用于高压旋转机的电绝缘材料、绝缘纸和绝缘带.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102869467 A(43)申请公布日 2013.01.09CN102869467A*CN102869467A*(21)申请号 201180022933.5(22)申请日 2011.04.20102010019721.1 2010.05.07 DEB23B 27/20(2006.01)H01B 3/02(2006.01)H02K 3/38(2006.01)(71)申请人西门子公司地址德国慕尼黑(72)发明人 P.格勒佩尔 M.布罗克施密特F.波尔曼(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司 72001代理人臧永杰 刘春元(54) 发明名称用于高压旋转机的电绝缘

2、材料、绝缘纸和绝缘带(57) 摘要用于高压旋转机的电绝缘材料具有基础树脂和分布在基础树脂中作为唯一的填料的填料粉末，该填料粉末由由氧化铝构成的片状颗粒形成。用于高压旋转机的绝缘纸具有该电绝缘材料。用于高压旋转机的绝缘带具有载体带和绝缘纸的带，其中绝缘纸的带施加和固定在载体带上。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2012.11.07(86)PCT申请的申请数据PCT/EP2011/056375 2011.04.20(87)PCT申请的公布数据WO2011/138173 DE 2011.11.10(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(

3、12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页1/1页21.用于高压旋转机的电绝缘材料，具有基础树脂和分布在基础树脂中作为唯一的填料的填料粉末，该填料粉末由由氧化铝构成的片状颗粒形成。2.根据权利要求1的绝缘材料，其中填料粉末的份额处于50Vol与75Vol之间，优选处于70Vol.。3.根据权利要求1或2的绝缘材料，其中填料粉末以0.002m至150m范围内的颗粒大小存在。4.根据权利要求1至3之一的绝缘材料，其中填料粉末以单模态分布、双模态分布或者多态模分布的方式存在。5.用于高压旋转机的绝缘纸，具有根据权利要求1至4之一所述的电绝缘材料。6.用于高压旋转机的绝缘带，具有载体带和根据

4、权利要求5所述的绝缘纸的带，其中绝缘纸的带施加和固定在载体带上。7.根据权利要求6的绝缘带，其中绝缘纸的带粘贴到载体带上。权 利 要 求 书CN 102869467 A1/3页3用于高压旋转机的电绝缘材料、 绝缘纸和绝缘带技术领域0001 本发明涉及用于高压旋转机的电绝缘材料、由该绝缘材料制造的绝缘纸以及由该绝缘纸制造的绝缘带。电绝缘材料、绝缘纸和绝缘带适用于高压旋转机中的电绝缘。背景技术0002 对于例如在发电站中用于产生电能的涡轮发电机的高压旋转机来说，需要高的效率和高的可用性。由此一般得出涡轮发电机的部件的高的机械、热和电负荷。涡轮发电机尤其是具有定子绕组，对该定子绕组提出关于坚固性（F

5、estigkeit）和可靠性的特别高的要求。尤其是，定子绕组的绝缘系统在定子绕组的叠片组与主绝缘之间的界面处由于高的热、热机械、动态和机电运行负荷而被剧烈加负载，由此通过部分放电对定子绕组的绝缘系统的损害的风险是高的，该部分放电在高压旋转机运行时不停地出现。利用该绝缘系统，电导体（导线、线圈、杆、部分导体）持久地相对于彼此并且相对于定子叠片组或者周围环境绝缘。在高压绝缘内，对在部分导体之间（部分导体绝缘）、在导体或线匝（Windung）之间（导体或线匝绝缘）以及在槽铣头区域（Nutkopfbereich）和绕组端部区域中的地电势与导体之间（主绝缘）的绝缘进行区分。高压旋转机的运行安全性取决于绝

6、缘系统的可靠性地确定。0003 绝缘系统的一个问题是，由于绝缘系统的绝缘材料的剧烈的电负载，该绝缘材料遭受由部分放电感应的腐蚀。在此在绝缘材料中构成“树枝状（Treeing）”通道，这些“树枝状”通道可能导致绝缘材料的电击穿。众所周知地，通过给绝缘材料添加例如云母纸形式的云母而值得期望地阻止了“树枝状”通道在绝缘材料中的扩散。在制造云母纸时，采用纵横比（Aspektverhltnis）为至少50的云母颗粒，也就是说长一方面与宽和另一方面云母颗粒厚度的比例处于至少50。由此云母颗粒形成大的表面，其中云母颗粒相互对准。由此，云母纸是弹性可弯曲的并且可受机械负荷的。由通过范德华（van der Wa

7、als）力导致的相互作用或者在云母颗粒的表面之间的氢桥键引起地得出键合力，该键合力由相邻云母颗粒的接触面的大小确定。因此，云母纸是柔性的并且因此可以例如围绕电导体缠绕。云母纸还可以借助反应树脂被浸渍并且尽管如此也是对于“树枝状”通道的良好屏障。0004 云母颗粒遭受部分放电，从而值得期望的是，云母颗粒具有高的部分放电抵抗性。这基于云母颗粒的有机结构给出。为了改善云母纸的机械坚固性，将所述云母纸施加在由玻璃或聚酯组织构成的载体上，云母纸借此形成复合材料。该复合材料通过如下方式制造，即借助液态的和反应性的聚合物对云母纸进行浸渍并且使其硬化。条状的云母纸形成云母带。0005 已知用云母带制造电晕防护

8、带（Glimmschutzband）作为例如组织，其中利用粘合剂将云母带固定在该组织上。绝缘系统具有电晕防护带，利用该电晕防护带可以使高压旋转机中的电导体电绝缘。在室温时，常规地用环氧树脂浸渍的具有玻璃或聚酯组织作为载体材料的云母带的导热性为大约0.2-0.25 W/mK。由于电晕防护带的要归入小的该导热性，在高压旋转机运行时在导体中形成的热量仅能差地发出给定子。由此在高压旋转机运行时在电晕防护带处构成蓄热。因此一般例如借助氢或水来冷却大发电机的定子。减小电晕防说 明 书CN 102869467 A2/3页4护带的厚度可以提供补救，由此可以提高高压旋转机的效益和电效率。0006 为了进一步提高

9、电晕防护带的导热性，已知附加地在电晕防护带中设置导热颗粒，例如氮化溴或金刚石。由于这些材料基于其尺寸及其物理特性而几乎不对绝缘系统的电坚固性具有正面影响，因此绝对必要的是，尽管如此仍给电晕防护带掺以云母。绝缘系统中附加颗粒和云母的份额被协调为使得云母的份额如此高，以致于电晕防护带的导热性是足够高的，并且附加颗粒的份额如此少，以致于电晕防护带的结果得到的电坚固性是足够高的。利用具有附加氮化硼颗粒的常规电晕防护带，可实现室温时的0.5 W/mK的最大导热性。在此情况下的缺点是，电晕防护带的层厚度是高的并且与电晕防护带垂直的氮化硼颗粒具有与在电晕防护带的纵向上相比较小的导热性。由此，电晕防护带的导热

10、性不利地为各向异性的，由此该电晕防护带的使用是受限的。发明内容0007 因此本发明的任务是，提出用于高压旋转机的电绝缘材料、由该绝缘材料制造的绝缘纸以及由该绝缘纸制造的绝缘带，其中高压旋转机的电绝缘是有效的。0008 本发明的用于高压旋转机的电绝缘材料具有基础树脂和分布在基础树脂中作为唯一的填料的填料粉末，该填料粉末由由氧化铝构成的片状颗粒形成。优选地，填料粉末的份额处于50Vol.（体积百分比）与75Vol.之间，其中填料粉末的份额更优选地处于70Vol.。另外优选的是，填料粉末以0.002m至150m范围内的颗粒大小存在。在此，填料粉末优选以单模态分布、双模态分布或者多模态分布的方式存在。

11、0009 本发明的用于高压旋转机的绝缘纸具有所述电绝缘材料。本发明的用于高压旋转机的绝缘带具有载体带和绝缘纸的带，其中绝缘纸的带施加和固定在载体带上。优选地，绝缘纸的带粘贴到载体带上。0010 基础树脂中唯一的填料由片状氧化铝颗粒形成，利用所述氧化铝颗粒基于其特定的形状所述绝缘材料的电坚固性是高的。另外通过仅仅设置片状氧化铝颗粒，绝缘材料的导热性高，因为氧化铝的固有传导性处于25-40 W/mK，而常规的云母具有1 W/mK的值。由此利用根据本发明将片状氧化铝颗粒设置在绝缘材料中能够实现，本发明的绝缘材料在无常规的云母添加的情况下就足够了。所述绝缘原料还可被处理成绝缘纸，该绝缘纸根据本发明可被

12、处理成绝缘带，该绝缘带在高压旋转机中有利地可用于电绝缘。基础树脂中片状氧化铝颗粒的份额优选高达70Vol.-，而在此绝缘材料的机械和电特性不变差。基础树脂中片状氧化铝颗粒的体积装满度越高，则绝缘材料的结果得到的导热性越高。在基础树脂中片状氧化铝颗粒的体积装满度为Vol.50%的情况下，得出绝缘材料的热传导性为0.8 W/mk。0011 此外，由于基础树脂中片状氧化铝颗粒的平面构成，可以简单地以平面形式形成具有由绝缘材料制造的绝缘纸的绝缘带。由此利用绝缘带可以有利地对高压旋转机的导体进行重绕，其中绝缘带还可能经受浸渍、尤其是彻底浸渍。此外，绝缘材料具有相对于在绝缘纸中形成“树枝状”通道的高稳定性

13、，由此有利地能够实现基础树脂中片状氧化铝颗粒的高的体积装满度。由此，绝缘材料具有高的导热性。由于基础树脂中片状氧化铝颗粒的无机结构，绝缘材料具有高的温度稳定性。说 明 书CN 102869467 A3/3页5具体实施方式0012 下面根据示例更详细地阐述本发明。0013 用于高压旋转机的电绝缘材料由基础树脂（Basisharz）形成。作为基础树脂中唯一的填料设置填料粉末，该填料粉末尽可能均匀地分布地布置在基础树脂中。颗粒形状的另一填料不设置在基础树脂中。该填料是由片状的由氧化铝构成的颗粒形成的填料粉末。0014 基础树脂中填料粉末的份额在50Vol与75Vol之间，优选在70Vol.%。该填料粉末以0.002m至150m范围内的颗粒大小存在。另外，该填料粉末以单模态分布、双模态分布或者多模态分布的方式存在。0015 用于高压旋转机的绝缘纸用该电绝缘材料制成。此外用该绝缘纸制造用于高压旋转机的绝缘带。该绝缘带具有载体带和绝缘纸的带。绝缘纸的带施加和固定在载体带上，其中绝缘纸的带粘贴到载体带上。说 明 书CN 102869467 A