DE1072748B

DE1072748B - Verfahren zum Einbetten einer elektrischen Wicklung in einen Gießharzkorper unter Vakuumeinwirkung

Info

Publication number: DE1072748B
Application number: DENDAT1072748D
Authority: DE
Inventors: Nürnberg Vmzenz Greger und Georg Stauber
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1960-01-07

Description

Verfahren zum Einbetten einer elektrischen Wicklung in einen Gießharzkörper unter Vakuumeinwirkung Es ist bekannt, elektrische Wicklungen, beispielsweise bei Meßwandlern, in Gießharz einzubetten. Darunter werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Harze, z. B. Ethoxylinharze, verstanden, die neben dem Vorteil guter elektrischer Isoliereigen schaften die günstige Eigenart haben, daß sie bei Härterzusatz ohne stoffliche Ausscheidungen aus härten. Unangenehm ist die Eigenschaft der Gieß harze, daß sie beim Aushärten schrumpfen. Wenn aber eine Isoliermasse, in die eine Wicklung einige bettet wird, schrumpft, so kann sie die Wicklung beschädigen. In erhöhtem Maße wirkt sich das Schrumpfen nachteilig aus, wenn die dnzubettende Wicklung als Magnetkern einen Bandkern aufweist, dessen Material durch mechanische Einwirkungen Änderungen seiner magnetischen Eigenschaften erfährt.
Zur Vermeidung dieser Nachteile sind schon verschiedene Maßnahmen bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, zwischen der Wicklung und der Isolier- bzw.
Gießharzmasse eine Auflage aus Gummi oder einem anderen gummielastichen Stoff anzuordnen und die Wicklung mit einer für Gießharz undurchlässigen Isolierumhüllung zu versehen. Diese Maßnahme ist an sich wirksam, stößt aber herstellungsmäßig auf eine andere Schwierigkeit: Da der die Wicklung einbettende Isolierkörper blasenfrei sein soll, wird das zu seiner Herstellung dienende Gießharz gewöhnlich unter Vakuum vergossen oder das vergossene Harz samt der umgebenden Gießform kurzzeitig unter Vakuum gesetzt. Da sich während der Vakuumeinwirkung das Innere der Wicklung unter Atmosphärendruck befindet, bildet sich eine Druckdifferenz zwischen dem Inneren der Wicklung und ihrer Umgebung, die die Umhüllung der Wicklung leicht zum Reißen bringt, so daß die Gießharzmasse bis an oder gar in die Wicklung eindringt. Hiermit gelangt aber auch der Schrumpfdruck der Isoliermasse auf die Wicklung und über diese auf den Bandkern.
Die Erfindung gibt einen einfachen Weg zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten an Die Erfindung bezieht sich also auf ein Verfahren zum Einbetten einer vorzugsweise einen Bandkern aufweisenden elektrischen Wicklung, insbesondere der Wicklung eines Meßwandlers, in einen Gießharzkörper unter Vakuumanwendung, wobei die Wicklung mit einer gummielastischen Auflage versehen und samt dieser mit einer für Gießharz undurchlässigen Isolierumhüllung umgeben wird.
Erfindungsgemäß ist dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierumhüllung, vorzugsweise eine Isolierbandage, mit einem sie und vorzugsweise auch die gummielastische Auflage in dichtem Ab schluß durchdringenden Röhrchen von derartiger Länge und in derartiger Anordnung versehen wird, daß das Röhrchen aus der Isolierumhüllung um ein Stück seiner Länge herausragt; daß dann die Wicklung mit einer solchen Menge Gießharz umgossen wird, daß nur noch das äußere Ende des Röhrchens aus dieser Menge herausragt; daß dann die Wicklung samt dieser Menge so lange der Einwirkung von Vakuum ausgesetzt wird, bis das Gießharz entlüftet ist; daß dann das äußere Ende des Röhrchens luftdicht verschlossen, z. B. zusammengequetscht, wird; und daß schließlich Gießharz in derartiger Menge nachgegossen wird, daß es das äußere Ende des Röhrchens vollkommen umschließt.
Zur Erläuterung dieses Verfahrens wird im folgenden an Hand der Zeichnung geschildert, wie beispielsweise ein Meßwandler in Gießharz erfindungsgemäß eingebettet wird und welche Vorteile sich durch das Verfahren nach der Erfindung ergeben.
Die Zeichnung läßt zunächst folgendes erkennen: Der Kern 1 des Meßwandlers ist aus bandförmigem ferromagnetischem Material gewickelt, mit einer Isolierumhüllung 2, z. B. einer Isolierbandage, umhüllt und von der Sekundärwicklung3 umgeben. Auf die Umfangfläche der Wicklung 3 ist eine gummielastische Auflage 4 aufgebracht, die sich, wie aus der Zeichnung ersichtlich, auch auf einen Teil der Wicklungsstirnflächen erstreckt. Die Isolierumhüllung 5) z. B. ebenfalls eine Isolierbandage, umhüllt die Teilel bis 4.
Der so aus den Teilen 1 bis 5 aufgebaute Meßwandler ist in einem Gießtopf 6 von den beiden durch eine gestrichelte Linie7 gegeneinander abgegrenzten Gießharz-Teilmengen 8 uns80 des zu bildenden Gießharzkörpers umgeben. Ferner ist der Gießkern 9 zu sehen, der den Gießtopf 6 quer durchdringt und zur Bildung des Primärleiter-Wandlerloches dient. Ein Röhrchen 10 durchdringt die Zwischenlage4 und die Umhüllung 5 und ist so bemessen, daß sein in der Zeichnung unteres Ende an der Wicklung 3 mündet, während sich sein oberes Ende in der Teilmenge 80 der Gießharzmasse befindet.
Zur weiteren Erläuterung sei angenommen, daß sich vorerst noch kein Gießharz im Gießtopf 6 befindet; es mögen sich also zunächst nur der Meßwandler mit seinen Teilen 1 bis 5 und 10 sowie der Kern 9 in dem Gießtopf befinden, in dem sie mit irgendwelchen, in der Zeichnung nicht dargestellten Mitteln, in ihrer gezeichneten Lage zum Gießtopf schwebend, gehalten werden. Die Wicklung samt Kern und Auflage befinden sich also in einer kapselförmigen, dichten Hülle, deren Inneres nur über das Röhrchen mit der Atinosphäre in Verbindung steht.
Zum Herstellen des Gießharzkörpers wird jetzt zuerst nur die Teilmenge 8 in den Gießtopf eingegossen, also nur so viel Gießharz, daß zwar der Wandler, nicht aber das obere Ende des Röhrchens 10 vom Gießharz bedeckt ist. Dann wird der Wandler samt der Gießharz-Teilmenge 8 einem Vakuum ausgesetzt. Beispielsweise wird hierzu der Topf gesamt seinem Inhalt in eine Vakuumkammer eingesetzt, sofern er sich nicht schon vorher darin befindet. Das Vakuum wirkt auf das Gießharz ein und entgast es. Durch das Röhrchen 10 hindurch steht aber das Vakuum auch mit dem Inneren der Isolierumhüllung 5 in Verbindung, so daß auch die Teile 1 bis 4 unter Vakuum stehen.
Eine Druckdifferenz zwischen dem Inneren der Umhüllung 5 und deren Umgebung ist also unmöglich, so daß auch ein Reißen der Isolierumhüllung nicht eintreten kann. Wird die Vakuumeinwirkung nach Abschluß der Entgasung wieder aufgehoben, so kann durch das Röhrchen 10 Luft auch ins Innere der Umhüllung und in deren Innenteile gelangen. Darauf wird das obere Ende des Röhrchens 10 luftdicht verschlossen, beispielsweise luftdicht zusammengequetscht, und schließlich wird die Restmenge 80 des Gießharzes bei Atmosphärendruck aufgegossen, so daß nunmehr das obere Röhrchenende in der Gießharzmasse vollkommen verschwindet. Der Schrumpfdruck des härtenden Gießharzes wird von der gummielastischen Auflage 4 und den eingeschlossenen Luftpolster aufgefangen. Die Teilmengen 8 und 80 des Gießharzes verbinden sich an ihrer mit der gestrichelten Linie 7 bezeichneten Trennfläche in an sich bekannter Weise zu einem einzigen, homogenen Gießharzkörper.
Durch die Erfindung werden also Druckdifferenzen zwischen dem Innenraum des Gießharz- bzw. Isolierkörpers und dessen Umgebung während des Schrumpfens vollkommen und nach dem Schrumpfen weitgehend vermieden.
In der vorstehend erläuterten Weise können auch beliebige andere Meßwandler wie auch beliebige andere elektrische Wicklungen in einen Gießharzkörper eingebettet werden. Beispielsweise kann bei anderen Wandlern auch die Primärwicklung zusammen mit der Sekundärwicklung in einen Gießharzkörper eingebettet werden.
Hinsichtlich der Art des magnetischen Wicklung kernes ist im vorstehenden nur von einem Bandkern die Rede, doch ist es einleuchtend, daß sich die Vorteile der Erfindung in gleicher Weise auch bei einem anderen Aufbau des Wicklungskernes ergeben, bei spielsweise also auch bei einem aus Draht gewickelten oder aus nur einer einzigen Windung hergestellten Kern aus gegen mechanische Einwirkungen empfindlichem Magnetwerkstoff.
Die Lsolierumhüllung 5 muß zwar für Gießharz undurchlässig sein, sie braucht aber nicht luftundurchlässig zu sein. Auch die Umhüllung 2 braucht nicht luftundurchlässig zu sein. Die stoffliche Art der Umhüllungen 5 und 2 kann beliebig sein. Zu beachten ist, daß sie hinreichend wärmebeständig sind.
Die gummielastische Auflage 4 kann außer aus Gummi auch aus einem beliebigen anderen Werkstoff bestehen, sofern dieser nur wie Gummi elastisch ist.
Beispielsweise kann die Auflage aus synthetischem Gummi, z. B. Silicongummi, oder auch aus Fasergewebe verschiedener Stoffe bestehen. Es genügt, wenn die Auflage 4, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, hauptsächlich die Umfangfläche der Wicklung umgibt, da hier der Schrumpfdruck radial einwärts am stärksten wirkt. An der Innenseite der Wicklung, also dem Querloch des Wandlers zugewandt, ist eine Auflage zwischen der Wicklung und der Isolierumhüllung 5 nicht erforderlich, da hier die Schrumpfung des Gießharzes ebenfalls radial einwärts, aber von der Wicklung weg wirkt. An ihren beiden Stirnflächen ist die Wicklung weniger stark dem Schumpfdruck ausgesetzt als an der Umfangfläche, so daß hier auf eine Auflage unter Umständen verzichtet werden kann. Vorteilhaft ist es aber, daß die auf der Umfangfläche angeordnete Auflage wenigstens die Kanten der Wicklung zu den Stirnflächen hin umgreift. Zu beachten ist in jedem Falle bei der Bemessung der Auflage, daß sich Gummi oder ein anderer gummielastischer Stoff nur dann zusammendrücken läßt, wenn er entsprechend dem Druck nach irgendeiner Seite hin ausweichen kann.
Beim Beispiel in der Zeichnung kann die Auflage auf den Stirnfiächen der Wicklung ausweichen, da sie die Stirnflächen nicht ganz bedeckt. Soll aber beispielsweise die Wicklung allseitig mit einer Auflage umgeben werden, so wird man eine porige oder eine in anderer Weise mit Ausweich-Hohlräumen versehene Zwischenlage verwenden können. Eine die Wicklung allseitig umschließende Auflage kann schließlich, wenn sie für Gießharz undurchlässig ist, gewünschtenfalls auch unmittelbar selbst als Isolierumhüllung dienen, so daß in diesem Falle die beiden Lagen 4 und 5 des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in einer einzigen Lage vereinigt sein würden. Allerdings dürfte sich in diesem Falle eine Vergrößerung des Wandlers insofern ergeben, als sich dann an der Innenseite der Wicklung im Gegensatz z. B. in der Zeichnung statt der dünnen Umhüllung 5 die vergleichsweise dickere gummielastische Auflage befinden würde.
Das Röhrchen 10 hat die Aufgabe, beim Evakuieren den Innenraum der Umhüllung ohne Druckbeanspruchung der Bandage entlüften und bei Wegnahme des Vakuums wieder frei belüften zu können. Im Innenraum der Umhüllung herrscht nach dem Gießprozeß Atmosphärendruck. Eine Sogwirkung zum Gießharz hin tritt beim Härteprozeß nicht ein. Das eingeschlossene Luftpolster nimmt zusammen mit der elastischen Einlage die Schrumpfspannungen beim Aushärteprozeß und nach Beendigung der Aufhärtung die bei der Abkühlung auf Raumtemperatur entstehenden - Spannungen auf. Hierzu genügt es unter Umständen, wenn das Röhrchen im Gegensatz zur -Zeichnung nur die Umhüllung 5 durchdringt, nicht aber auch die Auflage 4. Die Stelle, an der das Röhrchen an der Umhüllung 5 angebracht wird, kann an sich beliebig sein. Am einfachsten ist es, das Röhrchen, wie in der Zeichnung dargestellt, an derjenigen Seite der Umhüllung 5 anzuordnen, die sich eim Eingießen des Gießharzes an höchster Stelle befindet. Selbstverständlich fällt auch die Anbringung des Röhrchens an einer anderen Stelle der Umhüllung in den Rahmen der Erfindung, sofern nur das Röhrchen den Innenraum der Umhüllung mit der die Teilmenge 8 umgebenden Außenluft in Verbindung bringt. In der Zeichnung hat das Röhrchen die Form einer Tülle, deren Flanschende auf der Wicklung aufsitzt. Hierdurch ist seine lagerechte Anbringung besonders einfach. Das Röhrchen bzw. die Tülle kann vorteilhaft schon vor oder bei dem Aufbringen der Isolierumhüllung 5 angebracht werden.
PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zum Einbetten einer elektrischen Wicklung in einen Gießharzkörper unter Vakuumeinwirkung, wobei die Wicklung mit einer gummielastischen Auflage versehen und samt dieser mit einer für Gießharz undurchlässigen Isolierumhül- lung umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierumhüllung (5) mit einem sie in dichtem Abschluß durchdringenden Röhrchen (10) von derartiger Länge und in derartiger Anordnung versehen wird, daß das Röhrchen (10) aus der Isolierumhüllung (5) um ein Stück seiner Länge herausragt; daß dann die Wicklung mit einer solchen Menge (8) Gießharzes umgossen wird, daß nur noch das äußere Ende des Röhrchens (10) aus dieser Menge (8) herausragt; daß dann die Wicklung samt dieser Menge (8) so lange der Einwirkung von Vakuum ausgesetzt wird, bis das Gießharz entlüftet ist; daß dann das äußere Ende des Röhrchens (10) luftdicht verschlossen, z. B. zusammengequetscht, wird; und daß schließlich Gießharz in derartiger Menge (80) nachgegossen wird, daß es das äußere Ende des Röhrchens (10) vollkommen umschließt.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung des Röhrchens (10), daß es sowohl die Isolierumhüllung (5) als auch die gummielastische Auflage (4) durchdringt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierumhüllung (5) in bekannter Weise als Isolierbandage hergestellt wird.