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Verfahren und Spulenkörper zum Imprägnieren der Wicklungen elektrischer Spulen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren oder Verfestigen der Wicklungen elektrischer Spulen mit Spulenkörper mit Hilfe eines Imprägnier- bzw. Verfestigungsmittels, z. B. eines Harzes, und die zur Durchführung des Verfahrens nötigen Spulenkörper.
Zum Imprägnieren oder Verfestigen von Spulenwicklungen ist es bekannt, den auflaufenden Draht während der Wickeloperation mechanisch mit einem Imprägniermittel zu benetzen. Weiterhin ist es auch bekannt, den Draht nach jeder gewickelten Lage mit Hilfe eines Pinsels mit dem Imprägniermittel zu bestreichen.
Beiden Verfahren ist jedoch der Nachteil gemeinsam, dass nur eine geringe Wickelgeschwindigkeit möglich ist, weil sonst das Imprägniermittel von der Wicklung auf Grund der Zentrifugalkräfte abgeschleudert wird. Bei dem lagenweisen Einstreichen von Hand kommt noch der weitere Nachteil hinzu, dass die Maschine nach jeder gewickelten Lage zum Stillstand gebracht werden muss und ausserdem das Bestreichen von Hand körperliche Anstrengung verursacht. Hinzu kommt weiterhin, dass durch diese Arbeitsweise ein Kontakt des Imprägniermittels mit der Haut nicht zu vermeiden ist, was bei der Verarbeitung von Harzen zu Hautausschlägen führen kann.
Bei einem weiterhin bekannten Verfahren zum Imprägnieren, dem sogenannten Vakuumtränken, werden die fertig gewickelten Spulen in einer entsprechenden Anlage einem Unterdruck (Vakuum) ausgesetzt, danach in das Imprägniermittel getaucht und anschliessend wieder vom normalen Luftdruck umgeben. Durch diesen Druckunterschied von maximal 1 kp/cm2 soll ein Eindringen des Imprägniermittels in die Hohlräume der Spule erreicht werden.
Der Nachteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, dass zu seiner Durchführung eine aufwendige Imprägnieranlage notwendig ist, das Imprägniermittel auf Grund des geringen maximalen Druckes von 1 kp/cm2 nicht in alle Hohlräume des Drahtwickels eindringt und ausserdem die gesamte Oberfläche der Spule einschliesslich der Anschlusskontakte mit dem Imprägniermittel benetzt wird. Die Anschlusskontakte müssen deshalb entweder vorerst überdeckt oder nachher gereinigt werden.
Bei der Herstellung gewickelter Statoren elektrischer Maschinen ist es aus der brit. Patentschrift Nr. 673, 214 bekannt, ein geschmolzenes Imprägniermittel unter Druck in radialer Richtung von innen in die Nuten zu pressen. Hiebei wird der Stator auf einen Einspritzzylinder aufgeschoben, der an seiner Mantelfläche so viel Einspritzöffnungen aufweist, wie der Stator Nuten besitzt. Wird hier zwar bereits das Imprägniermittel mittels Druck von innen in die Wicklung gepresst, so sind die hier vorliegenden Verhältnisse nicht so ohne weiteres auf das Imprägnieren von Spulen mit Spulenkörper zu übertragen.
Ausserdem ist bei dieser Einrichtung eine zuverlässige Abdichtung nicht zu erreichen, so dass die Einrichtung laufend von der Imprägniermasse verunreinigt ist. Diese Verunreinigung wird noch durch das freie nicht zu verhindernde Herausfliessen des überschüssigen Imprägniermittels aus den Einspritzöffnungen verstärkt. Ein weiterer Nachteil besteht noch darin, dass ein grosser Teil der in die Wicklung gedrückten Imprägniermasse beim Zurückgehen des Kolbens wieder herausgesaugt wird.
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Die Erfindung bezweckt, die beschriebenen Mängel der bekannten Verfahren zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Imprägnieren der Wicklungen elektrischer Spulen mit Spulenkörper zu schaffen, bei dem das Imprägniermittel unter Druck nach
Fertigstellung der Wicklung in alle Hohlräume der Wicklung gebracht wird, ohne den gesamten
Spulenkörper mit dem Imprägniermittel zu benetzen.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Spulenkörper zur Ausführung des
Verfahrens entsprechend auszubilden.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass beim Wickeln der Spule zwischen dem
Spulenkörper und der Wicklung ein Hohlraum erzeugt wird, in den das flüssige Imprägniermittel durch einen Kanal von der Aussenseite des Wickelkörperflansches so lange gedrückt wird, bis ein Austreten aus der äusseren Wickellage erreicht ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vor dem Einpressen des Imprägniermittels die äussere Wickellage bis auf einen schmalen Streifen mit einem eine feste Oberfläche bildenden
Imprägniermittel versehen.
Zur Schaffung des Hohlraumes unter der inneren Wickellage wird bei Wickelbeginn ein stabförmiger Körper parallel zur Wickelachse auf den Spulenkörperkern gelegt und die vorgesehene Wicklung darüber gewickelt. Bei grösseren Drahtdicken ist es zur Bildung des Hohlraumes unter der inneren Wickellage auch möglich, den Anfang des Wickeldrahtes zuerst parallel zur Wickelachse auf den Spulenkörperkern zu führen und danach die Wicklung über diesen quergelegten Draht unter Beachtung der nötigen Isolierung vorzunehmen.
In bestimmten Fällen ist es auch möglich, zwischen den Wickellagen perforierte oder poröse Isolierzwischenlagen einzulegen.
Erfindungsgemäss ist weiterhin auch daran gedacht, zur Bildung der Hohlräume in der Aussenfläche des Spulenkörperkernes und/oder in der Innenfläche des Spulenkörperflansches Vertiefungen vorzusehen, die mit der Aussenseite des Flansches durch mindestens eine Öffnung in Verbindung stehen. Dieser Vertiefungen können durch in axialer Richtung verlaufende, in die Oberfläche des Spulenkörperkemes eingearbeitete Kanäle, wie auch durch Erhöhung der Kanten des Spulenkörperkernes bei rechteckigem Querschnitt gebildet sein.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nehmen die Vertiefungen in der Aussenfläche des Spulenkörperkernes nicht die ganze Breite zwischen den Flanschen ein, sondern verlaufen im Abstand von den Flanschen. Die aussen durch den Flansch geführte Zuleitung für das Imprägniermittel mündet dabei erst in einem Abstand vom Flansch in die gebildeten Hohlräume. Zum Einbringen des Imprägniermittels in den am Spulenkörperflansch liegenden Bereich der Wicklung ist bei einer weiteren Ausführung eines Spulenkörpers auf der Innenseite des Spulenkörperflansches mindestens ein Hohlraum vorgesehen, der mit der Aussenseite des Flansches durch mindestens eine Bohrung in Verbindung steht.
Die besonderen technisch-ökonomischen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass durch die Trennung des Imprägnierens vom Wickelvorgang die Wickelgeschwindigkeit bei der Herstellung der Spulen nicht vor der Anwesenheit des Imprägniermittels beeinflusst wird und deshalb eine kontinuierliche und hohe Wickelleistung zu verzeichnen ist. Weiterhin ist durch die Anwendung der Erfindung erreicht, dass sich das Imprägniermittel gleichmässig in der Wicklung verteilt, alle Hohlräume ausfüllt und somit auch eine Qualitätsverbesserung herbeigeführt wird. Bei Verwendung einer geeigneten Vorrichtung zum Eindrücken des Imprägniermittels in die Spule vollzieht sich das Eindrücken in wenigen Sekunden, so dass auch die Arbeitsproduktivität gegenüber den bekannten Verfahren zum Imprägnieren eine wesentliche Steigerung erfährt.
Die vielfach beim Wickeln der Spulen verwendeten Papierzwischenlagen sind bei der Erfindung im allgemeinen nicht mehr erforderlich.
Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 einen Spulenkörper mit aufgelegtem stabförmigem Körper, Fig. 2 einen Spulenkörper mit parallel zur Wickelachse geführten Wickeldrahtanfang, Fig. 3 bis 5 verschiedene Ausführungsformen von Spulenkörpern im Querschnitt, Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Spulenkörpers in Seitenansicht, Fig. 7 eine Ausführungsform des Spulenkörpers im Längsschnitt, Fig. 8 eine Ausführungsform des Spulenkörpers im Querschnitt und Fig. 9 einen Längsschnitt nach Fig. 8.
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1darüber die vorgesehene Wicklung --4-- gewickelt. Nach Fertigstellung des Wickels erfolgt nun ein Einpressen des Imprägniermittels mit einem Durck > 1 kp/cm2 durch eine Bohrung --6-- im Flansch in den Raum, der rechts und links neben dem stabförmigen Körper --2-- durch das Umwickeln gebildet ist. Dieses Eindrücken des Imprägnierungsmittels wird so lange durchgeführt, bis es aus der
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äusseren Lage der Wicklung austritt. Nach dem äusseren Verstreichen und Aushärten des Imprägniermittels, z. B. Harz, ist eine Spule geschaffen, deren Hohlräume vom Imprägniermittel ausgefüllt sind, so dass die Spule somit einen kompakten festen Block darstellt.
Bei dicken Drähten ist es auch möglich, an Stelle des stabförmigen Körpers --2-- den Anfang - des Wickeldrahtes parallel zur Wickelachse auf den Spulenkörperkern zu legen und die Spule darüber zu wickeln (Fig. 2). Damit ist ebenfalls ein Hohlraum zwischen der inneren Wickellage --4-- und dem Spulenkörperkern --1'-- rechts und links neben dem quergelegten Drahtanfang --3-- gebildet, in den dann das Imprägniermittel in vorbeschriebener Weise gedrückt wird.
In den Fig. 3 bis 5 sind Spulenkörper im Querschnitt gezeigt, die eine besondere Ausbildung des Spulenkörperkernes-l'-aufweisen. So ist in Fig. 3 ein Spulenkörper gezeigt, der einen Kanal - -5-- parallel zur Wickelachse in der Aussenfläche des Spulenköreperkernes --1'-- besitzt. In diesen Kanal --5-- wird nach fertiggestellter Wicklung --4-- durch die Bohrung --6-- das Imprägniermittel gedrückt. Bei der Ausbildung des Spulenkörperkernes nach Fig. 4 ist der erforderliche Hohlraum unter der inneren Wickellage--4--durch muldenförmige Vertiefungen--7--in den
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aufweisen. Der Zufluss des Imprägniermittels erfolgt hier ebenfalls durch die den Hohlräumen zugeordneten Bohrungen-6-.
Sollten es die besonderen Spulenkennzeichen, wie Drahtdicke, Wickelquerschnitt usw. erforderlich machen, das Eindrücken des Imprägniermittels im wesentlichen nur in dem mittleren Teil der Spulenbreite vorzunehmen, so können, wie in Fig. 6 dargestellt, die Kanäle - auch mehrfach aufgeteilt werden. Sie nehmen dann auch nicht die ganze Breite des Spulenkörperkernes ein, sondern laufen auf der der Einfüllöffnung gegenüberliegenden Seite im Abstand vom Flansch aus.
Gemäss der Fig. 7 mündet dabei die von aussen durch den Flansch geführte Bohrung --9-- für das Imprägniermittel erst in einem Abstand von der Flanschinnenseite in die Kanäle-5-ein. Die Kanäle-5-können hiebei also auch von den Anordnungen der Fig. 4 und 5 ersetzt sein.
Nach Fig. 8 und 9 können auf der Innenseite des Spulenkörperflansches Vertiefungen--l l-- angeordnet werden, denen entsprechende Bohrungen --6-- für den Zufluss des Imprägniermittels zugeordnet sind.
Zur besseren Abdichtung bzw. Aufnahme des Pressdruckes zwischen der das Imprägniermittel einpressenden Vorrichtung und dem Spulenkörper werden die Bohrungen--6, 9-- zweckmässig mit einer Senkung --10-- versehen.
Sollte es als zweckmässig angesehen werden, die Bohrungen--6, 9-- nicht durch den Flansch in die gebildeten Hohlräume zu führen, so ist es auch denkbar, die Bohrungen von der Innenseite des Spulenkörpers durch den Spulenkörperkern in die Hohlräume zu führen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Imprägnieren der Wicklungen elektrischer Spulen mit Spulenkörper unter Verwendung eines flüssigen Imprägniermittels, z. B. eines Harzes, das unter Druck in die Wickellagen
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Spulenkörper und der Wicklung ein Hohlraum erzeugt wird, in den das flüssige Imprägniermittel durch einen Kanal von der Aussenseite des Wickelkörperflansches so lange gedrückt wird, bis ein Austreten aus der äusseren Wickellage erreicht ist.
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