DE1030919B - Electric underwater motor of the wet runner type - Google Patents
Electric underwater motor of the wet runner typeInfo
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Description
Elektrischer Unterwassermotor der Naßläufer-Bauart Bei den beispielsweise zum Antrieb von Tauchkreiselpumpen verwendeten elektrischen Unterwassermotoren der Naßläufer-Bauart muß die Ständerwicklung eine völlig flüssigkeitsdichte Isolierung haben, damit das den Motor anfüllende Wasser nicht in die Wicklung eindringen kann. Man versieht deshalb vielfach die Wickeldrähte mit einem flüssigkeitsdichten Isoliermantel, z. B. aus Gummi oder Kunststoffen wie Polyvinylchlorid oder Polyäthylen. Dieses bekannte Isolierprinzip ergibt zwar einen einwandfreien Flüssigkeitsschutz der Wicklung, verringert aber wegen der verhältnismäßig großen Wandstärke des Isoliermantels den in den Ständernuten unterzubringenden Kupferquerschnitt. Eine solche Wicklung ist nur für Unterwassermotoren geeignet, die bei größeren Abmessungen für verhältnismäßig kleine Leistungen ausgelegt sind, kann aber bei räumlich beschränkten Bauarten, z. B. bei in enge Bohrlöcher mit einem Durchmesser von etwa 100 mm eingesetzten Motoren und Betriebsspannungen für 220, 380 Volt oder darüber keine Anwendung finden, weil wegen des geringen Motordurchmessers, der notwendigen großen Leiterzahl je Nut und der für solche Spannungen notwendigen Wandstärke der Drahtisolation das für die Motorleistung erforderliche Kupfervolumen in den Ständernuten nicht mehr untergebracht werden kann. Unterwassermotoren mit einem derartigen kleinen Außendurchmesser und kleinen Leistungen konnten bisher nur für Spannungen von höchstens 110 Volt ausgelegt werden, und für ihren Anschluß an höhere Netzspannungen war die Zwischenschaltung eines Transformators notwendig, der die Kosten einer Tauchpumpenanlage in unerwünschter Weise vergrößert.Electric submersible motor of the wet-running type For example for driving submersible centrifugal pumps used electric submersible motors of the In the wet-rotor design, the stator winding must have completely liquid-tight insulation so that the water filling the motor cannot penetrate the winding. The winding wires are therefore often provided with a liquid-tight insulating jacket, z. B. made of rubber or plastics such as polyvinyl chloride or polyethylene. This well-known insulation principle results in perfect liquid protection of the winding, but reduced because of the relatively large wall thickness of the insulating jacket Copper cross-section to be accommodated in the stator slots. One such winding is only suitable for underwater motors, which for larger dimensions are relatively small capacities are designed, but can with spatially limited designs, z. B. when used in narrow holes with a diameter of about 100 mm Motors and operating voltages for 220, 380 volts or above are not used, because because of the small motor diameter, the necessary large number of conductors each Groove and the wall thickness of the wire insulation necessary for such stresses The copper volume in the stator slots required for the motor power is no longer required can be accommodated. Submersible motors with such a small outer diameter and small powers were previously only possible for voltages of at most 110 volts be designed, and for their connection to higher mains voltages was the interconnection of a transformer necessary, which reduces the cost of a submersible pump system in undesirable Way enlarged.
Das für die Betriebssicherheit von Unterwassermotoren entscheidende Problem der flüssigkeitsdichten Isolierung der Ständerwicklung hat man auf verschiedene Weise zu lösen versucht. So ist es bekannt, das von einem rohrförmigen Gehäuse umschlossene bewickelte Ständerblechpaket unter Verwendung eines in der Ständerbohrung zentrisch mit Spiel eingesetzten Dornes mit einer aushärtbaren Isoliermasse auszugießen, die aus Gummi, Kondensationsprodukten von Phenolen oder Aldehyden oder einer ähnlichen Kompoundmasse besteht und auf ihre Verflüssigungstemperatur erwärmt ist. Derartige Ausgußmassen sind beim Abkühlen einem starken Schrumpfen unterworfen, wodurch an den Berührungsstellen mit dem Ständereisen und Gehäuse keine feste flüssigkeitsdichte Verbindung erreicht werden kann. Es treten hier Risse auf, deren Entstehen auch durch die betriebsmäßigen Temperaturschwankungen in der Wicklung begünstigt wird. Diese Risse lassen sich selbst dann nicht sicher vermeiden, wenn nach einem bekannten Vorschlag die Oberfläche des Ständereisens vor dem Einbringen der Wicklung, z. B. durch einen mehrmaligen Tauchvorgang und anschließendes Erhitzen, einen zusätzlichen Überzug aus gummiähnlichen Isoliermassen erhält, denn diese haften nicht genügend fest und flüssigkeitsdicht an Eisen: Außerdem kann durch einen solchen mehrmaligen Tauchvorgang namentlich an unzugänglichen Stellen des Ständers keine gleichmäßige Isolierschicht erzeugt werden. Die Wickeldrähte sind hierbei von einer gummiähnlichen Masse umhüllt und durch einen zusätzlichen äußeren Gummiüberzug in sich flüssigkeitsfest isoliert. Auf die üblichen isolierenden Einlagen in den Nuten ist dabei werzichtet, weil die Nutenwandungen ebenso wie die ganze Oberfläche des Ständerblechpaketes mit einer stärkeren Isolierschicht überzogen worden sind, die in Verbindung mit dem starken Isoliermantel der Wickeldrähte den für das Wickelkupfer zur Verfügung stehenden Nutenquerschnitt beträchtlich verringert.The decisive factor for the operational safety of submersible motors There are various problems with the liquid-tight insulation of the stator winding Way tried to solve. So it is known that enclosed by a tubular housing wound stator core using a centered in the stator bore with a game inserted mandrel with a curable insulating compound pour the of rubber, condensation products of phenols or aldehydes or the like Compound mass exists and is heated to its liquefaction temperature. Such Pouring compounds are subject to severe shrinkage on cooling, which leads to the contact points with the stator iron and housing no solid liquid-tight Connection can be achieved. Cracks appear here, and so do their formation is favored by the operational temperature fluctuations in the winding. These cracks cannot be safely avoided even if according to a known one Proposal the surface of the stator iron before introducing the winding, z. B. by dipping several times and then heating, an additional one Coating made of rubber-like insulating compounds, because these do not adhere sufficiently solid and liquid-tight to iron: In addition, by such a repeated The immersion process, especially in inaccessible places on the stand, is not a uniform one Insulating layer are generated. The winding wires here are of a rubber-like one Encapsulated mass and liquid-proof due to an additional outer rubber coating isolated. The usual insulating inserts in the grooves are used, because the groove walls as well as the entire surface of the stator core have been covered with a thicker insulating layer in connection with the strong insulating sheath of the winding wires is available for the winding copper standing groove cross-section considerably reduced.
Man hat bereits in die nicht ausgekleideten Ständernuten die durch eine Bandagierung zusammengehaltenen, vorher mit Lack oder einer Kompoundmasse imprägnierten Wicklungsspulen eingelegt, nach deren Einbringen das Ständerblechpaket mit Gummimasse ausgegossen wird. Hierbei sind die Wickeldrähte ebenfalls in sich flüssigkeitsdicht isoliert und haben einen entsprechenden starken Isolationsauftrag; der den Nutenfüllfaktor herabsetzt. Schon wegen der unzureichenden Haftung der Gummimasse an dem Ständereisen kann kein ausreichender Flüssigkeitsschutz erreicht werden, zumal diese Gummimasse vulkanisiert werden muß und dabei Risse, besonders an den Berührungsstellen mit dem kompliziert geformten Ständereisen, unvermeidlich sind.You have already passed through the unlined stand slots a bandage held together, previously impregnated with varnish or a compound Winding coils inserted, after their insertion the stator core with rubber compound is poured out. The winding wires are also inherently liquid-tight insulated and have a correspondingly strong insulation order; which is the slot fill factor belittles. If only because of the insufficient adhesion of the rubber compound to the stator iron no adequate liquid protection can be achieved, especially since this rubber compound Must be vulcanized and thereby cracks, especially at the points of contact with the intricately shaped stator iron, are inevitable.
Soweit nach dem Stand der Technik auf besondere Nutenauskleidungen verzichtet wird, muß die Isolation der Wickeldrähte entsprechend stark bemessen werden, was die Ausnutzung des aktiven Materials beeinträchtigt und trotzdem keine ausreichende Betriebssicherheit des Unterwassermotors gewährleistet.As far as the state of the art for special groove linings is omitted, the isolation must the winding wires accordingly be dimensioned strongly, which affects the utilization of the active material and Nevertheless, sufficient operational safety of the underwater motor is not guaranteed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Unterwassermotor der Naßläufer-Bauart unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile völlig flüssigkeitsdicht auszubilden und dabei eine hohe Ausnutzung bei geringsten Abmessungen zu ermöglichen.The invention is based on the object of an electric underwater motor the wet-runner design completely liquid-tight while avoiding the disadvantages shown train and thereby enable high utilization with the smallest dimensions.
Die Erfindung geht dabei von einem Unterwassermotor aus, dessen. Ständerblechpaket zusammen mit der in nicht ausgekleideten Nuten untergebrachten, aus lackierten oder umsponnenen Drähten bestehenden Wicklung nach dem Einsetzen in ein rohrförmiges Gehäuse mit einer aushärtbaren Isoliermasse ausgegossen ist. Der Erfindungsgedanke besteht darin, daß unter Verwendung eines beim Vergießen zentrisch mit Spiel in der Ständerbohrung sitzenden Dornes der gesamte freie Raum zwischen Dorn und Gehäuse mit einem Harz auf Äthoxylinbasis ausgegossen ist, das die gesamte Wicklung im Kopf und Nutenraum sowie die Ständerbohrung umschließt und sowohl an diesen Teilen als auch an der die Wickelköpfe umfassenden Innenfläche des Gehäuses flüssigkeitsdicht festhaftet.The invention is based on an underwater motor, the. Stator core together with those housed in unlined grooves, made of lacquered or braided wires existing winding after being inserted into a tubular Housing is filled with a curable insulating compound. The idea of the invention is that using a centric when potting with play in the stator bore seated mandrel, the entire free space between the mandrel and housing is poured with a resin based on ethoxylin, which the entire winding in the head and groove space and the stator bore and both on these parts as also liquid-tight on the inner surface of the housing comprising the winding heads stuck.
Gießharze auf Äthoxylinbasis sind an sich bekannt, und zwar auch als Isoliermittel im Elektromaschinenbau, z. B. zum Verkleben von Dynamoblechen, zum Umgießen von Transformatoren und Spulen oder zur Isolierung der Wickelköpfe eines Generators zwecks Erhöhung der Kurzschlußfestigkeit der Wicklung. Diese Gießharze konnten jedoch im Elektromaschinenbau keine allgemeine Anwendung als Wicklungsisolation finden, weil sie nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit haben, die allerdings durch Zusatz von Füllmitteln, wie Quarzmehl, in engen Grenzen verbessert werden kann. Die bei normalen Elektromotoren nachteilige niedrige Wärmeleitfähigkeit dieses Gießharzes ist aber bei Unterwassermotoren der Naßläufer-Bauart ohne Bedeutung, da hier die Wicklung vollständig von Wasser umspült ist, das die im Betrieb entstehende Wärme abführt.Casting resins based on ethoxylin are known per se, including as Insulating agents in electrical engineering, e.g. B. for bonding dynamo sheets, for Casting around transformers and coils or for insulating the winding heads of a Generator to increase the short-circuit strength of the winding. These casting resins however, could not be used in general as winding insulation in electrical engineering find, because they have only a low thermal conductivity, which, however, through Addition of fillers, such as quartz powder, can be improved within narrow limits. The low thermal conductivity of this casting resin, which is disadvantageous in normal electric motors but is of no importance for submersible motors of the wet-running type, since here the The winding is completely surrounded by water, which absorbs the heat generated during operation leads away.
Das nach der Lehre der Erfindung in den gesamten freien Raum zwischen Dorn und Gehäuse gegossene Harz auf Äthoxylinbasis haftet an sämtlichen Berührungsstellen mit dem Ständereisen und dem Ständergehäuse überaus fest und unlösbar und verbindet sich völlig flüssigkeitsdicht mit den Eisenflächen sowie der Drahtisolation. der Wicklung. Neben diesem entscheidenden Vorteil ist es von besonderer Bedeutung, daß Gießharz auf Äthoxylinbasis während des Härtens einen äußerst geringen Schwund hat, wodurch jegliche, auch die feinsten Haarrisse. mit Sicherheit vermieden werden.According to the teaching of the invention in the entire free space between The mandrel and housing cast resin based on ethoxylin adheres to all points of contact with the stator iron and the stator housing extremely solid and inseparable and connects completely liquid-tight with the iron surfaces and the wire insulation. the Winding. In addition to this decisive advantage, it is of particular importance that Casting resin based on ethoxylin has an extremely low shrinkage during hardening, whereby any, even the finest hairline cracks. to be avoided with certainty.
Das Gießharz dringt restlos in sämtliche Hohlräume der Wicklung ein., besonders wenn das Ausgießen unter Vakuum erfolgt, und umschließt in den Ständernuten alle Drähte, die trotz ihrer dünnen Isolierung eine mechanisch und elektrisch hochwertige Schutzhülle erhalten. Es kann daher auch ohne Beeinträchtigung der betrieblichen Eigenschaften des Unterwassermotors auf eine isolierende Auskleidung der Nuten, z. B. aus Preßspan, Pappe oder anderen Isolierfolien, verzichtet werden. Dieses technische Wagnis des Fortfalls einer Nutenauskleidung ist wegen der hervorragenden mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Äthoxylinharzes vertretbar, denn es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß der nach der Lehre der Erfindung ausgestaltete Unterwassermotor Isolationswerte nach Warmlauf im Wasser weit größer als 100 Meg0hm hat und auch bei einer Hochspannungsprüfung im Wasser bei 2000 Volt noch keinen Durchschlag ergibt.The casting resin penetrates completely into all cavities of the winding., especially if the pouring takes place under vacuum, and encloses in the stand slots all wires that, despite their thin insulation, are mechanically and electrically of high quality Protective cover received. It can therefore also without affecting the operational Properties of the submersible motor on an insulating lining of the grooves, z. B. made of pressboard, cardboard or other insulating foils can be dispensed with. This technical risk of omission of a groove lining is because of the excellent mechanical and electrical properties of the ethoxylin resin are justifiable because It has surprisingly been shown that the designed according to the teaching of the invention Underwater motor insulation values after warming up in water far greater than 100 megohms has and even with a high-voltage test in water at 2000 volts none Discharge results.
Im Sinne des Erfindungsgedankens ist als Vergußmasse besonders geeignet Äthoxylinharz, das z. B. als kalthärtendes Harz bei der üblichen Raumtemperatur von etwa 20° C härtet und hierbei einen äußerst geringen Schwund hat.In terms of the inventive idea, it is particularly suitable as a potting compound Ethoxylin resin, e.g. B. as a cold-curing resin at the usual room temperature hardens at about 20 ° C and has an extremely low shrinkage.
Da nach der Lehre der Erfindung die Wickeldrähte nur eine dünne Isolierung z. B. aus Lack, Umspinnung mit Glasseide od. dgl. haben, kann die aus elektrischen Gründen jeweils notwendige Leiterzahl ohne Schwierigkeiten in den Ständernuten untergebracht werden, die wegen fehlender Auskleidung mit ihrem vollen Ouerschnitt für die Unterbringung der Wickeldrähte ausgenutzt werden können. Zweckmäßig werden die Ständernuten offen ausgebildet, um ein Einträufeln der Wicklung zu ermöglichen.Since, according to the teaching of the invention, the winding wires only have a thin insulation z. B. from paint, wrapping with fiberglass od. Like. Have, the electrical Reasons in each case necessary number of conductors accommodated in the stator slots without difficulty due to the lack of lining with their full cross section for the accommodation the winding wires can be used. The stator slots are expediently open designed to allow instillation of the winding.
Der Unterwassermotor kann im Sinne der Erfindung beispielsweise in der Weise hergestellt werden, daß das in das rohrförmige Gehäuse eingesetzte und mit der Wicklung versehene Ständerblechpaket vorzugsweise im Vakuum erwärmt wird, um es vollständig auszutrocknen, was beispielsweise in einigen Stunden bei Temperaturen von etwa 50° C erreicht wird. Hierauf wird in die Ständerbohrung ein Dorn zentrisch mit Spiel eingesetzt und in den noch etwa 50° C warmen Ständer das flüssige Gießharz unter Vakuumeingegossen, das annähernd die gleiche Temperatur wie der Ständer hat. Infolge Kapillarwirkung werden sämtliche Hohlräume der Wicklung mit der Ausgußmasse angefüllt, die auch die Innenfläche der Ständerbohrung in einer dünnen, vollkommen homogenen Schicht überzieht, deren Stärke wegen des zulässigen Luftspaltes nur wenige Zehntelmillimeter beträgt. Diese zwischen Ständerbohrung und Dorn entstehende zylindrische Hülse bildet nach dem Erkalten mit der Ausgußmasse, die in den von dem Dorn und dem inneren Gehäusemantel begrenzten, den' Wickelkopf enthaltenden Raum eingefüllt ist, einen einheitlichen Isolierblock, der fest und flüssigkeitsdicht an sämtlichen Eisenflächen, insbesondere auch am Gehäuseteil, der die Wickelköpfe umfaßt, sowie in der Ständerbohrung haftet und für diese Stellen nicht nur einen hochwertigen Korrosionsschutz darstellt, sondern auch jegliches Eindringen von Wasser mit Sicherheit ausschließt.The underwater motor can for the purposes of the invention, for example, in be produced in such a way that the inserted into the tubular housing and laminated stator core provided with the winding is preferably heated in a vacuum, to dry it out completely, for example in a few hours at temperatures of about 50 ° C is reached. A mandrel is then centered in the stator bore inserted with play and in the still about 50 ° C warm stand the liquid casting resin Poured in under vacuum, which is approximately the same temperature as the stand. As a result of capillary action, all of the cavities in the winding are filled with the pouring compound filled, which also the inner surface of the stator bore in a thin, perfect homogeneous layer, the thickness of which due to the permissible air gap only a few Tenth of a millimeter. This cylindrical shape that arises between the stator bore and the mandrel Sleeve forms after cooling with the pouring compound, which is in the of the mandrel and the inner casing shell limited, filled the 'winding head containing space is a unitary insulating block that is solid and liquid-tight to all Iron surfaces, in particular also on the housing part, which includes the end windings, as well in the stator bore and not just a high-quality one for these points Represents corrosion protection, but also any ingress of water with certainty excludes.
Von besonderer Bedeutung ist es, daß das Gießharz auch in die Ständernuten eindringt und sämtliche Nutenhohlräume vollständig ausfüllt. Für die Wickeldrähte ergibt sich daher trotz ihrer dünnen Isolierung ein hervorragender Flüssigkeitsschutz sowie ein fester Halt in den Ständernuten. Hierbei können in an sich bekannter Weise die sonst zum Festlegen der Wicklung und Verschließen der Nutenschlitze nötigen Keile in Fortfall kommen.It is of particular importance that the casting resin is also in the stator slots penetrates and completely fills all groove cavities. For the winding wires Therefore, in spite of their thin insulation, there is excellent protection against liquids as well as a firm hold in the stand slots. This can be done in a manner known per se which are otherwise required to fix the winding and to close the slot slots Wedges come in elimination.
Der nach der Lehre der Erfindung ausgebildete Unterwassermotor ist besonders für kleinere Leistungen in der Größenordnung von etwa 0,25 bis 10 PS bei einem Außendurchmesser des Motors von etwa 90 mm geeignet. Ein solcher Motor kann ohne Schwierigkeiten auch für Netzspannungen von 380 Volt und darüber ausgebildet werden, was bisher auch bei Verwendung einer hochwertigen Kunststoffisolation, z. B. von Polyäthylen, nicht möglich war.The underwater motor formed according to the teaching of the invention is especially for smaller outputs in the order of magnitude of about 0.25 to 10 hp an outside diameter of the motor of about 90 mm. Such an engine can Designed without difficulty for mains voltages of 380 volts and above be what so far also when using a high quality plastic insulation, z. B. of polyethylene, was not possible.
Da der Unterwassermotor der Naßläufer-Bauart sowohl außen als auch innen von Wasser umspült ist, tritt beim Betrieb infolge der wirksamen Wasserkühlung in der Wicklung keine nennenswerte Temperaturerhöhung auf, so daß das Gießharz seine ursprüngliche Härte und Festigkeit behält.Since the submersible motor of the wet-running type both outside and is surrounded by water inside, occurs during operation as a result of the effective water cooling no significant temperature increase in the winding on so that the casting resin retains its original hardness and strength.
Eine weitere Vereinfachung kann in an sich bekannter Weise erreicht werden, wenn das Stromzuführungskabel unmittelbar unter Fortfall eines Klemmkastens an die Enden der Wickeldrähte angeschlossen und die Verbindungsstelle ebenfalls in das Gießharz eingebettet wird, wodurch eine einfache und billige Bauweise des Motors sowie ein guter Flüssigkeitsschutz der Anschlußstelle des Stromzuführungskabels erhalten wird.A further simplification can be achieved in a manner known per se when the power supply cable is immediately eliminated with the omission of a terminal box connected to the ends of the winding wires and so is the junction is embedded in the casting resin, creating a simple and inexpensive construction of the Motor as well as good liquid protection of the connection point of the power supply cable is obtained.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1953P0010127 DE1030919B (en) | 1953-07-18 | 1953-07-18 | Electric underwater motor of the wet runner type |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE1953P0010127 DE1030919B (en) | 1953-07-18 | 1953-07-18 | Electric underwater motor of the wet runner type |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1030919B true DE1030919B (en) | 1958-05-29 |
Family
ID=589221
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1953P0010127 Pending DE1030919B (en) | 1953-07-18 | 1953-07-18 | Electric underwater motor of the wet runner type |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1030919B (en) |
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