DE3133811A1 - Single-layer or multi-layer winding and moulded coils for electrical machines, consisting of insulated round wires - Google Patents

Single-layer or multi-layer winding and moulded coils for electrical machines, consisting of insulated round wires

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DE3133811A1 DE19813133811 DE3133811A DE3133811A1 DE 3133811 A1 DE3133811 A1 DE 3133811A1 DE 19813133811 DE19813133811 DE 19813133811 DE 3133811 A DE3133811 A DE 3133811A DE 3133811 A1 DE3133811 A1 DE 3133811A1
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Abstract

In the case of windings and moulded coils for electrical machines, consisting of insulated round wires, it is desired that the cavities be filled as completely as possible. For this purpose, the coils contain relatively thin threads (12), rovings or strips of flexible non-conductive material with a sufficiently high tensile strength, which are wound with and parallel to the insulated round wires (3). Said threads etc. arrange themselves in the gap spaces (13) between the insulated round wires (3). <IMAGE>

Description

Ein- oder Mehrschichtwicklung bzw. Formspulen für elek-Single or multi-layer winding or preformed coils for elec-

trische Maschinen aus isolierten Runddrähten Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein- oder Mehrschicbtwicklung bzw. Formspulen für elektrische Maschinen aus isolierten Runddrähten, die zu Spulen gewickelt sind.trical machines made of insulated round wires The invention relates on a single or multi-layer winding or preformed coils for electrical machines made of insulated round wires wound into coils.

Eine derartige Wicklung ist z. B. aus der DE-AS 15 38 863 bekannt. Diese Wicklungen werden vor alle! bei elektischen Maschinen kleiner Baugrößen, d. h. bei Maschinen mit relativ kleinen Spannungen und Strömen eingesetzt. Die verwendeten Runddrähte sind vorzugsweise lackisoliert oder mit Glasfäden oder Kunstfasern umsponnen. Die Spulen können lagenweise oder wild gewickelt sein. Die wichtigsten Anwendungsformen sind dabei kon zentrisch gewickelte Einfach- oder Mehrfachspulen, die in halbgeschlossenen oder geschlossenen Nuten von Ständern oder Läufern elektrischer Maschinen eingeträufelt oder eingezogen werden, oder Polspulen. Derartige aus isolierten Runddrähten gewickelte Spulen werden zur Erhöhung ihrer Festigkeit gegenüber den Betriebsbeanspruchungen, wie Fliehkraft, Wärme oder Vibrationen, fixiert, z. B. durch-nachträgliches Imprägnieren mit einem aushärtbaren Tränkharz und Aushärtung, wobei es auch wichtig ist, zwecks besserer Wärmeabfuhr eine möglichst vollständige und gut wärmeleitende Füllung der unvermeidlichen Hohlräume zwischen den nebeneinanderliegenden Runddrähten zu erzielen.Such a winding is z. B. from DE-AS 15 38 863 known. These windings will be in front of everyone! for small electrical machines, d. H. used in machines with relatively low voltages and currents. The used Round wires are preferably enamel-insulated or covered with glass threads or synthetic fibers. The coils can be wound in layers or randomly. The most important forms of application are concentrically wound single or multiple coils, which are in semi-closed or closed grooves of uprights or rotors of electrical machines or be drawn in, or pole coils. Such wound from insulated round wires Coils are used to increase their strength against the operational stresses, such as centrifugal force, heat or vibrations, fixed, e.g. B. by subsequent impregnation with a curable impregnating resin and curing, which is also important for the purpose better heat dissipation a filling of the to achieve unavoidable voids between the adjacent round wires.

Eine derartige vollständige Füllung der innerhalb der Wicklungen vorhandenen Hohlräume läßt sich nur schwierig erreichen, da die verwendeten Tränkharze oder Lacke eine ausreichend niedrige Viskosität aufweisen müssen, um in die Huhlräume eindringen zu können, und aus wirtschaftlichen Gründen nicht bis zum Gelieren im Tränkbad verbleiben können. Bei den meisten Tränkharzen tritt in der Anfangsphase der Härtung außerdem eine vorübergehende Viskositätsminderung ein, so daß die Gefahr des Auslaufens des Tränkharzes gegeben ist. Es ist daher bekannt, durch besondere Maßnahmen die Tränkharze physikalisch und/oder chemisch so zu beeinflussen, daß sie nach dem Eindringen in die Wicklungen soweit wie möglich am Herauslaufen gehindert werden.Such a complete filling of those present within the windings Cavities can only be reached with difficulty because the impregnating resins used or Paints must have a sufficiently low viscosity, around to be able to penetrate into the hollow spaces, and for economic reasons not up to can remain in the soaking bath to gel. With most impregnating resins, a temporary decrease in viscosity during the initial hardening phase, so that there is a risk of the impregnating resin leaking out. It is therefore known to influence the impregnating resins physically and / or chemically through special measures, that they run out as much as possible after penetrating the windings be prevented.

Die ist abfir sehr aufwendig.This is very expensive for us.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hohlräume in Wicklungen bzw. Formspulen der eingangs genannten Art besser und wirtschaftlicher zu füllen, wobei sowohl die vorherige Füllung der Hohlräume beim Wickeln als auch die Bindung mittels eines eventuell später eingebrachten TränkmittelS beeinflußt werden sollen.The invention is based on the object of the cavities in windings or to fill preformed coils of the type mentioned above better and more economically, both the prior filling of the cavities during winding and the binding should be influenced by means of an impregnating agent that may be introduced later.

Zur Lösung dieser Aufgabe enthalten bei einer Ein- oder Mehrschichtwicklung bzw. Formspulen der eingangs beschriebenen Art- getnäß der Erfindung die Spulen zu den isolierten Runddrähten parallel mitgewickelte dünnere Fäden, Rovings 6der änder aus flexiblem, nichtleitendem-Material genügend großer Reißfestigkeit. Diese dünnen Fäden, Rovings oder Bänder ordnen sich in den zwischen den isolierten Runddr.ähten gegebenen Zwickelräumen an, so daß sie keinen- zti.sät-zlichen Platzbedarf benötigen und den Füllfaktor der Wicklung nicht verschlechtern.To solve this problem included with a single or multi-layer winding or preformed coils of the type described at the outset according to the invention, the coils thinner threads, rovings 6der, wound parallel to the insulated round wires Changes made of flexible, non-conductive material with a sufficiently high tear strength. These thin threads, rovings or ribbons are arranged in the between the insulated round wires specified gusset spaces so that they do not require any additional space and do not degrade the fill factor of the winding.

Beim lagenweisen Wickeln-von Runddrähten kann weitgehend davon ausg(gangen wer-den daß sich diese dünneren Fäden, Rovings oder Bänder in den Zwickeln zwischen den nsolierten Runddrähten kreuzungsfrei anordnen. Bei Spulen, die auf Schablonen wild gewickelt werden, wird sich dieses parallel Einlagern der Zusatzfäden in die Zwickel zwischen den Runddrähten auch in überwiegender Weise einstellen. Kreuzungsstellen zwischen den Zusatzfäden und den isolierten Runddrähten, die nicht zu vermeiden sind, sind aber gegenüber den Kreuzungsstellen der isolierten Runddrähte untereinander, wie sie bei derartigen Wildwicklungen auftreten, von untergeordneter Bedeutung.When winding round wire in layers, it can largely be assumed that this is the case wer-den that these thinner threads, rovings or ribbons in the gussets between Arrange the insulated round wires so that they do not cross. For coils that are on stencils are wound wildly, this will be parallel storage of the additional threads in the gore Adjust between the round wires also predominantly. Crossing points between the additional threads and the insulated round wires that are not are to be avoided, but are opposite the crossing points of the insulated round wires among themselves, as they occur in such wild windings, of subordinate Meaning.

Die zusätzlich eingewickelten Fäden, Rovings oder Bänder füllen die unvermeidlichen Hohlräume zwischen den Runddrähten soweit wie möglich bereits beim Wickeln aus.The additionally wrapped threads, rovings or ribbons fill them unavoidable voids between the round wires as far as possible already during Wrap out.

Dadurch erhöhen sie die Kapillarwirkung, so daß ein nachträglich eingebrachtes Tränkmittel am Auslaufen weitgehend verhindert wird.As a result, they increase the capillary effect, so that a subsequently introduced Impregnating agent is largely prevented from leaking.

Um ein einfaches Einordnen der zusätzlich in die Spulen miteingewickelten Fäden zu erreichen, empfiehlt es sich, daß der Durchmesser der Fäden oder Rovings zwischen 1/5 und 1/3 des Durchmessers der isolierten Runddrähte beträgt. Der gewünschte Durchmesser kann gegebenenfalls durch Einsatz von mehreren parallel zu verwickelnden Fäden leicht erzielt werden.To make it easy to classify the items that are also wrapped in the bobbins To achieve threads, it is recommended that the diameter of the threads or rovings is between 1/5 and 1/3 the diameter of the insulated round wire. The one you want Diameter can optionally be entangled by using several parallel ones Threads can be achieved easily.

Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, Fäden, Rovings oder Bänder zu verwenden, die beschichtet sind. Dadurch können zusitzliche Substanzen bereits bei dem Arbeitsgang des Wickelns ohne zusätzlichen AuSwalld in den Spulenverband eingebracht werden. Die als Beschichtung gewählten Substanzen können schaumfähig, quellfähig oder auch selbstklebend sein. Unter Umständen kann eine Kunstharzbeschichtung dieser Fäden bereits genügen, um eine ausreichende Verbackung des Spulenverbandes durch Wärmebehandlung zu erzeugen, Wird bei der Spule eine nachträgliche Imprägnierung mit einem aushärtbaren Tränkharz durchgeführt und später eine Aushärtung vorgenommen, sc muß die Beschichtung der zusätzlich eingewickelten Fäden, Rovingn oder Bänder so beschaffen sein, daß sie mit dem Tränkharz chemisch verträglich ist und von diesem nicht ausgespült wird. Es ist besonders zweckmäßig, wenn in diesem Fall die Beschichtung aus einem Beschleuniger für das Tränkharz besteht. Bei der Imprägnierung der Spule nimmt das eingedrungene Tränkharz dann diese die Beschichtung bildenden Beschleuniger auf und diese bringen innerhalb kurzer Zeiträume noch innerhalb des Tränkbades das Tränkharz zum G-elieren und verhindern somit das Auslaufen nach Entnahme aus dem Tränkbad.It is also particularly advantageous to use threads, rovings or ribbons to use that are coated. This means that additional substances can already be used in the process of winding without additional walling into the bobbin bundle be introduced. The substances chosen as the coating can be foamable, be swellable or self-adhesive. Under certain circumstances a synthetic resin coating these threads are already sufficient to ensure sufficient caking of the bobbin assembly to be produced by heat treatment, the coil is subsequently impregnated carried out with a curable impregnating resin and later cured, The coating of the additionally wrapped threads, rovings or Tapes must be designed in such a way that they are chemically compatible with the impregnating resin and is not rinsed out by this. It is especially useful when in this case the coating consists of an accelerator for the impregnating resin. When impregnating The impregnating resin that has penetrated the coil then takes this which forms the coating Accelerators on and these bring within short periods of time within the Soaking baths the soaking resin to gel and thus prevent leakage after removal from the soaking bath.

Als Material für die Fäden, Rovings oder Bänder, sowohl in roher als auch in beschichteter Verwendung, eignen sich Glasgarne oder Kunststoffäden bzw. Bänder aus Kunststoffäden oder -dochten, die eine ausreichend hohe thermische Dauerfestigkeit aufweisen, wie z. B.As a material for the threads, rovings or ribbons, both raw and Also in coated use, glass yarns or plastic threads or Tapes made of plastic threads or wicks that have a sufficiently high thermal fatigue strength have such. B.

Polyester- oder Polyamidfäd~n. Es empfiehlt sich, Kunststoffäden oder -dochte aus schmelzfähigem Material zu wählen, wenn eine Verbackung der Spulen ohne Im-prägnierung erreicht werden soll.Polyester or polyamide thread. It is best to use plastic threads or - Chose made of fusible material if the coils are not baked Impregnation should be achieved.

Die Bänder können aus fadenverstärktem Kunststoffvlies bestehen, z. B, Polyester- oder Polyamidvlies. Dabei sollte der Vliesanteil, der die Fadenverstärkung verbindet, dünn genug sein, um denFüllfaktor.der' Wicklung nicht nennenswert zu verkleinern und zu erreichen daß sich die Verstärkungsfäden in den Hohlräumen zwischen den Runddrähten der Wicklung anordnen. Unter Umständen können auch dünne Schaumstoffe ausreichender thermischer Dauerfestigkeit als Bänder verwendet werden, die entweder roh oder als kompressibler Hohlraumfüller oder beschichtet eingesetzt werden.The tapes can consist of thread-reinforced plastic fleece, e.g. B, polyester or polyamide fleece. The fleece component that reinforces the thread should be used connects, be thin enough not to appreciably increase the fill factor of the winding reduce and achieve that the reinforcing threads in the cavities between arrange the round wires of the winding. Under certain circumstances, thin foams can also be used Sufficient thermal fatigue strength can be used as tapes that either can be used raw or as a compressible cavity filler or coated.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die Figuren 1 bis 3 der Zeichnung. Fig. 1 zeigt, schematisch dargestellt, einen Radialschnitt- durch eine Nut des Läufers einer elektrischen Maschine, und Fig. 2 zeigt einen entsprechenden Schnitt durch den Ständerpol einer elektrischerl Maschine mit der Erregerwicklung. Fig. 3 zeigt in stark vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus dem Wickelraum der in diesen Schnitten jeweils angedeuteten Runddrahtwicklung.FIGS. 1 to 3 serve to further explain the invention the drawing. Fig. 1 shows, shown schematically, a radial section through a groove of the Runner of an electrical machine, and Fig. 2 shows a corresponding section through the stator pole of an electrical machine the excitation winding. 3 shows a section on a greatly enlarged scale from the winding space of the round wire winding indicated in these sections.

Das Läuferblechpaket 1 einer elektrischen Maschine weist halbgeschlossene Nuten 2 auf, die eine Zweischichtspulenwicklung aus lackisolierten Runddrähten 3 enthält. Zum Einbringen der Wicklung wird die Nut 2 zunächst mit einer isolierenden Nutauskleidung 4 versehen, und dann werden die lackisolierten Runddrähte 3 der unteren Schicht der Spulenwicklung eingeträufelt. Diese Schicht wird mit einer U-förmigen Kappe 5 aus Isolierstoff abgeschlossen, auf der noch eine Zwischenisolierung 6 angeordnet wird. Danach werden die lackisolierten Runddrähte 3 aer zweiten Schicht der Wicklung eingeträufelt, die ihrerseits wieder mit einer U-förmigen Kappe v aus Isolierstoff abgedeckt werden. Die verbleibende Nutöffnung wird durch einen Nutenverschlußkeil 7, ebenfalls aus Isolierstoff, ausgefüllt, der die Zweischichtspulen wicklung in der Nut festlegt und die beim Betrieb auftretenden Fliehkraftbeanspruchungen aufnimmt.The laminated rotor core 1 of an electrical machine has semi-closed Grooves 2 that form a two-layer coil winding made of enamel-insulated round wires 3 contains. To introduce the winding, the groove 2 is first covered with an insulating Groove lining 4 provided, and then the enamel-insulated round wires 3 of the lower Layer of coil winding instilled. This layer comes with a U-shaped Completed cap 5 made of insulating material, on which an intermediate insulation 6 is arranged will. Then the enamel-insulated round wires 3 are the second layer of the winding instilled in turn with a U-shaped cap v made of insulating material to be covered. The remaining groove opening is made by a groove locking wedge 7, also made of insulating material, filled with the two-layer coils winding in the groove and absorbs the centrifugal forces occurring during operation.

Fig. 2 zeigt den Ständer 8 einer elektrischen Gleichstrommaschine, der mit Polen 9 versehen ist. Die Erregerwicklung 10 dieser Pole ist aus lackisolierten Runddrähten 3 gewickelt, die in einer Hilfsform imprägniert und später ausgehärtet wurden, wobei die Erregerwicklung 10 noch mit einer Ummantelung 11 aus Isolierstoff versehen wurde.Fig. 2 shows the stator 8 of an electric DC machine, which is provided with pole 9. The excitation winding 10 of these poles is made of enamel-insulated Round wires 3 wound, which are impregnated in an auxiliary form and later hardened were, the excitation winding 10 still with a sheath 11 made of insulating material was provided.

Fig. 3 zeigt, daß bei der Herstellung der Wicklungen jeweils parallel mit den lackisolierten Runddrähten 3 Zusatzfäden 12 aus nichtleitendem Material genügend hoher Reißfestigkeit, z. B. aus Glas, eingewickelt wurden, deren Durchmesser erheblich kleiner als der-Durchmesser der lackisolierten Runddrähte 3 ist. Beträgt z. B. der Durchmesser der lackisolierten Runddrähte 3 1 bis 1,5 mm, so haben di verwendeien Fäden 12 einen Durchmesser im Bereich von 0,2 bis 0,3 mm. Dadurch ordnen sich die F::derl 1 2 in die zwischen den einzelnen aneinanderliegenden, lackisclierben Runddrähten 3 gebildeten Zwickelräume 13 ein. Der rüllfaktor der Wicklung wird somit nicht verschlechtert, sondern die Fäden 12 bewirken eine teil weise Ausfüllung der durch die Zwickelräume 13 gebildeten Hohlräume zwischen den lackisolierten Runddrähten 3, so daß die Kapillarwirkung erhoht wird.Fig. 3 shows that in the manufacture of the windings each parallel with the enamel-insulated round wires 3 additional threads 12 made of non-conductive material enough high tear strength, e.g. B. made of glass, wrapped, whose diameter is considerably smaller than the diameter of the enamel-insulated round wires 3 is. Is z. B. the diameter of the enamel-insulated round wires 3 1 to 1.5 mm, thus the threads 12 used have a diameter in the range from 0.2 to 0.3 mm. As a result, the F :: derl 1 2 are arranged in the between the individual adjacent, Lackisclierben round wires 3 formed interstices 13 a. The redness factor of the Winding is thus not deteriorated, but the threads 12 cause a part wise filling of the cavities formed by the interstices 13 between the enamel-insulated round wires 3, so that the capillary action is increased.

1¢ Patentansprüche 3 Figuren1 ¢ claims 3 figures

Claims (10)

Patentansprüche 1. Ein- oder Mehrschichtwicklung bzw. Formspulen für ektrische Maschinen aus isolierten Runddrähten, die zu Spulen gewickelt sind, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Spulen zu den isolierten Runddrähten (3) parallel mitgewickelte dünnere Fäden (12), Rovings oder Bänder aus flexiblem, nichtleitendem Material genügend hoher Reißfestigkeit enthalten.Claims 1. Single or multilayer winding or preformed coils for Electric machines made from insulated round wires wound into coils, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the coils to the insulated round wires (3) thinner threads (12), rovings or ribbons made of flexible, wound in parallel, non-conductive material contain sufficiently high tear strength. 2. Ein- oder Mehrschichtwicklung bzw. Formspulen nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t da,-'d-i-e Fäden (12), Rovings oder Bänder beschichtet snd.2. Single or multi-layer winding or preformed coils according to claim 1, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t da, - 'd-i-e threads (12), rovings or ribbons coated snd. 3, Ein- oder Mehrschichtwicklung bzw. Formspulen nach Anspruch 2, bei der die Spulen mit einem aushärsbaren Tränkharz imprägniert und ausgehärtet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Beschichtung aus einem Beschleuniger für das Tränkharz besteht.3, single or multi-layer winding or preformed coils according to claim 2, in which the coils are impregnated with a curable impregnating resin and cured are, that the coating consists of a There is an accelerator for the impregnating resin. 4. Ein- oder Mehrschichtwicklung bzw. Formspulen nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n r z e i c h -n e t,, daß die Fäden (12), Rovings oder Bänder mit härtbaren Kunststoffen beschichtet- sind.4. Single or multi-layer winding or preformed coils according to claim 2, d a d u r c h e k e n r z e i c h -n e t ,, that the threads (12), rovings or ribbons are coated with hardenable plastics. 5. Ein- oder Mehrschichtwicklung bzw. Formspulen nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Fäden (12) oder Rovings aus Glasgarnen bestehen.5. Single or multi-layer winding or preformed coils according to claim 1, 2 or 3, that is, that the threads (12) or rovings consist of glass yarn. 6. Ein- oder Mehrschichtwicklung bzw, Formspulen nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , dß die Fäden (12), Rovings oder Bänder aus Kunststofffäden oder -dochten ausreichend hoher thermischer Dauerfestigkeit bestehen.6. Single or multi-layer winding or, preformed coils according to claim 1, 2 or 3, that is, the threads (12), rovings or tapes made of plastic threads or wicks with a sufficiently high thermal fatigue strength exist. 7. Ein- odet Mehrschichtwicklung bzw, Formspulen nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e h n- z e i c h n e t daß die Kunststoffäden oder --dochte aus schmelzfähigem Material bestehen.7. Single or multi-layer winding or, preformed coils according to claim 6, d u r c h e k e h n e i c h n e t that the plastic threads or wicks consist of fusible material. 8. Ein- oder Mehrschichtwicklung bzw. Formspulen nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e-k e n n -z e i c h n e t , daß die Bänder aus fadenverstärktem Kunststoffvlies bestehen.8. Single or multi-layer winding or preformed coils according to claim 1, 2 or 3, d a d u r c h e-k e n n -z e i c h n e t that the tapes are made of thread-reinforced Consist of synthetic fleece. 9. Ein- oder Mehrschichtwicklung bzw. Formspulen nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Bänder aus dünnen Schaumstoffen genügend hoher thermischer Dauerfestigkeit bestehen.9. Single or multi-layer winding or preformed coils according to claim 1, 2 or 3, d u r c h e k e n n -z e i c h n e t, that the ribbons are made of thin Foams consist of sufficiently high thermal fatigue strength. 10. Ein- oder Mehrschichtwicklung bzw. Formspulen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c hg e k e n n z e i c h n e t , daß der Durchmesser der Fäden (12) oder Rovings zwischen 1/5 und 1/3 des Durchmessers der isolierten Runddrähte (3) beträgt.10. Single or multi-layer winding or pre-wound coils after one or several of claims 1 to 9, d a d u r c hg e k e n n n z e i c h n e t that the Diameter of the threads (12) or rovings between 1/5 and 1/3 of the diameter of the insulated round wires (3).
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