DE1463953C - Deck- und Gleitschicht für Wicklungsdrähte elektrischer Maschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Deck- "und Gleit- Außerdem wird nach der Tränkung der Wicklungsschicht für Wicklungsdrähte elektrischer Maschinen, drähte mit Isolierlacken, unabhängig von deren deren Isolierschicht aus einer mit Isolierharzen ge- chemischen Zusammensetzung, die gegenseitige Hafbundenen Umspinnung mit Textilfaden und gegebenen- tung und die Verbackfestigkeit erheblich verbessert, falls elektrisch isolierenden Folien besteht. 5 ohne daß die thermische Beständigkeit der Gesamt-

Trotz der wesentlichen Ausweitung der Verwendung isolierung herabgesetzt oder begrenzt wird. Die von lackisolierten Drähten auf dem gesamten Gebiet thermische Beständigkeit der Gesamtisolierung hängt der Elektrotechnik haben Drähte mit aufgebrachten von der Zusammensetzung der Drahtisolierung, von Isolierschichten in Form von Umspinnungen mit den dabei benützten Bindemitteln und von der therfaser- oder folienartigen Werkstoffen nicht an Bedeu- io mischen Beständigkeit der Tränklacke ab. Mit Hilfe tung verloren. Dies gilt insbesondere bei hohen ther- der Viskositätseinstellung kann der Auftrag der mischen Beanspruchungen der Isolierschichten und im Deckschicht gesteuert werden. Bei der angegebenen Hinblickauf den aus Gründen der Spannungsfestig- Viskosität zwischen 50 und 1000 cSt weist die Deckkeit zu wählenden Abstand. zwischen zwei benach- schicht eine ölige bis pastenartige Beschaffenheit auf. harten Drähten. Als Umspinnwerkstoffe für thermisch 15 Vorteilhafterweise beträgt der Phenylgehalt der hochbeanspruchte Drähte werden heute hauptsäch- Methyl-Phenyl-Polysiloxane zwischen 10 und 50 Mollich gefachte Glasseidenfäden aus Elektroglas oder prozent. Bei Erhöhung des Gehaltes an Phenylgruppen Quarzglas nach VDE 0334/5.63, gefachte Fäden aus findet eine Unterwanderung des in die Wicklung ein-Terephthalsäurepolyesterfaser, beispielsweise Terylen, dringenden Tränklackes statt, so daß nach dem Dacron, Trevira, Diolen oder Schmalschnittfolien auf 20 Einbrennvorgang eine entsprechend erhöhte Bindung Terephthalsäurepolyester-, Polycarbonat-, Polyamid- zwischen der Oberfläche der Drahtisolierung und dem oder Esterimidbasis, verwendet. sie umgebenden Tränklack auch bei hohen thermischen

Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Um- Beanspruchungen vermittelt wird, spinnung sind Kombinationen der genannten Werk- Bei Wicklungsdrähten mit einer isolierenden Umstoffe bezüglich der Reihenfolge der Umspinnung oder 25 spinnung, auf welche ein Bindemittel aus einem bezüglich der Zusammensetzung der' Werkstoffe be- Silicon-Kombinationsharz aufgebracht ist und welche kannt. Insbesondere sind Wicklungsdrähte für elek- dann mit einer Folie umsponnen sind, verbindet sich · trische Maschinen bekannt, bei denen auf eine ein- das zwischen den Überlappungen der Folie austrefache Glasseiden-Umspinnung ein Imprägnier- und tende Bindemittel mit der aufgebrachten Deckschicht Klebemittel aus einem Silicon-Kombinationslack auf- 30 zu einer gleitfähigen äußerst glatten Emulsion. Weitergebracht wird, worauf diese Imprägnierschicht mit hin verhindert die Deckschicht das Austreten der einer Folie auf Isophthalsäure- oder Terephthalsäure- flüssigen oder thermoplastischen Bindemittelanteile, polyesterbasis umsponnen ist. Die bekannten um- die den stabilen Endzustand erst nach der Fertigsponnenen Wicklungsdrähte sind insofern nachteilig, Stellung der Spulen erreichen. Die Bindemittelanteile als sich die gleichmäßige Oberflächenglätte und Ober- 35 verlieren außerdem durch das Aufbringen der Deckflächenhärte eines lackisolierten Drahtes nicht er- schicht ihren klebrigen Charakter, reichen läßt. Deshalb sind aber im Gegensatz zur Die Deck- und Gleitschicht wird vorteilhafterweise Verarbeitung der Lackdrähte zusätzliche Vorsichts- auf die Wicklungsdrähte derart aufgebracht, daß maßnahmen bei der Herstellung von Spulen und Wick- hinter einer in den Drahtabzug der Umspinnmaschine lungen und beim Einlegen von Wicklungsteilen in 4° eingeschalteten beheizten Trockenstrecke eine druckelektrischen Maschinen erforderlich. einstellbare Abstreifvorrichtung mit zwei quer zur

Diese Nachteile hat man dadurch zu umgehen ver- Drahtrichtung liegenden Streifen vorgesehen ist, wobei

sucht, daß umsponnene Drähte, deren Isolierschicht die Streifen von einem Methyl-Phenyl-Polysiloxan

beispielsweise aus Baumwoll- oder Papierumspinnung enthaltenden Tropföler getränkt sind. *

besteht, eine Deckschicht aus Wachsen oder Paraffinen 45 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der k

erhalten. Mit einer solchen Deckschicht läßt sich zwar nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnung

die Oberfiächenglätte umsponnener Drähte verbessern, beschrieben.

die thermische Beständigkeit der Isolierschichten wird F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mit der

jedoch nachteilig beeinflußt. Außerdem wird durch Deckschicht versehenen Wicklungsdrahtes und

eine solche Deckschicht mit Wachs- oder Paraffin- 5° F i g. 2 eine Vorrichtung zum Aufbringen der

anteilen die Verbackfestigkeit von Isoliertränklacken, Deckschicht.

mit denen die fertige Wicklung getränkt wird, erheblich Der Kupferrunddraht ί nach Fig. 1 erhält eine herabgesetzt. Auch eine Herabminderung der ther- ein- oder mehrfache Umspinnung mit gefachten mischen Festigkeit und eine Verschlechterung der Glasseidenfäden 2, wobei zur Verbesserung der Haftübrigen Eigenschaften ist zu beobachten, da sich bei 55 festigkeit der Glasseidenumspinnungen auf der Kupferder Behandlung mit Tränklacken das Wachs in den oberfläche sowie der Umspinnungen untereinander Lack einbaut. geeignete Bindemittel wie Isolierlacke, Isolierharze

Diese Nachteile sind bei einer Deck- und Gleit- oder Klebeharze verwendet werden. Auf die Oberfläche

schicht für Wicklungsdrähte elektrischer Maschinen der Glasseidenumspinnung wird unter Verwendung

der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch 60 eines weiteren thermoplastischen Bindemittels 3 eine

behoben, daß die Deckschicht aus einem an sich für Schmalschnittfolie 4 auf Terephthalsäurepolyester-,

Schmierzwecke bekannten, öligen, bevorzugt linearen Polycarbonat-, Esterimid- oder Polyimidbasis auf-

Methyl-Phenyl-Polysiloxan besteht, dessen Endgrup- gesponnen, wobei die Bindemittelschicht sowohl eine

pen mit Tri-Methyl-Silyl-Gruppen gestoppt sind und innige Verklebung mit der Glasseidenumspinnung 2

das eine Viskosität zwischen 50 und 1000 cSt aufweist. 65 als auch eine thermische Vergütung der Folien-

Mit einer solchen Deck- und Gleitschicht versehene umhüllung 4 bewirkt. Damit der Isolationsauftrag.der

umsponnene Drähte weisen eine hohe Gleit- und gesamten Isolierung gering gehalten werden kann,

Rutschfähigkeit sowie eine Oberflächenglätte auf. erfolgt die Umspinnung der Folie 4 mit außerordent-

lieh geringer Überlappung. Durch den verhältnismäßig hohen Zug bei der Folienumspinnung werden Bindemittelanteile der Imprägnierschicht 3 auch auf die äußere Oberfläche der Folienumhüllung 4 gedrückt.

Sodann erfolgt der Auftrag der Deckschicht 5 aus Methyl-Phenyl-Polysiloxanen, deren Endgruppen mit Tri-Methyl-Silyl-Gruppen gestoppt sind und die eine Viskosität zwischen 50 und 1000 cSt aufweisen. Die Deckschicht geht mit den ausgetretenen Bindemitteln eine Emulsion ein, so daß die Bindemittelanteile ihren klebrigen Charakter und ihr thermoplastisches Verhalten verlieren. Außerdem erhält die Oberfläche des Wicklungsdrahtes durch die Deckschicht einen außerordentlich griffigen und gleitfähigen Charakter. .

Durch die Erhöhung der Oberflächengüte des mit der Deckschicht versehenen Drahtes werden Beschädigungen der Wicklungsdrähte beim Wickeln der Spulen und beim Einlegen der Spulen oder Drähte in die Nuten elektrischer Maschinen weitgehend vermieden. Nach der Fertigstellung der Wicklungen vermitteln die in der Deckschicht enthaltenen Phenylgruppen bei der anschließenden Tränkung mit Isolierlacken eine wesentliche Erhöhung der Backfestigkeit, da sie chemisch mit entsprechenden Gruppen des noch nicht auskondensierten oder vernetzten Tränklackes reagieren. In der nachstehenden Tabelle sind Meßergebnisse über die Backfestigkeit von Tränklacken an Spulen, welche aus isolierten Drähten mit der erfindungsgemäßen Deckschicht bestehen, zusammengestellt. Die Messung der Backfestigkeit erfolgt in einem Wärmeschrank. Die Prüfspule, deren Windungen nur durch den Tränklack zusammengehalten werden, wird in der Mitte horizontal schwebend aufgehängt und am gegenüberliegenden Mittelpunkt mit einem Gewicht belastet. Die Temperatur im Wärmeschrank wird über eine gewisse Zeitspanne hinweg stetig erhöht und das Nachgeben der Wicklung mittels eines an dem Gewicht befestigten Zeigers, der über einer Dehnungsskala spielt, ermittelt.

Bei jeweils einer	Kritische Er-	Bezogene Erhöhung der kritischen	mit Deck
Tränkung und	weichungs-	Erweichungs	schicht II
Trocknung mit	temperatur	temperatur	12
Isolierlack der		0/ /o	25
Isolierstoffklasse	ohne	mit Deck	18
	Deckschicht	schicht I	32
. E	132	0	43
B	184	10
E und B	158	0
B und E	158	18
F und H	120	14

Deckschicht I:

Deck- und Gleitschicht aus Methyl-Phenyl-Polysiloxan (Molverhältnis Methyl zu Phenyl 90 bis 80 zu 10 bis 20).

Deckschicht II:

Deck- und Gleitschicht aus Methyl-Phenyl-Polysiloxan (Molverhältnis Methyl zu Phenyl 70 bis 60 zu 30 bis 40).

Aus der vorstehenden Tabelle ist zu ersehen, daß bei Anwendung der erfindungsgemäßen Deck- und Gleitschicht mit steigendem Phenylanteil in dem Methyl-Phenyl-Polysiloxan eine Erhöhung der kritischen Erweichungstemperatur erreicht. wird. Die kritische Erweichungstemperatur ohne Deckschicht hängt von der chemischen Zusammensetzung des jeweiligen Tränklackes ab. Tränklacke auf der Basis von Silicon-Kombinationsharzen oder reinen Siliconharzen (für die Isolierstoffklassen F bzw. H) zeigen in ihrer Verbackfestigkeit nach der Wärmebehandlung bei Tränkung der Wicklung ohne zusätzliche thermische Alterung eine ungünstigere kritische Erweichungstemperatur wie organische Isolierlacke für die Isolierstoffklassen E und B. Der prozentuelle Anstieg der

ίο kritischen Erweichungstemperatur liegt jedoch bei der letzten Zeile der vorstehenden Tabelle für die Deckschicht II am günstigsten. Aus den übrigen Werten der Tabelle ist eindeutig zu ersehen, daß ölmodifizierte Tränklacke, wie sie hauptsächlich für die Isolierstoffklasse E Verwendung finden, keinen prozentuellen Anstieg der kritischen Erweichungstemperatur bei Anwendung der Deckschicht I aufweisen. Dagegen werden organische Tränklacke auf reiner Kunstharzbasis in ihrer kritischen Erweichungstemperatur erheblich mehr von der erfindungsgemäßen Deck- und Gleitschicht beeinflußt. Bei den Zeiten 3 und 4 der vorstehenden Tabelle handelt es sich um eine Tränkung mit zwei verschiedenen Tränklacken in verschiedener Reihenfolge. Für die kritische Erweichungstemperatur ohne Deckschicht wurde der Mittelwert der Werte der Zeilen 1 und 2 eingesetzt.

Die in der Tabelle aufgeführten Meßergebnisse

zeigen eindeutig, daß mit der Erhöhung des Gehaltes an Phenylgruppen diese den chemischen Aufbau von Tränk- und Isolierharzen auf organischer und silizi umorganischer Basis bei Benutzung durch letztere so unterwandern, daß eine wesentliche Verbesserung der Backfestigkeit durch eine entsprechende Bindung der Oberfläche der Isolierung des Wicklungsdrahtes und der Tränklackschicht ohne Verschlechterung der übrigen Eigenschaften und insbesondere der thermischen Festigkeit eintritt. Durch die Aufbringung der Deckschicht kann auch eine Vergütung der Folien-Umspinnung im Hinblick auf die thermische Festigkeit verursacht werden.

. Gemäß F i g. 2 kann die Deckschicht in besonders einfacher Weise auf einer bekannten Umspinneinrichtung ohne zusätzliche Umlenkung des Drahtes aufgebracht werden. Nach dem Aufspinnen der letzten Isolierschicht, beispielsweise der Schmalschnittfolie auf Terephthalsäurepolyesterbasis, durchläuft der Draht 6 eine kurze, in den Drahtabzug der Umspinnmaschine eingeschaltete beheizte Trockenstrecke 7 und daran anschließend eine auf verschiedenen Druck einstellbare Abstreifvorrichtung 8. In dieser Vorrichtung durchläuft der Draht zwei saugfähige Streifen 9, die beispielsweise aus Filz hergestellt sind und über einen handelsüblichen einstellbaren Tropföler mit dem flüssigen Gleitmittel durchtränkt sind.

Sowohl durch die Einstellung der Zuflußmenge des Tropföles als auch durch den Druck der beiden saugfähigen Streifen kann eine entsprechend genaue Dosierung der Menge des Gleitmittels erreicht werden.

Weiterhin findet durch den Druck der. beiden saugfähigen Streifen eine Vermischung mit eventuell ausgetretenen Bindemittelanteilen, welche zwischen den beiden letzten Isolierschichten der Drahtisolierung heraustreten können, statt..

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Deck- und Gleitschicht für Wicklungsdrähte elektrischer Maschinen, deren Isolierschicht aus

einer mit Isolierharzen gebundenen Umspinnung mit textlien Fäden und gegebenenfalls elektrisch isolierenden Folien besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einem an sich für Schmierzwecke bekannten öligen, bevorzugt linearen Methyl-Phenyl-Polysiloxan besteht, dessen Endgruppen mit Tri-Methyl-Silyl-Gruppen gestoppt sind und das eine Viskosität zwischen 50 und 1000 cSt aufweist.

2. Deckschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phenylgehalt der Methyl-Phenyl-Polysiloxane zwischen 10 und 50 Molprozent liegt.

3. Vorrichtung zum Aufbringen der Deckschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter einer in den Drahtabzug der Umspinnmaschine eingeschalteten, beheizten Trockenstrecke (7) eine druckeinstellbare Abstreifvorrichtung (8) mit zwei quer zur Drahtrichtung liegenden saugfähigen Streifen (9) vorgesehen ist, wobei die Streifen von einem die Methyl-Phenyl-Siloxane enthaltenden Tropföler (10) getränkt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen