DE2500819C2 - Wicklungsstab mit verdrillten Einzelleitern für elektrische Maschinen und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Wicklungsstab mit verdrillten Einzelleitern für elektrische Maschinen und Verfahren zu dessen Herstellung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wicklungsstab mit verdrillten Einzelleitern für elektrische Maschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I (CH-PS 91 072) und auf ein Verfahren zur Herstellung dieses Wicklungsstabes.
Bei den Wicklungen von großen elektrischen Maschinen wird der Leiterquorschnitt der in Serie geschalteten Stäbe in gegeneinander isolierte Einzelleiter unterteilt. Das geschieht zur Verminderung der zusätzlichen Slromwärmcvcrlustc. und die Einzelleiter werden wenigstens über die ganze Länge des Eisenteils miteinander so verdrillt, daß jeder Teilleiter beim Durchlaufen der Nut mindestens einen vollständigen Schraubengiing, also eine Drehung um 360° bei gleichbleibender Steigung ausführt. Auf diese Weise sind alle Einzelleiter mit gleich großen Nutenqucrflüssen verkettet und es bleiben nur die Wärmestromvcriustc infolge der geringen Höhe und Breite der Einzeileiter (z. B. Röbelstab). Dies führt bei den üblicherweise verwendeten Kupferleitern mit rechteckigen Querschnitten zu Kreuzungen der Rinzelleitcr und zu Leiterbündoln mit Querschnitten unter schiedlicher Konfiguration vor allem auf den Schmalseiten des Lciierbündcls. Dies ist besonders bei dem üblichen .Stabaufbau ausgeprägt, wo das Leiterbündel mittels eingestreuter Hohlleiter gekühlt wird, da clic I lohl- leiter oft einen größeren Querschnitt als die Vollcilcr aufweisen.
Vor Aufbringen der Hauptisolation ist es daher notwendig, durch geeignete Maßnahmen dafür zu sorgen, daß das Lcilcrbündcl über die gesamte Stablänge rech ι-
is eckförmig ist Wenn die Hauplisolation nicht genügend luftfrei aufgebracht ist, können wegen des wirkenden hohen elektrischen Feldes innere Entladungen auftreten. Die an den Schmalseiten Krcuzungsstellen der Einzelleiter entstehenden Oberflächenlücken sind daher mit einer geeigneten Spachtelmasse (z. B. Zinkwcißbakelitpasie oder pigmentierte Epoxidharze) so auszufüllen, dall die Stabisolation ohne Luftcinschlüssc am Stab ausgeführt ist (Wiedemann, Kcllenbcrger: Konstruktion clcktrixchcr Maschinen, Springer 1967, Seile 292). Die Oberfläche des Leiters wird oft mit besonderen, füllstoffhaltigen Harzen bestrichen, die alle verbliebenen Unebenheiten ausfüllen und eine gute ;snd weitgehend luftfrei^ Anlüge der Haupiisolalion ermöglichen sollen (Sequenz: Herstellung der Wicklungen elektrischer Ma schinen, Springer 1973,Seilc 148). Auf diese Weise kann man jedoch nur kleinere Unebenheiten füllen, zudem ist eine blascnfreic Ausfüllung praktisch nicht realisierbar.
Aus der CH-PS 3 91 072 ist bereits eine Stalorwiek-
liing bekannt, bei welcher die Windungen aus gegcnein ander isolierten und miteinander verseilten Teilleitcrn bestehen und bei welcher die durch die Verseilung entstehenden keilförmigen Unebenheiten auf den Schmalseiten des Lcilerbündels durch Ausfüllkeile aus Isoliermaterial ausgefüllt sind, wobei die Ausfüllkeile mit ei- ncm halblcitcnden Anstrich verschen sind, der mit dem Leitelbündel in elektrischer Verbindung steht und auf dem eine mit der Hauptisolalion (Isolierhülse) fest verbundenen Schicht aus Isoliermaterial befestigt ist. Mit dieser Lösung wird zwar das Leitcrbündel und die I lauptisolation unlösbar miteinander verbunden, und jeder dielektrisch ungünstig sich auswirkende Luftspalt ausgeschlossen, aber die Ausfüllkeilc müssen den Dimensionen der jeweils auszufüllenden Unebenheiten des Leiterbündcls immer wieder erneut angepaßt wcr den, da das Material praktisch nicht komprimierbar ist. Daraus resultiert ein breites Sortiment für die Lagerhaltung derartiger Keile, sowie ein hoher Hcrstellungs- und Montagcaufwand. Ausgehend vom vorstehend geschilderten Stand der
ν-, Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Wickliingsstübe mit verdrillten Einzelleitern für elektrische Maschinen zu schaffen, wobei die Unebenheiten auf den Schmalseiten der Wicklungsstäbe mit einfachen Mitteln ausgefüllt werden.
Wi Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Patentanspruch I gekennzeichnete Erfindung.
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß mit dem streifenförmig aufgepreßten Kunsiharzglimmerkitl eine bessere Ausfüllung auch bei vcrhällnis-
h5 mäßig großen Unebenheiten auf wirtschaftlicher Weise erzielt werden kann und zudem wegen des /.. IJ. 70%igen Glimmerantcils kleinere Inhomogenitäten in der Füllung nicht stören. Der über den Schmalseiten der
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Wicklungsstäbe angeordnete, elektrische halbleitende Streifen aus einem mechanisch verstärkten, vorzugsweise glasfaserverstärkten Kunststuff dient als elektrostatische Abschirmung und seine leitende Verbindung mit den Einzelleitern der Wicklungssläbe verbessert die Homogenisierung des elektrischen Feldes in der Hauptisolation, die dadurch stärker ausgenutzt werden kann. Der weitere Vorteil dieses elektrisch halblchcndcn Streifens liegt darin, daß seine Widerstandwerte, die im Zusammenhang mit der Funktionsweise der elektrischen Maschine eine große Bedeutung aufweisen, vor dem Einbau in den Stab genau gemessen werden können, was bei den bisher üblichen leitenden Abstrichen oder Pasten nicht möglich war, und sich auch im Verlauf des weiteren Fertigungsablaufes nicht mehr ändern. Bei den bekannten dünnen Glimmschutzlackanstrichcn ändern sich die Widerstandswerte bei der späteren Imprägnierung der Hauptisolation, was bei diesem elektrisch halbierenden Streifen nicht der Fall ist.
Gemäß Anspruch 2 ist es zweckmäßig, *vcnn der elektrisch halbierende Streifen gerundete äußere Kanten aufweist. Der Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, daß eine bessere Umschlingung der Wicklungsstäbe mit der Hauptisolation ermöglicht wird, so daß die Isolierbänder durch die scharfen Kanten nicht beschädigt werden. Zudem ergibt sich dadurch eine homogenere Feldverteilung.
Entsprechend Anspruch 3 weisen bei Wieklungsstäben mit verdrillten Volleilern und eingestreuten Hohlleitern nur die verdrillten Volleitcr im Gegensatz zu den eingestreuten Hohlleitern eine eigene Isolation auf. Der Vorteil dieser Ausführung ist darin zu sehen, daü der Wegfall der Isolation bei den Hohlleitern wirtschaftlich ist und die blanken Hohlleiter einen guten Kontakt mit dem elektrisch halbierenden Streifen sichern.
Kin Verfahren zur Herstellung der Wickliingsstäbe besteht nach Anspruch 4 darin, daß ein Streifen des Kunsthar/.glimmerkittcs im teilweise ausgehärteten Zustand auf die die Unebenheilen aufweisenden Schmalseiten der Wicklungsstäbe aufgelegt und dann bei Temperaturen von 150—200°C aufgepreßt und ausgehärtet wird. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt besonders darin, daß alle Hohlräume auf den Schmalseiten der Wicklungssläbe gut und auf einfache Weise ausgefüllt werden.
Die Weiterbildungen dieses Verfahrens gemäß Anspruch 5 besieht darin, daß der elektrisch halbleitendc Streifen mittels eines elektrisch leitenden Kunsiharzklebcrs, wie er ar. sich aus der CH-PS 3 91 072 bekannt isi, auf die Schmalseilen der Wicklungsstäbe im Bereich der Übergangsstellen der blanken Einzelleiter geklebt wird. Mit diesem Verkleben des elektrisch halbleitenden Streifens auf die Schmalseiten der Wicklungsstäbe gewinnt man auf wirtschaftliche Weise eine nicht nur mechanische, sondern auch eine gut elektrisch leitende Verbindung zwischen den genannten Teilen.
Nach der erfindungsgemäßen Ausgestaltung entsprechend Anspruch 6 kann ein elektrisch halbierender Streifen auf die Schmalseiten der Wicklungsstäbe zusammen mit dem Kunstharzglimmerkitt direkt aufgepreßt werden. Hierdurch erreicht man ein rationelles Arbeiten und sowohl eine mechanische als auch eine elektrisch gut leitende Verbindung zwischen den genannten Teilen.
Der Erfindungsgegenstand ermöglicht somit einen homogeneren Stabaufbau, genau definierte Widerstandswerte, dünnere llauptisolationsaufträge, eine deutlich wirtschaftlichere Herstellung der Wickliingsstäbe und eine lange Lebensdauer der Isolierung.
In der Zeichnung sind zwei Ausfüuirungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Röbelstab gemäß der Erfindung,
F i g. 2 einen anderen Querschnitt durch denselben Röbelstab und
Fig.3 einen Querschnitt durch eine andere Ausfüh-K) rung des Röbelstabes gemäß der Erfindung.
Mit der Bezugsziffer 1 sind isolierte Volleitcr der Wicklungsstäbe benannt. Blanke Hohlleiter der Wicklungsstäbc sind durch die Zahl 2 gekennzeichnet. Eine flächenförmige Isolierschicht ist mit 3 bezeichnet. Ein Kunstharzglimmerkitt ist mit der Bezugsziffer 4. ein elektrisch halbleitender Streifen mit der bezugsziffer 5 und ein elektrisch halbleitender Kunstharzkleber mit der Bezugsziffer 6 benannt. Mit der Bezugsziffer 7 ist eine Hauptisolation der Wieklungsstäbe benannt. Ein Nutverschlußkeil ist durch die Zahl 8 gekennzeichnet und Distanzierleisten durch die Zahl 9. Ein Blechkörper ist mit der Bezugsziffer 10 benannt und Isolationen der isolierten Volleiter mit der Zahl 11. In F i g. 2 und 3 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszahlen versehen wie in F i g. 1. In F i g. 3 sind blanke Volleitcr mit der Bezugsziffer Γ versehen.
Die in Fig. 1 dargestellten Wieklungsstäbe bestehen aus den vordrillten isolierten Volleitern 1 und blanken Hohlleitern 2, die zwei durch die flächenförmige lsolier-
)<> schicht 3 getrennte Leitergruppen bilden, die durch die Verdrillung der Einzelleiter 1, 2 verursachten Aussparungen auf den Schmalseiten der Wieklungsstäbe (d. h. im Bild oben und unten) sind mit Kunstharzglimmerkitt 4 ausgefüllt. Der Kunstharzglimmerkitt 4 ist vorzugs-
jr> weise mit 70% Glimmer gefüllt. Der die Schmalseiten der Wieklungsstäbe I1 2 abdeckende, elektrisch halbleitendc Streifen 5 hat ungefähr 0,5 mm Dicke und vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von 50—150 0hm cm. Er besteht vorzugsweise aus einem
-to glasfaserverstärkten Kunststoff mit ungefähr 60% Glasgehalt. Dieser Kunststoff hat praktisch den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizient wie das Leitermaterial. Der elektrisch halbleitende Streifen 5 kann aufgerauht sein, womit eine bessere Verklebung mit den Wicklungsstäbcn 1, 2 und mit der Hauptisolation 7 ermöglicht wird. Der mit der Hauptisolation 7 versehene Röbelstab I, 2 ist in der Nut des Blechkörpers 10 mit dem Nutverschlußkeil gehalten und ist mit den Distanzierleisten 9 versehen.
V) In F i g. 2 ist ein anderer Querschnitt durch denselben Röbelsiab wie in Fig. 1 gezeichnet. In diesem Querschnitt liegen in der obersten und untersten Lage die isolierten Volleiter 1. Auch da sind die Aussparungen mit dem Kunstharzglimmerkitt 4 ausgefüllt; die leitende
v> Verklebung zwischen den elektrisch halbleitenden Streifen 5 und den Einzelleitern des Röbelstabes ist an der gezeigten Stelle nicht nötig. In Fig.3 ist ein Querschnitt durch einen anderen Röbelstab dargestellt, der nur aus Vollerem 1, Γ besteht. Immer nach drei isolier-
w) ten Volleitern 1 folgt ein blanker Volleiter Γ. Auch in diesem Falle sind die Aussparungen mit dem Kunstharzglimmerkitt 4 ausgefüllt und der oberste und unterste Volleiter Γ sind mit dem elektrisch halbleitenden Streifen 5 mit dem elektrisch halbleitenden Kunstharzkleber
br> 6 verklebt. Die übrigen Teile sind gleich wie in F i g. 1 und 2.
Der Streifen des Kunslharzglimmerkittes 4, der ungefähr halb so dick ist wie ein blanker Hohlleiter 2 oder
25 OO
wie zwei blanke Volleiter Γ und dessen Länge mindestens der Länge der Nut entspricht, wird im teilweise ausgehärteten Zustand (B-Zustand) auf die gesamte Stablänge aufgelegt und dann bei Temperaturen von ungefähr 1800C während mehreren Minuten aufgepreßt und ausgehärtet. Es ist auch möglich, daß der elektrisch halbleitende Streifen 5 in Längsrichtung entsprechend der Stabgeometrie unterschiedliche Dicke aufweist. Dabei werden auch die einzelnen Leiter I, 1', 2 der Wicklungsstäbe miteinander verklebt und alle Hohlräume auf den Schmalseiten der Wicklungsstäbc gut ausgefüllt. Anschließend wird der elektrisch halbleitcnde Streifen 5 auf den Schmalseiten der Wicklungsstäbc mit den blanken Leitern 2 oder Γ mittels des elektrisch leitenden Kunstharzklebers 6 verklebt. Danach folgt die «in sich r> bekannte Umschlingung der Wicklungsstäbc mit der Hauptisolation 7, wobei die gerundeten äußeren Kanten des elektrisch halbierenden Streifend 5 ein besseres Anliegen der Isolierbänder ermöglichen.
20 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
JO
4(1
41J
50

Claims (6)

25 OO 819 Patentansprüche:
1. Wicklungsstab mit verdrillten Einzelleitern für elektrische Maschinen, wobei die Unebenheiten auf den Schmalseiten des Wicklungsstabes mit einem Isoliermaterial ausgefüllt und mit einem elektrisch halbleitenden Material abgedeckt sind, welches mit einem Einzelleiter elektrisch verbunden ist. dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsstab aus isolierten Einzelleitern (1) und blanken Einzelleitern (!', 2) zusammengesetzt ist, daß das Isoliermaterial aus einem Kunstharzglimmerkitt (4) besteht, welcher streifenförmig auf die Unebenheiten der Schmalseiten des Wicklungsstabes aufgepreßt ist, daß der Kunstharzglimmerkitt (4) mit einem elektrisch halbleitenden Streifen (5), der im wesentlichen aas glasfaserverstärktem Kunststoff besteht, abgedeckt ist, und daß der elektrisch halbleitendc Streifen (5) mit den blanken Einzelleitern (Γ, 2) elektrisch verbunden ist.
2. Wicklungsstab nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch halblcitende Streifen (5) gerundete äußere Kanten aufweist.
3. Wicklungsstab nach Anspruch 1, mit verdrillten Volleitern und eingestreuten Hohlleitern, dadurch gekennzeichnet, daß nur die verdrillten Volleiter (1) im Gegensatz zu den eingestreuten Hohlleitern (2) eine eigene Isolation (11) aufweisen.
4. Verfahren zur Herstellung des Wicklungsslabes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Streifen des Kunstharzglimmerkittes (4) im teilweise ausgehärteten Zustand &uf die die Unebenheiten aufweisenden Schmalseiten des Wicklungsslabes (1, Γ, 2) aufgelegt und dann bei Temperaturen von 150-2000C aufgepreßt und ausgehärtet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch halbleitende Streifen (5) mittels eines elektrisch halbleitenden Kunsthar/.klebers(6)auf die Schmalseiten des Wicklungsstabes (I, Γ, 2) im Bereich der Übergangsstellen der blanken Einzelleiter (1', 2) geklebt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch halbleitende Streifen (5) auf die Schmalseiten des Wicklungsstabes (1, 1', 2) zusammen mit dem Kunstharzglimmerkitt (4) direkt aufgepreßt wird.
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