DE2116603C3

DE2116603C3 - Process for the production of electrical windings in a waterproof design

Info

Publication number: DE2116603C3
Application number: DE19712116603
Authority: DE
Inventors: Siegfried Foth; Edmar Dr.-Ing. 1000 Berlin Strauß
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-03-31
Filing date: 1971-03-31
Publication date: 1981-12-03
Also published as: DE2116603B2; DE2116603A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wasserfester Wicklungen in elektrischen Maschinen, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Verfahren ist bekannt aus GB-PS 8 50 041. Bei der Herstellung wasserfester Wicklungen ist besondere Sorgfalt an den Wickelkopf- bzw. Schenkelteilen und den Schaltendenaustritten geboten, denn an diesen Stellen lassen sich wegen der komplexen Formgebung Hohlräume beim Aufbringen der elektrischen Isolierstoffe auf die elektrischen Leiter kaum vermeiden. Ist nach dem Imprägnieren und Aushärten des Isolierstoffes der Schaltendenaustritt nicht dicht oder befinden sich in der Isolierung Kapillaren, so kann schädlicherweise Wasser in die Hohlräume eindringen und bis zu den elektrischen Leitern gelangen. Während bei der erst nach der fertigen Imprägnierung in die Maschine eingebauten Wicklungen sich die nicht wasserfesten Produkte leicht eliminieren lassen, ist es bei der Imprägnierung von bereits eingebauten Wicklungen aus wirtschaftlichen Gründen nötig, eine von vornherein auf jeden Fall wasserfeste Ausführung zu gewährleisten. Der Begriff »wasserfest« ist dabei so zu verstehen, wie er etwa z. B. durch die Unterwasserprüfung nach den NEMA-Standards, NEMA M 61, Section 111₁ Part, 20,48 definiert ist,The invention relates to a method for the production of waterproof windings in electrical machines, according to the preamble of claim 1. Such a method is known from GB-PS 8 50 041. In the production of waterproof windings, special care must be taken with the winding head or leg parts and the Switching end exits are required, because at these points, due to the complex shape, cavities can hardly be avoided when the electrical insulating materials are applied to the electrical conductors. If, after the insulating material has been impregnated and hardened, the switch end outlet is not tight or if there are capillaries in the insulation, water can penetrate the cavities and reach the electrical conductors. While the non-waterproof products can easily be eliminated with the windings built into the machine only after the finished impregnation, when impregnating already built-in windings, it is necessary for economic reasons to ensure a waterproof design from the outset. The term "waterproof" is to be understood as it is, for example, B. is defined by the underwater test according to the NEMA standards, NEMA M 61, Section 111 ₁ Part, 20,48,

Bei der Herstellung von Wicklungen, die erst nach dem Imprägnieren in die Maschine eingebaut werden, wird die Wasserfestigkeit dadurch erreicht, daß jede Wicklung mehrmals imprägniert wird. Bei Wicklungen jedoch, die beim Imprägnieren bereits in der Maschine liegen, ist nach der Imprägnierung und Härtung zwar ein weiterer Abdichtungsvorgang (z. B. Ausgießen mit Gießharzen o.a.) grundsätzlich ebenfalls möglich,When manufacturing windings that are only built into the machine after impregnation, water resistance is achieved by impregnating each winding several times. With windings however, which are already in the machine during the impregnation, is after the impregnation and hardening Another sealing process (e.g. pouring with casting resins, etc.) is also possible in principle, jedoch sehr umständlich und vor allem unwirtschaftlich. Die elektrischen Schaltverbindungen und Umleitungen sind ja dann bereits hergestellt, so daß sich die abzudichtenden Stellen nur äußerst schwer erreichenhowever, very cumbersome and, above all, uneconomical. The electrical connections and diversions are then already made, so that the areas to be sealed can only be reached with great difficulty lassen. Darüber hinaus hat dieses Verfahren den Nachteil, daß nur selten genau vorausbestimmt werden kann, nach der wievielten Imprägnierung und Härtung tatsächlich eine vollständige Abdichtung vorhanden ist So sind zeitraubende Zwischenprüfungen unter W&sserpermit. In addition, this method has the disadvantage that it is seldom precisely predicted after how many times impregnation and curing a complete seal is actually present Time-consuming intermediate exams are therefore under W & sser

to erforderlich. Der Fertigungsablauf ist damit umständlich und erfordert auch eine einwandfreie Zwischentrocknung vor einer evtL weiteren Imprägnierung. Darüber hinaus werden meist nur die Zugänge zu den Hohlräumen verschlossen, die schlechten thermischento required. The production process is therefore cumbersome and also requires perfect intermediate drying before any further impregnation. About that In addition, usually only the accesses to the cavities are closed, the poor thermal ones Eigenschaften der Hohlräume selbst bleiben jedoch bestehen.However, properties of the cavities themselves remain.

Bei dem eingangs angeführten, bekannten Isolationsverfahren wird ein wasserfestes Isolationssystem rein durch aus Silikonprodukten bestehenden IsolationsIn the case of the known insulation method mentioned at the beginning, a waterproof insulation system is used through insulation made of silicone products materialien aufgebaut wobei eine lösungsmittelfreie Silikonkautschukpaste sowohl als Füllmitte! für die Hohlräume der Wicklung bzw. der ebenfalls aus Silikonkautschuk bestehenden Isolierbänder als auch als Abdichtungsmittel, zum Teil unter Umständen sogarmaterials built up being a solvent-free Silicone rubber paste as both a filling medium! for the Cavities of the winding or the insulating tapes also made of silicone rubber as well as Sealant, in some cases even durch Verschweißung der letzteren dient indem nämlich offensichtlich durch Hitzeeinwirkung eine Art Vulkanisation der Silikrcxnaterialien bewirkt wird.by welding the latter is used by namely, a kind of vulcanization of the silicone materials is evidently brought about by the action of heat.

Ein Glasfaserband wird nur abschließend verwendet, um die Isolation zu komprimieren und zu schützen, zuA fiberglass tape is only used at the end, to compress and protect the isolation, too welchem Zweck offensichtlich auch noch eine abschließende Imprägnierung mit Lack und Härtung, d.h. Trocknung des letzteren erfolgt Dieses speziell auf Silikonmaterialien zugeschnittene Isoliersystem ist aber nicht kompatibel mit und auch nicht teilweise anwendbarfor what purpose obviously a final impregnation with lacquer and hardening, i.e. The latter is dried. However, this insulation system, which is specially tailored to silicone materials, is not compatible with and also not partially applicable auf heutige, andere moderne Isolationssysteme auf der Basis kunstharzimprägnierter saugfähiger Isolierbänder aus Glasseide, Polyester- oder Glasseidenvliese, Papier oder Kunstseide, alle mit Glimmerauflage u. ä, die mit Kunstharz, insbesondere Epox-ialharz getränkt, d.h.on today's, other modern insulation systems on the Based on synthetic resin-impregnated absorbent insulating tapes made of glass silk, polyester or glass silk fleece, paper or artificial silk, all with a mica coating and the like, which are impregnated with synthetic resin, in particular epoxy resin, i.e.

«o imprägniert werden.«O be impregnated.

Es besteht nun die Aufgabe, auch bei diesen Isolationssystemen eine wasserfeste Ausführung bei nur einmaliger Imprägnierung mit dem Kunstharz zu erreichen.There is now the task of a waterproof design for these insulation systems only to achieve a single impregnation with the synthetic resin.

*i Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der * i This task is performed in a procedure of eingangs genannten Art gemäß der Erfindung gelöstinitially mentioned type solved according to the invention durch den mit Patentanspruch 1 gekennzeichnetencharacterized by claim 1

Erfindungsgegenstand.Subject matter of the invention. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umgibtSurrounds in an advantageous embodiment of the invention

man nach dem Ausfüllen der Hohlräume mit der Paste die Wickelkopf- bzw. Schenkelteile sowie die Schaltendena'istritte mit einem Halteband.after filling the cavities with the paste, the winding head or leg parts and the switching ends with a retaining strap.

Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird bei den Schaltendenaustritten vor dem AusfüllenAs a further advantageous embodiment of the invention, the switch end exits before filling der Hohlräume zwischen dem Schaltende und der restlichen Wicklung ein Winkelstreifen aus Isoliermaterial eingelegt. Dieser Winkelstreifen wird vorher ein- oder beidseitig mit der Paste eingestrichen. Somit ist durch das Verfahren nach der Erfindung mitAn angle strip of insulating material is inserted into the cavities between the switching end and the rest of the winding. This angle strip is previously or coated on both sides with the paste. Thus, by the method according to the invention with

w> einer nur einmaligen Imprägnierung die Herstellung einer homogenen, hohlraumfreien und wasserdichten Isolation im Wickelkopf- bzw. Schenkelteil und an den Schaltendenaustritten gewährleistet. Zwischenprüfungen auf Wasserfestigkeit entfallen. Das Verfahren istw> a single impregnation the production a homogeneous, void-free and watertight insulation in the end winding or leg part and on the Switching end exits guaranteed. Intermediate tests for water resistance are not required. The procedure is

"'> mithin rationell, zumal die zur Füllung und zur Abdichtung zu verwendenden Materialien handelsüblich und billig sind. Der Mehraufwand an Füllstoff ist gering gegenüber dem Aufwand für eine weitere sonst"'> therefore rational, especially the filling and the Sealing materials to be used are commercially available and cheap. The additional expenditure on filler is low compared to the effort for another otherwise

abliebe Imprägnierung. Darüber hinaus wird die Wärmeabfuhr von der Wicklung durch die Oberbrükkungder Hohlräume merklich verbessertlove impregnation. In addition, the heat dissipation from the winding is ensured by the bridging of the Cavities noticeably improved

Für eine aus ähnlichen Isoliermaterialien aufgebaute Isolation wie die eingangs beschriebene wird zwar ein den dort verwendeten Silikonmaterialien artverwandter Kitt, d.h. ein lösungsmittelfreier Silikonharzkitt beschrieben, dem als Füllmitte! inaktive Stoffe wie Schiefermehl, Kieselgur o.a. zugesetzt sind (DE-AS 1185 714). Dieser Kitt wird jedoch mit organischen Metallverbindungen und Metallestern gehärtet und der wesentliche Bestandteil desselben ist das Silikonharz. Den wesentlichen Feuchtigkeitsschutz bildet dort auch die äußere, auf die Grundisolation aus Silikonharz aufgebrachte Isolation aus Silikonkautschuk. Außerdem handelt es sich dabei um eine vor dem Einlegen der Wicklung in die Maschine fertig hergestellte Isolation.For an insulation composed of similar insulation materials as the one described above, a putty related to the silicone materials used there, i.e. a solvent-free silicone resin putty described, that as a filling center! inactive substances such as slate powder, kieselguhr, etc. are added (DE-AS 1185 714). However, this putty is made with organic Hardened metal compounds and metal esters and the The silicone resin is an essential part of this. The essential protection against moisture is also formed there the outer silicone rubber insulation applied to the basic silicone resin insulation. aside from that it is an insulation that is completely produced before the winding is inserted into the machine.

Das erftnuungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen dieThe method according to the invention is as follows explained in more detail with reference to the drawing of an exemplary embodiment. It show the

Fig. !a und !b in Ansicht und Schnitt die Art der Abdichtung der Wickelkopf- bzw. Schenkelteile radFIGS. A and b show the type of sealing of the end winding or leg parts in a view and section

F i g. 2a, 2b, 2c in Ansicht und Schnitten die Art der Abdichtung an Schaltendenaustritten.F i g. 2a, 2b, 2c in view and sections the type of Sealing at switch end exits.

Gemäß der F i g. 1 a werden die Leiterbündel 9 vor dem Aufbringen des bandförmigen Isolierstoffes 2 reichlich und satt mit der Paste 3 eingestrichen. Die Paste 3 besteht im wesentlichen nur aus reinem Füllstoff, z. B. Quarz-, Glimmermehl, Talkum o. ä, welcher zur fertigungsgerechten Verarbeitung mit einem leicht flüchtigen Lösungsmittel, z. B. Methylenchlorid, Tnchloräthylen, Aceton, Spiritus o. sl, zu einer dicken gerade noch streichfähigen Masse aufgeschwemmt ist. Die aufgetragene Menge der Paste 3 muß so groß sein, daß bei der nachfolgenden vorteilhaften Umbandelung mit einem Halteband 8, welches z. B. ein Glasseidenband ist, sämtliche unter diesem Halteband 8 befindlichen Hohlräume vollständig ausgefüllt sind (s. Fig. Ib). Verfahrenstechnisch erfolgt dieses am besten derart, daß die im Überschuß befindliche Paste 3 sich bei der jeweils zu wickelnden Windung vorweg herausdrückt. Anschließend wird dann der noch nicht imprägnierte, bandförmige Isolierstoff 2 auf die Wickelkopf- bzw. Schenkelteile der Wicklung aufgebracht. Nach dem Einbau der so vorbereiteten Wicklung in das Blechpaket einer elektrischen Maschine und dem Austreiben des Lösungsmittels der Paste 3, welches auch vor dem Einbau geschehen kann wird die Imprägnierung ζ Β. durch ein Tränken in einem Kunstharzbad vorgenommen. Nach dem Aushärtepiozeß des Imprägnierungsharzes liegt dann eine wasserfeste Wickelkopf- bzw. Schenkelteilisulation vor.According to FIG. 1 a, the conductor bundles 9 are richly and generously coated with the paste 3 before the band-shaped insulating material 2 is applied. The paste 3 consists essentially only of pure filler, e.g. B. quartz, mica powder, talc o. Ä, which is suitable for production processing with a volatile solvent, z. B. methylene chloride, chloroethylene, acetone, alcohol or sl , is floating to a thick just spreadable mass. The applied amount of paste 3 must be so large that in the subsequent advantageous Umbandelung with a strap 8, which z. B. is a glass silk tape, all cavities located under this holding tape 8 are completely filled (see Fig. Ib). In terms of process technology, this is best done in such a way that the excess paste 3 is pressed out in advance of the respective turn to be wound. Then the not yet impregnated, strip-shaped insulating material 2 is applied to the end winding or leg parts of the winding. After the winding prepared in this way has been installed in the laminated core of an electrical machine and the solvent of the paste 3 has been expelled, which can also be done before installation, the impregnation ζ Β. made by soaking in a synthetic resin bath. After the curing process of the impregnation resin, there is then a waterproof winding head or leg partial insulation.

Anhand der F i g. 2a bis 2c wird das Verfahren gemäß der Erfindung durch einen Schaltendenaustritt beschrieben: Based on the F i g. 2a to 2c is the method according to of the invention described by a switch end outlet:

Das Abdichten eines Schaltendenaustritts beginnt mit dem Umwickeln des Schaltendes 10 mit einem noch nicht imprägnierten Isolierband 1 entsprechend der notwendigen Lagenzahl, wobei das JJchaltende 10 etwas angehoben wird. Danach erfolgt das wasserfeste Isolieren der anschließenden Wickelkopf- bzw. Schenkelteile im Bereich L\ in der Art 'ivie es oben in der Beschreibung bis zum Einbau der Wicklung in die Maschine zu den Fig. la und Ib angegeben ist, allerdings in diesem Beispiel hier ohine Verwendung des Haltebandes. Für das Umwickeln des Bereiches L\ The sealing of a switch end outlet begins with the wrapping of the switch end 10 with a not yet impregnated insulating tape 1 corresponding to the required number of layers, with the switch end 10 being raised slightly. Then the waterproof insulation of the subsequent winding head or leg parts takes place in the area L \ in the manner indicated above in the description up to the installation of the winding in the machine for FIGS Using the tether. For wrapping around the area L \

ίο werden jedoch zunächst nur etwa die Hälfte der benötigten Lagen mit dem bandförmigen Isolierstoff 2 ausgeführt. Danach wird der Bereich Lz unter dem Schaltende reichlich im Überschuß mit der Paste 3 ausgefüllt, wobei vorher noch sicherheitshalber und als zusätzliche Barriere der Winkelstreifen 4, der ebenfalls satt mit der Paste 3 eingestrichen ist, in den Winkel zwischen Schaltende 10 und der restlichen Wicklung eingelegt worden istHowever, initially only about half of the required layers are made with the strip-shaped insulating material 2. Thereafter, the area Lz below the end of the switch is abundantly filled in excess with the paste 3, with the angle strip 4, which is also coated with the paste 3, placed in the angle between the end of the switch 10 and the rest of the winding beforehand, for the sake of security and as an additional barrier has been

Das isolierte Schaltende 10 wind nun fest auf den Wickelkopf- bzw. Schenkelteil der Wicklung gedrückt wodurch die überschüssige Paste 3 aus Jem Bereich Ls herausgequetscht und durch Verstreichen zar seitlichen Abdichtung verwendet wird. Im Bereich Li wird dann die Wicklung mit etwa der Hälfte der benötigten Lagenzahl mit dem bandförmigen Isolierstoff 5 umgeben. Dieser entspricht dem auf der anderen Seite des Schaltendes 10 (im Bereich Li) im Wickelkopf- bzw. Schenkelteil verwendeten Isolierstoff Z Man bringt den Isolierstoff 5 so auf, daß der Bereich L₁ um den Bereich Li überlappt ist Anschließend wird dann der gesamte Bereich L mit der restlichen Hälfte der benötigten Lagen mit dem bandförmigen Isolierstoff 6 umwickeltThe insulated switching end 10 is now pressed firmly onto the end of the winding or the leg part of the winding, whereby the excess paste 3 is squeezed out of the region Ls and used by spreading on the side seal. In the area Li , the winding is then surrounded with about half of the required number of layers with the strip-shaped insulating material 5. This corresponds to the insulating material Z used on the other side of the switch end 10 (in the area Li) in Wickelkopf- or leg part is brought to the insulating material 5 so on, that the region L is overlapped to the area Li ₁ Subsequently, then, the entire area L with the remaining half of the required layers wrapped with the strip-shaped insulating material 6

Um das Schaltende 10 sicher festzulegen und die wasserfeste Abdichtung zu gewährleisten, werden nach dem Aufbringen des Isolierstoffes 6 noch um die Wicklung und das Schaltende 10 einige Windungen eines in der Wärme schrumpfenden Bandes 7 gewickelt Dann erfolgt nachdem das Lösungsmittel der Paste 3 durch einen Trocknungsvorgang entfernt ist die Imprägnierung und Aushärtung. Das Band 7 schrumpft bei der für die Aushärtung notwendigen Temperatur, preßt die Abdichtungsmedien am Schaltendenaustritt fest zusammen und zieht das Schaltende 10 fest an den Wickelkopf- bzw. Schenkelteil der Wicklung an.In order to securely set the switching end 10 and to ensure the waterproof seal, according to the application of the insulating material 6 still around the winding and the switching end 10 a few turns a heat-shrinking tape 7 is then wound after the solvent of the paste 3 The impregnation and hardening process is removed by a drying process. The band 7 is shrinking at the temperature necessary for curing, presses the sealing media tightly together at the switch end outlet and pulls the switch end 10 firmly against the Winding head or leg part of the winding.

4Ί Der Trocknungsvorgang zum Entfernen des Lösungsmittels aus der Paste 3 erfolgt zumeist und ohne zusätzlichen Aufwand bzw. Zeitverlust im Zuge des ohnehin für die Imprägnierung notwendigen Trocknungsprozesses der restlichen Wicklung.4Ί The drying process to remove the solvent from the paste 3 takes place mostly and without additional effort or loss of time in the course of the drying process of the remaining winding, which is necessary anyway for the impregnation.

ίο Das Verfahren nach der Erfindung kann grundsätzlich auch zur Abdichtung der im Bereich des Blechpakets liegenden Teile der Wicklung angewendet werden, nur wird im ."!!gemeinen dort bei sorgfältiger Umbandelung der ja völlig geraden (und deshalb auch hohlraumfreien) Abschnitte ohnehin eine wasserfeste Abdichtung erreicht.ίο The method according to the invention can in principle can also be used to seal the parts of the winding located in the area of the laminated core, only is in the. "!! common there with careful wrapping The completely straight (and therefore also void-free) sections have a waterproof seal anyway achieved.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claims;

1. Verfahren zur Herstellung wasserfester Wicklungen in elektrischen Maschinen, bei denen die mit Bandmaterial isolierten und zur Schließung aller möglichen Hohlräume in den Wickelkopf- bzw. Schenkelteilen und an den Schaltendenaustritten mit einer streichfähigen Paste behandelten Wicklungen nach dem Einlegen in Nuten des Blechpakets wasserfest imprägniert werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Paste eine im wesentlichen nur aus isolierendem Füllstoff und einem leicht flüchtigen Lösungsmittel bestehende, mit dem Isolierstoff keine Bindung eingehende Paste und als Isolierstoff weitgehend unimprägniertes Bandmaterial verwendet wird, das mit dem als Imprägniermittel verwendeten Kunstharz imprägnierbar ist1. Process for the production of waterproof windings in electrical machines, in which the with Strip material is insulated and used to close all possible cavities in the end winding resp. Leg parts and windings treated with a spreadable paste at the switch end exits are impregnated in a waterproof manner after being placed in grooves in the laminated core, characterized in that the paste consists essentially of only insulating filler material and one that is light volatile solvent, paste that does not bond with the insulating material and as Insulating material largely unimpregnated tape material is used, which can be impregnated with the synthetic resin used as an impregnating agent

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ausfüllen der Hohlräume mit der Paste (ä^die Wickelkopf- bzw. Schenkelteile und die Schaltendenaustritte (IQ) mit einem Halteband (8) umgeben werden.2. The method according to claim 1, characterized in that after filling the cavities with the paste (ä ^ the winding head or leg parts and the switching end outlets (IQ) are surrounded with a retaining band (8).

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schaltendenaustritten (10) vor dem Ausfüllen der Hohlräume mit der Paste (3) in den Winkel zwischen dem Schaltende (10) und der restlichen Wicklung ein Winkelstreifen (4) aus Isoliermaterial eingelegt wird.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that on the switching end exits (10) before filling the cavities with the paste (3) in the angle between the switching end (10) and the rest of the winding Angled strip (4) made of insulating material is inserted.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelstreifen (4) vorher mit der Paste (3) ein- oder beidseitig eingestrichen wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the angle strip (4) previously with the Paste (3) is coated on one or both sides.