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Verfahren zur Isolierung elektrischer Wicklungen mittels Niederdruckharz
Es sind bereits die verschiedensten Verfahren zur Isolierung elektrischer Wicklungen
unter Verwendung von Niederdruckharzen bekanntgeworden. So ist es beispielsweise
durch die USA.-Patentschrift 2 414 525 bekannt, zur Imprägnierung der Zwischenräume
im Innern der Wicklung ein dünnflüssiges, lösungsmittelfreies Gießharz zu verwenden.
Da ein Auslaufen des dünnflüssigen Gießharzes aus dem Inneren der Wicklung nach
Beendigung des Imprägniervorganges vermieden werden muß, wird bei dem bekannten
Verfahren auf der Oberfläche der Wicklung unter Freilassung eines Teiles derselben
eine dickflüssige Harzverbindung von einer das Eindringen in die Oberfläche der
Wicklungen ausschließenden Konsistenz aufgebracht, und diese Harzverbindung wird
in geeigneter Weise ausgehärtet, so daß sich eine Hülle ergibt. In diese Hülle wird
dann das dünnflüssige Harz eingegossen, das die Zwischenräume ausfüllt. Dieses Harz
wird erhärtet. Darauf wird an den frei gelassenen Teilen der Oberfläche der Wicklung
nochmals dickflüssiges Harz aufgebracht und anschließend auch dieses Harz in geeigneter
Weise ausgehärtet.
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Bei einem durch die Zeitschrift »Die Elektropost«, 1953, Nr. 9, S.
153, bekannten Verfahren wird die Wicklung mit einer Isolierflüssigkeit (Öl) imprägniert,
wobei als Form gleich der für die Wicklung vorgesehene Isolierkörper verwendet wird.
Nach der Imprägnierung mit der Isolierflüssigkeit wird ein Gießharz in den Körper
eingegossen, das die Isolierflüssigkeit verdrängt.
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Bei dem Verfahren nach der deutschen Patentanmeldung S27176
VIII c/ 21g wird die Isolierflüssigkeit zur Imprägnierung der Wicklung vermieden
und dafür ein Reinharz verwendet, das durch ein mit Füllmittel versetztes Gießharz
verdrängt wird, wobei dieses versetzte Gießharz nach der Aushärtung die Ummantelung
der Wicklung darstellt.
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Bei dem bekannten Verfahren zur Imprägnierung und zum Umgießen von
elektrischen Wicklungen nach der österreichischen Patentschrift 201172 wird
die Wicklung in einer ersten Stufe mit einem Beinharz im steigenden Guß imprägniert,
wobei dieses vor der Aushärtung abgekühlt wird, so daß der die Wicklung enthaltende
Körper ohne Auslaufen des Harzes der Form entnehmbar ist, worauf die Wicklung mit
einem mit Füllmitteln versetzten Gießharz umgossen wird. Durch die vom Imprägnierharz
dabei aufgenommene Wärme wird dieses wieder flüssig, so daß das flüssige Beinharz
und das flüssige mit Füllmitteln versetzte Gießharz in der Umgußform gemeinsam ausgehärtet
wird.
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Aus den genannten Literaturstellen ist es bekannt, daß Reinharz relativ
spröde ist und im ausgehärteten Zustand leicht zu Rissen neigt. Sämtliche durch
die obigen Literaturstellen bekannten Verfahren bis auf eines verwenden nun trotzdem
für die Ausfüllung der Zwischenräume der Wicklungen Reinharz. Dadurch ist jedoch
eine mögliche Rißbildung im Inneren der Wicklung gegeben. Es ist weiter bekannt,
daß bei mit Füllmitteln (beispielsweise Quarzmehl) versetzten Gießharzen die Rißbildung
vermeidbar ist bzw. sehr stark reduziert werden kann. Auf die Verwendung eines Reinharzes
mit seinen Nachteilen glaubte man jedoch bisher nicht verzichten zu können, da die
an sich berechtigte Auffassung bestand, daß ein flüssiges, mit Füllmitteln versetztes
Gießharz so dickflüssig ist, daß es nicht in das Innere der Wicklung eindringen
kann und somit auch nicht die Zwischenräume der Wicklung ausfüllen kann.
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Die Erfindung zeigt nun einen Weg, durch den das Reinharz im Inneren
der Wicklung vermieden wird und an Stelle dieses nachteiligen Reinharzes ein mit
Füllmitteln versetztes Gießharz tritt. Durch die Erfindung wird also eine Isolation
für elektrische Wicklungen erreicht, bei der das Innere der Wicklung mit einem mit
Füllmitteln versetzten Niederdruckgießharz ausgefüllt ist und auch die Ummantelung
der Wicklung aus einem mit Füllmitteln versetzten Niederdruckgießharz besteht. Die
Erfindung bezieht sich demgemäß auf ein Verfahren zur Isolierung elektrischer Wicklungen
mittels vorgehärteter Niederdruckharzfolien als Lagenisolation. Die Erfindung besteht
darin, daß die Niederdruckharzfolien Füllmittel enthalten, daß die Wicklung in einem
ersten Arbeitsgang Lage für Lage unter Verwendung der nicht ausgehärteten Niederdruckharzfolien
fertiggewickelt wird, daß darauf in einem einzigen Arbeitsgang sämtliche
Niederdruckharzfolien
einer Wärmebehandlung zum Zweck der Endaushärtung unterworfen werden, bei der die
Folien fließfähig bzw. aufgelöst werden unter anschließender Bildung eines einheitlichen,
ausgehärteten Körpers.
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Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Verwendung von nur
angehärteten Niederdruckharzfolien, denen Füllstoffe und der notwendige Härter zugesetzt
sind, wobei die Aushärtung aber sozusagen »eingefroren« ist. Die Folien können beispielsweise
aus flüssigem, wärmehärtbarem Niederdruckharz hergestellt werden, dem das Füllmittel
und der Härter zugegeben sind. Die Folie kann dabei beispielsweise in. Formen gegossen
werden, wobei durch geeignete Ausbildung derartiger Formen eine beliebige Stärke
der Folie erreichbar ist. Ist das Harz in den Formen in den festen, jedoch noch
nicht ausgehärteten Zustand übergegangen, so wird die weitere Aushärtung durch Wärmeentzug
und Abkühlung unterbrochen.
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Es werden so lediglich angehärtete Niederdruckharzfolien erhalten,
die als Zwischenlagen für die herzustellende Wicklung dienen. Auf jede Harzzwischenlage
wird also eine Drahtwicklungslage aufgebracht. Auf die Wicklungslage kommt dann
wieder eine Niederdruckharzzwischenlage, usf. Das für die Herstellung eines derartigen
aus mehreren Drahtlagen und mehreren Niederdruckharzzwischenlagen bestehenden Wickels
verwendete Drahtmaterial kann gegebenenfalls einer Vortrocknung unterzogen werden.
Die für die Herstellung dieses Wickels verwendeten nicht ausgehärteten Niederdruckharzfolien
weisen in diesem Zustand plastische Eigenschaften auf, so daß jede einzelne Drahtwicklung
bereits in die Zwischenlage eingedrückt wird. Der Wickel kann gegebenenfalls einer
Vakuumbehandlung unterworfen werden. Der Wickel wird dann einer Wärmebehandlung
ausgesetzt. Hierfür kann beispielsweise eine Heizung durch die Drahtwicklung selbst
erfolgen, indem durch diese Strom geschickt wird. Der Gesamtwickel kann jedoch auch
in einer Form angeordnet werden, die aufgeheizt wird. Die Wärmebehandlung bewirkt
ein Wiedereinsetzen der unterbrochenen Aushärtung der Folien, wobei vorerst ein
Flüssigwerden der im Innern der Wicklung befindlichen Niederdruckharzfolien erfolgt,
so daß jede einzelne Drahtwindung in das flüssige, mit Füllstoffen versetzte Niederdruckharz
eingebettet wird. Durch die Ausbildung der Folie (Wahl der Stärke, der Menge und
Art der Füllmittel, des Härters) in Verbindung mit einer angepaßten Wärmebehandlung
kann eine Steuerung des Flüssigwerdens der Folien erreicht werden. Durch Abstimmung
dieser Komponenten aufeinander kann erreicht werden, daß entweder nur eine Anlösung
der Folien in den Schichten der Oberfläche auftritt - unter Einbettung jeder Drahtwindung
in diese Oberfläche, bei gleichzeitigem Ineinandergehen des angelösten Harzes der
Übereinanderliegenden Folien - oder die Folien vollständig aufgelöst werden. Durch
die besondere Ausbildung der Folien und die Steuerung der Zeitdauer des vorübergehenden
Flüssigseins kann ein Auslaufen des Harzes aus dem Wickel verhindert werden. Durch
die fortschreitende Wärmebehandlung ergibt sich dann ein ausgehärteter durch Wärmeeinwirkung
nicht wieder erweichbarer Körper.
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Zweckmäßig kann der noch nicht wärmebehandelte Wickel in einer Form
angeordnet werden und etwa im Zeitpunkt des Flüss bwverdens der Niederdruckharzfolien
mit einem flüssigen und gleichfalls mit Füllmitteln versetzten Niederdruckharz umgossen
werden, wobei dann eine gemeinsame Aushärtung des im Inneren der Wicklung befindlichen,
mit Füllstoffen versetzten, und des äußeren, gleichfalls Füllstoffe enthaltenden
Niederdruckharzes erfolgt. Gegebenenfalls kann bei diesen Operationen überdruck
angewendet werden.
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Im ausgehärteten Zustand ergibt sich so eine elektrische Wicklung,
die kein Reinharz mehr aufweist, sondern deren Isolation nur noch aus einem Füllmittel
enthaltenden Niederdruckharz besteht.