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In Gießharze oder Gießharzmassen eingebettete Wickelköpfe thermisch
und mechanisch huchbeanspruchter Elektromotoren. Die Einbettung und Umhüllung von
Bauelementen, insbesondere von Spulen, Wicklungsteilen oder Wicklungen für elektrische
Maschinen, Apparate und Geräte in Gießharze oder Gießharzmassen ist bekannt. Dabei
muß jo nach Größenordnung das Volumens des Gießharzvergusses besonders carauf geachtet
werden, daß die bei der Ausnärtung der Gießharze oder Gießharzmassen eintretende
Schrumpfung die eingebetteten oder umnhüllten Teile nicht beschädigt. Reinc Gießhürze
ohne Füllstoffanteil neigen bekanntlich in Abhangigkeit von ihrer chemischen Zusammensetzung
zu einem Volumenschwund nach der Polymerisation oder Polyaddition, im folgenden
kurz als "Aushärtung" b o z e ichnet . Der Zumisehung größerer Mengen von geeigneten
Füllstoffen sind durch die für die Vergießung und das Eindringvermögen notwlendige
Viskosität entsprechende Grenzen gesetzt. Zu diesem Volumenschwund, der durch den
Zusatz von Füllstoffen etwas verkleinert werden kann, tritt noch der unterschiedliche,
räumliche
Ausdehnungskoeffizient von ausgehärteten Gießharzen und Gießharzmassen im Vergleich
zu dem Ausdehnungskoeffizienten von Leitermaterial für Spulen, Wicklungen und Wicklungsteile
elektrischer Maschinen, Apparate und Geräte. Als Leitermaterial kommt bekanntlich
Kupfer oder Aluminium in Frage. Besonders bei der Isolierung von Strom- und Spannungswandlern
hat sich die Gießharz-Isolierung sehr gut bewährt. Es sind Maßnahmen für die Verhinderung
der Beeinflussung des Volumenschrundes und der dadurch auftretenden Schrumpfspannung
im Hinblick auf die mechanische Beanspruchung des Eisenkernes von Meßwandlern bekannt.
Zur Verninderung der nachteiligen Beeinflussung des Eisenkernes wird letzterer mit
einer Hülle aus elastischem Kunststoffschaum, vorzugsweise mit feiner Bläschenstruktur
(z.B. geschäumte Elastomere) versehon, die als Pufferschicht zwischen dem Eisenkern
und der Gießharzumhüllung dient. Bei komplizierten geometrischen Formen des zu schützendes
geiles kann auch ein Band aus elastischem Kunststoffschaum. verwendet werden. Weitezhin
ist bekannt, für die Wicklungen oder Eisenkerne von Stromvandlern einen Uberzug
aus einem bei Raumtemperatur vernetzenden, elastischen, gegebenenfalls kompressiblen
Werkstoff vorzusehen. Allerdings dienen diese Maßnahmen ausschließlich zum Schutze
der mechanischen Beschädigung oder Beeinflussung von Eisenkernen oder Wicklungsteilen.
Bei Wicklungen von Asynchron-oder Synchron-Motoren sind die Wickelköpfe mechanischen
Beanspruchungen durch die Wärmedehnung infolge der auftretenden Stromkräfte bei
Einschaltvorgängen ständig ausgesetzt. Werden solche Motoren für den Antrieb von.
Rüttelvorrichtungen
eingesetzt, so kommen zu den vorher erwähnten mechanischen Beanspruchungen Rüttekräfte,
die immerhin in einer Größenordnung von 8 bis I5 g liegen können. Um eine wirtschaftliche
Lebensdauer für solche mechanisch hochbeanspruchten Wicklungen zu erzielen, ist
es erforderlich, besondere Maßnahmen zur Festlegung und Abstützung zu ergreifen.
Bei Drehstrom-Motoren mit halbgeschlossenen Nuten und einer Runddrahtwicklung, welche
im Träufelverfohren in die Nuten eingebracht wird, hat sich bei besonderer Rüttelbeanspruchung
der Verguß mit Gießharzen und Gießharzmassen bewährt. Zu den vorher erwähnten Maßnahmen
der Aufbringung einer Pufferschicht zur Aufnahme der ist es bei der Vergießung von
Wickelköpfen für Elektromotoren erforderlich, folgende Gesichtspunkte besonders
zu berücksichtigen: 1.) Neben den Schrumpfspannungen, die durch die Volumenkontrahtion
des Gießharzver gussec auftreten, sind die Längenänderungen durch die Erwärmung
des Wicklungskupfers zu berücksichtigen. Es handelt sich hierbei um eine dauernd
auftretend Tempneraturwechselbeanspruchan g. Nach Möglichkeit soll die elastische
oder kompressible Puff erschicht Längenänderungen der Wicklung in radialer und axialer
Richtung aufnehmen können.
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2.) Durch die besondere Betriebsar@ bei Rüttlerantrieben entsteht
eine besonders hohe thermische Beanspruchung der Wicklung. Dies ist durch die Schalthäufigkeit
und durch die auftretenden uberlastungen während der Arbeitsperiode bedingt. Die
elastische bzw. kompressible Pufferschicht muß also hinsichtlich ihrer thermischen
Belastbarkei in eine sehr hohe Isolierstoffklasse eingesturt werden hörnen. Es ist
hier für in
den meisten Fällen die Isolierstoffklasse H nach VDE
o53o erforderlich. 3.j Die Volumenkontraktion des als zylindrischen Ring ausgebildeten
Wickelkopf vergusses verursacht eine Spaltbildung zwischen der Innenseite des zylindrischen
Ständermantels bei Motorgehäusen und dem äußeren Umfang des Gießharz-Vergusses.
Dieser entstehende Spalt kann durch Kapillarwirkung Wasser aufnohmen, das insbesondere
durch die unter 2.) erwähnte Betriebsart als Kondensat auftreten kann. Bei einer
starken Haftung des äußeren Mantels des Gießharzvergusses am Ständergehäuse besteht
bei der Schrumpfung die Gefahr einer Rißbildung. Damit können sowohl Wasser als
auch sonstige Bestandteile (Öl bzw. Fettreste aus der Lagerung) in das Wicklungsinnere
eintreten. Die Erfindung verhindert alle Nachteile, die beim Verguß von Wickelköpfen
thermisch und mechanisch hochbeanspruchter Elektromotoren entstehen unter Berücksichtigung
der vorher genannten Punkte. Die Wicklung solcher Elektromotoren wird, wie bereits
vorher erwähnt, hinsichtlich ihrer thermischen Beanspruchungsmöglichkeit in der
Isolierstoffkiasse H nach VDE o530 ausgeführt. Nach dem Einlegen der Wicklung und
nach der endgültigen Formgebung der Wickelköpf e wird auf dem äußeren Umfang und
an der Stirnseite der Wickelköpfe eine Schicht von Schaumstoffen organischer oder
siliziumorganischer Elastomere oder eine elastische Schicht, die einen hohen Druckverformungsrest
(compression Set) besitzt, aufgebracht. Dabei kann
die Wicklung
vor dem Aufbringen der Schicht zur eigenen inneren Verfestigung mit entsprechend
verbackfesten Tränklacken vorbehandelt werden. Als Elastomere für die kompressible
oder elastische Zwischenschicht kommen nachstehende Elastomere auf organischer oder
Siliziumorganischer Basis in Frage: Misehpolymerisate von Tetrafluor-Äthylen und
Hexafluor-Propylen (Viton A) Poly-Chloropren (Neoprene) Poly-Butylen (Butyl-Kautschuk)
Chlorsulfoniertes Polyäthylen (Hypalon) Mischpolymerisate aus Äthylen und Propylen
bzw. aus Äthylen und Vinylacetat (Levapren) Ka lt- und warmvernetzende Elastomere
auf siliziumorganischer Basis (Silicon-Kautschuk, Silopren).
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Die bei der Aushäitung der Gießharze oder Gießharzmassen eintretende
Schrumpfung bewirkt bekanntlich ein Abheben des äußeren Umfanges von der Gehäusewand.
Dabei sind heißhärtende Gießharze, die hinsichtlich ihrer thermischen Beständigkeit
und ihrer Formbeständigkeit nach Martens besonders für Rüttelbeanspruchungen geeignet
sind, einor größeren Schrumpfung unterworfen als Gießharze und Gießharzmassen geringerer
Wärmebeständigkeit. Zur Ausfüllung eines entstehenden Spaltes zwischen Gehäuseinnenwand
und Gießharzverguß können die Metallteile mit Haftvermittlern,
welche
nach Möglichkeit eine starke elastische Komponente besitzen sollen, behandelt werden,
andererseits ist es bei komplizierteren geometrischen Formen möglich, nach Eintreten
der Schrumpfung des Gießharzvergusses entstehende Spalten mit Haftvermittlern geringer
Viskosität im Spritz- oder Gießverfahren auszufüllen.
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Als solche Haftvermittler kommen nach dem heutigen Stand der Kunststoffentwicklung
und unter Berücksichtigung einer guten Haftung an Metallteilen und ausgehärteten
Gießharzmassen nachstehende Werkstoffe in Frage: Butyltitanate Kieselsäureester
und Organokieselsäureester in Kombination mit Härtungsmitteln z.B. Metallseifen
und Aminen Lineare Polysiloxane mit Butyltitanaten.
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Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung in einer Ausführungsform
an einem mit Gießharzmasse vergossenen Ständer mit Wicklung eines außengekühlten
Elektromotors für den Antrieb eines Rüttlers beispielhaft erläutert.
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Figur 1 zeigt einen axial verlaufenden Schnitt durch den Wickelkopf
der Ständerwicklung und einen Teil des Ständers; Figur 2 einen radial verlaufenden
Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in Figur 1.
In dem Ständergehäuse
bist das Ständerblechpaket 2 eingeschrumpft. Es besitzt eine geträufelte Runddrahtwicklung
5 mit isolierten Kupferdrähten. Die Isolierung der Kupferdrähte kann beispielsweise
mit einer Isolationszusammensetzung nach DAS 1 log 265 ausgeführt sein, wobei eine
zusätzliche Deck- und Gleitschicht nach der Patentanmeldung L 47 42o vorteilhaft
vorzusehen ist. Diese aus linearen Methyl-Phenyl-Polysiloxanen (Silicon-Ölen) bestehende
Deckschicht 4 wirkt einerseits als Haftschicht für den kompressiblen oder elastischen
Puffer 5 auf der Basis siliziumorganischer Elastomere, andererseits als eindeutige
Trennschicht an allen direkten Berührungsstellen mit der Gießharzmasse 6. Die Verteilung
der Schichtdicke des kompressiblen oder elastischen Puffers 5 hängt von den Spannungsverhältnissen
bzw. der Schrumpfung der gehärteten Gießharzmasse 6 und von den auftretenden Längenänderungen
bei Erwärmung der Wicklung 3 ab. Es ist deshalb in der Nähe des Aastrittes der Wicklung
3 aus dem Ständerblechpaket 2 die größte Schichtdicke für die Pufferschicht 5 vorzusehen.
Die trennende Wirkung der Oberfläche 4 der Drahtisolierung vermeidet das Eingehen
einer Bindung mit der Gießhärzmasse 6. Dies ist auch für eindringende heile der
Grießharzmasse in den Nuten der Fall. Dadurch wird die Beschädigung oder Verformung
der Isolierung der Wicklung 3 oder der Einzeldrähte durch die bei der Schrumpfung
der Gießharzmasse e oder bei den Längenänderungen der Wicklung 3 auftretenden Kräfte
vermieden. Der sich bei der Schrumpfung der Gießharzmasse 6 zwischen Ständergehäuse
1 bildende Spalt 7 wird durch eine entweder vor dem Gießharzverguß an der Innenseite
des Ständermantels aufgebrachte e1astische Zwischenschicht oder nach dem GieAlsr'zver
;u13 in den gebildeten Spalt 7
eingegossene, bei normaler Raumtemperatur
härtende oder vernetzende Zwischenschicht eines Haftvermittlers auf der Basis linearer
Polysiloxane mit Butyltitanaten ausgefüllt.