用于磁导线的自我修复的绝缘体制造技术

本发明专利技术涉及用于磁导线的自我修复的绝缘体，具体地，描述了一种补救磁导线绝缘体的绝缘性能的方法。在电动马达或其他电设备中使用的磁导线包括通过薄绝缘层覆盖的导电芯。在制造或维修期间绝缘层可能被破坏或者损坏。描述了一种在绝缘层中并入包括在微囊体中的可聚合材料的方法。当绝缘层经受足以损坏其绝缘特性的情况时，微囊体断裂且释放其容纳物，其然后聚合并重新建立层的绝缘性能。

【技术实现步骤摘要】
用于磁导线的自我修复的绝缘体
本专利技术涉及电导体的绝缘覆盖的形成，特别是在电动马达中使用的铜导体。如果最初应用的涂层有缺口、破裂或以其他方式经受使其绝缘性能降低的破坏，绝缘覆盖包括能够在导线上再生电绝缘涂层的封装化学物质。
技术介绍
电动马达通过与静止构件（定子，最常见地大体类似中空圆筒）和大体圆柱形旋转构件（转子，其轴线位于定子的轴线上）相关联的相反磁场的相互作用进行操作。可以使电流通过电导体来电产生这些磁场中的任意一个或两个。更通常地，使用多个导体，所述导体被配置为产生它们各自磁场的加性相互作用。当通过在低磁阻材料诸如铁基合金上进行的规定区域内限制合作导体来成形和调节时，这些磁场相互作用最有效且产生最大马达扭矩。将理解，导体及其支撑低磁阻结构可以构造成使得它们根据马达类型构造转子和定子。成形定子或转子的磁场的一种常规方式是在关于气缸轴线径向布置且沿其长度延伸的多个槽中的其中一个定位合作导体。槽的体积明显限制了可被容纳的电导体的体积，但是，诸如导体形式的其他因素也很重要。例如，具有圆形剖面的随机缠绕导体通常没有放置或定位的正方形、矩形或其他侧平行的剖面导体更加有效地填充槽剖面。然而进一步限制源自需要使导体回路彼此绝缘且与定子框架绝缘。每个导体涂有电绝缘介质，这有利地将其与邻近物电隔离，但是增加了导体间隔且因此限制了对于任何给定槽尺寸可使用的导体的数量。因此，应该尽可能地减少隔离厚度。取决于马达的操作条件和导体的尺寸，涂层厚度可以从大约0.001英寸至大约0.010英寸（大约0.025至0.25毫米）。这些涂层被设计为赋予到导体的良好附连并且在马达制造处理结束时展示无裂痕或暴露的导体。但是，在与薄的绝缘涂层联结的马达制造期间导体经受的大量处理和加工的组合，可能导致破裂或对涂层的损害。最终，这种损害可能导致绝缘体击穿，引起相邻导体之间或导体与定子框架之间的短路，导致需要修复马达。因此，有利地是，在主绝缘体性能受损时，绝缘体的介电性能能够得到恢复。此外，在维修中，所有马达经受源于感应磁场的相互作用的“自身力”。这些力被施加到马达的所有载流构件，包括绕组。这些力促进了各个绕组的相对运动，并且导致摩擦或微振磨损，最终导致绝缘体击穿。通常，作出规定：通过将绕组捆绑在一起或通过封装绕组至少略微硬质材料诸如环氧基树脂或清漆或两者的组合）来牢固绕组并防止其相对运动。然而，力的幅度，特别是，在大电流牵引马达中，几乎保证部分导体将发生摩擦。因此，还由于此原因，如果主要绝缘性能受损，则有利的是，自动恢复绝缘体的介电属性。
技术实现思路
磁导线电导体可以形成在不同剖面和长度方向形状中，以用于在电设备中，诸如线圈，螺线管，变压器，发电机和马达。导体常被挤压以获得期望的剖面。可以形成长线圈或短形状。在其制造的某些阶段，导体涂有薄的电绝缘组分（通常为聚合物）液体层，然后被干燥或固化以获得适当的电阻水平来防止组装好的电设备中的短路。然而，通常必须在转子或定子上缠绕磁导线，或者以其他方式使其成形以便放置在磁导线支撑体组件中。磁导线的这种成形可能对硬化的绝缘层施加应力，且产生影响其电阻的小裂纹或其他缺陷。本专利技术提供了磁导线的自我修复涂层，能够修补电绝缘中的这种缺陷。在本专利技术的实施例中，包含在微囊体中的可聚合材料被分散在适当的通常使用的绝缘材料中，并通过将磁导线浸没在分散体中或通过其他适当的导线涂层处理来应用。微囊体被设计为确保在应用绝缘层期间不会出现微囊体的破裂和可聚合材料的释放。然而，微囊体被构建为在绝缘层损坏的情况下破裂。微囊体小于聚合物绝缘层的应用厚度且以充足的量分散以提供足够的可聚合修补材料，以封住保护导体的绝缘层中的裂纹或小破裂。可以采用各种封装，包括：在暴露到氧时聚合的亚麻籽油或桐油；在暴露到水或水蒸气时聚合的异氰酸酯；以及响应于分开存储的引发器或交联剂如胺的异氰酸酯。此外，至少在这些导线的弯曲制造处理期间可以采用诸如紫外线（UV）光的外部聚合引发器。在本专利技术的一些实施例中，当在马达等的组装中已经对导线施加应力之后，绝缘涂层可能被加热，经受UV辐射等。可能在经过或没有经过实际绝缘测试的情况下进行这些处理。在电装置已被批准使用或投入使用之前，此处理的定时引入受应力且可能损坏的磁导线绝缘层的自我修复。在本专利技术的其他实施例中，具有自我修复聚合材料囊体的绝缘材料可以包括催化剂等，以修补在该设备投入使用之后引起的损坏。意在通过化学结合或通过机械联锁将微囊体适当地附接到绝缘体。因此，绝缘体经历的且能够对绝缘体造成损坏的任何机械负荷将被传递到囊体，以使囊体破裂且释放其容纳物。适当的微囊体壳材料是聚氨酯、聚脲、环氧树脂或包括玻璃的硅酸盐类材料。可以使用界面聚合方法产生聚合物壳，使用溶胶凝胶方法产生硅酸盐类壳。包括聚氨酯、聚脲或环氧树脂内壳的微囊体壳结构与玻璃或硅酸盐外壳的组合也是适合的。优选地，在聚合且永久重塑绝缘层和恢复其绝缘性能之前，微囊体容纳物以适于允许微囊体容纳物流动且填充绝缘涂层中的任何破损的速率可流动和聚合。将理解，微囊体的强度应该与绝缘涂层的强度相当，从而足以劣化绝缘层的绝缘性能的破裂或损坏需要微囊体破裂。显然，微囊体的壳强度明显大于绝缘材料的强度是不可取的，因为微囊体可能不能响应于绝缘层的损坏而破裂，因此不能在损坏位置处补救绝缘体。使用壳强度明显小于绝缘材料的强度的囊体也是不可取的，因为微囊体仅响应于微小变形可释放且消耗且容纳物，从而危害到后面的更严重的变形的补救。因此，囊体应该满足两个限制：第一，除非破裂囊体限制可聚合材料；第二，相对于其嵌入的绝缘材料，囊体展现特定强度。可以通过具有包括单材料的壳的微囊体或通过包括多种壳材料或层的微囊体来满足这些要求。此外，分散在绝缘膜中的微囊体的数量适于释放足够量的可流动可聚合容纳物，以封住或填充绝缘膜中的小裂痕，从而在裂痕处恢复至少部分绝缘功能。本专利技术还提供如下方案：1.一种在电设备中使用的磁导线的长度上形成自我修复电绝缘涂层的方法，所述磁导线成形并置于所述设备的支撑构件上，并且具有定位成与沿磁导线的所述长度的另一表面相对或者与另一磁导线的表面相对的表面，所述方法包括：使每个磁导线的这些表面涂覆一层电绝缘材料，所述材料组成为形成与所述磁导线的所述表面共延的连续电绝缘层，所述绝缘材料还包括电绝缘体前体材料的囊体，所述囊体小于所述绝缘层的厚度，且具有一定量，以便在裂纹会随后形成在绝缘层的一部分中处释放电绝缘体前体材料；以及其后成形所述磁导线以放置在所述电设备中，所述成形在所述绝缘层的某个位置处引起机械应力，所述囊体组成为在应力位置处打破并释放前体材料，在所述应力位置处，裂纹在绝缘层中形成，从而减小绝缘层在这些位置处的电阻。2.如方案1所述的方法，其特征在于，所述电绝缘材料被涂覆成溶解于合适的溶剂中的聚合物溶液，并且在涂覆后，通过暴露到适用于所述溶剂蒸发并且适用于促进所述聚合物进一步交联的升高温度而被处理。3.如方案1所述的方法，其特征在于，通过包括界面聚合的处理来形成所述囊体。4.如方案1所述的方法，其特征在于，通过包括溶胶凝胶反应的处理来形成所述囊体。5.如方案1所述的方法，其特征在于，所述电绝缘体前体材料包括干性油。6.如方案5所述的方法，其特征在于，所述干性油是包括松油、亚麻本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种在电设备中使用的磁导线的长度上形成自我修复电绝缘涂层的方法，所述磁导线成形并置于所述设备的支撑构件上，并且具有定位成与沿磁导线的所述长度的另一表面相对或者与另一磁导线的表面相对的表面，所述方法包括：使每个磁导线的这些表面涂覆一层电绝缘材料，所述材料组成为形成与所述磁导线的所述表面共延的连续电绝缘层，所述绝缘材料还包括电绝缘体前体材料的囊体，所述囊体小于所述绝缘层的厚度，且具有一定量，以便在裂纹会随后形成在绝缘层的一部分中处释放电绝缘体前体材料；以及其后成形所述磁导线以放置在所述电设备中，所述成形在所述绝缘层的某个位置处引起机械应力，所述囊体组成为在应力位置处打破并释放前体材料，在所述应力位置处，裂纹在绝缘层中形成，从而减小绝缘层在这些位置处的电阻。

【技术特征摘要】
2009.12.23 US 12/6456711.一种在电设备中使用的磁导线的长度上形成自我修复电绝缘层的方法，所述磁导线成形并置于所述电设备的支撑构件上，并且具有定位成与沿磁导线的所述长度的另一表面相对或者与另一磁导线的表面相对的表面，所述方法包括：使每个磁导线的这些表面涂覆一层均匀厚度的电绝缘材料，所述电绝缘材料组成为形成与所述磁导线的所述表面共延的连续的电绝缘层，所述电绝缘层还包括电绝缘体前体材料的均匀分布的囊体，该电绝缘体前体材料在暴露于施加条件之后对于电绝缘材料是可聚合的，所述囊体小于所述电绝缘层的厚度，且具有一定量，以便在裂纹会随后形成在电绝缘层的一部分中处释放电绝缘体前体材料；以及其后成形所述磁导线以放置在所述电设备中，所述成形在所述电绝缘层的某个位置处引起机械应力，所述囊体组成为在应力位置处打破并释放电绝缘体前体材料，在所述应力位置处，裂纹在电绝缘层中形成，从而减小电绝缘层在应力位置处的电阻；在所述磁导线已经放置在所述电设备之后并且在所述电设备被批准用于其意在使用之前，通过施加条件在裂纹位置使释放的电绝缘体前体材料聚合。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电绝缘材料被涂覆成溶解于合适的溶剂中的聚合物溶液，并且在涂覆后，通过暴露到适用于所述溶剂蒸发并且适用于促进所述聚合物进一步交联的升高温度而被处理。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过包括界面聚合的处理来形成所述囊体。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过包括溶胶凝胶反应的处理来形成所述囊体。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电绝缘体前体材料包括干性油。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述干性油是包括松油、亚麻籽油、桐油、罂粟油、紫苏子油和胡桃油的组中的一种。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电绝缘体前体材料包含异氰酸酯反应基。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电绝缘层中包含电绝缘体前体材料的囊体量至少占体积的百分之十。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所施加的条件是包括暴露到紫外线光、暴露到100℃的温度、暴露到水、暴露到水蒸气和暴露到含氧大气的组中的一个。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：T·A·佩里，A·K·萨奇德夫，W·R·罗杰斯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US