DE1463870B2

DE1463870B2 - Vorrichtung zur ausbildung einer isolierschicht in statornuten

Info

Publication number: DE1463870B2
Application number: DE1964G0041091
Authority: DE
Inventors: Norman August; Kerr Robert Oscar; Fort Wayne Ind. Bender (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1963-07-15
Filing date: 1964-07-15
Publication date: 1976-05-13
Also published as: DE1463870A1; SE316826B; NL6408065A; US3355309A; JPS4017144B1; GB1061395A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Isolierschicht durch Auftragen eines schmelzbaren und aushärtbaren Isolier-Pulvers mittels Düsen auf die Wände axial verlaufender Nuten, Stirnflächen und Nutkanten von jeder Seite eines auf die Schmelztemperatur des Pulvers erhitzten Magnetkerns einer dynamoelektrischen Maschine, wobei der Magnetkern relativ zu den Düsen drehbar gehaltert ist und das Pulver während der Relativdrehung zwischen den Düsen und dem Magnetkern von jeder Seite des Magnetkerns in entgegengesetzter Richtung auf die Seitenflächen der Nuten, Stirnflächen und die Nutkanten auftragbar ist.

Induktionseinrichtungen wie dynamoelektrische Maschinen enthalten im allgemeinen einen oder mehrere Kerne aus magnetischem Material, die mit einer Reihe von Nuten zur Aufnahme der Erregerwicklungen versehen sind. Diese Wicklungen sind gewöhnlich aus einer Anzahl von Windungen von Leiterdrähten zusammengesetzt, die einen dünnen Überzug aus einem Isoliermaterial besitzen. Da die Kerne normalerweise eine Schichtung dünner Lamellen aufweisen, die aus magnetischem Blechmaterial ausgestanzt sind, besitzen die Kanten der Lamellen besonders an den Eintrittsöffnungen der Nuten auf jeder Seitenfläche des Kerns Grate und andere scharfe Vorsprünge, welche beim Ausstanzen gebildet wurden. Diese Vorsprünge können Durchschläge der Drahtisolierung

ίο verursachen, wenn sie nicht geeignet mit Isoliermaterial bedeckt sind, was zu einem Kurzschluß der Leiterdrähte führen kann. Ferner muß eine widerstandsfähige und keine Löcher aufweisende Grundisolierung zwischen dem Kern und der Wicklung vorgesehen werden, die einen hinreichend dünnen Querschnitt aufweist, um eine optimale Ausnutzung der Nuten zur Aufnahme der Seiten der Wicklungenzu ermöglichen, die jedoch bei den maximalen Betriebstemperaturen der Maschine keine Beschädigungen erfahren darf. Es ist ferner wünschenswert, wenn nicht gar notwendig, daß die Grundisolierung eine hohe Durchschlagsfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Stöße und Feuchtigkeit sowie sehr gute elektrische Ei- / genschaften aufweist.

Eine der besten Lösungen in den vergangenen Jahren zur Herstellung der Grundisolierung besteht vom Standpunkt der Vielseitigkeit bei der Kernherstellung und der allgemeinen Qualität des Produkts darin, daß ein isolierendes Überzugsmaterial wie Epoxydharz als Pulver auf freiliegende und erhitzte Oberflächen des Kerns aufgetragen wird. Das aufgetragene Pulver schmilzt, fließt etwas bei der Gelbildung und härtet schließlich zu einer zusammenhängenden, auf den vorher erhitzten Wänden anhaftenden Schicht aus. Im Handel verfügbare Überzugsmaterialien, welche die erwähnten elektrischen und mechanischen Eigenschaften aufweisen, schmelzen und fließen normalerweise zwischen 190 und 232° C. Deshalb wird der Kern gewöhnlich mindestens auf eine Temperatur im oberen Teil dieses Temperaturbereiches erhitzt, wobei die genaue Temperatur von verschiedenen Faktoren abhängig ist, z. B. von dem speziellen verwendeten Material, der Temperaturbeständigkeit des Materials und den Eigenschaften bei der Gelierung, also von seiner Eigenschaft während der Gelbildung zu fließen.

Diese Eigenschaft wird direkt von der Wärmemenge beeinflußt, welche von den Oberflächen abgeleitet wird, auf denen das Material aufgetragen wurde.

Bisher bestand eine praktische Schwierigkeit bei der Ausbildung einer vollständig zufriedenstellenden einheitlichen Isolierschicht auf den gewünschten Stellen des Kerns. Um die Wicklungen von dem Kern geeignet zu isolieren, müssen bei den meisten Verwendungszwecken von Kernen für dynamoelektrische Maschinen die zusammenhängenden Schichten, welche die Wicklungsnuten, die Stirnflächen und die Nutkanten an den Stirnflächen bedecken, eine Querschnittsdicke zwischen 0,2 und 0,4 mm besitzen. Eine keine Löcher aufweisende, einheitliche Isolierschicht von 0,25 mm Dicke wird gewöhnlich als ideal angesehen, da sich dadurch nicht nur die erforderlichen mechanischen und elektrischen Eigenschaften ergeben, sondern auch eine optimale Ausnutzung der verfügbaren Nutquerschnittsfläche zur Aufnahme der Wicklungen ermöglicht wird. Dies ist besonders kritisch bei Kernen für Klein- und Kleinstmotoren mit geringen Schichtlängen, beispielsweise weniger als 3,25 cm, die Nuten mit unregelmäßigen Formen und kleinen

Querschnittsflächen aufweisen.

Bei den nach dem Wirbelbettverfahren arbeitenden Vorrichtungen, wie sie in der FR-PS 1329344 und der US-PS 3 093 510 beschrieben sind, zur Ausbildung von Überzügen aus im Handel erhältlichen Epoxyharzen variiert die in den Nuten gebildete zusammenhängende Isolierschicht von einer maximalen Dicke in der Nähe, aber nicht direkt auf der Nutkante bis zu einer minimalen Dicke nahe der Kernmitte. Der Unterschied beträgt normalerweise mehrere Hundertstel Millimeter und ist bei Kernnuten mit ungewöhnlichen Wandausbildungen und kleinen Querschnittsflächen sogar noch größer. Dadurch wiederum wird eine gute Ausnutzung des Nutraumes verhindert, selbst wenn angenommen wird, daß das Minimum von 0,2 mm in der Nutmitte vorhanden ist. Ferner beträgt bei bekannten Vorrichtungen die Schichtdicke, die die Nutkanten überdeckt, etwa 45 bis 60% der durchschnittlichen Dicke, die in den Nuten erhalten wird. Deshalb muß zur Erzielung einer entsprechenden Kantenbedeckung die Schichtdicke in den Nuten so groß wie möglich gehalten werden, wodurch der zur Aufnahme der Wicklungsspulen verbleibende Bereich weiter verkleinert wird.

Andere die Art der Isolierschicht direkt beeinflussende Faktoren, wenn die Schicht mit im Handel erhältlichen Isoliermaterialien hergestellt wird, sind die hohe Geschwindigkeit, mit der die Temperatur der Nutwände und der Seitenflächen des Kerns bei Umgebungsbedingungen abnimmt und der unterschiedliehe Wärmeverlust zwischen den Nutwänden in der Mitte des Kerns und in der Nähe des Kernrandes. Beispielsweise fällt bei den meisten Kernkonstruktionen für Klein- und Kleinstmotoren die Temperatur der zu überziehenden Flächen am Rand des Kerns von 230° C auf weniger als die minimale Temperatur von 190° C in etwas mehr als drei Minuten ab, was von der Kernmasse und der freiliegenden Gesamtoberfläche abhängt, die zur Wärmeableitung vom Kern zur Verfügung steht. In Kernen mit einer geringen Schichtlänge (z.B. von weniger als 3,25 cm) und einer geringen Masse (weniger als 1,4 kg) tritt derselbe gesamte Temperaturabfall auf der zu überziehenden Oberfläche in weniger als einer halben Minute auf. Bei vielen bekannten Verfahren wurde die schon sehr große Abkühlungsgeschwindigkeit vorerhitzter Kerne auf eine Temperatur unter der kritischen Temperatur von 190° C sogar noch vergrößert, wodurch die Zeitspanne weiter verkürzt wurde, in welcher das Überzugsmaterial richtig schmilzt und zu einer zusammenhängenden Schicht geliert. Dadurch werden nicht nur die Qualität und die Hafteigenschaften der erhaltenen Schicht nachteilig beeinflußt, sondern auch die Vielseitigkeit und Anpassungsfähigkeit des Verfahrens bei einer Massenproduktion des Kerns begrenzt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Beschichten mit gewünschter Dicke von zu isolierenden Flächen von Statorkernen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Aufnahme eines Statorkerns ein Halter vorgesehen ist, auf dem axial verlaufende Vorsprünge ausgebildet sind, die zwischen die Nutöffnungen ragen und die Nutwände in der Nähe der Nuteingänge gegen einen Pulverschlag abdecken und daß jeweils zwei Düsen derart einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind, daß sie gleichzeitig auf die gleiche Nut gerichtet sind, wobei durch das Zusammentreffen der aus jeder Düse austretenden Strömungen das Isolierpulver innerhalb einer einzelnen Nut verwirbelbar ist.

Für eine gleichmäßige Beschichtung in gewünschter Dicke ist es besonders vorteilhaft, wenn zwischen dem Statorkern und den Düsen eine Relativdrehung hergestellt wird, die einer Lineargeschwindigkeit zwischen dem Statorkern und den Düsen zwischen 1,25 und 7,60 cm/Sek. entspricht. Die sich jeweils gegenüberliegenden Düsen können in Umfangsrichtung auch leicht versetzt angeordnet sein.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Düsen jeweils mit einem Leitblech versehen, um bei Kernen mit großen Nuten das aus den Nutenden austretende Isolier-Pulver zurückzuleiten.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die aus den gegenüberliegend angeordneten Düsen austretenden, Isolierpulver enthaltenden Strömungen in den durch den Halter abgedeckten Statornuten zusammenstoßen und eine Wirbelbewegung in den Statornuten erzeugen, wodurch allen Stellen eine praktisch gleiche Menge Isolierpulver zugeführt wird. Darüber hinaus wird an Stellen, an denen sich zu viel Isolierpulver abgesetzt hat, diese überschüssige Menge wieder von der Wirbelbewegung mitgerissen, um sich dort abzusetzen, wo das Isolierpulver sofort schmilzt und geliert. Dadurch wird an allen gewünschten Stellen der Statornuten eine gleichförmige, zusammenhängende und keine Löcher aufweisende Beschichtung gewünschter Dicke erzielt. Als Isolierpulver können übliche im Handel erhältliche Harze Verwendung finden, die in dem Temperaturbereich von 190° C bis 232° C schmelzen und Gel bilden. Ferner kann gemäß der Erfindung die Schutzschicht in einem kurzen Zeitraum ausgebildet werden, ohne daß die schon schnellen Wärmeverluste des vorher erhitzten Kerns beim Überziehen erhöht werden, während das normalerweise vorhandene Temperaturgefälle zwischen der Mitte der Nuten und ihren Enden auf einem Minimum gehalten wird. Dadurch kann eine sowohl hinsichtlich der Anhaftung der Schicht an den Kernwänden als auch hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Schichtdicke verbesserte Schicht erhalten werden. Ferner werden die erwähnten Vorteile durch eine Vorrichtung erzielt, die Vielseitigkeit, Anpassungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit bei der Massenproduktion von Kernen ermöglicht.

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht der Haltevorrichtung und der Anordnung zur Abdekkung bei der Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht auf die Stirnseite eines Statorkerns, woraus die relative Lage der Einrichtungen zum Auftragen des Pulvers und des Kerns ersichtlich ist,

Fig. 3 eine vergrößerte, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht der Teile der Vorrichtung gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung, woraus die bevorzugte Weise ersichtlich ist, in der die zum Auftragen des Pulvers dienenden Einrichtungen zusammenarbeiten, um das Pulver auf ausgewählte Wände der Nuten sowie Kanten und Seitenflächen eines Statorkerns aufzutragen,

Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht eines Statorkerns, dessen ungewöhnlich große Nuten überzogen werden sollen und

Fig. 5 einen vergrößerten Teilschnitt durch eine auf einem Kern ausgebildete Isolierschicht.

In Fig. 1 ist ein Halter 20 der bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, mit der pulverisiertes Isoliermaterial auf die erhitzten Wände der Nuten, Stirnflächen und Nutkanten eines Statorkerns 10 aufgetragen wird, um eine zufriedenstellend anhaftende und isolierende Schutzschicht auszubilden. Der Halter 20 dient dazu, die zu überziehenden Teile des Kerns entlang einer vorher bestimmten Bogenbahn an einer Anzahl von Einrichtungen 70 (siehe Fig. 4) zum Auftragen von Pulver vorbei zu bewegen, und zwar mit einer vorherbestimmten Winkelgeschwindigkeit, wie im folgenden noch näher erläutert werden soll. Der Halter 20 dient ferner als eine Maske für diejenigen Stellen der Kernbohrungen 12, an denen kein Überzug erwünscht ist. Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der Halter 20 eine tragbare, in sich abgeschlossene abnehmbare Einheit, welche eine längliche zentrale Spindel 21 aufweist, die mit einem vergrößerten Abschnitt 22 versehen ist, welcher einen Zylinder 23 beispielsweise durch einen Paßsitz starr haltert. Einstückig mit dem Zylinder 23 sind Scheiben 24 ausgebildet, die an jedem Ende vorgesehen sind, sowie eine mittlere Scheibe 25, die einen etwas kleineren Durchmesser als die Scheiben 24 besitzt. Ein keine Löcher aufweisendes flexibles Ring- oder Hülsenglied 27, das an der Kernbohrung 12 angreifen kann, paßt über die Ränder der Scheiben 24 und umgibt den Zylinder 23 und begrenzt mit diesem zusammen einen Hohlraum 26. Ein Flansch 28 an jedem Ende des Gliedes 27 ist zwischen eine Seite der Scheibe 24 und eine Beilegscheibe 29 gelegt, wobei die Teile in ihrer Anordnung fest aneinander zwischen einer Schulter 31 am vergrößerten Abschnitt 22 und eine Mutter 32 gehaltert werden, welche auf das Ende 33 der Spindel aufgeschraubt ist. Um einen festen dichtenden Eingriff zwischen den Teilen zu gewährleisten, kann jeder Flansch 28 ringförmige Vorsprünge aufweisen, welche in komplementären Rinnen 36 geeignet aufgenommen sind, die in den zugeordneten Seiten der Scheiben 24 und der Beilegscheiben 29 vorgesehen sind. Vorzugsweise besteht das Ring- oder Hülsenglied 27 aus einem Material, das nicht nur gegen die Temperatur des vorgewärmten Kerns unempfindlich und undurchlässig für das Pulver zur Ausbildung der Schicht ist, was beispielsweise bei geformtem Silikongummi der Fall ist, sondern auch eine verhältnismäßig niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt, so daß es nicht unnötig Wärme von dem Kern ableitet, zu dessen Halterung es dient. Das flexible Ring- oder Hülsenglied 27 ist zwischen einer zurückgezogenen und einer aufgeblasenen oder ausgebreiteten Lage beweglich.

In der zurückgezogenen Lage ist der Außendurchmesser des Gliedes 27 geringer als der Bohrungsdurchmesser des Kerns, um einen einfachen Zusammenbau des Kerns und des Halters zu ermöglichen. Die mittlere Scheibe 25 stellt eine zentrale Stütze für den Kern dar, wenn die Anordnung zurückgezogen wird. Beim Ausdehnen wird der Abschnitt des Gliedes 27 zwischen den Scheiben 24 auf der gesamten Länge fest gegen die Kernbohrung 12 gedrückt. Dadurch wird die Oberfläche der Bohrung bedeckt, um diese zu maskieren, wodurch sich ein zum Abstützen dienender Eingriff mit dem Kern ergibt. Gewünschtenfalls kann eine Anzahl axialer Rippen 37 auf der Umfangsfläche des Gliedes ausgebildet sein, welche in die Nutöffnungen in der Bohrung passen und diese verschließen, um die feste Halterung und das Abdecken des Kerns in diesem Bereich zu verstärken. Beispielsweise kann Druckluft als Druckmittel Verwendung finden, um das flexible Glied 27 von der zurückgezogenen Lage in die ausgedehnte Lage zu bewegen. Zu diesem Zweck ist das Spindelende 38 mit einem üblichen Schnellschlußventil 41 versehen, um die Druckmittelströmung zu und von dem Hohlraum 26 über

ίο den Kanal 42 der Spindel, das Kniestück 43 und die Leitung 44 zu steuern, welche durch die Beilegscheibe 29 und die Scheibe 24 in den Hohlraum ragt. Eine Bewegung der Ventilhülse 46 in axialer Richtung (nach links in Fig. 1) öffnet das Ventil, so daß es mit einer nicht dargestellten Druckquelle in Verbindung gelangt, um das flexible Glied 27 auszudehnen, oder um das Druckmittel aus dem Hohlraum 26 abzuleiten und das Glied zu entspannen, wenn die Entfernung des Kerns erwünscht ist.

Um den Halter 20 in Drehung zu versetzen und die zu überziehenden Kernoberflächen entlang eines vorherbestimmten bogenförmigen Weges zu führen (wie noch näher erläutert werden soll), ist die Spindel 21 abnehmbar mit einem geeigneten Antrieb wie einem Elektromotor verbunden, der mit einem Unter-Setzungsgetriebe in Verbindung stehen kann. Dessen Antriebswelle greift in eine hexagonale Aussparung 57 in dem vergrößerten Abschnitt 22 der Spindel 21 ein, um die Komponenten für eine Drehung zu koppein. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist der Halter 20 auf einer Wellenverlängerung 56 durch einen Stift 61 verriegelt, welcher an einem Ende an der Beilegscheibe 29 starr befestigt ist. Das andere Ende des Stifts ist an der Stelle 62 gerillt und ragt in eine Öffnung 63 des Bunds 64, der an der Welle befestigt ist. Ein elastischer Ring 65 steht mit der Öffnung 63 in Verbindung, um in die Rille 62 zum Zwecke der Halterung des Stifts einzutreten. Zur Vereinfachung des Aufbaus entspricht die Anzahl von Öffnungen 63 in dem Bund 64 den Seiten der Verlängerung 56, so daß der Stift unabhängig von der relativen Lage des Halters 20 und der Verlängerung 56 stets in eine öffnung hineingelangt. Eine plötzliche axiale Bewegung des Halters 20 relativ zu dem Bund 64 entfernt den Stift von dem Ring, so daß die Teile einfach ausgekoppelt werden können. .

Insbesondere aus Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, wie die Einrichtung 70 zum Auftragen von Pulver bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist.

Zwei Paare von gleichen und zusammenarbeitenden Einrichtungen A, B und C, D sind neben der Bewegungsbahn der zu überziehenden Kernbereiche vorgesehen. Der Einfachheit halber ist nur die Einrichtung B genauer dargestellt. Jede Einrichtung 70 weist ein Gehäuse 72 mit einem axialen Kanal 73 auf, der sich durch das gesamte Gehäuse erstreckt. Ein Düseneinsatz 74 ist im Preßsitz in das Zufuhrende des Gehäusekanals eingesetzt. Eine kegelstumpfförmige Öffnung 75 ist durch den Einsatz in Verbindung mit einer Tülle 77 eines Injektorrohrs 78 vorgesehen. Dieses Rohr ist in dem Kanal 73 direkt hinter, aber in einem Abstand von dem Einsatz 74 angeordnet und erstreckt sich über die Begrenzungen des Kanals. Der größte Querschnitt der Einsatzöffnung liegt an deren Mundstück 76. Am von der Tülle 77 des Injektorrohrs 78 entfernten Ende ist eine öffnung 79 zur Luftzufuhr vorgesehen, die mit einem üblichen, nicht dargestellten Druckmittelbehälter über eine Druckmittelleitung

80 verbunden ist. Eine Eintrittsöffnung 82 für Pulver ist in dem Kanal 73 in der Nachbarschaft der Tülle 77 und dem zugeordneten Ende der Öffnung 75 ausgebildet. Diese Öffnung ist über einen Schlauch 83 mit einem geeigneten Vorrat von Isolierpulver 84 verbunden, wie beispielsweise mit einem bekannten Wirbelbett. Das Pulver 84 aus dem Vorratsbehälter kann in einfacher Weise abgezogen und über Venturi-Düsen in den Luftstrom eingeführt werden, wenn die Luft von der Tülle 77 vorbei an der Öffnung 82 in die Öffnung 75 strömt. Das Pulver wird aus der Öffnung 75 ausgestoßen und von dem Mundstück 76 in Form einer dichten Masse auf dem Statorkern 10 gerichtet. Die genaue Art der Aufbringung soll im folgenden noch näher erläutert werden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Einrichtungen 70 zur Zufuhr von Pulver in Paaren angeordnet. Aus noch näher zu erläuternden Gründen sind die Zufuhrmundstücke 76 der Paare A und B bzw. C und D angrenzend an jede Seite der Bogenbahn angeordnet, entlang der sich die Kernnuten bewegen. Ferner sind die Zufuhrmundstücke in jedem zusammenarbeitenden Paar in ihrer Arbeitslage mit ihren Stirnflächen einander gegenüberliegend angeordnet, wie in den Fig. 2 und 3 mit ausgezogenen Linien dargestellt ist. In ihrer Ruhelage, in der sie sich nicht in Betrieb befinden, sind die Einrichtungen außerhalb des Umfangs des Kerns 10 (gestrichelte Linien in den Figuren) angeordnet, damit der Kern 10 und der Halter 20 ohne weiteres mit der Welle 53 gekoppelt und entkoppelt werden können.

Im folgenden soll die bevorzugte Weise näher erläutert werden, in der Pulver 84 auf ausgewählte Bereiche des Kerns 10 durch die dargestellte Vorrichtung aufgebracht werden kann. Nachdem der noch nicht überzogene Kern vorher auf die Temperatur erhitzt wurde, bei der das Überzugsmaterial geeignet schmilzt, fließt und ineinanderfließt (zwischen 190 bis 232° C), wird der Kern auf dem Halter 20 in dessen zurückgezogener Lage angeordnet. Das an Druckluft angeschlossene Ventil 41 wird geöffnet und Luft in den Hohlraum 26 eingelassen, um das flexible Glied 27 in einen festen Eingriff mit der Kernbohrung zu drücken. Der Halter wird dann von der Druckluftquelle getrennt und das Ventil zur Aufrechterhaltung des Drucks in dem Hohlraum 26 geschlossen. Wenn die Einrichtungen 70 in ihrer Ruhelage angeordnet sind, werden der Kern und der Halter mit der Welle 53 gekoppelt. Zu dieser Zeit werden die Einrichtungen 70 in ihre Arbeitslage gebracht. Die Kernnuten werden (durch den Halter 20, die Welle 53 und den Antriebsmotor) um die Achse R (siehe Fig. 2) entlang einer Bogenbahn gedreht, die zwischen jedem Paar zusammenarbeitender Einrichtungen A, B und C, D verläuft.

Die Kernnuten 13 werden an den Mundstücken 76 mit einer vorherbestimmten Drehzahl oder mit einer Lineargeschwindigkeit gedreht, die einen im allgemeinen ungehinderten Eintritt der Pulvermasse in die Nuten von jeder Seite des Kerns gestattet, ohne daß der schon schnelle Wärmeabtransport von dem Kern unnötig erhöht wird. Mit anderen Worten soll keine Luftschranke durch die Relativbewegung der Kernnuten in bezug zu den Zufuhrmundstücken 76 an den Nutkanten 15 gebildet werden, die den Eintritt der Pulvermasse in die Nuten beeinträchtigen würde. Eine dabei auftretende Wechselwirkung würde unter anderem einen Aufbau von Material in den Nuten in der Nähe der, aber nicht auf den Nutkanten 15 bewirken. Ferner sollte die Zufuhr so sein, daß eine Luftbewegung nicht in der Nähe der Nuteingänge und der Kernseiten in solcher Größe verursacht wird, daß ein beträchtlicher Kühleffekt auf diese Oberflächen ausgeübt wird. Ferner sollte der Düsendruck ebenfalls niedrig sein und vorzugsweise zwischen 0,14 und 0,42 kg/cnr liegen. Bei einem Düsendruck von mehr als 0,42 kg/cm² wird eine Verringerung der maximal er-

zielbaren Überzugsdicke und eine Erhöhung des Wärmeverlustes der freiliegenden Oberfläche des Kerns auftreten.

Die Art und Weise, in welcher die im allgemeinen zueinander weisenden Paare von Einrichtungen zum Auftragen von Pulver auf dem rotierenden Kern zusammenarbeiten, soll unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert werden. Während des Niederschiagens des Pulvers prallen die Teilchen der einen Pulvermasse mit den Teilchen der im wesentlichen entgegengesetzten Strömung der anderen Masse in der Nähe der axialen Mitte der Nuten zusammen, wo eine Pulverbarriere oder ein Strömungswiderstand für die entgegengesetzte Strömung erzeugt wird. Wenn, man diese Vorgänge beobachtet, scheinen diese kollidierenden Teilchen eine leichte Turbulenz in den Nuten hervorzurufen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Es wird angenommen, daß wegen dieser Kollision und der sich ergebenden Turbulenz das Pulver gleichmäßig entlang der gesamten erhitzten Nutwände verteilt wird. Diese Turbulenz scheint auch die zentralisierte Wärme in der axialen Mitte abzuleiten, um die Temperatur entlang der Nutlänge gleichmäßiger zu machen. Die von den Kernwänden abgegebene Wärmeenergie bewirkt, daß das auf den Wänden niedergeschlagene Pulver 84 schmilzt und leicht fließt. Das niedergeschlagene Material verschmilzt zu einer im allgemeinen gleichmäßigen, keine Löcher aufweisenden, anhaftenden und zusammenhängenden Schicht, die in Fig. 5 mit der Bezugszahl 84a versehen ist.

Die idealen Beziehungen und die relative Drehung oder Geschwindigkeit zwischen den Einrichtungen 70 und den Kernnuten, um für einen gegebenen Kern durch die Erfindung die maximalen Vorteile zu erreichen, hängen von vielen Variablen ab, u. a. von der Größe der zu überziehenden Stirnfläche des Kerns, den Nutbreiten und den radialen Tiefen, von der Gesamtmasse und der Wärmeaufnahme des Kerns. Es wurde jedoch festgestellt, daß im allgemeinen gesehen die relative Rotationsgeschwindigkeit zwischen den Nuten und den Zufuhrmundstücken um so kleiner sein sollte, desto kleiner die Nutbreite des Kerns ist, um der Pulvermasse eine angemessene Zeit zu geben, von jeder Seite in die Nuten einzudringen und in der Nähe der Nutmitte zusammenzutreffen, ohne die zu überziehenden Oberflächen merklich zu kühlen. Für Kerne mit ungewöhnlich großen Nuten, wie bei dem in Fig. 4 dargestellten Stator 10 mit ausgeprägten Polen, kann jede Einrichtung 70 zur Zufuhr von Pulver mit einer Leiteinrichtung 112 versehen sein, um PuI-ver, das durch die Nuten hindurchgetreten ist, in die Nuten zurückzuführen, wodurch die erforderliche oben beschriebene Pulverbarriere verstärkt wird.

Der genaue axiale Abstand zwischen jedem Mundstück 76 und der zugeordneten Stirnfläche 14 des Kerns ist nicht besonders kritisch, solange die Mundstücke angrenzend an die Nutkanten 15 angeordnet sind. In der Praxis wurde festgestellt, daß unabhängig von der Breite der Kanäle oder Nuten, wenn die

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Mundstücke 76 der Einrichtungen 70 näher als 6 mm an den Stirnflächen 14 des Kerns angeordnet sind, die zum Kern strömende dichte Masse einen angemessenen Aufbau auf den Nutkanten 15 verhindert. Wenn andererseits die Einrichtungen zu weit entfernt von den Nutkanten 15 angeordnet werden, beispielsweise mehr als 8 cm, dann ist die axiale Länge der Nuten begrenzt, die zufriedenstellend überzogen werden kann.

Beim Überziehen von Kernen mit Eisenpaketlängen von mehr als 3,3 cm ist es unabhängig von der Größe der Nuteingänge wünschenswert, die Mundstücke 76 winklig gegeneinander (Fig. 2) in jedem Paar von zusammenarbeitenden Einrichtungen zu versetzen, z.B. 3°. Dies scheint nicht nur dazu beizutragen, das Temperaturgefälle in den Nutwänden auf einem Minimum zu halten, während die Turbulenz des Pulvers in der Nähe der Nutmitte begünstigt wird, sondern es verbessert auch den Überzug, der direkt hinter Hindernissen erzielt wird, die von der Seitenfläche 14 nach außen vorragen, wie beispielsweise Wicklungsstifte 113 in dem Statorkern in Fig. 4.

Die Winkelverschiebung zwischen jedem Paar von zur Zufuhr von Pulver dienenden Einrichtungen sollte so sein* daß das niedergeschlagene Pulver Zeit hat zum Schmelzen, Fließen und zum teilweisen Verschmelzen, wenn der Kern sich von einem zum anderen Paar dreht, so daß sich die Überzugswirkung der zusammenarbeitenden Paare gegenseitig ergänzt. Gewünschtenfalls können auch mehr als die beiden dargestellten Einrichtungspaare verwendet werden, insbesondere, wenn die zu überziehenden Kerne große Durchmesser besitzen. Mit der Verwendung einer größeren Anzahl von Einrichtungen 70 wird ferner ein geringerer Bahnweg des Kerns benötigt. Beispielsweise braucht sich bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Kern 10 nur entlang einem Bogen von nicht mehr als 370° zu bewegen, um in den Nuten einen fertigen Überzug von 0,25 cm Dicke herzustellen.

Nach Beendigung des gerade beschriebenen Überzugsvorganges werden die Einrichtungen 70 in die Ruhelage (gestrichelte Linien in den Fig. 2 und 3) geschwungen. Der Kern und der Halter werden als Einheit entfernt, das Ventil 41 wird geöffnet, die Luft aus dem Hohlraum 26 in die Atmosphäre abgelassen und der Kern wird schließlich von dem flexiblen Glied 27 freigegeben, welches sich nun in dem nicht aufgeblähten Zustand befindet. Da das Glied 27 des Halters 20 konstant unter der Schmelztemperatur des Pulvers 84 während des Überzugsvorgangs gehalten wurde und sich in Berührung mit der Bohrung 12 befand, sind die Bohrung 12 des Kerns 10 und die Außenfläche des Glieds 27 nicht mit einer anhaftenden Isolierschicht überzogen.

Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen zur besseren Erläuterung der praktischen Anwendbarkeit der Erfindung, obwohl auch andere Materialien und Gegenstände Verwendung finden können.

Beispiel I: Eine Anzahl von Kernen entsprechend dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 3 wurden mit den folgenden Abmessungen hergestellt: Äußerer Eisenpaketdurchmesser 13,90 cm

Bohrungsdurchmesser 7,95 cm

Breite der Nuten 13a 0,35 cm

Maximale Breite der Nuten 13b 0,61 cm

Minimale Breite der Nuten 13b
(in der Nähe der Bohrung 12) 0,25 cm

Radiale Tiefe der Nuten 13a 0,99 cm

Radiale Tiefe der Nuten 13 b 1,61 cm

Die Paketlängen besaßen verschiedene Abmessungen. Das Pulver 84 wurde auf diese Kerne in der beschriebenen Weise aufgetragen.

Ungewöhnlich gute Ergebnisse wurden sowohl hinsichtlich der Qualität als auch der Gleichmäßigkeit der Schicht aus dem niedergeschlagenen Pulver erzielt, wenn die Achse eines Paars von zusammenarbeitenden Zufuhrmundstücken 76 (A und B) in der Nähe der radialen Mittel der kleineren Nuten 13 a und die Achse des Paars C und D etwas außerhalb von der radialen Mitte der größeren Nuten 13 b angeordnet wurden. Die in Fig. 3 dargestellten Einrichtungen A und B richten Pulver in die engeren Nuten 13a, während gleichzeitig die Zufuhrmundstücke C und D Pulver in die Nuten 13 b richten. Es wurde gefunden, daß zum Erzielen optimaler Ergebnisse beim Anwenden der Erfindung beim Überziehen des Kerns bei diesem Beispiel unabhängig von dessen axialer Länge die Lineargeschwindigkeit der Kernbereiche, welche an der Mitte der Zufuhrmundstücke 76 vorbeilaufen, im Bereich zwischen 1,28 und 2,22 cm/Sek. liegen sollte. Beste Ergebnisse bei der Herstellung von

Überzügen wurden erhalten, wenn die Achse des Paars C, D bei einem Umlaufradius r von 5,25 cm lag. Der Kern wurde mit etwa 3 V₃ Umdrehungen pro Minute gedreht, wodurch sich eine Lineargeschwindigkeit von 1,83 cm/Sek. (V = ω ■ r) an der Achse des Mundstücks 76 ergab. Die Lineargeschwindigkeit an den Paaren A und B betrug 1,59 cm/Sek.

Als Pulver 84 wurde eine Anzahl verschiedener pulverisierter Harze verwendet. Zum Beispiel fanden im Handel erhältliche wärmehärtbare Kunstharze Verwendung. Die mit diesen Materialien erhaltene Schicht 84a war gut gleichmäßig entlang der Nuten und auf der Stirnfläche 14 0,25 cm dick, während die Bedeckung der Kanten 15 zwischen 90 und 110% der Dicke von 0,25 mm betrug, was weit besser als bei bekannten Vorrichtungen und Verfahren ist. Ferner wies die Schicht 84 a keine Löcher auf (lückenfrei) und haftete gut an den Wänden des Kerns.

Beispiel II: Eine Anzahl von Statorkernen 10 unterschiedlicher Eisenpaketlängen mit ausgeprägten Polen der in F ig. 4 dargestellten Art wurden ebenfalls gemäß der Erfindung in der oben beschriebenen Weise überzogen. Sie besaßen folgende Abmessungen:
Äußerer Kerndurchmesser 12,15 cm

Bohrungsdurchmesser 6,48 cm

Maximale Nutbreite 13 5,15 cm

Radiale Nuttiefe 1,78 cm.

Der Kern wurde an den Einrichtungen 70 mit 12

Umdrehungen pro Minute und einem Radius r von 4,56 cm vorbeigedreht, um eine Lineargeschwindigkeit von 5,8 cm/Sek. zu erzeugen. Dadurch ergaben sich anscheinend die besten Ergebnisse bei einem derartigen Nutaufbau, obwohl auch zufriedenstellende Ergebnisse bei einer Lineargeschwindigkeit unter 7,6 cm/Sek. erzielt wurden. Die im Beispiel I erwähnten Harze wurden auch im Beispiel II verwendet. Es wurde eine Schicht 84 a gleicher Qualität wie im Beispiel I hergestellt.

Statorkerne mit anderen.als den obenerwähnten Außendurchmessern, Nutbreiten und Konfigurationen wurden ebenfalls mit den obenerwähnten Materialien überzogen, um eine Schicht 84a mit derselben zufriedenstellenden Anhaftung und Gleichmäßigkeit

der Dickenqualität herzustellen, die in Verbindung mit den Kernen der Beispiele I und II erzielt wurden. Weit bessere Ergebnisse beim Überziehen wurden unabhängig von dem betreffenden Überzugsmaterial erhalten, wenn die Lineargeschwindigkeit in der Achse des Zufuhrmundstücks 76 relativ zu dem Kern zwischen 1.27 und 7,62 cm/Sek. gehalten wurde, wo-

bei die genaue Geschwindigkeit für einen vorgegebenen Kern in erster Linie von der Breite und Kantenoder Wandausbildung der Nuten abhängt. Ferner wurde die Pulvermasse von der Einrichtung 70 mit einer niedrigen Geschwindigkeit (z.B. mit einem Düsendruck zwischen 0,14 und 0,42 kg/cm²) in der oben beschriebenen Weise auf die Nuten 13 gerichtet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Ausbildung einer Isolierschicht durch Auftragen eines schmelzbaren und aushärtbaren Isolier-Pulvers mittels Düsen auf die Wände axial verlaufender Nuten, Stirnflächen und Nutkanten von jeder Seite eines auf die Schmelztemperatur des Pulvers erhitzten Magnetkerns einer dynamoelektrischen Maschine, wobei der Magnetkern relativ zu den Düsen drehbar gehaltert ist und das Pulver während der Relativdrehung zwischen den Düsen und dem Magnetkern von jeder Seite des Magnetkerns in entgegengesetzter Richtung auf die Seitenflächen der Nuten, Stirnflächen und die Nutkanten auftragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme eines Statorkerns (10) ein Halter (20) vorgesehen ist, auf dem axial verlaufende Vorsprünge (37) ausgebildet sind, die zwischen die Nutöffnungen ragen und die Nutwände in der Nähe der Nuteingänge gegen einen Pulverniederschlag abdecken, und daß jeweils zwei Düsen (z.B. A, B) derart einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind, daß sie gleichzeitig auf die gleiche Nut gerichtet sind, wobei durch das Zusammentreffen der aus jeder Düse austretenden Strömungen das Isolierpulver innerhalb einer einzelnen Nut verwirbelbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Statorkern (10) und den Düsen (z.B. A, B) eine Relativdrehung herstellbar ist, die einer Lineargeschwindigkeit zwischen dem Statorkern und den Düsen zwischen 1,25 und 7,60 cm/Sek. entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich jeweils gegenüberliegenden Düsen (z.B. A, B) in Umfangsrichtung leicht versetzt angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (z. B. A, B) jeweils mit einem Leitblech (112) versehen sind.