浸渍剂配制物、绝缘材料、制造绝缘材料的方法和具有绝缘材料的电机
1.本发明涉及用于电机的缠绕带绝缘的浸渍剂配制物和绝缘材料、用于制造绝缘材料的方法以及具有这种绝缘材料的电机。
2.电机例如电动机和发电机在定子叠片铁芯的多个纵向凹槽中具有特殊种类的线圈绕组或导体棒，其通常由铜或其他高导电性材料组成。
3.在电动机的情况下，通过以时间选择的方式提供电流，产生向各个方向传播的磁场，该磁场驱动悬浮在定子的孔中并且自由旋转的转子，该转子例如因大量应用的永磁体而对感应磁场以强制旋转的形式作出反应，驱动并因此将电能转换为动能。在此，叠片铁芯电气接地，但线圈处于高千伏电位。因此，安装在定子槽中的线圈必须相对于参考电位电绝缘。为此，每个线圈都设有缠绕带绝缘，其中线圈例如用特定的基于云母的带(所谓的云母带)多次地并且以限定的重叠缠绕和绝缘。通常，使用云母是因为它作为颗粒状的、尤其是薄片形式的无机阻隔材料能够在局部放电下有效地且持久地、优选在机器或发电机的整个寿命期间延缓电蚀并且具有良好的化学和热稳定性。云母带由云母纸和一种或多种载体例如织造织物、膜组成，它们通过带粘合剂(bandkleber)彼此连接。云母带是必需的，因为单独的云母纸通常不具有绝缘过程所需的机械强度。根据应用，可向带粘合剂添加其他添加剂，例如引发剂或促进剂物质，其对所施加的浸渍剂配制物的固化具有引发作用以得到固体绝缘材料。由于从载流绝缘线圈到定子叠片铁芯的距离通常保持尽可能小，因此在那里几个kv/mm的场强并不少见。绝缘材料相应地承受强的应力。
4.为了考虑到这种情况，目前有时使用如下的浸渍剂配制物，该浸渍剂配制物包括一种或多种环氧化物基础树脂以及一种或多种可共价共聚的聚硅氧烷作为树脂配制物，所述树脂配制物与固化剂配制物反应得到绝缘材料中的聚合物结构，该聚合物结构即使在非常强的局部放电应力下也只会非常缓慢地劣化(或降解)或者不劣化。因此，使用含聚硅氧烷的浸渍剂配制物可使用既定的工艺在通用的加工温度下制造电机中的绝缘材料，其中与不含聚硅氧烷的绝缘材料相比，所述绝缘材料具有显著更好的电性能。
5.然而，随着改性的环氧树脂混合物中的聚硅氧烷含量的增加，玻璃化转变温度或玻璃化转变温度范围下降，因为有机聚硅氧烷由于其化学结构—类似于典型的增韧剂添加剂—而导致在其他不含增韧剂的环氧化物基础树脂中的玻璃化转变温度的降低。根据应用情况，因此可通过相应高的聚硅氧烷添加剂含量来提高对局部放电的抗侵蚀性，但同时绝缘材料的玻璃化转变温度显著降低，以致于即使设置有这种绝缘材料的电机的工作温度升高，也足以短暂或持续地超过绝缘物的玻璃化转变温度，这导致绝缘物降解、电损耗增加以及机械性能恶化和电机寿命缩短。
6.本发明的目的是提供如下的浸渍剂配制物，该浸渍剂配制物允许制造即使在指定电机的相对高的工作温度下也具有改进的电气和机械稳定性的绝缘材料。本发明的另外的目的是提供具有改进的电气和机械稳定性的绝缘材料、制造这种绝缘材料的方法以及具有这种绝缘材料的电机。
7.根据本发明，通过具有权利要求1的特征的浸渍剂配制物、通过具有权利要求12的
特征的绝缘材料、通过如权利要求13的用于制造绝缘材料的方法以及通过根据权利要求15所述的电机来实现所述目的。在相应的从属权利要求中详细说明了具有本发明的适当改进的有利设计，其中本发明的每个方面的有利实施方式被视为本发明的相应其他方面的有利实施方式。
8.本发明的第一方面涉及用于电机的缠绕带绝缘的浸渍剂配制物，其包括具有至少一种环氧化物基础树脂的树脂配制物和具有至少一种固化剂的固化剂配制物，其中树脂配制物可与固化剂配制物反应得到绝缘材料。根据本发明，通过以下方式能够改善电气和机械稳定性：树脂配制物除了环氧化物基础树脂之外还包括至少一种具有至少一个饱和和/或不饱和的环氧环烷基基团的组分，通过该组分，绝缘材料的玻璃化转变温度与不含该组分的浸渍剂配制物相比得以提高。换句话说，根据本发明规定，所述树脂配制物包括至少两种成分：即，环氧化物基础树脂和具有一个或多个环氧环烷基基团的组分，其中每个环氧环烷基基团可为饱和的或单-或多不饱和的。不饱和的环氧环烷基基团也可被称为环氧基环烯基基团。由于非平面脂环族环结构，该组分的脂环族环氧官能度(官能团)在空间上要求很高并且具有高空间需求。因此，与不包含所述至少一种组分但在其他方面具有相同组成的浸渍剂配制物相比，将这种结构引入固化的绝缘材料的聚合物网络中导致更高的玻璃化转变温度，同时提高固化的绝缘材料的电气稳定性。玻璃化转变通常不是在尖锐的温度值下而是在玻璃化转变温度范围内发生。在这种情况下，使用的玻璃化转变温度是玻璃化转变温度范围的平均温度值。树脂配制物与固化剂配制物的摩尔化学计量比可根据需要进行调整，其中典型使用的比例为约1:0.9至约1:1。一般而言，在本公开内容的上下文中，“一种/一个”应被理解为是指不定冠词，即在没有任何明确的相反声明的情况下始终还表示“至少一种(个)”。相反，“一种/一个”也可理解为是指“仅(只有)一种(个)”。相应地，词语“包括(包含)”通常可被理解为是指除所提到的元素之外还可存在另外的元素。然而，相反地，词语“包括(包含)”通常也可理解为“由
……
组成”的意思，即，除了所提到的元素之外不存在另外的元素。
9.在本发明的有利的实施方式中，所述组分包含至少2个并且优选8至12个饱和和/或不饱和环氧环烷基基团。换言之，所述组分具有多个，即例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或更多个饱和和/或不饱和环氧环烷基基团。结果，可将该组分用作具有可调节的空间要求的多官能交联剂，由此可以特别精确的方式调节固化的绝缘材料的玻璃化转变温度。替代地或另外地，至少一个环氧环烷基基团通过间隔基与组分的结构元件连接。例如，间隔基可为c
1-c
12-烷基基团并且通常可连接到环烷基基团中的任何合适的位置。这同样能够特别精确地调节玻璃化转变温度，并且在个别情况下促进多个环氧环烷基基团在组分的结构元件上的排列。
10.在本发明的另外的有利实施方式中，至少一个环氧环烷基基团选自环氧基-c3-c8-环烷基基团。换言之，至少一个环氧环烷基基团可为环氧环丙基、环氧环丁基、环氧环戊基、环氧环己基、环氧环庚基或环氧环辛基。也以这种方式，可特别精确地调节组分的空间需求并因此调节固化的绝缘材料的玻璃化转变温度。
11.在本发明的另外的有利实施方式中，所述组分包括至少一种含有环氧环烷基基团的聚倍半硅氧烷。聚倍半硅氧烷是可使用三官能有机硅烷化合物合成的硅树脂，并且代表有机-无机杂化材料，其结合了形成主链的硅氧烷键(si-o-si)的无机特性和形成侧链的有
机官能团的有机特性。这种通常具有≤1nm的粒径的分子形式的在室温下“呈液态的砂”通常可用一个或多个环氧环烷基官能团改性，其中每个环氧环烷基基团任选地可通过间隔基例如甲基、乙基、丙基等连接在作为聚倍半硅氧烷的结构单元的硅原子上。因此，这种类型的聚倍半硅氧烷衍生物一方面在环氧树脂中具有良好的溶解性，另一方面其紫外线稳定性以及疏水性有利地增加。这些杂化分子的脂环族环氧官能团例如可与含酸酐的基础环氧树脂共聚，并因此完全地并以高度分散的方式引入所得的绝缘材料中。由于非芳族环结构，脂环族环氧官能团具有已经提到的高空间要求，并且当该组分结合到聚合物网络中时导致更高的玻璃化转变温度。由于这些用作添加剂的聚倍半硅氧烷衍生物的骨架由(聚)低聚硅氧烷组成——即有机改性的硅，其例如根据分子式(环氧环己基乙基)
8-12
(sio
1.5
)
8-12
而已经被氧化1.5次——因此在指定电机的运行中由于局部放电轰击可非常迅速地达到完全氧化和准有机嵌入的二氧化硅的阶段，使得根据本发明的绝缘材料中的这些聚倍半硅氧烷衍生物在电应力下原位转化为高活性抗腐蚀添加剂。所提及的聚倍半硅氧烷衍生物还具有进一步的有利特性，例如透明性、耐热性、硬度、电阻、尺寸稳定性(低热膨胀)和阻燃特性。除了一种或多种脂环族环氧官能团之外，原则上可提供一种或多种不同的官能团，通过这些官能团可调节另外的性能，例如与环氧化物基础树脂和/或固化剂配制物的相容性、分散稳定性、储存稳定性、断裂因子以及反应性。
12.另外的优点通过如下方式产生：至少一种含环氧环烷基基团的聚倍半硅氧烷具有无规结构、梯形结构或笼状结构。由此可针对性地影响绝缘材料的最终玻璃化转变温度。例如，含有环氧环烷基基团的聚倍半硅氧烷可具有含6、8、10或12个si顶点的笼状结构。
13.在本发明的另外的有利实施方式中，所述组分包括或为脂环族环氧树脂、尤其是3,4-环氧环己基甲基-3',4'-环氧环己烷羧酸酯。这也是一种有利的玻璃化转变改性剂，通过它可有利地提高固化的绝缘材料的玻璃化转变温度。
14.另外的优点通过如下方式产生：树脂配制物通过另外包括至少一种聚硅氧烷、尤其是二缩水甘油醚封端的聚(二烷基硅氧烷)和/或二缩水甘油醚封端的聚(苯基硅氧烷)。聚硅氧烷，如聚倍半硅氧烷，可在固化的绝缘材料中形成-sir
2-o-主链。在此，“r”代表适合固化或交联以得到绝缘材料的各种有机基团。特别地，r代表-芳基、-烷基、-杂环，氮、氧和/或硫取代的芳基和/或烷基。特别地，r可被选择为相同或不同并且通常可代表以下基团：
[0015]-烷基，例如-甲基、-丙基、-异丙基、-丁基、-异丁基、-叔丁基、-戊基、-异戊基、-环戊基以及直至十二烷基(即具有12个碳原子的同系物)的所有其他类似物；
[0016]-芳基，例如：苄基-、苯甲酰基-、联苯基-、甲苯基、二甲苯等，尤其是例如其结构符合针对芳香性的h
ü
ckel定义的所有芳基基团
[0017]-杂环：特别是含硫杂环，例如噻吩、四氢噻吩、1,4-氧硫杂环己烷及其同系物和/或衍生物，
[0018]-含氧杂环，如二烷
[0019]-含氮杂环，例如-cn、-cno、-cns，-n3(叠氮化物)等
[0020]-硫取代的芳基和/或烷基：例如噻吩，还有硫醇。
[0021]
在本发明的另外的有利实施方式中规定，环氧化物基础树脂选自：含邻苯二甲酸酐衍生物的环氧树脂和不含邻苯二甲酸酐衍生物的环氧树脂，尤其是双酚a-二缩水甘油醚(badge)、双酚f-二缩水甘油醚(bfdge)、环氧酚醛清漆、环氧苯酚酚醛清漆、环氧聚氨酯或
其任何混合物。例如，环氧化物基础树脂可为未蒸馏和/或蒸馏的、任选反应性稀释的双酚a-二缩水甘油醚，未蒸馏和/或蒸馏的、任选反应性稀释的双酚f-二缩水甘油醚，氢化的双酚a-二缩水甘油醚和/或氢化的双酚f-二缩水甘油醚，纯的和/或用溶剂稀释的环氧酚醛清漆和/或环氧苯酚酚醛清漆，脂环族环氧树脂例如3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基羧酸酯，例如cy179、erl-4221；celloxide 2021p，己二酸双(3,4-环氧环己基甲基)酯，例如erl-4299；celloxide 2081，乙烯基环己烯二环氧化物，例如erl-4206；celloxide 2000，2-(3,4-环氧环己基-5,5-螺-3,4-环氧)-环己烷-间二烷，例如erl-4234；六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯，例如cy184，epalloy 5200；四氢邻苯二甲酸二缩水甘油醚例如cy192；缩水甘油化的氨基树脂(n,n-二缩水甘油基-对-缩水甘油基氧基苯胺，例如my0500、my0510，n,n-二缩水甘油基-间-缩水甘油基氧基苯胺，例如my0600、my0610，ν,ν,ν',ν'-四缩水甘油基-4,4'-亚甲基二苯胺例如my720、my721、my725和所提及的化合物的任何混合物。
[0022]
在本发明的另外的有利实施方式中规定，固化剂配制物选自阳离子和阴离子固化催化剂、胺、酸酐、尤其是甲基六氢邻苯二甲酸酐、基于硅氧烷的固化剂、含环氧乙烷基团的固化剂、尤其是缩水甘油醚、超强酸、环氧官能化的固化剂或它们的任何混合物，和/或固化剂配制物包括至少一种促进剂物质、尤其是叔胺和/或有机锌盐。例如，固化剂配制物可包括有机盐，例如有机铵-、锍-、碘-、鏻-和/或咪唑鎓盐，和胺，例如叔胺、吡唑和/或咪唑化合物。实例在此提及4,5-二羟甲基-2-苯基咪唑和/或2-苯基-4-甲基-5-羟甲基-咪唑。
[0023]
在本发明的另外的有利实施方式中规定，树脂配制物包括形成-cr
2-骨架的化合物，其比例为至少10重量％，即例如10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％。除非另有说明，否则本公开内容中的百分比应原则上视为重量百分比。替代地或另外地，形成-sir
2-o-主链的化合物(其中r独立地选自上述有机基团)的比例为至少5重量％，即例如5％、6％、7％、8％、9％,10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％。将理解，树脂配制剂的所有化合物的摩尔比例总是且排他地加起来为100重量％。这当然也适用于固化剂配制物。通过这种方式，可针对相应的最终用途最佳地调整所得绝缘材料的化学、机械和热性能。
[0024]
另外的优点通过如下方式产生：树脂配制物中至少一种组分的比例为至少1重量％，即例如1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％,10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、
46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％，和/或至多95％。由此，除了玻璃化转变温度之外，还可针对相应的最终用途最佳地调整所得绝缘材料的化学、机械和热性能。
[0025]
本发明的第二方面涉及用于电机的缠绕带绝缘的绝缘材料，其中所述绝缘材料可根据本发明从根据本发明的第一方面的浸渍剂配制物获得和/或根据本发明从根据本发明的第一方面的浸渍剂配制物获得，其中所述绝缘材料具有至少90℃的玻璃化转变温度。以这种方式，由于引入聚合物骨架中的具有至少一个饱和和/或不饱和的环氧环烷基基团的组分，所述绝缘材料与在其他方面相同但不使用所述组分的情况下制造的绝缘材料相比具有更高的玻璃化转变温度和因此即使在指定电机的更高的工作温度下也得以提高的电气和机械稳定性。至少90℃的玻璃化转变温度被理解为是指例如90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃、100℃、101℃、102℃、103℃、104℃、105℃、106℃、107℃、108℃、109℃、110℃、111℃、112℃、113℃、114℃、115℃、116℃、117℃、118℃、119℃、120℃、121℃、122℃、123℃、124℃、125℃、126℃、127℃、128℃、129℃、130℃、131℃、132℃、133℃、134℃、135℃、136℃、137℃、138℃、139℃、140℃、141℃、142℃、143℃、144℃、145℃、146℃、147℃、148℃、149℃、150℃、151℃、152℃、153℃、154℃、155℃、156℃、157℃、158℃、159℃、160℃、161℃、162℃、163℃、164℃、165℃、166℃、167℃、168℃、169℃、170℃、171℃、172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃、178℃、179℃、180℃、181℃、182℃、183℃、184℃、185℃、186℃、187℃、188℃、189℃、190℃或更高的玻璃化转变温度。
[0026]
本发明的第三方面涉及制造用于电机的缠绕带绝缘的绝缘材料的方法，其中提供根据本发明第一方面的浸渍剂配制物，和使浸渍剂配制物的树脂配制物和固化剂配制物相互反应并固化以得到绝缘材料，其中绝缘材料具有至少90℃的玻璃化转变温度。以此方式，可确保绝缘材料的相对高的玻璃化转变温度并且因此在电机的相对高的操作温度下也可确保提高的电和机械稳定性。从本发明的第一和第二方面的描述可推断出进一步的特征和进一步的优点。
[0027]
在本发明的另外的有利实施方式中规定，将载体材料、阻隔材料和带粘合剂中的至少一种元件用浸渍剂配制物浸渍，并且绝缘材料通过真空压力浸渍方法制造。通过浸渍，在载体材料例如云母纸中存在于单个颗粒和/或带褶皱之间的空腔被绝缘配制物填充。由浸渍剂配制物和载体材料组成的组件固化并形成固体绝缘材料，然后提供绝缘系统的机械强度。电气强度源于大量的固体-固体界面。通过真空压力浸渍法(vpi工艺)还可填充绝缘配制物的绝缘材料中的超小空腔，从而最小化内部的气固界面的数量并防止在电机的后期运行期间发生局部放电。
[0028]
本发明的另一方面涉及电机、尤其是中压和/或高压电机，根据本发明，其包括根据本发明的第二方面形成的绝缘材料和/或通过根据本发明的第一方面的浸渍剂配制物和/或通过根据本发明的第三方面的方法可获得和/或获得的绝缘材料。由此产生的特征及其优点可从本发明的相应方面的描述中推断出来。
[0029]
由权利要求、附图和附图说明给出本发明的进一步特征。上文在说明书中指定的特征和特征组合，以及下文在附图说明中提及和/或单独在附图中示出的特征和特征组合
在不脱离本发明的范围的情况下不仅可用于各指定的特定组合，而且还可用于其他组合。因此，本发明也被认为包括和公开了如下的本发明的实施方式，这些实施方式在附图中没有明确地示出和阐明，但是可通过从所阐明的实施方式中分离出的特征组合来明晰和产生。还有一些实施方式和特征组合被视为已公开，其因此不具有最初提出的独立权利要求的所有特征。另外，如下的实施方式和特征组合，特别由于上述的实施方式而被视为已公开，所述实施方式和特征组合超出或不同于在权利要求的从属引用中详述的特征组合。附图示出了：
[0030]
图1示出根据本发明的绝缘材料与两种非本发明绝缘材料的局部放电或侵蚀特性的比较；
[0031]
图2示出根据本发明的绝缘材料与多种非本发明的绝缘材料相比较的动态差示量热法测量值；
[0032]
图3示出显示根据本发明的绝缘材料与多种非本发明的绝缘材料相比较的作为温度的函数的电损耗因数的图；
[0033]
图4示出显示根据本发明的绝缘材料与多种非本发明的绝缘材料相比较的相对介电常数的图；和
[0034]
图5示出不同的根据本发明的绝缘材料的与非本发明的绝缘材料相比较的动态差热法测量值。
[0035]
图1示出了根据本发明绝缘材料im1与两种非本发明绝缘材料nim1、nim2的局部放电或侵蚀特性的比较。绘制在y轴左侧刻度上的是侵蚀体积ev[mm
3 h-1 10-3
]，右侧刻度绘制侵蚀深度e
t
[μm/h]。非本发明的绝缘材料nim2由传统的micalastic
tm
浸渍剂配制物制成，该浸渍剂配制物包含大致等质量或近似化学计量的由经蒸馏的双酚a二缩水甘油醚作为树脂配制物的环氧化物基础树脂和甲基六氢邻苯二甲酸酐作为固化剂配制物形成的混合物，其在真空压力浸渍过程中通过基本上任选的基于叔胺和/或有机锌盐的促进剂物质热固化以得到绝缘材料作为电机的定子绕组(未示出)。非发明的绝缘材料nim1由如下的浸渍剂配制物制成，其中与micalastic
tm
浸渍剂配制物相比，树脂配制物中10重量％的环氧化物基础树脂被聚硅氧烷(1,3-双(3-缩水甘油氧基丙基)四甲基二硅氧烷)代替。根据本发明的绝缘材料im1由包括树脂配制物的浸渍剂配制物制成，所述树脂配制物由90重量％的作为环氧化物基础树脂的双酚a二缩水甘油醚和10重量％的笼状结构形式的环氧环烷基取代的聚倍半硅氧烷(例如，(环氧环己基)
8-12
(sio
1.5
)
8-12
)组成。作为固化剂配制物同样使用近似化学计量数量的甲基六氢邻苯二甲酸酐。作为促进剂，在所有三种配制物im、nim1、nim2中使用0.8重量％的基本上任选的促进剂苄基二甲胺，基于相应的浸渍配制物的总质量。在各自的情况下，固化在145℃下进行约10小时，随后在约23℃、50％相对空气湿度的空气中储存。所有绝缘材料im、nim1、nim2均在10kv电压下电气老化100小时。随后，绝缘材料im、nim1、nim2被激光扫描并如此确定相应的侵蚀体积ev和相应的侵蚀深度e
t
。
[0036]
聚合物试样的电气老化根据iec 60343进行(用于确定绝缘材料对表面放电击穿的相对电阻的推荐测试方法)。在所谓的toepler布置中，将由不锈钢制成的棒状电极(6mm直径/1mm边缘半径)在自重作用下放置在试样(2mm厚度)上。如果在规定的时间段(此处：100小时)内向棒状电极施加高电压(此处：10kv)，则在棒状电极从试样抬起的三相点处发生局部放电。这些对棒状电极周围的试样造成径向对称的体积损坏，该损坏随后通过激光
三角测量进行测量，以确定侵蚀深度e
t
以及侵蚀体积ev。通过这些指标，可对不同试样的局部放电电阻做出说明。
[0037]
可以看出，根据本发明用环氧环己基改性的聚倍半硅氧烷(对应于固体绝缘材料im中的5重量％)替代传统的micalastic
tm-浸渍剂配制物中的10重量％的环氧化物基础树脂含量与用10重量％的聚硅氧烷替代的情况相比已经提供了相同甚至略有改善的抗侵蚀性。然而，同时，与非本发明的含聚硅氧烷的绝缘材料nim1相比以及与不含硅氧烷的micalastic
tm
绝缘材料nim2相比，根据本发明的绝缘材料im1的玻璃化转变温度没有降低，而是甚至令人惊讶地有所增加。
[0038]
对此，图2显示了与多种非本发明绝缘材料nim1-nim6相比较的根据本发明的绝缘材料im1在10k/分钟下的动态差示量热法测量值dsc[mw/mg]。制造绝缘材料im、nim1和nim2的浸渍剂配制物的组成对应于图1中的那些。这同样适用于固化参数。在绝缘材料nim3-nim6中，相对于绝缘材料nim1，树脂配制物的20重量％(nim3)、30％重量％(nim4)、40重量％(nim5)和60重量％(nim6)的环氧化物基础树脂被替换为提到的聚硅氧烷。从温度变化t[℃]可以看出，随着聚硅氧烷含量的增加，玻璃化转变温度从最初的138.1℃(nim2)下降到65.7℃(nim6)，所述玻璃化转变温度各自在玻璃化转变温度范围的中点确定。相比之下，使用具有作为树脂配制物组分的含环氧环烷基基团的聚倍半硅氧烷的根据本发明的浸渍剂配制物导致绝缘材料im1的玻璃化转变温度升高至144.3℃。
[0039]
令人惊讶地并且以本领域技术人员无法预料的方式，在根据本发明的浸渍剂配制物或由其制造的根据本发明的绝缘材料中有利地改进了介电参数，例如电损耗因数tanδ(参见图3)和相对介电常数εr(参见图4)。
[0040]
对此，图3示出了与非本发明的绝缘材料nim1、nim2、nim5相比的根据本发明绝缘材料的两个实施例im1、im2的作为温度t[℃]的函数的电损耗因数tanδ的图。根据本发明的绝缘材料im2由如下的浸渍剂配制物制成，其中树脂配制物由10重量％的聚倍半硅氧烷((环氧环己基)
8-12
(sio
1.5
)
8-12
)、40重量％的聚硅氧烷(1,3-双(3-缩水甘油氧基丙基)四甲基二硅氧烷)和50重量％的双酚a二缩水甘油醚组成。对于所示的所有绝缘材料im1、im2、nim1、nim2、nim5，树脂配制物与固化剂配制物的摩尔化学计量比为1:0.9，其中单独的浸渍剂配制物各自包含0.8重量％的苄基二甲胺作为促进剂，基于浸渍剂配制物的总重量。电损耗因数tanδ使用以下参数测量：3k/分钟在厚度为2mm的板样品上，500v/mm的场强，50hz，250g/m2接触压力，根据din 50483标准。与非本发明的绝缘材料nim1、nim2、nim5相比，根据本发明的绝缘材料im1、im2的电损耗因数tanδ的温度曲线明显改善。
[0041]
图4示出了显示根据本发明的绝缘材料im1、im2与非本发明的绝缘材料nim1、nim2、nim5相比较的相对介电常数εr的图。相对介电常数εr在此是根据标准din 50483以3k/分钟在厚度为2mm的板试样上以500v/mm场强、50hz和250g/m2的接触压力测量的。
[0042]
为电特性制造的管状试样(未示出)与对照micalastic
tm
绝缘系统相比，可同样显示根据本发明的绝缘材料im的显著改进。在各自的长度为80cm的6层的半重叠绕组的情况下，在19.6kv/mm的测试电压下，在含环氧环烷基基团的组分占树脂配制剂物的比例为至少8.5重量％的情况下，使用寿命提高6倍。考虑到电损耗因数tanδ和相对介电常数εr的上述有利变化，可通过改变所述比例来使改进因数适配于相应的最终用途。
[0043]
图5示出了不同的根据本发明的绝缘材料im3-im6与非本发明的绝缘材料nim2相
比较的在10k/分钟下的动态差示量热法测量值dsc[mw/mg]。根据本发明的绝缘材料im3-im6由具有以下混合物作为树脂配制物的浸渍剂配制物制造：
[0044]
im3 40重量％的聚硅氧烷取代的环氧树脂组分(1,3-双(3-缩水甘油氧基丙基)四甲基二硅氧烷)、10重量％的脂环族环氧树脂组分(3,4-环氧环己基甲基-3',4'-环氧环己烷羧酸酯)、50重量％的双酚a二缩水甘油醚作为环氧化物基础树脂；
[0045]
im4 40重量％的聚硅氧烷取代的环氧树脂组分(1,3-双(3-缩水甘油氧基丙基)四甲基二硅氧烷)、20重量％的脂环族环氧树脂组分(3,4-环氧环己基甲基-3',4'-环氧环己烷羧酸酯)、40重量％的双酚a二缩水甘油醚作为环氧化物基础树脂；
[0046]
im5 40重量％的聚硅氧烷取代的环氧树脂组分(1,3-双(3-缩水甘油氧基丙基)四甲基二硅氧烷)、30重量％的脂环族环氧树脂组分(3,4-环氧环己基甲基-3',4'-环氧环己烷羧酸酯)、30重量％的双酚a二缩水甘油醚作为环氧化物基础树脂；和
[0047]
im6 40重量％的聚硅氧烷取代的环氧树脂组分(1,3-双(3-缩水甘油氧基丙基)四甲基二硅氧烷)、40重量％的脂环族环氧树脂组分(3,4-环氧环己基甲基-3',4'-环氧环己烷羧酸酯)、20重量％的双酚a二缩水甘油醚作为环氧化物基础树脂。
[0048]
在im3-im6所有三种情况下，作为固化剂配制物，同样示例性地使用甲基六氢邻苯二甲酸酐。在所有三种浸渍剂配制物im3-im6中，作为促进剂使用0.8重量％的基本上任选的促进剂苄基二甲胺，基于相应的浸渍剂配制物的总质量。
[0049]
可见，例如，具有如下的树脂配制物和作为固化剂配制物的甲基六氢邻苯二甲酸酐(树脂配制物:固化剂配制物的摩尔化学计量比为1:0.9)的浸渍剂配制物im6在145℃下热固化10小时后产生与完全不含聚硅氧烷的micalastic
tm
浸渍配制物nim2类似的玻璃化转变，所述树脂配制物为40重量％的聚硅氧烷、40重量％的脂环族环氧树脂组分(3,4-环氧环己基甲基-3',4'-环氧环己烷羧酸酯)和20重量％的双酚a二缩水甘油醚。
[0050]
总之，与现有技术相比，可另外包含聚硅氧烷的根据本发明的浸渍剂配制物显示出显著增加的电气寿命。通过用环氧环烷基基团改性的化合物、尤其是用环氧环烷基基团改性的聚倍半硅氧烷部分地和/或额外地替代环氧树脂成分来实现抗侵蚀性方面的增加。根据本发明的浸渍剂配制物是透明的和低粘度的(d
ü
nnfl
ü
ssig)并且可在vpi工艺中加工，其中在标准加工温度下具有与常规的浸渍剂配制物相同的胶凝时间，并且在固化后形成具有显著更高的电气性能指数并因此具有更高的寿命的更耐用的绝缘材料。有机改性的倍半硅氧烷可商购获得并且即使以相对小的比例也非常有效，以实现改进的性能指数。此外，它们允许与更有利的聚硅氧烷的原则上任选的混合。
[0051]
尤其是末端改性的聚倍半硅氧烷是可商购获得的，其中尤其是环氧环己基乙基官能化的聚倍半硅氧烷显著提高玻璃化转变温度并且将电损耗因数和相对介电常数的增加显著地移至更高的温度。此外，还提高了紫外线耐受性、疏水性和抗局部放电性。所有这些特性都可允许制造卓越的、高度耐用且配置更紧凑的电机。此外，根据本发明的浸渍剂配制物允许使用更高的场强或提供更高的电寿命，尤其是在发电机和电动机中。
[0052]
文件中给出的用于定义工艺和测量条件以表征本发明主题的特定属性的参数值在偏差—例如由于测量误差、系统误差、称重误差、din公差等造成—的范围内也被认为包含在本发明范围内。