CH464331A - Method for manufacturing an electrical machine - Google Patents

Method for manufacturing an electrical machine

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CH464331A
CH464331A CH836766A CH836766A CH464331A CH 464331 A CH464331 A CH 464331A CH 836766 A CH836766 A CH 836766A CH 836766 A CH836766 A CH 836766A CH 464331 A CH464331 A CH 464331A
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CH
Switzerland
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stator
vacuum
impregnated
resin
nozzle
Prior art date
Application number
CH836766A
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German (de)
Inventor
Maestinger Hans
Original Assignee
Oerlikon Maschf
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/30Windings characterised by the insulating material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Description

  

  Verfahren     zur    Herstellung einer elektrischen Maschine    Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur  Herstellung einer elektrischen Maschine, die wechseln  den Drücken zwischen 1-500     at    ausgesetzt ist, im     Tem-          pematurbereich        vom.    -30     biss        -f-30     C     betrieben        wird    und       mit        einer        amhydhüdgehärteten        Harzen    gegenüber aggres  siven,

       flüssigen        Lösung    in     Berührungsteht.     



  Es ist bekannt, Maschinenteile, die einem hohen  Druck ausgesetzt sind und beispielsweise in Kontakt mit  einer chemisch zersetzenden     Flüssigkeit    stehen, dadurch  zu schützen, dass sie vollständig gekapselt werden, wobei  das für die     Kapselung    in einem Gehäuse verwendete  Material der chemischen Zersetzung widersteht. Bei  spielsweise werden hierzu verschiedene Stahllegierungen  verwendet. Wenn der auftretende Druckunterschied sehr       gross    ist, z.

   B.     einige        hundert        at    beträgt,     muss    für das  Gehäuse eine sehr grosse Wandstärke vorgesehen und  berücksichtigt werden, dass zum Schweissen von gas  dichten Schweissnähten hohe Temperaturen notwendig  werden, die insbesondere für die Wicklungen elektri  scher Maschinen unzulässig sind. Das Gehäuse wird dar  über hinaus verglichen mit dem zu schützenden Maschi  nenteil, schwer und aufwendig sowie technisch schwierig  in der Herstellung.  



  Es ist Zweck der Erfindung, die angeführten Nach  teile zu beheben. Das erfindungsgemässe Verfahren ist  dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der Maschinen  stator in ein verschweisstes, einen zylindrischen Aussen  mantel, ein im     Maschinenluftspalt    angeordnetes Rohr,  beidseitige Endscheiben sowie einen Stutzen aufweisen  des     Stahlblechgehäuse    eingebettet wird, dass hierauf eine       Vorimprägnierung    des     Stators    mit Hilfe eines Kunsthar  zes im Vakuum vorgenommen und eine Aushärtung  durchgeführt wird, dass     darnach    durch den Stutzen, wel  cher die Zuleitungen zur     Statorwicklung    aufnimmt, rei  ner,

   trockner     Kristallquarzsand    mit einem Kornanteil  zwischen 0,5-4 mm eingefüllt, der     Stator    in Vibrationen  versetzt und anschliessend im Vakuum getrocknet wird,  worauf ein dünnflüssiges, kalthärtendes, im ausgehärte  ten Zustand von der aggressiven Lösung nicht angreif  bares Harz im Vakuum durch den Stutzen eingefüllt und    schliesslich der gekapselte     Stator    bei Raumtemperatur  ausgehärtet wird.  



  Das Verfahren wird nachfolgend am Beispiel eines  gekapselten     Stators    einer elektrischen Maschine, z. B.  eines Motors, erläutert, der zwischen 1 bis 500     at    wech  selnden     Drücken        .ausgesetzt        wird,    im     Temperaturbereich     von -30 bis +30  C betrieben wird, und gleichzeitig mit  einer aggressiven, flüssigen Lösung in     Berührung    steht,  wie beispielsweise flüssigen     Alkali-Ammoniaklösungen.     



  Zur     Kapselung    wird der     Stator    in ein verschweisstes       Stahlblechgehäuse    eingebettet, das sich aus einem zylin  drischen Aussenmantel, einem zylindrischen Rohr, das  durch den zwischen dem     Stator    und dem Rotor liegen  den Luftspalt führt und sehr dünnwandig ist, sowie beid  seitigen Endscheiben besteht, die mit dem Aussenmantel  und dem Spaltrohr flüssigkeitsfest verschweisst sind. Das  Gehäuse wird ferner mit einem eine Öffnung aufweisen  den Stutzen versehen, durch welche die Zuleitungen zur       Statorwicklung    geführt werden und die Materialien zum  Ausgiessen des Gehäuses, wie nachfolgend beschrieben,  eingeführt werden.  



  Als erste Operation kann in an sich bekannter Weise  eine     Vorimprägnierung    des     Stators    vorgenommen wer  den. Durch diese Operation werden die zum Teil sehr  kleinen Hohlräume in den Nuten sowie den Wicklungs  köpfen ausgefüllt und die Wicklung verfestigt. Das für  die     Vorimprägnierung    verwendete Harz, beispielsweise  ein     wärmhärtendes        Epoxydharz,    braucht gegenüber der  flüssigen, aggressiven Lösung nicht beständig zu sein.  Die Imprägnierung wird in üblicher Weise im Vakuum  vorgenommen, worauf die Aushärtung des Harzes in ei  nem Ofen erfolgt.  



  Um die     Kapselung    des     Stators    druckfest und un  empfindlich gegen Temperaturschwankungen, insbeson  dere     bei.        tiefem.        Temperaturen,    zu     machen    sowie um  einen Angriff aggressiver Chemikalien über die Zulei  tungsdurchführungen zu verhindern, wird nun das       Innere    des Gehäuses mit einer entsprechenden Füllung  versehen. Zu diesem Zweck wird durch den im Gehäuse  vorgesehenen Stutzen reiner, trockener Kristallquarz-      Sand mit einem     Hauptkomanteil    zwischen 0,5 bis 4 mm,  vorzugsweise aber     zwischen    1 bis 2     mm,    eingefüllt.

   Um  eine gleichmässige     Schüttung    des Quarzsandes zu errei  chen und um das Schüttgewicht zu erhöhen, ist es vor  teilhaft, den gekapselten     Stator    zu vibrieren, bis das Ni  veau des eingefüllten Quarzsandes im Gehäuse, bzw. im  Gehäusestutzen nicht mehr sinkt und die Sandkörner  sich gegeneinander abstützen.  



  Anschliessend wird der     Stator    im Vakuum längere  Zeit getrocknet. Zum     Imprägnieren    des Quarzsandes  und zur Erzeugung einer druckfesten Bindung zwischen  den Quarzkörnern wird hierauf ein     dünnflüssiges,    kalt  härtendes, im     ausgehärteten    Zustand von der vorliegen  den aggressiven Lösung nicht angreifbares Harz, z. B.  eine entsprechende     Expoxydharzmischung,    im Vakuum  durch den Stutzen eingefüllt, bis die     Eingiessöffnung    mit  genügend Harz überdeckt ist und der Harzspiegel bei  Atmosphärendruck nicht mehr absinkt.

   Zur Aushär  tung des Harzes wird der gekapselte     Stator    bei Raum  temperatur     gelagert.     



  Damit die ebenfalls in das Harz eingegossenen Zu  leitungsdrähte nicht starr durch den Stutzen aus dem       Stator    geführt werden müssen, ist es     vorteilhaft,    das  Harz nicht bis zur Oberkante des Stutzens einzugiessen  und die Zuleitungsdrähte im freien     Stutzenraum,    z. B.

    mit einer     Silikonelastomer-Vergussmasse    oder einem  andern plastischen Material     einzugiessen.    Als Abschluss  wird ein mit Löchern für die Drähte versehenes     Ab-          schlussstück,    beispielsweise aus     Silikon-Glasgewebe,    das  satt in den Stutzen     passt,    auf die     Silikonelastomer-Masse          gepresst.    Eine derartige     viskoelastische    Dichtung ver  hindert durch kalten Fluss unter dem vorliegenden  hohen Druck,

   dass eine Flüssigkeit wie     Petrol    durch       Haarrisse        eindringen        kann,        idie        in:    dem in     das    Gehäuse  eingegossenen Harz sowie zwischen dem Harz und dem  Gehäuse infolge unvermeidlichen Schwundes unter Um  ständen auftreten können. Anderseits kann sich eine       Silvkonelastomer-Dichtung    den     wechselnden        Drücken     anpassen und besitzt die     erforderliche        Chemikalienbe-          ständigkeit.     



  Eine weitere Möglichkeit, den Stutzen des Gehäuses  mit einer chemisch widerstandsfähigen Dichtung zu ver  sehen, besteht darin, die Öffnung des Stutzens mit einem       Porzellankitt    oder einer anderen     keramischen    Masse  auszukitten und sorgfältig zu trocknen. Hierauf wird die  keramische Masse unter Vakuum imprägniert, beispiels  weise mit     Paraffin    oder einem     Epoxydharz.    Eine solche  Dichtung mit einer imprägnierten keramischen Masse  eignet sich besonders als strahlenbeständige Isolation.

    Die     Verwendung    von     Paraffin    zur Imprägnierung ist je  doch nur möglich, wenn keine Lösungsmittel wie     Toluol     oder     Petrol    vorhanden sind.  



  Die durch das beschriebene Verfahren eingebrachte,  aus einer     Mischung    von Quarzsand und einem aushär-         tenden    Harz bestehende     Vergussmasse    hat sich als     aus-          serordentlich    druckfest     erwiesen.    Eine auch nur ange  näherte Druckfestigkeit lässt sich durch bekanntes     Aus-          giessen    mit einem     härtbaren    Harz auch bei hohen Mine  ralmehlzusätzen nicht erzielen.

   Zudem hat es sich ge  zeigt, dass sich ein maximaler Wert der Druckfestigkeit  dann erreichen lässt, wenn erst der Quarzsand an Ort  und Stelle     gebracht    und     anschliessend        mit    dem     Harz     imprägniert wird.



  Method for producing an electrical machine The present invention relates to a method for producing an electrical machine which is exposed to alternating pressures between 1-500 at, in the temperature range from. -30 to -f-30 C is operated and with an amhydehhardened resin against aggressive,

       liquid solution is in contact.



  It is known to protect machine parts which are subjected to high pressure and are in contact with a chemically decomposing liquid, for example, by completely encapsulating them, the material used for the encapsulation in a housing resisting chemical decomposition. For example, different steel alloys are used for this purpose. If the pressure difference that occurs is very large, e.g.

   B. is a few hundred at, a very large wall thickness must be provided for the housing and it must be taken into account that high temperatures are necessary for welding gas-tight weld seams, which are especially impermissible for the windings of electrical machines. In addition, compared to the machine part to be protected, the housing is heavy and expensive and technically difficult to manufacture.



  It is the purpose of the invention to remedy the stated after parts. The method according to the invention is characterized in that first the machine stator is embedded in a welded, cylindrical outer shell, a pipe arranged in the machine air gap, end plates on both sides and a socket of the sheet steel housing, and that the stator is then pre-impregnated with the aid of a synthetic resin Vacuum is carried out and curing is carried out that then through the nozzle, which receives the supply lines to the stator winding, clean,

   Dry crystal quartz sand with a grain fraction between 0.5-4 mm is filled in, the stator is set in vibration and then dried in a vacuum, whereupon a thin, cold-hardening resin, which cannot be attacked by the aggressive solution in the hardened state, is filled in under a vacuum through the nozzle and finally the encapsulated stator is cured at room temperature.



  The method is described below using the example of an encapsulated stator of an electrical machine, e.g. B. a motor, which is exposed between 1 to 500 at changing pressures, operated in the temperature range from -30 to +30 C, and at the same time is in contact with an aggressive, liquid solution, such as liquid alkali-ammonia solutions .



  For encapsulation, the stator is embedded in a welded sheet steel housing, which consists of a cylindrical outer jacket, a cylindrical tube that leads through the air gap between the stator and the rotor and is very thin-walled, as well as end plates on both sides that are connected to the The outer jacket and the can are welded liquid-tight. The housing is also provided with a nozzle having an opening through which the feed lines to the stator winding are passed and the materials for pouring out the housing, as described below, are introduced.



  As a first operation, a pre-impregnation of the stator can be carried out in a manner known per se. Through this operation, the sometimes very small cavities in the grooves and the winding heads are filled and the winding solidified. The resin used for the pre-impregnation, for example a thermosetting epoxy resin, does not need to be resistant to the liquid, aggressive solution. The impregnation is carried out in the usual way in a vacuum, after which the curing of the resin takes place in an oven.



  The encapsulation of the stator is pressure-resistant and insensitive to temperature fluctuations, in particular with. deep. Temperatures to make and to prevent aggressive chemicals from attacking the supply bushings, the interior of the housing is now provided with a corresponding filling. For this purpose, pure, dry crystal quartz sand with a main grain content of between 0.5 and 4 mm, but preferably between 1 and 2 mm, is filled through the nozzle provided in the housing.

   In order to achieve an even pouring of the quartz sand and to increase the bulk density, it is advisable to vibrate the encapsulated stator until the level of the quartz sand in the housing or in the housing socket no longer drops and the grains of sand are supported against each other .



  The stator is then dried for a long time in a vacuum. To impregnate the quartz sand and to create a pressure-resistant bond between the quartz grains, a low-viscosity, cold-hardening resin that cannot be attacked by the aggressive solution present in the hardened state, e.g. B. a corresponding epoxy resin mixture, filled in a vacuum through the nozzle until the pouring opening is covered with enough resin and the resin level no longer drops at atmospheric pressure.

   To harden the resin, the encapsulated stator is stored at room temperature.



  So that the also cast in the resin to lead wires do not have to be rigidly guided through the nozzle from the stator, it is advantageous not to pour the resin up to the top of the nozzle and the lead wires in the free nozzle space, z. B.

    Pour in with a silicone elastomer potting compound or another plastic material. As a conclusion, a terminating piece provided with holes for the wires, for example made of silicone glass fabric, which fits snugly into the socket, is pressed onto the silicone elastomer compound. Such a viscoelastic seal prevents cold flow under the present high pressure,

   that a liquid such as petrol can penetrate through hairline cracks, which may occur in: the resin cast in the housing and between the resin and the housing as a result of unavoidable shrinkage. On the other hand, a silicone elastomer seal can adapt to changing pressures and has the required chemical resistance.



  Another way to see the nozzle of the housing with a chemically resistant seal is to fill the opening of the nozzle with a porcelain putty or other ceramic mass and dry it carefully. Then the ceramic mass is impregnated under vacuum, for example with paraffin or an epoxy resin. Such a seal with an impregnated ceramic mass is particularly suitable as radiation-resistant insulation.

    The use of paraffin for impregnation is only possible if no solvents such as toluene or petroleum are present.



  The potting compound introduced by the method described and consisting of a mixture of quartz sand and a hardening resin has proven to be extremely pressure-resistant. Even an approximate compressive strength cannot be achieved by the known pouring with a hardenable resin, even with high mineral powder additions.

   In addition, it has been shown that a maximum value for compressive strength can be achieved if the quartz sand is first put in place and then impregnated with the resin.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Ma- schine, die wechselnden Drücken. zwischen 1-500 at aus- gesetzt ist, im Temper!alturbereiah von, -30 bis -I-30 C betrieben wind und mii einer anhydddrgehärteten Harzen gegenüber aggressiven, PATENT CLAIM Process for the production of an electrical machine, the changing pressures. is exposed to between 1-500 at, operated in a temperature range from -30 to -I-30 C and with anhydr-hardened resins to aggressive, flüssigen Lösung in Berührung steht, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der Ma schinenstator in ein verschweisstes, einen zylindrischen Aussenmantel, ein im Maschinenluftspalt angeordnetes Rohr, beidseitige Endscheiben sowie einen Stutzen auf weisendes Stahlblechgehäuse eingebettet wird, dass hier auf eine Vorimprägnierung des Stators mit Hilfe eines Kunstharzes im Vakuum vorgenommen und eine Aus härtung durchgeführt wird, dass danach durch den Stut zen, liquid solution is in contact, characterized in that first the machine stator is embedded in a welded, a cylindrical outer jacket, a pipe arranged in the machine air gap, end plates on both sides and a nozzle pointing to sheet steel housing, that here on a pre-impregnation of the stator with the help of a synthetic resin made in a vacuum and a curing is carried out that then zen through the connecting piece, welcher die Zuleitungen zur Statorwicklung auf nimmt, reiner, trockener Krstallquarzsand mit einem Kornanteil zwischen 0,5 und 4 mm eingefüllt, der Stator in Vibrationen versetzt und anschliessend im Va kuum getrocknet wird, worauf ein dünnflüssiges, kalt härtendes, im ausgehärteten Zustand von der aggressi ven Lösung nicht angreifbares Harz im Vakuum durch den Stutzen eingefüllt und schliesslich der gekapselte Stator bei Raumtemperatur ausgehärtet wird. UNTERANSPRÜCHE 1. which takes up the leads to the stator winding, pure, dry crystal quartz sand with a grain content between 0.5 and 4 mm is filled, the stator is set in vibration and then dried in vacuum, whereupon a thin, cold-hardening, hardened state from the aggressi Resin, which cannot be attacked by the solution, is filled in under vacuum through the nozzle and finally the encapsulated stator is cured at room temperature. SUBCLAIMS 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die zur Statorwickiung führenden Zulei tungsdrähte in einem noch freien, oberen Stutzenraum mit einem plastischen Material, z. B. mit einer Sili- konelastomer-Vergussmasse umgossen werden, und ein für den Durchtritt der Drähte mit Löchern versehenes Abschlussstück, beispielsweise ein Silikongiasgewebe- stück, das satt in den Stutzen passt, auf das plastische Material gepresst wird. 2. The method according to claim, characterized in that the supply wires leading to the stator winding in a still free, upper nozzle space with a plastic material, for. B. be encapsulated with a silicone elastomer potting compound, and a terminal piece provided with holes for the passage of the wires, for example a piece of silicone glass fabric that fits snugly into the socket, is pressed onto the plastic material. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Öffnung des Stutzens mit einer keramischen Masse, beispielsweise einen Porzellankitt ausgekittet, ;getrocknet und hierauf m Vakuum imprä gniert wind. 3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die keramische Masse im Vakuum mit Paraffin imprägniert wird. 4. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die keramische Masse im Vakuum mit einem Epoxydharz imprägniert wird. Method according to patent claim, characterized in that the opening of the connecting piece is cemented with a ceramic mass, for example a porcelain cement, dried and then impregnated with a vacuum. 3. The method according to dependent claim 2, characterized in that the ceramic mass is impregnated with paraffin in a vacuum. 4. The method according to dependent claim 2, characterized in that the ceramic mass is impregnated in a vacuum with an epoxy resin.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0224694A1 (en) * 1985-11-25 1987-06-10 BBC Brown Boveri AG Method for manufacturing the winding of an electric machine

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