DE1488577B2 - Wickelkopfeinbettung an elektromotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wickelkopfeinbettung aus Gießharzmasse an thermisch und mechanisch hochbeanspruchten Elektromotoren, insbesondere Rüttlermotoren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wickelköpfe von mechanisch und thermisch hochbeanspruchten elektrischen Motoren, insbesondere von Rüttlermotoren, so auszubilden, daß diese den auf sie einwirkenden Beanspruchungen mit Sicherheit standhalten. Bei Rüttlermotoren treten bekanntlich besonders hohe thermische Beanspruchungen auf, die insbesondere durch die Schalthäufigkeit bedingt sind. Die mechanischen Beanspruchungen ergeben sich daraus, daß im Betrieb durch das Rütteln Kräfte auf die Wickelköpfe übertragen werden, die bis zum fünfzehnfachen des Eigengewichtes betragen und deshalb eine hohe Wechselbeanspruchung darstellen. Diese von außen her eingeprägte mechanische Belastung wird im wesentlichen dadurch aufgenommen, daß die Wickelköpfe in an sich bekannter Weise in eine Gießharzmasse eingebettet werden, die sie mit dem Gehäuse fest verbindet. Diese Art der Einbettung hat jedoch eine weitere erhebliche mechanische Beanspruchung zur Folge, die darin begründet liegt, daß die Leiterteile der Wickelköpfe und die Gießharzmasse stark unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Auf Grund der vorstehend schon erwähnten hohen thermischen Belastung treten daher zwischen den Wickelköpfen und der Gießharzeinbettung Wärmespannungen auf, die nicht nur zu einer Beschädigung der Wickelköpfe, sondern vor allem auch zu einem Aufbrechen der Gießharzeinbettung führen können.

Aus der deutschen Patentschrift 857 559 und der deutschen Auslegeschrift 1046 170 ist es bekannt, diese Art mechanischer Beanspruchung von elektrischen Leiterteilen und Gießharzeinbettung dadurch zu vermeiden, daß zwischen den Leiterteilen und der Einbettung ein nachgiebiger Puffer vorgesehen wird, der einerseits in der Lage ist, den erforderlichen engen Kontakt zwischen der Gießharzeinbettung und den Leiterteilen aufrecht zu erhalten, andererseits aber das Entstehen übermäßiger Wärmespannungen durch nachgiebige Verformung verhindert. Hier tritt jedoch ein Problem auf, welches im Stand der Technik nicht erkannt worden ist, jedoch bei thermisch hochbeanspruchten Maschinen Ursache für auftretende Beschädigungen an den elektrischen Leiterteilen und an der Gießharzeinbettung ist, auch wenn nach dem genannten Stand der Technik nachgiebige Puffer dazwischen angeordnet sind. Dieses Problem besteht darin, daß die Wärmedehnungsunterschiede bei thermisch . hochbeanspruchten Maschinen auf Grund der ständig aufrecht erhaltenen relativ hohen Temperaturen eine Größenordnung annehmen, bei der die normalerweise in elastischen Stoffen vorhandene Querdehnung (vgl. Querdehnungszahl in der Elastizitätstheorie) nicht mehr vernachlässigt werden darf. Diese Querdehnung ist ein physikalischer Vorgang, der sich darin äußert, daß bei einer Verformung eines Werkstoffes in einer Richtung eine entsprechende im kompensierenden

ίο Sinne wirkende Verformung in einer dazu senkrechten Richtung auftritt. Wird bei einem derartigen Werkstoff Querdehnung durch eine gleichsinnige allseitige Belastung unterbunden, so äußert sich dies dadurch, daß dieser Werkstoff in seiner elastischen Nachgiebigkeit sich ganz erheblich steifer als ohne Behinderung der Querdehnung verhält. Das hat zur Folge, daß er einer allseitigen Belastung vergleichsweise hohe Rückstellkräfte entgegensetzt, die mit seiner bei einachsiger Beanspruchung ermittelten elastisehen Verformbarkeit nicht übereinstimmt.

Eine allseitige Belastung des zwischen den elektrischen Leiterteilen und der Gießharzeinbettung liegenden Puffers liegt bei einer Wickelkopfeinbettung der eingangs geschilderten Art deshalb vor, weil der Puffer vollständig von Gießharz umschlossen ist. Bei größeren Wärmeausdehnungsunterschieden, wie sie nach den vorstehenden Erläuterungen bei Maschinen der hier angesprochenen Art auftreten, sind somit auch bei Verwendung üblicher elastischer Werkstoffe für den Puffer ziemlich hohe Wärmespannungen zu erwarten, die zur mechanischen Beschädigung der Gießharzeinbettung oder der Leiterteile führen.

Der mit der Lösung der oben erwähnten Aufgabe angestrebte, sichere Schutz von in Gießharz eingebetteten Wickelköpfen thermisch hochbelasteter Maschinen wird erfindungsgemäß dadurch verwirklicht, daß zwischen der Gießharzumhüllung und dem Wickelkopf ein Puffer aus hitzebeständigen Elastomeren mit einem hohen Druckverformungsrest angeordnet ist.

Bei den hitzebeständigen Elastomeren mit einem hohen Druckverformungsrest handelt es sich um Werkstoffe, die sich bis zu einem bestimmten Belastungswert nahezu rein elastisch verhalten, d. h. aufgebrachte Verformungen nach Wegnahme der BeIastung wieder voll zurückgeben, jedoch bei Überschreiten einer bestimmten Grenzbelastung eine Änderung ihrer mechanischen Eigenschaften dahingehend erfahren, daß die aufgeprägte Verformung zum großen Teil bleibt und nur noch ein bestimmter Teil sich elastisch verhält. Sie sind dem Kunststoffchemiker bekannt.

Ihre Wirkungsweise in der erfindungsgemäßen Wickelkopfeinbettung beruht darauf, daß bei der Volumenkontraktion der Gießharzmasse der daraus hergestellte Puffer allseitig und damit nach den vorstehenden Erläuterungen unter Erzeugung einer hohen Rückstellkraft komprimiert wird, daß diese hohe Rückstellkraft jedoch nach Überschreitung eines Grenzwertes plötzlich abgebaut wird, da der Werkstoff plastisch verformbar wird. Als Rückstellkraft wirkt dann zwischen dem Puffer und den angrenzenden Bereichen nur die der restlichen elastsichen Verformung entsprechende Kraft, die dann naturgemäß erheblich niedriger ist.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung in einer Ausführungsform an einem mit Gießharzmasse vergossenen Ständer mit Wicklung eines außengekühlten Elektromotors für den Antrieb eines Rüttlers beispielhaft erläutert. Die einzige Figur zeigt einen axial ver-

laufenden Schnitt durch den Wickelkopf der Ständerwicklung und einen Teil des Ständers.

In dem Ständergehäusel ist das Ständerblechpaket! eingeschrumpft. Es besitzt eine geträufelte Runddrahtwicklung 3 mit isolierten Kupferdrähten. Die Isolierung der Kupferdrähte kann beispielsweise mit einer Isolationszusammensetzung nach deutscher Auslegeschrift 1102 265 ausgeführt sein. Die Verteilung der Schichtdicke des 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 Austritts 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 Gießharzmasse 6. Dies ist auch für eindringende Teile der Gießharzmasse 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 6 oder bei den Längenänderungen der Wicklung 3 auftretenden Kräfte vermieden.

Für den Puffer 5 aus hitzebeständigen Elastomeren mit einem hohen Druckverformungsrest kommen in Frage: Mischpolymerisate von Tetrafluor-Äthylen und Hexafluor-Propylen (Viton.,4), Poly-Chloropren (Neoprene), Poly-Butylen (Butyl-Kautschuk), chlorsulfoniertes Polyäthylen (Hypalon), Mischpolymerisate aus Äthylen und Propylen bzw. aus Äthylen und Vinylacetat (Levapren), kalt- und warmvernetzende Elastomere auf siliziumorganischer Basis (Silicon-Kautschuk, Silopren).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Wickelkopfeinbettung aus Gießharzmasse an thermisch und mechanisch hochbeanspruchten Elektromotoren, insbesondere Rüttlermotoren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gießharzumhüllung und dem Wickelkopf ein Puffer aus hitzebeständigen Elastomeren mit einem hohen Druckverformungsrest angeordnet ist.