專利名稱：用于制造絕緣編織層的弱導(dǎo)電材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的弱導(dǎo)電材料，它用于為帶有一個(gè)高壓線圈的導(dǎo)體建立外部電暈防護(hù)。
這樣一種材料在專利申請(qǐng)文件DE-AS1021062中已有介紹。它通過在一載體薄膜帶上敷一層導(dǎo)電的硅膠層而制成。該硅膠層之所以具有導(dǎo)電性，是因?yàn)樵谕獠客赐耆蚧墓枘z內(nèi)添加了碳黑或者石墨。在此，該硅膠絕緣層的外層在繞組桿的開槽部位處被設(shè)計(jì)成具有良好導(dǎo)電性，而在繞組頭部則被設(shè)計(jì)成具有弱導(dǎo)電性。但是這種材料具有其缺點(diǎn)，即為了給具有高設(shè)計(jì)電壓的絕緣子建立外部電暈防護(hù)，必須將該材料的一層對(duì)半重疊卷繞并進(jìn)行硫化，這樣做成本高而且費(fèi)時(shí)間。
在專利申請(qǐng)文件DE-AS1092529中公開了另一種用于制造絕緣編織層的材料。為了確保產(chǎn)生較好的外部電暈防護(hù)采用了一種多細(xì)孔載體材料，這種材料用一種合適的金屬鹽溶液浸漬后便具有了導(dǎo)電性。所以，這種材料也有其缺點(diǎn)，它不能以簡單而且便宜的整體浸漬技術(shù)由機(jī)器來生產(chǎn)。
在DE3316693C2中記載了一種在基質(zhì)上形成無定形碳層的方法，由此形成的碳層據(jù)說能讓紅外射線穿過并具有很強(qiáng)的硬度和微弱的化學(xué)反應(yīng)能力。這一點(diǎn)是因?yàn)樘紝釉诤艽蟪潭壬暇哂袩o定形結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的，此時(shí)在小范圍內(nèi)會(huì)形成金剛石鍵。
在DE3935865C1中記載了一種借助化學(xué)汽相淀積(CVD)將微晶粒形的固體顆粒從氣相中分離出來的方法。其中分離是從含有含碳?xì)怏w的氣相進(jìn)行的。該方法被優(yōu)選用于制造熱阻導(dǎo)體，該熱阻導(dǎo)體由碳化物或過渡金屬鈦，鋯，鉿，釩，鈮，鉭，鉬和/或鎢的混合碳化物制成。
在DE4218928A1中記載了一種用于電機(jī)定子繞組的電暈防護(hù)裝置，其中繞導(dǎo)電線纏上一半導(dǎo)體電暈防護(hù)帶。
在DE-AS1160983中同樣記載了一種為電機(jī)的導(dǎo)電棒建立電暈防護(hù)的方法，其中一沿其縱向在導(dǎo)電能力上分層的硅膠帶均勻地纏繞在一導(dǎo)電棒套筒上，由此相應(yīng)地通過改變帶長來改變電阻，進(jìn)而相應(yīng)地調(diào)整電暈防護(hù)的電阻特性。
本發(fā)明的目的在于提供一種弱導(dǎo)電材料，用來消除現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。特別是要提供一種弱導(dǎo)電材料，即使在高設(shè)計(jì)電壓下也能夠保證有足夠的外部電暈防護(hù)而且制造成本較低。
本發(fā)明的目的通過權(quán)利要求1所述特征來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)權(quán)利要求2至10中所述特征可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行相宜的進(jìn)一步改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明導(dǎo)電層主要由碳材料組成，這種碳材料具有微晶粒形和無定形結(jié)構(gòu)。這樣帶來的優(yōu)點(diǎn)是，使用符合本發(fā)明的弱導(dǎo)電材料能在高設(shè)計(jì)電壓下產(chǎn)生更好的外部電暈防護(hù)，從而使制造絕緣編織層變得簡單。利用這樣一種弱導(dǎo)電材料，尤其是通過取代目前所采用的分級(jí)電位降而實(shí)現(xiàn)的連續(xù)電位降，使電機(jī)，尤其是渦輪發(fā)電機(jī)的電位控制層(外部電暈防護(hù)，端部電暈保護(hù))的壽命得以延長。由這種弱導(dǎo)電材料制成的外部電暈保護(hù)-或端部電暈保護(hù)裝置在高溫下也穩(wěn)定，尤其在300℃至400℃溫度范圍內(nèi)都穩(wěn)定。因而可以實(shí)現(xiàn)在H(高)熱量級(jí)別下的電暈保護(hù)。這樣，利用弱導(dǎo)電材料，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于全浸漬最大設(shè)計(jì)電壓在20千伏以上的電機(jī)所需的外部電暈保護(hù)或端部電暈保護(hù)。將弱導(dǎo)電材料制成的帶纏繞在電機(jī)的一根電纜上，這在建立外部電暈防護(hù)時(shí)，相對(duì)于傳統(tǒng)的例如采用石墨漆(Graphitlack)的涂抹技術(shù)減少了作業(yè)量。弱導(dǎo)電材料的另一優(yōu)點(diǎn)在于，它對(duì)于化學(xué)反應(yīng)不活潑。
較有利的是，這種結(jié)構(gòu)通過摻入氧和氫異原子便產(chǎn)生了被破壞的石墨晶格。這種在碳黑中也會(huì)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)可通過等離子離析的方法產(chǎn)生。根據(jù)不同的工藝控制方法可調(diào)節(jié)微晶粒形結(jié)構(gòu)和無定形結(jié)構(gòu)的比例，從而可以影響導(dǎo)電層的電特性和機(jī)械特性。進(jìn)而可在很大程度上實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性的無級(jí)調(diào)節(jié)。
根據(jù)另外一個(gè)設(shè)計(jì)特征，可使導(dǎo)電層具有半導(dǎo)體的性能。導(dǎo)電層的比電阻相宜地位于105-1016Ωcm之間，從而形成了特別有效的外部電暈防護(hù)。
導(dǎo)電層的厚度優(yōu)選位于5nm-4μm之間。這樣尺寸的導(dǎo)電層具有非常好的粘附性；同時(shí)具有彈性。另外它對(duì)環(huán)境因素如潮濕的影響具有良好的穩(wěn)定性。
載體較有利地用一種主要可由玻璃纖維組成的多細(xì)孔材料制成。玻璃纖維或類似的材料特別適合作為這種多細(xì)孔材料。載體優(yōu)選設(shè)計(jì)成帶狀。使用這種載體便可用廉價(jià)的浸漬技術(shù)形成外部電暈防護(hù)。
特別有利的是導(dǎo)電層的導(dǎo)電能力在其厚度上和/或沿膜帶縱向增加。這樣，在使用其作為發(fā)電機(jī)繞組單元的外部電暈防護(hù)層時(shí)，會(huì)產(chǎn)生從棒中央到漸伸線連續(xù)降低的導(dǎo)電性。由此而產(chǎn)生的連續(xù)的電勢(shì)降會(huì)導(dǎo)致從外部電暈防護(hù)層到末端電暈防護(hù)層的高壓負(fù)荷過渡區(qū)的消失。導(dǎo)電層的導(dǎo)電能力沿膜帶縱向從膜帶末端到膜帶中央遞增，從而大大降低了用于產(chǎn)生從棒中央到漸伸線逐漸降低的導(dǎo)電能力的成本。
附

圖1是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的橫截面示意圖。
該弱導(dǎo)電材料由一載體1構(gòu)成，載體上敷有導(dǎo)電層2。導(dǎo)電層2的導(dǎo)電能力在載體1的層厚方向上向外逐漸減弱，以圖中所繪導(dǎo)電層2向外逐漸變淺的陰影來表示。同樣也可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性沿縱向到兩端部3,4逐漸變化，尤其是從中部5開始向兩端3,4逐漸降低。
權(quán)利要求
1．一種用于為一種導(dǎo)體建立外部電暈防護(hù)的弱導(dǎo)電材料，該導(dǎo)體具有一個(gè)至少一側(cè)敷有導(dǎo)電層(2)的載體(1)，其特征在于，該導(dǎo)電層(2)主要由碳材料制成，該碳材料具有微晶粒形和無定形結(jié)構(gòu)。
2．如權(quán)利要求1所述的弱導(dǎo)電材料，其中所述結(jié)構(gòu)具有通過摻入氧-氫異原子而被破壞的石墨晶格。
3．如權(quán)利要求1或2所述的弱導(dǎo)電材料，其中所述導(dǎo)電層(2)為半導(dǎo)體。
4．如權(quán)利要求3所述的弱導(dǎo)電材料，其中所述導(dǎo)電層(2)的比電阻在105到1016Ωcm之間。
5．如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的弱導(dǎo)電材料，其中所述導(dǎo)電層(2)的厚度在5nm-4μm之間。
6．如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的弱導(dǎo)電材料，其中所述載體(1)由多細(xì)孔材料制成。
7．如權(quán)利要求6所述的弱導(dǎo)電材料，其中所述材料主要由玻璃纖維制成。
8．如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的弱導(dǎo)電材料，其中所述載體(1)被制成帶狀。
9．如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的弱導(dǎo)電材料，其中所述導(dǎo)電層(2)的導(dǎo)電能力在其厚度上和/或沿帶縱向增加。
10．如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的弱導(dǎo)電材料，其中所述導(dǎo)電層(2)的導(dǎo)電能力沿帶的縱向從帶端(3,4)到帶中央(5)遞增。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造絕緣編織層的弱導(dǎo)電材料，用于為一種導(dǎo)體建立外部電暈防護(hù)，該導(dǎo)體具有一種至少一側(cè)敷有導(dǎo)電層(2)的載體材料(1)。為了在高設(shè)計(jì)電壓下也能保證有足夠的外部電暈防護(hù)并降低絕緣編織層的制造成本，主要用具有微晶粒形和無定形結(jié)構(gòu)的碳材料來制造導(dǎo)電層(2)。
文檔編號(hào)H01B1/04GK1227676SQ97197159
公開日1999年9月1日 申請(qǐng)日期1997年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月7日
發(fā)明者邁克爾·舒爾坦 申請(qǐng)人:西門子公司