DE2614073A1

DE2614073A1 - Verfahren zur herstellung einer nutisolation

Info

Publication number: DE2614073A1
Application number: DE19762614073
Authority: DE
Inventors: Heinz Fuchs
Original assignee: Micafil AG
Current assignee: Micafil AG
Priority date: 1975-10-22
Filing date: 1976-04-01
Publication date: 1977-04-28
Also published as: FR2329093B1; DE2614073C3; CH595710A5; DE2614073B2; FR2329093A1

Description

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MICAFIL AG ZÜRICH Mi 275/75

Verfahren zur Herstellung einer Nutisolation

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Nutisolation aus Schichtpreßstoff für rotierende elektrische Maschinen, bei welcher die durchgehenden harzgetränkten und/oder harzbeschichteten Trägerbahnen aus Glasfilamentgewebe, Papier und/oder anderen Flächengebilden in einem Schenkel der Nutisolation durch eingefügte Verstärkungslagen aus ähnlichen Flächengebilden eine geschichtete Verdickung von mehrfacher Nutisolationsdicke aufweisen, sowie eine nach diesem Verfahren hergestellte Nutisolation. 709817/0253

Die bekannten Verfahren werden insbesondere für die Herstellung von Schichtpreßstofferzeugnissen eingesetzt, wie sie in der Elektrotechnik als Isoliermaterialien in Form von L- und TT-Profilen, sowie Streifen verschiedener Abmessungen, beispielsweise für die Isolation der Rotorwicklungen von Turbogeneratoren, verwendet werden. In Sonderfällen werden bei der Nutwandisolierung dieser Rotoren Formteile mit unterschiedlichen Wandstärken benötigt, wie L-Profile mit verdicktem Fußschenkel, TJ-Profile mit verdickter Basis oder Streifenprofile mit verdicktem Teilbereich. Um derartige Nutisolationen mit verdicktem Teilbereich, d.h. mit unterschiedlichen Wandstärken, herzustellen, mußten bisher, beispielsweise bei einem vorstehend erwähnten L-Profil mit verdicktem Fußschenkel oder bei einem U-Profil mit verdickter Basis, normale L- bzw. U-förmige Profile hergestellt werden, um nachher durch Aufkleben eines gesondert gefertigten schmalen Streifens am Fuß bzw. an der Basis der Formteile die Verdickung zu erzielen. Für besondere Zwecke können auch zwei separat hergestellte Streifenprofile erstellt und nachher je nach Bedarf zusammengeklebt werden, daß die gewünschten Teilbereiche der Nutisolation verdickt werden. Eine Nachbehandlung durch Schleifen und evtl. eine Oberflächenbehandlung durch Lackieren wurde meistens zusätzlich notwendig.

Nutisolationen für rotierende elektrische Maschinen, insbesondere für Großmaschinen, werden in bekannter Weise hauptsächlich als faserverstärkte Kunststofformteile, beispielsweise aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK), verwendet. Es handelt sich um mechanisch hochwertige Schichtpreßstoffe, welche aus durchgehend

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geschichteten Harzträgern mit härtbaren Kunstharzen als Bindemittel bestehen, wie beispielsweise das sogenannte Hartglasgewebe aus Glasfilamentgewebe und Epoxidharz, und welche gute elektrische und thermische Eigenschaften aufweisen. Diese lagenweise geschichteten, harzimprägnierten und/oder harzbeschichteten Bahnen werden je nach gewünschter Dicke und Qualität zu einem einheitlichen mechanisch festen Material unter Druck und bei Wärmeeinwirkung gepreßt.

Für die einzelnen Lagen des Schichtpreßstoffes können außer Glasfilamentgeweben auch Eovinggewebe, Glasmatten aber auch andere isolierende Flächengebilde, wie die unter der Handelsbezeichnung "Nomex" bekannten Polyamidpapiere, Isolierfolien, Peinglimmerpapiere usw., sowie deren Kombinationen verwendet werden.

Weiterhin sind Verfahren bekannt, bei denen normale gleichmäßige Profile durch Pressen in Formen hergestellt werden. Es ist ferner aus der deutschen Auslegeschrift 2 113 741 ein Verfahren zum Herstellen von elektrisch hochwertigen, maßhaltigen Schichtpreßstoffprofilen beliebiger Länge bekannt, bei welchem die Vorwärtsbewegung um den vorgegebenen Bereich der mit härtbaren Kunstharz imprägnierten oder beschichteten Armierungsbahn von der Eintrittsseite der Preßform zu deren Mitte in mehreren Schritten mit dazwischenliegenden Teilpreßvorgängen durchgeführt wird.

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Es sind schließlich aus den Schweizerischen Patentschriften 549 467 und 563 872 Schichtpreßstoffe zur Isolierung elektrischer Maschinen und Apparate, insbesondere zur Nutisolation, mit einer durchschlagfesten, temperaturbeständigen Isolierschicht zwischen Außenschichten aus faserverstärkten, zur Versteifung geschichteten mit härtbaren Kunstharzbindemitteln getränkten Trägermaterial bekannt, bei welchem die innere Isolierschicht beidseitig mit Wirrfaserschichten abgedeckt ist, wobei diese Wirrfaserschichten eine von Bindemitteln freie, lediglich Wirrfasern aufweisende Kernschicht enthalten. Gegenüber Schichtpreßstoffen aus reinem Glasfilamentgewebe zeigen diese neuen Mehrschichtnutisolationen eine wesentlich verbesserte mechanische Festigkeit und damit im Betrieb eine erhöhte Sicherheit gegen elektrische Durchschläge.

Es ist auch vorgeschlagen worden, zur Herstellung eines nur in einem Teilbereich verdickten Streifens eine Platte mit der Gesamtstärke der Verdickung zu pressen, wobei das Profil im Teilbereich, beispielsweise in der Mittelzone, durch eine entsprechende Preßform gebildet wird. Das endgültige Profil wird dann durch Abtragen der herausstehenden Randzonen fertiggestellt, wobei sich jedoch die relativ großen Materialverluste und ungünstig angeschnittene Gewebelagen, beispielsweise Glasfilamentgewebe, nachteilig auswirken.

Falls bei harzgetränkten oder harzbeschichteten Trägermaterialien mit einem hohen Harzüberschuß gearbeitet wird, so gelingt es evtl. Hohlräume mit dem weggepreßtem Reinharz auszufüllen, wobei

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sich jedoch diese Reinharzansaiamlungen "bei mechanischer Beanspruchung insofern ungünstig auswirken, daß sich in diesen Reinharzstellen bereits bei geringer Deformation Risse bilden und von dort leicht fortsetzen, wodurch mechanisch und elektrisch kritische Stellen auftreten können.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vereinfachung der einzelnen Arbeitsvorgänge bei der Herstellung von verdickten Teilbereichen der Nutisolation, sowie die bekannten Verfahren so weiter auszugestalten, daß für die Nutisolation Schichtpreßstoffprofile mit unterschiedlicher Wanddicke hergestellt werden können, die in elektrischer und mechanischer Hinsicht, insbesondere im Übergangsbereich von der dicken zur dünnen Wandstärke, hohen Anforderungen genügen und enge maßgerechte Toleranzen der Abmessungen, ohne zusätzliche Bearbeitung und Oberflächenbehandlung, gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei welchem zwischen die harzgetränkten und/oder harzbeschichteten Trägerbahnen und/oder Verstärkungslagen ein faserhaltiger Kunstharzpreßmassestreifen eingefügt wird und beim darauffolgenden Preßvorgang die Kunstharzpreßmasse in die Hohlräume im Übergangnbereich zwischen einem unverdickten Schenkel der Nutisolation mit den durchgehenden Trägerbahnen und einem verdickten Schenkel der Nutisolation mit zusätzlich eingefügten Verstärkungslagen so eingepreßt wird, daß eine hohlraumfreie Nutisolation entsteht.

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Durch dieses Verfahren lassen sich Schichtpreßstoffprofile mit verdicktem Teilbereich der Nutisolation, wie beispielsweise am Fuß des L-Profils, an der Basis des TJ-Profils usw. in einem Arbeitsgang herstellen, wobei diese Profile elektrisch und mechanisch hohen Anforderungen genügen und hinsichtlich der unterschiedlichen Profildicken maßgerechte enge Toleranzen gewährleistet sind.

Die erfindungsgemäße Nutisolation ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume im Übergangsbereich zwischen einem unverdickten Schenkel der Nutisolation mit durchgehenden Trägerbahnen und einem verdickten Schenkel der Nutisolation mit zusätzlich eingefügten Verstärkungslagen mit faserhaltiger Kunstharzpreßmasse homogen ausgefüllt sind, und die Kunstharzpreßmasse vorzugsweise aus einer E-Kurzglasfasern enthaltenden Epoxidpreßmasse besteht.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine oder mehrere jeweils beidseitig mit faserhaltigen Kunstharzpreßmassestreifen abgedeckte Verstärkungslagen oder eine oder mehrere jeweils beidseitig mit Verstärkungslagen abgedeckte faserhaltige Kunstharzpreßmasse-Streifen zu einem Bündel ausgebildet und zwisdhen die Trägerbahnen eingefügt werden.

Diese Maßnahme ermöglicht eine kontinuierliche Fertigung von verdickten Nutisolationen.

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Für die Herstellung faserhaltiger Kunstharzpreßmasse haben sich "beispielsweise Glasvliese, insbesondere aus kurzen Ε-Glasfasern, bestens bewährt. Solche handelsübliche Vliese haben eine papierähnliche Beschaffenheit und bestehen aus etwa 90% feinsten Glasfasern und 10$ Bindemittel. Nach der eigentlichen Imprägnierung dieser Vliese mit Kunstharz entstehen die sogenannten Prepregs, welche in bekannter Weise zu Schichtpreßstoffen verpreßt werden (DT-OS 2 020 587). Vliese die sich zur Herstellung einer faserhaltigen Kunstharzpreßmasse für das erfindungsgemäße Verfahren eignen, müssen ein Bindemittel enthalten, welches bei niedrigerer Temperatur die Kunstharzimprägnierung d.h. Prepregherstellung, zulassen; beim Verpressen unter erhöhter Temperatur und Druck erweicht das ursprüngliche Vliesbindemittel, womit die Bindung zu den Kurzfasern wesentlich herabgesetzt wird. Die nun mehrheitlich ungebundenen Kurzfasern, zusammen mit dem Imprägnierharz, bilden somit eine fließfähige faserhaltige Kunstharzpreßmasse, welche unter genügender Druckanwendung in die Hohlräume zwischen unverdickter und verdickter Nutisolation eindringen kann. Mit faserhaitiger Kunstharzpreßmasse ausgefüllte Hohlräume gewährleisten im Bereich von dicken zu dünnen Wandstärken der Nutisolation homogene, gegen Rißbildung widerstandsfähige Übergänge, die in elektrischer und mechanischer Hinsicht hohen Anforderungen genügen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Aufbaues des Schichtpreßstoffes für die Nutisolation vereinfacht dargestellt.

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Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen verdickten Teilbereich;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Bündels von Yerstärkungslagen und faserhaltigen Kunstharzpreßmassestreifen;

Fig. 3 einen Querschnitt eines Teiles einer Rotornut mit eingesetztem verdickten Schichtpreßstoff-Streifenprofil ;

Fig. 4 einen Querschnitt eines Schichtpreßstoff-Streifenprofils mit verdicktem Teilbereich.

Gemäß Fig. 1 ist die Nutisolation symmetrisch ausgebildet, indem zentral drei Papierlagen X-j, X₁ X-j' , vorzugsweise aus einem aromatischen Polyamid, beispielsweise unter der Handelsbezeichnung "Nomex Aramidpapier" bekannt, angeordnet sind. Die Papierlagen X-I, X, X-]¹ sind durch faserverstärkte Außenschichten Z-j, Z2> Z-j * , Z2¹ , vorzugsweise aus Glasfilamentgewebe, beidseitig abgedeckt, wodurch in bekannter' Welse die mechanische Festigkeit und Steifheit derNutisolation sichergestellt wird. Je nach Bedarf kann auch ein beliebig anderer Schichtpreßstoffaufbau gewählt werden. Dieser Grundaufbau des Schichtpreßstoffes, bei welchem die einzelnen Schichtlagen durchgehend verlaufen, wird in Teilbereichen der Nutisolation durch eingefügte Verstärkungslagen auf das Mehrfache der Nutisolation verdickt. Der beispielsweise Aufbau der Terstärkungslagen V, welche jeweils einen Bündel B (P-V-P...), wie in Fig. 2 näher dargestellt ist, bilden ,

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besteht jeweils aus drei Glasfilamentgeweben Z₁, Z₂, Z, , wobei jede Gewebelage durch faserhaltige Kunstharzpreßmassestreifen P-j, P₂, P5, P4 oder ein Bündel B (V-P-V...), welcher näher nicht dargestellt ist, und jeder Kunstharzpreßmassestreifen P mit einer Verstärkungslage V beidseitig abgedeckt ist. Die einzelnen Bündel B (P-V-P... bzw. V-P-T...) werden zwischen die einzelnen durchgehenden, harzgetränkten und/oder harzbeschichteten Trägerbahnen Z₂, Z-j, X-j, X, X₁' , Z₁ ¹, Z₂' des Schichtpreßstoffes in Teilbereichen eingefügt. Die faserhaltige Kunstharzpreßmasse P besteht vorzugsweise aus einer E-Kurzfasern enthaltenden Epoxidpreßmasse. Beim darauffolgenden Preßvorgang werden die möglichen Hohlräume H, H' in den Übergangsbereichen zwischen der dicken zur dünnen Nutwandstärke, wie in Fig. 1 und Fig. 4 durch Pfeile angedeutet, mit faserhaltiger Kunstharzpreßmasse P homogen ausgefüllt. Die so hergestellte Nutisolation kann als TJ-Profil mit verdickter Basis oder durch Auftrennen der Basis als zwei L-förmige Profile mit verdicktem Fußschenkel verwendet werden.

Fig. 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel für verdickte Schichtpreßstoff streifen eingelegt in eine Rotornut. Nach den erwähnten vorbekannten Verfahren wurde eine solche Nutverdickung aus zwei zusammengeklebten, gesondert hergestellten Schichtpreßstoffstreifen a, b angefertigt, wobei die zusammenklebenden Flächen der beiden Streifen wegen Toleranzhaltung und besserer Klebefähigkeit vorher noch geschliffen werden mußten. Für die Ausführung des verdickten Nutisolationsteiles c , welches

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die bisherigen Teile a und b ersetzt, wurde gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in Fig. 4 einfachheitshalber der gleiche Schichtpreßstoffaufbau, wie bei der Nutisolation gemäß Fig. 1, beibehalten. Die Verstärkungslagen Z, P werden als ein Bündel B (P-V-P...) gemäß Fig. 2 oder ein Bündel B (V-P-V...) wieder zwischen die harzgetränkten Trägerbahnen Z2, Z-j, X-j, X, X-]', Z-]', Z2' eingefügt und nach dem Preßvorgang, ähnlich wie in Fig. 1 beschrieben, die Hohlräume H, H', wie durch Pfeile wie.der angedeutet, mit faserhaltiger Kunstharzpreßmasse P homogen ausgefüllt. Das verdickte Nutisolationsprofil ist als ein Doppelprofilteil hergestellt und muß wieder getrennt, beispielsweise halbiert, werden, wobei keine weitere Behandlung vorgenommen werden muß.

Der Erfindungsgegenstand ist auf die angegebenen Beispiele nicht beschränkt. So könnte anstelle einer aus einer unverdickten und einem verdickten Schenkel bestehenden Nutisolation ein Nutisolationsprofil mit mehreren verdickten Teilbereichen zur Anwendung kommen.

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Claims

26U073 Patentansprüche

1.)Verfahren zur Herstellung einer Nutisolation aus Schichtpreßstoff für rotierende elektrische Maschinen, bei welcher die durchgehenden harzgetränkten und/oder harzbeschichtoten Trägerbahnen aus Glasfilamentgewebe, Papier und/oder anderen Flächengebilden in einem Schenkel der Nutisolation durch eingefügte Verstärkungslagen aus ähnlichen Flächengebilden eine geschichtete Verdickung von mehrfacher Nutisolationsdicke aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die harzgetränkten und/oder harzbeschichteten Trägerbahnen (Z, X) und/oder Verstärkungslagen (V) ein faserhaltiger Kunstharzpreßmassestreifen (P) eingefügt wird und beim darauffolgenden Preßvorgang die Kunstharzpreßmasse (P) in die Hohlräume (H, H¹) im Übergangsbereich zwischen einem unverdickten Schenkel der Nutisolation mit den durchgehenden Trägerbahnen (Z, X) und einem verdickten Schenkel der Nutisolation mit zusätzlich eingefügten Verstärkungslagen (V) so eingepreßt wird, daß eine hohlraumfreie Nutisolation entsteht.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine jeweils beidseitig mit faserhaltigen Kunstharzpreßmassestreifen (P) abgedeckte Verstärkungslage (v) ein Bündel (B /P-V-P.../ ) bildet und zwischen die Trägerbahnen (Z, X) eingefügt wird.

ORIGINAL INSPECTED

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3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein jeweils beidseitig mit Verstärkungslagen :* abgedecktes Kunstharzpreßmassestreifen (P) ein Bündel (B /V-P-V.../ ) bildet und zwischen die Trägerbahnen (Z, X) eingefügt wird.

4· Gemäß Anspruch 1 hergestellte Nutisolation, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (H, H¹) im Übergangsbereich zwischen einem unverdickten Schenkel der Nutisolation mit durchgehenden Trägerbahnen und einem Schenkel der Nutisolation mit zusätzlich eingefügten Verstärkungslagen (V) mit faserhaltiger Kunstharzpreßmasse (P) homogen ausgefüllt sind.

5. Nutisolation nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die faserhaltige Kunstharzpreßmasse (P) aus einer E-Kurzglasfasern enthaltenden Epoxidpreßmasse besteht.

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