프 #2)을 첫 번째 샘플과 동일한 방식으로, 그러나 첫 번째 샘플의 블록 공중합체 층 상에 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 부가적 층을 포함하도록 형성하였다. 이 폴리에스테르 층은 첫 번째 샘플의 첫 번째 폴리에스테르 층과 동일한 방식으로 동일한 위치에 도포하였다. 각각의 테이프의 특성을 표 I에 나타내었다. 양 테이프 모두 잔류 용매 (톨루올) 함량이 약 0.5 중량%였다.The second sample (tape # 2) was formed in the same manner as the first sample, but with an additional layer of polyethylene terephthalate film on the block copolymer layer of the first sample. This polyester layer was applied at the same location in the same manner as the first polyester layer of the first sample. The characteristics of each tape are shown in Table I. Both tapes had a residual solvent (toluol) content of about 0.5% by weight.

[표 I]TABLE I

테이프 #1Tape # 1 테이프 #2Tape # 2 결합제 함량, %:Binder Content,%: 20-2520-25 20-2520-25 두께: (ASTM D374, 방법 C)Thickness: (ASTM D374, Method C) 0.0050"0.0050 " 0.0053"0.0053 " 대략의 중량, lbs/sq.ft.Approximate weight, lbs / sq.ft. 0.0280.028 0.0310.031 Gurley 경직성, Mg. @75℉Gurley Rigidity, Mg. @ 75 ℉ 500500 600600 유전체 강도 V./Mil Avg.:Dielectric Strength V./Mil Avg .: 800800 12001200 바 유전체, KV (반-권취)Bar dielectric, KV (semi-winding) 한 층        One floor 3.13.1 4.54.5 두 층        Two layers 6.96.9 8.58.5 세 층        Three layers 8.98.9 10.510.5 발열손실계수, ℃, 1.4% (40 볼트/밀, 2층 적층물)Exothermic Loss Factor, ° C, 1.4% (40 volts / mil, 2-layer laminate) 155°155 °

표 II에 기재된 바와 같은 다른 수지 시스템을 기재로 한 적층물을 제조하였 다. 선택된 적층물에 대한 발열손실계수(dissipation factor)를 구하고 표에 열거하였다.Laminates were prepared based on other resin systems as described in Table II. The dissipation factor for the selected laminates was obtained and listed in the table.

[표 II]TABLE II

수지 시스템Resin system 적층물Stack 발열손실계수Fever loss coefficient (155℃, 40 볼트/밀)(155 ℃, 40 volts / mil) (( ASTMASTM D150D150 )) 비스페놀 A 무수물 경화 Bisphenol A Anhydride Curing 2 층의 0.006" 운모지2 layer of 0.006 "mica 8.8%8.8% 1 층의 폴리아미드 종이1 layer of polyamide paper 14.7%14.7% 2 층의 폴리아미드 및 운모지2-layer polyamide and mica 14.5%14.5% 노볼락 에폭시* 3% BF3 400 MEANovolac Epoxy * 3% BF3 400 MEA 4 층의 0.004" 운모지4 layers of 0.004 "mica 4.7%4.7% 노볼락 에폭시 3% BF3 400 MEA (핫 멜트)Novolac Epoxy 3% BF3 400 MEA (Hot Melt) -- 노볼락 에폭시* (중간 분자량) 50 phr 페놀릭 노볼락Novolac epoxy * (medium molecular weight) 50 phr phenolic novolac 4 층의 0.004" 운모지4 layers of 0.004 "mica 2.6%2.6% 노볼락 에폭시* (저분자량) 50 phr 페놀릭 노볼락Novolac epoxy * (low molecular weight) 50 phr phenolic novolac 4 층의 0.004" 운모지4 layers of 0.004 "mica 8.8%8.8% 비스페놀 A 에폭시* (저분자량) 50 phr 페놀릭 노발락Bisphenol A Epoxy * (low molecular weight) 50 phr Phenolic Novalak 4 층의 0.004" 운모지4 layers of 0.004 "mica 11.011.0 B-단계 탄화수소 탄성체 (용제 용액)B-stage hydrocarbon elastomer (solvent solution) 4 층의 0.004" 운모지4 layers of 0.004 "mica 0.6%0.6% B-단계 탄화수소 탄성체 (핫 멜트)B-stage hydrocarbon elastomer (hot melt) -- 시판용 탄화수소 제형물** (무용매)Commercially available hydrocarbon formulations ** (solvent free) -- * 이들 주형물은 모두 수지의 아세톤 용액으로부터 제조하였다. ** 클라스 180℃에서 규격화All of these castings were made from acetone solution of resin. ** Standardized at 180 ° C

실시예Example 2:  2: 테이핑Taping 시험 exam

권선절연(turn insulation): 3/4"×100 yd 롤이 표준 패키지이다. 실험용 테이프는 비교용 테이프에서 나타난 선이 없이, 우수한 설치상태(lay-down)를 입증하였다.Turn insulation: 3/4 "x 100 yd rolls are standard package. The test tape demonstrated good lay-down, without the lines shown in the comparative tape.

접지절연: 1 인치 LD 코어 상의 1"×30 yd 롤이 표준 패키지이다. 테이프 패키지가 테이핑 공정 중에 최고 장력 하에서도 안정하게 유지됨이 확인되었다. 역시, 테이프는 매끄럽게 도포되고 매우 균일한 외관을 가졌다.Ground Insulation: 1 "x 30 yd rolls on a 1 inch LD core are standard packages. It was found that the tape package remained stable under the highest tension during the taping process. Again, the tape was applied smoothly and had a very uniform appearance.

코일을 실험용 물질 (코일 #9) 및 두 가지 대조 테이프 (코일 #11 및 코일 #8)를 사용하여 제조하였다. 측면 플레이트를 코일 슬롯부(coil slot section)에 볼트로 고정하여, 코일이 고정자 내에 있을 때 받게 되는 함침 구속(impregnation restraints)을 모사하였다. 모든 전기 시험은 슬롯의 측면 플레이트를 제거하지 않고 수행하였다. 이는 더 높은 팁-업(tip-up) 결과 및 발열손실계수 값을 내는 경향이 있다. 그러나 모든 코일을 동일한 방식으로 시험하였으므로, 결과는 상대적인 것으로 인정할 수 있다.Coils were made using experimental material (coil # 9) and two control tapes (coil # 11 and coil # 8). The side plates were bolted to the coil slot section to simulate the impregnation restraints received when the coil was in the stator. All electrical tests were performed without removing the side plates of the slots. This tends to result in higher tip-up results and exothermic loss factor values. However, because all coils were tested in the same way, the results can be regarded as relative.

코일의 리드선을 활성화시키고, 측정 리드선을 측면 플레이트에 연결함으로써 발열손실계수를 측정하였다. 모든 연결 부위에서 수지 축적물을 제거하였다. 발열손실계수는 실온에서, 그 후 상승된 온도에서, 2 Kv의 전압 하에 측정하였다. 코일의 각각의 말단을 시험하고, 두 결과의 평균을 보고하였다. 코일을 시험 전 한 시간 동안 측정 온도에서 유지함으로써 열평형 상태가 되게 하였다. 결과는 다음과 같다:The heating loss coefficient was measured by activating the lead wire of the coil and connecting the measurement lead wire to the side plate. Resin buildup was removed at all connections. The exothermic loss coefficient was measured at room temperature and then at elevated temperature under a voltage of 2 Kv. Each end of the coil was tested and the average of the two results reported. The coil was brought into thermal equilibrium by keeping it at the measurement temperature for one hour before testing. The result is:

통상 대부분의 물질의 조합은 실온에서 낮은 발열손실계수를 나타낸다. 물질의 온도가 증가되면, 일반적으로 발열손실계수의 증가가 있었다. 이는, VPI 탱크 내 수지와 관련하여 테이프 내 수지가 얼마나 잘 경화되었는가에 대한 함수이다. 또한, 테이프 자체 내의 접합 수지의 전반적인 극성 성질을 나타내는 지표이다. 최적 상태는 제로 증가율을 나타내는 것이며, 실제로는 이 효과를 최소화시키기 위해 노력하는 것이다. 일반적으로 발열손실계수 (DF)가 증가하면, 유전율 상 수가 또한 증가하는 것을 볼 수 있다. 유전율 상수의 증가는 공극 부위에 더 큰 유전 압력을 가하여, 내부 코로나 방전 및 궁극적으로는 절연 실패의 부위가 될 수 있다. 코일 #11 및 9에서 측정한 결과는 우수한 것으로 인정되며, 무수물 경화된 에폭시 시스템과 일치한다.Usually most combinations of materials show low exothermic loss coefficients at room temperature. As the temperature of the material increased, there was generally an increase in the exothermic loss factor. This is a function of how well the resin in the tape cured in relation to the resin in the VPI tank. Moreover, it is an index which shows the general polarity property of the bonding resin in the tape itself. The optimal state is indicative of the rate of zero growth, and in practice is trying to minimize this effect. In general, as the exothermic loss coefficient (DF) increases, the dielectric constant is also seen to increase. Increasing the permittivity constant puts greater dielectric pressure on the voids, which can be a site of internal corona discharge and ultimately insulation failure. The results measured on coils # 11 and 9 are considered to be good and consistent with the anhydride cured epoxy system.

실온에서 발열손실계수를 측정하는 것 외에도, 2 내지 8 Kv 사이의 팁-업을 각 코일의 각 말단에서 측정하였다. 이 측정은 코일을 180℃까지 승온시키기 전후 모두 수행하였다. 고온에 대한 노출 전의 팁업은 절연체가 VPI 수지를 얼마나 잘 수용하였는가를 판단하기 위한 의도였다. 높은 팁-업 값은 높은 공극률로 인한 함침 불량을 반영할 것이다. 고온에 대한 노출 후의 팁-업은 절연체 벽의 기체방출 및 팽창의 결과로서 열적 안정성에 대한 문제점을 나타낼 것이다. 결과는 다음과 같다:In addition to measuring the exothermic loss coefficient at room temperature, tip-up between 2 and 8 Kv was measured at each end of each coil. This measurement was performed both before and after raising the coil to 180 ° C. The tip up prior to exposure to high temperatures was intended to determine how well the insulator accommodated the VPI resin. High tip-up values will reflect poor impregnation due to high porosity. Tip-up after exposure to high temperatures will present problems with thermal stability as a result of gas evolution and expansion of the insulator walls. The result is:

코일은 어느 것도 기체 방출 또는 팽창의 문제점을 나타내지 않았다. 모두 180℃에 노출 후 발열손실계수의 개선을 나타낸다.None of the coils showed problems with gas evolution or expansion. All show an improvement in the exothermic loss factor after exposure to 180 ° C.

이는, 부가적 경화를 받는 절연체에 상응한다. 두 개의 전극 배열을 고려하면 팁-업은 정상적인 것으로 인정된다. 보조 전극이 있으면, 이값은 매우 낮을 것으로 예상된다. 중요한 점은, 실험용 물질 (코일 #9)에 대해서는 실제 팁-업에 증가가 없었고, 대조체와 일치한다는 것이다.This corresponds to an insulator undergoing additional hardening. Considering the two electrode arrangements, the tip-up is considered normal. If there is an auxiliary electrode, this value is expected to be very low. Importantly, there was no increase in the actual tip-up for the experimental material (coil # 9) and matched the control.

발열손실계수에 대해 시험한 코일에서는 슬롯부의 플레이트를 제거하고, 얇은 0.050 ㎛ 단면을 절단하여 구리정렬, 절연체 배치 및 VPI 수지 충진 상태를 육안으로 관찰하였다. 모든 코일의 단면에서 테이프 뒤틀림이 어느 정도 나타났다. 이는 부분적으로는 구리정렬, 테이프 자체의 배치 특성, 및 적용 중의 테이프 인장(tensioning) 때문이다. 모든 단면에서는 포켓(pocket)이 또한 나타났다. 이들 포켓은 공극이 아니며, 실제로는 에폭시 수지로 잘 충진된 것이다. 수지는 반투명하고 샘플은 뒤에서부터 조명되므로, 이들은 공극의 갭처럼 보인다. 하지만, 모든 코일은 VPI 수지로 잘 충진되었다. 이러한 점은 우수한 것으로 인정될 것이다. 코일 11 및 8번의 구리정렬은 9번보다 훨씬 나았다. 아마도 샘플의 성질로 인해 코일 제조의 이러한 측면에는 관심이 덜했던 것 같다.In the coils tested for the exothermic loss coefficient, the plate of the slot was removed, and a thin 0.050 μm cross section was cut to observe the alignment of copper, the insulator arrangement, and the VPI resin filling state visually. Tape warping appeared to some extent in all coil cross sections. This is due in part to copper alignment, the placement properties of the tape itself, and tape tensioning during application. Pockets also appeared in all sections. These pockets are not voids and are actually well filled with epoxy resin. Since the resin is translucent and the sample is illuminated from behind, they look like gaps in the voids. However, all coils were well filled with VPI resin. This would be appreciated. The copper alignment of coils 11 and 8 was much better than nine. Perhaps due to the nature of the sample, less attention was paid to this aspect of coil manufacture.

실시예Example 3: 수지 함량 - 운모/ 3: Resin Content-Mica / 유리 비Glass rain

에폭시 수지 시스템을 사용하여 실시예 1에 기재된 방법에 의해 테이프를 제조하였다. 실험용 테이프는 대조체 2와는, 무연사로 구성된 Dielectric Solutions 사의 유리 직물을 사용하였다는 점에서만 달랐다.Tapes were prepared by the method described in Example 1 using an epoxy resin system. The experimental tape differed from Control 2 only in that it used glass fabric from Dielectric Solutions, which was composed of lead-free yarn.

[표 III]TABLE III

특성characteristic 대조체 1Contrast 1 대조체 2Control 2 실험용Experimental 유리 두께 (밀)Glass thickness (mil) 22 22 1.21.2 운모 두께 (밀)Mica thickness (mil) 33 66 5.65.6 유리 중량 (g/m²)Glass weight (g / m ² ) 27.527.5 27.527.5 28.828.8 운모 중량 (g/m²)Mica weight (g / m ² ) 120120 250250 252252 수지 함량 (중량%)Resin Content (wt%) 4242 27-3327-33 3030 총 두께 (밀)Total thickness (mil) 77 1010 9.359.35 인장 (lb/in)Tensile (lb / in) 110110 110110 150150 운모/유리 두께 비Mica / Glass Thickness Ratio 1.51.5 33 4.74.7 운모/유리 중량 비Mica / Glass Weight Ratio 4.44.4 9.19.1 8.78.7 % 압축% Compression 3030 4040 1/2 권취층 당 압축 후의 두께Thickness after compression per 1/2 winding layer 9.89.8 1212 압축 후의 운모/유리 두께 비Mica / Glass Thickness Ratio After Compression 1.451.45 22 60 vpm: 133 밀 층수60 vpm: 133 mil strata 13.513.5 1111 Tg(℃) 경화 후 10 hrs @150℃10 hrs @ 150 ℃ after Tg (℃) curing 170170 170170 171171 % DF @160℃% DF @ 160 ℃ 10.810.8 10.810.8 3.53.5

상기 실험용 테이프는 대조체 두 가지 모두에 비해 운모/유리 두께 비가 더 높고, 수지 함량이 더 낮으며, 인장강도가 더 높음을 알 수 있다.It can be seen that the test tape has a higher mica / glass thickness ratio, a lower resin content, and a higher tensile strength than both control groups.

Claims (21)

유리섬유 층 및 그 위에 설치된 운모 층을 포함하는 전기절연 물질로서, 유리섬유 층이 유리 무연사(twist-free yarn)를 포함하는 것인 전기절연 물질.An electrically insulating material comprising a glass fiber layer and a mica layer disposed thereon, wherein the glass fiber layer comprises glass twist-free yarns. 제 1 항에 있어서, 유리섬유 층이 직조된 유리 직물인 전기절연 물질.The electrically insulating material of claim 1, wherein the glass fiber layer is a woven glass fabric. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 고분자 수지를 부가적으로 포함하는 전기절연 물질.The electrically insulating material of claim 1, further comprising at least one polymeric resin. 제 2 항에 있어서, 고분자 수지가 열경화성 수지를 포함하는 것인 전기절연 물질.The electrically insulating material of claim 2, wherein the polymer resin comprises a thermosetting resin. 제 2 항에 있어서, 고분자 수지가 하나 이상의 에폭시 수지를 포함하는 것인 전기절연 물질.The electrically insulating material of claim 2, wherein the polymer resin comprises one or more epoxy resins. 제 2 항에 있어서, 고분자 수지가 하나 이상의 실리콘 수지를 포함하는 것인 전기절연 물질.The electrically insulating material of claim 2, wherein the polymer resin comprises one or more silicone resins. 제 3 항에 있어서, 수지 함량이 약 3 중량% 내지 약 25 중량% 범위인 전기절 연 물질.4. The electrically insulating material of claim 3, wherein the resin content is in the range of about 3% to about 25% by weight. 제 3 항에 있어서, 수지 함량이 약 5 중량% 내지 약 18 중량% 범위인 전기절연 물질.4. The electrically insulating material of claim 3, wherein the resin content is in the range of about 5% to about 18% by weight. 제 3 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 경화 촉진제를 부가적으로 포함하는 전기절연 물질.9. An electrically insulating material according to any one of claims 3, 7, and 8, further comprising a curing accelerator. 제 9 항에 있어서, 경화 촉진제가 금속 또는 아민을 포함하는 것인 전기절연 물질.10. The electrically insulating material of claim 9, wherein the cure accelerator comprises a metal or an amine. 제 3 항에 있어서, 수지 함량이 약 25 중량% 내지 약 50 중량% 범위인 전기절연 물질.The electrically insulating material of claim 3, wherein the resin content is in the range of about 25% to about 50% by weight. 제 3 항에 있어서, 수지 함량이 약 27 중량% 내지 약 45 중량% 범위인 전기절연 물질.4. The electrically insulating material of claim 3, wherein the resin content is in the range of about 27% to about 45% by weight. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 테이프 형태인 전기절연 물질.13. Electrically insulating material according to any one of the preceding claims in the form of a tape. 절연된 전기전도체의 제조방법으로서, 상기 방법은 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 전기절연 물질로 전기전도체를 감싸는 단계를 포함하는 방법.14. A method of making an insulated electrical conductor, the method comprising wrapping the electrical conductor with an electrically insulating material according to any one of claims 1 to 13. 제 14 항에 있어서, 감싸진 전도체를 가열하여 수지를 경화시키는 단계를 부가적으로 포함하는 방법.15. The method of claim 14, further comprising heating the wrapped conductor to cure the resin. 제 14 항에 있어서, 전기전도체가 고온 환경에서 사용하기에 적당한 와이어인 방법.15. The method of claim 14, wherein the electrical conductor is a wire suitable for use in a high temperature environment. 제 14 항에 있어서, 전기전도체가 고전압 전기 모터에서 사용하기 위한 코일인 방법.15. The method of claim 14, wherein the electrical conductor is a coil for use in a high voltage electric motor. 제 14 항에 있어서, 감싸진 전도체를 가열하기 전에 상기 물질을 열경화성 수지로 함침시키는 단계를 부가적으로 포함하는 방법.15. The method of claim 14, further comprising impregnating the material with a thermosetting resin before heating the wrapped conductor. 제 16 항에 따른 방법을 사용하여 제조된 고온 절연 와이어로서, 상기 와이어는 450℃까지의 온도에서 작동하도록 규격화된 것인 고온 절연 와이어.A high temperature insulated wire made using the method according to claim 16, wherein the wire is standardized to operate at temperatures up to 450 ° C. 제 16 항에 따른 방법을 사용하여 제조된 고온 절연 와이어로서, 상기 와이 어는 1100℃까지의 온도에서 작동하도록 규격화된 것인 고온 절연 와이어.A high temperature insulated wire made using the method according to claim 16, wherein the wire is standardized to operate at temperatures up to 1100 ° C. 제 17 항에 따른 방법을 사용하여 제조된 고온 절연 코일.A high temperature insulated coil made using the method according to claim 17.