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Verfahren zum Aufrechterhalten eines festgelegten Zwischenraumes zwischen
zwei benachbarten, stabförmigen Leitern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Aufrechterhalten eines festgelegten Zwischenraumes zwischen zwei benachbarten, stabförmigen
Leitern der Wicklungen elektrischer Maschinen und Transformatoren durch eine zwischen
diese einzulegende Klotzanordnung aus einem anfänglich verformbaren und später erstarrenden
Kunststoff in einer Hülle aus unter Wärmeeinwirkung schrumpfenden Fäden, bei dem
die Hülle zunächst außerhalb des Zwischenraumes mit dem noch plastischen, aber wärmehärtbaren
Stoff gefüllt, in eine das Einführen in den Zwischenraum gestattende Querschnittsform
gebracht und erst dann in den Zwischenraum eingeführt wird.
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Es ist bereits ein Verfahren zum Befestigen der Wicklungen in Nuten
eines Blechpaketkörpers von elektrischen Maschinen bekannt, bei dem beim Wikkeln
zusätzlich elastische Füllstücke aus Gummi, vorzugsweise elastische Hohlschläuche
aus Isolierstoff, neben den Leiter eingelegt werden, die nach dem Verkeilen der
Nuten durch ihre elastische Gegenwirkung den festen Sitz der Wicklung gewährleisten
sollen. Bei Verwendung elastischer Hohlkörper kann der Druck auf die Leiter noch
dadurch erhöht werden, daß die Hohlkörper durch Einpressen eines erstarrenden, vorzugsweise
elastischen Stoffes aufgebläht oder auseinandergespreizt werden. Das nach dem Anbringen
der Hohlkörper zwischen den Leitern erfolgende Füllen der Hohlkörper mit einem erstarrenden
Stoff erfordert aufwendige Hilfsmittel und ist darüber hinaus ziemlich zeitraubend.
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Es ist auch bereits bekannt, den Zwischenraum zwischen elektrischen
Leitern durch Klotzanordnungen auszufüllen, die aus mit Fasermaterial gefüllten
Hüllen bestehen, wie beispielsweise aus Acrylfasern, Polyäthylenterephthalatfasern
oder Glasfasern hergestellt sein können. Die Hüllen werden zunächst an den Enden
mit Kunststoff getränkt, plattgedrückt und gehärtet. Daraufhin wird dann der Mittelteil
der Hüllen mit Kunststoff getränkt, worauf die Hüllen in die Zwischenräume eingeführt
und ausgehärtet werden. Die mit Kunststoff getränkten Hüllen sind jedoch schwer
zu handhaben, und es ist auch nicht gewährleistet, daß sich die Hüllen bei der zur
Aushärtung erforderlichen Erwärmung nicht verschieben, da sie nicht unter elastischen
Eigenspannungen stehen und sich daher einem sich ändernden Abstand zwischen den
Leitern nicht anpassen können.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufrechterhalten
eines festgelegten Zwischenraumes zwischen zwei benachbarten, stabförmigen Leitern
zu schaffen, bei dem die dem bekannten Verfahren anhaftenden Mängel nicht auftreten.
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Dies wird nun bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß auf die aus diagonal sich kreuzenden Fäden bestehende, für
den Kunststoff undurchlässige Hülle nach dem Einbringen in den Zwischenraum ein
Zug in der Längsrichtung ausgeübt und aufrechterhalten wird und daß die Schrumpfungstemperatur
der Fäden unter der Härtungstemperatur-des Kunststoffes liegt.
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Beim erfindungsgemäß ausgestalteten Verfahren liegen die vor dem Einsetzen
zwischen die Leiter mit der erhärteten Füllmasse versehenen Distanzstücke bis zu
ihrer Aushärtung an den Leitern mit einer elastischen Vorspannung an, die dadurch
zustande kommt, daß die Distanzstücke unter der Einwirkung einer Zugspannung einen
kreisförmigen Querschnitt anzunehmen bestrebt sind, dessen Durchmesser größer ist
als der Abstand der Leiter. Darüber hinaus wird bei der Erwärmung der Anordnung
zwecks Härtung des Kunststoffes durch die Schrumpfung der Fäden die elastische Vorspannung
weiter erhöht, wodurch - bedingt durch noch eintretende Verschiebungen der Leiter
beim Erwärmen - ein Nachlassen der elastischen Spannungen wieder ausgeglichen wird.
Die
Erfindung wird nun näher an Hand von Zeichnungen erläutert, in denen zeigt F i g.
1 eine Ansicht eines Teiles eines Wicklungskopfes einer Generatorständerwicklung,
F i g. 2 eine perspektivische Ansicht einer beim Verfahren nach der Erfindung verwendeten
Klotzanordnung, F i g. 3 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung der Anbringung
der Klotzanordnung nach Fig.2, F i g. 4 eine Draufsicht auf einen Teil von F i g.
3, F i g. 5 und 6 schematische Ansichten zur Erläuterung des Verfahrens nach der
Erfindung.
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Der in F i g. 1 dargestellte Kern 1 weist Nuten 2 auf, in denen sich
isolierte Leiter 3 und 4 befinden. Die unteren Leiter 4 sind an bügelförmigen Verbindungselementen
5 mittels einer mit Harz imprägnierten Litze 7 festgebunden. Die Verbindungselemente
5 sind wiederum an einem Abstützelement 6 befestigt. Die oberen Leiter 3 sind von
den unteren- Leitern 4
durch bügelförmige Abstandsstreifen 8 getrennt und
mit Harz imprägnierten Litzen 9 an den Verbindungselementen 5 befestigt. Die oberen
und unteren Leiter 3 und 4 sind auch miteinander durch Verschnürungen
10 verbunden.
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Zwischen den Leitern 3 und 4 befinden sich Klotzanordnungen 11, die
den Zwischenraum zwischen den Leitern 3 und 4 ausfüllen und eine Verschiebung der
Leiter verhindern. Die Klotzanordnungen 11 sind entlang einer Linie angeordnet,
damit Druckspannungen ohne Verbiegung der Leiter aufgenommen werden können.
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F i g. 2 zeigt eine Klotzanordnung 11 vor dem Einbringen in den Zwischenraum
zwischen zwei benachbarten, stabförmigen Leitern. Die Klotzanordnung 11
besteht
aus einer biegsamen Hülle 12, in der sich ein viereckiger Klotz 13 befindet. Der
Klotz 13 besteht aus einem wärmehärtbaren Kunststoff. Die Hülle 12 ist aus gewebtem
Material hergestellt, in dem die Webfäden, wie in F i g. 2 gezeigt ist, sich in
bezug auf die Achse der Hülle 12 diagonal kreuzen. Die Hülle hat daher in bezug
auf Durchmesser und Länge keine festen Abmessungen, da der Kreuzungswinkel der Fäden
frei veränderlich ist. Wird die Hülle in axialer Richtung zusammengedrückt, so entsteht
ein Querschnitt mit einem größeren Durchmesser. Wird die Hülle in axialer Richtung
auseinandergezogen, so verjüngt sich der Querschnitt auf einen kleineren Durchmesser.
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Die Hülle ist aus einer Mischung von Glasfäden und Polyäthylenterephthalatfäden
hergestellt. Bei höheren Temperaturen, zwischen 80 und 125° C, schrumpfen die Polyäthylenterephthalatfäden
zusammen.
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Der viereckige Klotz 13 besteht aus einem durch Wärme hartbaren
Kunststoff, der gute dielektrische Eigenschaften und nach dem Härten eine hohe Druckfestigkeit
hat. Als hartbare Kunststoffe werden vorzugsweise Harz mit Epoxy- oder ungesättigten
Polyestergruppen verwendet. In der gezeigten Ausführungsform wird ein Epoxyharz
mit einem Bortrifluoridaminkomplex als Härter verwendet, da dieses Harz eine verhältnismäßig
hohe Härtetemperatur aufweist. Ein derartiges Harz wird bei einer Temperatur von
135° C steinhart und kann mit Asbest, kurzen Glasfasern, bestimmten Tonerden und
Talkerden oder Mischungen dieser Substanzen gestreckt werden, so daß es vor dem
Härten eine geeignete Viskosität. besitzt und nach dem Härten: eine entsprechende
Druck- und Schlagfestigkeit aufweist. Bei Zimmertemperatur sollte das Harz eine
solche Viskosität besitzen, daß es zwar seine Gestalt beibehält, aber eine teigige
kittähnliche Masse bildet, die durch mäßigen Druck verformbar ist.
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Die Länge der Hülle 12 wird so gewählt, daß sich die Hülle um den
Umfang der Leiter erstrecken und überlappen kann. Dies ist aus F i g. 3 ersichtlich,
welche eine Klotzanordnung 11 zeigt, die sich an einem Leiter 14 befindet, wobei
sich die beiden Enden 12 a und 12 b der Hülle 12 auf der Vorderseite des Leiters
14 überlappen. Der Leiter 14 ist mit dem benachbarten Leiter 15 durch eine Verschnürung
10 verbunden, so daß verhindert wird, daß die beiden Leiter 14 und 15 voneinander
einen größeren als den mit A bezeichneten Abstand haben.
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Da sich die geflochtene Hülle 12 zu einer Form mit einem kreisförmigen
Querschnitt von verhältnismäßig kleinem Durchmesser zusammenzuziehen versucht, wenn
sie in axialer Richtung gestreckt wird, hat der Druck, der durch die Seiten der
Hülle 12 auf den in der Hülle 12 befindlichen verformbaren hartbaren Klotz 13 ausgeübt
wird, zur Folge, daß der Querschnitt des Klotzes 13 in einen kreisförmigen Querschnitt
mit demselben Durchmesser wie die Innenseite der Hülle 12 umgewandelt wird.
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Die Hülle 12, die den Klotz 13 enthält, wird in der gezeigten Weise
an dem Leiter 14 so angeordnet, daß der Klotz 13 zwischen den Leitern 14 und 15
liegt. Die Hülle 12 wird dann mit der Hand gestreckt, indem an den beiden Enden
der Hülle 12 gezogen wird. Wie aus der strichpunktierten Linie 16 von F i g. 4 ersichtlich
ist, versucht dabei die Hülle eine kreisförmige Form mit einem Durchmesser B einzunehmen.
Da jedoch durch die Verschnürung 10 der Abstand zwischen den Leitern 14 und 15 auf
dem Betrag A gehalten wird, wird der in der Hülle 12 eingeschlossene hartbare Klotz
13 die bei 17 gezeigte abgeplattete Form annehmen. Die Enden 12 a und 12 b der Hülle
12 (F i g. 3) werden auf der anderen Seite des Leiters 14 übereinandergelegt und
durch geeignete Mittel, beispielsweise durch Klebemittel, befestigt, wobei diese
immer noch unter Zug stehen. Ein geeignetes Klebemittel kann aus einem thermoplastischen
Material mit einem hohen Schmelzpunkt hergestellt werden, wobei ein geeignetes Lösungsmittel
angewendet wird. Beispielsweise kann Polyvinylformaldehyd als Polymer und Athylendichlorid
als Lösungsmittel verwendet werden.
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Nachdem nacheinander die Leiter des Generatorständers vollständig
verschnürt und durch Klotzanordnungen 11 auf den richtigen Abstand eingestellt worden
sind, wird die ganze Anordnung zum Härten des Harzes erwärmt. Für Epoxyharz beträgt
die Härtetemperatur ungefähr 135° C.
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Beim Erwärmen zur Durchführung des Härtevorganges-können sich die
Leiter etwas bewegen, wodurch der Abstand zwischen den Leitern etwas verändert wird.
Dieser Effekt wird aber dadurch wieder ausgeglichen, daß auch die Polyäthylenterephthalatfäden
in derHülle12 in demBereich zwischen 80 und 125°C zusammenschrumpfen. Diese Schrumpfung
hat zur Folge, daß der vorher auf die Hülle ausgeübte Zug in Längsrichtung erhalten
bleibt, wodurch wiederum gewährleistet wird, daß die Klotzanordnung 11 den Abstand
zwischen den Leitern vollständig ausfüllt. Es wird ein hartbarer Kunststoff
gewählt,
der bei einer Temperatur hart wird, die höher liegt als die Temperatur, bei welcher
das Einschrumpfen der Hülle beendet ist.
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In den F i g. 5 und 6 sind die Bedingungen für eine andere Ausführungsform
erläutert, die vor und nach dem Härten herrschen. Zwischen den Leitern 36 und 37
befindet sich eine anpassungsfähige Klotzanordnung 38 im ungehärteten und unverformten
Zustand. Die Klotzanordnung 38 besteht aus einem viereckigen oder einem ähnlichen
nicht kreisförmigen Klotz aus härtbarem Kunststoff 39, der sich in einer Hülle
40
befindet, die beim Erwärmen zusammenschrumpft. Eine wichtige Forderung
besteht darin, daß die Hülle 40 ihren Schrumpfprozeß beendet, bevor der härtbare
Kunststoffklotz 39 seine Härtetemperatur erreicht. Eine geeignete Materialkombination
wäre das vorher beschriebene Epoxyharz mit einem Bortrifluoridamin-Härter und einer
Hülle, die Polyäthylenterephthalat enthält. Eine besser geeignete und weniger teure
Kombination könnte jedoch aus dem folgenden bestehen. Der härtbare Klotz 39 wird
in viereckiger Form aus einem Alkydharz hergestellt, das mit Tonerde und Glasfasern
gestreckt ist. Ein Alkydharz ist ein Harz aus der Polyesterharzgruppe. Die Hülle
40
besteht aus orientiertem Polyäthylenterephthalatfilm.
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Die F i g. 6 zeigt dieselbe Klotzanordnung 38' nach dem Schrumpfen
der Hülle. Es ist ersichtlich, daß die Klotzanordnung 38' einen teilweise
kreisförmigen Querschnitt hat, wodurch der Abstand A zwischen den Leitern 36 und
37 vollständig ausgefüllt wird.
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Die Verarbeitung der in den F i g. 5 und 6 gezeigten Klotzanordnung
38 geschieht folgendermaßen: Nachdem die Temperatur allmählich erhöht worden ist,
beginnt das Material der Hülle 40 einzuschrumpfen, und die am Umfang auftretende
Spannung verformt den viereckigen Klotz 39 zu einem Klotz mit kreisförmigem Querschnitt.
Der Durchmesser des Kreises, den die Hülle nach unbeschränktem Einschrumpfen einnehmen
würde, ist wiederum so gewählt, daß er größer ist als der Abstand A zwisehen den
Leitern 36 und 37. Beim Einschrumpfen erstreckt sich daher die Klotzanordnung 38
über den gesamten Abstand A und wird abgeplattet, wenn er die gegenüberliegenden
Wände der Leiter 36 und 37 berührt. Nach Vollendung des Schrumpfvorganges ist das
härtbare Material des Klotzes 39 immer noch in einem plastischen oder verformbaren
Zustand. Bei weiterer Erwärmung wird jedoch der Klotz 39 zu einer harten Masse gehärtet,
die einen druckfesten Abstandshalter zwischen den durch eine Verschnürung
10 zusammengehaltenen Leitern bildet.