DE1665075B1 - Verfahren zur Isolierung eines elektrischen Gegenstandes - Google Patents

Description

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net. Diese Beschichtung weist Poren auf, die so be- ein Preßwerkzeug erforderlich ist. Gemäß der Erfinschaffen sind, daß das Innere der Spule bei Anwen- dung werden also die elektrischen Isolationseigendung eines Vakuumimprägnierverfahrens für die schäften und die Lebensdauer der Isolierung von poröse Isolationsbeschichtung leicht mit einem Im- elektrischen Maschinen und Geräten verbessert, und prägniermittel durchtränkt werden kann. 5 die Kosten für das Aufbringen der Isolierung können

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel für das gegenüber den konventionellen Preß- oder Gießver-

erfindungsgemäße Verfahren beschrieben: In einem fahren gesenkt werden.

Lösungsmittel lösliches, halbausgehärtetes Phenol- Eine unter Verwendung eines flüssigen Isolationsharz, das zu einer Teilchengröße von weniger als mittels als Imprägnierstoff hergestellteElektromagnet-150 μ pulverisiert wurde, wird zu 10 bis 20 Gewichts- io Spule weist eine ähnliche dielektrische Durchschlagprozent mit CaCO₃ gemischt, das zu einem Pulver festigkeit und ähnliche Koronaentladungseigenschafmit einer Teilchengröße von gleichfalls weniger als ten auf wie eine konventionelle Öltransformator-150 μ zerkleinert wurde. Dieses Gemenge wird mit spule.

einem Lösungsmittelgemisch von Azeton und Metha- Es soll nun auf die Darstellung der F i g. 2 Bezug nol Übergossen. Hierbei löst sich das Phenolharz in 15 genommen werden. Die Bezugszahl 7 bezeichnet dem Lösungsmittelgemisch, während das Calcium- hierin den Hauptkörper eines Transformators, der carbonat in dem Lösungsmittelgemisch dispergiert einen Elektromagnet-Kern 8 mit Eisenmantel aufwird, wobei man eine Suspension von Calciumcarbo- weist, der mit zwei nach dem erfindungsgemäßen nat in dem Lösungsmittelgemisch erhält. Die mit dem Verfahren isolierten Hochspannungs-Wicklungen 9 aus einem Fasermaterial bestehenden Isolator um- 20 und mit einer Niederspannungs-Wicklung 10 umwickelte Elektromagnet-Spule wird in diese Suspen- wickelt ist. Die Bezugszahl 11 bezeichnet einen Shuntsion eingetaucht und nach dem Herausnehmen ge- kern, der zum Abgleichen des Arbeitsstroms zwischen trocknet und wärmebehandelt, wodurch auf der Spu- die Hochspannungs-Wicklungen 9 und die Niederlenanordnung die poröse Isolationsbeschichtung 5 spannungs-Wicklung 10 gelegt ist, und die Bezugsausgebildet wird. Um der Oberfläche der porösen 25 zahl 12 bezeichnet Preßspanteile, die als Abstand-Isolationsbeschichtung 5 bessere Eigenschaften hin- halter zwischen den Kern 8 und die Wicklungen 9 sichtlich der Vermeidung von Koronaentladungen zu und 10 sowie zwischen den Shuntkern 11 und die verleihen, kann gepulvertes Al₂O₃ mit einer Teilchen- Wicklungen 9 und 10 eingefügt sind, um die Wickgröße von weniger als 150 μ zusammen mit Epoxyd- lungen 9 und 10 und den Shuntkern 11 an dem harzen als Bindemittel Anwendung finden. Verschie- 30 Kern 8 zu befestigen. Mit der Bezugszahl 13 ist ein denartige poröse Isolationsbeschichtungen können einen Boden aufweisendes zylindrisches Gehäuse behergestellt werden, wenn man einen Füllstoff von zeichnet. Die Bezugszahl 14 bezeichnet ein Befestiunterschiedlicher Teilchengröße oder unterschied- gungsglied zum Befestigen des Kerns 8 an dem Boden licher Beschaffenheit benutzt oder aber ein anderes des Gehäuses 13, und die Bezugszahlen 15 bzw. 16 Bindemittel wählt. Als Imprägniermittel 6 kann eine 35 dienen zur Bezeichnung von Isolatoren, die jeweils Isolatorflüssigkeit oder ein thermoplastisches Harz, an dem Boden befestigt und von der Unterseite des wie beispielsweise Polyäthylen oder Polypropylen, Bodens her durch diesen hindurchgeführt sind. Die sowie mikrokristallines Wachs, ein hitzehärtbares Bezugszahl 17 bezeichnet einen Anschluß der Hoch-Harz od. dgl. verwendet werden. Spannungswicklung 9, die Bezugszahl 18 eine mit dem

Für Elektromagnetspulen, die bei hoher Spannung 40 Anschluß 17 verbundenen Leitung und die Bezugsbetrieben werden sollen, und bei denen es demzufolge zahl 19 einen Isolator, der einen Teil der Leitung 18 auf die Vermeidung von Koronaentladungen an- bedeckt. Die Leitung 18 ist durch den Isolator 15 kommt, ist als Isolieröl ein Mineralöl oder Poly- nach außen geführt und der Zwischenraum zwischen butanöl zu bevorzugen, das eine hohe dielektrische dem Isolator 19 und dem Isolator 15 ist mit einem Durchschlagfestigkeit aufweist. Bei der Verwendung 45 Harz 20 ausgegossen, wobei der Isolator 19 und der eines solchen Öls können sick in der Spule nur in Porzellan-Isolator 15 durch das Harz 20 aneinandersehr geringem Umfang Hohlräume ausbilden. Für gebunden oder miteinander verklebt sind. Mit der Elektromagnetspulen, die eine hohe thermische Be- Bezugszahl 21 ist eine Gummidichtung bezeichnet, ständigkeit aufweisen sollen, ist vorzugsweise .ein die zwischen den Boden des Gehäuses 13 und den Epoxydharz mit einem Säureanhydrid als Härtemittel 50 Isolator 15 eingefügt ist. Außerdem ist an dem Isozu verwenden. lator 15 eine Gummidichtung 22 vorgesehen. Eine

Eine Elektromagnet-Spule, die spiralförmig mit von der Niederspannungs-Wicklung 10 ausgehende einem aus einem Fasermaterial bestehenden Isolator Leitung 23 ist durch den Isolator 16 hindurchgeführt von 0,15 mm Stärke umwickelt ist, der in Falten ge- und mit einem Anschluß 24 verbunden. Mit der Bekräuselt und in einer Dicke von etwa 0,5 mm mit 55 zugszahl 25 ist ein Isolator, wie beispielsweise mikroeinem porösen Isolationsmittel beschichtet ist, wobei kristallines Wachs, eine Pechmasse oder Asphalt, bees sich um CaCO₃ mit Phenolharz als Bindemittel zeichnet. Der Isolator 25 wird in einem durch Erhandelt, und der bei etwa 140 bis 150° C auf dem hitzen herbeigeführten flüssigkeitsartigen Zustand in Wege der Vakuumimprägnierung durch die poröse das Gehäuse eingefüllt und bedeckt demzufolge die Isolationsbeschichtung hindurch mit Polybutanöl 60 Wicklungen 9 und 10 sowie den Kern 8 vollständig, durchtränkt worden ist, weist eine hohe Koronaentla- wobei auch die geringsten Hohlräume ausgefüllt werdungsspannung auf, deren Wert mehr als doppelt so den. Es können daher innerhalb des Gehäuses keine hoch liegt wie der einer konventionellen Spule. Hohlräume oder Bläschen vorhanden sein, so daß es

Eine gleichmäßige, bläschenfreie Beschichtung läßt im wesentlichen nicht zu einer Koronaentladung

sich leicht in der Weise herstellen, daß man auf einer 65 kommen kann. Auch werden in diesem Isolator 25

Elektromagnet-Spule eine poröse Isolationsbeschich- durch einen plötzlichen Temperaturwechsel keine

tung ausbildet und diese Beschichtung mit einem Hohlräume oder Risse erzeugt, und das Eindringen

Kunstharz durchtränkt, wofür weder eine Presse noch von Wasser in diesen Isolator kann verhindert wer-

den. Die Bezugszahl 26 bezeichnet eine Schicht eines Bei diesem Verfahren wird bekanntlich durch Einflüssigen Isolators, die zwischen den Wicklungen 9 tauchen in ein Imprägnierbad oder auch mittels einer und dem Isolator 25 auf diese Spulen aufgebracht ist, Spritzpistole auf einem Elektro-Magneteisenkem ein wobei die Wicklungen 9 außerdem auch von dem Isolierfilm ausgebildet. Das erstgenannte Verfahren flüssigen Isolator durchtränkt sind. Die Bezugszahl 27 5 ist sehr umständlich. Auch kann bei diesem Verfahbezeichnet eine Halterungsplatte zur Befestigung des ren die Isolierung eines Wicklungsdrahts verletzt wer-Kerns 8 in dem Gehäuse 13, die den oberen Teil des den, da der Wicklungsdraht beim Wickeln an der Kerns 8 in seiner Lage festhält. Mit der Bezugszahl rauhen Kante des Eisenkerns scheuert, und so ein 28 ist eine Gummidichtung bezeichnet, die in ihrer Lagenkurzschluß der Elektro-Magnetspule verursacht Umfangsrichtung durch Harz 29 eingeschlossen und io werden. Wenn auch bei dem an zweiter Stelle genannmit dem Gehäuse 13 fest verbunden oder verklebt ist ten Verfahren die oben beschriebenen Mangel ausge- und die dazu dient, das Eindringen von Feuchtigkeit schaltet sind, so sind hierbei doch wiederum die Invon außen sowie das Ausfließen des Isolators 25 zu stallationskosten hoch, und es wird ein teueres Kunstverhindern. Über der Gummidichtung 28 ist eine Ab- harzpulver benötigt.

deckung 30 angeordnet, die mit der Gummidichtung 15 Mit Bezug auf F i g. 3 wird nun das erfindungsge-

28 und dem Gehäuse 13 durch das Harz 29 fest ver- mäße Verfahren in der Anwendung auf die Isolierung

bunden ist und deren Endteile an der Außenseite des eines Eisenkerns erläutert: In Fig. 3 bezeichnet die

Gehäuses 13 festgeklemmt sind. Bezugszahl31 eine Isolationsbeschichtung, dieBezugs-

Das Gehäuse 13 ist somit in der beschriebenen zahl 3 einen Elektro-Magneteisenkern, die Bezugs-Weise nach außen hin vollständig abgeschlossen. Die 20 zahl 33 einen Keil und die Bezugszahl 34 eine Spule, elektrischen Eigenschaften eines Transformators wer- Bei der Isolationsbeschichtung 31 handelt es sich um den daher gegenüber einem konventionellen Trans- eine poröse Isolationsbeschichtung, wobei ein therformator durch Verwendung einer nach dem oben moplastisches Harz oder ein hitzehärtbares Harz als beschriebenen Isolierverfahren isolierten Spule und Imprägniermittel verwendet wurde. Obwohl die Kanweiterhin durch die Ausbildung einer flüssigen, dün- 25 ten des Elektro-Magneteisenkerns 32 rauh sind, kann nen Schicht zwischen den Spulen und dem die Spulen die ©rfindungsgemäße poröse Isolationsbeschichtung umgebenden festen Isolator erheblich verbessert. auf den rauhen Kanten leicht in genügender Stärke

Es ist auch möglich, elektrische Maschinen hin- ausgebildet werden, und der poröse Isolator bedeckt sichtlich ihrer Größenabmessungen und ihres Ge- dann die rauhen Kanten des Elektro-Magneteisenwichts erheblich günstiger auszulegen. Das erfin- 30 kerns, die hierdurch geglättet werden,
dungsgemäße Verfahren weist somit gegenüber den Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird sonach dem Stand der Technik bekannten Isolierverfah- mit gegenüber den konventionellen Verfahren der ren sowohl für trockenisolierte als auch für ölisolierte Herstellungsgang vereinfacht und die Möglichkeit Maschinen und Geräte beachtliche praktische Vor- ausgeschaltet, daß die Isolierung des Wicklungsdrahts teile auf. 35 durch die Berührung mit den rauhen Kanten des

Im Nachfolgenden soll nun noch ein Verfahren Eisenkerns verletzt werden könnte,
zum Isolieren eines Elektro-Magneteisenkerns be- Auch werden bei dem erfindungsgemäßen Verfanschrieben werden. Ein konventionelles Isolierverfah- ren weder die kostspieligen Hilfsmittel noch das ren für einen Elektro-Magneteisenkern, beispielsweise teuere Kunstharzpulver benötigt, die für das Pulverfür den Blechkranz eines Elektromotors, sieht vor, 40 beschichtungsverfahren erforderlich sind,
ein Preßspanteil oder ein mit einem Polyesterfilm be- Im Obigen sind Verfahren zum getrennten Isolieren schichtetes Preßspanteil in einen Schlitz entlang der einer Elektromagnetspule oder eines Elektro-Magnet-Innenwandung dieses Schlitzes einzuführen, wodurch eisenkerns erläutert worden. Ähnliche Wirkungen die Leiter von dem Eisenkern isoliert werden. Bei lassen .sich auch erzielen, wenn die Elektromagneteinem anderen, in neuerer Zeit entwickelten Verfah- 45 spule und der Elektro-Magneteisenkern nach ihrem ren handelt es sich um ein Pulverbeschichtungsver- Zusammenbauen einer Isolierbehandlung nach dem fahren zum Isolieren eines Elektro-Magneteisenkerns. erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gePatentansprüche: löst, daß das Ausbilden einer porösen Isolations- beschichtung die Schritte des Aufbringens von PuI-

1. Verfahren zur Isolierung eines elektrischen ver aus CaCO₃ oder Al₂O₃, das in einer Lösung disGegenstandes durch Ausbilden einer porösen Iso- 5 pergiert ist, die bereitet wird durch Auflösen von lationsbesctachtung mit gegenseitig in Verbindung halbfestem Phenolharz oder Epoxydharz in Azeton stehenden Poren auf dem Gegenstand und Im- oder einem gemischten Lösungsmittel aus Azeton prägnieren der porösen Isolationsbeschichtung und Methanol, auf den Gegenstand und des Trockmit einer dielektrischen Imprägnierungsflüssig- nens der aufgebrachten Beschichtung umfaßt und keit, dadurch gekennzeichnet, daß das io daß die dielektrische Imprägnierungsflüssigkeit aus Ausbilden einer porösen Isolationsbeschichtung der Gruppe ausgewählt wird, die aus Mineralöl, PoIydie Schritte des Aufbringens von Pulver aus CaO₃ butanol, Polyäthylen, Polypropylen und mikrokristal- oder Al₂O₃, das in einer Lösung dispergiert ist, linem Wachs besteht.

die bereitet wird durch Auflösen von halbfestem Auf diese Weise erhält man durch einfaches Phenolharz oder Epoxydharz in Azeton oder 15 Ändern der Dicke der porösen Beschichtung eine geeinem gemischten Lösungsmittel aus Azeton und eignete Isolierung gegen die Umgebung. Daher stellt Methanol, auf den Gegenstand und des Trock- das Verfahren gemäß der Erfindung einen einfachen nens der aufgebrachten Beschichtung umfaßt und Herstellungsvorgang dar und erfordert zur Erdaß die dielektrische Imprägnierungsflüssigkeit reichung des gewünschten Zieles keine teuren Werkaus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Mine- 20 zeuge, wie z. B. Gießformen.

ralöl, Polybutanol, Polyäthylen, Polypropylen und Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der

mikrokristallinem Wachs besteht. Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Λ/

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Fig. 1 eine perspektivische. Ansicht einer nach ^ kennzeichnet, daß ein vorausgehender Schritt des dem erfindungsgemäßen Verfahren isolierten, teil-Wickelns eines Bandes aus isolierendem Faser- 25 weise weggebrochenen Elektromagnetspule,

material um den elektrischen Gegenstand zum Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Transforma-

Herstellen einer Faserschicht vorgesehen ist, auf tors mit einer nach dem erfindungsgemäßen Verfah-

die das dispergierte Pulver aufgebracht wird, und ren isolierten Spule und

daß die Imprägnierung auch auf der Faserschicht Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines nach dem ervorgenommen wird. 30 findungsgemäßen Verfahren isolierten Eisenkerns für

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch elektromagnetische Maschinen und Geräte,
gekennzeichnet, daß das Imprägnieren im In der Darstellung der Fig. 1 bezeichnet die BeVakuum erfolgt, zugszahll einen aus einem Isolationswerkstoff, bei-

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 spielsweise einem Phenolharzschichtstoff, Vulkanbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge 35 fiber oder Preßspan, hergestellten Spulenkörper, der des Phenol- oder Epoxydharz 10 bis 2O°/o des eine genügende mechanische Festigkeit aufweist, so Gewichtes der gesamten Menge der Harz-Pulver- daß er durch das Umwickeln mit dem Wicklungs-Mischung ausmacht. draht einer Elektromagnet-Spule 2 nicht deformiert

wird. Die Bezugszahl 3 bezeichnet Schichtisolatoren, 40 die zwischen die einzelnen Wicklungslagen der

Spule 2 eingefügt sind und die eine für das Spannungsgefälle zwischen einander benachbarten Wicklungslagen der Spule 2 genügende dielektrische ja Durchschlagfestigkeit aufweisen, um das Kurz- ™

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung 45 schließen einander benachbarter Wicklungslagen der eines elektrischen Gegenstandes durch Ausbilden Spule 2 zu verhindern. Die Bezugszahl 4 bezeichnet einer porösen Isolationsbeschichtung mit gegenseitig einen bandförmigen, aus Fasermaterial bestehenden in Verbindung stehenden Poren auf dem Gegenstand Isolator, der spiralförmig auf die aus dem Spulen- und Imprägnieren der porösen Isolationsbeschich- körperl, den Schichtisolatoren3 und der Spule2 rung mit einer dielektrischen Imprägnierungsflüssig- 50 zusammengesetzte Anordnung aufgewickelt ist. Diekeit. ser Isolator 4 muß neben hervorragenden elektri-

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird sehen Isolationseigenschaften eine gewisse Schichtporöses Isolationsmaterial, z. B. Papier, zwischen Zugfestigkeit und eine gute Dehnfähigkeit aufweisen, zwei gegenüberliegende Leiter eingefügt, und ein da er unter Zugbeanspruchung auf die Spulenhärtbares und feuchtigkeitsbeständiges Imprägnie- 55 anordnung aufgewickelt wird. Falls eine besonders rungsmaterial mit einer hohen dielektrischen Kon- hohe Zugfestigkeit erforderlich ist, wird der bandstante füllt die Hohlräume in dem porösen Isolations- förmige Isolator 4 mit zwei Schichten ausgebildet, material und auch den Zwischenraum zwischen dem die miteinander durch ein Bindemittel verbunden Isolationsmaterial und den Leitern. sind, wobei Baumwoll- oder Nylonfäden in einem

Dieses Verfahren bietet jedoch keine zufrieden- 60 geeigneten Abstand voneinander dazwischengefügt stellende Isolierung gegen die äußere Umgebung. sind. Für die Stärke und die Anzahl der Schichten Wenn eine derartige Isolierung erforderlich ist, muß des bandförmigen Isolators 4 ist die Größe der an sie durch Eingießen des Gegenstandes erfolgen. die Elektromagnet-Spule 2 anzulegenden Spannung

Die Aufgabe der Erfindung wird daher darin ge- bestimmend. Falls der für die Elektromagnet-Spule sehen, das eingangs erwähnte Verfahren so weiter- 65 erforderliche Spannungsbetrag gering ist, so entfällt zubilden, daß mit geringem Aufwand auch eine Iso- die Notwendigkeit der Verwendung des aus einem lierungdes Gegenstandes gegen die Umgebung er- Fasermaterial bestehenden Isolators. Mit der Bezugszielbar ist. zahl 5 ist eine poröse Isolationsbeschichtung bezeich-