DE1299357B

DE1299357B - Magnetischer Nutverschluss fuer elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE1299357B
Application number: DE1965S0098328
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Fritz; Dipl-Phys Heinz; Keuth; Weigel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-07-21
Filing date: 1965-07-21
Publication date: 1969-07-17
Also published as: DK114634B; BE684395A; NL6606970A; AT257739B; NL146658B; SE307988B; GB1107485A

Description

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Nach der Hauptpatentanmeldung besteht ein haftende Oxyde zu reduzieren. Dabei erfolgt auch magnetischer Nutverschluß für elektrische Ma- die mechanische Entspannung der Eisenteilchen,
schinen aus einer aus härtbarem Kunstharz mit Die Brauchbarkeit der beschriebenen Massen für Eisenpulver gemischten Masse, die durch die Nut- Nutverschlüsse beruht auch darauf, daß sie nach mündung unter Druck im verformbaren pastenförmi- 5 dem Einbringen in die Nut durch die nachfolgende gen Zustand in den bei eingelegter Wicklung ver- Behandlung ihr Volumen praktisch nicht verändern, bleibenden freien Raum oberhalb der Wicklung bis so daß die innige Verzahnung der Masse mit den Unzur Nutmündung gefüllt ist und in der Nut aushärtet. ebenheiten der Nutwände nach dem Aushärten und Solche Nutverschlüsse sind mit besonderem Vorteil auch weiterhin im Betrieb erhalten bleibt,
für Nuten im Läufer verwendbar, da sie den magne- io Die Massen nach den folgenden Beispielen enttisch bedingten Rüttelkräften und den Fliehkräften halten keine physiologisch bedenklichen Bestandteile, sicher standhalten, so daß kein Lockern und Herausfallen der Nutverschlüsse mehr eintreten wird. Bei Beispiel 1
den bei normaler Temperatur pastenförmigen Massen

kann es jedoch vorkommen, daß sie bei der zum 15 90,7 g Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, Aushärten notwendigen Temperatur in einen fließ- 121,2 g eines flüssigen Diepoxydharzes der Basis Bisfähigen Zustand geraten und unter Umständen aus phenol A (Epoxydäquivalent 190), 36,4 g hochder Nut wieder auslaufen können, bevor der Aus- disperses Siliciumdioxyd und 751,7 g Schwammhärtungsprozeß beendet ist. eisenpulver mit einer Korngröße von 40 bis 100 μΐη

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Möglichkeit 20 ergeben nach 15minütiger inniger Vermischung in auszuschalten, was nach der Erfindung dadurch ge- einem Kneter eine sehr gut streichfähige Masse, die lingt, daß der Masse ein sie versteifender Stoff (Steif- auch bei erhöhter Temperatur ihre Standfestigkeit macher) beigemengt ist. Der Steifmacher sichert die beibehält und auf geneigten Flächen nicht abläuft, pastenförmige Konsistenz der Masse auch bei der Diese Standfestigkeit wird durch das Siliciumdioxyd Aushärtungstemperatur. Bei der Auswahl der Steif- 25 als Steifmacher bewirkt. Außer dem Siliciumdioxyd macher ist so zu verfahren, daß sich die erforder- hat hier auch das Eisenpulver noch eine beschleulichen Eigenschaften der Masse hinsichtlich ihrer rügende Wirkung auf die Härtung, die bei 130° C Standfestigkeit bei Erhalt einer für die Bearbeitung etwa 10 Stunden dauert, wonach eine Warmformgünstigen Konsistenz verbessern lassen. Je nach der beständigkeit nach Martens von 85° C erreicht Art der für die Masse verwendeten Stoffe ergeben 30 wird. Durch Tempern der Mischung bei 130° C läßt sich dann unterschiedliche Zeiten für die leichte sich nach 70 Stunden Temperzeit eine Warmform-Verarbeitbarkeit der Masse und unterschiedliche beständigkeit von 140° C erreichen.
Härtungszeiten sowie unterschiedliche Warmform- Diese Masse hat im ausgehärteten Zustand eine beständigkeiten. maximale Permeabilität von 6 [G/Oe] und einen

Für eine pastenförmige, gut verarbeitungsfähige 35 spezifischen elektrischen Widerstand von etwa Masse zum leichten Herstellen eines Nutverschlusses 15 [Ω · cm] sowie einen hohen positiven Temperaturnach der Erfindung muß auch berücksichtigt werden, koeffizienten des elektrischen Widerstandes,
daß eine gute magnetische Leitfähigkeit bei möglichst Eine Beschleunigung der Aushärtung läßt sich bei niedriger elektrischer Leitfähigkeit und leichter Ver- diesem Beispiel durch den sonst üblichen Zusatz von formbarkeit bei ausreichend hoher Standfestigkeit 40 tertiären Aminen, z. B. Benzyldimethylamin, wegen und letztlich auch eine hohe mechanische und ther- des Siliciumdioxyds nicht erreichen. Wenn eine mische Festigkeit gegeben ist. Die gute magnetische schnellere Aushärtung erwünscht ist, kann besser Leitfähigkeit hängt dabei von der Art und Menge des eine Masse nach Beispiel 2 verwendet werden,
in die Masse einbringbaren magnetisch leitenden

Pulvers ab. Die möglichst geringe elektrische Leit- 45 Beispiel 2
fähigkeit zwecks Verminderung der Wirbelstromverluste wird im Zusammenwirken mit dem isolieren- 250 g Epoxydharz nach Beispiel 1, 187 g Anhydrid den Epoxydharz dadurch noch unterstützt, daß der nach Beispiel 1, 1780 g Eisenpulver nach Beispiel 1 Masse magnetisch leitfähige, elektrisch isolierende und 150 g Aluminiumsilikat (spezifisches Gewicht anorganische Stoffe in Pulverform beigemengt wer- 50 1,9 bis 2,0; Schüttgewicht 70 bis 80 g/l) werden den, die die Eisenteilchen voneinander trennen. Bei 20 Minuten in einem Kneter gut vermischt und dabei Verwendung von Ferritpulver mit der allgemeinen eine leicht verstreichbare Masse gleicher magne-Formel MeO · Fe₂O₃ (Me = zweiwertiges Metall) tischer und elektrischer Eigenschaften wie bei Beioder elektrisch isolierendem Magnetpulver anderer spiel 1 erhalten. Die gute Streichfähigkeit dieser Art allein oder in Verbindung mit hochdispersen 55 Masse ist auf die Verwendung von Aluminiumsilikat anorganischen Füllstoffen oder organischen Steif- zurückzuführen.

machern, insbesondere in Form von Metallseifen, Nach einer Härtezeit von 10 Stunden bei 130° C

werden diese magnetisch leitfähigen Füllstoffe als ergibt sich eine Warmformbeständigkeit von 107° C,

elektrische Isolierung der Eisenteilchen als magne- die auch durch ein anschließendes Tempern bei der

tisch leitfähige Substanz und als Steifmacher aus- 60 Temperatur von 130° C nur geringfügig auf 111° C

genutzt. erhöht werden kann. Die Härtung wird durch das

Besonders hohe Permeabilität der ausgehärteten bereits erwähnte Aluminiumsilikat beschleunigt, so

Masse läßt sich dadurch erreichen, daß die Eisen- daß hier im Gegensatz zum Beispiel 1 schon nach

teilchen in reduzierender Atmosphäre geglüht und in einer Stunde bei 130° C Härtungstemperatur eine

an sich bekannter Weise mechanisch entspannt wer- 65 solche Festigkeit erreicht wird, daß die Masse nicht

den. Hierzu kann das Eisenpulver vorzugsweise in mehr eindrückbar ist.

einem Temperaturbereich von 700 bis 850° C in Zur Steuerung der Härtungsbeschleunigung durch

trockenem Wasserstoff geglüht werden, um an- Aluminiumsilikat kann ein Teil des Aluminium-

silikats durch einen völlig inerten Stoff, beispielsweise Specksteinpulver, ersetzt sein, wie dies im Beispiel 3 gebracht ist.

Beispiel 3

250 g Epoxydharz nach Beispiel 1, 187 g Anhydrid nach Beispiel 1, 1780 g Eisenpulver nach Beispiel 1, 90 g Aluminiumsilikat und 60 g Specksteinpulver werden 20 Minuten in einem Kneter innig vermischt. Diese Mischung ergibt nach 3 Stunden bei Härtungstemperatur von 130° C bereits eine völlig ausreichende Festigkeit von mindestens 400kp/cm². Diese Masse hat den Vorteil, daß sie wesentlich langer verarbeitungsfähig als die Masse nach Beispiel 2 ist, bei gleichen magnetischen und elektrischen Eigenschaften wie bei Beispiel 1. So muß die Masse nach Beispiel 2 innerhalb etwa 10 Stunden verarbeitet, d. h. in den Nuten eingebracht werden, wogegen dies bei der Masse nach Beispiel 3 noch nach 4 Tagen möglich ist.

Um die nicht immer vorhersehbaren Einflüsse der nicht gleichbleibenden alkalischen Reaktionen des Aluminiumsilikats auf die Härtung auszuschließen, kann die Verwendung von Calciumsilikat vorteilhaft sein.

Beispiel 4

250 g Epoxydharz nach Beispiel 1, 187 g Anhydrid nach Beispiel 1, 1780 g Eisenpulver nach Beispiel 1 und 150 g Calciumsilikat werden 20 Minuten in einem Kneter gut vermischt. Diese Masse ist nach 10 Stunden bei 130° C ausgehärtet. Durch die Beimengung von 1,2 g Benzyldimethylamin als Beschleuniger läßt sich die so erhaltene Masse bei 130° C in 75 Minuten aushärten. Die magnetischen und elektrischen Eigenschaften sind die gleichen wie bei Beispiel 1.

An Stelle der hochdispersen anorganischen Füllstoffe, wie Siliciumdioxyd, Titandioxyd, Aluminiumsilikat, Calciumsilikat, Specksteinpulver oder elektrisch isolierendes Magnetpulver aus Eisenoxyd oder aus Ferrit, ist es auch möglich, organische Steifmacher zu verwenden. Hierzu eignen sich Metallseifen, wie das folgende Beispiel zeigt.

Beispiel 5

250 g Epoxydharz nach Beispiel 1, 187 g Anhydrid nach Beispiel 1, 2720 g Eisenpulver nach Beispiel 1 und 82 g Zinknaphthenat werden 15 Minuten in einem Kneter innig vermischt, wobei sich eine gut streichfähige Masse ergibt, die nach 10 Stunden bei 130° C ausgehärtet ist. Durch die Verwendung der genannten Metallseife läßt sich ohne Verschlechterung der Verarbeitungseigenschaften der Masse der Anteil an Magnetpulver und damit der Permeabilität noch beträchtlich (etwa 10 bis 12 [G/02]) erhöhen. Wenn z. B. eine hohe Warmformbeständigkeit erwünscht ist, wird man eine Masse nach Beispiel 6 nehmen.

Beispiel 6

210 g eines bei Raumtemperatur flüssigen cycloaliphatischen Epoxydharzes (Epoxydäquivalent 170), 180 g Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, 1600 g Eisenpulver nach Beispiel 1, 137 g eines aus gleichen Gewichtsteilen bestehenden Gemisches aus Aluminium- und Calciumsilikat und 5 g eines Beschleunigers, der aus einer Lösung von Natriumhydroxyd in zwei- und dreiwertigen Alkoholen besteht, werden in einem Kneter 20 Minuten gut vermischt, wodurch sich eine gut verstreichbare Masse hoher Standfestigkeit erreichen läßt, die nach 10 Stunden bei 130° C ausgehärtet ist und eine Warmformbeständigkeit von 140⁰C hat. Durch Nachtempern bei 150° C kann nach 6 Stunden diese Warmformbeständigkeit auf

ίο 190° C erhöht werden. Magnetische und elektrische Eigenschaften entsprechen der Masse nach Beispiel 1 bis 4.

Eine in den wesentlichsten Punkten der geforderten Eigenschaften besonders günstige Masse, die eine hohe Warmformbeständigkeit und eine überaus große Gebrauchsdauer aufweist, ist im Beispiel 7 angegeben.

Beispiel 7

In 138,9 g eines bei Raumtemperatur flüssigen cycloaliphatischen Epoxydharzes (Epoxydäquivalent 153) werden unter Erwärmen auf 60° C 11,1 g Bortrifluorid-Piperidin-Komplex aufgelöst. Dann werden in diese Harz-Härter-Mischung 70 g Titandioxyd (Schüttgewicht 120 g/l) und 780 g Eisenpulver nach Beispiel 1 eingearbeitet und 15 Minuten in einem Kneter gut durcheinandergeknetet. Hierbei erhält man eine Masse, die nach 10 Stunden bei 130° C eine Warmformbeständigkeit von 140° C hat. Durch Nachtempem bei 130° C steigt sie nach 72 Stunden auf 170° C an. Diese Masse hat eine Gebrauchsdauer von mehreren Wochen, innerhalb deren sie bei üblicher Lagerung leicht und gut verarbeitet, d. h.

in die Nuten eingebracht werden kann. Durch die Verwendung von Titandioxyd wird die Masse bis zu einem Maße thixotrop, so daß die in die Nuten eingefüllte und noch ungehärtete Masse durch Rüttelkräfte vorübergehend in einen zähflüssigen Zustand gebracht werden kann, wodurch sie besonders gut in die Unebenheiten der Nutwände eindringt. Auf diese Weise hat der ausgehärtete Nutverschluß einen besonders festen Sitz in der Nut.
Außer den genannten Epoxydharzen lassen sich auch andere Epoxydharze, wie z. B. solche auf der Basis von Cyanursäure oder Isocyanursäure, verwenden. Je nach den geforderten Endeigenschaften wird man entsprechende Bindemittel auswählen.
Als Steifmacher können auch Polyamide verwendet werden. Man kann auch die magnetischen Eigenschaften der in Beispielen 1 bis 7 genannten plastischen Massen durch die Wahl des magnetisch leitfähigen Pulvers beeinflussen.

Beispiel 8

Durch Verwendung eines feinkörnigen Eisenpulvers läßt sich der Eisengehalt und damit die Permeabilität beträchtlich erhöhen, wobei allerdings der spezifische elektrische Widerstand absinkt. In die Harz-Härter-Mischung nach Beispiel 7 werden 70 g Titandioxyd und 930 g eines feinkörnigen Schwammeisenpulver mit einer Teilchengröße <Ξ 40 μπα eingearbeitet. Es ergibt sich eine Masse mit erhöhtem Eisengehalt, die ebenso leicht zu verarbeiten ist wie die Masse nach Beispiel 7. Die Maximalpermeabilität wird durch die Erhöhung des Eisengehalts auf etwa 10 erhöht.

Beispiel 9

Bringt man eine plastische Masse nach den Beispielen 1 bis 8 unter hohem Druck, beispielsweise 100 kp/cm², in die Nuten der Maschine ein, so wird ein Teil des Bindemittels ausgetrieben und in die Hohlräume zwischen den Blechen des Blechpakets und die sonstigen in der Nut vorhandenen Hohlräume gedrückt. Hierdurch wird die Verzahnung zwischen Nutverschluß und Blechpaket noch inniger und die Permeabilität des Nutverschlusses selbst auf das Zwei- bis Dreifache erhöht. Der spezifische elektrische Widerstand sinkt dabei ab.

Eine weitere Verbesserung der mechanischen und magnetischen Eigenschaften der Masse nach der Erfindung läßt sich dadurch erreichen, daß der Kentvorgang unter Vakuum erfolgt. Es hat sich gezeigt, daß dadurch die ausgehärtete Masse eine um mindestens 50% höhere Biegefestigkeit aufweist.

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetischer Nutverschluß für elektrische Maschinen, bestehend aus einer aus härtbarem Kunstharz mit Eisenpulver gemischten Masse, die durch die Nutmündung unter Druck im verformbaren pastenförmigen Zustand in den bei eingelegter Wicklung verbleibenden freien Raum oberhalb der Wicklung bis zur Nutmündung diesen füllend eingebracht und in der Nut ausgehärtet ist, nach Patentanmeldung P 12 88 186.-6-32, dadurch gekennzeichnet, daß der Masse ein sie versteifender Stoff (Steifmacher) beigemengt ist.

2. Nutverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steifmacher hochdisperse anorganische Füllstoffe, wie Siliciumdioxyd, Titandioxyd, Aluminiumsilikat, Calciumsilikat, Specksteinpulver oder elektrisch isolierendes Magnetpulver oder Mischungen dieser Stoffe der Masse aus Harz und Eisenpulver beigegeben sind.

3. Nutverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß organische Stoffe in Form von Metallseifen der Masse beigemengt sind.

4. Nutverschluß nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch isolierende Magnetpulver als Isolierkörper zwischen den Teilchen des elektrisch leitenden Magnetpulvers mitbenutzt ist.

5. Nutverschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitendes Magnetpulver in reduzierender Atmosphäre geglühte und entspannte Eisenteilchen dienen.

6. Nutverschluß nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Härtungsbeschleuniger der Masse zugesetzt sind.

7. Nutverschluß nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten der Masse unter Vakuum durcheinandergeknetet sind.