DE102010002721A1

DE102010002721A1 - Draht und Verfahren zur Herstellung eines Drahts

Info

Publication number: DE102010002721A1
Application number: DE201010002721
Authority: DE
Inventors: Dr. Lütke Harry
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2011-11-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Draht, wobei der Draht (7) einen elektrischen Leiter (1) aufweist, – wobei der Leiter (1) mit einer ersten Schicht (2), die aus Polyimid besteht, ummantelt ist, – wobei die erste Schicht (2) direkt auf dem Leiter (1) aufliegt oder über eine Klebeschicht (4) mit dem Leiter (1) verbunden ist, – wobei der Leiter (1) mit einer zweiten Schicht (3), die aus Polyetheretherketon besteht, ummantelt ist, – wobei die erste Schicht (2) zwischen dem Leiter (1) und der zweiten Schicht (3) angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Drahts. Die Erfindung ermöglicht die Wasser- und Feuchtigkeitsbeständigkeit der elektrischen Isolation von Drähten, welche insbesondere als Wickeldrähte zur Realisierung von Wicklungen bei elektrischen Maschinen verwendet werden, zu verbessern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Draht und ein Verfahren zur Herstellung eines Drahts.
Bisher erfolgte der Aufbau der Isolation bei Wickeldrähten zur Realisierung von Wicklungen von elektrischen Maschinen wie z. B. Elektromotoren, Generatoren oder Transformatoren, durch eine Folie aus Polyimid, die z. B. in Form einer Kaptonfolie vorliegen kann. Die Folie aus Polyimid ist dabei zum Verklebender Folie mit dem Leiter des Wickeldrahts mit Polyfluorethylen-propylen beschichtet. Der Leiter des Wickeldrahts besteht dabei üblicherweise aus Kupfer. Polyimid ist wasserdampfdurchlässig und hydrolyseanfällig. Dies führt bei handelsüblichen Wickeldrähten zur vorzeitigen Alterung und/oder Zerstörung der Isolation. Speziell in feucht-heißen Ländern ist dies ein Problem.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Wasser- und Feuchtigkeitsbeständigkeit der elektrischen Isolation von Drähten, welche insbesondere als Wickeldrähte zur Realisierung von Wicklungen bei elektrischen Maschinen verwendet werden, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Draht, wobei der Draht einen elektrischen Leiter aufweist, wobei der Leiter mit einer ersten Schicht, die aus Polyimid besteht, ummantelt ist, wobei die erste Schicht direkt auf dem Leiter aufliegt oder über eine Klebeschicht mit dem Leiter verbunden ist, wobei der Leiter mit einer zweiten Schicht, die aus Polyetheretherketon besteht, ummantelt ist, wobei die erste Schicht zwischen dem Leiter und der zweiten Schicht angeordnet ist.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch Verfahren zur Herstellung eine Drahts, wobei ein elektrischer Leiter mit einer ersten Schicht, die aus Polyimid besteht, ummantelt wird, wobei die erste Schicht direkt auf dem Leiter aufliegt oder über eine Klebeschicht mit dem Leiter verbunden wird, wobei der Leiter mit einer zweiten Schicht, die aus Polyetheretherketon besteht, derart ummantelt wird, dass die erste Schicht zwischen dem Leiter und der zweiten Schicht angeordnet ist.
Vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens ergeben sich analog zu vorteilhaften Ausbildungen des Drahts und umgekehrt.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die erste Schicht aus einem ersten Folienband besteht. Hierdurch wird eine besonders einfache Realisierung der ersten Schicht ermöglicht.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das erste Folienband derart um den Leiter gewickelt ist, dass sich die seitlichen Kanten des ersten Folienbands berühren. Hierdurch wird eine gleichmäßige Dicke der Isolation ermöglicht.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die zweite Schicht aus einem zweiten Folienband besteht. Hierdurch wird eine besonders einfache Realisierung der zweiten Schicht ermöglicht.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das erste Folienband derart um den Leiter gewickelt ist, dass sich die seitlichen Kanten des ersten Folienbands berühren und das zweite Folienband derart um den Leiter gewickelt ist, dass sich die seitlichen Kanten des zweiten Folienbands berühren und die seitlichen Kanten des zweiten Folienbands seitlich versetzt zu den seitlichen Kanten des ersten Folienbands angeordnet sind. Hierdurch wird eine gleichmäßige Dicke der Isolation ermöglicht und eine zuverlässige Abschirmung der ersten Schicht aus Polyimid vor Feuchtigkeit erzielt.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die seitlichen Kanten des zweiten Folienbands derart seitlich versetzt zu den seitlichen Kanten des ersten Folienbands angeordnet sind, dass die Mitte des zweiten Folienbands über den seitlichen Kanten des ersten Folienbands angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird eine besonders zuverlässige Abschirmung der ersten Schicht vor eindringender Feuchtigkeit gewährleistet.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Klebeschicht aus Fluorethylenpolymer besteht. Hierdurch wird eine zuverlässige Verbindung der ersten Schicht mit dem Leiter ermöglicht.
Der erfindungsgemäße Draht eignet sich besonders vorteilhaft zur Verwendung als Wickeldraht zur Realisierung einer Wicklung für eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine kann dabei z. B. als Motor, Generator oder Transformator ausgebildet sein.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Draht und
2 eine Längsansicht des Drahts.
In 1 ist in Form einer schematisierten Darstellung ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Drahts 7 dargestellt. Der Draht 7 weist einen elektrischen Leiter 1 auf, der im Rahmen des Ausführungsbeispiels aus Kupfer besteht. Zur Realisierung einer elektrischen Isolation ist der Leiter 1 mit einer ersten Schicht 2, die aus Polyimid besteht, ummantelt. Die erste Schicht 2 ist dabei im Rahmen des Ausführungsbeispiels über eine in 1 punktiert dargestellte Klebeschicht 4 mit dem Leiter 1 verbunden. Die Klebeschicht 4 besteht dabei vorzugsweise aus Fluorethylenpolymer. Alternativ hierzu kann aber auch auf eine Klebeschicht 4 verzichtet werden. In diesem Fall liegt die erste Schicht direkt auf dem Leiter 1 auf.
Weiterhin ist der Leiter 1 mit einer zweiten Schicht 3, die aus Polyetheretherketon besteht, ummantelt. Die erste Schicht 2 ist zwischen dem Leiter 1 und der zweiten Schicht 3 angeordnet. Polyimid ist wasserdampfdurchlässig und hydrolyseanfällig, so dass Feuchtigkeit in die erste Schicht aus Polyimid eindringen kann. Erfindungsgemäß wird dies durch die Ummantelung mit der zweiten Schicht 3 aus Polyetheretherketon verhindert. Polyetheretherketon ist sowohl feuchte- als auch hydrolysebeständig. Durch den erfindungsgemäßen Mischaufbau der Isolation wird eine hohe Feuchte- und Hydrolysebeständigkeit erzielt. Weiterhin weist Polyetheretherketon eine höhere elektrische Durchschlagsfestigkeit auf als Polyimid. Somit kann die erfindungsgemäße elektrische Isolation, die aus der ersten Schicht 2 und der zweiten Schicht 3 besteht, bei gleicher Durchschlagsfestigkeit dünner ausgeführt werden als eine reine elektrische Isolation aus Polyimid.
In 2 ist in Form einer schematisierten Darstellung der Draht 7 der Länge nach dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber die Klebeschicht 4 nicht dargestellt ist. Die Schichten sind dabei durchsichtig dargestellt. Die erste Schicht 2 besteht im Rahmen des Ausführungsbeispiels aus einem ersten Folienband, wobei das erste Folienband vorzugsweise derart um den Leiter 1 gewickelt ist, dass sich die seitlichen Kanten 5 des ersten Folienbands berühren. Fachspezifisch wird eine solche Umwicklung des Leiters 1 auch als Stoss-Stoss-Umwicklung bezeichnet.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels besteht die zweite Schicht 3 ebenfalls aus einem Folienband, das nachfolgend als zweites Folienband bezeichnet wird. Das erste Folienband besteht dabei aus einer Folie aus Polyimid und das zweite Folienband besteht aus einer Folie aus Polyetheretherketon. Das zweite Folienband ist dabei vorzugsweise derart um den Leiter gewickelt, dass sich die seitlichen Kanten 6 berühren (Stoss-Stoss-Umwicklung) und vorzugsweise die seitlichen Kanten 6 des zweiten Folienbands seitlich versetzt zu den seitlichen Kanten 5 des ersten Folienbands angeordnet sind. Durch die vorzugsweise versetzte Anordnung des zweiten Folienbands wird verhindert, dass Feuchtigkeit über die Kanten 5 eindringen kann.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn wie im Ausführungsbeispiel, die seitlichen Kanten 6 des zweiten Folienbands derart seitlich versetzt zu den seitlichen Kanten 5 des ersten Folienbands angeordnet sind, dass die Mitte des zweiten Folienbands über den seitlichen Kantendes ersten Folienbands angeordnet sind. Hierdurch wird eine besonders hohe Wasser- und Feuchtigkeitsbeständigkeit der Isolierung erzielt.
Zur Verbindung der zweiten Schicht 3 mit der ersten Schicht 2 wird die zweite Schicht 3, d. h. im Rahmen des Ausführungsbeispiels, das zweite Folienband aufgeschmolzen, wodurch es sich mit dem ersten Folienband verbindet. Die zweite Schicht 3 liegt in diesem Fall direkt auf der ersten Schicht 2 auf. Alternativ hierzu kann die erste Schicht 2 aber auch mit der zweiten Schicht 3 über eine weitere Klebeschicht 8, die z. B. aus Fluorethylenpolymer bestehen kann, verbunden sein. Die weitere Klebeschicht 8 ist in 1 punktiert dargestellt und in 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargstellt.
Die zweite Schicht 3 liegt somit direkt auf der ersten Schicht 2 auf oder ist über die weitere Klebeschicht 8 mit der ersten Schicht 2 verbunden.

Claims

Draht, wobei der Draht (7) einen elektrischen Leiter (1) aufweist, – wobei der Leiter (1) mit einer ersten Schicht (2), die aus Polyimid besteht, ummantelt ist, – wobei die erste Schicht (2) direkt auf dem Leiter (1) aufliegt oder über eine Klebeschicht (4) mit dem Leiter (1) verbunden ist, – wobei der Leiter (1) mit einer zweiten Schicht (3), die aus Polyetheretherketon besteht, ummantelt ist, – wobei die erste Schicht (2) zwischen dem Leiter (1) und der zweiten Schicht (3) angeordnet ist.
Draht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2) aus einem ersten Folienband besteht.
Draht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Folienband derart um den Leiter (1) gewickelt ist, dass sich die seitlichen Kanten (5) des ersten Folienbands berühren.
Draht nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (3) aus einem zweiten Folienband besteht
Draht nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Folienband derart um den Leiter (1) gewickelt ist, dass sich die seitlichen Kanten (5) des ersten Folienbands berühren und das zweite Folienband derart um den Leiter (1) gewickelt ist, dass sich die seitlichen Kanten (6) des zweiten Folienbands berühren und die seitlichen Kanten (6) des zweiten Folienbands seitlich versetzt zu den seitlichen Kanten (5) des ersten Folienbands angeordnet sind.
Draht nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Kanten (6) des zweiten Folienbands derart seitlich versetzt zu den seitlichen Kanten (5) des ersten Folienbands angeordnet sind, dass die Mitte des zweiten Folienbands über den seitlichen Kanten (5) des ersten Folienbands angeordnet sind.
Draht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschicht (4) aus Fluorethylenpolymer besteht.
Verwendung eines Drahts nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Wickeldraht zur Realisierung einer Wicklung für eine elektrische Maschine.
Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine als Generator, Elektromotor oder Transformator ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eine Drahts (7), – wobei ein elektrischer Leiter (1) mit einer ersten Schicht (2), die aus Polyimid besteht, ummantelt wird, – wobei die erste Schicht (2) direkt auf dem Leiter (1) aufliegt oder über eine Klebeschicht (4) mit dem Leiter (1) verbunden wird, – wobei der Leiter (1) mit einer zweiten Schicht (3), die aus Polyetheretherketon besteht, derart ummantelt wird, dass die erste Schicht (2) zwischen dem Leiter (1) und der zweiten Schicht (3) angeordnet ist.