DE3631980C2 - - Google Patents
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- DE3631980C2 DE3631980C2 DE19863631980 DE3631980A DE3631980C2 DE 3631980 C2 DE3631980 C2 DE 3631980C2 DE 19863631980 DE19863631980 DE 19863631980 DE 3631980 A DE3631980 A DE 3631980A DE 3631980 C2 DE3631980 C2 DE 3631980C2
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/12—Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren
von für elektrische Maschinen bestimmten
Maschinenteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Imprägniermaschine hierfür.
Es ist bekannt, Drahtwicklungen aufweisende genutete
Statoren oder Rotoren mit fließfähigem, härtbarem
Epoxidharz oder Polyesterharz im
Träufelimprägnierverfahren zu imprägnieren. Hierzu
wird zuerst das betreffende Maschinenteil (Rotor oder
Stator) auf Temperaturen von ca. 75 bis 80°C
erwärmt. Dieses Maschinenteil wird dann mit schräg
zur Horizontalen geneigter Längsachse (wobei der
Neigungswinkel abhängig von der Größe des
Maschinenteiles und des Wicklungsaufbaues stufenlos
unterschiedlich einstellbar ist) langsam um seine
Längsachse gedreht und bei Vorliegen der
Träufeltemperatur von ca. 75 bis 80°C wird über
sogenannte Träufeldüsen das Kunstharz gleichzeitig an
mehreren Stellen auf den infolge der Schrägstellung
höher als der andere Wickelkopf positionierten
Wickelkopf des Maschinenteils aufgeträufelt. Dabei
werden mehrere Träufeldüsen eingesetzt, die
unabhängig voneinander lageverstellbar sind, um sie
in solche Stellungen zu bringen, daß das Kunstharz
sich durch Kapillarwirkung und Schwerkraft entlang
der gesamten Wicklung durch die Wicklungsköpfe und
die Nuten hindurch ausbreitet. Auch soll es in den
Nuten zwischen die die dort liegenden Spulenseiten
von den Nutwänden trennenden Nutisolationen und die
Nutwände eindringen. Dieser Träufelvorgang wird bei
diesem bekannten Träufelimprägnierverfahren eine
vorbestimmte Zeitdauer durchgeführt, die so getroffen
ist, daß sich beide Wickelköpfe und die in den Nuten
liegenden Spulenseiten mit dem Kunstharz möglichst
gefüllt haben. Nach dieser Beendigung des
Aufträufelns des Kunstharzes wird das Maschinenteil
in waagrechte Position geschwenkt und unter weiterer
Rotation und Temperaturerhöhung auf ca. 135 bis
160°C (je nach Kunstharztyp) ausgehärtet. Dieses
Träufelimprägnierverfahren hat den Vorteil, daß das
eingebrachte Kunstharz durch die Rotation des
Maschinenteiles auch nach dem Aufbringen in den
Wicklungsteilen verbleibt und nicht durch die für das
Härten erforderliche Temperaturerhöhung wieder
teilweise abtropft. Dieses Träufelimprägnierverfahren
wird insbesondere bei hochbeanspruchten Rotoren
eingesetzt, da es bessere Verfestigungen der
Wicklungsteile in den Blechpaketen und höhere
Schleuderfestigkeit erreichen läßt. Allerdings ist
die Einstellung der Träufeldüsen kritisch, so daß die
Erzielung relativ gut verfestigter Maschinenteile und
relativ guter Schleuderfestigkeit weitgehend von der
Fähigkeit der Bedienungsperson, die Träufeldüsen
jeweils richtig einzustellen, abhängig ist. Und zwar
muß man diese Träufeldüsen bei diesem vorbekannten
Verfahren auf unterschiedliche Stellen des
betreffenden, rotierenden Wickelkopfes einstellen,
und zwar Imprägniermittel sowohl auf die Außenseite,
wie auch auf die schräg stehende Stirnseite als auch
auf die Innenseite des höher liegenden Wickelkopfes
träufeln. Selbst dann, wenn diese Einstellung bei
einem Maschinenteil ganz gut getroffen war, eignet
sich diese Einstellung noch nicht gut für die
Serienimprägnierung von Maschinenteilen, weil die
Wicklungen bei jedem Maschinenteil anders ausfallen
und die Bedingungen für das Wandern des
Imprägniermittels in der Wicklung und den Nuten bei
jedem Maschinenteil andere sind. Dieses bekannte
Träufelimprägnierverfahren führt so bei
Serienfertigung zu erheblichen, unkontrollierbaren
und am fertigen Maschinenteil nicht ohne Zerstörung
erkennbaren Qualitätsschwankungen der mittels ihm
imprägnierten Maschinenteile, was äußerst unerwünscht
ist, da deshalb beim Einsatz von mittels dieses
Träufelimprägnierverfahrens imprägnierten, in Serie
hergestellten Maschinenteilen ihnen die niedrigste
Qualitätsstufe unterstellt werden muß.
Es ist auch bekannt, Statoren zu ihrer Imprägnierung
vollständig in ein Kunstharz-Imprägnierbad
einzutauchen - was möglich ist, weil sie keine
Kollektoren haben - und sie nach dem Herausnehmen zum
Wegschleudern des überschüssigen Imprägniermittels
rasch um ihre Längsachsen zu rotieren. Dieses
Verfahren wird als Tauchrollieren bezeichnet.
Es zeigte sich jedoch, daß auch dieses
Tauchrollierverfahren noch nicht die gewünschte
Qualitätsvergleichmäßigung und -verbesserung bringt,
abgesehen davon, daß es für Rotoren nicht geeignet
ist. Es zeigte sich, daß bei diesem Verfahren in den
Nuten in beträchtlichem Ausmaß Lufteinschlüsse
entstehen und auch beim Aushärten verbleiben, so daß
die Qualität der Imprägnierung auch bei diesem
Tauchrollierverfahren starken, unkontrollierbaren
Schwankungen ausgesetzt ist. Da man auch diese Qualitätsschwankungen
an den fertigen Statoren nicht
erkennt, muß man sich wieder beim Einsatz der Statoren
nach deren niedrigsten Qualitätsstufe richten.
Aus der DE-AS 16 13 138 ist ein Verfahren zum Imprägnieren
von Wicklungen elektrischer Maschinen sowie
eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
bekannt. Das Imprägnieren der oberen Wickelköpfe wird mit einer rotierenden
Träufelvorrichtung durchgeführt.
Gleichzeitig werden die unteren Wickelköpfe
in Imprägniermittel getaucht.
Aus der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrundeliegenden Literaturstelle ETZ-A Bd. 90 (1969) H. 22,
S. 573 geht eine Untersuchung von Beträufelungsverfahren
von Wicklungen kleiner elektrischer Maschinen
hervor, die sich entweder in einer Position mit waagerechter
Längsachse oder in einer Position mit
schrägstehender Längsachse befinden.
Die Druckschriften AT-PS 2 84 265 sowie DE-A1
35 40 543 zeigen ein einfaches Eintauchen eines sich
in waagerechter Lage befindlichen Spulenteils.
Aus der Firmenschrift Statomat-Micafil AG, Zürich,
"Träufel-Vergießanlage FA-500" Druckvermerk M 15590
76094000/9 geht ein Beträufelungsverfahren eines
sich in horizontal liegender Stellung befindlichen
Maschinenteils mit anschließendem Vergießen hervor.
Die DD-PS 1 34 024 zeigt ein Verfahren, bei dem ein
Ausgießen einer elektrischen Maschine bei unvollständig
verschlossenen Nutverschlußkeilen erfolgt, und
abtropfendes Kunstharz zu einem abschließenden Spritzbeschichten
verwendet wird.
Die DE-S 23 893 VIII b/21g - 22. 10. 1953 betrifft die Behandlung und Anwendung
eines Imprägniermittels sowie dessen Aushärtevorgang,
beispielsweise durch Stromheizung der Wicklung,
von innen nach außen.
Schließlich zeigt die DE-AS 10 21 468 eine Tränkeinrichtung,
bei welcher
im Motorgehäuse eingebaute Spulen in einen Tränkraum eingebracht
werden, dem von unten her durch ein Steigrohr, dessen obere Öffnung
unterhalb des Motorgehäuses liegt, Tränkmaterial zugeführt
wird.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein
Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das optimal
das Imprägnieren von Maschinenteilen mit konstanter, hoher
Qualität ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in
Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.
Eine Imprägniermaschine zur Durchführung des in
Anspruch 1 beschriebenen Verfahrens ist in Anspruch
15 beschrieben.
Die Erfindung ermöglicht Verringerungen der
Qualitätsschwankungen von nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren in Serie imprägnierten Maschinenteilen.
Auch läßt sich durch die Erfindung erhöhte Festigkeit
der Maschinenteile erreichen, da das Imprägniermittel
gleichmäßiger über die Wicklung und die Nuten oder
sonstige Bereiche, mit denen die Wicklung fest
verbunden werden soll, verteilt wird und die Wicklung
besser verfestigt und auch die Verbindung von ihr und
der Nutisolationen mit dem Blechpaket oder sonstigem
Eisen des Maschinenteiles verbessert wird. Versuche,
die mit dem Verfahren nach Anspruch 1 durchgeführt
wurden, erbrachten überraschenderweise ungewöhnlich
hohe Festigkeiten der Wicklungen und der Verbindung
von ihnen und der Nutisolationen mit den Blechpaketen
der Maschinenteile, und zwar sowohl bei Statoren als
auch bei Rotoren, wie sie mit den bisher bekannten
Imprägnierverfahren auch nicht entfernt erreichbar
waren. Dies ist also völlig überraschend und war
nicht zu erwarten. Auch ist die Festigkeit der
Maschinenteile bei der Serienfertigung wesentlich
geringeren Schwankungen oder kaum noch Schwankungen
unterworfen. Auch lassen sich wesentlich höhere
Schleuderfestigkeiten und auch sonstige Vorteile
erreichen. Es ist denkbar, daß das erfindungsgemäße
Verfahren in manchen Fällen Weglassung der sonst
üblichen Nutenverschlußkeile zuläßt wegen der hohen
Festigkeit der Maschinenteile. Das Schwallimprägnieren
bewirkt unter anderem folgendes:
Auch wenn im Falle von genuteten Rotoren der Radius
des Kollektors oder des sonstigen Stromüberträgers
größer als der radiale Abstand der Nuten von der
Längsachse des Rotors ist, kann man mittels des den
Rotor beschwallenden Imprägniermittels dennoch die
Wicklung an beiden Wickelköpfen über die volle Höhe
der Nuten beaufschlagen bzw. gezielt das
Imprägniermittel zu den Stellen richten, von wo aus
es rasch vollends in die Wickelköpfe und in die Nuten
eindringen kann. Obwohl der Rotor hierbei mit
horizontaler Längsachse rotiert, dringt dennoch das
Imprägniermittel rasch in die Nuten und in die
gesamte Wicklung ein. Auch Statoren und sonstige
Rotoren mit Spulen aufweisenden Wicklungen können
vorteilhaft schwallimprägniert werden.
Die Kombination von Träufelimprägnieren und Schwallimprägnieren ermöglicht besonders hohe
Festigkeiten der Wicklungen und der Maschinenteile
und eine Qualitätsgleichmäßigkeit bei der
Serienherstellung.
Das Schwallimprägnieren
läßt sich viel rascher als
das beschriebene Tauchrollierverfahren durchführen.
Bei dem Imprägniermittel kann es sich vorzugsweise um
härtbares Kunstharz handeln. Die bei den bekannten
Träufelimprägnierverfahren und Tauchrollierverfahren
eingesetzten Kunstharze können bei der Erfindung auch
vorgesehen werden. Es können also vorzugsweise
ebenfalls Epoxidharze oder Polyesterharze vorgesehen
werden, deren Viskositäten mittels des Lösungsmittels
geeignet eingestellt werden können. Es können jedoch
auch andere Kunstharze oder sonstige geeignete
Imprägniermittel vorgesehen werden. Zum Beispiel
können in manchen Fällen auch Tauchlacke, wie sie
ebenfalls für die Imprägnierung von Wicklungen in der
Vergangenheit vorgesehen waren, bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.
Günstiger sind meist jedoch Kunstharze.
Die Erfindung ist zum Imprägnieren sowohl von Rotoren
und Statoren für Elektromotoren als auch für
Generatoren in gleicher Weise geeignet. Vorzugsweise
können die Rotoren oder Statoren genutete Blechpakete
aufweisen, in die Drahtwicklungen oder Wicklungen aus
Flachkupferstäben oder dgl. eingelegt sind. Jedoch
ist die Erfindung auch für Rotoren und Statoren
geeignet, bei denen die Spulen der Wicklungen auf
andere Weise am Stator- oder Rotoreisen angeordnet
sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es
zweckmäßig, nach der Beendigung des Aufbringens des
Imprägniermittels auf das Maschinenteil dieses noch
so lange weiterrotieren zu lassen, bis das Aushärten
oder Trocknen des Imprägniermittels beendet ist.
Jedoch kann man das Rotieren des Maschinenteiles auch
schon früher beenden, vorzugsweise oft zweckmäßig
dann, wenn das Imprägniermittel soweit getrocknet
oder geliert ist, daß es nicht mehr fließen kann. Man
kann dann das Maschinenteil von der Stelle der
Maschine, an der das Imprägniermittel aufgebracht
wurde, wegführen und an einer anderen Stelle dieser
Maschine oder ggf. auch an einem anderen Ort einer
Gesamtanlage dann das Imprägniermittel vollends
härten oder trocknen, bspw. in einem Ofen,
vorzugsweise in einem Durchlaufofen. Bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren kann man in manchen
Fällen auch vorsehen, daß das Rotieren des
Maschinenteiles sofort nach Beendigung des
Aufbringens des Imprägniermittels beendet und das
Maschinenteil zu einer anderen Stelle gebracht wird,
wo das aufgebrachte Imprägniermittel gehärtet oder
getrocknet wird.
Das Imprägniermittel kann vorzugsweise bei 20°C
eine Viskosität von ca. 30 bis 12 000 mPa s
aufweisen. Wenn als Imprägniermittel Epoxidharz
verwendet wird, kann dessen Viskosität bei 20°C
vorzugsweise 40 bis 700 mPa s betragen.
Vorzugsweise können Imprägniermittel vorgesehen sein,
die härtbar sind und eine Geliertemperatur haben, die
unter der Härtungstemperatur liegt. Bei der
Geliertemperatur geliert das auf das Maschinenteil
aufgebrachte Imprägniermittel in kurzer Zeit und kann
dann nicht mehr fließen. Vorzugsweise können
Imprägniermittel vorgesehen sein, deren
Geliertemperatur über 115°C liegen kann und
deren Härtungstemperatur zweckmäßig im Bereich von
ca. 130 bis 160°C liegen kann, wobei dann
vorteilhaft vorgesehen sein kann, daß das Zuleiten
des Imprägniermittels zum Maschinenteil bzw. sein
Aufbringen auf es bei Temperaturen des Maschinenteils
von ca. 70 bis 110°C durchgeführt wird.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, daß das
Imprägniermittel auf das vorangehend erwärmte
Maschinenteil aufgebracht wird. Dabei kann
vorzugsweise vorgesehen sein, daß das Maschinenteil
während des Aufbringens von Imprägniermittel auf
vorbestimmter, konstanter Temperatur gehalten wird,
was durch Regelung seiner Temperatur erfolgen kann.
Auch während des Gelierens, Härtens oder Trocknens
des Imprägniermittels kann die Temperatur des
Maschinenteiles zweckmäßig gemäß einstellbaren
Temperatursollwerten geregelt werden.
Das Aufbringen des Imprägniermittels auf das erwärmte
Maschinenteil hat den Zweck, daß sich die Viskosität
des Imprägniermittels nach seinem Aufbringen sofort
durch entsprechende Erwärmung des Imprägniermittels
(das Imprägniermittel kann unmittelbar vor dem
Aufbringen z.B. noch Raumtemperatur aufweisen) sofort
erniedrigt und es hierdurch rascher und besser in die
Wicklung, Nuten oder in sonstige, Wicklungsteile
enthaltenden Bereiche des Rotor- bzw. Statoreisens
eindringen kann.
Wenn das Imprägniermittel jedoch auch bei
Raumtemperatur bereits genügend niedrige Viskosität
hat, kann auch vorgesehen sein, daß das Maschinenteil
vor dem Aufbringen des Imprägniermittels nicht
erwärmt wird. Dabei kann aber auch vorgesehen sein,
daß man noch während des Aufbringens des
Imprägniermittels auf das Maschinenteil mit dem
Erwärmen des Maschinenteiles beginnt.
Beim Träufelimprägnieren kann das Maschinenteil im
Normalfall vorzugsweise mit Drehzahlen von ca. 10
bis 20 U/min und/oder beim
Schwallimprägnieren im Normalfall vorzugsweise
mit Drehzahlen von ca. 5 bis 12 U/min gedreht werden.
In manchen Fällen, besonders bei extremen Größen des
Maschinenteils, können auch ggfs. erhebliche von den
genannten Zahlenwerten abweichende Drehzahlen infrage
kommen.
Bei dem vorbekannten Träufelimprägnierverfahren wurde
das Imprägniermittel zeitgesteuert aufgebracht, d.h.,
das Aufbringen des Imprägniermittels auf das
Maschinenteil erfolgte über eine vorbestimmte
Zeitspanne und wurde mit Ablauf dieser Zeitspanne
beendet. Dies kann auch bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren nach Anspruch 1 vorgesehen werden. Noch
günstiger ist es jedoch und deshalb gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß beim
Träufelimprägnieren auf das Maschinenteil eine
vorbestimmte Menge des Imprägniermittels aufgebracht
wird. Diese vorbestimmte Menge des Imprägniermittels
stellt sicher, daß in der Serienfertigung stets
dieselbe Menge an Imprägniermittel auf jedes
Maschinenteil derselben Serie aufgebracht wird und
hierdurch die Qualität des Imprägnierens noch weiter
vergleichmäßigt und verbessert wird. Dabei kann man
die beim Träufelimprägnieren auf das Maschinenteil
aufzubringende Menge an Imprägniermittel auf einfache
Weise wie folgt bestimmen: Man führt bei einem erstem
Maschinenteil der betreffenden Serie das Aufbringen
des Imprägniermittels im Träufelimprägnierverfahren
so lange durch, bis Imprägniermittel aus dem tiefer
liegenden Wickelkopf abzutropfen beginnt. Die zum
Zeitpunkt des Beginns dieses Abtropfens verbrauchte
Menge an Imprägniermittel wird gemessen und man sieht
dann für das Träufelimprägnieren der weiteren
Maschinenteile dieser Serie eine etwas geringere
Menge an Imprägniermittel vor, so daß bei diesen
weiteren Maschinenteilen in der Serienfertigung dann
das Träufelimprägnieren jeweils kurz vor dem Beginn
des Abtropfens von Imprägniermittel beendet wird.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 kann vorgesehen
sein, daß für das Träufelimprägnieren und
Schwallimprägnieren gleiche
Imprägniermittel verwendet werden, die also bei
Raumtemperatur dieselbe Viskosität und dieselbe
chemische Zusammensetzung haben. Jedoch ist es auch
möglich, für das Träufelimprägnieren ein anderes
Imprägniermittel als für das Schwallimprägnieren
vorzusehen, wobei jedoch diese
Imprägniermittel miteinander verträglich sein müssen.
Im allgemeinen ist es zweckmäßig, vorzusehen, daß für
das Träufelimprägnieren und das Schwallimprägnieren
Imprägniermittel derselben
chemischen Zusammensetzung verwendet werden, die sich
jedoch zur besseren Anpassung an die
unterschiedlichen Aufbringarten in ihrer Viskosität
unterscheiden, indem sie das Lösungsmittel in
unterschiedlichen prozentualen Mengen enthalten.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1
ist es besonders zweckmäßig, die Träufeldüse oder
-düsen so anzuordnen, daß sie das Imprägniermittel
nur auf den oberen Wickelkopf träufeln, vorzugsweise
auf seine untere Innenseite. Die Anordnung der
Träufeldüsen ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
nach Anspruch 1 nicht mehr kritisch, so daß es nicht
schwieriger und zeitraubender Einstellungen und hohen
Könnens einer Bedienungsperson bedarf. Vielmehr
genügt es und kann deshalb bevorzugt vorgesehen sein,
die mindestens eine Träufeldüse, vorzugsweise zwei
bis vier Träufeldüsen, besonders zweckmäßig drei
Träufeldüsen so einzustellen, daß sie das
Imprägniermittel auf die untere Innenseite des höher
positionierten Wickelkopfes träufelt bzw. träufeln.
Jedoch sind auch andere Anordnungen der Träufeldüsen
ebenfalls möglich, bspw. Anordnungen ähnlich wie bei
dem beschriebenen vorbekannten
Träufelimprägnierverfahren. Die Anzahl der
Träufeldüsen kann sich u.a. nach der Größe des
Maschinenteiles richten. Bei größeren Maschinenteilen
können zweckmäßig mehr Träufeldüsen als bei kleinen
Maschinenteilen eingesetzt werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Imprägniermaschine gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Maschine nach
Fig. 1, wobei jedoch die
Einspannvorrichtung für das
Träufelimprägnieren schräg gestellt ist,
Fig. 3 einen teilweise geschnittenen Ausschnitt
aus der Maschine nach
Fig. 1, welcher den eingespannten Stator
beim Schwallimprägnieren zeigt,
Fig. 4 einen teilweise geschnittenen Ausschnitt
aus Fig. 1, wobei jedoch das eingespannte
Maschinenteil während des Schwallimprägnierens
gezeigt ist,
Fig. 5 einen Teilschnitt durch Fig. 4, gesehen
in Richtung des Pfeiles B in vergrößerter
Darstellung,
Fig. 6 einen Ausschnitt aus der Maschine nach
Fig. 1, in geschnittener Darstellung, wobei
jedoch die Einspannvorrichtung nach Fig. 1
gegen eine Einspannvorrichtung zum
Einspannen eines Stators ausgewechselt ist,
wobei dieser Stator gerade schwallimprägniert
wird und die beim vorangehenden
Träufelimprägnieren eingenommene
Schrägstellung des Stators strichpunktiert
dargestellt ist,
Fig. 7 in gebrochener, schematischer und teilweise
geschnittener Darstellung einen Rotor beim
Schwallimprägnieren
gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Imprägniermaschine 10 nach Fig. 1 weist ein
Gestell 11 auf, an dessen Boden 9 ein
Maschinenständer 12 fest angeordnet ist. An den
Ständer 12 ist eine Gabel 35 einer
Einspannvorrichtung 13 bei 14 schwenkbar angelenkt,
die dem Einspannen und Drehen eines jeweils zu
imprägnierenden, genuteten, mit einer aus Spulen
bestehenden Drahtwicklung versehenen Läufers oder
Rotors 17 dient, dessen Nuten parallel zur Längsachse
des Rotors verlaufen. Die Spulenseiten der
Drahtwicklungen sind in die Nuten eingelegt und ihre
über das genutete Blechpaket 57 überstehenden
Bereiche bilden zwei Wickelköpfe 23 (vgl. Fig. 2 u. folgende). Der Läufer oder
Rotor 17 kann auch andere Bauart aufweisen, bspw. ein
Polrad eines Generators oder eines Synchronmotors
oder ein sonstiger Anker oder dgl. sein, dessen
Wicklung Spulen aufweist, die aus Drähten,
Flachkupferstäben oder dgl. bestehen, wobei diese
Wicklung in ein genutetes Blechpaket eingelegt oder
auf sonstige Weise an dem Rotoreisen angeordnet sein
kann.
Auch kann diese Maschine ggf. unter Änderung ihrer
Einspannvorrichtung dem Imprägnieren von Statoren
dienen, die ebenfalls Spulen aufweisende Wicklungen
aufweisen, deren Spulen ebenfalls in genutete oder
auf sonstige Weise an dem Statoreisen angeordnet sein
können.
Unterhalb der Einspannvorrichtung ist eine
höhenverstellbare Wanne 19 für flüssiges
Imprägniermittel 20 angeordnet. Rechts neben dem
Ständer 12 ist ein Gehäuse 18 am Gestell 11
befestigt, das Steuerungen und Regelungen für die
Automation dieser einen Imprägnierautomaten bildenden
Maschine und ein Bedienungspult enthält. Unter
anderem ist in ihm eine zustands- und zeitabhängig
den Arbeitsablauf steuernde Programmsteuervorrichtung
21 angeordnet.
Auf dem Ständer 12 ist ein Dosiergefäß 22 für
flüssige Imprägniermittel angeordnet, in das vor
jedesmaligem Imprägnieren eines Rotors 17 oder
Stators 17′ (Fig. 6) jeweils die Menge an
Imprägniermittel eingefüllt wird, die während der
Träufelimprägnierung dieses Maschinenteiles 17 bzw.
17′ aus der oder den Träufeldüsen 31 auf den
betreffenden Wickelkopf 23 (Fig. 2) geträufelt wird.
Sobald diese Menge verbraucht ist, wird das
Träufelimprägnieren beendet und das Gefäß 22 erneut
mit derselben Menge an Imprägniermittel für das
Träufelimprägnieren des nächsten Maschinenteiles
17, 17′ der betreffenden Serie gefüllt. Bei Übergang
zu einer anderen Serie von Statoren oder Rotoren muß
die jeweils in das Dosiergefäß 22 einzufüllende
Dosiermenge neu ermittelt werden.
Bevorzugt können insgesamt drei Träufeldüsen 31
vorgesehen sein, von denen jede an einem längeren, an
der Gabel 35 lageverstellbar gehaltenen Rohr 32
untenseitig angeordnet ist, welches Rohr 32 über
einen Schlauch 33 und ein pneumatisch betätigbares
Absperrventil 34 an das Gefäß 22 angeschlossen ist.
Diese Träufeldüsen 31 weisen jeweils eine feine
Austrittsöffnung auf, aus der das unter
pneumatischem, im Gefäß 22 herrschenden Überdruck
stehende Imprägniermittel träufeln kann.
Die Einspannvorrichtung 13 weist die Gabel 35 auf, an
deren linksseitigem vertikalen Schenkel 36 eine
Spitze 37 drehbar gelagert ist, die in eine
Vertiefung im linksseitigen Stirnende der Welle 38
dieses Rotors 17 eingreift. Diese Spitze 37 drückt
diese Rotor- oder Läuferwelle 38 mit ihrem
rechtsseitigen konischen Stirnende an eine
Mitnehmerspitze 40, die in eine Vertiefung dieses
rechtsseitigen Stirnendes eingreift. Diese
Mitnehmerspitze 40 ist mittels eines Getriebemotors
41 um ihre Längsachse langsam drehbar und hierdurch
rotiert der Rotor formschlüssig mit dieser Spitze 40
langsam, bspw. mit 8 bis 20 U/min, um seine
Längsachse. Diese Mitnehmerspitze 40 ist an einer mit
ihr fest verbundenen Platte 42 angeordnet, die
mittels Armen ein Vierbackenfutter 43 trägt, in das
der Kollektor 44 des Rotors 17 hineinragt. Dieses
Backenfutter 43 drückt an den Kollektor 44
elektrische Leiter zum Speisen der Wicklung des
Rotors 17 mit dessen Erwärmung dienendem Strom an,
die über an diesem Backenfutter 43 befestigte
Schleifringe und diese kontaktierende Schleifbürsten
an einen Temperaturregler 39 zur Regelung der
Rotortemperatur angeschlossen sind.
Diesem Regler 39 ist ein Temperaturfühler 46
zugeordnet, der an der Gabel 35 fest angeordnet ist
und die Temperatur des Rotors 17 berührungslos mißt
und sie dem Regler 39 als Temperatur-Istwert eingibt.
Ein nicht dargestellter Sollwertsteller, der im
Gehäuse 18 untergebracht sein kann, gibt den jeweils
programmierten Sollwert der Rotortemperatur dem
Regler 39 ein und dieser bewirkt dann die Erwärmung
dieses Rotors 17 auf den jeweils eingestellten
Sollwert.
Zum Wechseln eines Rotors 17 wird die Spitze 37 nach
links gezogen, der Rotor 17 abgenommen und ein neuer
Rotor eingesetzt.
An der Gabel 35 ist rechtsseitig ein Arm 47 fest
angeordnet, der um eine horizontale, zur Bildebene
senkrechte Drehachse 14 in Richtung des Doppelpfeiles
A in vertikaler Ebene schwenkbar ist. Das
Verschwenken erfolgt mittels eines Hub- oder
Stellmotors 49, der eine hydraulische
Kolben-Zylinder-Einheit, ein Gewindespindelantrieb
oder dgl. sein kann. Dieser Hubmotor 49 ist mit
seinem oberen Ende an dem Ständer 12 und mit seinem
unteren Ende an den Arm 47 drehbar angelenkt.
Hierdurch kann die Einspannvorrichtung 13 aus der in
Fig. 1 dargestellten horizontalen Lage, in der sie an
einem Widerlager 50 am Ständer 12 anliegt und die
Längsachse des Rotors 17 horizontal gerichtet ist,
stufenlos abwärts in jede für das Träufelimprägnieren
gewünschte, programmierbare Winkelstellung in
vertikaler Ebene verschwenkt werden. Das
Träufelimprägnieren kann vorzugsweise bei
Winkelstellungen der Längsachse des Maschinenteiles
17 bzw. 17′ (Fig. 6) von ca. 5 bis 30° durchgeführt
werden. Ein Beispiel einer solchen Schrägstellung ist
in Fig. 2 dargestellt. Die Schrägstellung dient dem
Aufträufeln des aus dem Gefäß 22 kommenden
Imprägniermittels während des Träufelimprägnierens
durch die Träufeldüsen 31, von denen nur eine
dargestellt ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist
diese dargestellte Träufeldüse 31 so gerichtet, daß
das aus ihr vertikal nach unten geträufelte
Imprägniermittel auf die innere Unterseite des höher
gelegenen, rechtsseitigen Wickelkopfes 23 des Rotors
17 tropft, während auf den anderen, linksseitigen
unteren Wickelkopf 23 kein Imprägniermittel
geträufelt wird. Dieser untere Wickelkopf 23 empfängt
Imprägniermittel nur durch vom oberen Wickelkopf 23
aus durch die Nuten des Rotors 17 hindurch
erfolgenden Zufluß. Wenn mehr als eine Träufeldüse 31
vorgesehen ist, können alle Träufeldüsen ebenfalls
auf die innere Unterseite des rechtsseitigen, oberen
Wickelkopfes 23 gerichtet sein. Bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren ist es normalerweise
nicht erforderlich, auch eine oder mehrere
Träufeldüsen so anzuordnen, daß sie auf die äußere
Oberseite des oberen Wickelkopfes 23 und/oder dessen
schrägstehende Stirnseite Imprägniermittel träufeln,
da die Stellung der Träufeldüsen 31 beim
erfindungsgemäßen Verfahren nicht kritisch ist.
Die Wanne 19 ermöglicht das Schwallimprägnieren
des Rotors 17 im
Anschluß an das Träufelimprägnieren (Fig. 2). Sie dient
als Auffangwanne für das Imprägniermittel
(Fig. 3, 4, 5).
Für das Schwallimprägnieren ist in
dieser Wanne 19 ein gerades Düsenrohr 51 horizontal
und parallel zur Längsachse des Rotors 17 (wenn diese
Längsachse horizontal gerichtet ist, was beim
Schwallimprägnieren der Fall ist) angeordnet,
die an ihrer Oberseite in einer oder mehreren Reihen
angeordnete Löcher aufweist, durch die von einer
Pumpe 52 gefördertes Imprägniermittel wie aus einer
Quelle nach oben herausquellende oder -sprudelnde
Flüssigkeit zum untenseitigen Besprengen/Beschwallen des Rotors
17 ausströmen kann. Die Fördermenge der Pumpe 52 und
die Anordnung der Löcher ist dabei in diesem
Ausführungsbeispiel so, daß sich ein einziger über
die Länge der Lochreihe oder Lochreihen dieses Rohres
51 und noch darüber etwas hinaus erstreckender,
schräg nach oben gerichteter Schwall oder Strahl 63
des von der Pumpe 52 geförderten Imprägniermittels
ergibt, siehe Fig. 4 und 5. Dieser breite Schwall 63
erstreckt sich über die Länge der Wicklung des Rotors
17 und darüber hinaus noch etwas weiter seitlich über
die unteren Bereiche der Wickelköpfe 23 nach links
und rechts hinaus, so daß dieser wie aus einer Quelle
sprudelnde Schwall des Imprägniermittels auch in die
Innenräume der Wickelköpfe 23 einfließt und diese
Wickelköpfe so in den Bereichen, wo sie den Schwall
63 passieren, in diesen Schwall praktisch vollständig
eintauchen und von ihm hier auch die betreffenden
Innenseitenbereiche der Wickelköpfe 23 überspült
werden. Da in dem Schwall das Imprägniermittel
strömt, ist dieses "Besprengen" der Wickelköpfe durch
den Schwall 63 intensiver, als wenn
die Wickelköpfe mit den betreffenden Bereichen in das
in der Wanne 19 befindliche Imprägnierbad 25
eintauchen würden.
Zusätzlich zu der dargestellten, die Unterseite des Rotors
17 beaufschlagenden, d.h. besprengenden Quellströmung
oder Schwall 53 können auch
Strahlen des Imprägniermittels mittels
lageverstellbaren Strahlrohren oder -düsen 62 (Fig. 7)
auf andere Stellen der Wickelköpfe 23 oder auf die
Nuten, vorzugsweise in die Innenräume der Wickelköpfe
23 gerichtet werden, wie es Fig. 7 an einem Beispiel
zeigt.
Die Wanne 19 ist aus der in Fig. 1 voll ausgezogen
dargestellten Stellung mittels eines Hubmotors 54,
bspw. einer Kolben-Zylinder-Einheit in die in Fig. 3
dargestellte Stellung vertikal verschiebbar und auch
in Zwischenstellungen. In der in Fig. 3 dargestellten
Stellung kann sie einem Rotationstauchimprägnieren des
Rotors 17 dienen. In einer etwas tieferen Stellung dient sie
als Auffangwanne 19 beim Schwallimprägnieren,
siehe Fig. 4 und 5. Das Düsenrohr 51 kann an
der Wanne 19 ständig fest so angeordnet sein, daß es
das Rotationstauchimprägnieren nicht behindert,
vorzugsweise im Abstand seitlich der vertikalen
Längsmittelebene des Rotors 17.
An der Wanne 19 ist eine Abflußleitung 55 angeordnet,
die zu einem Speicherbehälter 56 für das
Imprägniermittel führt, aus dem die Pumpe 52
Imprägniermittel ansaugt und es zur Wanne 19
zurückleitet und es auch in das Düsenrohr 51 leiten
kann, wenn dieser Zufluß für das Schwallimprägnieren
mittels eines nicht
dargestellten Ventils geöffnet wird. In diesem
Imprägniermittelkreislauf kann auch ein Filter
angeordnet sein. Auch wenn nicht
schwallimprägniert wird, kann das
Imprägniermittel während des
Rotationstauchimprägnierens ebenfalls ständig
umgewälzt werden.
Wie erwähnt, kann der gesamte Arbeitsablauf der
Maschine zur Imprägnierung eines Maschinenteiles
vollautomatisch ablaufen, sei es einschließlich des
Auswechselns des jeweiligen Maschinenteiles 17 oder
17′ gegen ein neues Maschinenteil oder ohne dieses
Auswechseln.
Es seien nachfolgend einige Arbeitsabläufe des
Imprägnierens an Beispielen beschrieben.
Nach seinem Einspannen wird der Rotor 17 langsam mit
konstanter Drehzahl in gleichbleibender Drehrichtung
rotiert, bspw. mit 15 U/min. Die
Temperaturregeleinrichtung 39 wird eingeschaltet und
ihr Sollwert auf eine Temperatur von bspw. 80°
eingestellt, bei der das Kunstharz noch nicht
geliert. Als Imprägniermittel sei ein härtbares
Polyesterharz angenommen, das z.B. bei etwa 125°C
geliert. Wie weiter oben beschrieben, wird eine bei
einem früheren Versuch ermittelte Menge an
Polyesterharz in das ständig unter konstantem
pneumatischen Überdruck stehende Dosiergefäß 22 von
einem unter höherem Überdruck stehenden
Vorratsbehälter aus selbsttätig eingefüllt. Der
Temperaturregler 39 schaltet die Beheizung des Rotors
17 ein. Da der gefühlte Istwert der Temperatur des
Rotors 17 zu Beginn der Beheizung auf Raumtemperatur
liegt, steigt nun die Temperatur des Rotors 17 rasch
an und erreicht bspw. innerhalb von 2 Minuten den
Sollwert von 80°C. Der Regler 39 hält nunmehr durch
Zweipunktregelung oder stetige Regelung die
Temperatur des Rotors 17 auf diesem Sollwert von
80°C. Sobald der Temperatur-Istwert den Sollwert
erstmals erreicht hat, wird dies der
Programmsteuervorrichtung 21 gemeldet, welche dann,
also von der Temperatur des Rotors 17
zustandsabhängig, den Beginn des Träufelimprägnierens
durch Öffnen des Ventils 34 einschaltet. Vor Beginn
des Träufelns ist der Rotor 17 gesteuert durch die
Programmsteuervorrichtung 21 mittels des Hubmotors 49
in eine in Fig. 2 dargestellte, schräg zur
Horizontalen geneigten Stellung geschwenkt, in der
die Längsachse des Rotors 17 schräg zur Horizontalen
gerichtet ist, bspw. zweckmäßig in einem Winkel von 5
bis 30°, was auch für das Imprägnieren von Statoren
gilt. Dieses Schwenken der Einspannvorrichtung 13
wird vor dem Träufeln vorgenommen, vorzugsweise
sofort nach dem Einspannen oder während des
beschriebenen Erwärmens des Rotors 17 oder
unmittelbar vor Beginn des Träufelns. Das Träufeln
wird nun so lange durchgeführt, bis die im Gefäß 22
befindliche Menge an Polyesterharz aus ihm
ausgelaufen ist. Dies wird durch einen Fühler gefühlt
und der Programmsteuervorrichtung gemeldet, die
nunmehr also hiervon zustandsabhängig den nächsten
Programmschritt einschaltet, nämlich das Verschwenken
der Einspannvorrichtung 13 in horizontale Stellung.
Gleichzeitig wird das Hochfahren der Wanne 19 in die
in Fig. 3 dargestellte Stellung gesteuert. Die
Rotation des Rotors 17 dauert ununterbrochen an. Es
kann nunmehr jedoch meist zweckmäßig auf eine
niedrigere Drehzahl umgestellt werden, die für das
Rotationstauchimprägnieren vorteilhafter ist, bspw.
auf 5 bis 12 U/min.
Während des nun folgenden Rotationstauchimprägnierens
ist der Rotor 17 in das in der Wanne 19 befindliche,
durch die Pumpe 52 ständig umgewälzte
Imprägniermittel, das in der Wanne 19 das
Imprägnierbad 25 bildet, teilweise eingetaucht. Der
Spiegel 26 des Imprägnierbades weist konstante Höhe
auf, bspw. infolge eines Überlaufs in der Wanne 19.
Der Rotor 17 ist so weit eingetaucht, daß sein
Kollektor 44 nicht mit dem Imprägniermittel benetzt
wird, denn dies würde teuere Nacharbeit erforderlich
machen. Es können selbstverständlich auch Rotoren mit
Schleifringen anstatt Kollektoren auf dieser Maschine
imprägniert werden.
In diesem Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß der
Rotor 17 nur so weit in das in der Wanne 19
befindliche Kunstharz eintauchen darf, daß jede Nut
des Blechpaketes 57, wenn sie sich vertikal unterhalb
der horizontalen Rotorlängsachse befindet, noch
vollständig in dieses Imprägnierbad 25 eintauchen
kann.
Das Rotationstauchimprägnieren kann bei
Maschinenteilen kleiner und mittlerer Größen bspw.
30 Sekunden bis 3 Minuten zeitgesteuert durchgeführt
werden.
Diese
Imprägnierzeiten können jedoch auch je nach
Maschinenteil und Viskosität des Imprägniermittels
auch noch kürzer oder länger vorgesehen werden, bei
großen Maschinenteilen sogar u.U. viel länger, da
diese u. U. nur sehr langsam rotieren müssen.
Die nun anschließende Schwallimprägnierung erfolgt, wie im Beispiel 2 beschrieben.
Nach Beendigung des Imprägnierens wird
die Wanne 19 programmgesteuert in die in Fig. 1
dargestellte Stellung abgesenkt, jedoch rotiert der
Rotor 17 weiterhin. Die Programmsteuervorrichtung 21
befiehlt nun einen erhöhten Temperatursollwert des
Rotors 17, der der Geliertemperatur des
Polyesterharzes entspricht. Diese kann bspw. 125°C
betragen und der Rotor 17 wird nun rasch auf 125°C
aufgeheizt. Nach Erreichen dieser Temperatur wird sie
mittels des Reglers 39 für eine vorbestimmte
programmierte Zeitdauer, bspw. für 2 Minuten,
geregelt. Am Ende dieser Zeitspanne ist das im Rotor
17 befindliche Imprägniermittel soweit geliert, daß
es nicht mehr fließen kann. An sich könnte man nun
die Rotation des Rotors 17 beenden. Vorzugsweise kann
jedoch diese Rotation bis zum endgültigen Aushärten
des Imprägniermittels fortgesetzt werden, da dieses
langsame Rotieren kaum Strom benötigt und hierdurch
noch die Gleichmäßigkeit der Imprägnierung verbessert
werden kann, weil durch das weitere Rotieren des
Rotors 17 ungleichmäßiger Temperatur des Rotors 17
entgegengewirkt wird.
Dieses Aushärten wird bei einem Rotor vorzugsweise so
lange durchgeführt, bis die durch das Härten
erreichbare optimale Festigkeit des Rotors 17 und
seiner Drahtwicklung erreicht ist. Dies kann bspw. je
nach Größe des Rotors 3 bis 35 Minuten betragen. Bei
Statoren können meist kürzere Härtungszeiten
vorgesehen werden, da sie nicht wie die Rotoren
Zentrifugalkräften ausgesetzt sind.
Es sei hier angemerkt, daß die Erfindung für Statoren
und Rotoren sehr unterschiedlicher Größen geeignet
ist, und zwar sowohl für kleine, mittlere, wie auch
für große Rotoren und Statoren. Beispielsweise kann es
zweckmäßig für Rotoren und Statoren von elektrischen
Maschinen von 100 W bzw. 100 VA bis mehreren oder
vielen kW bzw. kVA verwendet werden, ggf. auch noch
für kleinere elektrische Maschinen. Der Rotor oder
Stator können also Gewichte von unter 1 kg bis
gegebenenfalls mehreren oder vielen Tonnen haben.
Das Aushärten des Imprägniermittels erfolgt über eine
vorbestimmte Zeitdauer von bspw. 3 bis 30 Minuten bei
höherer Temperatur als das Gelieren, bspw. für
Polyesterharz meist zweckmäßig bei 135 bis 160°C. Die
Programmsteuervorrichtung 21 befiehlt eine
entsprechende Einstellung des Sollwertes des
Temperaturreglers 39 für das Härten.
Nach Ablauf der Zeitspanne für das Aushärten ist die
Imprägnierung ausgehärtet und es wird selbsttätig die
Beheizung des Rotors 17 ausgeschaltet. Die
Einspannvorrichtung 13 wird geöffnet und der Rotor 17
gegen einen neuen, noch nicht imprägnierten Rotor 17
ausgewechselt. Der beschriebene Arbeitsablauf spielt
sich dann erneut selbsttätig ab.
Wenn der Rotor 17 wegen des Kollektors 44 nicht so
tief in die Wanne 19 eintauchen kann, daß die Nuten
des Rotors vollständig in das Imprägnierbad 25
eintauchen können, ist es zweckmäßig,
Schwallimprägnieren allein
vorzusehen.
Zum Schwallimprägnieren gemäß Fig. 4 und 5
fördert die Pumpe 52 Imprägniermittel in das
Düsenrohr 51. Das Träufelimprägnieren hat vor diesem
Schwallimprägnieren wie in Beispiel 1
beschrieben unverändert stattgefunden. Anschließend
wird die Wanne 19 jedoch beim
Schwallimprägnieren in die in Fig. 4
dargestellte Stellung überführt, in der der Rotor 17
in das in der Wanne 19 befindliche Imprägnierbad 25
nicht eintaucht.
Das Düsenrohr 51 befindet sich in einer Stellung, in
der seine Öffnungen auf die Unterseite des Rotors 17
von schräg unten gerichtet sind (Fig. 4, 5) und ihn bei
laufender Pumpe 52 mit einem langen und breiten
Imprägniermittelschwall 63 beaufschlagen, also
besprengen. Dieser Schwall erstreckt sich über die
ganze Länge der Wicklung einschließlich ihrer
Wickelköpfe und über die Wickelköpfe nach links und
rechts noch etwas hinaus. Von diesem wie aus einer
Quelle aus dem Düsenrohr 51 hervorquellenden Schwall
werden die Wickelköpfe 23 in dem Bereich, wo sie ihn
passieren, vollständig überspült, so daß das
Imprägniermittel so in die Innenräume der Wickelköpfe
eindringt, als ob sie mit den betreffenden Bereichen
vollständig in ein Imprägnierbad eintauchen würden.
Der Spiegel 26 des Imprägnierbades befindet sich
jedoch in Wirklichkeit im Abstand unterhalb des
Rotors 17. Dieser Schwall 63 besprengt so die
Wickelköpfe 23 intensiv. Sie werden praktisch in den
Schwall bei dessen Passieren eingetaucht.
Das Imprägniermittel dringt so in beide Wickelköpfe
23 intensiv und dringt auch in die Nuten des
Blechpaketes 57 ein. Dieses dem Träufelimprägnieren
nachfolgende Schwallimprägnieren kann bspw.
30 Sekunden bis 2 Minuten lang durchgeführt werden
oder je nach Maschinenteil und sonstigen Bedingungen
auch kürzer oder noch länger. Danach wird die Wanne
19 wieder abgesenkt und das Imprägniermittel auf dem
Rotor 17 wieder geliert und gehärtet wie
vorbeschrieben.
Das Düsenrohr 51 ist wegen seiner ständigen Anordnung
in der Wanne 19 gemäß Fig. 5 zweckmäßig nicht
vertikal unterhalb der Längsachse des Rotors 17
angeordnet, sondern, um auch
Rotationstauchimprägnieren zu ermöglichen, ohne es
abnehmen zu müssen, seitlich versetzt, jedoch
parallel zur Längsachse des Rotors. Wenn das
Düsenrohr 51 für das Rotationstauchimprägnieren
abnehmbar ist, kann es auch vertikal unterhalb der
Längsachse des Rotors 17 angeordnet sein.
Es ist überraschend, welche bedeutende Verbesserung
der Festigkeit der Wicklung und der
Schleuderfestigkeit des Rotors 17 dieses Verfahren
des kombinierten Träufel- und
Schwallimprägnierens erbringt.
Auch die üblicherweise eingesetzten Nutisolationen,
die bspw. aus Streifen dünnen Isoliermaterials
bestehen können, werden intensiv sowohl mit den
Nutwänden als auch mit den in den Nuten befindlichen
Wicklungsteilen durch das Imprägniermittel verbunden.
Die Festigkeit des Rotors 17 ist ungewöhnlich hoch,
wie es mit den vorbekannten, eingangs beschriebenen
Verfahren nicht entfernt erreichbar war.
Diese Imprägniermaschine 10 kann - den Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verlassend - auch nur zum
Rotationstauch- und/oder Schwallimprägnieren
eingesetzt werden. In diesem Fall wird dann die
Programmsteuervorrichtung so eingestellt, daß sie
nach dem Aufheizen des jeweiligen Maschinenteiles 17
bzw. 17′ auf die für das Aufbringen vorgesehene
Temperatur sofort mit dem Rotationstauchimprägnieren
und/oder Schwallimprägnieren beginnt, das bei
horizontaler Lage der Längsachse des Rotors 17
durchgeführt wird. Die Zeitdauer, während der
rotationstauch- und/oder schwallimprägniert
wird, ist dabei meist zweckmäßig länger vorzusehen
als mit vorangehendem Träufelimprägnieren, zweckmäßig
so lange, daß das Imprägniermittel die Wickelköpfe 23
und die in den Nuten befindlichen Spulenseiten
intensiv durchträufelt hat. Danach wird das Gelieren
und Aushärten des auf den Rotor 17 aufgebrachten
Imprägniermittels wie beschrieben gesteuert.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich außer für
Rotoren auch für Statoren.
Wenn Statoren zu imprägnieren sind, kann vorgesehen
sein, daß die Einspannvorrichtung 13 der Maschine 10
nach Fig. 1 gegen eine für Statoren 17′ geeignete
Einspannvorrichtung ausgewechselt wird. Ein Beispiel
einer solchen Einspannvorrichtung 13 ist in Fig. 6
schematisch dargestellt. Es weist ein drehbar
gelagertes und zur Rotation um seine Längsachse
antreibbares Backenfutter 43
auf, das in die Bohrung 59 des Stators 17′ eingeführt
ist und dessen Blechpaket 57′ konzentrisch zu seiner
Längsachse aufspannt. In einer zur Horizontalen
schräg geneigten, in Fig. 6 an einem Beispiel
strichpunktiert dargestellten Stellung des Stators
17′ kann dann wieder träufelimprägniert werden. Die
Neigung der Längsachse des Stators zur Horizontalen
kann auch hier wie beim Träufelimprägnieren im
allgemeinen zweckmäßig ca. 5 bis 30° betragen und
läßt sich durch Schwenken der Einspannvorrichtung 13
einstellen.
Zum Träufeln sind die Träufeldüsen 31 in diesem
Ausführungsbeispiel so eingestellt, daß sie das
Imprägniermittel nur auf die Unterseite des höher
positionierten Wickelkopfes 23 träufeln. Jedoch
können ggf. auch andere Stellungen mindestens einer
Träufeldüse vorgesehen sein.
Die Maschine 10 kann ferner in der voll ausgezogen
dargestellten Stellung in Fig. 6 auch für
Rotationstauchimprägnieren und
Schwallimprägnieren eingesetzt werden.
Beim Rotationstauchimprägnieren kann der Stator 17′
stets so weit in das in der Wanne 19 befindliche
Imprägnierbad 25 eingetaucht werden, daß die jeweils
vertikal unter der horizontalen Längsachse des
Stators 17′ liegende axiale Nut des Blechpakets 57′
vollständig in das Imprägnierbad eintaucht, da der
Stator keinen Kommutator aufweist. In Fig. 6 befindet
sich der Spiegel 26 des Imprägnierbades 25 in der
Wanne 19 in Höhe der horizontalen unteren Tangente an
die kreiszylindrische Bohrung 59 des Blechpaketes 57′
des Stators 17′, in die später ein Rotor eingesetzt
wird. Auch eine etwas höhere oder niedrigere
Stellung dieses Spiegels 26 kann in manchen Fällen
zweckmäßig sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein Schwallimprägnieren des mit
horizontaler Längsachse langsam rotierenden Stators
17′ vorgesehen. Zu diesem Zweck können auf beide
Wickelköpfe 23 ergänzend Spritzdüsen oder Strahlrohre 51′ zum
gerichteten Besprengen/Beschwallen beider Wickelköpfe 23 mit
Imprägniermittelstrahlen zu gerichtet sein, wie es
an einem Beispiel in Fig. 6 strichzweipunktiert
dargestellt ist. Diese Spritzdüsen 51′ beschwallen die
Innenseiten der Wickelköpfe 23 an ihren unteren
Bereichen intensiv mit Imprägniermittel. Die Wanne 19
kann dabei zweckmäßig so weit abgesenkt sein, daß der
Spiegel 26 des in ihr befindlichen Imprägnierbades 25
unterhalb des Stators 17′ liegt, wie
strichzweipunktiert angedeutet ist. Jedoch ist es
auch möglich, die Wickelköpfe mit ihren unteren
Bereichen teilweise in das Imprägnierbad 25
eintauchen zu lassen, so daß gleichzeitig
Rotationstauch- und -schwallimprägniert wird.
Ggf. kann beim Träufelimprägnieren auch vorgesehen
sein, daß mindestens eine Träufeldüse 31 auch eine
andere Stelle als den unteren Innenbereich des höher
liegenden Wickelkopfes mit Imprägniermittel
beträufelt, bspw. die schrägstehende Stirnseite oder
die Oberseite des höher liegenden
Wickelkopfbereiches.
In Fig. 7 ist ein Rotor 17 ausschnittsweise
geschnitten dargestellt, welcher gleichzeitig
rotationstauchimprägniert und
schwallimprägniert wird. Seine beiden
Wickelköpfe 23 tauchen am jeweils untersten Ende
teilweise in das in der Wanne 19 befindliche
Imprägnierbad 25 ein. Ein noch tieferes Eintauchen
ist nicht möglich, weil sonst der Kollektor 44 auch
in das Imprägnierbad 25 eintauchen würde, was
unerwünscht ist, weil er sonst nach dem Imprägnieren
und Härten von dem anhaftenden Imprägniermittel
befreit werden müßte.
Zum Schwallimprägnieren sind auf die beiden
Stirnseiten des Blechpaketes 57 des Rotors 17 je ein
Strahlrohr oder eine Spritzdüse 62 wie dargestellt
in schräg aufwärtiger Richtung zu gerichtet, die
dicke Strahlen des Imprägniermittels, bei dem es sich
wiederum vorzugsweise um Kunstharz handeln kann, auf
diese Stirnseiten unterhalb der Rotorwelle 38
richten, das also hierdurch auf die unteren
Innenseiten der Wickelköpfe 23 diese intensiv
beaufschlagend gelangt. Hierdurch wird die Wicklung
an beiden Wicklungsköpfen 23 sowohl außen
untenseitig als auch innen untenseitig intensiv mit
Imprägniermittel getränkt, das auch intensiv in die
Nuten und in die dort befindlichen Spulenseiten und
auch zwischen die Nutisolation und die Nutwandungen
eindringt. Es wird rasches, intensives Imprägnieren
erreicht. Dieses kombinierte Rotationstauch- und
-schwallimprägnieren braucht, insbesondere wenn erfindungsgemäß
vorangehend der Rotor träufelimprägniert wurde, nur
kurze Zeit zu erfolgen, bspw. eine halbe Minute bis
einige wenige Minuten. Ggf. kann es auch noch kürzer
oder noch länger zeitprogrammiert werden.
Claims (16)
1. Verfahren zum Imprägnieren von für elektrische
Maschinen bestimmten Maschinenteilen mit fließfähigem,
elektrisch isolierendem Imprägniermittel, vorzugsweise
härtbarem Kunstharz, bei welchen Maschinenteilen
es sich um vorzugsweise genutete Statoren
oder Rotoren handelt, die Spulen aufweisende Wicklungen,
vorzugsweise Drahtwicklungen aufweisen, wobei
das Maschinenteil durch Träufelimprägnieren imprägniert
wird, indem es mit schräg zur Horizontalen
gerichteter Längsachse um diese Längsachse gedreht
wird und während des Drehens auf seinen infolge der
Schrägstellung höher als der andere Wickelkopf positionierten
Wickelkopf Imprägniermittel geträufelt
wird, so daß dieses Imprägniermittel in die Wicklung
eindringt und sich über die Wicklung verteilt, dadurch
gekennzeichnet, daß das Maschinenteil nach
diesem Träufelimprägnieren in eine Stellung geschwenkt
wird, in der seine Längsachse horizontal
gerichtet ist und daß es dabei um seine Längsachse
gedreht wird und von unten her mit wie aus einer
Quelle nach oben herausquellendem oder -sprudelndem
Imprägniermittel versehen wird (Schwallimprägnierung).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest die beiden
Wickelköpfe des Maschinenteiles mit dem
Imprägniermittel durch Schwallimprägnieren beaufschlagt
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die unteren Bereiche der Wickelköpfe des
Maschinenteiles während des Schwallimprägnierens mit
Imprägniermittel in ein aus Imprägniermittel
bestehendes Imprägnierbad teilweise eintauchen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinenteil
vorzugsweise mittels seine Wicklung
durchströmendem Strom erwärmt und das
Imprägniermittel auf das erwärmte Maschinenteil
aufgebracht wird und daß das Maschinenteil während
des Aufbringens von Imprägniermittel vorzugsweise
auf konstanter Temperatur gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß gelierfähiges
Imprägniermittel verwendet wird, daß das Aufbringen des
Imprägniermittels auf das Maschinenteil bei unter
der Geliertemperatur liegender Temperatur des
Maschinenteiles erfolgt und daß nach Beendigung
des Aufbringens des Imprägniermittels auf das
Maschinenteil die Temperatur des Maschinenteiles
auf eine Geliertemperatur des Imprägniermittels
erhöht und das Imprägniermittel geliert wird
und/oder daß das Maschinenteil nach Beendigung des
Aufbringens des Imprägniermittels und ggf. nach
dessen Gelieren auf höhere Temperatur erwärmt
wird, bei der das Imprägniermittel gehärtet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Träufelimprägnieren das
Imprägniermittel auf die Innenseite eines unteren
Bereiches des oberen Wickelkopfes des Maschinenteiles
aufgeträufelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Imprägniermittel
verwendet wird, dessen Viskosität bei 20°C ca. 30
bis 12 000 mPa s beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß als Imprägniermittel Epoxidharz, vorzugsweise mit
einer Viskosität von ca. 500 bis 10 000
mPa s bei 20°C, oder ein Polyesterharz, vorzugsweise mit einer
Viskosität von ca. 40 bis 700 mPa s bei 20°C,
verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinenteil beim
Träufelimprägnieren mit Drehzahlen von ca. 10 bis
20 U/min gedreht wird und/oder daß das
Maschinenteil beim Schwallimprägnieren
mit einer niedrigeren
Drehzahl von ca. 5 bis 12 U/min gedreht wird.
10. Verfahren nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim
Schwallimprägnieren ein Schwall
des Imprägniermittels
auch auf die Unterseite des
Blechpaketes gerichtet wird und daß der
Imprägniermittelschwall schräg auf die
Stirnseiten und/oder in die Innenräume der
Wickelköpfe gerichtet wird, welcher Schwall die
beaufschlagten Bereiche der Wickelköpfe
überspült, so daß
Imprägniermittel auch direkt in die Innenräume
der Wickelköpfe seitlich einströmt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß härtbares
Imprägniermittel verwendet wird, das bei
Temperaturen von ca. 135 bis 160°C des
Maschinenteiles ausgehärtet wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß beim
Träufelimprägnieren auf das Maschinenteil eine
vorbestimmte Menge des Imprägniermittels
aufgeträufelt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß beim
Träufelimprägnieren und beim Schwallimprägnieren
unterschiedliche Imprägniermittel eingesetzt
werden, die miteinander verträglich sind, sich
vorzugsweise nur in ihrer Viskosität
unterscheiden.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß für das
Träufelimprägnieren und für das Schwallimprägnieren
gleiche
Imprägniermittel eingesetzt werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schwallimprägnieren
in Kombination mit einem Rotationstauchimprägnieren
erfolgt.
16. Imprägniermaschine zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß sie eine Einspannvorrichtung
(13) zum Einspannen des zu imprägnierenden Maschinenteils
(17, 17′) und eine Antriebsvorrichtung
(41) zum Drehen des Maschinenteils um dessen
Längsachse aufweist, daß die Einspannvorrichtung
(13) aus einer dem Träufelimprägnieren dienenden,
schräg zur Horizontalen geneigten Stellung in eine
dem Schwallimprägnieren dienende horizontale Stellung
schwenkbar ist, und daß für das Schwallimprägnieren
mindestens ein Rohr (51, 51′; 62) mit mindestens
einer Austrittsöffnung vorhanden ist, aus der
das Imprägniermittel unter Druck zum Schwallimprägnieren
zumindest der beiden Wickelköpfe (23) des
horizontal eingespannten Maschinenteils (17, 17′)
ausströmt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863631980 DE3631980A1 (de) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | Verfahren und impraegniermaschine zum impraegnieren von elektrischen maschinenteilen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863631980 DE3631980A1 (de) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | Verfahren und impraegniermaschine zum impraegnieren von elektrischen maschinenteilen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3631980A1 DE3631980A1 (de) | 1988-03-31 |
DE3631980C2 true DE3631980C2 (de) | 1992-05-07 |
Family
ID=6309973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863631980 Granted DE3631980A1 (de) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | Verfahren und impraegniermaschine zum impraegnieren von elektrischen maschinenteilen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3631980A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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