DE1204315B

DE1204315B - Verfahren zur Herstellung eines von einer hochspannungsfesten Isolierhuelle umgebenen Gitterstabes einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE1204315B
Application number: DES76600A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Hartmut Meyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-11-07
Filing date: 1961-11-07
Publication date: 1965-11-04
Also published as: SE305026B; CH395286A

Description

Verfahren zur Herstellung eines von einer hochspannungsfesten Isolierhülle umgebenen Gitterstabes einer elektrischen Maschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines von einer hochspannungsfesten Isolierhülse umgebenen Gitterstabes einer elektrischen Maschine, dessen gegeneinander isolierte Teilleiter in nebeneinanderliegenden Teilleiterstapeln angeordnet sind, bei dem die auf den Gitterstab aufgebrachte Isolierhülse mit einem härtbaren Tränkharz getränkt wird.
Es ist bekannt, den Gitterstab einer elektrischen Maschine in der Weise herzustellen, daß man zunächst die gegeneinander isolierten Teilleiter mit Hilfe von härtbaren Phenolharzen verklebt und dann den Gitterstab in einer Heißpresse aushärtet, so daß er mechanisch verfestigt wird. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß das Phenolharz beim Aushärten Blasen bildet, so daß sich zwischen den einzelnen Teilleitern und vor allem auch in den der Oberfläche des Stabes zugekehrten Zwickelräumen zwischen den Teilleitern störende Gaseinschlüsse befinden, die auch bei der anschließenden Vakuumimprägnierung mit einem hochwertigen Tränkharz, beispielsweise mit einem Tränkharz auf der Basis ungesättigter Polyester, nicht wieder ausgefüllt werden, so daß die tan a-Charakteristik eines solchen Stabes verhältnismäßig schlecht ist.
Es ist weiterhin bekannt, zwischen den beiden Teilleiterstapeln eines Gitterstabes eine Glashart gewebeisolation auf Epoxydharzbasis anzuordnen und den gesamten Stab vollständig mit einem gefüllten Epoxydharz zu verfestigen, wobei eventuell noch vorhandene Fehlstellen an der Oberfläche des Stabes ausgefüllt werden, um eine einwandfreie Verklebung mit der aufgebrachten Isolierhülse zu erzielen. Abgesehen davon, daß bei diesem bekannten Verfahren ein gesonderter Arbeitsgang für die Nachbehandlung der Oberfläche des noch nicht isolierten Gitterstabes erforderlich ist, bietet auch dieses Verfahren keine Gewähr für eine restlose Vermeidung von Lunkern und Hohlräumen in den äußeren Zwickelräumen der Teilleiter.
Zur Verfestigung der noch nicht isolierten Gitterstäbe ist man daher den Weg gegangen, die Gitterstäbe in einem Vakuumgießverfahren möglichst hohlraumfrei zu verfestigen. Dieses Verfahren bedingt jedoch einen beträchtlichen technischen Aufwand; da zusätzliche Vakuumimprägnieranlagen erforderlich sind, die mit Rücksicht auf die Länge der zu verfestigenden Gitterstäbe sehr große Abmaße aufweisen müssen.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist es daher weiterhin bekannt, die Teilleiter eines Gitterstabes zunächst unverfestigt zusammenzufügen und mit einem aushärtbaren Isoliermaterial zu umgeben, das dann gemeinsam mit dem Tränkharz ausgehärtet wird, mit dem die auf den Gitterstab aufgebrachte Isolierhülse getränkt wird. Dieses Verfahren bringt jedoch fertigungstechnische Schwierigkeiten mit sich, da unbefestigte Leiterbündel schwer zu handhaben sind und sich überdies leicht verbiegen.
Zur Überwindung der erwähnten Schwierigkeiten bei der Herstellung von Gitterstäben, deren Isolierhülse mit einem härtbaren Tränkharz getränkt wird, geht die Erfindung einen anderen Weg. Die Erfindung sieht vor, zwischen die nebeneinanderliegenden Teilleiterstapel ein vorzugsweise auf einen Träger aufgebrachtes aushärtbares Harz einzufügen, mit dem allein die inneren Hohlräume zwischen den einander zugekehrten Teilleiterstapel des Gitterstabes durch Aushärten dieses Harzes vor der durch das Aufbringen der hochspannungsfesten Isolierhülse bedingten Weiterverarbeitung des Gitterstabes ausgefüllt und verklebt werden. Für die Erfindung ist es also wesentlich, daß die Verfestigung des Gitterstabes allein durch ein Verkleben und Ausfüllen der Hohlräume zwischen den einander zugekehrten Seiten der beiden Teilleiterstapel vorgenommen wird. Die Erfindung sieht also nicht eine vollständige Verklebung des Gitterstabes über seinen gesamten Querschnitt vor, vielmehr beläßt es die Erfindung bei einer teilweisen Verfestigung des Gitterstabes dergestalt, daß die äußeren Zwickelräume zwischen den Teilleitern des Stabes zunächst frei von Harz bleiben. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Gitterstab eine ausreichende mechanische Festigkeit erhält, so daß er ohne Schwierigkeiten weiterverarbeitet und mit der hochspannungsfesten Isolierhülse umgeben werden kann; bei der anschließenden Tränkung des umbandelten Gitterstabes kann das Tränkharz jedoch ungehindert in die noch frei gebliebenen äußeren Zwickelräume zwischen den Teilleitern des Gitterstabes eindringen, so daß der fertiggestellte Stab keine Lunker und Hohlräume mehr aufweist.
Als aushärtbares Harz für die von innen her erfolgende Verklebung des Stabes wird in Durchführung des Erfindungsgedankens ein bei hohen Temperaturen und ohne Abspaltung von niedermolekularen Bestandteilen aushärtbares, in nicht gehärtetem Zustand thermoplastisch erweichbares Harz verwendet. So können im Rahmen der Erfindung Epoxydharze verwendet werden. Besonders geeignet sind in möglichst kurzer Zeit aushärtende, jedoch schmelzbare Gennische aus einem Epoxydharzvoraddukt mit einem Säureanhydridhärter, wie beispielsweise das Gemisch aus einem eine Epoxydzahl von 0,23 bis 0,26 aufweisenden Epoxydharz mit Hexahydrophthalsäureanhydrid. Vorzugsweise sind bei diesem Voraddukt mehr als 50 % des zugesetzten Härters an die im Harz vorhandenen Hydroxylgruppen gebunden. Ein weiteres geeignetes Beispiel ist eine Kombination aus bei Raumtemperatur festem Epoxydharz mit einem kaschierten, die ionische Polymerisation anregenden Härter, wie es z. B. Borfluoridaminkomplexe sind.
Im Rahmen der Erfindung können aber auch Polyesterharze verwendet werden. Geeignet sind bei Raumtemperatur nicht klebende, ungesättigte Polyesterharze bzw. Mischungen von ungesättigten Polyesterharzen mit daran anpolymerisierbaren, reaktiven Monomeren. Zweckmäßigerweise werden diesen Polyesterharzen Peroxydbeschleuniger zugesetzt, die erst bei höheren Temperaturen wirksam werden. Beispiele von geeigneten Polyesterharzen sind die Addukte aus Fumarsäure an Epoxydharze und Mischungen dieser Harze mit beispielsweise Triallylcyanurat oder Diallylphthalat.
Eine weitere Gruppe von im Rahmen der Erfindung geeigneten Harzen sind Kombinationen aus bei Raumtemperatur festen, amorphen oder kristallinen, kaschierten oder freien Polyisocyanaten, wie z. B. dimerisiertes Tolylendiisocyanat, und aus bei Raumtemperatur nicht klebenden Polyoxyverbindungen, wie z. B. Addukten von einwertigen Phenolen an Epoxydharze mit mindestens im Mittel 1,5 Epoxydgruppen im Molekül.
Zur teilweisen Verfestigung eines aus gegeneinander isolierten Teilleitern bestehenden Leiterverbandes werden die erwähnten Harze zweckmäßigerweise auf einen Träger aufgebracht. Gegebenenfalls ist es aber auch möglich, Filme bzw. Folien aus den Harzen selbst herzustellen und diese dann zur teilweisen Verfestigung des Leiterverbandes zu verwenden. So lassen sich beispielsweise aus der letztgenannten, aus Kombinationen aus Polyisocyanaten und Polyoxyverbindungen bestehenden Gruppe aushärtbare Harze ohne Träger verwenden, wenn man die angegebenen Polyisocyanate mit hydroxylgruppenhaltigen Acetalen des Polyvinylalkohols kombiniert.
An Hand der in den F i g. 1 und 2 beispielhaft dargestellten Gitterstäbe sei die Erfindung erläutert. Der in der F i g. 1 im Schnitt gezeichnete Gitterstab besteht aus den Teilleitern 1, die zu den beiden nebeneinanderliegenden Teilleiterstapeln 2 und 3 zusammengefaßt sind. Auf der oberen und unteren Schmalseite ist jeweils ein Teilleiter dargestellt, der infolge der bei Gitterstäben üblichen Kröpfung von dem einen Teilleiterstapel zu dem anderen überwechselt. Die einzelnen Teilleiter sind gegeneinander durch die Isolierung 4 isoliert, die beispielsweise aus einer Glasseideumspinnung oder auch aus einem mit dem späteren Imprägnierharz verträglichen Lack besteht.
In Durchführung des Erfindungsgedankens wird beim Zusammenfügen zwischen die beiden Teilleiterstapel 2 und 3 die Längszwischenlage 5 eingefügt, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Glasseide besteht, die mit einem der angegebenen aushärtbaren Harze getränkt ist. Dieses zur teilweisen Verfestigung des Gitterstabes dienende Harz ist in der Längszwischenlage 5 lediglich in einer so geringen Menge vorhanden, daß der Stab bei Aushärten nur von innen her verklebt wird. Nach dem beispielsweise in einer Heißpresse durchgeführten Aushärten dieses Harzes nimmt der Querschnitt des Gitterstabes die in der F i g. 2 gezeigte Form an. Das ursprünglich in der Längszwischenlage 5 enthaltene Harz ist in den Innenraum zwischen den beiden Teilleiterstapeln 2 und 3 und auch innerhalb des diesem Innenraum zugekehrten Bereiches in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Teilleitern 1 eingedrungen, so daß der gesamte Gitterstab von innen her, und zwar nur von innen her, durch das ausgehärtete Harz verklebt ist. Infolge der geringen Mengen des durch die Längszwischenlage 5 zwischen die beiden Teilleiterstapel 2 und 3 eingebrachten Harzes quillt bei der Aushärtung des Gitterstabes in der Heißpresse kein Harz an den Außenseiten des Stabes heraus. Der Gitterstab ist also, da er nur von innen verklebt ist, lediglich teilweise verfestigt und ähnelt äußerlich einem nicht verklebten Stab.
Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene teilweise Verfestigung weist der Gitterstab eine ausreichende mechanische Festigkeit auf, so daß er mechanisch weitenverarbeitet werden kann, d. h. es werden nach der teilweisen Verfestigung gemäß der Erfindung z. B. die Stabenden abgebogen, gegebenenfalls erforderliche Sicheln angelötet und schließlich der Stab mit Glimmerbändern umbandelt. Bei der Vakuumimprägnierung des isolierten Gitterstabes füllt dann das Tränkharz die von außen gut zugänglichen Zwickel, die bei der teilweisen Verfestigung gemäß der Erfindung frei geblieben sind, in vollem Umfang auf, so daß der einschließlich seiner hochspannungsfesten Isolierhülse fertig ausgehärtete Gitterstab an den Außenseiten seiner Teilleiter keine Lufteinschlüsse enthält.
Als Trägermaterial für das zur Verklebung verwendete Harz, also als Material für die Längszwischenlage 5 des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Gitterstabes, sind poröse Materialien geeignet, die das aushärtbare Harz aufnehmen können. Solche Materialien sind beispielsweise Glasgewebe, Glasfließ, Polyestergewebe, Polyesterfließ oder auch Polyesterglasstränge. Wie bereits erwähnt, ist es aber auch möglich, das aushärtbare Harz zwischen benachbarten Teilleiterstäben des Gitterstabes ohne Träger einzufügen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines von einer hochspannungsfesten Isolierhülse umgebenen Gitterstabes einer elektrischen Maschine, dessen gegeneinander isolierte Teilleiter in nebeneinanderliegenden Teilleiterstapeln angeordnet sind, bei dem die auf dem Gitterstab aufgebrachte Isolierhülse mit einem härtbaren Tränkharz getränkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die nebeneinanderliegenden Teilleiterstapel ein vorzugsweise auf einen Träger aufgebrachtes, aushärtbares Harz eingefügt wird, mit dem allein die inneren Hohlräume zwischen den einander zugekehrten 1'eilleiterstapeln des Gitterstabes durch Aushärten dieses Harzes vor der durch das Aufbringen der hochspannungsfesten Isolierhülse bedingten Weiterverarbeitung des Gitterstabes ausgefüllt und verklebt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als aushärtbares Harz für die von innen her erfolgende Verklebung des Stabes ein bei hohen Temperaturen und ohne Abspaltung von niedermolekularen Bestandteilen aushärtbares, in nicht gehärtetem Zustand thermoplastisch erweichbares Harz verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in möglichst kurzer Zeit aushärtendes, jedoch schmelzbares Gemisch aus einem Epoxydharzvoraddukt mit einem Säureanhydridhärter verwendet wird, wobei vorzugsweise mehr als 50 ID!o des zugesetzten Härters an die im Harz vorhandenen Hydroxylgruppen gebunden sind.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei Raumtemperatur nicht klebendes, ungesättigtes Polyesterharz, gegebenenfalls im Gemisch mit daran anpolymerisierbaren, reaktiven Monomeren, verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch aus ungesättigten Polyesterharzen und reaktiven Monomeren Peroxydbeschleuniger zugesetzt werden, die erst bei höheren Temperaturen wirksam werden.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination aus Polyisocyanaten und Polyoxyverbindungen verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 407196, 750 590; deutsche Auslegeschriften Nr. 1013 738, 1032 351, 1044 913, 1053 090; USA: Patentschrift Nr. 2 805 472.