DE19718385A1 - Beschichtung für Blechelemente von elektrischen Maschinen, insbesondere Statorblechen von Hochspannungsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtung für Blechelemente von elektrischen Maschinen, insbesondere Statorblechen von Hochspannungsmaschinen mit den weiteren Merkmalen des Oberbe­ griffs des Patentanspruchs 1.

Elektrische Maschinen, beispielsweise Generatoren, sind häu­ fig wegen der kostengünstigen Herstellung und der Platzer­ sparnis mit einem indirekten Kühlsystem ausgestattet. Dabei erfolgt der Wärmeabtransport einerseits durch eine Kühlgas- oder Luftströmung, andererseits durch eine wärmeleitende Iso­ lationsschicht der Statorwicklungen. Je höher die Wärmeleit­ fähigkeit dieser Isolationsbeschichtung ist, desto besser funktioniert das Kühlsystem, wodurch wiederum eine entspre­ chende Leistungssteigerung der elektrischen Maschinen möglich ist.

Aus EP 0 266 602 B1 ist eine wärmeleitende Isolationsschicht bekannt, welche ein Bündel aus elektrischen Leitern einer Spule umgibt. Diese Isolation besteht aus einem band- oder blattförmigen Isoliermaterial, welches in mehreren Lagen um das Leiterbündel gewickelt ist. Es enthält ferner eine Schicht mit kleinen Glimmerplättchen, wobei diese Schicht und auch die Zwischenschichten ein ausgehärtetes Imprägnierharz enthalten. Um die Wärmeleitfähigkeit dieser Isolationsschicht zu erhöhen, enthält zumindest das Imprägnierharz in der Zwi­ schenschicht Partikel eines Füllmaterials mit einer spezifi­ schen Wärmeleitfähigkeit von mindestens 5 W/mK.

Es ist auch bekannt, daß elektrische Maschinen mit einer Lackbeschichtung isoliert werden, welche aber eine für die indirekte Kühlung keine ausreichende Wärmeleitfähigkeit be­ sitzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 der­ art weiterzubilden, daß eine mit der Beschichtung ausgestat­ tete elektrische Maschine mit erhöhter Leistung gefahren wer­ den kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Be­ schichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-10.

Da die Beschichtung bzw. der Lack, der direkt am Bauteil an­ haftet, wärmeleitend ausgebildet ist, können die in den Blechelementen entstehenden Stromwärmeverluste direkt und da­ mit besser abgeführt werden. Dabei kann der Lack schon vor dem Zusammenbau der Maschine auf die Blechelemente aufgetra­ gen werden. Somit ist eine fertigungstechnisch einfach durch­ zuführende Beschichtung mit einer für das Kühlsystem notwen­ digen wärmeleitfähigen Eigenschaft der Beschichtung bzw. Iso­ lierung gekoppelt.

Die Beschichtung kann spezielle wärmeleitfähige Zusätze ent­ halten, wodurch die notwendige wärmeleitende Eigenschaft noch weiter erhöht wird, so daß eine weitere Leistungssteigerung der elektrischen Maschine stattfinden kann.

Gemäß Anspruch 3 können die Zusätze aus festen Partikeln be­ stehen. Dies hat den Vorteil, daß die elektrisch isolierende Eigenschaft des Lackes nicht verloren geht und die Haftung des Lackes am Bauteil gewährleistet bleibt. Auch die mechani­ schen Eigenschaften der Beschichtung werden durch den Einsatz der Partikel nicht nachteilig verändert.

Die Beschichtung kann Partikel aus Bornitrit, Aluminiumni­ trit, Siliziumnitrit, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Pyrilium­ oxid und/oder Siliziumcarbid enthalten, welche eine ausrei­ chende definierte Wärmeleitfähigkeit von 0,1 W/mK bis 1 W/mK besitzen. Diese Partikel haben ferner die Eigenschaft, daß sie eine ausreichend haftende Verbindung mit dem Lack einge­ hen. Außerdem beeinflussen bzw. verschlechtern sie nicht die elektrisch isolierende Eigenschaft des Lackes.

Ist die Beschichtung mehrschichtig aufgebaut, wobei der Ge­ halt an wärmeleitenden Partikeln von Schicht zu Schicht vari­ ieren kann, so kann die Wärmeableitung bei gleichzeitig hoher Isolationseigenschaft der Schicht gesteuert und für das je­ weilige Bauteil bzw. Blechelement optimiert werden. Dieser mehrschichtige Aufbau ist durch ein stufenartiges Auftragen des Lackes zu erreichen.

Die in der Beschichtung enthaltenen Partikel weisen eine Par­ tikelgröße im Bereich von 1 µm bis 100 µm auf. Die derart di­ mensionierten Partikel stellen einerseits eine erhöhte Wärme­ leitfähigkeit ein, beeinflussen aber die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Lackes nicht negativ.

Die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitenden Beschichtung be­ trägt mindestens 0,4 W/mK und kann dadurch die stromausbeute der elektrischen Maschine um ca. 2,5% erhöhen.

Die wärmeleitende Beschichtung kann auch auf Jochblechen von elektrischen Maschinen, die im Betrieb ebenfalls einer star­ ken Erwärmung unterworfen sind, aufgetragen sein.

Auf jedem Jochblech kann vor seiner Montage eine gesonderte Schicht vorgesehen sein, welche im Endmontagezustand unmit­ telbar flächig aufeinander liegen, so daß der Wärmeabtrans­ port in den Schichten äußerst platzsparend erfolgt.

Claims (9)

1. Beschichtung für Blechelemente von elektrischen Maschinen, insbesondere Statorblechen von Hochspannungsmaschinen, beste­ hend aus einem auf die Blechelemente vor dem Zusammenbau der Maschine aufzutragenden Lack, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ schichtung als wärmeleitende Beschichtung ausgebildet ist.

2. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Be­ schichtung wärmeleitfähige Zusätze enthalten sind.

3. Beschichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu­ sätze aus Partikeln bestehen.

4. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Parti­ kel aus Bornitrit, Aluminiumnitrit, Siliziumnitrit, Alumi­ nium-oxid, Magnesiumoxid, Pyriliumoxid und/oder Siliziumcar­ bid enthält.

5. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehr­ schichtig aufgebaut ist und der Gehalt an wärmeleitenden Par­ tikeln von Schicht zu Schicht variiert.

6. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in ihr enthaltenen Partikel eine Partikelgröße im Bereich von 1 bis 100 µm aufweisen.

7. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme­ leitfähigkeit mindestens 0,4 W/mK beträgt.

8. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf Jochbleche von elektrischen Maschinen aufgetragen ist.

9. Beschichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Jochblech vor seiner Montage mit einer gesonderten Schicht versehen ist und im Endmontagezustand jeweils zwei Beschich­ tungen unmittelbar flächig aufeinander liegen.