Verfahren zur Herstellung eines aus gegeneinander isolierten Teilleitern bestehenden, von einer hochspannungsfesten Isolierhülse umgebenen Leiterverbandes einer elektrischen Maschine Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines aus gegeneinander isolierten Teil leitern bestehenden Leiterverbänden, die mit einer hochspannungsfesten Isolierhülse umgeben sind. Sol che Leiterverbände werden z. B. in Form von Gitter stäben oder in Form von Spulen ausgeführt.
Es ist bekannt, einen solchen Leiterverband in der Weise herzustellen, dass man zunächst die gegen einander isolierten Teilleiter mit Hilfe von härtbaren Phenolharzen verklebt und dann den Leiterverband in einer Heisspresse aushärtet, so dass er mechanisch verfestigt wird. Dieses bekannte Verfahren hat jedoch beispielsweise für Gitterstäbe, die anschliessend mit einer hochspannungsfesten Glimmerkunstharzhülse umgeben werden, den Nachteil, dass das Phenolharz beim Aushärten Blasen bildet, so dass sich an der Oberfläche des Gitterstabes störende Gaseinschlüsse befinden.
Diese Gaseinschlüsse an der Oberfläche des Gitterstabes, die sich vor allem in den durch die Teilleiter gebildeten äusseren Zwickeln befinden, werden auch bei der anschliessenden Vakuumimprä gnierung mit einem hochwertigen Kunstharz, beispiels weise mit einem Polyesterharz, nicht gefüllt, so dass die tan-B-Charakteristik des Stabes verhältnismässig schlecht ist. Bei der Isolierung von Spulen wird die Teilleiterisolierung durch das ausgehärtete Phenolharz so sehr abgekapselt, dass bei der nachfolgenden Vakuumimprägnierung zur Herstellung der hoch spannungsfesten Isolierhülse weder eine vollständige Evakuierung noch eine vollständige Ausfüllung der Hohlräume möglich ist.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist es daher bereits bekannt, die Gitterstäbe in einem Vakuumgiessverfahren möglichst hohlraumfrei zu verfestigen. Dieses Verfahren bedingt jedoch einen beträchtlichen technischen Aufwand, da zusätzliche Vakuumimprägnieranlagen erforderlich sind, die mit Rücksicht auf die Länge der zu verfestigenden Gitter stäbe sehr grosse Abmasse aufweisen müssen.
Zur Vermeidung der genannten Schwierigkeiten ist es weiterhin bereits bekannt, die Teilleiter eines Gitterstabes zunächst unverfestigt zusammenzufügen und mit einem aushärtbaren Isoliermaterial zu um geben, das dann gemeinsam mit dem Kunstharz der auf diesem Gitterstab aufgebrachten Isolierhülse aus gehärtet wird. Dieses Verfahren bringt jedoch fertigungstechnische Scflwierigkeiten mit sich, da unverfestigte Leiterbündel schwer zu handhaben sind und sich überdies leicht verbiegen.
Zur Überwindung der erwähnten Schwierigkeiten geht die Erfindung einen anderen Weg. Die Erfindung sieht nämlich eine lediglich teilweise Verfestigung des Leiterverbandes durch ein aushärtbares Harz vor, das vor der durch das Aufbringen der hochspannungs festen Isolierhülse bedingten Weiterverarbeitung des Leiterverbandes ausgehärtet wird.
Durch die gemäss der Erfindung vorgesehene teilweise Verfestigung des aus gegeneinander isolierten Teilleitern bestehen den Leiterverbandes wird erreicht, dass der Leiter verband eine ausreichende mechanische Festigkeit erhält, so dass er ohne Schwierigkeiten weiterverar beitet und mit der hochspannungsfesten Isolierhülse umgeben werden kann; bei der anschliessenden Im prägnierung des umbandelten Leiterverbandes kann das Tränkharz jedoch ungehindert den Leiterverband durchdringen und vorhandene Hohlräume ausfüllen.
Als aushärtbares Harz wird zweckmässigerweise ein bei hohen Temperaturen und ohne Abspaltung von niedermolekularen Bestandteilen aushärtbares, in nicht gehärtetem Zustand thermoplastisch erweich bares Harz verwendet. So können im Rahmen der Erfindung Epoxydharze verwendet werden.
Besonders geeignet sind in möglichst kurzer Zeit aushärtende, jedoch schmelzbare Gemische aus einem Epoxyd- harzvoraddukt mit einem Säureanhydridhärter, wie beispielsweise das Gemisch aus einem eine Epoxyd- zahl von 0,23 bis 0,26 aufweisenden Epoxydharz mit Hexahydrophthalsäureanhydrid. Vorzugsweise sind bei diesem Voraddukt mehr als 50 % des zugesetzten Härters an die im Harz vorhandenen Hydroxyl- gruppen gebunden.
Ein weiteres geeignetes Beispiel ist eine Kombination aus bei Raumtemperatur festem Epoxydharz mit einem kaschierten (maskierten), die ionische Polymerisation anregenden Härter, wie es z. B. Borfluoridaminkomplexe sind.
Im Rahmen der Erfindung können aber auch Polyesterharze verwendet werden. Geeignet sind bei Raumtemperatur nichtklebende, ungesättigte Polyester harze bzw. Mischungen von ungesättigten Polyester harzen mit daran anpolymerisierbaren, reaktiven Monomeren. Zweckmässigerweise werden diesen Po lyesterharzen Peroxydbeschleuniger zugesetzt, die erst bei höheren Temperaturen wirksam werden.
Bei spiele von geeigneten Polyesterharzen sind die Addukte aus Fumarsäure an Epoxydharze und Mischungen dieser Harze mit beispielsweise Triallyl- cyanurat oder Diallylphthalat.
Eine weitere Gruppe von im Rahmen der Erfin dung geeigneten Harzen sind Kombinationen aus bei Raumtemperatur festen, amorphen oder kristallinen, kaschierten oder freien Polyisocyanaten, wie z. B. dimerisiertes Tolylendiisocyanat, und aus bei Raum temperatur nicht klebenden Polyoxyverbindungen, wie z.
B. Addukten von einwertigen Phenolen an Epoxydharze mit mindestens im Mittel 1,5 Epoxyd- gruppen im Molekül.<B>s</B> Zur teilweisen Verfestigung eines aus gegeneinan der isolierten Teilleitern bestehenden Leiterverbandes werden die erwähnten Harze zweckmässigerweise auf einen Träger aufgebracht. Gegebenenfalls ist es aber auch möglich, Filme bzw. Folien aus den Harzen selbst herzustellen und diese dann zur teilweisen Ver festigung des Leiterverbandes zu verwenden.
So lassen sich beispielsweise aus der letztgenannten, aus Kombinationen aus Polyisocyanaten und Polyoxyver- bindungen bestehenden Gruppe aushärtbare Harze ohne Träger verwenden, wenn man die angegebenen Polyisocyanate mit hydroxylgruppenhaltigen Acetalen des Polyvinylalkohols kombiniert.
Anhand der in den Figuren 1 und 2 beispielhaft dargestellten Gitterstäbe sei die Erfindung erläutert. Der in der Figur 1 im Schnitt gezeichnete Gitter- Stab besteht aus den Teilleitern 1, die zu den beiden nebeneinander liegenden Teilleiterstapeln 2 und 3 zusammengefasst sind. Auf der oberen und unteren Schmalseite ist jeweils ein Teilleiter dargestellt, der infolge der bei Gitterstäben üblichen Kröpfung von dem einen Teilleiterstapel zu dem anderen über wechselt. Die einzelnen Teilleiter sind gegeneinander durch die Isolierung 4 isoliert, die beispielsweise aus einer Glasseideumspinnung oder auch aus einem mit dem späteren Imprägnierharz verträglichen Lack besteht.
In Durchführung des Erfindungsgedankens wird beim Zusammenfügen zwischen die beiden Teilleiter stapel 2 und 3 die Längszwischenlage 5 eingefügt, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Glas seide besteht, die mit einem der angegebenen aus- härtbaren Harze getränkt ist. Dieses zur teilweisen Verfestigung des Gitterstabes dienende Harz ist in der Längszwischenlage 5 lediglich in einer so geringen Menge vorhanden, dass der Stab dei Aushärten nur von innen her verklebt wird. Nach dem beispielsweise in einer Heisspresse durchgeführten Aushärten dieses Harzes nimmt der Querschnitt des Gitterstabes die in der Figur 2 gezeigte Form an.
Das ursprünglich in der Längszwischenlage 5 enthaltene Harz ist in den Innenraum zwischen dei beiden Teilleiterstapeln 2 und 3 und auch innerhalb des diesem Innenraum zugekehrten Bereiches in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Teilleitern 1 eingedrungen, so dass der gesamte Gitterstab von innen her, und zwar nur von innen her, durch das ausgehärtete Harz verklebt ist. Infolge der geringen Mengen des durch die Längs- zwischenlage 5 zwischen die beiden Teilleiterstapel 2 und 3 eingebrachten Harzes quillt bei der Aus härtung des Gitterstabes in der Heisspresse kein Harz an den Aussenseiten des Stabes heraus.
Der Gitterstab ist also, da er nur von innen verklebt ist, lediglich teil weise verfestigt und ähnelt äusserlich einem nicht verklebten Stab.
Durch die gemäss der Erfindung vorgesehene teil weise Verfestigung weist der Gitterstab meist eine aus reichende mechanische Festigkeit auf, so dass er mechanisch weiterverarbeitet werden kann, d. h. es werden nach der teilweisen Verfestigung gemäss der Erfindung z.
B. die Stabenden abgebogen, gegebenen falls erforderliche Sicheln angelötet und schliesslich der Stab mit Glimmerbändern umbandelt. Bei der Vakuumimprägnierung des isolierten Gitterstabes füllt dann das Tränkharz die von aussen gut zu gänglichen Zwickel, die bei der teilweisen Verfestigung frei geblieben sind, in vollem Umfang auf, so dass der einschliesslich seiner hochspannungsfesten Isolierhülse fertig ausgehärtete Gitterstab an den Aussenseiten seiner Teilleiter keine Lufteinschlüsse enthält.
Während bei Gitterstäben in dem durch die Teil leiter gebildeten Innenraum nur ein sehr geringes Feld herrscht, so dass dieser Raum praktisch als feldfrei anzüsehen ist, kommt es bei aus Teilleitern aufgebauten Spulen darauf an, dass auch die Isolie rung der Teilleiter bei der späteren Imprägnierung der umbandelten Spule mit einem hochwertigen Tränkharz von diesem Tränkharz möglichst gut durchtränkt wird.
Demzufolge empfiehlt es sich, zur teilweisen Verfestigung gemäss der Erfindung die die Spule bildenden Teilleitern an vereinzelten, räum lich voneinander getrennten Stellen mit einem vor zugsweise porösen Band zu umbandeln, das mit dem aushärtbaren Harz getränkt ist, und dieses Harz anschliessend auszuhärten.
Zur Erläuterung dieses Verfahrens ist in der Figur 3 eine aus den sechs Teilleitern 6 bis 11 be stehende Spule perspektivisch dargestellt, wobei die abgekröpften Teile der Spule fortgelassen sind. Die einzelnen Teilleiter 6 bis 11 dieser Spule sind mit der tränkbaren Isolierung 12 umgeben, die mit Rücksicht auf die höhere Windungsspannung zwischen den einzelnen Teilleitern stärker ausgebildet ist als die Teilleiterisolierung 4 des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Gitterstabes.
In Durchführung des Erfindungsgedankens sind die Teilleiter 6 bis 11 an den räumlich voneinander getrennten Stellen 13 mit einem porösen Band um- bandelt, das mit einem aushärtbaren Harz der oben angegebenen Art getränkt ist. Der Harzgehalt des an den Stellen 13 aufgebrachten Bandes ist gerade so gross gewählt, dass die Spule bei einer thermischen Behandlung in einer Heisspresse an diesen Stellen von aussen her verklebt wird, ohne dass das in den Banda gen enthaltene Harz beim Aushärten in das Innere des Spulenverbandes eindringt.
Nach dem Aushärten des an den Stellen 13 auf gebrachten Harzes weist die Spule eine ausreichende mechanische Festigkeit auf, so dass sie weiterver arbeitet und schliesslich mit dem zur Herstellung der hochspannungsfesten Isolierhülse erforderlichen Glim- merband umbandelt werden kann.
Da die Spule lediglich an vereinzelten, räumlich getrennten Stellen von aussen her verklebt ist, kann bei der Tränkung der umbandelten Spule im Rahmen der vorgesehenen Vakuumtränkung das Tränkharz der Hauptisolierung ungehindert bis in das Innere des Spulenverbandes eindringen und damit auch die Teilleiterisolierungen 12 der Teilleiter 6 bis 11 durchsetzen.
Als Trägermaterial für das zur Verklebung ver wendete Harz, also als Material für die Längs- zwischenlage 5 des in den Figuren 1 und 2 darge stellten Gitterstabes sowie für das an den Stellen 13 aufgebrachte Band der in der Figur 3 dargestellten Spule, sind poröse Materialien geeignet, die das aus- härtbare Harz aufnehmen können. Solche Materia lien sind beispielsweise Glasgewebe, Glasvlies, Poly estergewebe, Polyestervlies oder auch Polyesterglas stränge. Wie bereits erwähnt, ist es aber auch möglich, das aushärtbare Harz zwischen benachbarten Teil leiterstäben des Gitterstabes ohne Träger einzufügen.
The invention relates to a method for producing a conductor grouping consisting of mutually insulated partial conductors, which are surrounded by a high-voltage-resistant insulating sleeve. Such leader associations are z. B. rods in the form of grid or in the form of coils.
It is known to produce such a conductor association in such a way that the partial conductors isolated from one another are first glued together with the aid of curable phenolic resins and then the conductor association is cured in a hot press so that it is mechanically consolidated. However, this known method has the disadvantage, for example for bars that are then surrounded with a high-voltage-resistant mica synthetic resin sleeve, that the phenolic resin forms bubbles when it cures, so that interfering gas inclusions are on the surface of the bars.
These gas inclusions on the surface of the bar, which are mainly located in the outer gussets formed by the subconductors, are not filled with a high-quality synthetic resin, for example with a polyester resin, even during the subsequent vacuum impregnation, so that the tan-B- Characteristic of the rod is relatively bad. When insulating coils, the partial conductor insulation is encapsulated so much by the cured phenolic resin that during the subsequent vacuum impregnation to produce the high-voltage insulating sleeve, neither a complete evacuation nor a complete filling of the cavities is possible.
To avoid these difficulties, it is therefore already known to solidify the bars in a vacuum casting process with as little voids as possible. However, this method requires considerable technical effort, since additional vacuum impregnation systems are required, which rods must have very large dimensions with regard to the length of the grid to be solidified.
To avoid the difficulties mentioned, it is also already known to join the sub-conductors of a grid bar initially unsolidified and to give it with a curable insulating material, which is then hardened together with the synthetic resin of the insulating sleeve applied to this grid bar. However, this method entails difficulties in terms of manufacturing technology, since unsolidified conductor bundles are difficult to handle and, moreover, are easily bent.
To overcome the difficulties mentioned, the invention takes a different approach. The invention provides that the conductor assembly is only partially solidified by a hardenable resin which is cured prior to the further processing of the conductor assembly caused by the application of the high-voltage-resistant insulating sleeve.
Due to the partial solidification provided according to the invention of the conductor association consisting of mutually insulated sub-conductors, it is achieved that the conductor association receives sufficient mechanical strength so that it can be processed further without difficulty and can be surrounded by the high-voltage insulating sleeve; During the subsequent impregnation of the banded conductor assembly, however, the impregnating resin can penetrate the conductor assembly unhindered and fill existing cavities.
The hardenable resin used is expediently a resin which can be hardened at high temperatures and without splitting off low molecular weight components and which is thermoplastically softenable in the uncured state. Thus epoxy resins can be used in the context of the invention.
Particularly suitable are mixtures of an epoxy resin pre-adduct with an acid anhydride hardener, such as, for example, the mixture of an epoxy resin having an epoxy number of 0.23 to 0.26 with hexahydrophthalic anhydride, which harden in the shortest possible time, but melt. In the case of this pre-adduct, more than 50% of the hardener added is preferably bound to the hydroxyl groups present in the resin.
Another suitable example is a combination of epoxy resin that is solid at room temperature with a laminated (masked) hardener that stimulates ionic polymerization, as is e.g. B. Borofluoride amine complexes.
However, polyester resins can also be used in the context of the invention. Unsaturated polyester resins which are non-sticky at room temperature or mixtures of unsaturated polyester resins with reactive monomers which can be polymerized onto them are suitable. Conveniently, these polyester resins are added peroxide accelerators, which only become effective at higher temperatures.
Examples of suitable polyester resins are the adducts of fumaric acid with epoxy resins and mixtures of these resins with, for example, triallyl cyanurate or diallyl phthalate.
Another group of resins suitable within the scope of the inven tion are combinations of solid, amorphous or crystalline, laminated or free polyisocyanates such as. B. dimerized tolylene diisocyanate, and at room temperature non-sticky polyoxy compounds, such.
B. Adducts of monohydric phenols with epoxy resins with at least an average of 1.5 epoxy groups in the molecule. For the partial consolidation of a conductor assembly consisting of mutually isolated partial conductors, the resins mentioned are expediently applied to a carrier. If necessary, however, it is also possible to produce films or foils from the resins themselves and then to use them to partially strengthen the conductor association.
For example, from the last-mentioned group consisting of combinations of polyisocyanates and polyoxy compounds, hardenable resins without a carrier can be used if the specified polyisocyanates are combined with acetals of polyvinyl alcohol containing hydroxyl groups.
The invention will be explained on the basis of the bars shown by way of example in FIGS. The grid bar shown in section in FIG. 1 consists of the partial conductors 1, which are combined to form the two adjacent partial conductor stacks 2 and 3. On the upper and lower narrow side, a subconductor is shown, which changes from one subconductor stack to the other due to the cranking that is customary with lattice bars. The individual sub-conductors are insulated from one another by the insulation 4, which consists, for example, of a glass fiber wrapping or of a lacquer that is compatible with the subsequent impregnation resin.
In carrying out the inventive concept, the longitudinal intermediate layer 5 is inserted between the two partial conductors stacks 2 and 3, which in the illustrated embodiment consists of glass silk that is impregnated with one of the specified curable resins. This resin, which serves to partially solidify the lattice bar, is only present in the longitudinal intermediate layer 5 in such a small amount that the bar is only glued from the inside when it hardens. After this resin has hardened, for example in a hot press, the cross section of the lattice bar assumes the shape shown in FIG.
The resin originally contained in the longitudinal intermediate layer 5 has penetrated into the interior between the two sub-conductor stacks 2 and 3 and also within the area facing this interior into the spaces between the individual sub-conductors 1, so that the entire grid rod from the inside, and only from inside, through which the hardened resin is glued. As a result of the small amounts of resin introduced through the longitudinal intermediate layer 5 between the two sub-conductor stacks 2 and 3, no resin swells out on the outside of the rod when the bar cures in the hot press.
Since it is only glued on the inside, the lattice bar is only partially solidified and externally resembles a non-glued bar.
As a result of the partial solidification provided according to the invention, the lattice bar usually has sufficient mechanical strength so that it can be further processed mechanically, ie. H. after the partial solidification according to the invention, for.
B. bent the rod ends, if necessary soldered sickles and finally wrapped the rod with mica tapes. During the vacuum impregnation of the insulated lattice bar, the impregnating resin then completely fills the gussets that are easily accessible from the outside and which remained free during the partial solidification, so that the cured lattice bar including its high-voltage-resistant insulating sleeve does not contain any air pockets on the outside of its sub-conductors .
While there is only a very small field in the interior space formed by the partial conductors in the case of lattice bars, so that this space can be regarded as practically field-free, in the case of coils made up of partial conductors it is important that the insulation of the partial conductors also occurs during the subsequent impregnation of the wrapped coil is soaked as well as possible with a high-quality impregnating resin of this impregnating resin.
Accordingly, it is advisable for partial solidification according to the invention to encircle the partial conductors forming the coil at individual, spatially separated points with a preferably porous tape impregnated with the hardenable resin, and then harden this resin.
To explain this method, a coil consisting of the six partial conductors 6 to 11 is shown in perspective in FIG. 3, the cranked parts of the coil being omitted. The individual subconductors 6 to 11 of this coil are surrounded by the impregnable insulation 12, which is made thicker than the subconductor insulation 4 of the lattice bar shown in FIGS. 1 and 2 in view of the higher winding voltage between the individual subconductors.
In carrying out the concept of the invention, the subconductors 6 to 11 are wrapped at the spatially separated points 13 with a porous tape that is impregnated with a hardenable resin of the type specified above. The resin content of the tape applied to the points 13 is just large enough that the coil is bonded from the outside during a thermal treatment in a hot press, without the resin contained in the banda conditions in the interior of the coil assembly during curing penetrates.
After the resin applied to the points 13 has hardened, the coil has sufficient mechanical strength so that it can be processed further and can finally be wrapped with the mica tape required to produce the high-voltage-resistant insulating sleeve.
Since the coil is only glued from the outside at isolated, spatially separated points, the impregnation resin of the main insulation can penetrate unhindered into the interior of the coil assembly during the impregnation of the wrapped coil within the scope of the intended vacuum impregnation, and thus also the sub-conductor insulation 12 of the sub-conductors 6 to 11 enforce.
Porous materials are suitable as the carrier material for the resin used for gluing, i.e. as the material for the longitudinal intermediate layer 5 of the lattice bar shown in FIGS. 1 and 2 and for the tape applied to the points 13 of the coil shown in FIG that can absorb the curable resin. Such materia lien are for example glass fabric, glass fleece, polyester fabric, polyester fleece or polyester glass strands. As already mentioned, however, it is also possible to insert the hardenable resin between adjacent partial conductor bars of the grid bar without a carrier.