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Verfahren für die elektrische Isolierung von Wicklungen
Es ist heute allgemein üblich, dass der aus einzelnen, gegeneinander isolierten Teilleitem beste- hende Stab (z. B. Röbelstab) einer elektrischen Wicklung zuerst mit einem Harz oder Lack behandelt und dann ausgebacken und somit verfestigt wird, bevor am so entstandenen, mechanisch ziemlich stabilen
Stab die Isolierhülse aus Folien oder Bändern aufgewickelt und noch gegebenenfalls imprägniert wird.
Dieses Verfahren geht beispielsweise folgendermassen vor sich :
Die Einzelleiter werden durch Einlegen von Isolierstreifen zwischen die Leiter des Bündels oder durch
Verwendung umsponnener oder lackierter Drähte gegeneinander isoliert. Das verseilte LeiterbUndel wird dann z. B. mit Bakelit-Lack gestrichen, in Formen eingepackt und in einem Ofen bei zirka 2000 C ausgebacken. Durch die Kondensation des Bakelit-Lackes wird das Leiterbündel zusammengebacken und mechanisch verfestigt.
Bei Teilleiterisolationen für Nutenstäbe ist es beispielsweise aus der Schweizer Patentschrift Nr. 304152 bekannt, die Isolation so herzustellen, dass das Imprägnierharz in das fertig zusammengebundene Leiterbündel eingesogen wird. Um aber dieses Harz in das Leiterbündel einsaugen zu können, muss dieses noch vorübergehend mit einer luftdichten Umhüllung versehen werden. Nach dem Einsaugen des Harzes erfolgt dann die Aushärtung desselben und anschliessend muss dann noch eine Umbändelung des Leiterbündels erfolgen, worauf der umbändelte Stab nochmals imprägniert und ausgehärtet wird. Erst dann ergibt sich eine vollständige Isolierung der Wicklung.
Die Isolierhülse für die Wicklung wird aus einem Band, eventuell mit einem Blatt für den Nutteil, hergestellt. Die Isolierbänder und Blätter bestehen aus einem Träger (z. B. Glasgewebe oder Papier) und Glimmer in Form von Blättchen od. dgl. Für das Befestigen des Glimmers auf den Träger und das Wickeln der Isolierhülse sind verschiedene Verfahren bekannt, beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift Nr. 1003301. Häufig wird das sogenannte Umpressverfahren angewendet, bei welchem Micafolium, d. h. ein blattförmiges Isoliermaterial, bestehend aus einem Trägermaterial und aufgelegten Glimmerblättchen mit Schellack, Asphalt oder einem härtbaren Kunstharz als Bindemittel, aufgewickelt und durch Pressen in einer V-förmigen Mulde für den Nutteil in der Wärme verklebt wird.
Für den Spulenkopf wird eine Bandisolation verwendet. Ein anderes gebräuchlicheres Verfahren besteht darin, dass Micabänder bestehend aus Faserstoffträgern mit aufgeklebten Glimmerblättchen auf den Leiter aufgewickelt werden.
Der mit einigen Lagen Micaband umwickelte Leiter wird mit heissem Asphalt oder einem andern Bindemittel imprägniert. Durch wiederholtes Bewickeln mit Isolierband und anschliessendes Imprägnieren wird die Isolation bis zur gewünschten Dicke aufgebaut. Schliesslich gibt es auch noch das bekannte Verfah - ren, wo der Wicklungsstab mit einem Wickel aus saugfähigem Isoliermaterial versehen wird und dann im Vakuum mit einem Kunstharz, z. B. Polyesterharz, imprägniert wird. Bei allen diesen bekannten Verfahren wird nur der Isolierwickel mit Asphalt oder Kunstharz imprägniert, während die einzelnen Leiter des Stabes vor der Umbändelung bereits durch den Bakelitlack mit anschliessender Wärmebehandlung verfestigt worden sind.
Insbesondere beim Verwenden einer Umbändelung, die mit einem Polyester-Harz imprägniert wird, bietet die klassische Aufbauweise des Stabes grosse fabrikatorische Nachteile, denn sie verursacht viel Handarbeit, viele Arbeitsgänge, grosse zeitliche Unterschiede der Dauer der einzelnen Arbeitsgänge usw.
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Die Qualität des Stabes, in dielektrischer und mechanischer Hinsicht, ist, insbesondere für hochbeanspruchte Maschinen mit grossen Eisenlängen, oft nicht allen. Ansprüchen gewachsen. Eine grosse Schwierigkeit bietet der Übergang Isolierhülse-Leiterbündel. Es ist bekannt, dass dieser Übergang durch das Anbringen einer halbleitenden Schicht auf dem Leiterbündel verbessert werden kann, wodurch aber fabrikatorische Nachteile entstehen,
Durch eine solche leitende Schicht werden zwar die Lufteinschlüsse, die längs der Leiter, zum Teil als Folge des Ausbackens in Form von Lunkern und Blasen, oder sogar Wassereinschlüssen, die als Restprodukt der Kondensation des Bakelits sich ergeben, zum Teil als Folge des schlechten Haftens der Isolierhülse am Kupferstab, elektrisch unschädlich gemacht,
doch bleiben die wärmetechnischen Nachteile mindestens bestehen.
Beim Imprägnieren der Isolierhülse mit einem Kunstharz im Vakuum, dieses Verfahren liefert unbestreitbar von den bekannten die beste Isolation für lange Stäbe, befinden sich die zum Imprägnieren am ungünstigsten liegenden Isolationslagen direkt am Leiter, sind also dielektrisch am höchsten beansprucht.
Ein fabrikatorisches Problem bietet natürlich auch die Verschmutzung der Formen durch das Imprägnierharz, die eine peinliche Reinigung der letzteren von ausgehärteten Harzresten zur Folge hat, wobei das Einpacken der imprägnierten Stäbe in die Pressformen, in denen sie dann ausgehärtet werden sol- len, schon wegen dem Hantieren des Stabes mit der harzdurchtränkten Isolation, sehr unangenehm ist.
Eine teilweise Verbesserung kann z. B. dadurch erreicht werden, dass der Stab aus dem Harzbad herausgenommen und in eine Folie, z. B. Mylar, eingepackt wird, wodurch das Auslaufen des Harzes aus der Isolation und die Verschmutzung der Formen etwas herabgesetzt wird. Eine andere Möglichkeit zum Reinhalten der Formen besteht darin, dass die Formen mit z. B. Silikonöl gestrichen werden, wobei allerdings das Auslaufen des'Harzes nicht verhütet wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nunmehr ein Verfahren für die elektrische Isolierung von Wicklungen, die aus einem durch gegeneinander isolierte und miteinander verseilte Leiter gebildeten Leiterbündel bestehen, das mit einer glimmerhaitigen Umbändelung als Nutisolation versehen und
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dass die Leiter des Leiterbündels vorübergehend auf mechanische Weise zusammengehalten und vor der Imprägnierung mit einem aus Glimmer und einem blattförmigen Trägermaterial bestehenaen Isoliermaterial umbändelt werden, worauf das umbändelte Leiterbündel zusammen mit dem Isolierwickel mittels des Kunstharzes imprägniert wird.
An Hand eines Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert, u. zw. zeigt die Figur einen Teil eines Wicklungsstabes im Querschnitt.
Auf das Leiterbündel des Stabes, das aus den einzelnen beispielsweise durch Glasgewebe gegeneinander isolierten und miteinander verseilten Kupferleitern l besteht, wird unmittelbar der Isolierwickel 2 aufgebracht. Zu diesem Zweck wird vor der Umbändelung der verröbelte Stab in einer geeigneten Vorrichtung zusammengepresst und gleichzeitig mit einer ersten Isolierbandlage umwickelt, die die Einzelleiter zusammenhält. Diese Umbändelung 2 besteht aus an sich bekanntem Isoliermaterial, beispielsweise einem Glasträger mit Glimmersplitting. Erst dann wird das Leiterbündel l zusammen mit der Isolierhülse 2 gemeinsam mit einem Kunstharz, z. B.
Polyesterharz, im Vakuum durchimprägniert, so dass keine Trennfuge, die eventuell durch eine halbleitende Schicht überbrückt werden müsste, zwischen dem Leiterbündel und der Isolierhülse entsteht. Die einzelnen verseilten Leiter 1 und die Isolierhülse 2 liegen also in einer homogenen Kunstharzmasse. Alle Lufträume zwischen den Leitern selbst sowie zwischen diesen letzteren und der Isolierhülse werden mit dem Imprägniermittel 3 ausgefüllt. Mit 4 ist noch eine Isolationseinlage bezeichnet. Zwischen den Einzelleiter können eventuell noch Distanzierungsstücke mit eingewickelt, oder gewisse Leiter als mit Durchbrechungen versehene Hohlleiter ausgebildet werden.
Um ein gutes Durchimprägnieren der innersten Lagen der Isolierhülse zu erreichen, kann man das Imprägnierharz zwischen den Einzelleiter einfliessen lassen, gegebenenfalls unter Vakuum, wodurch die Imprägnierung des Leiterbündels sowie der Hülse von innen nach aussen erfolgt. Die Imprägnierung kann aber auch in einem Vakuumofen in umgekehrter Richtung erfolgen, d. h. von aussen nach innen.
Ein wesentlicher fabrikatorischer Vorteil kann noch dadurch erreicht werden, dass vor dem Impräg- nieren ein auf dem Isolierwickel 2 satt aufliegender Überzug 5 vorgesehen wird. Ein solcher kann beispielsweise durch Tauchen in einem Harzbad oder durch Umwickeln mit einem Band hergestellt werden ; ein sattes Anliegen kann insbesondere durch Verwendung von Band aus gummiartigem Material erzielt
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werden. Vorteilhaft ist auch die Anwendung ei. ies sogenannten Schrumpfschlauches, dessen ÖffnungQuerschnitt sich nach dem Anbringen bei geeigneter Behandlung stark verringert.
Der Überzug, der für das Imprägnierharz undurchlässig sein soll, verhindert praktisch das Eindringen von Imprägniermittel zwischen der äussersten Isolationslage und dem Überzug, wo es als Isolation im Vergleich zum Isoler- wickel praktisch wertlos ist. Er verhütet ferner das Auftreten des noch nicht ausgehärteten Harzes aus der
Isolierhülse 2, so dass keine unangenehme Handhabung notwendig ist, oder eine Verschmutzung der Press- formen stattfindet. Ausserdem kann dadurch eine eventuell nachteilige Lösung des Sauerstoffes der Luft im Imprägnierharz vermieden werden.
Das Material des Überzuges kann so gewählt werden, insbesondere elektrisch leitend sein, dass es auf der Isolierhülse belassen werden kann und die Funktion des Glimm- schutzes der Nutauskleidung übernehmen und, sofern genügend vakuumdicht, als Hülle beim Evakuieren verwendet werden kann, so dass sich ein Vakuumofen erübrigt. Wenn sich der Überzug im Harz teilweise löst, ergibt sich der Vorteil einer innigen Verbindung zwischen Überzug und Imprägnierharz. Zu diesem Zweck kann auch eine Zwischenschicht benützt werden, die zwischen Isolierhülse und Überzug liegt.
Die Pressformen für die Wicking können entweder vor oder nach dem Imprägnieren auf der Wicklung angebracht werden. Dadurch dass die Einzelleiter des Stabes erst durch das Imprägnierharz verfestigt werden, wird das Abkröpfen des Stabes zwecks Bildung der Spulenköpfe wesentlich erleichtert.
Wenn der Stab noch mit einem äusseren Überzug versehen wird, ergibt sich der grosse Vorteil, dass die Wicklung erst in die Nut eingebaut werden k3un und dann imprägniert wird. Der Überzug ersetzt die sonst notwendige Nutauskleidung und eventuell auch den Glimmschutz, Ferner werden dadurch die sonst beirr Einbau von mit Kunstharz imprägnierten Stäben vorkommenden Schwierigkeiten infolge ihrer Starrheit vermieden. Es sind auch keine Pressformen notwendig.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren für die elektrische Isolierung von Wicklungen. die aus einem durch gegeneinander isolierte und miteinander verseilte Leiter gebildeten Leiterbündel bestehen, das mit einer glimmerhaitigen Umbändelung als Nutisolation versehen und mit Kunstharz imprägniert wird, insbesondere für elektrische Maschinen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter des Leiterbündels vorübergehend auf mechanische Weise zusammengehalten und vor der Imprägnierung mit einem aus Glimmer und einem blattförmigen Trägermaterial bestehenden Isoliermaterial umbändelt werden, worauf das umbändelte Leiterbündel zusammen mit dem Isolierwickel mittels des Kunstharzes imprägniert wird.