Isoliertes elektrisches.Leitergebilde und Verfahren zu dessen Herstellung. Isolierte elektrische Wicklungeii, zum Bei spiel Anker- und Statorwicklungen zur Ver wendung in elektrischen Maschinen, zum Bei spiel Motoren und Generatoren, werden gegen wärtig durch Abbiegen der einzelnen nicht isolierten Leiter in die gewünschte Form her gestellt, worauf dann jeder Leiter einzeln mit einem Isolierband umwickelt wird. Diese iso lierten Leiter werden dann in der erforder- liehen Zahl zusammengestellt und das Ganze mit dem Isolierband. umwickelt. Diese Her stellung der Wicklung ist zeitraubend, und teuer.
Um ein befriedigendes Produkt zu er halten, müssen die Arbeiter sehr aufmerksam und gewissenhaft arbeiten. Vollständig mecha nische Verfahren zum Bewickeln der vorver- formten Wicklungsleiter sind bis jetzt nicht angewendet worden.
Gegenstand vorliegender Erfindung bilden ein isoliertes elektrisehes Leitergebilde und ein Verfahren zum Herstellen dieses isolierten Leitergebildes, zum Beispiel einer Wicklung oder eines 'Wicklungsteils für elektrische Ma schinen, welches ermöglichen soll, dass bessere Anker- und Statorwicklungen zu einem billi geren Preis hergestellt werden können.
Zwei Ausführungsbeispiele des fertigen Produktes und zwei Beispiele des Herstel lungsverfahrens sind in, der Zeichnung dar gestellt, und zwar zeigt: Fig. <B>1</B> einen Ankerwicklungsteil in per spektivischer Ansicht, Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teils des selben, Fig. <B>3</B> eine Stirnansicht desselben, Fig. 4 einen Aufriss eines ungebogenen Leiterstabes vor dem Umwickeln mit einem Isolierband.
Fig. <B>5-7</B> sind Schnitte zur Darstellung aufeinanderfolgender Schritte beim Um wickeln einer Anzahl von Leitern.
Fig. <B>8</B> zeigt die Ankerspule im Schnitt Dach der Linie<B>8-8</B> der Fig. 2 und Fig. <B>9</B> eine weitere Form der Ankerwick lung im Schnitt nach der Linie<B>8-8</B> der Fig. 2.
Bei dem durch die Fig-,--,1 bis<B>7</B> und<B>9-</B> ver anschaulichten Verfahren wird der metal lische Leiter 20 mit einem Isolierband 21 umwiekelt, dessen Breite gleich der Länge des zu isolierenden Teils des Leiters ist und welches aus einer einseitig mit. einer nach giebigen, valkanisierbaren elektrischen Isol.a- tionsschicht 22 überzogenen Glasgewebelage <B>23</B> besteht.
Letztere Lage muss in bezug auf die Leiterlängsaxe und daher auch zu der beim Aufwickeln senkrecht zur Leiterlängs- axe stehenden Kante des Bandes 21 schräg geschnitten sein, das heisst seine Schuss- und Kettfäden müssen mit dieser Axe einen Winkel von weniger als<B>900</B> einschliessen. Die Überzogene Seite der Gewebelage<B>23</B> ist zum Anliegen gegen den zu umwickelnden Leiter bestimmt.
Gemäss Fig. <B>5-7</B> wird der erste Leiter<B>220</B> über einen Winkel. von<B>1800</B> bewickelt, der ziveite Leiter parallel 'zum ersten gelegt und beide zusammen über<B>1800</B> bewickelt, und der dritte Leiter wird parallel zum ersten neben diesem ausgelegt zwecks weiteren Bewickelns.
Diese, Operation kann für- irgendeine weitere gewünschte Zahl von Leitern fortge setzt oder dahin abgeändert werden, dass auf jeäem Leiter mehr als eine Lage aufgebracht wird, bevor der nächste Leiterbewickelt wird. Daraus ergibt sich ein Gebilde, in dem der erstbewickelte Leiter auf allen Seit,-en die nachgiebige, vulkanisierbare, elektrische Iso lationsschicht 22 berührt, jeder zusätzliche Leiter aber wenigstens auf der einen Seite das Glasgewebe<B>23</B> berührt.
Eine umwickelte Ankerwicklung mit drei Leitern ist in Fig. <B>9</B> im Schnitt gezeigt, -wobei die Glasgewebelage <B>23</B> und die Isolationsschicht 22 zwecks klarer Darstellung übertrieben dick gezeichnet sind.
Das in Fig. <B>9</B> dargestellte Gebilde wird dann in einer geheizten Form passender Grösse gepresst, wodurch die Wicklung auf die der gewünschten Grösse und Form ent sprechenden Aussenmasse gebracht wird. Bei diesem Heisspressen fliesst das Material der Isolation,#,schicht 22 in die vorhandenen Leer räume und vulkanisiert diese Masse in eine mono,lithisehe Schicht. Die gerade Spulenseite wird dann in die gewünschte Form gebogen.
Zufolge des Bewickelns der Leiter nach dein Verfahren gemäss vorliegender Erfindung können die bewickelten Leiter ohne Zerstören des Zusammenhanges der Isolation abgebogen werden, ohne, die dieleldrische Festigkeit der Isolation nennenswert zu ändern.
Bei einer weiteren Form des Verfahrens werden die ungepressten, bewickelten Leiter weiter mit einem Glasgewebeband 24 be wickelt, das mit einem flexiblen Bindeharz getränkt ist. Diese Tränk-ung wird entweder vor oder nach dem Auftragen des Bandes ausgeführt. Das Band 24 wird vorzugsweise mit halber Überlappung -um die isolierten Leiter gewickelt, wodurch sich ein Verband ergibt, wie er in Fig. <B>8-</B> im Querschnitt dar- gestellt ist. In diesem Fall kann durch Heiss pressen die Isolation vulkanisiert -und das Bindeharz abgebunden werden.
Das getränkte Glasgewebeband 24 erhöht die mechanische Festigkeit und den Verschleisswiderstand der Isolierung<B>23.</B> Nach dem Heisspressen der ge raden Spulenseite kann diese in die ge wünschte Form gebogen werden.
Ein vorteilhaftes nachgiebiges, vulkani- sierbares, elektrisches Isolationsmaterial ist Siloxangummi. Die Siloxangummis sind be kannte Handelsartikel. Ihre Herstellung ist im französischen Patent Nr. <B>929522</B> und in einem Artikel von Servais in der Zeitschrift eRubber Age , Band<B>58,</B> Nr. <B>5,</B> Februar 1946, auf den Seiten<B>579-58,4</B> beschrieben-.
Es kön nen aber auch andere Isolationsmaterialien verwendet werden, zum Beispiel Naturgummi, Wunstgummi und elastische Kunststoffe mit elektrischen Isoliereigenschaften.
Die einen Untergrund fÜr die elastische Isolationssehicht. 22 bildende Glasgewebelage <B>23</B> muss in bezug auf die Längsaxe der darin eingewickelten Leiter schräggeschnitten sein. Seine Kettfäden sollten vorzugsweise einen Winkel von angenähert 450 mit dieser Längs- axe einschliessen, insbesondere wenn die be wickelten Leiter scharf abgebogen werden sollen. Wenn die Leiter nicht so scharf ab gebogen werden, genügt es, wenn der Winkel zwischen 20 und<B>700</B> liegt.
Das Glasgewebe- band soll vorzugsweise eine Dicke von <B>0,05-0,5</B> mm aufweisen.
Das aus den zwei Schichten 22 und<B>23</B> zu sammengesetzte Isolationsmaterial kann durcli Auftragen des elastischen, vulkanisierbaren, elektrischen Isolationsmaterials auf der einen Seite des Glasgewebes<B>23</B> und teilweises Härten dieses Isolationsmaterials mittels irgendeiner passenden Vorrichtung hergestellt werden. Die elektrische Isolationsmasse der Schicht 22 sollte vor ihrer Verwendung zum BewickelD der Leiter vorzugsweise in einem sehwach klebrigen, aber nicht fliessenden Zustand sein, sollte aber nicht bis zu einem solchen Punkt abgebunden sein, dass sie nicht weiter vulka nisiert werden kann.
Bei Anwendung von Wärme und Druck soll diese Isolationsmasse vorzugsweise wenigstens sch-wach fliessend sein. Die Dicke dieser Schicht 22 ist nicht aus schlaggebend uind kann besonderen Erforder nissen angepasst werden, Eine Dicke von<B>0,13</B> bis<B>0,76</B> mm hat sich als besonders zweek- dienlich erwiesen.
Nach Bewie-keln der Leiter mit dem zu sammengesetzten Isolierband ist es oftmals erwünscht, diese zusätzlich mit' einem flexi blen, mit Bindeharz getränkten Glasgewebe- band zu umwickeln, um die Festigkeit und den Verschleisswiderstand des fertigen Gegenstan des zu erhöhen. Dieses Bindeharz ist vorzugs weise ein hitzebeständiges, elektrisch isolieren des, die Feuchtigkeit abstossendes Harz. Es sollte auf einen biegsamen Zustand abgebun den werden können und bei den zu erwarten den Betriebstemperaturen nichtklebend sein.
Die Organosiloxan-Kunstliarze, zum Beispiel die Alkyl-, Aryl-, Alkaryl- und Aralkylsiloxane und Mischungen derselben, sind besonders ge eignet als Bindeharze. Solche Siloxanharze sind im Handel erhältlich. Es können natür lich auch andere Bindeharze, sowohl synthe tische wie natürliche, verwendet werden.
Bei einem Artsführungsbeispiel wurde ein Glasgewebeband von<B>0,1</B> mm Dicke einseitig mit einer Paste bestrichen, die aus<B>105</B> Ge wichtsteilen einer Dimethylpolysiloxanflüssig- keit mit -einer Viskosit-iit. von<B>15 000</B> Centisto- kes bei<B>250</B> C, <B>100</B> Gewichtsteilen T i02 und<B>5</B> Gewichtsteilen BenzoylperoxYd hergestellt wurde.
Das bestrichene Band wurde während <B>15</B> Minuten bei<B>1300 C</B> abgebunden, wodurch sieh ein sch-wach klebriges, zusammengesetztes Band mit einer nominellen Dicke von 0,38 mm ergab. Dieses Band wurde dann schräg geschnitten und zum Bewickeln von drei Kupferleiterstäben 20 in der in Fig. 4-7 dar gestellten Weise verwendet. Das entstandene Gebilde wies zwischen den Stäben eine Schicht von Isoliermaterial 21 auf und eine doppelte Lage von Isoliermaterial -Lun seine Aussen seite, wie in Fig. <B>9</B> dargestellt. Die Kupfer stäbe waren<B>2,13</B> mm dick, 14,6 mm breit und <B>76</B> cm lang.
Zufolge des Schrägschnittes des Isoliermaterials ergab sich ein Winkel der Glaskettfäden mit der Längsaxe jedes Stabes von angenähert 450. Die bewickelten Kupfer stäbe wurden dann mit halber Überlappung mit eineni Glasgewebestreifen 24 bewickelt, der eine Dicke von<B>0,13</B> mm und eine Breite von 25,4 mm besass und mit einem Organo- polysiloxanharz imprägniert worden war.
Letzteres enthielt C6H5CH3,9i0, C6H5S'01.5 und CI-I3#'3'01.5-Einheiten. Der bewickelte 'Körper wurde während<B>10</B> Minuten bei 2000<B>C</B> und unter einem Druck von annähernd<B>3,5</B> atü in einer Form gepresst. Nach seiner Weg nahme aus der Form wurde der Körper gemäss der in Fig. <B>1-3</B> dargestellten Form der Ankerspul-e abgebogen. In der Isolation wurde keine Zerstörung des Zusaminenhanges fest gestellt, nicht einmal im Bereiche der schärf sten Krümmung.
Die dielektrische Festigkeit wurde an verschiedenen Punkten der Wick lung<B>,</B> und zwar auch an Krümmungsstellen, bestimmt. Die Prüfung geschah nach den <B>vom</B> amerikanischen Materialprüfungsverband (ASTM) <B>f</B>estgelegten Verfahren<B>D -</B> 149<B>-</B> 44, unter Verwendung von Aluminiumfolienelek- troden, die die isolierte Spulensei <B>'</B> te an den Versuchspunkten unigaben. Die einzelnen Leiter wurden miteinander verbunden,
und die Präfspannung wurde zwischen den Leitern und den genannten Elektroden angelegt. Die erhaltenenWerte beliefen sich auf10-10,61-,V in. den ungebogenen Teilen der Wicklungsseite und auf 10,2-10,4<B>kV</B> an den Krümmung- stellen, wodurch erwiesen ist, dass die Isolation beim Abbiegen des Körpers intakt. geblieben war.
Die dielektrisehe Festigkeit zwischen den einzelnen Leitern wurde erhalten durch An legen der Prüfspannung zwischen dein Mittel leiter und jedem der beiden Aussenleiter. Die erhaltenen Werte bewegten sieh von 3--4 kV und gaben somit an, dass der Zusammenhang der Isolation nicht beeinträchtigt worden ist.