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Title:
METHOD FOR PRODUCING AN INSULATED LINE, AND INSULATED LINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/079004
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing an insulated line, wherein - a wire made of an electrically conductive material is provided; - the wire is coated with a coating made of an insulating material; - the outer surface of the insulating coating of the wire is treated by means of irradiation; - an impregnation varnish is applied onto the insulating coating treated by means of irradiation; and - the impregnation varnish is cured at a high temperature. The invention additionally relates to an insulated line which comprises an electrically conductive wire, one or more coating layers which are formed on the wire and are made of an insulating material, and an impregnation material which is at least partly cured on the outer surface of the insulated wire and at least partly in the insulating material.

Inventors:
DIMOND TIBOR (HU)
SCHMIDT ISTVAN (HU)
KÁLMÁN KRISTÓF (HU)
Application Number:
PCT/EP2022/080683
Publication Date:
May 11, 2023
Filing Date:
November 03, 2022
Export Citation:
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Assignee:
AUDI HUNGARIA ZRT (HU)
International Classes:
H01B3/30; H02K15/12; H01B3/42; H01B13/06; H01B13/14; H01B13/32; H01B19/04; H02K3/30
Foreign References:
US3937855A1976-02-10
DE102014215107A12016-02-04
JP2017157491A2017-09-07
US20160163420A12016-06-09
US20180048205A12018-02-15
DE102014215107A12016-02-04
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Claims:
7

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer isolierten Leitung, bei welchem Verfahren:

- ein Draht aus einem elektrisch leitenden Material bereitgestellt (100) wird;

- der Draht mit einem Überzug aus einem Isolierstoff überzogen (110) wird; dadurch gekennzeichnet, dass in den weiteren Schritten des Verfahrens

- die äußere Fläche des isolierenden Überzuges des Drahtes mittels Bestrahlung behandelt (120) wird;

- auf den mittels Bestrahlung behandelten isolierenden Überzug ein Imprägnierlack aufgebracht (130) wird; und

- der Imprägnierlack bei hoher Temperatur ausgehärtet (140) wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Material des isolierenden Überzuges Polyetheretherketon (PEEK), gewählt wird, und die äußere Fläche des isolierenden Überzugs während des Bestrahlungsschrittes mit einem UV-Licht einer Intensität von 50 mW/cm2 und einer Wellenlänge von etwa 365 nm beleuchtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Fläche des isolierenden Überzugs während des Bestrahlungsschrittes mit einem Laserlicht beleuchtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Fläche des isolierenden Überzugs während des Bestrahlungsschrittes mit einem Plasmalicht beleuchtet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte einen im Wesentlichen quadratförmigen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

6. Isolierte Leitung, die umfasst:

- einen elektrisch leitenden Draht; 8

- einen am Draht ausgebildeten, eine oder mehrere Überzugsschichten aus Isolierstoff;

- einen teilweise an der äußeren Fläche des isolierten Drahtes, teilweise im Isolierstoff ausgehärteten Imprägnierstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Fläche des isolierenden Überzugs mittels Bestrahlung zerstört ist.

7. Isolierte Leitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Imprägnierstoff ein Lack auf Polyesterbasis oder Epoxidlack ist.

8. Isolierte Leitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierstoff Polyetheretherketon (PEEK) ist.

9. Isolierte Leitung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht einen im Wesentlichen quadratförmigen oder kreisförmigen Querschnitt aufweist.

Description:
Verfahren zur Herstellung einer isolierten Leitung sowie eine isolierte Leitung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer isolierten Leitung sowie eine isolierte Leitung.

Die Leitungen von elektrischen rotierenden Maschinen werden mit einem Imprägnierstoff, typischerweise mit irgendeinem Lack oder Kunstharz getränkt, damit sie die vorgeschriebenen elektrischen, mechanischen und wärmeleitenden Anforderungen erfüllen. Die Tränkung wird durch Eintauchen oder Tröpfeln durchgeführt, wonach der zwischen die Leitungen imprägnierte Lack oder Kunstharz mit Hilfe von Wärme ausgehärtet wird.

Die Haftung des Imprägnierstoffes an die Isolierung der Leitung ist ein kritischer Parameter. Wenn nämlich die Haftung des Imprägnierstoffes an die Isolierung nicht ausreichend ist, dann können später von den fertigen Leitungen ausgehärtete Lackstückchen abbröckeln, die das Kühlsystem verstopfen oder zwischen sich bewegende Teile gelangen können, was ernsthafte Schäden in der die Leitung enthaltenden Vorrichtung verursachen kann.

Wegen der Obigen können bei bestimmten Drahtisolierungen nur kostspielige, die Umwelt gefährdende Imprägnierlacke zur Sicherung einer ausreichenden Haftung verwendet werden. Die ausreichend haftenden Imprägnierstoffe sind aber im Allgemeinen teuer, schädlicher für die Umwelt und die Gesundheit und ihre Verwendung ist umständlicher.

Die Dokumente US2016/163420A1 und US2018/048205A1 erläutern unter anderem das Fertigungsverfahren von isoliertem Kupferdraht. Der Draht wird mit einer mehrschichtigen Isolierung aus mehreren verschiedenen Materialien versehen, und der isolierte Draht kann die physikalischen Eigenschaften der Leitung verbessernde Zusatzstoffe enthalten. In den erwähnten Dokumenten gibt es jedoch keinen Hinweis auf ein Imprägnieren der Isolierung mit einem Imprägnierlack. Die Isolierung wird mit Plasma behandelt, was eine Verbesserung der Haftung zwischen den verschiedenen Isolierschichten bezweckt.

Das Dokument DE102014215107A1 erläutert ein Verfahren zur Herstellung von Bestandteilen einer elektrischen Maschine, insbesondere zur Herstellung von deren Wickelapparat, wobei ein emaillierter Draht mit kreisförmigem Querschnitt bereitgestellt wird, der ein inneres Leitmaterial, einen das Leitmaterial umgebenden Überzug zur Isolierung des Leitmaterials und einen den ersten isolierenden Überzug umgebenden zweiten Überzug aufweist, dessen Gleiteigenschaften besser sind als die Gleiteigenschaften des ersten Überzuges. Auf dem emaillierten Draht wird eine weitere Behandlung durchgeführt, z. B. wird er gewunden und/oder in ein Lamellenpaket gezogen, unter Nutzung der Gleiteigenschaften des zweiten Überzuges. Schließlich werden die materiellen Eigenschaften des zweiten Überzuges modifiziert, insbesondere durch Erwärmung oder Bestrahlung des emaillierten Drahtes.

Im obigen Verfahren wird ein mit einer mehrschichtigen Isolierung versehener Draht hergestellt. Die äußere Isolierschicht enthält in allen Fällen einen das Gleiten verbessernden Zusatzstoff, damit während der Herstellung von elektrischen Vorrichtungen der Draht leichter an seinen Verwendungsort gelangt.

Später wird mittels Bestrahlung oder mit anderen Verfahren die äußere Emailfläche verändert, damit der Imprägnierlack besser am emaillierten Draht haftet.

Der Nachteil des obigen Verfahrens besteht unter anderem darin, dass ein Zusatzstoff zur Verbesserung des Gleitens benötigt wird, der so lange hilft, bis die Leitungen durch sogenannten Einzug in das Blechpaket gelangen. Der Einzug ist ausschließlich mit Drähten kreisförmigen Querschnitts möglich. Später wird zwar die Gleitfähigkeit durch Bestrahlung aufgehoben, aber nur für die aus dem Blechpaket herausragenden Leitungen, während diese Bestrahlung auf die sich im Blechpaket befindenden Leitungen keinen Einfluß hat. Das Ziel der Erfindung ist eine derartige Umgestaltung der Oberfläche der Drahtisolierung zu verwirklichen, dass ein Lack aus einem beliebigen Material zufriedenstellend an die Außenfläche einer Isolierung beliebigen Materials haftet.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass wenn die Oberfläche der Isolierung der Leitung mit UV-Licht, Laser oder Plasmalicht beleuchtet wird, sich ein Teil der chemischen Bindungen des Isolierstoffs an der Oberfläche zersetzt, was die Hafteigenschaften der isolierenden Fläche wesentlich verbessert. An die besser haftende Oberläche können die aus einem vom gewöhnlichen abweichenden Material bestehenden, aber gleichzeitig ausreichend haftenden Imprägnierlacke sogar unmittelbar auf die Isolierschicht aufgebracht werden.

Die gestellten Ziele können einerseits durch ein Verfahren zur Herstellung einer isolierten Leitung erreicht werden, bei welchem Verfahren

- ein Draht aus einem elektrisch leitenden Material bereitgestellt wird;

- der Draht mit einem Überzug aus einem oder mehreren Isolierstoffen überzogen wird;

- die Außenfläche des isolierenden Überzuges des Drahtes mittels Bestrahlung behandelt wird;

- auf den mittels Bestrahlung behandelten isolierenden Überzug ein Imprägnierlack aufgebracht wird; und

- der Imprägnierlack bei hoher Temperatur ausgehärtet wird.

Die gestellten Ziele können andererseits durch Schaffung einer isolierten Leitung erreicht werden, die aus einem elektrisch leitenden Draht, einem daran ausgebildeten Überzug aus Isolierstoff sowie einem teilweise an der äußeren Fläche des isolierten Drahtes, teilweise im Isolierstoff ausgehärteten Imprägnierstoff besteht.

Die vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der isolierten Leitung werden in den Unteransprüchen dargelegt. Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung ausführlich erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 das die wichtigsten Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellende Ablaufschema.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird im ersten Schritt 100 des Verfahrens zur Herstellung einer isolierten Leitung ein Draht aus einem elektrisch leitenden Material bereitgestellt, und danach wird dieser im nächsten Schritt 110 mit einem Überzug aus einem oder mehreren Isolierstoffen überzogen. Der Isolierstoff ist zweckmäßigerweise Polyetheretherketon (PEEK), aber die Verwendung von anderen Isolierstoffen kann auch in Frage kommen.

Nach dem Überziehen des Drahtes wird die äußere Fläche des aus dem Isolierstoff bestehenden Überzugs im Schritt 120 mittels Bestrahlung behandelt. Falls das Material des isolierenden Überzuges Polyetheretherketon (PEEK) ist, wird bei einer möglichen Variante des Verfahrens die äußere Fläche des ersten Überzugs während des Bestrahlungsschrittes zweckmäßigerweise mit einem UV-Licht einer Intensität von 50 mW/cm 2 und einer Wellenlänge von etwa 365 nm beleuchtet. Bei einer anderen möglichen Verfahrensvariante wird die äußere Fläche des isolierenden Überzugs aus PEEK-Material während des Bestrahlungsschrittes mit Plasmalicht beleuchtet. Bei einer weiteren möglichen Variante des Verfahrens wird die äußere Fläche des isolierenden Überzugs aus PEEK-Material mit Laserlicht beleuchtet.

Während des Beleuchtungsschrittes zersetzt sich ein Teil der chemischen Bindungen auf der äußeren Fläche des Isolierstoffes, also die Oberfläche des Isolierstoffes wird in einer äußerst dünnen Schicht zerstört, wodurch sich die Hafteigenschaften der Oberfläche des Isolierstoffes wesentlich verbessern.

Auf die mittels Beleuchtung behandelte äußere Fläche des Isolierstoffes wird im nächsten Schritt 130 des Verfahrens ein Imprägnierlack aufgebracht, und dann wird im letzten Schritt 140 des Verfahrens der Imprägnierlack bei hoher Temperatur, in typischer Weise an etwa 160 bis 170 °C ausgehärtet, und dadurch wird die über die gewünschten Eigenschaften verfügende isolierte Leitung hergestellt. Der Imprägnierstoff kann zum Beispiel ein Lack auf Polyesterbasis sein. Der Imprägnierstoff auf Polyesterbasis kann zum Beispiel ein Produkt der Firma Elantas Europe GmbH mit dem Markennamen ELAN-protect UP 142 oder der Firma Axalta mit dem Markennamen Voltatex 4200 sein. Als Imprägnierlack kann aber auch Epoxidlack verwendet werden, weil an die durch Bestrahlung behandelte äußere Fläche des Isolierstoffes auch die Epoxidlacke besser haften.

Die Aushärtung des Imprägnierstoffes auf Polyesterbasis wird zweckmäßigerweise bei einer Temperatur von 160 °C, abhängig von der Materialmenge eine festgelegte Zeit lang, typischerweise über 30 bis 90 Minuten durchgeführt.

Während des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wegen der besseren Haftung des Imprägnierstoffes die Herstellung eines Drahtes beliebigen Querschnitts ermöglicht, so dass nicht nur Drähte mit kreisförmigem Querschnitt, sondern zum Beispiel auch Drähte mit einem im wesentlichen quadratförmigen Querschnitt hergestellt werden können.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass da die isolierende Schicht aus PEEK- Material an sich rutschig genug ist, es deshalb nicht nötig ist, die isolierte Leitung mit einem Zusatzstoff zur Verbesserung der Gleitfähigkeit zu behandeln.

Im Weiteren zeigen wir Testergebnisse zum Ausmaß der Haftung des Imprägnierstoffes ELAN-Protect UP 142 sowie des Imprägnierstoffes Voltatex 4200 im Falle eines mit einem PEEK-Isolierstoff überzogenen Drahtes.

Fig. 2 zeigt das Ergebnis von zehn Messungen sowie den Durchschnitt der Messergebnisse, wobei die Messdaten die Haftkraft des Imprägnierstoffes ELAN-Protect UP 142 bei UV-Bestrahlungen verschiedener Zeitdauer angeben. Fig. 3 zeigt das Ergebnis von fünf Messungen sowie den Durchschnitt der Messergebnisse, wobei die Messaten die Haftkraft des Imprägnierstoffes Voltatex 4200 bei UV-Bestrahlungen verschiedener Zeitdauer angeben.

Aus den Messdaten in Fig. 2 und Fig. 3 ist ersichtlich, dass die UV- Bestrahlung die Haftkraft des Imprägnierstoffes wesentlich, sogar auf das 3 bis 4-Fache erhöht.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine isolierte Leitung, die durch das obige Verfahren hergestellt wird. Die Leitung enthält einen elektrisch leitenden Draht, einen am Draht ausgebildeten Überzug aus Isolierstoff sowie einen teilweise an der äußeren Fläche des isolierten Drahtes, teilweise am Isolierstoff ausgehärteten Imprägnierstoff. Die äußere Fläche des Isolierstoffes ist in einer dünnen Schicht mittels Bestrahlung zerstört. Der Imprägnierstoff ist zweckmäßigerweise ein Imprägnierlack auf Polyesterbasis, er kann jedoch auch ein Imprägnierlack vom anderen Typ sein. Der Isolierstoff ist zweckmäßigerweise Polyetheretherketon (PEEK), aber er kann auch ein anderes Material sein. Der Imprägnierstoff kann zum Beispiel ein Imprägnierlack mit dem Markennamen ELAN-Protect UP 142 oder Voltatex 4200 sein. Die isolierte Leitung kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen, zum Beispiel einen kreisförmigen oder einen im Wesentlichen quadratförmigen Querschnitt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass zum Imprägnieren der isolierten Leitung dank der mittels der Bestrahlung durchgeführten Oberflächenbehandlung die Verwendung von billigeren als die bisherigen, die Umwelt bzw. die Gesundheit besser schonenden, mit einer einfacheren Technologie verarbeitbaren Lacksorten, insbesondere von Lacken auf Polyesterbasis ermöglicht wird, bzw. die Haftung von anderen, sonst gut haftenden Lacken weiter erhöht werden kann.