DE1665075C - Verfahren zur Isolierung eines elek trischen Gegenstandes - Google Patents
Verfahren zur Isolierung eines elek trischen GegenstandesInfo
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Description
Phenolharz oder Epoxydharz in Azeton oder 15 Ändern der Dicke der porösen Bescnichtung 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
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- 35 weise weggebrochenen Elektromagnetspule,
material um der. elektrischen Gegenstand zum Fig. 2 eine Schilittdarstellung eines Transforma-Herstellen einer Faserschicht vorgesehen ist, auf tors mit einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahd'; das dispergierte Pulver aufgeoracht wird, und ren isolierten Spule und
material um der. elektrischen Gegenstand zum Fig. 2 eine Schilittdarstellung eines Transforma-Herstellen einer Faserschicht vorgesehen ist, auf tors mit einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahd'; das dispergierte Pulver aufgeoracht wird, und ren isolierten Spule und
daß die Imprägnierung auch auf der Faserschicht F i g. 3 eine Schnittdarstellung eines nach dem ervorgenommen
wird. 30 findungsgemäßen Verfahren isolierten Eisenkerns für
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch f lektromagnetische Maschinen und Geräte,
gekennzeichnet, daß das Imprägnieren im In der Darstellung der F i g. 1 bezeichnet die BeVakuum erfolgi. zugszahl 1 einen aus einem Isolationswerkstoff, bei-
gekennzeichnet, daß das Imprägnieren im In der Darstellung der F i g. 1 bezeichnet die BeVakuum erfolgi. zugszahl 1 einen aus einem Isolationswerkstoff, bei-
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 spielsweise einem Phenolhftrzsch'chtstoff, Vulkanbis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge 35 fiber oder Preßspan, hergestellten Spulenkörper, der
des Phenol- oder Epoxydharz 10 bis 20% 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
Durchschlagfestigkeit aufweisen, um das Kurz-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung 45 schließen einander benachbarter Wicklungslagen der
eines elektrischen Gegenstandes durch Ausbilden Spu'e 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 Spu'len-
und Imprägnieren der porösen Isolationsbeschich- körper 1, den Schichtisolatoren 3 und der Spule 2
tung 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 Innen 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
zubiitlen, daß mit geringem Aufwand auch eine Iso- die Notwendigkeit der Verwendung des aus einem
lieruing des Gegenstandes gegen die Umgebung er- Fasermaterial bestehenden Isolators. Mit der Bezugs-
-.~i! .-ι zanl g jsj ejne pOr5se isolationsbeschichtung bezeich-
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 Verwendt.ig eines flüssigen Isolationsharz, das zu einer Teilchengröße von weniger als mittels als Imprägnierstoff hergestellte Elektromagnet-150
μ pulverisiert wurde, wird zu 10 bis 20 Gewichts- 10 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 öltrar.sformator-150
μ zerkleinert wurde. Dieses Gemenge wird mit spuie.
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 Kauptkörper eines Transformators, der
carbonat in dem Lösungsmittelgemisch dispergiert einen Elektromagnet-Kern 3 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 *>
aus einem Fasennaterial 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- fc.irn, der zum Abgleichen des Arbeitsstroms zwischen
trocknet und wärmebehandelt, wodurch auf der Spu- die Hochspannungs-Wicklungen 9 und die Niedcrlenanordnung
die poröse Isolationsbeschichtung 5 spannungs-Wick!ung 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 iichtlich 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 eingefugt 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 Bezugszah'cn 15 bzw. 16
Bindemittel wählt. Als Imprägniermittel 6 kann eine 35 dienen zur Bezeichnung von Isolatoren, die jeweils
IsolatorHüssigkeit oder ein thermoplastisches Harz, an dem Boden befestigt und von der Unterseite des
wie beispielsweise Polyäthylen oder Polypropylen, Bodens her durch diesen hindurchgefiihrt 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 Le-tung und die Bezugs-
betrieb?n 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 Iso!;eröl 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 sich in der Spule nur in Porzellan-Isolator 15 durch das Harz 20 aneinander-
sehr 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 arifv/eisen sollen, ist vorzugsweise ein die zwischen den Boden des Gehäuses 13 und den
Epoxydharz mit einem Säureanhydrid als Härtemittel 50 Isolator 15 eingefügt ist. Außeidem ist an dem Iso-
zu 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 2? 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 CaCO., mit Phenolharz als Bindemittel zeichnet. Der Isolator 25 wird in einem durch Erhandelt,
und der bei etwa 140 bis 1500C auf dem hitzen herbeigeführten flüssigkeitsarligen 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 !aher 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 Hohlrä".me 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-Magnetcisenkern 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. Bezugszahl 31 eine Isolationsbeschichtung, die Bezugs-
Das Gehäuse 13 ist somit in der beschriebenen zahl 3 einen Elektro-Magnetei^enkern, die Bezugs-Weise
nach außen hin vollständig abgeschlossen. Die ao 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 moplastiscLcs Harz oder ein hitzehärtbares Harz als
beschriebenen Isolierverfahren isolierten Spule und Imprägniermittel verwendet wurde. Obwohl die Kanweiterhin
durch die Ausbildung einer flüssigen, dün- as ten des Elektro-Magneteisenkerns 32 rauh sind, kann
nen Schicht zwischen den Spulen und dem die Spulen die erfindungsgemäßc poröse Isolationsbeschichtung
umgebenden festen Isolator erheblich verbessert. auf den rauhen Kanten !eicht 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
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 Verfahschrieben werden. Ein konventionelles Isolierverfah- ren weder die kostspieligen Hilfsmittel noch das ren für einen Elektro-Magneteisenkem, 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 Elektroma~.neteinem anderen, in neuerer Zeit entwickelten Verfah- 45 spule und der Elektro-Magneteisenkern räch ihrem ren handelt es sich um ein Pulverbeschichtungsver- Zusammenbauen einer Isolierbehandlung nach dem fahren zum Isolieren eines Elektro-Magneteisenkerns. erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen werden.
zum Isolieren eines Elektro-Magneteisenkerns be- Auch werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahschrieben werden. Ein konventionelles Isolierverfah- ren weder die kostspieligen Hilfsmittel noch das ren für einen Elektro-Magneteisenkem, 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 Elektroma~.neteinem anderen, in neuerer Zeit entwickelten Verfah- 45 spule und der Elektro-Magneteisenkern räch 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 (1)
1. Verfahren zur Isolierung eines elektrischen ver aus CaCO3 oder Al5O3, das in einer Lösung disGegenstandes
durch Ausbilden einer porösen Iso- 5 pergiert ist, die bereitet wird durch Auflösen von
lationsbeschichtung mit gegenseitig la 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 Itrprägnierungsnüssigkeit aus
Ausbilden einer porösen Isolationsbeschichtung der Gruppe ausgewählt wird, die aus Mineralöl, PoIydie
Schritte des Aufbringens von Pulver aus CaO4 butanol, Polyäthylen, Polypropylen und mikrokristal-
oder Al3O3, das in einer Lösung dispergiert ist, -linem Wachs besteht.
die bereitet wird durch Auflösen von halbfestem Auf diese Weise erhält man durch einfaches
Family
ID=
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