Verfahren zur Herstellung von imprägnierten glimmerhaltigen Isolationen für elektrische Leiter Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von imprägnierten, glimmerhaltigen Isola tionen für elektrische Leiter, die durch Bewickeln der Leiter mit Feinglimmerfolie und nachfolgendes Imprä gnieren mit Kunstharz gebildet sind.
Moderne elektrische Maschinen, die mit Hochspan nung betrieben werden, erhalten heute eine weitgehend aus Glimmer bestehende Isolation ihrer elektrischen Leiter. Der für diese Isolation verwendete Glimmer wird meist in zerkleinerter Form (Glimmerschuppen) zu Fein glimmerfolie verarbeitet, die meist zusammen mit Glas gewebe oder einem anderen Trägerstoff (Papier, Vlies) oft in Bandform um den elektrischen Leiter meist recht eckigen Querschnitts gewickelt wird. Die so entstandene Isolation um den elektrischen Leiter wird zum Aus füllen der noch vorhandenen Hohlräume mit einem härtbaren Harz imprägniert.
Die imprägnierte Isolation hat durch das relativ lose Bewickeln mit der Glimmer- folie einen ovalen Querschnitt (bei rechteckigem Leiter) und ist deshalb in ihren äusseren Abmessungen ver glichen mit den gewünschten Sollabmessungen zu gross. Das in der Isolation gespeicherte überschüssige Harz wird deshalb in Pressformen sehr aufwendig herausge- presst. Die Isolation erhält durch diesen Pressvorgang ihre Sollabmessungen. In diesem Zustand wird das Harz in der Isolation in der Pressform gehärtet, meist durch Erwärmen. Dann erst wird der elektrische Leiter mit seiner Isolation aus der Pressform entfernt.
Bei diesem heute üblichen und bekannten Verfahren ist das Herauspressen des überschüssigen Harzes sehr aufwendig und erfordert sehr stabile und daher teuere Pressvorrichtungen. Die in der Zeiteinheit herstellbaren Leiterisolierungen sind von der Anzahl der zur Ver fügung stehenden Pressvorrichtungen abhängig.
Wegen der sehr aufwendigen Ausführung der Pressvorrich- tungen - es werden meist so wenig als möglich Press vorrichtungen für eine bestimmte Leiterabmessung an gefertigt - und wegen der langen Zeit, da diese Press vorrichtungen während des Fertigungsablaufes einer Leiterisolierung benötigt werden, können zeitlich nur relativ wenige Leiterisolierungen produziert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese sehr umfangreiche Fertigung zu vereinfachen und die Fertigungszeit wesentlich zu verkürzen. Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, die Leiterisolation schon vor dem Imprägnieren auf ihre endgültigen Abmessun gen zu bringen. Zu diesem Zweck wird gemäss der Erfindung die Feinglimmerfolie vor dem Imprägnieren mit einer Flüssigkeit oder ihrem Dampf in Berührung gebracht und einem Vorformungsvorgang unterworfen, wobei ihre endgültigen Abmessungen durch Ausdamp fen der Flüssigkeit fixiert werden.
Man kann dabei so vorgehen, dass der mit der Iso lation umwickelte Leiter zunächst mit der Flüssigkeit oder ihrem Dampf in Berührung gebracht wird, bei spielsweise dadurch, dass der Leiter mit seiner Isolation kurze Zeit in einen die Flüssigkeit enthaltenden Be hälter eingebracht wird. Dadurch wird die Feinglimmer- folie leicht verformbar. In dem darauffolgenden Vor gang wird die Leiterisolation in eine Form gelegt, in der sie auf die gewünschten Abmessungen gebracht wird.
Für diesen Vorgang benötigt man bei dem erfindungs- gemässen Verfahren nur verhältnismässig sehr geringe Presskräfte und daher nur einfache und preisgünstig herstellbare Formen bzw. leichte Pressvorrichtungen. In dieser Form erfolgt dann das Verdampfen der Flüs sigkeit z. B. durch Erhitzen.
Dabei hat die Glimmerfolie die gewünschte Gestalt angenommen, wobei ihre end gültigen Abmessungen und damit die Abmessungen der Leiterisolation nach erfolgtem Ausdampfen der Flüs sigkeit so fixiert sind, dass sich diese Abmessungen auch während des anschliessenden Imprägnier- und Härtungs- vorganges nicht mehr ändern. Vor dem Imprägnieren (beispielsweise im Autoklaven) wird der Leiter mit seiner Isolation der Form entnommen. Auch der dann folgende Härtungsvorgang erfolgt ohne Werkzeug.
Man kann auch so vorgehen, dass der Leiter mit seiner aufgewickelten, noch nicht imprägnierten Isola tion zuerst in eine Form gelegt wird und dann in dieser Form mit einer Flüssigkeit oder ihrem Dampf in Be- rührung gebracht und anschliessend die Flüssigkeit ver dampft wird, worauf in der schon beschriebenen Weise das Imprägnieren und Härten vorgenommen wird.
Zum gleichen Ergebnis gelangt man auch in der Weise, dass die Feinglimmerfolie vor dem Aufwickeln oder während des Aufwickelns auf den elektrischen Leiter mit einer Flüssigkeit oder deren Dampf in Berüh rung gebracht Wird, der umwickelte elektrische Leiter dann in eine Form gelegt und anschliessend die Flüssig keit verdampft wird, worauf das Imprägnieren und Härten in der schon beschriebenen Weise erfolgt.
Zweckmässigerweise kann der Flüssigkeit zum Vor formen ein in derselben lösliches Bindemittel zugesetzt werden. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, als Flüssigkeit oder als deren Dampf Wasser bzw. Wasserdampf zu verwenden, weil sich damit die Glim- merfolie besonders leicht verformen lässt.
Dabei kann dem Wasser als Bindemittel beispielsweise ein wasser lösliches Kunstharz zugesetzt werden. Statt Wasser kann als Flüssigkeit beispielsweise auch ein Alkohol oder eine Mischung aus Alkohol und Wasser verwendet werden.
Durch die Erfindung ist es möglich, den kompli- zierten und aufwendigen Vorgang des Harzherauspres- sens zu vermeiden. Die Massiven und teuren Press formen sind nicht mehr notwendig. Mehrere Leiteriso lationen können jetzt gleichzeitig imprägniert werden, da für: den anschliessenden Härtungsprozess keine Press- formen erforderlich sind. Der gesamte Fertigungsablauf wird daher vereinfacht und verkürzt.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist die Fertigung von Isolationen elektrischer Leiter für elektrische Maschinen, insbesondere für Hochspannungsmaschinen.
Da bei dem erfindungsge- mässen Verfahren, wie schon gesagt, für den an das Imprägnieren sich anschliessenden Härtungsprozess keinerlei Pressformen erforderlich sind, können die Lei ter mit den vorgeformten Isolationen schon vor dem Imprägnieren in die elektrische Maschine, beispielsweise in die Nuten des Stators und/oder Rotors der Maschine, eingebaut und dann in eingebautem Zustand imprägniert und gehärtet werden.
Ein solches Verfahren kann ins besondere bei kleineren elektrischen Maschinen vort6il- haft sein.
Process for the production of impregnated mica-containing insulation for electrical conductors The invention relates to a method for the production of impregnated, mica-containing insulation for electrical conductors, which are formed by wrapping the conductor with fine mica film and subsequent impregnation with synthetic resin.
Modern electrical machines that are operated with high voltage are now provided with an insulation of their electrical conductors that consists largely of mica. The mica used for this insulation is mostly processed in shredded form (mica flakes) into fine mica foil, which is usually wrapped in tape form around the electrical conductor, usually with a rectangular cross-section, together with glass fabric or another carrier material (paper, fleece). The resulting insulation around the electrical conductor is impregnated with a hardenable resin to fill the remaining cavities.
The impregnated insulation has an oval cross-section (in the case of a rectangular conductor) due to the relatively loose wrapping of the mica foil and is therefore too large in its external dimensions compared to the desired nominal dimensions. The excess resin stored in the insulation is therefore very laboriously pressed out in compression molds. This pressing process gives the insulation its nominal dimensions. In this state, the resin in the insulation is hardened in the press mold, usually by heating. Only then is the electrical conductor and its insulation removed from the mold.
In this known and customary process today, the pressing out of the excess resin is very complex and requires very stable and therefore expensive pressing devices. The conductor insulation that can be produced in the unit of time depends on the number of pressing devices available.
Because of the very complex design of the pressing devices - there are usually as few pressing devices as possible for a certain conductor dimension - and because of the long time that these pressing devices are required during the production process of a conductor insulation, relatively little conductor insulation can be used to be produced.
The invention is based on the task of simplifying this very extensive production and significantly reducing the production time. The invention is based on the idea of bringing the conductor insulation to its final dimensions before it is impregnated. For this purpose, according to the invention, the fine mica film is brought into contact with a liquid or its vapor prior to impregnation and subjected to a preforming process, its final dimensions being fixed by evaporation of the liquid.
One can proceed in such a way that the conductor wrapped with the insulation is first brought into contact with the liquid or its vapor, for example in that the conductor with its insulation is introduced into a container containing the liquid for a short time. This makes the fine mica film easily deformable. In the subsequent process, the conductor insulation is placed in a form in which it is brought to the desired dimensions.
For this process, only relatively very low pressing forces are required in the method according to the invention and therefore only simple and inexpensive forms or light pressing devices are required. In this form, the evaporation of the liq fluid z. B. by heating.
The mica film has taken on the desired shape, its final dimensions and thus the dimensions of the conductor insulation after the liquid has evaporated so that these dimensions do not change during the subsequent impregnation and hardening process. Before impregnation (for example in an autoclave), the conductor with its insulation is removed from the mold. The hardening process that follows takes place without tools.
One can also proceed in such a way that the conductor with its wound, not yet impregnated insulation is first placed in a mold and then brought into contact with a liquid or its vapor in this form and then the liquid is evaporated, whereupon in the impregnation and hardening is carried out in the manner already described.
The same result can also be achieved in such a way that the fine mica film is brought into contact with a liquid or its vapor before winding or during winding on the electrical conductor, the wrapped electrical conductor is then placed in a mold and then the liquid is evaporated, whereupon the impregnation and hardening takes place in the manner already described.
Conveniently, a binding agent soluble in the same can be added to the liquid for preforming. It has proven to be particularly advantageous to use water or water vapor as the liquid or its vapor, because the mica film can be deformed particularly easily with this.
A water-soluble synthetic resin, for example, can be added to the water as a binder. Instead of water, an alcohol or a mixture of alcohol and water can also be used as the liquid.
The invention makes it possible to avoid the complicated and time-consuming process of pressing out the resin. The massive and expensive press molds are no longer necessary. Several conductor insulations can now be impregnated at the same time, as no compression molds are required for: The subsequent hardening process. The entire production process is therefore simplified and shortened.
A preferred field of application of the present invention is the production of insulation for electrical conductors for electrical machines, in particular for high-voltage machines.
Since in the method according to the invention, as already mentioned, no compression molds are required for the hardening process following the impregnation, the conductors with the pre-formed insulation can be inserted into the electrical machine, for example into the slots of the stator and / or or rotor of the machine, installed and then impregnated and hardened in the installed state.
Such a method can be particularly advantageous for smaller electrical machines.