DE1488663A1

DE1488663A1 - Verfahren zum Impraegnieren und massgerechten Aushaerten der Isolierung von Wicklungselementen der Staenderwicklung einer elektrischen Grossmaschine mit geteiltem Staenderblechpaket

Info

Publication number: DE1488663A1
Application number: DE19651488663
Authority: DE
Inventors: Meyer Dipl-Phys Hartmut
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-04-02
Filing date: 1965-04-02
Publication date: 1969-04-24
Also published as: AT254978B; BE678666A; DE1488663B2; CH431692A; US3474527A; GB1098015A

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Berlin und München

65/0048

Verfahren zum Imprägnieren und maßgerechten Aushärten der Isolierung von Wicklungsoleraenten der Ständerwicklung einer elektrischen Großmaschine mit geteiltem

Ständerblechpaket

Zur Isolierung der Wicklungen elektrischer Großmaschinen werden seit längerer Zeit zunehmend geschichtete Isolierungen verwendet, die mit einem aushärtbaren Kunstharz imprägniert werden. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden beispielsweise die mit der aufgewickelten Isoliorhülse versehenen Wicklungastäbe in Formen eingelegt, die unmittelbar bzw. auch innerhalb geeigneter Tränkltessel evakuiert v/erden. Die verbleibenden Hohlräume worden dann mit einem härtbaren Harz-Härter-System

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ausgegossen und das eingedrungene Harz innerhalb der Form auegehärtet. Bei einem anderen bekannten Verfahren werden die mit einer aufgewickelten Isolierhülse versehenen Wieklungsstäbe nach dem Evakuieren durch Überschwemmen unter Druck in großen Tränkwannen mit einem härtbaren Harz-Härter-System getränkt. Anschließend werden die derart imprägnierten Stäbe in gesonderte Preßformen eingelegt, in denen die Stabisolierung ihre äußeren Abmessungen erhält, wobei das in die Isolierung eingedrungene Harz unter Wärmeeinwirkung ausgehärtet.wird.

Schließlich ist es auch bekannt, die mit einer aufgewickelten Isolierhülse versehenen und noch nicht imprägnierten Wicklungselemente in die Nuten des Ständers oder Läufers einer elektrischen Maschine einzulegen und dann den Ständer bzw. Läufer einschließlich der Wicklung mit einem härtbaren Harz-Härter-System zu tränken und anschließend das in die Wicklungsisolierung eingedrungene Harz auszuhärten. Bei diesem Verfahren entfallen zwar aufwendige Preßformen, dieses Veriahren ist aber im Hinblick auf die Abmessungen der vorhandenen Tränkanlagen in der Regel auf Maschinen mit kleinerem Durchmesser begrenzt. , __

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Das gleiche gilt für ein bekanntes Verfahren zur Tränkung von Spulen und Spulenwloklungen elektrischer Maschinen und Apparate» bei dem nach dem Einbringen der Spule bzw· des mit der Wioklung versehenen Maschinenteiles in das Iränkgefüß das gesamte im Gefäß befindliche Tränkhars bis zur Zähflüssigkeit verdlokt wird· Eine gesonderte Form 1st hierzu nicht erforderlich, da das Sronkgefäß selbst die form bildet·

Demgegenüber bezieht sioh die Erfindung auf ein Verfahren zum Imprägnieren und maßgereohten Aushärten der das aushärtbare Tränkhars enthaltenden Isolierung von Vloklungselementen der Ständerwioklung einer elektrischen Großmaschine mit geteiltem Ständerblechpaket, bei dem die auf die Wicklungselemente auf· gewiokelte Isollerhlilse Innerhalb einer Tränkvorrichtung mit einom au einer Vielzahl von Tränkzyklen verwendbaren Tränkharz getränkt wird» worauf der in die IsollerhUlse eingedrungene Anteil des Tränkharaes In einer dl· äußeren Abmaße der fortigen

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Isolierung Biaßg«r«oht feoti elenden Weise ausgehärtet wird«

Uu bei einem oolohen TränJcverfahren eine mtJgliohat einfache und rationelle fertigung sicherzustellen, sieht die Erfindung vor, die mehrfach benutzbare Tränk- und Härtefora, In welohe die mit der aufgewickelten laolierhülee versehenen Wioklungeelemente eingelegt werden, unter Zuhilfenahme eines Seiles der Blecheegiaente des Ständers der elektrischen Maschine oufaubaueni diese Tränk- und Hörtefonn nlnrat jewelIo gleichzeitig einen Teil der die gesamte Ständerwicklung bildenden Vloklungeelemento auf· ITaoh dem maSgerechten Auehärten des. in die leoliorhülee eingedrungenen Anteiles des Trünkharees werden die Wloklungselemente der i'rlirür-. und Härteforu wieder entnommen. Pie Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sloh eine erhebliche Vereinfachung der !Fertigung dadurch erzielen laßt, daß mit Hilfe der ohnehin bei einer elektrischen Großmas ohlne in großer Anzahl anfallenden Ständerbleoheegmente ein Abschnitt eines Ständerbleohpaketes mit einfachsten Mitteln nachbilden läßt, der *ur gleichseitigen oaßgereohten Aue» härtung jeweils eines Seilt« der dl« geearnte Ständerwicklung bildenden Wloklungselemente - also mehrerer Wloklungs element· gleichzeitig - verwendet werden kann«

Der Vorteil des Verfahrene nach der Erfindung liogt also vor allem darin, daß dl« bei Großmaschinen notwendige Maßgonaulgkelt In der Herstellung der Tränk» und Härteform bereite 903817/0416

durch den originalen Blechschnitt gegeben lot, so daß keine beaondere Bearbeitung von ?re31elsten und dergl· erforderlioh iat. Da die but Nachbildung der benötigten Tränk- und Hürteforxa erforderlichen Bleohsegmente bei Qroflmaeohinen ait geteiltem Ständerblechpaket stete in ausreichender Zahl vor» liegen» lot die durch die Erfindung ermugliohtete rationelle fertigung der Ständerwloklung auch bei Kaeohlnen grüßten Durchmessers anwendbar.

An Bioh let ee bekannt» Wloklungsstäbe elektrischer Masohinen erst naoh dem Einbau in die Haeohine alt einem Kunstharz au imprägnieren. Abgesehen davon» das bei dleoem bekannten Vor· fahren eine vakuumdichte Auekleidung der Nutenwandung erforder· lioh lot» hat dieses bekannte Verfahren den Naohteil, die auf diese Welse hergestellten VioklungsetUbe fest alt dem Blechpaket der elektrischen Maschine» in dessen Nuten sie eingelegt werden» verbunden sind» so dafl «In nachträgliches Entfernen von Stäben in der Hegel dl« Zerstörung der Stabisolierung rur Folge hat«

Demgegenüber kommt se fUr die Erfindung darauf an» daS ssur Herstellung der Wioklungeelemente einer oloktrloohen OroO-maaohine eins Tränk- und Härtefora verwendet wird» also eine Vorm» der die einzelnen Vioklungaelemente naoh dem maBgereoh~ ten Aushärten wieder entnommen werden» so das sie vor dem endgültigen Einbau la die Isolierung einaeln geprüft werden können.

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Zur Durchführung dos Erfindungsgedankons läßt sich mit besonderem Vorteil ein fertig montierter Teil des Ständerblechpakctos als Tränk- und Härteform verwenden, der Nuten und gegebenenfalls auch Wicklungsstützen aufweist. Innerhalb der Nuten eines solchen Ständerblechpaketteiles können sämtliche V/'icklungselemente der Ständerwicklung imprägniert und maßgerecht ausgehärtet werden. Es empfiehlt sich, hierzu den mit den zu imprägnierenden Y/icklungs element en versehenen Ständerblech- L· paketteil zur Imprägnierung vollständig in ein mit dem Tränkhars gefülltes Tränkbad zu tauchen. Damit hierbei nur das in die Isolierung der Wicklungselemente eindringende Tränkharz aushärtet, können die Wicklungselemente beispielsweise mit Strom beheizt v?erden. Ira allgemeinen, ist es bei der praktischen Durchführung dieses Verfahrene jedoch günstiger, die auf die Y/icklungselemente aufgewickelten Isolierhülsen mit die Reaktionüdauer des eindringenden Tränkharzos abkürzenden Verbindungen zu vorsehen.

Das zur Durchführung des Erfindungsgedankens erforderliche V/delerausbauen der Wicklungselemente aus den Standerbleehpakettoil kann dadurch erleichtert werden, daß vor dem Imprägnieren Formtrennmittel, wie beispielsweise verklebungshindernde Folien oder Lacküberzüge, zwischen die Nutwände des als Tränk- und Härtoform dienenden Ständerblechpaketteiles und die Wicklungselemente eingebracht v/erden. Gegebenenfalls kann der Wiederausbau der Wicklungseleraente auch dadurch erleichtert werden, daß man davon absieht, die Wickelkopfenden auszuhärten.

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Zur Erläuterung der Erfindung iöt in der Figur der Teil eines Ständerblechpakpteo perspektivisch angedeutet= In die Nuten 1 dieses Ständerblechpaketteiles sind die Wicklungsstäbe 2 eingelegt, auf welche die Isolierhülsc-n 3 aufgewickelt sind. Die Isolierhülsen 3 sind in bekannter Weise aus Glimmerbändern aufgewickelt, die aus auf eine wärmebestandige Unterlage aufgebrachten Glimmerschichten bestehen. Diese Glimmerschichten, die aus Glimmerblättchen oder auch aus kontinuierlichen Glimmerfolion, sogenanntem Glimmerpapier, bestehen können, werden, mit der Unterlage und gegebenenfalls mit einer abschließenden Decklago durch ein nicht selbsthärtendes, aber härtbares Bindemittel verklebt. Dieses Bindemittel, das in der Regel in einer Menge von etwa 5 bis l^c/>, bezogen auf das Gewicht des Glimmerbandes, £Ur mechanischen Verfestigung in das Glimmerband eingebracht ist, ist derart ausgewählt, daß es sich vollständig in das zur späteren Imprägnierung verwendete Harz-Härter-System einbauen läßt» Es ist aber auch möglich, die Glimmerschichten mit einem schmelzfähigen Trägermaterial zu verschweißen«

Das Glimnerband, aus dem die Isolierhülsen 3 aufgewickelt sind, enthält ferner einen die Reaktionsdauer des in die Isolierung eindringenden Harz-Härter-Systemes abkürzenden Beschleuniger, so daß das im Tränkbad verbleibende Stoffsystem trotz der Aushärtung des in die Isolierhülsen 3 eindringenden Anteiles keine Erhöhung seiner Viskosität zeigt, also für eine große Anzahl von Tränkzyklen verwendet werden kann.

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Zur Sicherung der Stäbe 2 in den Nuten des Ständerblechpaketes können noch besondere Leisten oder Leistenstücke zusätzlich _; " in die Nuten mit eingelegt werden. Insbesondere können in die""-' später den Uutenverschlußkeil der Nut aufnehmenden Aussparungen an oberen Ende einer Hut Leisten eingelegt werden, welche die eingelegten Stäbe am Herausfallen hindern. Biese Leisten brauchen nicht über die gesamte Länge der Nut eingelegt zu worden, vielmehr reicht ec im allgemeinen aus, nur an einzelnen Stellen kurze Stücke in die an sich für die Nutenverschlußkeile vorgesehenen Aussparungen einzulegen.

Nach dem Einlegen mit den aufgewickelten Isolierhülsen 3 versehenen Wicklungsstäbe 2 in die Nuten des StänderblechpakettoiloG wird der Ständerblechpaketteil in eine Tränkvorrichtung eingebracht, in der die Stäbe zunächst im Vakuum getrocknet und anschließend mit einem aushärtbaren Tränkharz imprägniert worden. Hierzu verbleibt der Ständerblechpaketteil so lange in der Tränkvorrichtung, bis das Tränkharz, das in die Isolierhülsen 3 eingedrungen ist, vollständig ausgehärtet ist, so daß eine Nachgehandlung, insbesondere eine Nachhärtung, nach dem Herausnehmen des Ständerblechpaketteiles aus der Tränkvorrichtung entfällt. Nach dem Herausnehmen des Standerblechpaketteilos aus der Tränkvorrichtung fließt das überschüssige Tränkharz aus den übrigen Bereichen des Ständerblechpaketteiles ab,· während der in die Isolierhülsen 3 eingedrungene Anteil vollständig ausgehärtet ist. " .

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Da die Wi cklungsstäbe 2 mit d.eii Isoliorhülscn 3 während der vollständigen Ajiönärtung in die Nuten 1 des Ständerblechpaketes" eingelegt waren, sind sie maßgerecht ausgehärtet, ohne daß es gesonderter 5Pränk- und Härtoformon bedurft hätte» Die Stäbe können dann ausgebaut werden, worauf das Standerblechpaket-

- teil erneut zum Herstellung maßgerecht ausgehärteter Wicklungsstäbe der gleichen Wicklung verwendet v/erden kann. Ist schließ-" lieh auf die gleiche Weise eine hinreichende Anzahl von Wicklungsstäben Hergestellt, so brauchen die letzten Stäbe nicht wieder ausgebaut zu v/erden, sondern können in dem Ständer- -bleehpakett'eil verbleiben.

Da die Herstellung der für die gesamte Standerwicklung benötigten Anzahl von Wicklungsstäben einen Wiederausbau der Stäbe 2 aus den als Tränk- und Härtoform vorwendeten Ständorblechpaketteil erfordert, empfiehlt eo sich, vor dem Einlegen der Stäbe 2 in die Hut cn 1 ein Festbacken der Stäbe 2 in den Nuten 1 verhindernde Folien, z.B. Bolyäthylenglykolterophthalatfolien, einzulegen. Grogebenenfallc können die Wandungen der Nuten 1 bzw. die Außenseiten der Isolierhülseh 3 mit einem in gleicher Weise verklebungshemmend wirkenden Üaekübcrzug versehen werden. Durch das Einlegen solcher Folien bzw. durch das Überziehen der Isoliorhülsen mit einem solchen ""ack wird das Eindringen des Iiaprägnierharzeo nicht verhindert, da das Tränkharz infolge der fakuumimpragniorung von den Stirnseiten her in ausreichendem Maße in die Isolier- . hülsen 3 einströmen kann. -

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' Wie bereits erwähnt, enthalten die Glimmerbänder, aus denen die Isolierhülcen 3 bestehen, Beschleuniger, auf welche die Reaktionsdauer des als Tränkharz verwendeten Harz-Härter-Systems abkürzen. Wird beispielsweise als Tränkharz in an sich bekannter Weise ein heißhärtendeo Gemisch aus ungesättigten Polyesterharzen, reaktionsfähigen Monomeren und organischen Peroxyden verwendet, so v/erden dem Glimmerband die Polymerisation reaktion abkürzende Verbindungen zugesetzt, die auf das verwendete organische Peroxyd abgestimmt sind. Für die genannten, zur Polymerisationsreaktion fähigen Stoffsysteme kommen als die Heaktionsdauer abkürzende Verbindungen z.B. gemischt aliphatischaromatische tertiäre Amine öder Sauerstoff übertragende Metallsalze in Frage. Beispiele von tertiären aliphatisch-aroraatischen Aminen sind Dimethyl- p-toluidin oder Verbindungen, die diese Gruppe mehrfach im Molekül enthalten, wie z.B. 4,4', 4¹'-Dime thylarainotriphenylcarbinol. Ein Beispiel eines geeigneten Iletallsalzes ist Kobaltstearat.

AIa.Tränkharz können aber auch Stoffsysteme verwendet werden, die durch eine Polyadditionsreaktion aushärten. Beispiele hierfür sind Epoxyd-Harz-Härtergemische mit Säureanhydridhärtern. Pur diese Harir-Härter-Gemische können als die Polyadditionsreaktion beschleunigende Stoffe dem Glimmerband Verbindungen auf der Basis tertiärer Amine zugesetzt werden. Ist das Glimmerband jedoch mit härterfreien Epoxydvorbindungon als Bindemittel verklebt, so muß darauf geachtet werden, daß die als Beschleuniger verwendeten Verbindungen v/ohl die Polyadditionsreaktion

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■ PLA 9/810/4387 heißhärtonder Epoxydharzhärtorsysterao beschleunigen, nicht hingegen die ionische Polymerisation von Epoxydverbindungen anregen, damit eine für die Praxis hinreichende Lebensdauer der Glimmorbänder erzielt wird. In diesem Falle empfiehlt sich, wie ebenfalle bereits vorgeschlagen, dem Glimmerband ala Beschleuniger di- oder polytertiäre, gemisch aliphatisch aromatische Amine zuzusetzen, bei denen der Äminstickstoff unmittelbar an ein aromatisches System gebunden ist. Beispiele geeigneter Verbindungen dieser Art sind 4,4*-Dimethy!aminodiphenylmethan, 4,4*-Dimcthylaminotriphenylmcthan, 4_f4',4"-Dimethylaminotriphonylcarbinol odor 4,4*-Dimethylaminobenzophenon.

V/erden bei der Verwendung von Epoxyd-Harz-Härter-Systemen ale Tränkharz die Glimmerbänder mit Verbindungen verklebt, die über Carboxylgruppen bzw. über Hydroxylgruppen oder auch über Sulfhydrylgruppcn in das hoiöhärtonde Epoxydharz-Härter-Gemiech einbaufähig sind, so können als Beschleuniger aber auch andere tertiäre Amine, wie beispielsweise Benzyldimethylamin, Triäthanolamin, N-Methylraorpholin oder N- ß-Oxyäthylraorpholin zugocetst werden, wie es ebenfalls bereits vorgeschlagen wurde.

Damit beim Eindringen des Tränkharzes in die Iaolierhttleen 3 die in den looliorhülsen befindliche, die Reaktionsdauer des Tränkharzes abkürzenden Verbindungen nicht fortgeßpült werden, empfiehlt es sich, darauf zu achten, daß diese Verbindungen in den eindringenden Stoffsystem schwer löslich sind, wie ee ebenDillß bereits vorgeschlagen wurde und wie es bei den als Beispiele genannten Verbindungen der Fall ist. Schwerlöslich

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bedeutet hierbei, daß der LosungsVorgang dieser Verbindungen bzw. dec mit ihnen vermiochten Harzes in dem als Tränkharz eindringenden reaktionsfähigen Stoffsystem wesentlich langer als das lindringen den reaktionsfähigen Stoffsysternes in die-Isolierhülceii 3 dauert. Der Lösungsvorgang selbst dauert hingegen nur eine erheblich kürzere Zeitspanne als die Gelier- bzw. Aushärtzeit des sich nach dem Eindringen deo Tränkharzes in der Isolierhülso befindlichen Stoffsystemes.

1 Figur

7 Ansprüche

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Claims

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Verfahr on zum Imprägnieren und paßgerechten Auehärten der ein auehärtbaree Trünkhara enthaltenden Ioolierung von Wloklungeeleaenten der Ständorwioklung einer elektrischen Grοßmaeohine mit geteiltem Ständorblechpakot, bei dem die auf die Wicklungaelemente aufgewiokelte IeolierhUlse innerhalb einer Tränkvorrichtung Bit einem zu einer Vielzahl von ülränkzyklen verwendbaren Tränlcharz getränkt wird, worauf der in die leolierhUlae eingedrungene Anteil dee Tränkharzee in einer die äußeren AbaaQe der fertigen Xeolierung maßgerecht featle.-gendon Weise auegehärtet wird« dadurch gekennzeichnet* daß dl& mehrfach benutzbare Tränk- und Härteform, in welche die mit der aufgewlokelten leolierhUlee rereehenen Wioklungselemente eingelegt werden, unter Zuhilfenahme eines Teilea der Bleohsegmente de· Ständer« der elektrischen Maschine aufgebaut ist und jeweils gleichzeitig einen Teil der die gesamte StUnderwj.eklung bildenden Viokluagselement« aufnimmt und daß die Vicklungs- «leaente nach dem aaSgereohten Aushärten des in die Xaolierhlilee eingedrungenen Anteils· des Tränkharaes der Tränk- und Härteform wieder entnommen werden. 90981 7/U41b
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tränk- und Härteform ein fertig montierter Teil des Ständerblechpaketes dient, der i-juteu und gegebenenfalls auch Wicklungsstützen aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, da.durch gekennzeichnet, daß der mit, den zu imprägnierenden Wicklungselementen versehene Ständer-"blechpaketteil zur Imprägnierun»; vollständig in ein mit dem Tränkharz gefülltes Tränkbad eingetaucnt wird.

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4· Vorfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Wicklungselemente aufgewickelten Isolierhülsen die
Reaktionsdauer dos eindringenden Tränkharzes abkürzende Verbindungen enthalt.
5«. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung des Wiederausbaues der Wicklungselemente vor dem Imprägnieren Formtrennmittel, wie beispielsweise verklebungshindernde Folien oder Lacküberzüge, zwischen die Hutwände der Tränk- und Härteform und die Wicklungselementc eingebracht v/erden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzoichnet, daß zur ^T;rleichtcrung des V/iederausbaus der Wicklungselenente die Wickelkopfenden nicht ausgehärtet werden.
7. Vorfahren nach einem der Ansir üchc1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dir Isolierung der Wicklungsolemente innerhalb

deu TränkbadcG so weit ausgehärtet wird, daß eine Nachbehandlung, insbesondere cino liachhärtung, außerhalb des Tränkbades nicht mehr erfordorlich ist.

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