[发明专利]具有疏油-疏水表面的基于聚合物的层结构以及具有这种层结构的电机

说明书

本发明涉及具有疏油-疏水表面的基于聚合物的层结构，其用于涂覆、密封和/或连接工程组件或该组件的零件，特别是作为绕组和/或这些绕组的换接环（Schaltringe）的浇注料或作为磁铁的粘合料。本发明还涉及具有这种层结构的电机，该层结构特别是用作绕组和/或这些绕组的换接环的浇注料或用作磁铁的粘合料。

聚合物在工程上主要用作电机、印刷线路板或电气组件的浇注料，也用于粘合料和例如以保护漆的形式用作涂层。相关组件的许多材料组别在与油性和/或水性溶液接触时常出现腐蚀现象或溶胀现象。与此相关的实例是所谓的铜腐蚀，其在电气组件和/或电子组件与功能上所需的介质相结合时就会发生。相反，如果在聚合物和组件的接触区域之间渗入湿气且在那里导致腐蚀、分解和溶胀，这又会导致粘接和组件被破坏，则在粘接的区域特别会产生问题。这类问题在电机领域是至关重要的。

电机 (机电转换器)，例如汽车的电驱动发动机、起动器、发电机或起动器-发电机将电能转换成机械能 (电动机) 或将机械能转换成电能 (发电机)。这种机电转换基于电磁感应。这类电机包括固定的定子 (定子（St?nder）) 以及可动部件，按通常的结构类型，该定子包括具有相应金属丝绕组的定子铁芯 (叠片铁芯) 和布置于其上的一个或多个换接环，该可动部件在最通常的构型下形成为转子 (转子（L?ufer）) 结构，该转子可旋转地安放在该形成为环形的定子中或环绕该形成为环形的定子，并具有多块永久磁铁。在此，由于该转子运动的磁场在定子绕组中产生电流 (发电机) ，或由于通过定子而产生的磁场使该转子产生机械运动/转动 (电动机)。也已知相反的结构类型，即其中转子包括绕组和定子包括磁铁。

具有绕组和换接环的定子和/或转子的零件均嵌入浇注料中，以达到电绝缘和机械保护和防化学影响的目的。该浇注料特别用于换接环 (也称为错接环或触桥) 的嵌入，该换接环使各绕组相互呈电错接。通常这类浇注料基于硅酮橡胶。为提高其导热性，这种硅酮弹性体常包含高填料成份如石英颗粒形式的添加剂。这类材料满足对浇注料的大多数的工程要求，特别是其具有非常低的电导性、耐高温和温度交变稳定性、高的导热性、高的氧化稳定性、优良的地基粘合性以及易硬化和高的加工容差。但该硅酮对烃有强的亲合性。因此其易于掺杂电动机油和传动油并由此溶胀。但由于该膨胀又不利影响机械特性。例如强度和材料硬度降低、温度稳定性下降和可能使该浇注料松脱或可能发生脆化。特别是在由其结构类型造成要与传动油相接触的油冷式电动机中，因此希望降低或阻止该硅酮材料的吸油和油溶胀。

在磁铁粘合在转子或定子上的区域中，渗入的介质也会导致多个问题。尤其使用部分充填有玻璃球的硅酮树脂体系作为磁铁的粘合剂，该玻璃球具有间隔物的功能，并由此最后可设定该粘合剂膜的厚度。该磁铁粘合料应基本上相应于如浇注料的同样的工程要求 (见上面)，并且还应具有优良的粘合作用。特别是这里所用的硅酮树脂体系也不应由于渗入湿气或油而受损和降低粘合强度。

DE 3133734 C2描述了电机的定子或转子的绕组端部的电绝缘，该电机同时要防湿气。其涂层包含作为基底材料的硅酮橡胶，其包含基于苯乙烯-丙烯酸丁酯的小棍状聚合物代替矿物质填料。

由DE 102005017113 A1已知一种用于电机的绕组端部的两层式护层结构，其第一层呈凝胶状并特别是由硅酮凝胶构成，并且其第二层具有大于第一层的硬度。这两层均可由硅酮橡胶构成，或者第二层也可由浇注树脂构成。

此外，由许多工程领域已知含氟化合物的疏水作用。例如用PFTE涂敷织物或将氟碳链共价结合在纤维上，以产生疏水和同时疏油的表面。由纺织工业也已知，在织物上施加基于硅酮和氟碳化合物的疏水涂层。此外，在由聚烯烃或聚酯制成的合成纤维情况中，也使用气相氟化法，其需要等离子体处理、空气导入、氟碳化合物-单体接枝和接着在CF₄-气氛中的另一等离子体处理的复杂组合 (US 2011/045200 A1)。

US 5416373描述了电机的定子或转子的一种绕组，其中该绕组涂有电绝缘膜或云母带。在露出的绕组端部区域中还施加有含氟涂层，以保护该绕组免受湿气作用。

DE 102005017112 A1也描述了用于电机的绕组端部的两层式护层结构。该护层结构包括邻接该绕组端部的布线处的由高弹性硅酮凝胶构成的第一层以及外层，该外层含硅酮橡胶作为基底材料，其中加有粒径为约10 nm的全氟化的经表面改性的细粒状化合物。该涂层具有纳米结构化的表面，该表面与微观结构叠加，并且其特征是具有至少120o水接触角的强疏水性。