DD134709B1 - Verfahren zum impraegnieren bewickelter laeufer grosser elektrischer maschinen - Google Patents

Description

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a) Titel der Erfindung

Verfahren zum Imprägnieren bewickelter Läufer großer elektrischer Maschinen

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Imprägnieren bewickelter Läufer großer dynamoelektrischer Maschinen mit offenen Nuten, die durch Nutverschlußkeile geschlossen werden. Sinngemäß ist es auch auf Läufer mit halboffenen Nuten, auf Läufer, deren Wicklung durch Bandagen befestigt wird, auf Läufer, die harzdurchlässige Glasseidenformteile als Nutverschlüsse aufweisen sowie auf bewickelte Läuferund Ständerblechpakete und auf solche Ständer anwendbar, die für Rollimprägnierung geeignet sind.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ein hochwertiges Imprägnierverfahren ist die Vakuum-Druck-Imprägnierung. Der technische Aufwand für dieses Verfahren - Vakuum-Druckbehälter, Grob- und Peinvakuumpumpen, Vorratsbehälter, Kühleinrichtungen für den Vorratsbehälter - ist hoch, besonders dann, wenn in Form der Ganztränkung fertig bewickelte Blechpakete, Läufer und Ständer zu imprägnieren sind, лг steigt steil an mit zunehmender Maschinengröße, so daß das Ganztränkverfahren eine wirtschaftliche Grenze bei den Anlagenkosten hat. Hinzu kommt, daß wesentlich mehr Imprägnierharz aktiviert werden muß, als in die zu imprägnierende Baugruppe eingeht, so daß wegen der begrenzten '!Topfzeit ein häufiges Imprägnieren von Baugruppen erforderlich ist.

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Wesentlich geringere Anlagekosten erfordert das RoIliiaprägnieren (Tauchrollioren) , bei dem die Baugruppen partiell durch eine offene Trankwanne gedreht werden. Auch ist dabei die aktivierte Llenge Imprägnierharz geringer als bei Ganztränkung, so daß Topfzeitprobleme auch mit geringerer Zahl von Imprägnierungen lösbar sind. Allerdings ist der Füllungsgrad der ITuten mit Imprägnierharz unbefriedigend; Harz niedriger Viskosität ermöglicht gutes eindringen in die Hohlräume in den Nuten bis zum Nutgrund, aber das Harz läuft beim tfeiterdrehen in erheblicher Lenge am Nutschlitz wieder aus. Harz hoher Viskosität hingegen dringt ungenügend in die engen Hohlräume der Nuten ein. In beiden Fällen behindert das beim Tauchtränken die Nuten allseitig umgebende und nachdruckende Harz, je nach Viskosität, das Entweichen der winzigen Luftbläschen in der Nut. Das ergibt eine Qualität, die insbesondere für Hochspannungsmaschinen ungenügend ist.

Neben Tränken ist aus der Di^-OS 16 13 195 auch bekannt, Imprägnierharz auf die Liantelflachen des bewickelten Blechpaketes zu träufeln, so daß es durch Durchbrüche in den Nutverachlü3Sen oder durch Zwischenräume zwischen den Nutverschlü3sen in die Nuten eindringt. Dieses Verfahren ist aber für große Maschinen, insbesondere für solche mit Formspulen, nicht geeignet, weil das vollständige Ausfüllen der Nuten mit Imprägnierharz ebensowenig gewährleistet ist wie beim Tränken ohne Vakuum und weil ein Llehrfaches an Imprägnierharz aktiviert werden muß, das nicht eindringt, sondern abläuft und z.T. dicke Schichten auf dem Blechpaket bildet , die die ainnaltung des notwendigen Luftspaltes gefährden und die Wärmeabfuhr behindern.

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Schließlich ist es auch bekannt, mittels spezieller Einrichtungen durch Bohrungen in den Hutverschlüssen, Rutschstreifen, Zwischen- und Beilagen hochreaktives Imprägnierharz in die bewickelten Nuten zu pressen, wobei das Blechpaket langsam weitergedreht wird, und abschließend bei höherer Drehzahl das gesamte Blechpaket im Spritzverfahren mit Tränkharz zu beschichten (DD-PS 103 348). Dabei gibt es aber Schwierigkeiten mit dem Abdichten der unter Druck stehenden Ю Düsen an den Bohrungen der Nutverschlüsse und die Handhabung ist umständlich und zeitraubend.

d) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine hochwertige und rationelle Imprägnierung bewickelter Läufer großer elektrischer Maschinen.

ѳ) Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht im vollständigen Ausfüllen aller Hohlräume innerhalb der Nuten mit Imprägnierharz ohne Anwendung von Vakuum oder Druck.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe an Läufern mit vorerst unvollständig durch Nutverschlußkeile verschlossenen Nuten gelöst. Der Läufer wird dabei langsam durch das Tränkbad gedreht, wobei sich die jeweils untersten Nuten vollständig innerhalb eines flüssigen, lösungsmittelfreien Kunstharzes mit niedriger Oberflächenspannung befinden. Im jeweils oberen Bereich des Läufers wird das im Tränkbad in die Nuten eingedrungene Kunstharz erwärmt. Das bewirkt ein schnelles Absinken der Viskosität, so daß das Harz, der Schwerkraft folgend, zum Nutgrund fließt. Dabei benutzt es überwiegend Kanäle, die durch Blechversatz zwischen Wicklungs-

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element und Nutwand entstanden sind. Hier verteilt es sich über den Nutgrund und füllt die Nut von unten her so weit vollständig mit Harz auf, wie in die Nut eingedrungenes Harz vorhanden ist. Die ursprünglich in den Nuten vorhandenen Luftein3chlüsae werden vom Harz nach oben gedrängt und entweichen durch kapillare Kanäle, die noch frei von Harz geblieben sind. Die Drehzahl des Läufers und die Erwärmung sind so aufeinander und auf das Imprägnierharz abgestimmt, daß letzteres geliert, bevor eine größere kenge an den Nutenden austreten kann. Dieser Verfahrensschritt Nuten füllen und Erwärmen - wird während mehrerer Umdrehungen des Läufers wiederholt, üa hat sich gezeigt, daß durch diese Lehrschritt-Imprägnierung die Nuten vom Nutgrund bis zum Nutschlitz vollständig mit Imprägnierharz ausgefüllt werden. Danach werden die Nuten vollständig mit Nutverschlußkeilen verschlossen. Abschließend wird der Läufer bei höherer Drehzahl mit dem gleichen Kunstharz bespritzt und das gesamte Kunstharz wird durch Erwärmung ausgehärtet.

Zweckmäßig ist es, wenn zum unvollständigen Verschließen der Nuten Nutverschlußkeile von etwa 5 cm Länge im Abstand von etwa 3 cm eingeschoben werden und nach dem Füllen der Nut mit Kunstharz zusätzliche Nutverschlüsse von beiden Seiten bis zum vollständigen Verschließen der Nuten eingeschoben werden.

Vorteilhaft ist die Verwendung von Nutverschlüssen, die auf der Innenseite eine Längsnut aufweisen. Die Masse des aufzutragenden Kunstharzes je Werkstück kann durch Temperieren des Tränkbades gesteuert v/erden. Eine günstige Form der erwärmung des Kunstharzes besteht in der Infrarotbestrahlung, wobei ein speziell auf Infraroterwärmung abgestimmtes Kunstharz einge-.setzt wird, insbesondere ein xupo.xidharz, versetzt mit

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bia zu 20% eines feindispersen, elektrisch,isolierenden dunkelfarbigen Pigmentes.

In verschiedenen Fällen können die Nuten zweckmäßigerweise unvollatändig verachloaaen bleiben.

f) AuafUiirungabeiapiel

Anhand einea Auaführungabeiapieles aoll eine zweckmäßige Form der Erfindung erläutert werden. Ein axialbelüfteter Läufer einea Einphasen-V/echselatrom-Bahnmotora aoll mit Epoxidharz der tfärmebeatändigkeitaklaaae ]? imprägniert werden. Dazu werden eine der Läuferform angepaßte Tränkwanne mit Kühleinrichtung zur Aufnahme dea Epoxidharzes und zwei Böcke benutzt, in denen der Läufer mit seinen beiden Vellenstümpfen in Rollen gelagert wird, Ea wird soviel Epoxidharz in die Tränkwanne eingelaaaen, daß ea 2 cm über dem Hutgrund der jeweils untersten Nut des Läufers steht. Das Epoxidharz wird auf einer Temperatur von maximal 20⁰C gehalten und erreicht dabei eine Topfzeit von 6 Stunden. Die Nuten des Laufera aind mit 5 cm langen Nutverachiußkeilen im Abstand von 3 cm unvollständig verschlossen. Die Nutverschlußkeile bestehen aus kunstharzgebundenem Schichtpreßstoff und besitzen auf der Innenseite eine Längsnut für die axiale Verteilung dea Epoxidharzes. Der Läufer wird von einem Getriebemotor über eine Rolle in den Lagerböcken mit einer Drehzahl von 0,75 pro biinute gedreht.Als Imprägnierharz wird ein hochreaktives, heißhärtendea Epoxidharz mit niedriger Oberflächenspannung und einem Anteil von 15% feindispersem Pigment verwendet, Es dringt durch die z.T. offenen Nutschlitze ein Stück in die Nuten ein und bedeckt das Läuferblechpaket. Nach knapp einer halben Umdrehung durchlaufen .die Nuten einen Bereich, in dem durch Infrarot-Dunkelstrahler eine kon-

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zentrierte brwärmung stattfindet. Durch die dunkle Pigmentierung wird das Harz innerhalb weniger Sekunden erwärmt und die Viskosität sinkt stark ab, so daß es besonders durch Kanäle zvdschen '.V'icklungselement und versetzten Blechen tief in die Nuten eindringt und hier von unten her auch alle feinen Hohlräume ausfüllt. Dabei läuft vom Blechpaket Epoxidharz nach und durch die Längsnut in den Nutverschlußkeilen und Hohlräume verteilt es sich auch axial. Nach etwa 20s geliert das b'p oxidharz, so daß es bei Neigung der Hut nicht mehr austreten kann. Die Nuten sind danach in ihrer unteren Hälfte, d.h. am Nutgrund, vollständig mit Harz gefüllt, während der Nutbereich darüber nahezu frei von Harz ist. Bei der nächsten Umdrehung wird auf die gleiche V/eise den Nuten wieder Harz zugeführt, das infolge der Erwärmung sich weiter verflüssigt und den nächsten Bereich der Nut ausfüllt. Die Nuten sind nun etwa zu drei Vierteln imprägniert. Bei einer dritten Umdrehung und Füllung der Nuten mit Harz läuft dieses soweit nach, daß die Nut vollständig und nahezu hohlraumfrei imprägniert ist. Die Tränkwanne kann nun geleert werden. Die Imprägnierzeit Ьіз zu dieser Phase beträgt etwa 300s.

Ein Vervollständigen des Nutenverschließens unterbleibt im gewählten Beispiel. Die festigkeit der Nutverschlußkeile wird trotz unvollständigen Verschließens der Nuten (etwa 65% der gesamten Nutlänge) selbst bei höchstmöglicher Fliehkraftbeanspruchung nicht voll ausgenutzt. Verformungen der wicklung zwischen den Nutverschlüssen können bei der mit Epoxidharz imprägnierten Wicklung nicht auftreten.

Zur Ergänzung der "i/icklungsimprägnierung schließt sich ein letzter Imprägnierschritt an. Dazu wird die Läuferoberfläche bei einer Drehzahl von 20 pro iuinute mit dem

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gleichen Epoxidharz, jedoch mit durch Lösungsmittel niedrigerer Viskosität, mittels einer Spritzpistole beschichtet. Abschließend wird das gesamte Epoxidharz im und am Läufer in einem Ofen zu einem einheitlichen Verband ausgehärtet.

Die erfindungsgemäße Mehrschritt-Rollimprägnierung gibt der Wicklung eine hohe mechanische Festigkeit, bewirkt eine gute Wärmeabfuhr aus den Leitern und schützt Wicklung und Blechpaket vor schädlichen Umwelteinflüssen. Sie ist einer üblichen Rollimprägnierung qualitativ überlegen, erreicht die Eigenschaften einer Vakuumimprägnierung und erfordert fast nur den Aufwand einer üblichen Rollimprägnierung.

Die Imprägnierzeit ist wesentlich geringer als bei Vakuumimprägnierung und kaum höher als bei Üblicher Ro11imprägnierung.

Claims (7)

Jirfindungsanspruch;

1, Verfahren zum Imprägnieren bewickelter Läufer großer elektrischer Maschinen unter Verwendung mehrerer Nutverschlußkeile je Wut, die Zwischenräume zum Durchtritt des Imprägniermittels einschließen, bei dem die jeweils untere Seite des Läufers langsam durch· ein 'fränkbad aus lösungsmittelfreiem, bei Raumtemperatur flüssigen, heißhärtenden kunstharz gedreht wird, gekennzeichnet dadurch, daß Kunstharz mit

niedriger Oberflächenspannung verv/endet wird, das eingedrungene Kunstharz im jeweils oberen Bereich des Läufers erwärmt wird, wobei die Drehzahl des Läufers und die Erwärmung so mit dem Kunstharz abgestimmt sind, daß dieses geliert ist, bevor die IJut wieder die waagerechte Lage erreicht, daß das Tränken und das Jirwärmen so oft wiederholt werden, bis alle Nuten voll Kunstharz sind, daß dann die Nuten, falls erforderlich, vollständig mit Nutverschlußkeilen verschlossen werden, der Läufer bei höherer Drehzahl mit Kunstharz bespritzt wird und schließlich das gesamte Kunstharz durch Erwärmung ausgehärtet wird.

2. Verfahren zum Imprägnieren nach Punkt 1,

gekennzeichnet dadurch, daß zum unvollständigen Verschließen der Nuten Nutverschlußkeile

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von etwa 5 cm Länge im ADStand von etwa 3 cm eingeschoben werden und nach dem Füllen der Nut mit Kunstharz zusätzliche Nutverschlüase von beiden Seiten bis zum vollständigen Verschließen der Nuten eingeschoben werden.

3· Verfahren zum Imprägnieren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Nutverschlüsse verwendet werden, die auf der Innenseite eine Längsnut aufweisen.

4. Verfahren zum Imprägnieren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Masse des aufzutragenden Kunstharzes je Werkstück durch Tempericren des Tränkbades gesteuert wird.

5. Verfahren zum Imprägnieren nach Punkt 1,

gekennzeichnet dadurch, daß die Temperaturerhöhung des Kunstharzes durch Infrarotbestrahlung bewirkt wird.

6. Verfahren zum Imprägnieren nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß ein speziell auf Infraroterwärmung abgestimmtes Kunstharz eingesetzt wird, insbesondere ein üpoxidharz, versetzt mit bis zu 20% eines feindispersen, elektrisch isolierenden dunkelfarbigen Pigmentes.

7· Verfahren zum Imprägnieren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Nuten unvollständig verschlossen bleiben.