DE2423602A1

DE2423602A1 - Magnetwicklungsdraht

Info

Publication number: DE2423602A1
Application number: DE2423602A
Authority: DE
Inventors: Charles E Doehrman; George D Hilker; Verne H Lausen; Howard P Mowery
Original assignee: Phelps Dodge Industries Inc
Current assignee: Phelps Dodge Industries Inc
Priority date: 1973-05-17
Filing date: 1974-05-15
Publication date: 1974-12-05
Also published as: US3842192A; YU137374A; ATA402974A; FR2293772A1; GB1437668A; IT1013794B; BE815032A; FR2293772B1; LU70081A1; DE2423602C2; CH598683A5; AT334993B; CA1015418A; NL7405895A; ES426294A1

Description

raht

Die Erfindung betrifft einen Magnetwicklungsdraht, und im besonderen einen doppelt beschichteten Magnetwicklungsdraht, dessen Grundisolierung aus einem Streifen von Drahtisoliermaterial besteht, der um den Leiter geschlagen in Längsrichtung desselben verläuft.

Magnetwicklungsdrähte mit einer die Grundisolation überdeckenden Beschichtung aus einem von der Grundisolation verschiedenem Material gibt es seit langem auf dem Markt. Tatsächlich wurde ein derartiger Magnetwicklungsdraht durch viele Jahre hindurch in einem fortlaufenden Prozeß durch Aufbringung mehrerer Schichten auf die Grundisolation hergestellt, in dem jede Schicht sofort nach ihrer Aufbringung festgebrannt, und bei Aufbringung einer oder mehrerer Deckschichten über die Grundisolierung wieder jede Schicht für sich gebrannt wurde. Zu diesem Zweck wurden gewöhnlich Drahtbeschichtungsmaschinen sowie kreuz und quer durchlaufene Öfen verwendet. Bei einem derartigen Prozeß müssen die Brennbedingungen für die Grundisolation und die Deckschichten aufeinander abgestimmt sein oder einander entsprechen, oder es müssen verschiedene Brennkammern verwendet werden.

Bei Kabeln ist es bereits bekannt, den leitenden Kern in Längsrichtung mit einem Streifen von Isoliermaterial, Papier und/oder einem Metallpanzer zu umwickeln, worüber dann ein Mantel aus Kunstharzmaterial extrudiert wird. Diese Technik ist jedoch von der Problematik bei der Herstellung von Magnetwicklungsdraht noch weit entfernt.

Magnetwicklungsdraht wurde in der Vergangenheit durch Einschlagen des Leiters in einen Isoliermaterialstreifen isoliert. Dabei wurde sowohl eine schraubenförmig gewickelte Isolierung wie auch eine der Länge nach umgeschlagene Streifenisolierung an-, gewendet.

Dagegen ist bisher noch nicht vorgeschlagen worden, einen mit umgeschlagener Grundisolation versehenen Magnetwicklungsdraht

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durch Aufbringung einer Deckschicht auf die Grundisolation zu verbessern. Deshalb hatten auch Magnetwicklungsdrähte mit einer Isolierung aus einem um den Leiter geschlagenen Streifenmaterial im allgemeinen die physikalischen und elektrischen Eigenschaften dieses Streifenmaterials. Irgendeine Oberschichtung des umgeschlagenen Leiters wurde bisher nicht als vorteilhaft angesehen.

Ziel der Erfindung ist aber gerade ein Magnetwicklungsdraht mit doppelter Isolierbeschichtung, der verbesserte mechanische, elektrische und thermische Eigenschaften aufweist. Die Erfindung verwendet einen in Längsrichtung des Leiters verlaufenden und so um diesen geschlagenen Streifen aus Isoliermaterial, wie Papier, daß die Streifenränder einander überlappen, als Grundisolation. Wesentlich für die Erfindung ist ein auf diese Grundisolation, deren überlappende Ränder durch dazwischen eingebrachten Klebstoff zusammenhaften, aufgebrachter Oberzug, aus Kunstharzmaterial

Der erfindungsgemäße Magnetwicklungsdraht zeigt eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Gleiten und Abrieb sowie gegen Feuchtigkeit, einen wesentlich erhöhten elektrischen Isolationswiderstand und überraschende thermische Eigenschaften, indem er auf kurze Zeit in der Wicklung auftretenden Temperatur widerstehen kann, bei welchen das Isoliermaterial seine Festigkeit verliert, ohne eine Ablösung des umgeschlagenen Streifens vom Leiter zu gestatten.

Mit besonderem Vorteil verwendet die Erfindung einen Decküberzug aus wärmeerweichbarem Kunstharzmaterial, das eine selbsttätige Versiegelung der Magnetwicklung ermöglicht und eine besondere Lackimpretur erübrigt.

Zur Veranschaulichung und zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachstehend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

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Fig. 1 ist ein teilweiser Schrägriß eines erfindungsgemäßen Magnetwicklungsdrahtes.

Fig. 2 ist ein Querschnitt dieses Magnetwicklungsdrahtes mit einem Leiter von kreisförmigem Querschnitt und" einer Grundisolation aus einem Längsstreifen von Drahtisoliermaterial, dessen Breite etwas größer als der Leiterumfang ist.

Fig. 3 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Magnetwicklungsdrahtes mit einem Leiter von kreisförmigem Querschnitt und einer Grundisolation aus einem Längsstreifen von Drahtisoliermaterial mit einer dem zweifachen Leiterumfang angenäherten Breite. Und

Fig. 4 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Magnetwicklungsdrahtes mit einem Leiter von rechteckigem Querschnitt (gegebenenfalls quadratisch) und einer Grundisolation aus einem Längsstreifen von Drahtisoliermaterial mit einer der dreifachen Summe der Höhen- und Breitenabmessungen des Leiters entsprechenden Breite.

In den Figuren besteht der erfindungsgemäße Magnetwicklungsdraht aus einem Leiter 10, einer Grundisolation 12 aus einem Längsstreifen von Drahtisoliermaterial, einem Klebesaum 13, und einem Decküberzug 14 aus Kunstharzmaterial über der Grundisolation Der Leiter 1ü kann entweder einen runden kreisförmigen Querschnitt 16 oder einen rechteckigen, gegebenenfalls quadratischen Querschnitt 18 aufweisen. Der Ausdruck "rechteckig" schließt selbstverständlich die quadratische Form mit ein. Runde und rechteckige Leiter sind marktüblich. Weiter bestehen solche Leiter und 18 gewöhnlich aus Kupfer oder Aluminium. Es besteht jedoch kein Grund zur Beschränkung auf diese Metalle.

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Die Grundisolation 12 besteht aus einem Längsstreifen von Drahtisoliermaterial, der iri Längsrichtung des Leiters 10 um diesen geschlagen ist. Jeder Streifen hat eine Breitenabmessung, die etwas größer als der Umfang des runden Leiters oder die diesem entsprechende Seitensumme des rechteckigen Leiters ist, so daß die Längsränder des Streifenmaterials einander überlappen und miteinander verklebt werden können.

Im besonderen Fall der Fig. 2 ist die Breite des dargestellten Streifens 24 etwas größer als der Umfang des Leiters 16 und der Umfangabschnitt 26 neben dem einen Rand 20 überlappt den Umfangsabschnitt 28 neben de« anderen Rand 22. Diese der Länge nach überlappten Abschnitte 26, 28 verlaufen in Längsrichtung des Leiters und der säumende Klebstoff 13 ist dazwischen eingebracht. Die überlappten Abschnitte 26, 28 verlaufen ebenso wie der Saumkleber 13 über die gesamte Länge der Isolation.

Bei der ähnlichen Anordnung von Fig. 3 besitzt der Streifen 30 eine dem zweifachen Umfang des Leiters 16 angenäherte Breite. Der Streifen 30 weist auch die Längsränder 20, 22 mit überlappten Randylchnitten 26, 28 auf. Der ganze Leiter ist mit wenigstens zwei Lagen des Streifens 30 isoliert, gegenüber der einzigen Lage des Streifens 24 in den vorhergehenden Figuren.

In ähnlicher Weise zeigt Fig. 4 einen Leiter von rechteckigem Querschnitt mit einer Grundisolation aus einem Streifen 32, dessen Breitenabmessung ungefähr dem anderthalbfachen Leiterumfang oder der dreifachen Summe der Breiten- und Höhenabmessungen des Leiters 18 entspricht. Auch der Streifen 32 besitzt Längsränder 20 und 22 mit überlappenden Randabschnitten 26 und 28. Ein beim kreisrunden Querschnitt der Fig. 2 und 3 nicht vorhandenes Merkmal des rechteckigen Leiters von Fig. 4 besteht darin, daß die Randabschnitte 26 und 28 über eine Breite und eine Höhe des Leiters 18 überlappen. Auf diese Weise besitzt die Grundisolation

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des Magnetwicklungsdrahtes von Fig. 4 eine einfache Lage des Streifens 32 auf zwei Seiten des Leiters, und eine doppelte Lage des Streifens 32 auf den beiden übrigen Seiten des Leiters. Eine derartige Ausbildung erweist sich beim Aufbau von Magnetwicklungen insoweit als zweckmäßig, als die Gesamtisolation zwischen benachbarten Windungen immer wenigstens drei Lagen des Streifens 32 beträgt, wozu aber nur ein Minimum an Isoliermaterial aufgewendet werden muß. Auf diese Konstruktion ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt, wenn andere Ausführungsformen der Überlappung möglich und fallweise auch erwünscht sind.

In allen Figuren der Zeichnung besitzt der dargestellte Magnetwicklungsdraht einen Kunstharzüberzug 14, der die Grundisolation 12 vollständig umschließt»und ganz verdeckt. Aus den Zeichnungsfiguren geht auch hervor, daß der Saumkleber 13 an keiner Stelle zwischen die Grundisolation und den Leiter reicht. Dies wird deswegen bevorzugt, weil sonst bei einer Verklebung der Grundisolation mit dem Leiter der letztere nur unter Schwierigkeiten freigelegt werden könnte, wo dies notwendig ist.

Das Drahtisoliermaterial der Grundisolation 12, 24, 30 und 32 kann aus einem reichen Angebot von Materialien ausgewählt sein. Bisher waren Magnetwicklungsdrähte mit einer Isolierung aus umgeschlagenem Streifenmaterial im allgemeinen auf solche Materialien beschränkt, die nicht durch gebräuchlichere Verfahren, d. h. in gelöster Form mit herkömmlichen Drahtisoliermaschinen, aufgebracht werden können. Diese Materialien umfassen verschiedene Arten von Papier, Polyimide, wie "Nomex" in Streifenform (Dupont Company), und "Kapton^M-Streifenmaterial (Dupont Company) Andere Materialien, die sich zur erfindungsgemäßen Verwendung als Streifenmaterial eignen, sind Gewebe, z. B. ams Glasfasern, und ungewebte Vliese aus Fasermaterial. Die Verwendung zahlreicher derartiger Streifenmaterialien für die Drahtisolierung war bisher deswegen eingeschränkt, weil man annahm, daß die

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thermischen Eigenschaften eines solchen Magnetwicklungsdrahtes nicht besser als die thermischen Eigenschaften des die Isolierung am Leiter festhaltenden Klebers sein könnten. Aus diesem Grande wurden Drahtisoliermaterialien mit außerordentlich guten elektrischen Eigenschaften nicht verwendet, wenn die zum Festhalten derselben am Leiterdraht geeigneten Kleber unzureichende thermische Eigenschaften aufwiesen. Diese Beschränkungen fallen beim erfindungsgemäßen Magnetwicklungsdraht weg und damit sind diese hervorragenden Isoliermaterialien verwendungsfähig geworden. Der Saumkleber 13 kann aus einer großen Gruppe handelsüblicher sowie besonders geschützter Klebemittel ausgewählt sein.

Das Kunstharzmaterial des Oberzuges 14 kann irgendein Kunstharztyp sein. Als Beispiel erhältlicher Kunstharzmaterialien seien Polyester, Polyamide einschließlich NYLON, Polyimide, polyamide Imide, Epoxyharze, Phenoxyharze, Polyvinyl-Formaldehyd, Polyvinyl -Butyraldehyd, Polycarbonate, Polypropylene und dergl. erwähnt. Die Verwendung jedes dieser Kunstharzmaterialien verleiht dem erfindungsgemäßen Magnetwicklungsdraht die mit solchen Harzmaterialien verbundene Gleit- und Abriebfestigkeit. Durch die Auswahl des Kunstharzmaterials mit besserem Gleit- und Abriebwiderstand im Vergleich zum Grundisoliermaterial ergibt sich ein bedeutender Fortschritt gegenüber den bisher bekannten Magnetwicklungsdrähten mit umgeschlagener Isolation. Durch die Verwendung eines Außenüberzuges 14 aus Kunstharz über porösen Grundisoliermaterialien kann auch die Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und damit die elektrische Isolierfähigkeit der Grundisolation 12 erhöht werden. Wird außerdem das Kunstharzmaterial des Decküberzuges aus der Gruppe wäreeerweichbarer Kunstharze mit einer bestimmten Erweichungstemperatur, sog. "Thermoplaste", oder gewisser Polyimide und ähnlicher Kunstharze, die bei erhöhten Temperaturen erweichen ohne zu den "thermoplastischen Harzen" zu zählen, ausgewählt, so ergeben sich völlig überraschende Resultate. Es wurde nämlich gefunden, •daß der erfindungsgemäße Magnetwicklungsdraht mit einem Kunst-

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harzüberzug aus wärmeerweichbarem Material Temperaturüberschrei· tungen über die Erweichungstemperatur des Kunstharzmaterials widerstehen kann, ohne eine Ablösung der Grundisolation oder andere Fehler zu verursachen.

In einer besonderen Ausführungsform, in welcher der erfindungsgemäße Magnetwicklungsdraht nach Fig. 2 durch Einschlagen des Leiters in einen Längsstreifen aus Papier, wie 32-H-C oder 32-H-CC "Insulflex" Kreppapier (Dennison Paper Company) oder "G-opaco 125" Papier (Cottrell Paper Company, Inc.) hergestellt und mit einem thermoplastischen Polyester einer Erweichungstemperatur von etwa 219⁰C bis 246⁰C überzogen wurde, kann der erhaltene Magnetwicklungsdraht Temperaturen von etwa 316° bis etwa 371 C standhalten, wobei das Papier zwar bereits verkohlt, ohne sich aber vom Leiter zu lösen. Ein ähnliches Phänomen wurde beobachtet, wenn andere Kunstharzmaterialien als Außenüber-

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zug/und andere Isoliermaterialien als Grundisolation 12 gemäß der Erfindung verwendet wurden.

Im übrigen wurde die Erfindung im vorstehenden nur als Prinzip und anhand von Beispielen bestimmter chemischer Werkstoffe beschrieben, ohne damit den Anwendungsbereich der Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken.

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Claims

I- Patentansprüche ( L/Mi

1.JMagnetwicklungsdraht mit einem in Längsrichtung des Leiters ^"■■■"^ verlaufenden und so um diesen geschlagenen Streifen aus Isoliermaterial, wie Papier, daß die Streifenränder einander überlappen, als Grundisolation, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Grundisolation, deren überlappende Ränder durch dazwischen eingebrachten Kleber zusammenhaften, ein Oberzug aus Kunstharzmaterial aufgebracht ist.

2. Magnetwicklungsdraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randabschnitte des Isoliermaterialstreifens einander in solcher Breite überlappen, daß der Leiter durch eine doppelte Streifenlage isoliert ist.

3. Magnetwicklungsdraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundisoliermaterial ein zu den gewünschten Isoliereigenschaften verarbeitetes Blattmaterial aus der Gruppe der Papier- und Filmmaterialien, wie Packpapier, Lumpenpapier, Asbest, Polyimide, Polyamide, Polyester, Blattmaterial wie "Nomex", gewebte und ungewebte Vliese wie Glasfaser- und dergl. -matten, Asbestmatten, Kombinationen von Glas, Glimmer und Asbest, und Abwandlungen davon, ist.

4. Magnetwicklungsdraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharzmaterial des Decküberzuges aus der Polyester, Polyamide, Polyimide, polyamide Imide, Polyvinyl-Formaldehyd, Polyvinyl-Butyraldehyd, Epoxyharz, Phenoxyharz, Polypropylen, Polycarbonate, und andere filmbildende Harzmaterialien enthaltenden Gruppe ausgewählt ist.

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5. Magnetwicklungsdraht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundisoliermaterial ein Papiermaterial mit einer
Verkohlungstemperatur von etwa 316° bis etwa 371 , und das
üoerzugsmaterial ein Kunstharz -mit einer Schmelztemperatur
von etwa 219° bis etwa 280° ist.

6. Magnetwicklungsdraht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter einen kreisförmigen Querschnitt und der Grundisolierstreifen eine Breite von zumindest dem zweifachen
Leiterumfang hat.

7. Magnetwicklungsdraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter einen parallelepipedischen Querschnitt und
der Grundisolierstreifen eine zur Überlappung auf wenigstens
einer Epipedseite ausreichende Breite hat.

8. Magnetwicklungsdraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Grundisolation aufgebrachte Oberzug aus einem hitzeerweichbaren Kunstharzmaterial besteht.

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