DE2342070B2

DE2342070B2 - Verfahren zur herstellung der wicklung einer elektrischen maschine

Info

Publication number: DE2342070B2
Application number: DE19732342070
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl -Ing 8263 Burghausen Hoffmann Josef Dipl -Ing" 8399 Ruhstorf Kallas
Original assignee: Loher GmbH
Current assignee: Loher GmbH
Priority date: 1973-08-20
Filing date: 1973-08-20
Publication date: 1977-07-07
Also published as: CH581401A5; DE2342070A1; DE2342070C3; FR2241903A1; FR2241903B1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung der Wicklung einer elektrischen Maschine aus mit gefachtem Glasfasergarn umsponnenen Kupferdrähte für dauernde Temperaturbeanspruchungen über 250⁰C, bei welcher die Blankdrahtoberfläche mit einer dünnen Schicht aus Nickel zur Verhinderung der Oxydation versehen und die Glasfasergarn-Umspinnung mit einem Polyester auf der Basis Polyäthylen-Terephthalat gehalten wird, welches nach dem Wickeln unter Wärmezufuhr, wenigstens soweit erforderlich, entfernt wird.

Bei thermischen Beanspruchungen von Wicklungen elektrischer Maschinen können Isolationssysteme, die zum Teil aus organischen Komponenten bestehen, nur bis zu einer Dauerbeanspruchung von 220 bis 23O⁰C eingesetzt werden. Verschiedene Wicklungsarten von rotierenden elektrischen Maschinen für eine thermische Dauerbeanspruchung bis zu 230⁰C sind in der DT-AS 38 863 beschrieben. Die mögliche kurzzeitige Spitzenbelastung solcher Isolationssysteme liegt bei etwa 250⁰C. Für die Isolierung von Wicklungen und für die Zusammensetzung des Leitermaterials sind zahlreiche Sondermaßnahmen erforderlich, wenn solche Elektromotoren thermischen Dauerbeanspruchungen über 25O⁰C ausgesetzt werden.

In der DT-PS 17 63 182 und in den DT-GM 66 08 190 ist eine Wicklung für bei Temperaturen oberhalb 300⁰C 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. Dabei handelt es sich jedoch um eine Wicklung, die zylindrisch gewickelt und nicht in einem genuteten Ständer untergebracht ist.

Eine Wicklung der eingangs geschilderten Art ist aus der US-PS 32 73 225 bekannt. Danach sind besonders befriedigende Ergebnisse mit Lacken erzielt worden, die aus Polyäthylen-Terephthalat oder anderen Polyestern hergestellt waren. Der isolierte Leiter wird zu einer Wicklung verformt und die Wicklung wird solange auf eine über dem Pyrolysepunkt des organischen Harzes liegende Temperatur erhitzt, daß die organische Substanz durch Pyrolyse vollständig aus der Umhüllung verflüchtigt wird, so daß die geformte Wicklung nur noch mit der Glasfasergarn-Umspinnung isoliert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der mit anorganischen Fasermaterial isoliert Leiter mit einer Aufschlämmung aus einem organischen Lack überzogen, der mit mindestens einem feinverteilten Glas pigmentiert ist. Nach der Verflüchtigung der organischen Substanz durch Pyrolyse wird der Leiter auf eine Temperatur erhitzt, die über dem Schmelzpunkt eines der feinverteilten Gläser und unter dem Schmelzpunkt des anorganischen Fasermaterials liegt, so daß das anorganische Fasermaterial mit dem Glas umschmolzen wird. Der Druckschrift kann ferner entnommen werden, daß andere aus organischen Polymerisaten bestehende Dialektrika, insbesondere die Polytetrafluorethylene, zwar bei viel höheren Temperaturen beständig sind. Doch ist es schwierig oder sogar unmöglich, diese Polymerisate in Form von dünnen Überzügen auf einen Magnetwicklungsdraht aufzubringen. Da fast alle kleinen kompakten elektromagnetischen Wicklungen, die für die Verwendung bei hohen Temperaturen hergestellt werden, mit aus organischen Polymerisaten bestehenden Dialektrika isoliert sind, bei Temperaturen um 200⁰C schmelzen oder geschädigt werden, liegt die höchste Temperatur, bei der speziell für den Betrieb bei hohen Temperaturen konstruierte Elektromotoren gefahrlos arbeiten können, bei etwa 185⁰C oder darunter.

Der Erfindung liegt diesem Stand der Technik gegenüber die Aufgabe zugrunde, das bekannte Herstellungsverfahren zu vereinfachen und gleichwohl eine Wicklung der hier in Rede stehenden Art herstellen zu können, die sowohl hinsichtlich der mechanischen Festigkeit als auch der Abriebfestigkeit gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe durch die Erfindung besteht bei einem Verfahren der eingangs geschilderten Art darin, daß das Polyester in Form einer dünnen Folie aufgebracht wird, die während des Einbrennvorganges bei einer Temperatur von 250⁰C abgedampft wird, ohne dabei die thermische Beständigkeit der Wicklungsisolierung herabzusetzen. Die Einlegung der Wicklung erfolgt in der gleichen Art, wie dies für Drehstrom- und Einphasen-Wechselstrom-Motoren mit normalen Betriebsbedingungen der Fall ist. Die

Isolierstoffkomponen sind für ein Isolationssystem abgestimmt, das thermischen Dauerbeanspruchungen bis -JOO⁰C ausgesetzt werden kann. Dabei werden die Verarbeitungs- und Wicklungsmethoden berücksichtigt, die der normalen Ausführung von Träufelwicklungen entsprechen. 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 Beanspruchung erreicht wird. Die zusätzliche Umspinnung des giasseidenisolierten Drahtes mit einer dünnen Polyesterfolie auf der Basis Polyäthylen-Terephthalat, die nach Fertigstellung der Wicklung während des Einbrennvorganges der Tränkmasse angedampft wird, dient nur als Schutz während der Herstellung der Wicklung. Das Aufbringen der Polyesterfolie kann vorzugsweise nach der DT^:PS 11 07 805 erfolgen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wurden auf die aus Spaltglimmer, Asbestpapier und praktisch alkalifreiem Glasfasergewebe zusammengesetzten Flächenisolierstoffe beim Einsatz innerhalb der Ständernuten Folien auf der Basis Polyimid und beim Einsatz außerhalb der Ständernuten in den Spulenköpfen Polyesterfolien auf der Basis Polyäthylen-Terephthalat aufgebracht. Diese Folien dienen als Schutzfolien bei der Weiterverarbeitung der Flächenisolierstoffe und werden ebenfalls während des Einbrennverganges der Tränkmasse abgedampft.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Wicklung mit einer aus einem Siliconharz hoher thermischer Beständigkeit, z. B. Phenyl-Methyl-Polysiloxan, Glimmermehl, Eisenoxydpulver und einer geringen Menge von Asbestine als Füllstoff bestehenden Tränkmasse imprägniert und das gleiche hochtemperaturbeständige Siliconharz mit Füllstoffen als Binde- und Imprägniermittel für die Umspinnung der vernickelten Drähte sowie für die Herstellung der mehrschichtigen Flächenisolierstoffe eingesetzt.

Für den Einbrennvorgang wird eine stufenweise Erhöhung der Einbrenntemperatur vorgesehen. Die stufenweise Steigerung der Einbrenntemperatur bis zu etwa 300⁰C ermöglicht das Austrieben und Abdampfen aller in der Tränkmasse enthaltenen organischen Bestandteile. Nach Beendigung des Einbrennvorganges verbleicht ein mit Füllstoffen versehenes Gerüst aus SiO₂. Die eingebrannte Imprägnierung der Wicklung erhält dadurch keramikähnliche Eigenschaften.

Anschließend werden die Ständernuten mittels Formstücken aus Oxydkerarnik verschlossen. Auch ggfs. erforderliche Distanzstücke werden als Formstücke aus Oxydkeramik hergestellt.

Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung in einer Ausführungsform anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen isolierten Runddraht,

ίο Fig.2 einen Querschnitt durch eine gefüllte und verschlossene Nut,

F i g. 3 eine aus Flächenisolierstoffen aufgebaute Isolation für die Wickelköpfe und

F ι g. 4 einen Querschnitt durch einen Wickelkopf und den angrenzenden Ständer.

Für die Umspinnung mit praktisch alkalifre:iem gefachtem Glasseidengarn 3 werden Cu-Runddrähte 1 mit einer dünnen Nickelauflage 2 verwendet. Über die Glasseidengarnumspinnung 3, die mit einem hochtemperaturbeständigen Siliconharz fixiert bzw. imprägniert ist, wird eine Umspinnung mit dünner Polyesterfolie 4 auf der Basis Polyäthylen-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 250⁰C 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 ersten Phase bis 25O⁰C die Polyesterfolie der Drahtumspinnung und der außerhalb der Nut verwendeten Flächenisolierstoffe 4,8 vollständig abgedampft wird und in der zweiten Phase bis 300° C alle organischen Bestandteile der Tränkmasse 12 entweichen. Für den Verschluß der Ständernut werden Formstücke 9 aus Oxydkeramik eingesetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung der Wicklung einer elektrischen Maschine aus mit gefachtem Glasfasergarn umsponnenen Kupferdrähten für dauernde Temperaturbeanspruchungen über 25O⁰C, bei welcher die Blankdrahtoberfläche mit einer dünnen Schicht aus Nickel zur Verhinderung der Oxydation versehen und die Glasfasergarn-Umspinnung mit einem Polyester auf der Basis Polyäthylen-Terephthalat gehalten wird, welches nach dem Wickeln unter Wärmezufuhr, wenigstens soweit erforderlich, entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyester in Form einer dünnen Folie '5 aufgebracht wird, die während des Einbrennvorganges bei einer Temperatur von 25O⁰C abgedampft wird, ohne dabei die thermische Beständigkeit der Wicklungsisolierung herabzusetzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zo zeichnet, daß auf die aus Spaltglimmer, Asbestpapier und praktisch alkalifreiem Glasfasergewebe zusammengesetzten Flächenisolierstoffe beim Einsatz innerhalb der Ständernuten Folien auf der Basis Polyimid und beim Einsatz außerhalb der Ständernuten in den Spulenköpfen Polyesterfolien auf der Basis Polyäthylen-Terephthalat aufgebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung mit einer aus einem Siliconharz hoher thermischer Beständigkeit, z. B. Phenyl-Methyl-Polysiloxan, Glimmermehl, Eisenoxydpulver und einer geringen Menge von Asbestine als Füllstoff bestehenden Tränkmasse imprägniert wird und daß das gleiche hochtemperaturbeständige Siliconharz mit den Füllstoffen als Binde- und Imprägniermittel für die Umspinnung der vernickelten Drähte und für die Herstellung der mehrschichtigen Flächenisolierstoffe eingesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständernuten mittels Formstücken aus Oxydkeramik verschlossen werden.