DE2342070A1

DE2342070A1 - Wicklungen elektrischer maschinen fuer thermische beanspruchungen ueber 250 grad c

Info

Publication number: DE2342070A1
Application number: DE19732342070
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Hoffmann; Hans Dipl Ing Kallas
Original assignee: Loher GmbH
Current assignee: Loher GmbH
Priority date: 1973-08-20
Filing date: 1973-08-20
Publication date: 1975-03-27
Also published as: DE2342070B2; FR2241903B1; FR2241903A1; DE2342070C3; CH581401A5

Description

Loher GmbH.Elektaon-otorenwerke, 8399 Ruhstorf/Hott

Wicklungen elektrischer Maschinen 2342070 für thermische Beanspruchungen über 250 ⁰C

Bei thermischen Beanspruchungen von Wicklungen elektrischer Maschinen können Isolationssysteme, die zum Teil aus organischen Komponenten bestehen, nur bis zu einer Dauerbeanspruchung von 220 bis 230 ⁰C eingesetzt werden. Verschiedene Wicklungsarten von rotierenden elektrischen Maschinen für eine thermische Dauerbeanspruchung bis zu 230 ⁰C sind in DT-AS 1 538 863 ausführlich beschrieben. Die mögliche kurzzeitige Spitzenbelastung solcher Isolationssysteme liegt bei ca. 250 ⁰C Für die Isolierung von Wicklungen und für die Zusammensetzung des Leitermaterials sind zahlreiche Sondermaßnahmen erforderlich, wenn solche Elektromotoren thermischen Dauerbeanspruchungen über 250 ⁰C ausgesetzt werden. In der DT-PS 1 7β3 l82 und in dem DT-Gbm 6 608 I90 wird eine Wicklung für bei Temperaturen oberhalb 300 ⁰C betriebene Elektromotoren beschrieben. Als Leiterwerkstoff für diese Wicklung wird oberflächenoxydiertes Aluminium mit einer Isolation aus hitzebeständigen anorganischen Stoffen verwendet. Als Zuleitungen zu der Wicklung sind mehradrige Silberleiter vorgesehen, deren Isolierung durch Glasfaserschläuche erfolgt. Es handelt sich jedoch bei dieser Erfindung bzw. bei diesem Gebrauchsmuster um eine Wicklung, die zylindrisch gewickelt und nicht in einem genuteten Ständer untergebracht ist.

Die Erfindung hat im Gegensatz dazu eine Wicklungsausführung zum Gegenstand, welche aus Runddrähten besteht und in der gleichen Art verarbeitet und eingelegt ist, wie dies für' Drehstrom- und Einphasen-Wechselstrom-Motoren mit normalen Betriebsbedingungen der Fall ist. Der Erfindungsgedanke zeigt die richtige Abstimmung der Isolierstoffkomponenten

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für ein Isolationssystem, das thermischen Dauerbeanspruchungen bis zu 400 ⁰C ausgesetzt werden kann. Dabei werden die Verarbeitungs- und Wicklungsmethoden berücksichtigt, die der normalen Ausführung von Träufelwicklungen entsprechen. Auch für das aus Kupfer bestehende Leitermaterial für die Ständerwicklung sind besondere Maßnahmen vorgesehen, um eine Oxydation und damit eine erhebliche Widerstandserhöhung zu vermeiden. Bei der Tränkung der eingelegten Wicklung und bei dem Einbrennvorgang für die Tränkung der Wicklung werden besondere Perioden unterschieden, durch die erst die Einsatzmöglichkeit für hohe thermische Beanspruchungen erreicht wird. Weiterhin zeigt die Erfindung Maßnahmen auf, welche während des Einlegens der Spulen bzw. Wicklungsteile vorgesehen werden müssen, um eine Beschädigung der Isolation der Leiter oder der Einzelspulen unter allen Umständen zu vermeiden. Die vorher geschilderten Gesichtspunkte der Erfindung können in nachstehenden Abschnitten zusammengefaßt werden:

1. Verwendung von Kupferrunddrähten mit vernickelter Oberfläche, um eine Oxydation bei Temperaturbeanspruchungen über 250 ⁰C auszuschließen.

2. Umspinnung des vernickelten Cu-Runddrantes mit Glasfasererzeugnissen, die praktisch keine Alkalioxyde besitzen. Für die Bindung der Umspinnung werden hochtemperaturbeständige Siliconharze z.B. Phenyl-Methyl-Polysiloxane eingesetzt, die in ihrer Zusammensetzung auf die Zusammensetzung der Tränkmasse abgestimmt sind.

3. Zusätzliche Umspinnung des glasseidenisolierten Drahtes mit einer dünnen Polyesterfolie auf der Basis Polyäthylen-

• Terephthalat, die nach Fertigstellung der Wicklung während des Einbrennvorganges der Tränkmasse abgedampft wird, also nur als Schutz während der Herstellung der Wicklung dient. Die Herstellung einer solchen Drahtisolierung kann vorzugsweise nach DT-PS 1 107 805 erfolgen.

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Verwendung von Spaltglimmer, reinem Asbestpapier und Glasfasererzeugnissen, die praktisch keine Alkalioxyde enthalten, für die Flächenisolierstoffe. Die als Mehrschicht stoffe hergestellten Flächenisolierstoffe besitzen'als Binde- und Imprägniermittel hochtemperaturbeständige Siliconharze, z.B. Phenyl-Methyl-Polysiloxane sowie Schutzfolien auf der Basis von Polyesterfolien aus Polyäthylen-Terephthalat. Diese Folien dienen als Schützfolien bei der Weiterverarbeitung der Flächenisolierstoffe und werden ebenfalls während des Einbrennvorganges der Tränkmasse abgedampft.

An den Stellen, an denen Isolierfolien auch während der hohen thermischen Beanspruchung ihre mechanischen und elektrischen Eigenschaften behalten sollen, werden bei den Flächenisolierstoffen Folien auf der Basis Polyiraid eingesetzt. Diese Folien vrerden im Gegensatz zu den Schutzfolien nicht abgedampft.

Sür die Tränkung der eingelegten Wicklung wird eine Tränkmasse, bestehend aus hochtemperaturbeständigen Siliconharzen, z.B. Phenyl-Hethyl-Polysiloxane, und. Füllstoffen, Z'B.Q-ixjijjTiejiaehle j.n yerbinöLung^init sowie "geringe"läengen^ngesetIf?³A?/ den Einbrennvorgang wird eine'stufenweise Erhöhung der Einbrenntemperatur vorgesehen. Die stufenweise Steigerung der Einbrenntempei*atur bis ca. 300 ⁰C ermöglicht das Austreiben und Abdampfen aller in der Tränkmasse enthaltenen organischen Bestandteile. Nach Beendigung des Einbrennvorganges verbleibt ein mit Füllstoffen versehenes Gerüst aus Si-Og. Die eingebrannte Imprägnierung der Wicklung erhält dadurch keramikähnliche Eigenschaften.

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7. Als DistanzstUcke und Verschlußkeile werden Formteile aus Oxydkeramik verwendet.

An einem Beispiel wird die Erfindung beschrieben:

Für die Umspinnung mit praktisch alkalifreiem gefachtem Glasseidengarn (3) werden Cu-Runddrähte (1) mit einer dünnen Nickelauflage (2) verwendet. Über die Glasseidengarnumspinnung [J)), die mit einem hochtemperaturbeständigem Siliconharz fixiert bzw. imprägniert ist, wird eine Umspinnung mit dünner Polyesterfolie (4) auf der Basis Folyäthylen-Terephthalat aufgebracht. Die Flächenisolierstoffe (5, 6) sind flexible Schichtstoffe, die je nach Einsatzzweck aus mehreren Lagen Asbestpapier, praktisch alkalifreiem Glasseidengewebe und Glimmersplittings bestehen. Beim Einsatz dieser Flächenisolierstoffe innerhalb der Ständernut erhalten sie eine Auf- oder Einlage aus einer Isolierfolie hoher thermischer Beständigkeit auf der Basis Polyimid (7). Beim Einsatz für die Isolierung im Wickelkopf (außerhalb der Ständernut) werden die Flächenisolierstoffe (5, 6) mit einer bei 250 ⁰C abdampfbaren Isolierfolie (8) auf der Basis Polyäthylen-Terephthalat überzogen. Diese Folie kann auch zwischen den einzelnen Lagen des Flächenisolierstoffes angeordnet werden. Die in das Ständerblechpaket (11) eingelegte Wicklung (10") wird mit einer Tränkmasse (12), die aus hochtemperaturbeständigen Siliconharzen mit Glimmer- und Asbestmehl sowie Eisenoxyd als Füllstoffe besteht, imprägniert. Diese Tränkmasse (12) wird stufenweise bei steigenden Temperaturen und in verschiedenen Zeitabschnitten ausgehärtet, wobei in der 1. Phase bis 250 ⁰C die Polyesterfolie der Drahtumspinnung und der außerhalb der Nut verwendeten Flächenisolierstoffe [K, 8) vollständig abgedampft wird und in der 2. Phase bis 300 ⁰C alle organischen Bestandteile der Tränkmasse (12) entweichen. Für den Verschluß der Ständernut werden Formstücke (9) aus Oxydkeramik eingesetzt.

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Claims

Patentansprüche

1. Wicklung aus gefachtem Glasfasergarn umsponnenen Kupferdrähten für dauernde Temperaturbeanspruchungen bis 400 ⁰C dadurch gekennzeichnet, daß die Blankdrahtoberfläche eine dünne Schicht aus Nickel zur Verhinderung der Oxydation erhält und über der Glasfasergarnumspinnung eine zusätzliche Utnhüllung mit einer dünnen Polyesterfolie auf der Basis Polyäthylen-Terephthalat angeordnet ist, die während des Einbrennvorganges bei einer Temperatur von 250 ⁰C abgedampft wird, ohne dabei die thermische Beständigkeit der Wicklungsisolierung herabzus et zon.

2. Wicklung für eine dauernde Temperaturbeanspruchung bis ^ji00 °C nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die aus Spaltglimmer, Asbestpapier und praktisch alkalifreiem Glasseidengewebe zusammengesetzten Flächenisolierstoffe beim Einsatz innerhalb der Ständernuten Folien auf der Basis Polyimid und beim Einsatz außerhalb der Ständernuten (in den Spulenköpfen) zusätzlich Folien auf der Basis Polyäthylen-Terephthalat erhalten, Vielehe während des Einbrennvorganges bei einer Temperatur von 250 ⁰C abgedampft werden, ohne dabei die thermische Beständigkeit der Wicklungsisolierung herabzusetzen.

5. Wicklung für eine dauernde Temperaturbeanspruchung bis 400 °C nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch ge kennzeichnet, daß die Wicklung mit einer ■Tränkmasse imprägniert wird, die aus einem Siliconharz hoher thermischer Beständigkeit (Phenyl-Methyl-Polysiloxane) und "G-Viraneimeni.^ Eisenoxjxlpuiver und,..gejrjjjger Menge von Asbestine

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BAD ORIGINAL

als Füllstoff besteht und das als Binde- und Imprägnier mittel für die Umspinnung der vernickelten Drähte und für die Herstellung der Mehrschichtstoffe die gleichen hochtemperaturbeständigen Siliconharze einschließlich der Füllstoffe verwendet werden wie für die Tränkmasse.

4. Wicklung für eine dauernde Temperaturbeanspruchung bis 400 °e nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet , daß für den Verschluß der Ständernuten Formstücke aus Oxydkeramik verwendet werden.

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