DE19547251A1 - Compressing insulation of electrical equipment windings - Google Patents

Compressing insulation of electrical equipment windings

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Abstract

In a method for compression of the insulation in armature end windings, before hardening, multichamber, profiled pressure tubes (1) are introduced in the region of the end winding. They are inserted between the coils or winding bars (6). Application of defined internal pressure presses these against the sides of the formed coils or bars (6) over their full height. This presses together the individual layers of insulation (7). Following completion of the hardening process, the tubes are removed. Also claimed is the equipment to carry out the procedure, in which preferably the tubes comprise fabric-reinforced silicone rubber of controlled Shore hardness. A silicone gel filling is included. A polytetrafluoroethylene shell of similar characteristics may be used.

Description

Stand der TechnikState of the art

Bei der Herstellung von Hochspannungsisolierungen an Wicklungen elektrischer Maschinen ist das Bemühen darauf gerichtet, Hohlräume jeder Art und Größe im Inneren der Isolierung zu vermeiden. So werden als allgemeiner Stand der Technik beheizbare Formpressen eingesetzt, die jedoch im Bereich des Wickelkopfes aufgrund der komplizierten Formgebung versagen.In the manufacture of high voltage insulation on windings electrical machines, the effort is directed to Cavities of all types and sizes inside the insulation too avoid. So as general state of the art heated molding presses used, but in the area of The winding head fails due to the complicated shape.

In der DE 27 23 634 wird nach dem Tränken und Imprägnieren der Wicklung diese mit der Isolierung in einer Tränkwanne mit einem erhitzten Härtungsmittel unter Aufbringung von Druck überflutet. Auch dieses Verfahren kann jedoch keine hohlraumfreie Isolierung garantieren.In DE 27 23 634, after soaking and impregnating Wind this with the insulation in a drinking trough with one heated curing agent flooded under pressure. However, this method also cannot provide cavity-free insulation to guarantee.

In der DE 29 19 368 wird versucht, die Hohlräume im Inneren der Isolation durch das Einbringen eines lösemittelfreien Imprägniermittels mittels einer Pumpe zu füllen.DE 29 19 368 attempts to fill the cavities inside the Isolation by introducing a solvent-free Fill impregnating agent with a pump.

Zur weiteren Vereinfachung des Verfahrens zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen werden in der DE 31 38 766 mehrere Verfahrensschritte vorgeschlagen. Die Wicklung wird durch einen Vakuumprozeß entgast, anschließend unter Beibehaltung des Vakuums mit einer Absperrflüssigkeit völlig überdeckt, um dann anschließend mittels Überdruck eine hohlraumfreie Aushärtung zu ermöglichen. Zusätzlich wird noch vorgeschlagen, anstelle der Absperrflüssigkeit einen Folienschlauch zu verwenden, in dem die isolierten Wicklungselemente dicht eingeschweißt sind. Die Folienschläuche besitzen Sauganschlüsse, die mit einer gesonderten Vakuumanlage verbunden sind. Nach der Vakuumbildung innerhalb des Folienschlauches und in der Tränkanlage und der Aufbringung entsprechender Imprägniermittel wird die Tränkanlage mit einem Überdruck versehen, bei gleichzeitiger Beibehaltung des Vakuums innerhalb des Folienschlauches. Bei diesem Verfahren ist die Abdichtung des Folienschlauches zur getrennten Erzeugung des Vakuums innerhalb des Folienschlauches mehr aufwendig.To further simplify the process of manufacturing High-voltage insulation is several in DE 31 38 766 Process steps proposed. The winding is made by a Degassed vacuum process, then while maintaining the Vacuum completely covered with a shut-off liquid to then then a cavity-free curing by means of overpressure enable. In addition, it is proposed instead of Shutoff liquid to use a film tube in which the insulated winding elements are tightly welded. The Foil tubes have suction connections, which with a separate vacuum system are connected. After vacuum formation inside the film tube and in the watering system and  The impregnation system is applied with appropriate impregnation agents provided with an overpressure while maintaining it of the vacuum inside the film tube. With this procedure is the sealing of the film tube for separate production of the vacuum inside the film tube is more complex.

Problemproblem

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung einer weitestgehend hohlraumfreien Hochspannungsisolierung im Wickelkopfbereich einer drehenden elektrischen Maschine zu schaffen, wobei insgesamt das Verfahren gegenüber herkömmlichen Verfahren vereinfacht werden soll.The invention is based on the problem, a method and a Device for the production of a largely cavity-free high-voltage insulation in the end winding area to create a rotating electrical machine, wherein overall the process compared to conventional processes should be simplified.

Erzielbare VorteileAchievable advantages

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Hohlräume zwischen den einzelnen Lagen der Isolierung, bzw. zwischen der Lagenisolierung und der Teilleiterisolierung des Leiterpaketes vermieden werden und somit die elektrische Maschine einer höheren Spannungsbeanspruchung standhält bzw. eine höhere Lebensdauer besitzt. Neben einer Qualitätserhöhung soll gleichzeitig das Verfahren zur Herstellung einer diesbezüglichen Hochspannungsisolierung weiter vereinfacht werden und somit während des Tränk- und Härteprozesses insgesamt Arbeitszeit eingespart werden.The advantages achieved with the invention are in particular in that voids between the individual layers of the Insulation, or between the layer insulation and the Partial insulation of the conductor package can be avoided and thus the electrical machine of a higher one Withstands voltage stress or a longer service life owns. In addition to an increase in quality, Process for producing a related High voltage insulation can be further simplified and thus total working time during the watering and hardening process be saved.

Weitere Ausgestaltungen der ErfindungFurther refinements of the invention

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 5 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 3 bringt die Druckleitungsverbindungen in Wegfall. Eine Schottung in mehrere Teilkammern der Innenkammer 4 ist in Anspruch 4 dargestellt. Für spezielle Anwendungsfälle kann der Einsatz anderer Materialien als Ersatz- des Silikongummis für die Hülle oder des Silikongels in der Innenkammer, jedoch mit vergleichbaren Eigenschaften wie das Silikon, wünschenswert sein. Dies ist in den Ansprüchen 5 und 6 dargelegt.Advantageous embodiments of the invention are given in claims 3 to 5. The development according to claim 3 eliminates the pressure line connections. A partition into several subchambers of the inner chamber 4 is shown in claim 4. For special applications, the use of other materials to replace the silicone rubber for the cover or the silicone gel in the inner chamber, but with properties comparable to those of the silicone, may be desirable. This is set out in claims 5 and 6.

AusführungsbeispielEmbodiment

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the device of the invention is in the Drawing shown and is described in more detail below. Show it

Fig. 1 einen Querschnitt von zwei Formspulen und einem dazwischenliegenden Mehrkammer-Profil-Druckschlauch, Fig. 1 is a cross-sectional shape of two coils and an intermediate multi-chamber profile-pressure hose,

Fig. 2 die komplette Vorrichtung mit den Druckleitungsverbindungen vom zentralen Luftdruckbehälter zu den Mehrkammer-Profil-Druckschläuchen. Fig. 2 shows the complete device with the pressure line connections from the central air pressure vessel to the multi-chamber profile pressure hoses.

Die komplette Vorrichtung besteht aus den Mehrkammer-Profil- Druckschläuchen 1, die im Wickelkopf zwischen die isolierten Formspulen 6 gelegt werden. Von den Mehrkammer-Profil- Druckschläuchen 1 führen Druckleitungsverbindungen 9 zu einem zentralen Luftdruckbehälter 10, der vorteilhafterweise während des Härteprozesses in der Ständerbohrung der elektrischen Maschine positioniert wird. Der Luftdruckbehälter 10 besitzt eine Druckausgleichskammer 8, mit der ein definierter Anfangsdruck vor der Erwärmungsphase eingestellt wird. Der Mehrkammer-Profil-Druckschlauch 1 ist in seiner äußeren Form und Größe den Wickelkopfabmessungen so angepaßt, daß er etwas über die Höhe der isolierten Formspule 6 hinausragt. Der Mehrkammer- Profil-Druckschlauch 1 besitzt eine gewebeverstärkte, flexible Silikongummihülle 2, in die an ihrer oberen und unteren Schmalseite Silikongummieinlagen 3 mit einer hohen Shore-Härte eingearbeitet sind. Weiterhin besitzt der Mehrker-Profil- Druckschlauch 1 eine Innenkammer 4, die von der oberen bis zur unteren Silikongummieinlage 2 reicht und mit einem Silikongel gefüllt ist. Dadurch wird eine hohe Flexibilität des Mehrkammer- Profil-Druckschlauches 1 beim Einlegen in die Wicklung zwischen die isolierten Formspulen 6 erreicht. Bei längeren Mehrkammer- Profil-Druckschläuchen 1 kann die Innenkammer 4 in Längsrichtung des Schlauches 1 durch Trennwände geschottet sein. Die hohe Flexibilität des Mehrkammer-Profil-Druckschlauches 1 kann auch dadurch erreicht werden, daß an Stelle des Silikongels ein Silikongummi geringer Shore-Härte verwendet wird. Rechts und links von der Innenkammer 4 ist jeweils eine Gasdruckkammer 5 angeordnet. Diese Gasdruckkammern 5 besitzen über die Druckleitungsverbindungen 9 eine Druckverbindung mit dem zentralen Luftdruckbehälter 10. Es ist auch denkbar, daß die Mehrkammer-Profil-Druckschläuche 1 unter Wegfall der Druckleitungsverbindungen 9 direkt bis zum Luftdruckbehälter 10 geführt werden und dort an der Druckausgleichskammer 8 angeschlossen sind.The complete device consists of the multi-chamber profile pressure tubes 1 , which are placed in the winding head between the insulated form coils 6 . From the multi-chamber profile pressure hoses 1 , pressure line connections 9 lead to a central air pressure container 10 , which is advantageously positioned in the stator bore of the electrical machine during the hardening process. The air pressure container 10 has a pressure compensation chamber 8 with which a defined initial pressure is set before the heating phase. The multi-chamber profile pressure hose 1 is adapted in its outer shape and size to the winding head dimensions so that it protrudes slightly beyond the height of the insulated form coil 6 . The multi-chamber profile pressure hose 1 has a fabric-reinforced, flexible silicone rubber sleeve 2 , into which silicone rubber inserts 3 with a high Shore hardness are incorporated on their upper and lower narrow sides. Furthermore, the multi-core profile pressure hose 1 has an inner chamber 4 , which extends from the upper to the lower silicone rubber insert 2 and is filled with a silicone gel. This achieves a high degree of flexibility of the multi-chamber profile pressure hose 1 when it is inserted into the winding between the insulated form coils 6 . In the case of longer multi-chamber profile pressure hoses 1 , the inner chamber 4 can be partitioned in the longitudinal direction of the hose 1 by partitions. The high flexibility of the multi-chamber profile pressure hose 1 can also be achieved in that a silicone rubber of low Shore hardness is used instead of the silicone gel. A gas pressure chamber 5 is arranged to the right and left of the inner chamber 4 . These gas pressure chambers 5 have a pressure connection to the central air pressure container 10 via the pressure line connections 9 . It is also conceivable that the multi-chamber profile pressure hoses 1, with the elimination of the pressure line connections 9, are led directly to the air pressure container 10 and are connected there to the pressure compensation chamber 8 .

Als Ersatz für die gewebeverstärkte, flexible Silikongummihülle 2 kann auch eine in den Eigenschaften vergleichbare Hülle, wie z. B. PTFE, eingesetzt werden.As a replacement for the fabric-reinforced, flexible silicone rubber cover 2 , a cover comparable in properties, such as, for. B. PTFE, are used.

Der Mehrkammer-Profil-Druckschlauch 1 wird vor dem Härteprozeß im Bereich des Wickelkopfes zwischen den isolierten Formspulen 6 eingeschoben. Dabei kann der Mehrkammer-Profil-Druckschlauch 1 aus unterschiedlichen Längen bestehen, um eine bessere Anpassung an die unterschiedlichsten Formen und Abmessungen des Wickelkopfes zu ermöglichen. Es werden alle freien Abstände zwischen den isolierten Formspulen 6 im Bereich des Wickelkopfes mit den Druckschläuchen 1 ausgefüllt. Mittels der Druckleitungsverbindungen 9 wird eine Druckverbindung zu dem zentralen Druckluftbehälter 10 geschaffen. Durch den anschließenden Druckaufbau innerhalb der Mehrkammer-Profil- Druckschläuche 1 drücken diese Schläuche 1 mit einem definierten, überall gleichmäßigen Druck mit ihrer flexiblen Silikongummihülle 2 auf die Isolierung 7 der rechts und links angeordneten isolierten Formspulen 6. Der Druckanstieg in den Gasdruckkammern 5 während des Werden bewirkt eine Volumenvergrößerung des Mehrkammer-Profil-Druckschlauches 1 durch Ausdehnung der flexiblen, überstehenden Teile, so daß insgesamt ein nahezu konstanter Preßdruck erzielt wird. Eine Feinregelung des Preßdruckes kann über die Druckausgleichskammer 8 erfolgen. Die einzelnen Lagen der Isolierung 7 werden zusammengepreßt und Hohlräume in der Isolierung entfernt. Anschließend beginnt der Härteprozeß nach herkömmlicher Art und Weise. Die für Silikongummi typische Trennwirkung verhindert das Verkleben mit der Wicklung. Nach Beendigung des Härteprozesses werden die Mehrkammer-Profil-Druckschläuche 1 wieder entfernt.The multi-chamber profile pressure hose 1 is inserted between the insulated form coils 6 in the region of the winding head before the hardening process. The multi-chamber profile pressure hose 1 can consist of different lengths in order to enable better adaptation to the most varied shapes and dimensions of the winding head. All free spaces between the insulated form coils 6 in the area of the winding head are filled with the pressure tubes 1 . A pressure connection to the central compressed air tank 10 is created by means of the pressure line connections 9 . By the subsequent pressure build-up within the multi-chamber profile pressure hoses 1, these hoses 1 press with a defined, uniform pressure throughout its flexible silicone rubber covering 2 on the insulation 7 of the right and left arranged in isolated form coils. 6 The increase in pressure in the gas pressure chambers 5 during the expansion causes a volume increase in the multi-chamber profile pressure hose 1 by expanding the flexible, protruding parts, so that an almost constant pressing pressure is achieved overall. A fine control of the baling pressure can take place via the pressure compensation chamber 8 . The individual layers of insulation 7 are pressed together and voids in the insulation are removed. The hardening process then begins in a conventional manner. The separating effect typical of silicone rubber prevents it from sticking to the winding. After the hardening process has ended, the multi-chamber profile pressure hoses 1 are removed again.

Claims (6)

1. Verfahren zur Verdichtung- einer VPI-Wickelkopfisolierung, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Härteprozeß im Bereich des Wickelkopfes zwischen den Formspulen oder Wicklungsstäben (6) Mehrkammer-Profil- Druckschläuche (1) eingebracht werden, die mit einem definierten Überdruck beaufschlagt werden und somit gegen die Seiten der Formspulen oder Wicklungsstäbe (6), also gegen die gesamte Spulen- oder Stabhöhe drücken und damit die einzelnen Lagen der Wickelkopfisolierung (7) zusammenpressen und daß nach der Beendigung des Härteprozesses diese Mehrkammer-Profil- Druckschläuche (1) wieder entfernt werden.1. A method of compression- a VPI winding head insulation, characterized in that before the hardening process in the area of the winding head between the form coils or winding bars ( 6 ) multi-chamber profile pressure tubes ( 1 ) are introduced, which are acted upon with a defined overpressure and thus press against the sides of the form coils or winding rods ( 6 ), i.e. against the entire coil or rod height and thus press the individual layers of the winding head insulation ( 7 ) together and that after the hardening process is complete, these multi-chamber profile pressure hoses ( 1 ) are removed again . 2. Vorrichtung zur Verdichtung einer VPI-Wickelkopfisolierung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • - an einer zentralen Stelle des Ständers ist ein Luftdruckbehälter (10) mit einer Druckausgleichskammer (8) stationiert, der Druckleitungsverbindungen (9) zu einzelnen Mehrkammer-Profil-Druckschläuchen (1) besitzt,
  • - die Mehrkammer-Profil-Druckschläuche (1) sind in ihrer äußeren Form und Größe den Wickelkopfabmessungen so angepaßt, daß die Druckschläuche (1) etwas über die Seite der Formspulen oder Wicklungsstäbe (6) hinausragen und somit gegen die gesamte Spulen- oder Stabhöhe pressen,
  • - die Mehrkammer-Profil-Druckschläuche (1) sind in ihrer Länge den Ausladungen des Wickelkopfes bzw. freien Abschnitten zwischen den Wickelkopfbandagen angepaßt,
  • - der einzelne Mehrkammer-Profil-Druckschlauch (1) besitzt eine gewebeverstärkte, flexible Silikongummihülle (2), in die an ihrer oberen und unteren Schmalseite Silikongummieinlagen (3) mit einer hohen Shore-Härte eingearbeitet sind,
  • - der Mehrkammer-Profil-Druckschlauch (1) besitzt weiterhin eine Innenkammer (4), die von der oberen bis zur unteren Silikongummieinlage (2) reicht und mit einem Silikongel gefüllt ist und rechts und links von der Innenkammer (4) eine Gasdruckkammer (5), die jeweils mit einer Druckleitungsverbindung (9) gekoppelt ist.
2. Device for compressing a VPI winding head insulation, characterized by the following features:
  • - An air pressure container ( 10 ) with a pressure compensation chamber ( 8 ) is stationed at a central point of the stand and has pressure line connections ( 9 ) to individual multi-chamber profile pressure hoses ( 1 ),
  • - the multi-chamber profile-pressure hoses (1) are adapted in their external shape and size of the winding head dimensions so that the pressure hoses (1) protrude somewhat beyond the side of the mold coil or winding bars (6) and thus pressing against the entire coil or bar height ,
  • - The length of the multi-chamber profile pressure hoses ( 1 ) is adapted to the overhangs of the winding head or free sections between the winding head bandages,
  • - The individual multi-chamber profile pressure hose ( 1 ) has a fabric-reinforced, flexible silicone rubber sleeve ( 2 ), into which silicone rubber inserts ( 3 ) with a high Shore hardness are incorporated on their upper and lower narrow sides,
  • - The multi-chamber profile pressure hose ( 1 ) also has an inner chamber ( 4 ) that extends from the upper to the lower silicone rubber insert ( 2 ) and is filled with a silicone gel and to the right and left of the inner chamber ( 4 ) a gas pressure chamber ( 5 ), each of which is coupled to a pressure line connection ( 9 ).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrkammer-Profil-Druckschläuche (1) bis zu dem Luftdruckbehälter (10) geführt sind und dort direkt mit der Druckausgleichskammer (8) verbunden sind.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the multi-chamber profile pressure hoses ( 1 ) are guided up to the air pressure container ( 10 ) and are connected there directly to the pressure compensation chamber ( 8 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkammer (4) des Mehrkammer-Profil-Druckschlauches (1) Trennwände besitzt, so daß voneinander getrennte Teilkammern entstehen.4. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that the inner chamber ( 4 ) of the multi-chamber profile pressure hose ( 1 ) has partition walls, so that separate sub-chambers are formed. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gewebeverstärkte, flexible Silikongummihülle (2) des Mehrkammer-Profil-Druckschlauches (1) aus einer in den Eigenschaften vergleichbaren Hülle (2), wie z. B. PTFE, besteht.5. Apparatus according to claim 2 to 4, characterized in that the fabric-reinforced, flexible silicone rubber sleeve ( 2 ) of the multi-chamber profile pressure hose ( 1 ) from a comparable properties in the shell ( 2 ), such as. B. PTFE. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkammer (4) des Mehrkammer-Profil-Druckschlauches (1) aus einer Silikongummieinlage geringer Shore-Härte besteht.6. The device according to claim 2 to 5, characterized in that the inner chamber ( 4 ) of the multi-chamber profile pressure hose ( 1 ) consists of a silicone rubber insert of low Shore hardness.
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