電絕緣系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種電絕緣系統。所述系統包括導電材料和電絕緣系統。所述電絕緣系統包括層狀絕緣帶，所述層狀絕緣帶具有第一層和第二層。所述第一層包括云母紙和在絕緣帶的約5wt%至約12wt%范圍內的粘合劑樹脂。所述第二層包括分散于聚醚醚酮（PEEK)基體中的層狀納米粒子的復合材料。所述第二層層合所述第一層。本發明還公開了一種方法包括在添加或不添加另外的樹脂的情況下附接所述第一層和第二層；使用所述層狀絕緣帶作為用于導電材料的匝絕緣和接地壁絕緣；以及通過真空壓力浸漬法用摻入納米填料的樹脂浸漬所述系統，以在所述系統內形成絕緣系統。
【專利說明】電絕緣系統
【技術領域】
[0001] 本發明通常涉及電絕緣系統。更特別地，本發明的一些實施例涉及電絕緣系統， 所述電絕緣系統在中或高電壓旋轉電機中包括多股多阻導體繞組絕緣和接地壁（ground wall)絕緣設計。
【背景技術】
[0002] 在使用任何電機時，需要使機器中的導體電絕緣。使用更高的操作電壓，則機器中 的電絕緣的需要增加。隨著脈寬調制（PWM)驅動器的增加使用，電機遭受由繞組絕緣上的 更高電應力所導致的過早電氣故障，所述更高電應力部分由于在高dV/dt條件下不均勻的 電壓分布導致。解決絕緣缺陷的一種方式是增加絕緣構造。然而，這可導致大的機器尺寸 和差的熱傳導。因此，需要一種用于高功率應用的更好的絕緣系統，其可使降低電機尺寸成 為可能。
[0003] 電機內的另一需要是熱能耗散。因此，需要在中或高電壓電機中的導熱電絕緣體。 此外，具有更高機械強度和熱穩定性的絕緣系統有時是非常需要的。
[0004] 通常，在電絕緣系統中使用各種環氧樹脂、云母帶或玻璃纖維。然而，在環氧樹脂 的浸漬或固化過程中可產生微孔，從而導致差的熱傳導和局部放電。此外，環氧樹脂或純的 聚合物膜的局部放電抗性可能低于某些電機所需。云母帶和玻璃纖維可能不具有電機的健 全性能所需的機械穩定性。
[0005] 具有聚酯膜的由云母紙制得的云母帶顯示出良好的帶纏品質和高擊穿強度。然 而，就長期耐電壓性而言，由于聚酯膜的差的耐電暈性（corona resistance)，其可能是不 足的。具有玻璃纖維的由云母紙制得的云母帶已知具有良好的長期耐電壓性性能，但可能 具有差的帶纏品質和較低的介電擊穿強度。可通過將導熱顆粒添加至粘合樹脂而增加云母 帶的熱導率。這特別適于用于熱壓或壓熱器過程（autoclave processes)的富含樹脂的云 母帶，但對于用于高功率應用的在真空壓力浸漬（VPI)機中使用的云母帶可能不好。
[0006] 因此，需要一種中至高電壓電機（例如在約4160V至15000V范圍內操作的那些） 的電絕緣系統的綜合方法。
【發明內容】
[0007] 在一個實施例中，本發明提出了一種系統。所述系統包括導電材料和電絕緣系統。 所述電絕緣系統包括層狀絕緣帶，所述層狀絕緣帶具有第一層和第二層。所述第一層包括 云母紙和在絕緣帶的約5wt%至約12wt%范圍內的粘合劑樹脂。所述第二層包括分散于聚 醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK)基體中的層狀納米粒子的復合材料。所述第二層疊 層（laminate)于所述第一層。
[0008] 在本發明的另一實施例中，也提出了一種系統。所述系統包括導電材料的股 (strands)和電絕緣系統。所述電絕緣系統包括股絕緣、阻絕緣（turn insulation)和接地 壁絕緣。所述股絕緣包括在PEEK基體中的層狀納米粒子的復合材料，并使導電材料的股絕 緣。所述匝絕緣和接地壁絕緣包括層狀絕緣帶。所述層狀絕緣帶包括第一層和第二層。所 述第一層包括云母紙和層狀絕緣帶的約5wt%至約12wt%的粘合劑樹脂。所述第二層包括 分散于聚醚醚酮（PEEK)基體中的層狀納米粒子的復合材料。在所述絕緣帶中，所述第二層 疊設（laminates)于所述第一層。所述絕緣系統還包括真空浸漬的樹脂，所述真空浸漬的 樹脂包含在約〇. lwt%至約5wt%范圍內的納米填料。
[0009] 本發明的又一實施例包括一種形成絕緣系統的方法。所述方法包括引入云母紙和 粘合劑樹脂以形成第一層；在PEEK基體中引入層狀納米粒子以形成第二層；通過附接所述 第一層和第二層而形成層狀絕緣帶；將所述層狀絕緣帶成形為用于系統中的導電材料的匝 絕緣和接地壁絕緣；以及使用真空壓力浸漬法用摻入納米填料的樹脂浸漬所述系統，以在 所述系統內形成絕緣系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 當參照附圖閱讀如下詳細描述時，本發明的這些和其他特征、方面和優點將變得 更好理解，在整個附圖中，同樣的標記表示同樣的部件，其中：
[0011] 圖1為根據本發明的一個實施例的多股多匝導體的示意圖；
[0012] 圖2為根據本發明的一個實施例的層狀絕緣帶的示意性橫截面圖；
[0013] 圖3為根據本發明的一個實施例的使股絕緣的導電材料絕緣的匝絕緣的示意性 橫截面圖；
[0014] 圖4為PEEK膜和填充滑石的PEEK膜的耐脈沖性的比較圖；
[0015] 圖5為PEEK膜和填充滑石的PEEK膜的拉伸模量的比較圖；
[0016] 圖6為原始的（virgin)和經老化的（aged) PEEK膜的AC擊穿電壓的比較圖；以及
[0017] 圖7為環氧樹脂和填充有層狀納米粒子的PEEK膜的粘度的比較圖。
【具體實施方式】
[0018] 本發明的實施例描述了一種系統，其包括導電材料和圍繞所述導電材料的電絕緣 系統。
[0019] 本發明的一個或多個具體實施例如下描述。為了提供這些實施例的簡明描述，實 際實施的所有特征可能沒有都在說明書中描述。應了解在任何這種實際實施的開發中，如 同在任何工程或設計項目中一樣，必須進行許多實施相關的決定以實現開發者的特定目 標，如符合系統相關和商業相關的限制，一個實施與另一個實施的特定目標可能不同。此 夕卜，應了解這種開發能力可能是復雜且耗時的，但對于具有本公開的益處的本領域普通技 術人員而言仍然是設計、裝配和制造的常規任務。
[0020] 在如下說明書和如下權利要求書中，單數形式"一種"和"該"包括復數形式，除非 上下文明確另外指出。
[0021] 如本說明書在整個說明書和權利要求書中所用，可使用大概的語言來修飾可能變 化的任何定量表示，而不會導致其相關的基本功能的改變。因此，由諸如"約"的術語修飾 的值不局限于所指出的精確值。在一些情況中，大概的語言可對應于用于測量該值的儀器 的精密度。
[0022] 中電壓（4kV至15kV)變換器可用于不同應用中，例如風扇、壓縮機、泵、混合器、擠 出機、風力潤輪機、風洞和水洞（wind and water tunnels)、礦井提升機（winders)、輸送 機、測試臺、用于油氣的高速驅動機、用于船舶、軍艦和金屬工業的驅動機。中電壓變換器需 要是緊湊的，并具有高效性能和可靠性。廣泛可靠的絕緣系統將有助于擴展中電壓電機的 用途。圖1為電氣系統10的不意圖。系統10包括導電材料12,所述導電材料12用于在 中或高電壓點之間經過/通過電流。銅、鋁、銀、金或電的任何其他良好導體可用作導電材 料12。導電材料12可為股的形式，其在導電材料12的每個股上具有外絕緣覆蓋層，如股絕 緣14。通常，股絕緣14包括清漆（varnish)、瓷釉（enamel)化合物或玻璃。在本發明的一 個實施例中，用于每個單獨的導體12的股絕緣14包括耐電暈納米復合材料瓷釉（corona resistant nano composite enamel)或擠出涂層。導體12可與聚合物膜烙合，所述聚合物 膜填充有礦物或金屬氧化物的納米粒子。
[0023] 所述膜中的所述納米粒子的粒度可取決于納米粒子組成而變化。在一個實施例 中，聚合物膜中的納米粒子的平均尺寸在約lnm至約100nm范圍內變化。如本說明書所用， 納米粒子的平均尺寸為在粒子成像技術中觀察到的粒子的分布，并沿著粒子的最小維度測 得。例如，如果粒子具有圓形，則最小維度為球的直徑，而如果粒子為"板"形，則最大維度 為板的長度，最小維度為板的厚度。此外，"平均"為在成像過程中觀察到的粒度的計算平均 值，或者為粒子分布曲線的中值。在另一實施例中，介電流體中的納米粒子的平均尺寸在約 5nm至約50nm范圍內變化。
[0024] 可將絕緣股聚集在一起，并在機器中以匝16的形式纏繞，具有匝間（匝-到匝） 絕緣18 (在下文稱為匝絕緣18)。因此，匝絕緣18分隔絕緣導體股的組。具有匝絕緣18的 導體股12可稱為匝絕緣的導體股。匝絕緣18也可稱為在不同相組中的相鄰線圈之間的相 間（相-到-相）絕緣。匝絕緣18的故障可導致匝間（匝-到-匝）電短路。
[0025] 匝絕緣的導體股通常用另一絕緣纏繞，所述另一絕緣將提供與電接地的絕緣。纏 繞形式可容納于外殼20內。許多匝與外殼20之間的絕緣稱為"接地壁絕緣"22。系統10 的電絕緣系統24通常包括至少三個部段或部分：股絕緣14、匝絕緣18和接地壁絕緣22。
[0026] 匝間短路為變換器驅動的AC機器（例如感應電動機）中的更普遍且可能具有破 壞性的電故障中的一種。這些局部故障主要源于絕緣劣化（通過污染或非正常熱、機械、電 或其他環境應力），從而產生促進逐漸劣化的熱點，并可發展成匝-到-地故障，由此破壞接 地壁絕緣22。
[0027] 由于機器的額定電壓往往達到更高水平，需要開發增加電勢梯度的改進方式而不 增加絕緣的厚度。特別地在旋轉電機中，匝絕緣作為絕緣帶或圍繞單獨導體的組的外罩形 成，所述單獨導體已成型為預定形狀以形成線圈。匝絕緣進一步由云母帶的層制得。云母 薄片提供對電暈放電的絕緣抗性，所述絕緣抗性往往隨旋轉電機的操作電壓水平的增加而 增加。
[0028] 將氧化鋁或二氧化硅的粒子添加至股或匝絕緣的聚合物組合物可有利地用于提 高絕緣的耐電暈性，并可進一步改進導體絕緣的熱傳遞特性。
[0029] 在一個實施例中，電絕緣系統24包括具有至少兩個層的層狀絕緣帶30 (圖1、 2、3)。帶30的第一層32可包括云母紙和粘合劑樹脂。第二層34包括分散于聚醚醚酮 (polyetheretherketone，PEEK)基體中的層狀納米粒子的復合材料。
[0030] 云母通常具有結晶結構，并形成層，所述層可分離或分層為作為云母紙的薄片。這 些片為化學惰性的、介電的、彈性的、柔性的、親水性的、絕緣的、輕質的、反射的、折射的、有 彈力的，且不透明性為透明至不透明的。當云母暴露于電、光、濕氣和極端溫度時，其為穩 定的。其作為絕緣體和作為電介質具有優良的電性質，并具有高介電擊穿，熱穩定直至約 500°C，并且耐電暈放電。具體地，云母的不尋常之處在于其為良好的電絕緣體，且同時也是 良好的熱導體。
[0031] 粘合劑樹脂可將云母紙粘合在一起，從而以作為第一層的云母帶的形式使用。在 一個實施例中，云母帶中的粘合劑樹脂的量在約2wt%至約10wt%范圍內。在一個可選擇 的實施例中，云母帶中的粘合劑樹脂的量在約3wt%至約6wt%范圍內。
[0032] 在一個實施例中，存在于云母帶中的粘合劑樹脂可包含納米填料。納米填料可包 括氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氮化硼、氮化鋁、硅酸鋁、納米粘土或滑石。
[0033] 云母的機械性質允許其被切削、沖孔、壓印和機械加工至緊公差。云母需要強機械 載體（或者"背襯層"），所述強機械載體提供良好的機械強度以用于云母在中和高電壓機 器中的應用。因此，云母帶的第一層32 (圖2)的機械耐久性可通過用聚合物膜支撐第一層 而得以提高。聚合物膜具有優良的柔性和擊穿強度，因此云母帶可與膜層合（laminated) 以提供用于電線纏繞過程的良好機械強度。然而，通常使用的聚合物膜可在局部放電或電 暈的存在下劣化。膜可能腐蝕，并變成絕緣系統24中的薄弱環節。因此，在本發明的一個 實施例中，包括PEEK膜的第二層34用作具有云母帶的第一層32的背襯（backing)。
[0034] PEEK為玻璃化轉變溫度為約143°C、且熔點為大約343°C的半結晶熱塑性聚合物。 PEEK具有優良的耐機械和耐化學性質，所述耐機械和耐化學性質在室溫以上良好保持。 PEEK對熱降解有高度抗性，且還具有隨溫度增加的良好熱導率。使用PEEK作為云母帶的支 撐將增加絕緣系統24的熱穩定性和電暈穩定性。
[0035] 此外，發明人預期使用納米結晶礦物填充的PEEK復合材料而不是純的PEEK膜作 為支撐（載體）將提高絕緣帶的熱傳遞和耐電壓性。在一個實施例中，存在于PEEK膜中的 納米結晶具有層狀結構。如本說明書所用，納米結晶材料的層狀結構可通過其晶體結構的 基解理能力（basal cleavage ability)進行評價。在任一晶體平面中具有完美或接近完 美的基解理的材料通常被認為具有層狀結構。在一個實施例中，層狀納米粒子具有在約10 至約100范圍內的縱橫比（aspect ratio)。如本說明書所用，縱橫比定義為單個層的長度 (最長維度）與厚度（最短維度）的比率。在一個實施例中，縱橫比在約20至約100的范 圍內。
[0036] 納米粘土和滑石為當PEEK膜用作云母層的載體時可易于嵌入PEEK膜中的層狀材 料的兩個例子。如本說明書所用，納米粘土為層狀礦物娃酸鹽（mineral silicates)的納 米粒子。在一個實施例中，連同使用用于絕緣帶30的PEEK膜，股絕緣14與填充礦物或金 屬氧化物的層狀納米粒子的PEEK膜熔合。
[0037] 粘土可為一種或多種粘土礦物的組合，可大部分由頁硅酸鹽礦物 (phyllosilicate minerals)組成。自然界中最大量可得的粘土可包括高嶺石 (kaolinite)、蒙脫石-蒙脫石類（montmorillonite-smectite)、伊利石（illite)和綠泥 石（chlorite)。粘土礦物通常由四面體娃酸鹽片（tetrahedral silicate sheets)和八面 體氫氧化物片（octahedral hydroxide sheets)構成，四面體與八面體片的比率為1 : 1， 或四面體與八面體片的比率為2 : 1。上述納米粒子的另一種，滑石，為通常由水合硅酸鎂 (hydrated magnesium silicate)組成的礦物，并具有單斜或三斜晶系。滑石稱為在{001} 面上具有完美基解理。
[0038] PEEK膜和層狀納米粒子的復合材料可包含在第二層34的約10wt%至約40wt%范 圍內的納米粒子。PEEK復合材料的第二層34中的層狀納米粒子的百分比在約10wt%至約 40wt%的范圍內，以PEEK和層狀納米粒子的總重量計。在一個實施例中，復合材料可包含 在第二層34的約20wt%至約30wt%范圍內的層狀納米粒子。
[0039] 絕緣帶30的具有云母帶的第一層32可設置為鄰近電導體材料12。在一個實施 例中，第一層32與導電材料12接觸，如圖3所示。如本說明書所用，"與導電材料12接觸" 包括與絕緣的導電材料12的物理接觸，但不必意指層32與導電材料12電連通。例如，可 存在介于中間的電絕緣層，如股絕緣14,因此絕緣帶30的具有云母帶的第一層32可設置為 鄰近股絕緣的電導體材料。
[0040] 具有PEEK復合材料的第二層34可與第一層32相鄰，從而層合（laminating)第 一層32。可使用或不使用粘合劑樹脂而層合第一層32和第二層34。在一個實施例中，存 在于第一層32中的粘合劑樹脂足以結合第二層34與第一層32。在一個實施例中，第一層 32直接結合至第二層34,以形成層狀絕緣帶30。如本說明書所用，"直接結合"暗示第一層 32附接至第二層34,而不特別地在兩層之間使用任何粘合劑或任何其他材料。
[0041] 在一個可選擇的實施例中，可在第一層32與第二層34之間使用少量粘合劑樹脂 以用于層合。用于層合第一層32與第二層34的粘合劑樹脂可與在云母帶中使用的粘合劑 樹脂相同或不同。在一個實施例中，絕緣帶30中的粘合劑樹脂的量在約3wt%至約10wt% 范圍內。在一個具體實施例中，絕緣帶30中的粘合劑樹脂的量在約5wt%至約12wt%的范 圍內，在一些優選實施例中，所述量在約8wt%至約10wt%的范圍內。
[0042] 在一個實施例中，第一層32夾在股絕緣的導體12與第二層34之間。在一個示例 性實施例中，第二層34圍繞第一層32。如本說明書所用，第一層32由第二層34圍繞意指 第二層34基本上覆蓋第一層32的一個表面。在夾層設置中，第一層32的一個表面可對股 絕緣的導體開放，另一相對表面可由第二層34完全覆蓋。
[0043] 如本說明書所用，圖3中的層的描述用于說明，并可取決于應用而互換。例如，具 有PEEK復合材料的層34可與導電材料12或股絕緣的導體相鄰，包括云母帶的層32可圍 繞層34。此外，第一層32和第二層34可在其中包括許多亞層，在一個實施例中，在絕緣帶 30中存在第一層32和第二層34的數個交替的層（圖1、2和3)。層狀絕緣帶30可用作匝 絕緣18、接地壁絕緣22或上述兩者。
[0044] 在一個實施例中，使用真空壓力浸漬法，由具有納米填料的樹脂（摻入納米填料 的樹脂）進一步浸漬（impregnated)具有股絕緣14、阻絕緣18(圖1、3)和接地壁絕緣 22(圖1)的絕緣系統。真空壓力浸漬過程是本領域已知的，并描述于例如KC Agrawal的 由 Newnes 在 2001 年 10 月 8 日出版的書籍 Industrial Power Engineering Handbook(工 業電力工程手冊），第9/222-9/224頁中。在一個實施例中，真空壓力浸漬法用于浸漬整個 系統10,使得摻入納米填料的樹脂在整個系統中浸漬。所述浸漬整個系統的方法有時稱為 "總體真空浸漬（global vacuum impregnation)"法。摻入納米填料的樹脂浸漬變成系統 10內的絕緣系統24的一部分（圖1)，從而進一步協助降低系統10中的氣隙。在系統10 的總體真空壓力浸漬中使用的樹脂可與連同第一層32中的云母紙一起使用的粘合劑樹脂 相同或不同（圖2和3)。
[0045] 在真空壓力浸漬步驟中使用的納米填料可包括氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氮化 硼、氮化鋁、硅酸鋁、納米粘土和滑石。將少量的納米填料添加至粘合劑樹脂可改變樹脂粘 度。
[0046] 這些納米填料的表面可被官能化。"官能化（Functionalization) "指增加納米填 料表面的反應性的方法。官能化可通過表面涂層或用官能化試劑處理而實現，所述官能化 試劑與納米填料表面上的位點反應，從而增加那些位點的活性。在一個實施例中，納米填料 用硅烷官能團處理，以促進納米填料與主體樹脂的相容性，以便保持如純的樹脂那樣低的 樹脂粘度。
[0047] 納米填料的平均粒度（平均粒子尺寸）可小于約100納米，并可進一步小于約50 納米。如本說明書所用，納米填料的平均尺寸為在粒子成像技術中觀察到的粒子的分布， 并沿著納米填料的最小維度測得。此外，"平均"為在成像過程中觀察到的粒度的計算平 均值。納米填料可微細分散于粘合劑樹脂中。在一個實施例中，納米填料中的一些可附聚 (agglomerated)。納米填料的附聚的平均尺寸可小于約1微米。
[0048] 通過總體真空壓力浸漬法在絕緣系統中浸漬的納米填料填充的樹脂（為簡潔起 見，"納米填充的樹脂"）可填充絕緣系統24本身中的間隙中的大部分或全部，也可填充導 體12與絕緣系統24之間的任何間隙。因此，納米填充的樹脂可在導體12與股絕緣14之 間浸漬，在股絕緣14與匝絕緣18之間浸漬，以及在匝絕緣18與接地壁絕緣22之間浸漬。 電氣系統10中的可能的間隙的一個例子為股絕緣的導體12線圈之間（或者"線圈間隙")。
[0049] 納米填料在總體真空浸漬的樹脂中的量可在約0. lwt%至約5wt%的范圍內，在 一些具體實施例中在約〇. 5wt%至約3wt%的范圍內，以樹脂和納米填料的總重量計。相比 于通常用于真空浸漬的樹脂中的水平，所述納米填料的量極低。在過去，添加納米填料，以 通過利用納米填料的相比于樹脂材料提高的熱導率而增加總體絕緣系統的熱導率。因此， 出乎意料地發現，相對較低量的納米填料在該絕緣系統中可為有效的，因為之前的經驗似 乎顯示需要增加量的納米填料以獲得增加水平的熱導率。
[0050] 通過在本說明書所述的總體真空浸漬的樹脂中使用少量（少于5wt% )的納米 填料而增加絕緣的機制不同于上述的早先利用的納米填料添加的機制。在升高至固化或 烘烤溫度的加熱過程中，相比于純的樹脂，本說明書所用的樹脂中的少量的納米填料通過 降低粘度下降而有助于在線圈間隙中保持樹脂。由于低的粘度下降，在固化過程（curing process)中樹脂的不利流失（run-off)得以最小化。由于在線圈間隙中增加的樹脂填充， 減少了氣穴，且增加了絕緣的有效熱導率。這可產生更好的熱傳遞。另外，納米填充的樹脂 增加了耐電暈性，并延長了耐電壓性，從而有助于提高系統10的使用壽命。
[0051] 實施例
[0052] 如下實例顯示了根據具體實施例的方法、材料和結果，其本身不應被解釋為對權 利要求書進行限制。所有組分可購自普通化學供應商。
[0053] 對于中電壓旋轉電機絕緣的應用，測試示例性絕緣帶和納米填充的總體真空浸漬 的樹脂的可加工性、可制造性、介電性能、可行性和耐濕性和耐H 2S/C02性。
[0054] PEEK 膜（Aptiv?1000)、礦物填充的 PEEK 膜（AptivTM1102、Aptiv?1103)和具有納 米填料（Al20 3、Ti02、Si02)的純環氧樹脂（H類樹脂，Ep〇Xylite TM、V〇n R〇11?3407)用作用于 測試的樣品。比較純環氧樹脂（pure epoxy)相對于納米填充的環氧樹脂，以及PEEK膜相對 于礦物填充的PEEK膜的AC擊穿強度、損耗因子（dissipation factor)和耐脈沖性（pulse endurance)。研究環氧樹脂固化特性，如固化起始溫度、反應熱量、粘度（viscosity)和熱 穩定性。通過由SEM觀察填料結構圖像，并確定填料的化學組成，表征礦物填充的PEEK膜。 通過在1 % H2S、1 % C02、1 % CH4和97% N2、5% H20氣氛中測量，比較PEEK膜相對于礦物填 充的PEEK膜的耐化學性。
[0055] 當PEEK膜的玻璃化轉變溫度（Tg)、介電常數和損耗角正切（loss tangent)的 頻率響應和介電常數與礦物填充的PEEK膜的進行比較時，由于層狀納米粒子的添加，不存 在較大可觀察到的改變。然而，相比于無任何納米粒子的PEEK膜（相同厚度），厚度為約 25 μ tm的滑石填充的PEEK膜的耐脈沖性具有約"3X"的改進，如圖4所示。在具有上述厚 度的滑石填充的PEEK膜的20%和30%填料濃度之間未觀察到顯著不同。在1. 2kV，20kHz 開關頻率下，以50%的工作周期和20kV/y s的dV/dt進行耐脈沖性測試。所有測試結果以 30%至50%的相對濕度（RH)在STP下收集。上電極為1/4英寸直徑的球電極。下電極為 4英寸直徑的平盤。
[0056] 此外，約50 μ m厚的滑石填充的PEEK膜的樣品與相同厚度的未填充的膜進行比 較。觀察到在1. 6kV脈沖電壓下耐脈沖性的大約10X改進，如表1所示，以及高至少30%的 熱導率，如表2所示，以及拉伸模量（tensile modulus)的約100%增加，如圖5所示。存在 于膜中的礦物填料為層狀結構薄片。因此，礦物填充的PEEK膜（APTIV1102和APTIV1103) 的熱導率為高度各向異性的。因此，面內（in-plane)(沿著平面）和經平面/穿過平面 (through plane)(垂直于膜平面）測量的ASTM E-1461標準熱導率值存在差異。
[0057] 表 1.
[0058]
【權利要求】
1. 一種系統，其包括： 導電材料和電絕緣系統，其中所述電絕緣系統包括層狀絕緣帶，所述層狀絕緣帶具有 第一層，所述第一層包括云母紙和在所述層狀絕緣帶的約5wt%至約12wt%范圍內的 粘合劑樹脂；和 第二層，所述第二層包括分散于聚醚醚酮（PEEK)基體中的層狀納米粒子的復合材料， 其中所述第二層層合所述第一層。
2. 根據權利要求1所述的系統，其中所述層狀納米粒子包括納米粘土。
3. 根據權利要求1所述的系統，其中所述層狀納米粒子包括滑石。
4. 根據權利要求1所述的系統，其中所述層狀納米粒子具有在約10至約100范圍內的 縱橫比。
5. 根據權利要求1所述的系統，其中所述第二層包括在所述第二層的約10wt%至約 40wt %范圍內的層狀納米粒子。
6. 根據權利要求5所述的系統，其中所述第二層包括在約20wt %至約30wt %范圍內的 層狀納米粒子。
7. 根據權利要求1所述的系統，其中所述電絕緣系統包括匝絕緣，所述匝絕緣包括所 述層狀絕緣帶。
8. 根據權利要求1所述的系統，其中所述電絕緣系統包括接地壁絕緣，所述接地壁絕 緣包括所述層狀絕緣帶。
9. 根據權利要求1所述的系統，其中所述電絕緣系統還包括與所述導電材料接觸的股 絕緣。
10. 根據權利要求9所述的系統，其中所述股絕緣包括在PEEK基體中的層狀納米粒子 的復合材料。
11. 根據權利要求9所述的系統，其中所述絕緣帶與股絕緣的電導體材料接觸。
12. 根據權利要求11所述的系統，其中所述絕緣帶的所述第一層鄰近所述股絕緣的電 導體材料。
13. 根據權利要求1所述的系統，其中所述絕緣系統的至少一部分還包括含有納米填 料的真空浸漬的樹脂。
14. 根據權利要求13所述的系統，其中在所述真空浸漬的樹脂中的所述納米填料在約 0· lwt%至約5wt%范圍內存在。
15. 根據權利要求1所述的系統，其中所述導電材料包括銅。
16. -種系統，其包括： 導電材料的股；和 電絕緣系統，所述電絕緣系統包括股絕緣、匝絕緣、接地壁絕緣和真空浸漬的樹脂，其 中 所述股絕緣包括在PEEK基體中的層狀納米粒子的復合材料，并使所述導電材料的股 絕緣； 所述匝絕緣和所述接地壁絕緣包括層狀絕緣帶，所述層狀絕緣帶包括： 第一層，所述第一層與所述導電材料的絕緣的股接觸，并包括云母紙和在層狀絕緣帶 的約5wt%至約12wt%范圍內的粘合劑樹脂，和 第二層，所述第二層包括分散于PEEK基體中的層狀納米粒子的復合材料，其中所述第 二層層合所述第一層；且 所述真空浸漬的樹脂包含在約0. lwt%至約5wt%范圍內的納米填料。
17. 根據權利要求16所述的系統，其中所述納米填料具有小于約100納米的平均粒度。
18. 根據權利要求16所述的系統，其中所述納米填料的至少一部分包含附聚物，且平 均附聚物尺寸小于約1微米。
19. 根據權利要求16所述的系統，其中所述納米填料包含硅烷官能團。
20. -種方法，其包括： 將云母紙引入粘合劑樹脂中，以形成第一層； 將層狀納米粒子引入PEEK基體中，以形成第二層； 通過層合所述第一層和所述第二層而形成層狀絕緣帶； 將所述層狀絕緣帶成形為用于導電材料的匝絕緣和接地壁絕緣，以形成系統；以及 通過真空壓力浸漬法用摻入納米填料的樹脂浸漬所述系統，以在所述系統內形成絕緣 系統。
【文檔編號】H01B7/02GK104217795SQ201410239471
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2013年5月31日
【發明者】尹衛軍, 張麗麗, L.杜蘭塔, J.F.格里格納德 申請人:通用電氣能源能量變換技術有限公司