DE3720366C2

DE3720366C2 -

Info

Publication number: DE3720366C2
Application number: DE3720366A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl.-Ing. Mittelstaedt (Fh), 7141 Murr, De; Hartmut Ing.(Grad.) 7142 Vaihingen De Nendel; Rainer Dipl.-Ing. Sigloch (Fh), 7148 Remseck, De; Roland Hyalmar Dipl.-Ing. Bruder (Fh), 7000 Stuttgart, De
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1990-07-05
Also published as: EP0295669A1; DE3720366A1; EP0295669B1; ATE71768T1; ES2030111T3; DE3867721D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbetten eines elektrischen Wickelgutes, insbesondere einer Transformatorspule, in eine Isoliermasse, wobei das Wickelgut in eine Gießform eingelegt und die Gießform evakuiert wird.

Ein solches Verfahren ist bekannt (DE-OS 20 58 648), bei dem der Verguß unter Vakuum erfolgt. Nach dem Füllen der Gießform wird hier aber ein erheblicher Überdruck angelegt, der dafür sorgen soll, daß das Gießharz auch bis in die kleinsten Kanäle eingedrückt wird.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (DE-AS 10 78 651) werden verschiedene elektrische Bauelemente mit einem kalthärtenden Gießharz umhüllt. Es wird dazu eine Gießform eingesetzt, an der das Gießharz nicht haftet und die außerdem mehrfach verwendet werden kann. Sie wird mit einem elastischen Werkstoffstück abgedichtet, das z. B. aus Silikongummi hergestellt ist.

Des weiteren ist eine mit Kunststoff umgossene elektrische Wicklung bekannt (DE-OS 25 54 141), bei der innerhalb der elektrischen Wicklung Polster verwendet werden, um Beschädigungen des Wickelgutes durch Temperaturänderungen, insbesondere beim Aushärten des Kunststoffs, zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei dem sich das Wickelgut in einem Arbeitsgang sowohl imprägnieren als auch umgießen läßt, und zwar so exakt, daß Beschädigungen des Wickelgutes durch Temperaturänderungen aufgrund der geringen Isolierstoffmenge auch ohne Polstermittel vermieden werden. Außerdem ist eine Gießform zu schaffen, die zum Durchführen dieses Verfahrens geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Patentanspruch 1 und durch die Gießform nach Patentanspruch 3 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Gießform kann mehrfach verwendet werden, sie dient gleichzeitig als Transporteinrichtung für das Wickelgut. Wird die Gießform als Mehrfachnutzen ausgebildet, so läßt sich der Durchsatz erhöhen. Einlegteile, wie z. B. Anschlußstifte lassen sich in der Gießform sehr genau positionieren. Die aus einem elastischen Silikon hergestellte Gießform läßt sich durch Herstellung einer metallischen Urform einfach reproduzieren. Sie kann bei mehreren Arbeitsgängen eingesetzt werden und verträgt ohne weiteres Temperaturen bis etwa 140°C.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Urform für eine Gießform,

Fig. 2 eine zum Erläutern der Herstellung der Gießform dienende Darstellung,

Fig. 3 eine fertige Gießform,

Fig. 4 und 5 zwei zur Erläuterung des Verfahrens zum Einbetten des Wickelgutes dienende Darstellungen,

Fig. 6 eine mit dem Verfahren hergestellte Transformatorspule,

Fig. 7 eine zum Herstellen einer anderen Gießform dienende Wanne (Mehrfachnutzen),

Fig. 8 eine in der Wanne nach Fig. 7 hergestellte Gießform, und

Fig. 9 mehrere in der Gießform gemäß Fig. 8 nach dem Verfahren in Isoliermasse eingebettete Spulen.

Ein Metallmodell - oder Urform - 1 weist die Abmessungen und die Gestalt auf, die das in Isoliermasse einzubettende elektrische Wickelgut - z. B. eine Transformatorspule - in fertigem Zustand, d. h. nach dem Einbetten oder Tränken in einem Tränkmedium haben soll (Fig. 1). Das Metallmodell 1 dient zum nachfolgend beschriebenen Herstellen einer Gießform, die zum Durchführen des Verfahrens benutzt wird.

Das Metallmodell 1 wird dazu in eine Gießwanne 2 (Fig. 2) gelegt und auf deren Boden z. B. mit einem doppelseitigen Klebeband befestigt. Danach wird die Gießwanne 2 mit einer Silikongießmasse gefüllt, die, nachdem sie ausgehärtet ist, eine Gießform 4 mit elastischer, kautschukartiger Konsistenz ergibt.

Die fertige Gießform 4 (Fig. 3) weist eine Aussparung 5 für den in eine Isoliermasse einzubettenden oder zu tränkenden Körper auf, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa die Form eines Hohlzylinders aufweist. Es handelt sich dabei um eine Transformator- oder Übertragerspule, in die nach dem Einbetten in die Isoliermasse ein zylinderförmiges Kernteil mit enger Passung eingeschoben wird.

In die Gießform 4 wird dann das Wickelgut, z. B. die einzubettende Transformatorspule 6 eingelegt (Fig. 4). Aus der Zeichnung sind Hohlräume 7 ersichtlich, die mit der Isoliermasse vollständig zu füllen sind.

Die Gießform 4 mit der darin enthaltenen Transformatorspule 6 wird in eine Wanne 8 (Fig. 5) eingebracht und die Wanne 8 dann mit einer fließfähigen Isoliermasse - oder Tränkmedium - 9 so weit gefüllt, daß die Transformatorspule 6, zumindest soweit wie sie einzubetten ist, von der Isoliermasse 9 bedeckt ist. Um ein vollständiges Tränken des Wickelgutes, d. h. der Transformatorspule 6, mit der Isoliermasse 9 zu erreichen, wird die Wanne 8 unter Vakuum gesetzt und das Vakuum eine vorgegebene Zeitspanne - z. B. eine halbe Stunde - aufrechterhalten. Auf jeden Fall dürfen keine Luftblasen mehr aus dem Wickelgut entweichen. Danach wird der Atmosphärendruck wieder hergestellt. Da das Tränkmedium beim evakuieren Luftblasen entwickelt, muß die Wanne 8 vorsichtig evakuiert werden.

Nachdem die Isoliermasse 9 eine weitere Zeitspanne - z. B. eine halbe Stunde - unter Atmosphärendruck auf die Transformatorspule 6 eingewirkt hat, wird die Gießform 4 zusammen mit der Transformatorspule 6 aus der Wanne 8 genommen. Anschlußstifte 10 der Transformatorspule 6 werden von der Isoliermasse gereinigt. Danach wird die weiterhin in der Gießform 4 verbleibende Transformatorspule 6 in einen Ofen gebracht und solange auf Härtetemperatur erhitzt, bis die Isoliermasse 9 ausgehärtet ist. Schließlich wird die in Isoliermasse eingebettete, fertige Transformatorspule 6 aus der Gießform entnommen. Das Entnehmen erfolgt ohne besondere Schwierigkeiten, weil die Gießform wie erwähnt aus einem elastischen Werkstoff besteht.

Bei der aus Fig. 6 ersichtlichen fertigen Transformatorspule 6 ist in dem aufgebrochenen Bereich die ausgehärtete Isoliermasse 9 zu erkennen. Es ist aus der Zeichnung auch ersichtlich, daß die Windungen 11 der Transformatorspule 6 ganz einwandfrei mit der Isoliermasse 9 getränkt und von ihr vollständig umgeben sind. Dies ist im praktischen Versuch, bei dem eingebettetes Wickelgut nach der Fertigstellung aufgeschnitten worden ist, bestätigt worden.

Mit einer großflächigeren Wanne 12, in der nebeneinander mehrere - von denen in Fig. 7 nur drei dargestellt sind - Metallmodelle 13 eingelegt werden, läßt sich eine wiederverwendbare Gießform im Mehrfachnutzen herstellen. Die Metallmodelle 13 sind jeweils mit einem Dauermagneten 14 versehen, mit dem sie an dem Boden der Wanne 12 haften.

Das Einfüllen einer Silikongießmasse in die Wanne 12 und das Aushärten dieser Gießmasse erfolgt wie weiter vorn beschrieben. Die Metallmodelle 13 sind mit sogenannten Lochnadeln 15 versehen, die in der fertigen Mehrfachnutzen-Gießform 16 (Fig. 8) Öffnungen 17 freihalten. Diese Öffnungen 17 dienen zum Befestigen eines Einlegeteils 18 - z. B. eines Ringkerns -, das zusammen mit dem Wickelgut in Isoliermasse eingebettet wird. Die Mehrfachnutzen-Gießform 16 kann auch geteilt ausgeführt werden.

Mit der Gießform 16 können gleichzeitig mehrere - in Fig. 9 schematisch dargestellte - Transformatorspulen 20 oder sonstige Wickelgüter hergestellt werden.

Als Beispiel für eine bei dem beschriebenen Verfahren verwendete Isoliermasse sei das im Handel erhältliche Araldit-Gießharz F (CY 205) genannt, das vor dem Einfüllen in die Wanne 8 oder 12 unter Rühren auf etwa 60°C erwärmt und dann mit einem Beschleuniger - etwa 0,6 Gewichtsteile - gründlich gemischt wird. Danach wird ein auf etwa 20°C erwärmter Härter - etwa 100 Gewichtsteile - hinzugefügt und homogen vermischt. Diese Mischung ist so lange unter Vakuum zu entgasen, bis kein Schaum mehr auftritt. Die Wickelgüter sind mit dem eine Temperatur von etwa 40°C aufweisenden Tränkharz zu übergießen, und zwar bis sie etwa 10 bis 20 mm hoch überdeckt sind. Die Aushärtezeit hängt von der Temperatur ab, bei einer Temperatur von 100°C beträgt sie mindestens 6 Stunden.

Als Isoliermasse zum Einbetten des Wickelgutes kann anstelle des vorstehend genannten Gießharzes auch ein geeigneter Tränklack - z. B. Herberts-Tränklack E 1131 - verwendet werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei den in Isoliermasse eingebetteten elektrischen Wickelgütern die Glimmaussetzspannung, die ein Maß für die Überschlagsfestigkeit im innern der Spule ist, beträchtlich erhöhen.

Die aus einem elastischen Silikon hergestellte Gießform 4 oder 16 ermöglicht ein sehr gleichmäßiges Einbetten des Wickelgutes und sie verhindert das Auslaufen von Lack und Harz während des Einbettvorgangs. Sie dient auch als Transportmittel während der einzelnen Verfahrensstufen und sie läßt sich mit Hilfe des Metallmodells 13 leicht reproduzieren.

Claims

1. Verfahren zum Einbetten eines elektrischen Wickelgutes, insbesondere einer Transformatorspule, in eine Isoliermasse, wobei das Wickelgut in eine Gießform eingelegt und die Gießform evakuiert wird, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Wickelgut in eine gummielastische Gießform eingelegt wird, die einen der Gestalt und den Abmessungen des einzubettenden Wickelgutes so exakt angepaßten Hohlraum aufweist, daß die Menge Ioliermasse möglichst gering ist,
- daß die Gießform in einer Wanne mit einem fließfähigen Tränkmedium bis zum Bedecken des Wickelgutes gefüllt und danach evakuiert wird,
- daß das Vakuum so lange aufrecht erhalten wird, bis das Wickelgut vollständig mit dem Tränkmedium getränkt ist,
- daß die Gießform mit dem Wickelgut anschließend aus der Wanne genommen, in einen Ofen eingebracht und dort die Isoliermasse gehärtet wird, und
- daß die Gießform danach aus dem Ofen genommen und das in Isoliermasse eingebettete Wickelgut aus ihr entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tränkmedium vor dem Einfüllen in die Wanne mäßig erwärmt wird.

3. Gießform zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie vollständig aus einem elastischen Silikon hergestellt und exakt an die Gestalt und die Abmessungen des einzubettenden Wickelgutes (6) angepaßt ist.

4. Gießform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Mehrfachnutzen (16) ausgebildet ist.