DE3224616A1

DE3224616A1 - Waermeabstrahlender isolierstoff zur elektrischen isolierung einer elektrischen wicklung

Info

Publication number: DE3224616A1
Application number: DE19823224616
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Harada; Yasumi Kariya Aichi Ohsera
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1981-07-01
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1983-02-24
Also published as: KR840000051A; JPS585903A; JPH0143407B2; US4624884A; DE3224616C2; KR880002102B1

Description

Wärmeabstrahlender Isolierstoff zur elektrischen Isolierung einer elektrischen Wicklung

Die Erfindung betrifft einen wärmeabstrahlenden ' olierstoff zur elektrischen Isolierung einer elektrischen Wicklung. Der Isolierstoff wird beispielsweise nach Aushärtung zur sicheren Halterung von beispielsweise Ständer- und/oder Läuferwicklungen von Elektromotoren in elektrischen Aggregaten von Automobilen verwendet.

Bei drehenden elektrischen Maschinen wie beispielsweise Elektromotoren von elektrischen Aggregaten in Autoraobilen weist der Ständer einen Polkörper auf, der ein geschichtetes Teil aus einer Anzahl von siliziumlegierten Stahlblechen mit einer zylindrischen Ausnehmung zur Aufnahme des Rotors aufweist. Eine Zahl von Schlitzen ist an der Innenfläche der zylindrischen Ausnehmung des Hohlkörpers angeordnet. Eine elektrisch isolierende Beschichtung ist an der äußeren Stirnfläche des Polkörpers und .an der inneren zylindrischen Fläche mit den Schlitzen angeordnet. Eine Statorwicklung ist an dem Polkörper gelagert, an dem die elektrisch isolierende Beschichtung in den Schlitzen angeordnet ist. Eine über die Ständerwicklung als Überzug aufgebrachte Beschichtung dient zur

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1 Befestigung der Ständerwicklung.

Bei Aggregaten mit einer Ständerwicklung des oben beschriebenen Aufbaues wird bei Stromfluß durch die Ständerwicklung Wärme erzeugt. Die Wärme wird zum Polkörper durch die elektrisch isolierende Beschichtung geleitet, oder sie wird in die Luft durch die Beschichtung hindurch, die die Ständerwicklung befestigt, abgestrahlt. Die Beschichtung, die auch in den Schlit-

10 zen angeordnet ist, kann aus Epoxidpulver, Polyester,

Papier, Harz oder ähnlichem bestehen bzw. diese aufweisen. Die Beschichtung zur Befestigung der Läuferwicklung besteht im allgemeinen aus Epoxidpulver, Epoxidbeschichtung, PolyerSterbeschichtung, Polyimidbe-Schichtung oder ähnliches bzw. weist diese Bestandteile auf. Die Teile der Ständerwicklung der oben beschriebenen Anordnung haben folgende in Tabelle 1 aufgeführte Wärmeleitfähigkeiten.

Tabelle 1

Teile	Material	Wärmeleitfähigkeit (cal/cm·K·see)
Polkörper Wicklung Beschichtung	Eisen Kupfer Kunststoff	1.5 χ ΙΟ"¹ 9.2 χ lo"¹ 3 - 5 χ 10~⁴

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die Wärmeleitfähigkeit der Beschichtung extrem niedrig verglichen mit derjenigen der anderen Teile der Ständerwicklung ist. Dies bedeutet, daß die Beschichtung der einzige, wirklich entscheidende Faktor ist, der für das Ansteigen der Temperatur in der Wicklung verantwortlich ist. Bei einem Elektromotor oder ähnlichem nimmt bei Überhitzung die Ausgangsleistung aufgrund von Kupferverlusten ab, die aus dem Temperaturanstieg resultieren. Daher muß der

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Wicklungsdraht für die Wicklung wärmebeständig sein, weswegen seine Herstellungskosten hoch sind.

Um diese Probleme zu lösen, ist es vorgeschlagen worden, die Wärmeabstrahlung durch Einmischen feiner Partikel eines anorganischen Materials, wie beispielsweise AIuminiumoxidpulver oder Calciumcarbonat, in die Kunstharzmischungzu verbessern. Wird jedoch eine relativ große Menge feiner Partikel zur Verbesserung der Wärmeabstrahlung zugegeben, wird die mechanische Festigkeit erniedrigt und die elektrische Isolierfähigkeit verschlechtert. Insbesondere bei der Verwendung von Calciumcarbonat hat sich gezeigt, daß die erreichbare Warmeabstrahlungswirkung entweder begrenzt oder aus anderen Gründen unbefriedigend ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen wärmeabstrahlenden Isolierstoff zur elektrischen Isolierung einer elektrischen Wicklung zu schaffen, der eine Überhitzung vermeidet und die Wicklung sicher befestigt und dabei eine sehr gute elektrische Isolierfähigkeit aufweist, wenn er für eine Ständer- und/oder Läuferwicklung eines elektrischen Motors für ein Hilfsaggregat eines Kraftfahrzeuges verwendet wird.

Dies wird im Prinzip erfindungsgemäß durch einen Isolierstoff erreicht, der in die Form einer Schicht bzw. eines Films gehärtet werden kann und der aus einem Gemisch von Kunstharz mit einem Füllstoff wie beispiels-^O(J weise einem Metall, einem Metalloxid, einem Nitrid, einem Carbid, od. dgl. besteht bzw. diese Bestandteile aufweist. Der Füllstoff sollte eine Wärmeleitfähigkeit

— 2
von 1,0 χ 10 cal/cm-K-s oder mehr aufweisen, und sollte weiterhin eine Partikelgröße von 200 /am oder weniger und ein Schüttgewicht von 1,0 bis 3,5 g/cm aufweisen. Magnesiumoxid wird vorzugsweise als Füllstoff verwendet, jedoch sind auch andere Arten von Füllstoffen wie Berylliumoxid, Bornitrid, Eisen, Aluminium,

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Kupfer usw. möglich. Das Mischungsverhältnis des Füllstoffes wird derart gewählt, daß sich eine Durchschlagfeldstärke von 9 kV/mm oder mehr ergibt.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Isolierstoff die von der Wicklung erzeugte Wärme in die Luft bei exzellenten Warmeabstrahlungseigenschaften abstrahlen kann und dabei die Wicklung sicher befestigen kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ein Leistungsabfall bei Überhitzung aufgrund von Kupferverlusten vermieden werden kann, die aus dem Temperaturanstieg resultieren, und daß auf eine Behandlung zur Erhöhung

15 der Hitzebeständigkeit des Drahtes in einer Wicklung eines Elektromotors oder ähnlichem verzichtet werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus" nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ständers eines Elektromotors,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Teils der Wicklung des Ständers gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung der Wicklung des Ständers zur Darstellung der Wärmeabstrahlung,

Fig. 4 ein Diagramm der Wärmeleitfähigkeit als Funktion der Füllstoffmenge,

Fig. 5 ein Diagramm der Wärmeleitfähigkeit als Funktion

1 der zugefügten Füllstoffmenge,

Fig. 6 ein Diagramm der Wärmeleitfähigkeit, der Fließeigenschaften und der Schlagfestigkeit als Funktion der Füllstoffmenge,

Fig. 7A eine Draufsicht auf den Ständer eines Zündmagneten, der mit dem erfindungsgemäßen Isolierstoff versehen ist,
10

Fig. 7B eine Schnittdarstellung des Ständers gemäß Fig. 7A entlang der Linie b-b in Fig. 7A,

Fig. IC eine Darstellung eines Teiles der Wicklung des Ständers gemäß Fig. 7A,

Fig. 8 ein Diagramm des Ausgangsstromes als Funktion der Umdrehungszahl des Läufers, und

Fig. 9 eine Schnittdarstellung eines Läufers, der mit der erfindungsgemäßen Isolierschicht versehen ist.

Bei drehenden elektrischen Maschinen wie einem Elektromotor eines Hilfsaggregates für Kraftfahrzeuge weist der Ständer eine in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausbildung auf. Gemäß Fig. 1 und 2 weist ein Polkörper 11 einen geschichteten Körper aus einer Zahl von siliciumlegierten Stahlblechen auf und weist eine zylindrische Aus-

nehmung zur Aufnahme des nicht näher dargestellten Läufers auf. Eine Zahl von Schlitzen 12 ist an der Innenfläche der zylindrischen Ausnehmung des Polkörpers 11 angeordnet. Eine elektrisch isolierende Beschichtung ist an der äußeren Stirnfläche des Polkörpers 11 und an der zylindrischen Innenfläche mit den Schlitzen 12 angeordnet. Eine Ständerwicklung 14 ist an dem Polkörper 11 gelagert, der mit der elektrisch isolierenden Beschichtung 13, die in den Schlitzen 12 angeordnet ist,

versehen ist. Eine elektrisch isolierende Beschichtung 15 ist als Überzug über die Ständerwicklung 14 aufgebracht und befestigt die Ständerwicklung 14.

Bei Maschinen mit einer Ständerwicklung der oben beschriebenen Ausbildung, entsteht Wärme beim Fließen von Strom durch die Ständerwicklung 14, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Wärme wird zum Polkörper 11 durch die Beschichtung 13 hindurchgeleitet oder sie wird

10 in die Luft durch die Beschichtung 15 zur Befestigung

der Ständerwicklung 14 abgestrahlt. Die Beschichtung 13, die auch in den Schlitzen 12 angeordnet ist, kann aus Epoxidpulver, Polyester, Papier, Harz oder ähnlichem bestehen bzw. diese aufweisen. Die Beschichtung 15 zur Befestigung der Ständerwicklung 14 besteht aus Expoxidpulver, Epoxidbeschichtung, Polyesterbeschichtung, PoIyimidbeschichtung oder ähnlichem oder weist diese auf.

Beispiel 1

Der Isolierstoff dieses Beispieles besteht im wesentlichen aus Epoxidharz und wird in der unten näher beschriebenen Art und Weise hergestellt und als Überzug verwendet.

Zu einem Gemisch von Epoxidharz (beispielsweise Epicoat 1004 oder 1007, was von der Firma Shell Chemical Inc. angeboten wird) und einem Härter für das Epoxidharz (beispielsweise Imidazol) wurden ein Farbstoff bzw. Beschwerungsmittel, ein thixotrope Eigenschaften erzeugendes Mittel (beispielsweise feine Partikel von kolloidaler Kieselerde) und ein Verlaufmittel (beispielsweise Acryl-Oligomer) zugefügt, um eine in der Wärme aushärtende Kunstharzmischung herzustellen. 30 Gew.-% eines weiter

35 unten näher zu beschreibenden Füllstoffes wurden zu

100 Gew.-% der in der Wärme aushärtenden Kunstharzmischung zugegeben. Das sich daraus ergebende Gemisch
wurde bei einer Temperatur zwischen 70 und 130°C ge-

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1 knetet, schnell gekühlt und dann pulverisiert. Der Füllstoff kann Aluminium sein.

Eine elektrisch isolierende Beschichtung wurde durch Aufbringen und Aushärten der so erhaltenen Pulverbeschichtung geformt. Die Beschichtung hat eine Wärmeleit-

-4

fähigkeit von 10 χ 10 cal/cnrK-s und ergab eine zufriedenstellende elektrische Isolierfähigkeit. Zusätzlich wies die Beschichtung eine Durchschlagsfeldstärke 2Q von 9 kV/mm oder mehr auf.

Beispiele 2 bis 9

Das Mischungsverhältnis der in der Wärme aushärtenden jg Kunstharzmischung blieb dasselbe wie beim Beispir^ 1; die Art und die Menge des Füllstoffes, der zugegeben wurde, änderten sich jedoch, 70 Gew.-% Aluminium wurden als Füllstoff beim Vergleichsbeispiel A, 3O Gew.-% Kupfer wurden als Füllstoff beim Beispiel 2 und Titanoxid wurde als Füllstoff beim Beispiel 9 zugegeben.

Die Arten und Mengen der in den Beispielen 1 bis 9 verwendeten Füllstoffe sind in Tabelle 2 bei den mit 1 bis 9 numerierten Beispielen zusammen mit den Eigenschaften der sich ergebenden elektrisch isolierenden Beschichtungen aufgeführt. Die Beispiele A bis F in Tabelle 2 sind Vergleichsbeispiele und gehören nicht zu den Beispielen der vorliegenden Erfindung.

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, ist bei Zugabe einer Aluminiummenge von 30 Gew.-% als Füllstoff die Wärme-

-4 leitfähigkeit der Beschichtung 10 χ 10 cal/cm'K's, was für eine isolierende Beschichtung für die Wicklung eines elektrischen Hilfsaggregates für Kraftfahrzeuge zufriedenstellend ist. Die isolierende Beschichtung weist darüber hinaus eine gute Durchschlagfeldstärke von 9 kV/mm oder mehr auf. Wenn jedoch die Menge an Aluminium 70 Gew.-% überschreitet, verschlechtert sich

Tabelle 2

Bei spiel	Art des Füllstoffes	Anteil (Gew.-%.)	Wärmeleitfähigkeit der isolierenden Beschichtung (cal/cm-Ki see)	Probleme
1 A 2 3 4 5 6 B 7 8 C 9 D E F	Aluminum Aluminum Kupfer Borkarbid Berylliumoxid Magnesiumoxid Magnesiumoxid Magnesiumosid Aluminiumoxid Aluminiumoxid Aluminiumoxid Titanoxid Siliziumoxid Siliziumoxid KaIzxumkarbonat	30 70 30 60 60 30 75 90 60 80 90 60 60 70 80	10 x 10~⁴ 39 χ 10"⁴ 10 χ 10~⁴ 17 χ 10~⁴ 20 x 10"⁴ 9.0 x 10"⁴ 23 χ 10~⁴ 30 χ 10~⁴ 10.5 x 10~⁴ 17 χ 10~⁴ 22 χ 10"⁴ 9.2 χ 10"⁴ 8.5 x 10"⁴ 11 x 10~⁴ 8.7 x 10~⁴	keine Isolierfähigkeit (6 kV/mm) keine keine keine keine keine Brüchig (Du Pont-Schlag- versuch: 15 cm) keine keine Brüchig (Du Pont-Schlag- versuch: 10 cm) keine schlechte V.'ärmeab- strahlung ■Brüchig (Du-Pont-Schlag- versuch: 15 cm) schlechte Wärmeab- strahlunq

die Isolierfähigkeit. Daher muß die Menge an Aluminium so dosiert werden, daß die Durchschlagsfeldstärke 9 kV/mm oder mehr betragen kann.

Falls Magnesiumoxid in einer Menge von 90% als Füllstoff, zugegeben wird, wird die Beschichtung spröde und weist eine geringere Schlagfestigkeit auf.

Wenn Kalziumkarbonat, was üblicherweise als Füllstoff verwendet wird, in einer Menge von 80 Gew.-% zugegeben wird, weist die sich ergebende Beschichtung eine unbefriedigende Wärmeleitfähigkeit auf und kann die von der Wicklung erzeugte Wärme nicht abstrahlen. Kalziumkarbona
K-s.

bonat hat eine Wärmeleitfähigkeit von 6 χ 10 cal/cm·

Die Beispiele,die in der Spalte "Probleme" mit dem Wort "keine" versehen sind, sind als wärmeabstrahlende isolierende Beschichtung für eine Wicklung eines Wechsel-Stromgenerators oder eines Zündmagneten in elektrischen Aggregaten für Kraftfahrzeuge zufriedenstellend geeignet. Die Auswertung basierte auf den Ergebnissen der im Rahmen der Erfindung durchgeführten Experimente; jeder Prüfkörper, der mit "keine" in der Spalte "Probleme" bezeich-

25 net worden ist, hatte eine Wärmeleitfähigkeit von

-4
9 χ 10 cal/cm·K*s oder mehr, eine Schlagfestigkeit von 20 cm oder mehr, eine Durchschneidefestigkeit von 2 5Ο bis 45O°C, eine Wärmeverformungstemperatur von 100 bis 140°C, eine Haftfestigkeit gegen Abscherung von 100 bis 260 kg/cm , einen spezifischen Widerstand

von 1 χ 10 λ ■ cm oder mehr und eine Durchschlagfeldstärke von 9 kV/mm oder mehr.

Aus .den durchgeführten Versuchen ergab sich, daß die Anforderung von "keine" in der Spalte "Probleme" zufriedenstellend erfüllt ist, wenn ein passender Betrag an Füllstoffen gewählt wurde und wenn der Füllstoff aus der Gruppe der Stoffe Aluminium, Kupfer, Borkarbid,

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γ Berylliumoxid, Magnesiumoxid und Titanoxid stammte.

Bei den Prüfkörpern, bei denen Magnesiumoxid als Füllstoff verwendet worden ist, konnte eine zufrieden-,-stellende Wärmeleitfähigkeit mit einem geringeren Gewichtsanteil erreicht werden, als im Falle der Verwendung von Aluminium als Füllstoff wie bei den Beispielen 7 und 8. Daher ist Magnesiumoxid ein hervorragender Füllstoff.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm der Wärmeleitfähigkeit als

Funktion der Füllstoffmenge, wenn der Füllstoff Magnesiumoxid (MgO), Aluminiumoxid (Al„0_), Siliziumoxid (SiO₂) oder Kalziumkarbonat (CaCO₃) ist. Aus dem Graphen der ■ic Funktion ist zu ersehen, daß Aluminiumoxid der isolierenden Beschichtung eine höhere Wärmeleitfähigkeit verleiht als Siliziumoxid und Kalziumkarbonat, jedoch eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als bei der Zugabe von Magnesiumoxid.

Zur Verminderung der Behinderung der Wärmeleitung an

den Grenzflächen zwischen dem hitzehärtbaren Kunstharz und dem Füllstoff besitzt der Füllstoff eine maximale Partikelgröße von 200 um und weist eine Verteilung der Partikelgröße auf, die eine geringe Gesamtoberfläche ergibt.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm der Wärmeleitfähigkeit als Funktion der Verteilung der Partikelgröße des Füll-30 stoffes, wenn Magnesiumoxid als Füllstoff verwendet wird.

Gemäß Fig. 5 entsprechen die charakteristischen Kurvenverläufe A bis D den Sorten A bis D,die im folgenden erläutert werden:

Sorte A: 200 pm maximale Partikelgröße, 3,5 g/cm Schüttgewicht.

32246f6 I ^{: :} '■■ '■- : -O.:.. /3

Sorte B: 150/um maximale Partikelgröße, 2 g/cm Schüttgewicht .

Sorte C: 50 yum maximale Partikelgröße, 1 g/cm Schüttgewicht.

Sorte D: 15 ^m maximale Partikelgröße, 0,45 g/cm Schüttgewi cht.

10 Wenn, der Füllstoff eine maximale Partikelgröße von

200 /im oder mehr aufweist, ergibt sich eine rauhe Oberfläche der als Überzug aufgebrachten Beschichtung aufgrund von großen Partikeln, wenn die Dicke der Schicht ungefähr 0,3 mm wie beim üblichen Verfahren ist.

Die isolierenden Schichten in den Beispielen 1 bis 9 würden mittels des bekannten Pulver-Beschichtungs-Verfahren geformt. Das als Überzug aufgebrachte Pulver muß eine Partikelgröße, ein spezifisches Gewicht und Fließeigenschaften aufweisen, welche innerhalb vorbestimmter Bereiche liegen. Dies wird im weiteren näher beschrieben.

(A) Partikelgröße des Pulverüberzugs 25

Ein Pulverüberzug mit einer Partikelgröße von 60 mesh gemäß JIS wurde verwendet. Ein Pulverüberzug, der gröber als 60 mesh ist, weist ein schlechtes Fließverhalten

während der Beschichtung auf. 30

(B) Schüttgewicht

Ein Pulverüberzug wurde verwendet, welcher ein Schüttgewicht von 0,3 bis 0,9 g/cm aufwies, wobei zur Messung des Schüttgewichtes die allgemeine Testmethode K 6911 gemäß JIS angewendet wurde. Ein Pulverüberzug, der ein volumenspezifisches Gewicht außerhalb dieses Bereiches aufweist, hat ein schlechtes Fließverhalten

322Λ618 _;

während der Beschichtung.
(C) Fließverhalten

a) Fließverhalten auf horizontaler Ebene (betrifft nur das Beschichten der Schlitze mit einem Überzug, der auf Flächen von Metallteilen aufgebracht wird, die Wicklungen kapseln und halten).

IQ Der Pulverüberzug in einer Menge von 0,5 g wird unter

einem Druck von 20 kp/cm gepreßt, um ein Pellet herzustellen, das einen Durchmesser von 13 mm und eine Dicke von ungefähr 2,5 mm aufweist. Ein solches Pellet wird auf einer ebenen polierten Stahlplatte angeord-

net, die auf 140°C vorgeheizt ist, und daß Pellet wird für 20 bis 30 Minuten auf diese Temperatur erwärmt. Nach dem Abkühlen wird der durchschnittliche Durchmesser gemessen und das Fließverhalten wird aus folgender Gleichung erhalten:

DurchschnittIi- Durchschnittlicher eher Pelletdurch- Pelletdurchmesser messer nach dem - vor dem Erwärmen

Fließverhalten = x 100

Pelletdurchmesser vor dem Erwärmen 25

Die nachstehende Tabelle 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Fließverhalten in Prozent, das auf diese Art und Weise bestimmbar ist und das äußere Erscheinungsbild der isolierenden Beschichtung. 30

Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, ist ein Pulverüberzug mit einem Fließverhalten von 4 bis 16% als isolierende Beschichtung für einen Schlitz geeignet.

b) Fließverhalten auf einer in 45° geneigten Ebene

(betrifft den die Wicklung festhaltenden Pulverüberzug, der zwischen die Drähte einer Wicklung eingefüllt oder über diese geformt wird)

co ο

cn

Tabelle 3

Fließverhalten (%)	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
äußeres Er scheinungsbild	zufrieden stellend	gut	gut	gut	gut	gut	gut	gut	.zufrie denstel lend	Schlecht
Bemerkungen	rauhe Oberfläche	—	—	—	—	—	—	—	Beschichtung geht aus der Form

Ein Pellet, das auf die gleiche Weise wie dasjenige in Punkt a) hergestellt worden ist, wird auf einer polierten Stahlplatte angeordnet, die auf 150°C vorgeheizt und um 45° geneigt ist, und wird auf diese Temperatur für 20 bis 30 Minuten aufgeheizt. Nach dem Abkühlen wird in Fließrichtung die maximale Länge gemessen, wonach das Fließverhalten auf 45° geneigter Ebene, im folgenden kurz als 45°-Fließverhalten bezeichnet, aus folgender Gleichung erhalten wird:

Maximale Länge Pelletdurchmesin Fließrich- ser vor dem Ertung nach dem Er- - wärmen wärmen

45°-Fließverhalten =

Pelletdicke vor dem Erwärmen

Falls das auf diese Weise erhaltene 4 5°-Fließverhalten

unterhalb von 1,5 liegt, ist das Ausfüllverhalten des Isolierstoffes in dem Spalt zwischen den Wicklungswindungen schlecht, wodurch sich nur eine niedrige 2Q Haltefestigkeit der Wicklung ergibt.

Die isolierende Beschichtung muß nach dem Aushärten eine Schlagfestigkeit, eine Wärmeverformungstemperatur, eine Haftfestigkeit gegen Abscherung, einen spezifischen Widerstand, eine Durchschlagfeldstärke und eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die innerhalb vorbestimmter Bereiche liegen. Diese vorbestimmten Bereiche sind gemäß den im Rahmen dieser Erfindung durchgeführten Versuchen wie folgt festgelegt worden.

(D) Schlagfestigkeit

Der Pulverüberzug wird in einer Dicke von 0,3 bis 0,5 mm auf eine Platte aus niedrig gekohltem Stahl (S15C, 12 χ 12 χ 100) als Überzug aufgebracht und wird ausgehärtet. Die Schlagfestigkeit der sich ergebenden isolierenden Beschichtung wird im Du Pont-Schlagv.ersuch (1/8 Zoll Kopf und 500 g Prüflast) gemessen.

ν*

Bei einer Beschichtung, die einen Du Pont-Schlagversuchs wert von weniger als 20 cm aufweist, sind Risse oder Abplatzungen während des Windens aufgrund der Drahtspannung entstanden. Da dies eine fehlerhafte Erdung zur Folge hat, ist die Beschichtung für eine Wicklung vorzugsweise ein Pulverüberzug mit einer Schlagfestigkeit von 20 cm und mehr.

(E) Durchschneidefestigkeit (Erweichung bei erhöhten 10 Temperaturen)

Der Pulverüberzug wird in einer Dicke von 0,3 bis 0,5 mm auf zwei Drittel einer Gesamtoberflache einer rechteckigen Stange aus niedrig gekohltem Stahl (S15C, 12 χ 12 χ

100) als Überzug aufgebracht. Nach dem Aushärten d _ Beschichtung, wird ein blanker Kupferdraht von 0,4 mm Durchmesser auf die ausgehärtete Beschichtung gewickelt und eine Last von 250 g wird auf sie ausgeübt. Die Temperatur wird mit einer Geschwindigkeit von 3⁰C pro Minute erhöht und die kritische Temperatur ist diejenige, bei der die Beschichtung durchtrennt wird. Ein Pulverüberzug mit einer Durchschneidefestigkeit von 260 bis 45O°C stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar.

Wenn die Beschichtung eine Durchschneidefestigkeit unter 26O°C aufweist, wird sie beim Erhitzen zur Befestigung der Wicklung weich. Dann erstreckt sich der Draht in die Beschichtung und eine fehlerhafte Erdung ist die Folge. Wenn ein Epoxidharz mit einem Wärmewiderstand von 45O°C oder einem höheren verwendet wird, wird die sich ergebende Beschichtung brüchig und die Anforderungen an die Schlagfestigkeit gemäß Punkt (D) werden nicht zufriedenstellend erfüllt.

35 (ρ) Wärmeverformungstemperatur

Ein Pulverüberzug mit einer Wärmeverformungstemperatur (HDT), die gemäß JIS K 6911 gemessen wurde, hat als be-

vorzugte Werte 100 bis 140°C. Wie im Falle des vorhergehenden Punktes (E) erfüllt ein Pulverüberzug mit einer HDT außerhalb dieses Bereiches die Anforderungen an die Schlagfestigkeit nicht zufriedenstellend.

(G) Haftfestigkeit gegen Abscherung

Auf entfettete Prüfkörper (SPCC-SD, 100 χ 15 χ 1) wird Pulver unter einem Druck von 1 kg/(15 χ 10 mm) aufgebracht. Die Haftfestigkeit gegen Abscherung wird mit einer Zuggeschwindigkeit von 5 bis 20 mm/min gemessen. Ein Pulverüberzug mit einer Haftfestigkeit gegen Abscherung von 100 bis 260 kg/cm ist bevorzugt. Wenn die Haftfestigkeit gegen Abscherung unterhalb von 100 kg/

2
cm liegt, kann eine zufriedenstellende Haftfestigkeit

unter Abscherung nicht erreicht werden.

(H) Spezifischer Widerstand und Durchschlagfeldstärke

Ein Prüfkörper wird durch Aufbringen eines Pulverüberzuges auf eine Platte aus niedriggekohltem Stahl (SBCC-RD, 60 x 60 χ 1) mit einer Dicke von 0,3 bis 0,5 cm vorbereitet. Ein Pulverüberzug mit einer Isolierfähigkeit, die die Qualität des elektrischen Aggregates nicht be-

einträchtigt (spezifischer Widerstand von 1 χ 10 Sl - cm oder mehr) und mit einer Durchschlagfeldstärke gemäß JIS K 6911 von 9 kV/mm oder mehr ist bevorzugt. Wenn die Isolierfähigkeit und die Durchschlagfeldstärke unterhalb dieser Werte liegen, kann die Anforderung an den rechnerischen Verluststrom bei Anlegen einer Wechselspannung von 1200 V für Automobile nicht befriedigend erfüllt werden.

(I) Wärmeleitfähigkeit
35

Ein Probenkörper wird durch Formen eines Pulverüberzuges in einer auf 100 bis 150⁰C erwärmten Form, durch Wärmen auf 200°C für ungefähr 1 Stunde und vollständiges

Härten hergestellt, um eine Scheibe von 35 mm Durchmesser und 3 mm Dicke zu erhalten. Die Wärmeleitfähigkeit des Probenkörpers wird mittels einer Meßvorrichtung (Modell SS-TC-33, das von der Firma Shibayama Kiki Seisakusho angeboten wird) gemessen. Ein Pulverüberzug

einer Wärmeleitfähigkeit von 9 bis 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform.

-4 mit einer Wärmeleitfähigkeit von 9 bis 30 χ 10 cal/cm-

Wenn die Wärmeleitfähigkeit unterhalb der unteren Grenze -,Q liegt, ist die Wärmeabstrahlungswirkung schlecht. Wenn die Wärmeleitfähigkeit oberhalb der oberen Grenze liegt, wird die zugegebene Füllstoffmenge zu groß. Als Ergebnis davon wird die Beschichtung spröde, was zu häufigen Rissen oder Abplatzungen führt, die schlechtere Isolierfähigkeit zur Folge haben.

Von den verschiedenen vorangehenden beschriebenen Eigenschaften sind die Beziehungen zwischen der zugegebenen Füllstoffmenge und der Wärmeleitfähigkeit, der Schlagfestigkeit und dem Fließverhalten des Pulverüberzuges in Fig. 6 dargestellt.

Der verwendete Füllstoff ist Magnesiumoxid, die Partikelgröße beträgt 150 /im oder weniger und das Schüttgewicht beträgt 2 g/cm . Wenn der Füllstoff innerhalb des mittels der gestrichelten Linien in Fig. 6 bezeichneten Bereiches liegt, der einem Bereich von 30 bis 80 Gew.-% entspricht, ergeben sich praktisch annehmbare Eigenschaften der isolierenden Beschichtung.

Gemäß Fig. 6 entspricht die Kurve A dem horizontalen Fließverhalten, die Kurve B der Wärmeleitfähigkeit und die Kurve C der Schlagfestigkeit.

In den oben erläuterten Beispielen 1 bis 9 werden Pulverüberzüge verwendet, die im wesentlichen aus Epoxidharz bestehen. Jedoch können auch andere Harze und andere Beschichtungsverfahren verwendet werden. Dies wird unter

3224&T& _ΟΛ

Bezugnahme auf die Beispiele 10 bis 12 beschrieben. Beispiel 10

Dem Vorgehen aus Beispiel 1 wird im wesentlichen gefolgt, mit der Ausnahme, daß ein Polyester-Pulverüberzug anstatt eines Epoxidharz-Pulverüberzuges verwendet wird. Genauer gesagt werden 30 bis 80 Gew.-% eines wärmeleitenden Füllstoffes (ein Pulver aus Magnesiumoxid, Berylliumoxid, Bornitrid, Eisen, Aluminium, Kupfer, Borkarbid, Titanoxid oder ähnliches) mit einer Wärmeleitfähigkeit

— 2
von 1,0 χ 10 cal/cm ■ K ■ s oder mehr zu einem Gemisch aus Polyesterharz (Byron GV23O oder GVlOO erhältlich von der Firma Toyobo Co., Ltd., ER82OO oder ER6610 erhältlieh von der Firma Nihon Gosei Kagaku K.K., oder ähnliches) mit einem Härter für das Polyersterharz (Epicoat 1004 erhältlich von Shell Chemical Inc., ein Isocyanatharz oder ähnliches) zugegeben. Ein thixotrope Eigenschaften erzeugendes Mittel und ein Verlaufmittel werden zugegeben und das sich ergebende Gemisch wird bei einer Temperatur zwischen 70 und 130⁰C geknetet. Das Gemisch wird dann schnell abgekühlt und mittels üblicher Verfahren in ein Pulver pulverisiert.

Der auf diese Weise erhaltene Pulverüberzug aus wärmeleitfähigen Polyesterharz weist eine Partikelgröße, ein Schüttgewicht, eine Wärmeleitfähigkeit, eine Schlagfestigkeit, eine Durchschneidefestigkeit, eine Wärmeverformungstemperatur, eine Haftfestigkeit gegen Sche-

^O ren, einen spezifischen Widerstand, eine Durchschlagfeldstärke usw. auf, welche innerhalb der Bereiche des oben beschriebenen Pulverüberzuges aus wärmeleitfähigem Epoxidharz liegen. Der Pulverüberzug aus wärmeleitfähigem Polyesterharz hat jedoch im allgemeinen eine längere

"° Aushärtezeit und eine schlechtere Haftfestigkeit gegen Abscherung als der Pulverüberzug aus wärmeleitfähigem Epoxidharz .

1 Beispiel 11

Dem Vorgehen gemäß Beispiel 1 wird im wesentlichen gefolgt, mit der Ausnahme, daß ein Pulverüberzug aus c Acrylharz anstatt des Pulverüberzuges aus Epoxidharz verwendet wird. Genauer gesagt, werden 30 bis 80 Gew.-% eines wärmeleitfähigen Füllstoffes mit einer Wärmeleit- . fähigkeit von 1,0 χ 10 cal/cm · K · s (Magnesiumoxid, Berylliumoxid, Bornitrid, Eisen, Aluminium, Kupfer, Borkarbid, Titanepoxid oder ähnliches) einem Gemisch eines Acrylharzes (beispielsweise Almatix TD-6100

bis 6400 erhältlich von Mitsui Taoatsu Chemicals, Inc.) mit einem Härter für das Acrylharz (Dicarbonsäure, einem Melaminharz oder ähnliches) zugefügt. Ein thixotrope Eigenschaften erzeugendes Mittel, ein Verlaufmitte.' and ein Mittel zur Verbesserung der Schlagfestigkeit (beispielsweise ein Epoxidharz) werden dem Gemisch beigegeben. Das sich ergebende Gemisch wird bei einer Temperatur zwischen 70°C und 130°C geknetet .und dann schnell abgekühlt und mittels üblicher Verfahren in ein Pulver pulverisiert.

Der auf diese Weise erhaltene Pulverüberzug aus wärmeleitf ähigem Acrylhaz weist die verschiedenen Eigenschaften auf, die im Bereich derjenigen Eigenschaften des oben beschriebenen Pulverüberzuges aus wärmeleitfähigem Epoxidharz liegen.

Der Pulverüberzug aus Acrylharz .weist im allgemeinen jedoch eine Haftfestigkeit gegen Scherung auf, welche schlechter ist als diejenige des Pulverüberzuges aus wärmeleitfähigem Epoxidharz.

Ein in den Beispielen 1 bis 11 beschriebenes Aufbringen der wärmeleitfähigen Pulverüberzüge kann mittels üblicher Beschichtungsverfahren durchgeführt werden, wie beispielsweise dem Wirbeltauchverfahren, elektrostatischen Wirbeltauchverfahren, elektrostatischen Sprühverfahren und Sprühverfahren.

3*5

1 Beispiel 12

Ein flüssiges Harz wurde anstatt des Pulvers der vorangegangenen Beispiele verwendet. Ein flüssiges Harz (beispielsweise ein Epoxidharz oder ein Polyesterharz) wurde einem wärmeleitfähigen Füllstoff zugegeben, um eine isolierende Beschichtung wie in den vorangegangenen Beispielen herzustellen.

Genauer gesagt, wurden 30 bis 80 Gew.-% eines Füllstoffes mit einer Wärmeleitfähigkeit von 1,0 χ 10 cal/cm-K · s oder mehr (beispielsweise Magensiumoxid erhältlich von Tomita Pharmaceutical Co., Inc.) einer Mischung aus 100 Gewichts-% Epoxidharz (Epicoat 828 erhältlich von

15 Shell Chemical Inc.) mit einer Epoxid-äquivalenten Menge von 100 bis 300 und einem Molekulargewicht von 250 bis 470 zugegeben; 8O Gewichtsanteile eines Säureanhydrids (MHAC-L erhältlich von Hitachi Chemical Co., Ltd.) werden als Härter für das Epoxidharz zugegeben;

20 3 Gewichtsteile eines Härtungsbeschleunigers für das

Epoxidharz (EMI erhältlich von Shikoku Chemical Corporation) werdenizugegeben; und 0 bis 20 Gewichtsteile eines Gelierungsmittels (Aerozyl 200 erhältlich von Nihon Aerozyl K.K.) werden zugegeben. Ein Pigment bzw. Beschwerungsmittel wurden dem sich ergebenden Gemisch zugegeben und wurde mittels üblicher Mischeinrichtungen gut vermischt.

Die Menge an thixotrope Eigenschaften erzeugenden Mitteln hängt vom Anwendungsbereich ab (ob die Isolierung für die Schlitze oder für die Wicklungsbefestigung vorgesehen ist), von der Form des herzustellenden Produktes (Durchmesser und die Wicklungsart des Drahtes), der Menge des zugegebenen Füllstoffes usw.. Die Menge an thixotrope Eigenschaften erzeugenden Mitteln ist vorzugsweise 3 bis 20 Gewichtsteile für die Isolierung von Schlitzen,und ist vorzugsweise 0 bis 6 Gewichtsteile für die Befestiung der Wicklung. Das Aufbringen des Isolierstoffes kann

1 mittels üblicher Methoden wie mittels Tauchverfahren oder Auftropfverfahren durchgeführt werden.

Anwendungsbeispiele werden im folgenden beschrieben, bei denen der Isolierstoff, der gemäß den im vorangehenden beschriebenen Beispielen hergestellt worden ist, bei elektrischen '!.Hilfsaggregaten von Kraftfahrzeugen angewendet worden ist.

10 Anwendungsbeispiel 1

Ein Isolierstoff wurde für ein Motorrad verwendet. Nach Vorwärmung des Polkörpers des Ständers für einen Zündmagneten auf 180 bis 24O°C, wurde dieser mit einem Pulverüberzug in einer Dicke von 0,4 bis 0,5 mm für die S litzisolierung beschichtet. Nach Aushärtung und Abkühlung wurde der Wicklungsdraht gewunden. Der Polkörper wurde wieder auf 160 bis 200⁰C vorgewärmt und wurde mittels des Wirbeltauchverfahrens mit einem die Spule festlegenden wärmeleitfähigem Pulverüberzug beschichtet. Die Beschichtung wurde ausgehärtet, um die Wicklung ^festzulegen und um eine isolierende Beschichtung zu bilden.

Der Ständer des Zündmagneten, der auf diese Art und Weise behandelt worden ist, ist in den Fig. 7A, 7B und 7C dargestellt, in denen der Polkörper mit 11, die isolierende Beschichtung mit 13, die Spule mit 14 und der Isolierstoff mit 15 bezeichnet ist. Tabelle 4 zeigt die mittels der Erfindung erzielbare Abkühlung des Ständers des Zünd- ^ magneten ausgedrückt in der Wicklungstemperatur.

Die Isolierstoffe für den Schlitzbereich in den Tests Nr. 1 bis Nr. 4 sind übliche Pulver und die Isolierstoffe zur Wicklungsbefestigung in den Tests 1 und 2 sind auch übliche Pulver. Obwohl der Testkörper in Test 9 keine Probleme aus den Meßdaten erkennen läßt, zeigte der Isolierstoff mäßige Abplatzungen und eine von 6 Wicklungen verursachte fehlerhafte Erdung. Aus diesem Grund wurde das Pulver des Tests Nr. 9 als "schlecht" bewertet.

Tabelle 4

Aus wertung	Ver such Nr.	Isolierstoff für Schlitzbereich (cal/cm·K"see).	Isolierstoff für Wicklungsbe festigung (cal/cm·K·see)	durchschnitt liche Wick lungstempera tur bei ASSY-Test (⁰C)	Temperaturabfall im Vergleich zu Versuch Nr. 1 (⁰C)
gut oder schlecht	1	4 χ ΙΟ"⁴	3 χ ΙΟ"⁴	235	0
schlecht	2	4 x 10~⁴	7 x 10"⁴	231	4
schlecht	3	4 x 10~⁴	9 χ 10"⁴	229	6
gut	4	4 χ 10~⁴	12 χ 10"⁴	224	11
gut	* 5	12 χ 10~⁴	3 χ 10~⁴	228	7
gut	6	9 χ 10~⁴	9 χ 10~⁴	224	11
gut	7	12 χ 10"⁴	12 xlO"⁴	220	15
gut	8	20 χ 10"⁴	20 χ 10~⁴	207	28
gut	9	30 χ 10~⁴	30 χ 10"⁴	201	34
schlecht I

Wie aus Tabelle 4 ersichtlich ist, kann mittels der Isolierstoffe, die gemäß den zur Erfindung gehörenden Beispielen hergestellt worden sind, die Temperatur der Wicklung des Ständers für einen Zündmagneten um maximal

5 28⁰C gegenüber derjenigen abgesenkt werden, die bei

Verwendung von üblichen Isolierstoffen entsteht. Bessere Ergebnisse können erhalten werden, wenn der Isolierstoff zur Wicklungsbefestigung verwendet wird.

Nachdem ähnliche Test für ein wärmeleitfähiges flüssiges Harz gemäß Beispiel 12 durchgeführt worden sind, haben sich ähnliche Ergebnisse, wie sie in Tabelle 4 aufgelistet sind, ergeben. Jedoch war der Pulverüberzug bezüglich Verarbeitbarkeit und Arbeitsbedingungen besser als flüs-

15 sige Beschichtung.

Anwendungsbeispiels 2

Ein Isolierstoff wurde für den Ständer eines Wechsel-Stromgenerators verwendet. Nachdem die Ständer des Wechselstromgenerators auf eine Temperatur von 130 bis 24O°C vorgeheizt wurden, wurden sie mit einem Pulverüberzug für den Schlitzbereich durch Aufsprühen einer Schicht einer Dicke von 0,1 bis 0,15 mm und 0,3 bis 0,5 mm beschichtet. Nach der Aushärtung und der Abkühlung wurde die Wicklung auf den Ständer gewickelt. Nach einem weiteren Vorheizen der Ständer auf 140 bis 22O°C wurden sie mittels Aufsprühen mit einem wärmeleitfähigen Pulverüberzug zur Befestigung der Wicklung versehen. Die Kühlwirkung der Wicklung des derart behandelten Wechselstromgenerators ist in Tabelle 5 ausgedrückt in der Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators dargestellt. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, wird der Wechselstromgenerator mit einer Drehzahl von 1500 Umdrehungen pro Minute bei diesem Anwendungsbeispiels betrieben, da der Unterschied in der Ausgangsleistung und den Zeitbereichen hoher Temperatur ?· der Wicklung des Ständers des Wechselstromgenerators ausgeprägter ist, wenn der Wechselstromgenerator mit einer niedrigen Drehzahl rotiert, als wenn er mit einer hohen Drehzahl rotiert.

Tabelle 5

Aus wertung	Ver such Nr.	Isolierstoff für Schlitzbereich	Schicht dicke (mm)	Isolierstoff für Wicklungsbefestigung	Schicht dicke (mm)	Wechselstrom generator: 1500 U/min	Tempera- . türabfall im Vergl- zu Versuch Nr. 1 (A)
schlecht gut gut gut gut gut gut schlecht	l' 2 3 4 5 6 7 8	(cal/cm-K's)	0.3 - 0.5 0.3 - 0.5 0.3 - 0.5 0.3 - 0.5 0.1 - 0.15 0.1 - 0.15 0.3 - 0.5 0.3 - 0,5	(cal/cm*K^#s)	0.2 - 0.3 0.2 - 0.3 0.2 - 0.3 0.2 - 0.3 0.2 - 0.3 0.1 - 0.15 0.2 - 0.3 0.2 - 0.3	Ausgangs leistung (A)	0 0.9. 0.8 1.5 2.0 2.5 2.4 2.9
4 x 10"⁴ 4 χ 10~⁴ 12x 10~⁴ 12 χ 10~⁴ 12 χ 10~⁴ 12 χ 10~⁴ 20 x 10"⁴ 30 x 10"⁴	3 x 10"⁴ 12 x 10~⁴ 3 x 10~⁴ 12 x Ίθ~⁴ 12 χ ΙΟ"⁴ 12 χ 10~⁴ 20 x ΙΟ"⁴ 30 x 10~⁴'	25.9 26.8 26.7 27.4 27.9 28.4 28.3 28.8

ro ro -ρ-cn

Gemäß Tabelle 5 sind die Isolierstoffe für den Schlitzbereich von Test Nr. 1 und 2 übliche Pulver, und das Pulver von Test Nr. 1 zur Wicklungsbefestigung ist auch ein übliches Pulver, Da der in Test Nr. 8 verwendete Prüfkörper geringe Abplatzungen aufwies/ wurde er mit "schlecht" bewertet.

Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, ist die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators mit heißer Wicklung erhöht worden, als die Warmeabstrahlungswirkung erhöht worden ist.

Gemäß Fig. 8 stellt Kurve A die Ausgangsdrehzahl dar, wenn die Wicklung kalt ist, Kurve B die Ausgangsdrehzahl, wenn die Wicklung heiß ist und Kurve C den gleichen Wer iar, wenn nur die Läuferwicklung kalt ist.

Anwendungsbeispiels 3

Ein Isolierstoff wurde bei der Läuferwicklung eines Wechselstromgenerators verwendet. Der Wechselstromgenerator weist einen in Fig. 9 dargestellten Aufbau auf. Ein Paar von Polkörpern 17a und 17b ist mit einer Welle 16 verbunden. Jeder der Polkörper 17a und 17b weist eine Mehrzahl von Magnetklauen 18a bzw. 18b auf. Diese Magnetklauen 18a und 18b greifen ineinander. Innerhalb der Magnetklauen 18a und 18b ist ein Wicklungshalter 19 befestigt und eine Wicklung 20 ist um diesen herum gebunden.

Der Wicklungshalter 19 weist einen als Formteil ausgebildeten Körper aus Harz, wie beispielsweise Nylon oder Butylenterephthalat auf. Obwohl daher zusätzliche Isolierungsmaßnahmen unnötig sind, weist der Wicklungshalter 19 eine Wäremleitfähgikeit auf, die mit ungefähr 3 bis 5 χ 10 cal/cm · K · s niedrig liegt und weswegen er die Wärmeabstrahlung von der Wicklung 20 verschlechtert.

Aus diesem Grund wird das Material des Wicklungshalters

Co

19 vorzugsweise von Nylon oder ähnlichem, was ein Material mit hoher Wärmedämmfähigkeit ist, in ein Metall (beispielsweise Eisen, Kupfer, Aluminium oder ähnliches) geändert, welches ein wärmeleitfähiges Material mit einer Wärme-

5 leitfähgikeit von 0,15 bis 1,0 cal/cm · K · s ist.

Bei einem Wicklungshalter aus Metall, wie beispielsweise Eisen oder Stahl wird zwar die Wärmeleitfähgikeit verbessert, jedoch ist die Isolierfähgikeit in bei weitem

10 nicht ausreichenden Maße vorhanden. Deshalb muß ein gut

wärmeleitfähiger jedoch elektrisch isolierender Kunststoff, wie dies beispielsweise eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Isolierstoffes ist, über den metallenen Wicklungshalter 19 zur elektrischen Isolierung aufgebracht

15 werden.

Ein Fall, bei dem ein Wicklungshalter aus Eisen als Wicklungshalter 19 und ein wärmeleitfähiger Epoxidpulver-Überzug als erfindungsgemäßer Isolierstoff verwendet wird, wird im folgenden beschrieben.

Ein Wicklungshalter 19 aus Eisen wird mit einem Pulverüberzug zur Schlitzisolierung mittels des elektrostatischen Wirbeltauchverfahrens beschichtet. Die Beschichtung wird unter Anlegen einer Spannung von 50 bis 90 kV,einer Drehzahl des Wechselstromgenerators von 5 bis 2 5 Umdrehungen pro Minute, einer Beschidhtungszeit von 4 bis 30 s und einem Abstand zwischen dem Wicklungshalter und der Oberfläche des Pulver-Wirbelbetts von 3 bis 8 cm aufgebracht. Die Pulverbeschichtung wird geschmolzen und bei einer Temperatur von 150 bis 24O⁰C 1 ibis 30 Minuten lang ausgehärtet. Die Wicklung 20 wird auf dem derart behandelten Wicklungshalter 19 aufgebracht, wobei ein Läufer gemäß Fig. 9 entsteht. Die Abkühlung der Wicklung 2o des Läufers ist in Tabelle 6 ausgedrückt durch die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators wie im Falle des Wechselstromgenerators gemäß dem Anwendungsbeispiel 2 dargestellt. Jedoch ist im Gegensatz zum Ständer die

vf

Abkühlung der Wicklung des Läufers größer, wenn die Drehzahl höher ist. Deshalb entspricht die aufgeführte Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators einem Wert, der bei einer Drehzahl von 5000 Umdrehungen/min erhalten

5 worden ist.

Der verwendete Ständer ist ein üblicher Ständer und

der Isolierstoff zur Schlitzisolierung von Test Nr. 2 ist

eine übliche Beschichtung.

Wie aus Tabelle 6 ersichtlich ist, ist die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators verbessert worden, wenn die Drehzahl höher ist. Die isolierende Beschichtung wies keine Abplatzungen auf und alle übrigen Eigenschaf-

15 ten waren zufreidenstellend.

Eine Beschichtung mit guter Haftfestigkeit unter Abscherung wurde erreicht, wenn Epoxidharz als in der Wärme aushärtendes Kunstharzgemisch verwendet wurde.

Eine isolierende Beschichtung besserer mechanischer Festigkeit, Warmeabstrahlungswirkung und elektrischen Eigenschaften wurde erhalten, wenn Magnesiumoxid als Füllstoff verwendet wurde.

Wenn der Isolierstoff zum Einfüllen zwischen die Wicklungsdrähte oder zum Beschichten derselben verwendet wurde, wurde die Formgebung vereinfacht und die Festigkeit der Wicklungsbefestigung ist gut, wenn die 45°-Fließfähigkeit

30 1,5 oder mehr beträgt.

Wenn der Isolierstoff andererseits zur Kapselung und Befestigung der Wicklung verwendet wid, kann eine rauhe Oberfläche der Beschichtung und ein aus der Form geraten verhindert werden, wenn die Horizontal-Fließfähgikeit 4 bis 16% beträgt.

Tabelle 6

Aus wertung	Ver such Nr.	Material des Wicklungs- halters	Isolierstoff für Schlitzbereich	Schicht dicke '(mm)	Wechselstromgenerator: 5000 U/min	Tempera turabfall im Vergleich zu Versuch Nr. 1 (A)
schlecht schlecht gut gut gut gut	1 2 3 4 5 6	Nylonharz Eisen Eisen Eisen Eisen Eisen	(cal/cm-K-sec)	0.06 - 0.12 0.06 - 0.12 0.2 - 0.3 0.2 - 0.3 0.2 - 0.3	Ausgangs leistung (A)	0 1.3 2.5 0.9 3.0 3.8
4 x 10"⁴ 12 x 10"⁴ 12 χ 10"⁴ 20 x 10"⁴ 30 χ 10"⁴	48.8 50.1 51.3 50.7 · 51.8 52.6

Ein Isolierstoff für die Wicklung eines elektrischen Hilfsaggregates für Kraftfahrzeuge mit sehr guter Wärmeabstrahlungswirkung und elektrischen und mechanischen Eigenschften kann unter Verwendung eines Pulvers zur Bildung einer isolierenden Beschichtung erhalten, werden, wobei das Pulver 60 mesh oder weniger gemäß JIS, ein Schutt-

gewicht von 0,3 bis 0,91 g/cm , eine Wärmeleitfähigkeit

-4
von 9 χ 10 cal/cm'K * s oder mehr nach dem Aushärten, eine Schlagfestigkeit von 20 cm oder mehr, eine Durch-Schneidefestigkeit von 260 bis 45O°C, eine WärmeVerformungstemperatur von 100 bis 140°C, eine Haftfestigkeit gegen Abscherung von 100 bis 200 kg/cm² und einen spezifischen

9
Widerstand von 1 χ 10 JX »cm oder mehr aufweist.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß ein erfi ungsgemäßer isolierstoff eine sehr gute Wärmeabstrahlungswirkung und gute elektrische und mechanische Fähigkeiten aufweist. Der erfindungsgemäße Isolierstoff wird durch Zugabe eines Füllstoffes, wie beispielsweise eines Metalloxides, eines Nitrides oder eines Karbides mit einer Wärmeleitfähigkeit von 1,0 χ 10 cal/cirrK · s oder mehr, mit einer Partikelgröße von 200 /im oder weniger und einem Schüttgewicht von 1,0 bis 3,5 g/cm zu einem in der wärmeaushärtenden Kunstharzgemisch hergestellt. Nach dem Aushärten weist der Isolierstoff eine Durchschlagsfeldstärke von 9 kV/mm oder mehr auf. Daher kann der erfindungsgemäße Isolierstoff zweckdienlicherweise zur Isolierung des Schlitzbereiches oder zur Wicklungsbefestigung einer Wicklung eines elektrischen Hilfsaggregates für Kraftfahrzeuge verwendet werden und ist in der Lage, Kupferverluste zu vermindern, die andernfalls durch ein Ansteigen der Temperatur verursacht werden könnten. Daher ermöglicht der erfindungsgemäße Isolierstoff eine größere Ausgangsleistung von elektrischen Nebenaggregaten derselben Größe und Leistungseigenschaften von üblichen Nebenaggregaten.

Wird ein erfindungsgemäßer Isolierstoff für elektrische

Nebenaggregate von Kraftfahrzeugen wie beispielsweise für Zündmagneten, Gebläsemotoren, Anlasser, Scheibenwischermotoren, Relaisspulen oder ähnliches verwendet, kann die Wicklung in kompakter Bauform und mit geringem Gewicht ausgeführt werden und es kann eine thermisch stabile Wicklung mit einer sehr guten Wärmeabstrahlungswirkung geschaffen werden.

Claims

Patentansprüche

1 ' [ lj Wärmeabstahender Isolierstoff zur elektrischen Isolierung einer elektrischen Wicklung, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff in Pulverform dadurch hergestellt ist,

10

15

20

daß ein Füllstoff mit einer

-2

Wärmeleitfähgikeit von nicht weniger als 1 χ 10 cal/cm-K-s,

einer Partikelgröße von nicht mehr als 200 jum, und einem Schüttgewicht von 1,0 bis 3,58 g/cm³,

einer in der Wärme aushärtenden Kunstharzmischung, die auf 70 bis 130°C erwärmt wird, zugegeben wird,

daß das Gemisch aus dem Kunstharz und dem Füllstoff abgekühlt und ausgehärtet wird, und

daß das gehärtete Gemisch pulverisiert wird.

BÜRO 6370 OBERURSEI.* UNDENSTRASSE 10 TEL. 06171/S6849 TELEX 4186343 real d

BÜRO 8050 FREISING* SCHNEGGSTRASSE 3-5 TEL. 08161/62091 TELEX 526547 pawa d

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2. Isolierstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß als Füllstoff ein Material guter Wärmeleitfähigkeit, wie ein Metall, ein Metalloxid, ein Nitrid oder ein Carbid verwendet ist.
3. Isolierstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff ein Stoff oder ein Gemisch von Stoffen verwendet ist, die der Stoffgruppe bestehend aus Berylliumoxid, Bornitrid, Eisen, Aluminium, Kupfer,

Borcarbid und Titanoxid angehören.
4. Isolierstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Magnesiumoxid ist.
5. Isolierstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesiumoxid als Füllstoff in einer Menge von 30 bis 80 Gewichts-% bezüglich 100 Gewichts-% der in der Wärme aushärtenden Kunstharzmischung zugegeben wird.

■
6. Isolierstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in der wärme aushärtenden Kunstharzmischung Partikel mit einer Partikelgröße von nicht mehr als 60 mesh gemäß JIS und mit einem Schütt-

gewicht von 0,3 bis 0,91 g/cm³ aufweist.
7. Isolierstoff nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Wärme aushärtende Kunstharzmischung Partikel aufweist, die nach dem Härten eine Wärmeleitfähgikeit von nicht weniger als

-4
9 x 10 cal/cm-K's, eine Schlagfestigkeit von nicht weniger als 20 cm, eine Durchschneidefestigkeit von 260 bis 45O⁰C, eine Wärmeverformungstemperatur von 100 bis 140°C, eine Haftfestigkeit gegen Abscherung von 100 bis 260 kg/cm² und einen spezifischen Wider-

stand von 1 χ 10 Λ'cm aufweisen.