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Wicklungsisolation für elektrische Maschinen Die Erfindung befaßt
sich mit der Wicklungsisolation für- elektrische Maschinen unter Verwendung eines
aus ungesättigten Polyestern und aus reaktiven Monomeren mit zur Vinyladditionspolymerisation
fähigen -- C = C <-Gruppen bestehenden Tränkharzes. Solche Tränkharze eignen
sich als Isolation der Leiter, Wicklungen und Spulen elektrischer Maschinen und
Geräte.
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Für elektrische Maschinen werden häufig Spulen verwendet, die aus
geraden, in der Nut liegenden Teilen und aus abgekröpften Spulenköpfen bestehen.
Es ist bekannt, Spulen dieser Art dadurch zu isolieren, daß Glimmerbänder in mehreren
Lagen um die Spule herumgewickelt werden, worauf die Spule mit einem flüssigen,
reaktiver., polymerisierbaren Tränkharz getränkt wird; das Tränkharz wird dann beispielsweise
unter Erwärmung und Druck ausgehärtet.
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Bei Maschinen mit geschlossenen Spulen ist es erforderlich, die Spulen
beim Einlegen in die Nuten zu biegen, so daß sie starken Verdrehungen beim Einlegen
ausgesetzt sind. Hierbei darf das Tränkharz in den Spulenköpfen noch nicht ausgehärtet
sein, da sich sonst Risse in der Isolation der Spulenköpfe bilden würden. Es ist
daher bereits bekannt, die mit Glimmerbändern umwickelten und mit einem Tränkharz
getränkten Spulen derart einer Druck-und Wärmebehandlung zu unterwerfen, daß lediglich
das Tränkharz in den geraden Nutenteilen ausgehärtet wird, während das Tränkharz
in den Spulenköpfen zunächst noch ungehärtet bleibt, so daß ein Einlegen der Spulen
in die Nuten möglich ist. Nach dem Einlegen der Spulen und dem Befestigen der Spulenköpfe
wird dann auch das Tränkharz in den Spulenköpfen ausgehärtet. Bei diesem bekannten
Verfahren besteht jedoch die Schwierigkeit, daß die flüchtigen Bestandteile des
zunächst noch nicht ausgehärteten Tränkharzes in den Spulenköpfen während des Verarbeitungsprozesses
entweichen, so daß das Tränkharz in den Spulenköpfen nicht mehr die richtige Zusammensetzung
hat.
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Als reaktiven Monomerbestandteil des Tränkharzes verwendet man meist
Styrol, das einen Siedepunkt von 145° C hat. Um nun den eben erwähnten Schwierigkeiten
zu entgehen, ist es bereits bekannt, statt Styrol als relatives Monomer Verbindungen
mit hohem Siedepunkt, wie beispielsweise die Diallylester der Phthalsäure, der Bernsteinsäure,
der Maleinsäure und ähnlicher Säuren, zu verwenden: Nachteilig bei der Verwendung
dieser Monomere ist jedoch, daß das Tränkharz hochviskos wird, so daß eine einwandfreie
Durchtränkung einer aus mehreren Lagen gewickelten Glimmerbandisolation nicht gewährleistet
ist. Außerdem entweicht auch trotz der Verwendung von reaktiven Monomeren mit höheren
Siedepunkten beim Einlegen der Spulen in die Maschine ein Teil der flüchtigen Monomere.
Man hat daher bereits die Spulen, und zwar insbesondere die Spulenköpfe, vor dem
Einlegen zusätzlich mit einem undurchlässigen Band umwickelt, so daß ein Entweichen
der flüchtigen Bestandteile des Tränkharzes verhindert wird.
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Durch die Erfindung werden die erwähnten Nachteile überwunden, ohne
daß ein zusätzlicher Arbeitsaufwand, wie es das eben erwähnte Umwickeln der Spule
mit einem undurchlässigen Band ist, erforderlich ist. Die Erfindung verwendet ebenfalls
für die Wicklungsisolation elektrischer Maschinen ein Tränkharz aus ungesättigtem
Polyester und aus reaktiven Monomeren mit zur Vinyladditionspolymerisation fähigen
> C = C <-Gruppen. Gemäß der Erfindung wird als reaktives Monomer für das Tränkharz
eine Mischung verwendet, die aus 10 bis 90 Gewchtsteilen eines niedrigviskosen,
sich leicht verflüchtigenden Monomers mit niedrigem Siedepunkt, vorzugsweise unter
100° C, und hohem Dampfdruck sowie aus 90 bis 10 Gewichtsteilen eines höherviskosen
Monomers mit hohem Siedepunkt, vorzugsweise oberhalb 160° C, besteht.
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Durch die Erfindung wird eine Wicklungsisolation erreicht, die vor
dem Aushärten des Tränkharzes äußerst starken Verdrehungen beim Einlegen der
Spulen
in die Nuten ausgesetzt werden kann, ohne daß Beschädigungen der Isolation auftreten.
Außerdem kann das in Durchführung des Erfindungsgedankens verwendete Tränkharz für
längere Zeit während des Einlegevorganges der Wicklung der freien Luft ausgesetzt
werden, ohne daß die für die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der fertigen
Isolation wesentlichen Bestandteile des Tränkharzes verdunsten. Ferner hat die Isolation
den Vorteil, daß sie nicht klebrig ist, so daß sich mit einer derartigen Isolation
-umgebene Spulen leicht verarbeiten lassen. Die ausgehärtete Wicklungsisolation
ist auch verhältnismäßig biegsam und hat eine gute thermische Stabilität.
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Das niedrigviskose, sich leicht verflüchtigende Monomer mit hohem
Dampfdruck hat vorzugsweise einen unter. 100°C liegenden Siedepunkt. Beispiele von
geeigneten Monomeren dieser Art sind Vinylacetat, Acrylnitril, Acrylchlorid, Vinylmethyläther,
Äthylacrylat, Vinylmethylketon, Divinyläther, Vinylformat, Vinylpropionat, Methylvinylacetat,
Vinyläthyläther, Vinyl-n-Butyläther, Vinylisobutyläther und Propenyläthyläther.
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Als Monomer mit verhältnismäßig hohem Siedepunkt verwendet man vorteilhafterweise
Ester von ungesättigten einwertigen Alkoholen mit Polycarbonsäuren, insbesondere
mit gesättigten und ungesättigten Polycarbonsäuren, mit halogenierten aromatischen
Polycarbonsäuren oder mit aromatischen Polycarbonsäuren und mehrbasischen anorganischen
Säuren. Beispiele solcher Ester sind die Diallylester der Phthalsäure, der Isophthalsäure,
der Terephthalsäure, der Bernsteinsäure, der Maleinsäure, der Fumarsäure, der Itaconsäure
oder auch der Triallylester der Phosphorsäure. Weitere Beispiele für das letztgenannte
Monomer sind Ester von einwertigen Alkoholen mit ungesättigten Polycarbonsäuren,
die mit ungesättigten Polyestern kopolymerisieren können, wie beispielsweise Dioctylitaconat,
Dibenzylitaconat, Dibutylfumarat und Dibenzylfumarat. Ebenso kann hierfür auch Triallylcyanurat
verwendet werden.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 1 ein Wicklungsstab einer
elektrischen Maschine perspektivisch dargestellt, "der gemäß der Erfindung isoliert
ist. In Fig. 2 ist eine in gleicher Weise isolierte geschlossene Spule einer elektrischen
Maschine wiedergegeben.
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Die polymerisierbaren ungesättigten Polyester des Tränkharzes gemäß
der Erfindung können in bekannter Weise durch Umsetzen von Polycarbonsäuren mit
mehrwertigen Alkoholen gewonnen werden. So erhält man bekanntlich gute Ergebnisse
durch Umsetzen einer oder mehrerer a,ß-ungesättigter Dicarbonsäuren bzw. ihrer Anhydride,
wie ; beispielsweise Maleinsäure, Fumarsäure, Monochlormaleinsäure; Itaconsäure,
Citraconsäure oder Mesaconsäure, mit einem molaren Äquivalent eines mehrwertigen
Alkohols, vorzugsweise eines zweiwertigen Alkohols, wie beispielsweise Äthylenglykol,
Propylenglykol, Diäthylenglykol oder 1,4-Butandiol. Es können jedoch auch kleine
Mengen bis zu 20 Molprozent eines oder mehrerer einwertiger Alkohole, beispielsweise
Glycerin oder auch Pentaerythrit, verwendet werden. Bei der Herstellung des ungesättigten
Polyesters kann eine a,ß-ungesättigte Dicarbonsäure oder in Anhydrid bis zu 95 Gewichtsprozent
durch eine gesättigte aliphatische Dicarbonsäure oder Aryldicarbonsäure bzw. deren
Anhydrid ersetzt werden, beispielsweise durch Bern-Steinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure,
Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Glutarsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure
und Terephthalsäure.
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Ungesättigte Polyester haben an sich eine verhältnismäßig große Viskosität;
werden sie jedoch mit einem flüssigen ungesättigten reaktiven Monomer mit geringer
Viskosität zusammengebracht, das mindestens eine > C = C -Gruppe enthält, so ergibt
sich eine Tränkharzmischung von verhältnismäßig geringer Viskosität, die unter Anwendung
von Wärme, gegebenenfalls unter Zusatz von Katalysatoren oder auch durch Bestrahlung,
zu einem festen Harz ausgehärtet werden kann.
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Die reaktive Monomermischung, die in Durchführung des Erfindungsgedankens
mit ungesättigten Polyestern vermischt wird, enthält ein reaktives, ungesättigtes
Monomer mit einer zur Vinyladditionspolymerisation fähigen > C = C --Gruppe, das
einen verhältnismäßig hohen Siedepunkt und eine mittlere Viskosität besitzt. Wird
dieses Monomer allein mit ungesättigten Polyestern gemischt, so bildet sich ein
verhältnismäßig viskoser Stoff. Infolge des Zusatzes eines sich leicht verflüchtigenden,
reaktiven, ungesättigten Monomers, das ebenfalls eine zur Vinyladditionspolymerisation
fähige C = C --Gruppe enthält, also eines Monomers, das einen verhältnismäßig niedrigen
Siedepunkt und einen verhältnismäßig hohen Dampfdruck hat, ergibt sich unter Zusatz
von ungesättigten Polyestern ein Tränkharz mit einer solchen Viskosität, daß hiermit
eine mit über sechzehn Lagen Glimmerband bewickelte Spule getränkt werden kann.
Vorteilhafterweise ist hierbei der sich leicht verflüchtigende Monomerbestandteil
dieser Mischung in solchen Mengen zugegeben, daß die Tränkharzmischung bei einer
Temperatur von 25° C eine Viskosität von etwa 5 bis 40 Centipoise hat.
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Von großer Bedeutung ist, daß die beiden Monomeren ineinander löslich
und miteinander verträglich sind. Ferner muß die aus beiden Monomeren gebildete
Mischung ungesättigte Polyester lösen können und mit ihnen verträglich sein.
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Ein besonders vorteilhaftes Tränkharz, das in Durchführung des Erfindungsgedankens
verwendet werden kann, besteht aus 10 bis 90 Gewichtsprozent eines ungesättigten
Polyesters (A) mit 90 bis 10 Gewichtsprozent einer flüssigen, reaktiven, ungesättigten
Monomermischung (B); die gemäß der Erfindung zusammengesetzt ist. Der erste Bestandteil
(1) der Mischung aus ungesättigten Polyestern (A) besteht vorteilhafterweise aus
25 bis 40 Gewichtsprozent des Reaktionsproduktes, das sich durch Umsetzen von (a)
1 bis 8 Mol mindestens einer gesättigten Dicarbonsäure mit durchschnittlich 4 bis
12 C-Atomen pro Molekül bzw. ihres Anhydrides mit (b) 1 Mol mindestens einer olefinisch
ungesättigten Dicarbonsäure bzw. ihre Anhydrides und mit (c) 2 bis 9 Mol zines zweiwertigen
Alkohols mit durchschnittlich Z bis 8 C-Atomen pro Molekül ergibt, wobei im allgemeinen
ein l0o/oiger Molüberschuß des zweiwertigen Alkohols vorgesehen wird. Der zweite
Bestandteil (2) der ungesättigten Polyestermischung ;A) besteht aus 75 bis 60 Gewichtsprozent
eines Polyesters, der sich durch Umsetzen von (a) etwa L Mol eines zwei reaktive
Hydroxylgruppen aufweisenden Oxyalkyläthers mit (b) etwa 1 Mol einer
a,ß-ungesättigten
Dicarbonsäure bzw. ihres Anhydrides ergibt. Oxyalkyläther werden durch Umsetzen
zweiwertiger Phenole mit Alkylenoxyd oder Alkylenhalohydrin gewonnen.
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Bei der Herstellung des zweiten Bestandteiles (2) der eben erwähnten
Polyestermischung kann ein Teil der a,ß-ungesättigten Dicarbonsäure durch eine gesättigte
Dicarbonsäure ersetzt werden. In diesem Fall wird das Molverhältnis zwischen der
gesättigten Dicarbonsäure und der a,ß-ungesättigten Dicarbonsäure etwa zwischen
1 : 1 und 8 : 1 liegen. Als gesättigte Dicarbonsäuren werden vorteilhaft solche
mit 4 bis 12 C-Atomen pro Molekül verwendet, wie beispielsweise Adipinsäure, Pimelinsäure,
Korksäure, Azelainsäure oder Sebacinsäure. Beispiele von geeigneten a,ß-ungesättigten
Dicarbonsäuren sind Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Citraconsäure oder Mesaconsäure.
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Das in Durchführung des Erfindungsgedankens verwendete Tränkharz polymerisiert
bei Erwärmung in Gegenwart eines oder mehrerer Vinylpolymerisationskatalysatoren
vollständig. Beispiele solcher Katalysatoren sind: Benzoylperoxyd, Lauroylperoxyd,
Methyläthylketonperoxyd, tert.-Butylhydroperoxyd, Askaridol, tert.-Butylperbenzoat,
Di-tert.-Butyldiperphthalat, Ozonid. Diese und ähnliche Katalysatoren werden beispielsweise
in einer Menge von 0,1 bis 2 und mehr Gewichtsprozent zugesetzt.
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Das Tränkharz gemäß der Erfindung läßt sich nicht ohne weiteres lagern,
da im allgemeinen bereits bei Zimmertemperatur nach verhältnismäßig kurzer Zeit
eine Polymerisation eintritt. Infolgedessen empfiehlt es sich, dem Tränkharz eine
kleine Menge eines Polymerisationsinhibitors zuzusetzen. Als Polymerisationsinhibitor
können beispielsweise substituierte Phenole und aromatische Amine verwendet werden.
Insbesondere eignen sich hierfür Hydrochinon, Resorcin, Tannin, symm. a,ß-Naphthylp-Phenylendiamin
od. dgl. Die Inhibitoren werden in sehr kleinen Beträgen zugeführt, beispielsweise
weniger als 10/0. Im allgemeinen werden sogar 0,01 bis etwa 0,10/0 des Inhibitors
ausreichend sein.
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Bei der Herstellung des zweiten Bestandteiles (2) der obenerwähnten
Polyestermischung werden Oxyalkyläther verwendet, die durch Umsetzen eines , zweiwertigen
Phenols mit einem Alkylenoxyd bzw. einem Alkylenhalohydrin gewonnen werden. Die
zur Herstellung der Oxyalkyläther verwendeten zweiwertigen Phenole müssen mindestens
zwei Phenolhydroxylgruppen pro Molekül besitzen. Besonders geeignet sind die mehrkernigen
Phenole, deren Phenolkerne durch Kohlenstoffbrücken verbunden sind, wie beispielsweise
4,4'-Dioxydiphenylpropan (Bisphenol A), 4,4'-Dioxydiphenylmethyhnethan oder 4,4'-Dioxydiphenylmethan.
Geeignete Alkylenoxyde sind insbesondere Äthylenoxyd, Propylenoxyd und Butylenoxyd.
Gegebenenfalls können die Oxyalkyläther auch durch Umsetzen eines Alkylenhalohydrines,
wie beispielsweise Äthylenchlorhydrin, Äthylenbromhydrin, Propylenchlorhydrin, Propylenbromhydrin,
Butylenchlorhydrin oder Butylenbromhydrin, mit einem Alkalimetallsalz des 4,4'-Dioxydiphenylpropans
erzielt werden.
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Das Ausgangsmaterial für die Oxyalkyläther kann durch unmittelbares
Umsetzen eines Alkylenoxydes, wie beispielsweise Äthylenoxyd, mit Bisphenol A erzielt
werden. Die Umsetzung kann beispielsweise durch Umrühren von Bisphenol A bei einer
Temperatur von 130 bis 170° C durchgeführt werden, wobei das Alkylenoxyd in kleinen
Mengen zugegeben wird. Gegebenenfalls kann noch ein Katalysator, wie beispielsweise
Natriumhydroxyd, zugesetzt werden. Der Oxyalkyläther kann dann durch Abdestillieren
der Bandteile mit niedrigen Siedepunkten aus dem erhaltenen Umsetzungsprodukt abgetrennt
werden.
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Die Oxyalkyläther werden dann mit der gewünschten Menge einer a,ß-ungesättigten
Dicarbonsäure bzw. ihres Anhydrides verestert. Der so erhaltene Ester kann gegebenenfalls
mit einem oder mehreren gesättigten Dicarbonsäuren mit mindestens 4 C-Atomen pro
Molekül umgesetzt werden.
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Nachstehend sind einige Beispiele aufgeführt, in denen die gemäß der
Erfindung verwendeten Tränkharzmischungen beispielhaft erläutert sind.
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Beispiel I A. Es werden folgende Bestandteile verwendet:
| Äthylenglykol .................. 237 kg |
| 1,4-Butandiol ................... 450 kg |
| Adipinsäure .................... 530 kg |
| Fumarsäure .................... 213 kg |
| Isophthalsäure .................. 453 kg |
Äthylenglykol und 1,4-Butandiol werden in der angegebenen Menge in einen Reaktionskessel
gebracht, worauf Stickstoffgas mit einer Geschwindigkeit von 11 pro Minute hindurchgeblasen
wird. Gleichzeitig wird gerührt und erwärmt. Nachdem die Temperatur der durchgerührten
Mischung auf etwa 160° C angestiegen ist, wird Isophthalsäure in der angegebenen
Menge hinzugefügt. Erwärmen, Durchblasen und Umrühren von Stickstoff werden fortgesetzt,
bis die im Reaktionskessel befindliche Mischung klar ist. Während dieses Vorganges
darf die Temperatur im Reaktionskessel 180° C nicht überschreiten. Daraufhin wird
auf ungefähr 145' C abgekühlt, und Fumarsäure und Adipinsäure werden in der angegebenen
Menge hinzugegeben. Dann wird die Temperatur etwa 31/2 Stunden lang auf 160° C gehalten
und schließlich auf etwa 205° C erhöht. Diese Temperatur wird so lange eingehalten,
bis eine in 1/2 Gewichtsteil Monostyrol gelöste Probe eine kinematische Viskosität
von 500 bis 600 Centistokes hat. Daraufhin wird abgekühlt, und bei etwa 160° C werden
0,008% Hydrochinon in einer 5%igen Dibutylphthalatlösung hinzugegeben. Anschließend
wird auf Zimmertemperatur abgekühlt. Durch das hindurchströmende Gas wird das während
des Veresterungsprozesses gebildete Reaktionswasser abgeführt.
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B. 1034 kg Bisglykol (2,2-Bisparaoxypropoxyphenylpropan), das das
Umsetzungsprodukt von Bisphenol A mit Propylenoxyd ist, und 247 kg Maleinsäureanhydrid
werden als Mischung in einem Reaktionskessel auf etwa 200° C erwärmt, bis eine in
Styrol im Gewichtsverhältnis 2 : 1 gelöste Probe eine kinematische Viskosität von
1800 bis 2300 Centistokes hat. Das Material wird auf Zimmertemperatur abgekühlt.
Während des Abkühlens werden bei etwa 150° C 0,008% Hydrochinon in einer 50%igen
Dibutylphthalatlösung der im Reaktionskessel befindlichen Mischung zugefügt.
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C. Eine Tränkharzmischung wird dann gemäß der Erfindung durch das
Zusammenmischen von 1042 kg des nach dem Verfahren des Abschnittes B
hergestellten
Produktes, 347 kg des nach dem Verfahren des Abschnittes A erzeugten Produktes,
246 kg Diallylphthalat und 875 kg Vinvlacetat gewonnen. Die Viskosität dieser Tränkharzrnischung
beträgt bei 25° C etwa 20 Centipoise. Vor der Verarbeitung dieser Tränkharzmischung
werden 0,5 Gewichtsprozent tert.-Butylperbenzoat als Härter zugesetzt.
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Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung mit mehr als zwei Monomeren
besteht aus 1 Gewichtsteil Diallylphthalat, 1 Gewichtsteil Diallylisophthalat, 2
Gewichtsteilen Acrylchlorid und 4 Gewichtsteilen Vinylacetat. Beispiel II A. Übereinstimmend
mit dem im Beispiel I, Absatz A, beschriebenen Verfahren werden folgende Bestandteile
zur Reaktion gebracht
| Äthylenglykol ................. 2,2 Mol |
| 1,5-Pentandiol ................. 2,2 Mol |
| Adipinsäure ................... 1,5 Mol |
| Fumarsäure ................... 1,0 Mol |
| Isophthalsäure ................. 1,5 hiol |
B. Ungefähr 5,5 Mol von Bisglykol (2,2-Bisparaoxypropoxyphenylpropan) werden in
einem Reaktionskessel erwärmt und umgerührt. Gleichzeitig wird Stickstoffgas mit
einer Geschwindigkeit von 11 pro Minute hindurchgeblasen. Nach Erreichen einer Temperatur
von 125° C werden etwa 4 Mol Adipinsäure hinzugegeben. Die Mischung wird dann auf
150 bis 160° C erwärmt und etwa 3 Stunden auf dieser Temperatur gehalten, während
das bei der Veresterung sich bildende Reaktionswasser durch das hindurchströmende
Stickstoffgas abgeführt wird. Das so erhaltene Veresterungsprodukt wird auf 125°C
abgekühlt, worauf 1 Mol Maleinsäureanhydrid hinzugefügt wird. Diese Mischung wird
auf etwa 200° C erwärmt und bei dieser Temperatur etwa 9 Stunden lang umgerührt.
Das dann erhaltene Produkt ist ein viskoser harzartiger Polyester.
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C. Eine Tränkharzmischung wird dann gemäß der Erfindung durch Mischen
von 1040 kg des nach dem Verfahren des Abschnittes B erzeugten Stoffes und 350 kg
des nach dem Verfahren des Abschnittes A erzeugten Stoffes mit 250 kg Diallylisophthalat
und 870 kg Acrylnitril erzeugt.
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In Fig. 1 ist zur Erläuterung der Erfindung ein Wicklungsstab einer
elektrischen Maschine dargestellt, der beispielsweise aus einer Vielzahl von nicht
näher bezeichneten Teilleitern besteht. Der Wicklungsstab 10 wird mit sich überlappenden
Lagen aus Glimmerband 12 umwickelt. Das Glimmerband 12 besteht aus der Unterlage
16, auf die mehrere Schichten Glimmerblättchen 14 aufgebracht sind, die mit
der Unterlage 16 durch ein flüssiges Bindemittel verbunden sind. Das Glimmerband
12 kann in halbüberlappender Weise oder auch Kante neben Kante auf den Stab
10 gewickelt werden. Auf das Glimmerband 12 sind eine oder mehrere zusätzliche
Lagen aus Glimmerband 18 aufgewickelt, das in gleicher Weise wie das Band 12 ausgebildet
ist, so daß der Stab 10 mit insgesamt sechzehn Lagen Glimmerband umwickelt
ist. Damit die Scheuerfestigkeit der dargestellten Isolierhülse erhöht wird, wird
auf die äußere Lage aus Glimmerband ein nicht dargestelltes Band aus beispielsweise
Glasgewebe, Asbest od. dgl. auf die Isolierhülse aufgebracht.
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Die verwendeten Glimmerbänder bestehen aus einer bandförmigen Unterlage,
auf die eine oder mehrere Schichten von Glimmerblättchen aufgebracht sind, die untereinander
und mit der Unterlage mit einem flüssigen Bindemittel mit einer Viskosität von 25
bis 10 000 Poise bei 25' C verklebt sind. Als Bindemittel für die Verklebung
der Glimmerbänder können hierbei auch silikonmodifizierte Polyester verwendet werden.
Es empfiehlt sich, die Glimmerblättchen mit einer Decklage abzudecken, so daß die
einzelnen Schichten aus Glimmerblättchen geschützt sind.
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Als Unterlage bzw. auch als Decklage für die Glimmerbänder können
Papier, Baumwollgewebe, Asbestpapier, Glasgewebe, Glasfolien oder auch Kunststoffolien,
die beispielsweise aus Nylon, Polyäthylen oder linearem Polyäthylenterephthalaten
bestehen, verwendet werden. Die Stärke der Unterlage beträgt nur wenige Mikron.
Das flüssige Bindemittel, mit dem die Glimmerschichten untereinander sowie mit der
Unterlage und gegebenenfalls mit der Decklage verklebt sind, muß löslich und verträglich
mit dem Tränkharz gemäß der Erfindung sein. Wesentlich ist, daß das Bindemittel
einschließlich der gegebenenfalls im Tränkharz vorhandenen Beschleuniger und Härter
chemisch völlig in das Tränkharz eingebaut wird.
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Der Anteil des flüssigen Bindemittels soll etwa 3 bis 25 Gewichtsprozent,
vorzugsweise jedoch 3 bis 8 Gewichtsprozent, des fertigen Glimmerbandes betragen.
Auf diese Weise hergestellte Glimmerbänder sind äußerst biegsam und besitzen eine
erhebliche Festigkeit, so daß sie straff um den zu isolierenden Leiter herumgewickelt
werden können. Obwohl das verwendete Bindemittel für die Glimmerbänder eine Flüssigkeit
ist, sind die Glimmerbänder - sofern das Bindemittel in den angegebenen geringen
Mengen verwendet wird - nicht feucht; auch tritt das Bindemittel aus den Glimmerbändern
nicht aus.
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Der mit dem Glimmerband bewickelte Leiter bzw. die mit dem Glimmerband
bewickelte Spule wird dann im Vakuum mit dem Tränkharz gemäß der Erfindung getränkt.
Nach der Vakuumtränkung wird der Leiter bzw. die Spule der freien Luft ausgesetzt,
wobei das sich leicht verflüchtigende Monomer verdunstet, während das Monomer mit
dem höheren Siedepunkt zurückbleibt und mit den ungesättigten Polyestern aushärtet.
Nach Anwendung von Wärme und gegebenenfalls auch Druck ergibt sich eine thermisch
stabile, verhältnismäßig biegsame Isolation. Eventuell im Tränkharz zurückgebliebene
Reste des sich leicht verflüchtigenden Monomers, die noch nicht verdunstet sind,
härten unter Anwendung von Wärme und Druck ebenfalls mit den ungesättigten Polyestern
aus.
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Werden die isolierten Leiter bzw. Spulen nicht unmittelbar nach dem
Tränken gehärtet, so wird das sich leicht verflüchtigende Monomer gewöhnlich innerhalb
einiger Stunden vollständig verdunsten.
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Nach dem Verdunsten des größten Anteiles des sich leicht verflüchtigenden
Monomers ist die Isolation, auch solange das Tränkharz noch nicht ausgehärtet ist,
klebfrei. Die Endteile des Stabes bzw. der Spule können dann ohne Schaden für die
Isolierhülse gebogen oder abgekröpft werden.
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Die zu isolierenden Leiter bzw. Spulen werden mit
Ausnahme
ihrer Zuleitungen über ihre ganze Länge, also einschließlich der abgekröpften Teile,
mit dem beschriebenen Glimmerband bewickelt und dann im Vakuum mit einem Tränkharz
gemäß der Erfindung, das beispielsweise nach dem im Beispiel I beschriebenen Verfahren
hergestellt . ist, getränkt. Bei der Vakuumtränkung werden Feuchtigkeit, Luft und
eventuell noch in der Isolation vorhandene flüchtige Stoffe entfernt, worauf die
Spule in das Tränkharz eingetaucht wird.
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Während des Tränkens kann das Tränkharz unter Druck gesetzt werden,
damit es in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Lagen der Glimmerisolation
hineingetrieben wird. Anschließend wird die Spule dem Tränkbehälter entnommen und
der freien Luft ausgesetzt, wobei das sich leicht verflüchtigende Monomer größtenteils
verdunstet. Die erhaltene Spulenisolation ist klebfrei, so daß mit der Spule ohne
Gefahr einer Beschmutzung hantiert werden kann. Die Monomerbestandteile mit höherem
Siedepunkt verflüchtigen sich nicht, so daß es nicht erforderlich ist, die Spule
mit einer Lage aus undurchlässigem Material zu umwickeln, wie es beispielsweise
bei einem bekannten Verfahren der Fall ist.
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Gegebenenfalls können die in der Nut liegenden geraden Teile der Spule
mit einer Lage aus einem Glasfasergewebe umwickelt werden, so daß die Scheuerfestigkeit
der Nutisolation vergrößert wird.
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Leiter bzw. Spulen, deren Glimmerisolation mit einem Tränkharz nach
der Erfindung getränkt sind, können in einer Warmpresse beispielsweise während einer
Stunde derart auf 100 bis 150° C erwärmt werden, daß nur die in der Nut befindlichen
geraden Teile der Leiter bzw. Spulen eine Druckbehandlung bei gleichzeitiger Erwärmung
erfahren, so daß lediglich das in den geraden Teilen der Leiter bzw. Spulen befindliche
Tränkharz ausgehärtet wird. Die abgekröpften Teile der Leiter bzw. Spulen bleiben
hingegen' ungehärtet. Hierdurch wird eine Spule geschaffen, deren gerader Nutenteil
die für die betreffende elektrische Maschine benötigte genaue Größe aufweist, daß
die Spule leicht unter Biegen ihrer Spulenköpfe in die Nuten der elektrischen Maschinen
eingepaßt werden kann.
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In Fig. 2 ist eine geschlossene Spule, die gemäß der Erfindung isoliert
ist, dargestellt. Die Spule 20 besteht aus den geraden Nutteilen 30 und 32, die
durch die Spulenköpfe 38 und 24 miteinander bzw. mit der Anschlußklemme 28 verbunden
sind. Zu den Spulenköpfen gehören die abgekröpften Teile 22, 26, 24 und 36. Die
geraden Nutteile 30 und 32 der dargestellten Spule sind warm gepreßt, so daß in
ihnen das Tränkharz ausgehärtet ist.
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Der Darstellung der Fig. 2 entsprechende Spulen mit gehärteten Nutteilen
und ungehärteten Spulenköpfen werden in die Nuten des Ständers oder des Läufers
einer elektrischen Maschine eingelegt, worauf die Spulenköpfe bewickelt und befestigt
werden. Anschließend werden die Anschlußklemmen verlötet. Hierauf wird die ganze
Maschine in einen Ofen gebracht und auf eine Temperatur erwärmt, die eine vollständige
Aushärtung des auf die Spulenköpfe aufgebrachten Tränkharzes gewährleistet.
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Bei der in dem Ausführungsbeispiel der Fig.2 dargestellten Spule besteht
die Spulenkopfisolation aus Glimmerband, die zu dem Zeitpunkt, in dem die Spule
in die Nuten der elektrischen Maschine eingelegt wird, bereits mit dem vorgesehenen
Tränkharz getränkt ist. Nachdem sämtliche Spulen der Maschine eingelegt sind, so
daß kein Verdrehen und Verbiegen der Spulenköpfe mehr möglich ist, wird das Tränkharz
in den Spulenköpfen durch Erwärmung ausgehärtet. Dies erfolgt dadurch, daß die gesamte
elektrische Maschine in einem Ofen erwärmt wird. Es ist aber auch möglich, die Wicklung
mit Hilfe eines elektrischen Stromes auf eine zur Aushärtung des Tränkharzes ausreichende
Temperatur zu erwärmen. Feiner kann die Aushärtung der Spulenköpfe auch , mit Hilfe
einer Infrarotbestrahlung erfolgen.
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Spulen oder Leiter, deren Isolation mit einem Tränkharz gemäß der
Erfindung getränkt ist, können über längere Zeit in freier Luft gelagert werden,
bevor sie in elektrische Maschinen eingelegt werden, ohne daß hierbei die Gefahr
eines Schwindens der wesentlichen monomerischen Bestandteile des Tränkharzes besteht.