DE591426C

DE591426C - Process for the insulation of electrical windings by filling the spaces with an inert inorganic filler and a silica-containing impregnation compound

Info

Publication number: DE591426C
Application number: DEA63663D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-10-08
Filing date: 1931-10-07
Publication date: 1934-01-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung von Wicklungen elektrischer Maschinen oder Apparate durch Ausfüllen der Zwischenräume mit einem inerten anorganischen Füllstoff und einer kieselhaltigen Imprägnierungsmasse. Aufgabe der Erfindung ist es, die Wicklungen mit einer hitzebeständigen Isoliermasse zu umgeben, die von Schmieröl und gewissen bei Kühlmaschinen verwendeten Gasen nicht angegriffen wird und die die einzelnen Windungen gut voneinander isoliert.The invention relates to a method for insulating windings in electrical machines or apparatus by filling the spaces with an inert inorganic filler and a siliceous impregnation compound. The object of the invention is the windings with a heat-resistant insulating compound surrounded by lubricating oil and certain The gases used in cooling machines are not attacked and the individual windings well isolated from each other.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Spulen für elektrische Hochspannungsmaschinen Lufteinschlüsse dadurch zu verhindern, daß man die mit einer Faserstoff isolierung versehenen Spulen im Vakuum trocknet, darauf in Pech eintaucht und die verbleibenden Zwischenräume mit einem nichtleitenden, gegen Feuchtigkeit unempfindlichen Werkstoff, z. B. mit Sand, gepulvertem Glas, ausfüllt. Das hierbei zur Verwendung gelangende Pech besitzt·jedoch keine hohe Wärmebeständigkeit und wird auch von gewissen bei Kühlmaschinen verwendeten Gasen, ζ. B. Schwefel dioxydgas, angegriffen. Es ist ferner bekannt, die einzelnen Windungen von Spulen aus blankem Draht in einer Masse aus Wasserglas mit Metalloxyden voneinander . zu isolieren, wobei die einzelnen Lagen durch Asbest voneinander getrennt sind. Da diese Isoliermasse an dem blanken Draht schlecht haftet und sich nach längerem Gebrauch, insbesondere bei häufiger Erwärmung und Abkühlung der Spulen, allmählich lockert und Risse bekommt, ist sie bei Maschinen, die der Einwirkung chemischer Gase ausgesetzt' sind, nicht brauchbar, da die blanken Drähte bald zerstört werden.It has already been proposed in coils for high voltage electric machines To prevent air pockets by having the insulation provided with a fiber material Coils dries in a vacuum, then dipped in pitch and the remaining spaces with a non-conductive material that is insensitive to moisture, e.g. B. with sand, powdered Glass, fills. However, the pitch used here has none high heat resistance and is also used by certain gases used in refrigeration machines, ζ. B. sulfur dioxide gas attacked. It is also known the individual turns of coils of bare wire in a mass of water glass with metal oxides apart . to isolate, whereby the individual layers are separated from each other by asbestos. Because this insulating compound badly adheres to the bare wire and after prolonged use, especially with frequent heating and cooling of the coils, it gradually loosens and cracks, it is not usable in machines that are exposed to the action of chemical gases, because the bare wires will soon be destroyed.

Erfindungsgemäß werden die genannten Nachteile dadurch vermieden, daß nach dem Ausfüllen der Hohlräume der mit Cellulosematerial umsponnenen Wicklung mit dem inerten anorganischen Füllstoff, z. B. Kieselsäure, die Wicklung in einem evakuierten Behälter mit einer Natrium- oder Kaliumsilikatlösung imprägniert, darauf in dem gleichen Behälter längere Zeit hohem Druck ausgesetzt wird, und schließlich kreinem elektrisch beheizten Ofen in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum bei einer Temperatur von 300 bis 400 ° C gebacken und darauf gegebenenfalls noch mehrmals imprägniert und mit Hitze behandelt wird.According to the invention, the disadvantages mentioned are avoided in that after filling out the cavities of the cellulosic winding with the inert inorganic one Filler, e.g. B. silica, the winding in an evacuated container with impregnated with a sodium or potassium silicate solution, then in the same container for longer Time is exposed to high pressure, and finally no electrically heated oven baked in an inert atmosphere or in a vacuum at a temperature of 300 to 400 ° C and then impregnated and treated with heat several times if necessary.

In der Zeichnung zeigt Abb. 1 teilweise im Schnitt als Beispiel den Stator einer elektrischen Maschine, bei der die Wicklungen nach dem Verfahren gemäß der Erfindung isoliert sind.In the drawing, Fig. 1 shows partially in section as an example the stator of an electrical Machine in which the windings are insulated according to the method according to the invention are.

In den Abb. 2, 4 und 6 sind die für die Herstellung der Isolierung erforderlichen Vorrichtungen und Apparate dargestellt, während dieFigs. 2, 4 and 6 show the devices required to make the insulation and apparatus shown while the

Abb. 3, 5 und 7 in vergrößertem Maßstabe schematisch den Zustand der Wicklungen vor, während und nach der Behandlung mit der Isoliermasse zeigen.Fig. 3, 5 and 7 on an enlarged scale schematically the condition of the windings before, during and after treatment with the Show insulating compound.

In Abb. ι bezeichnet ι den Stator einer elektrischen Maschine mit lamellierten Blechen 2, die Öffnungen oder Schlitze 3 besitzen. Schirmkappen 4 aus unmagnetischem Material, z. B. Messing, schützen die freiliegenden Teile derIn Fig. Ι ι denotes the stator of an electrical Machine with laminated metal sheets 2, which have openings or slots 3. Umbrella caps 4 made of non-magnetic material, e.g. B. brass, protect the exposed parts of the

ι ο Drahtwindungen 5 und sind an dem Stator in geeigneter Weise, z. B. durch Löten, befestigt. Metallkeile 7 aus unmagnetischem Material sind in den Schlitzen 3 zur Befestigung der Spulen vorgesehen (Abb. 3).ι ο wire turns 5 and are on the stator in a suitable manner, for. B. by soldering attached. Metal wedges 7 made of non-magnetic material are in the slots 3 for fastening the coils provided (Fig. 3).

Der Stator wird zunächst mit isolierten Kupferdrähten in üblicher Weise versehen,. Die Isolierung dieser Drähte kann aus Faserstoff oder Cellulosematerial, wie Papier, Baumwolle oder einer Mischung von Cellulosematerial mit einem anderen Stoff, z. B. Asbestfasern o. dgl., bestehen. Für die Isolierung der Nuten können neben den gleichen Stoffen wie für die Drähte auch Glimmer, Lackfirnis und ähnliches ver-The stator is first provided with insulated copper wires in the usual way. the Insulation of these wires can be made of fiber or cellulosic material, such as paper, cotton or a mixture of cellulosic material with another fabric, e.g. B. asbestos fibers or the like, exist. For the insulation of the grooves you can use the same materials as for the wires also mica, varnish and the like

■ wendet werden.■ be turned.

Nach der Bewicklung des Stators und der Befestigung der Schirmkappen werden die Hohlräume der Wicklung mit einem inerten anorganischen Füllstoff, z. B. Kieselsäure, dadurch öffnungen 8 der Kappen eingefüllt wird, versehen. An Stelle von Kieselsäure können auch andere inerte, nicht zu feine Füllstoffe, z. B. Aluminiumoxyd, salpetersaures Thoriumoxyd 0. dgl., verwendet werden. Nach dem Einfüllen dieser Stoffe werden die öffnungen 8 in geeigneter Weise, z. B. durch Löten, verschlossen. After the stator has been wrapped and the shield caps are attached, the cavities are created the winding with an inert inorganic filler, e.g. B. silica, thereby openings 8 of the caps is filled, provided. Instead of silica you can also other inert, not too fine fillers, e.g. B. aluminum oxide, nitric acid thorium oxide 0. Like. Can be used. After filling in these substances, the openings 8 in suitable way, e.g. B. by soldering closed.

Der Stator wird dann zur weiteren Behandlung in einen Behälter 9 (Abb. 2) getan, der durch einen Deckel 10 abgedichtet wird. Durch die Rohre 11 und 12, die mit Ventilen 13 und 14 versehen sind, kann der Behälter 9 mit Imprägnierungsmasse gefüllt und wieder entleert werden. Durch das Rohr 15 kann der Behälter 9 über ein Ventil 16 wahlweise mit einer Saugleitung 17 oder einer Druckleitung 18 verbunden werden. Nach dem Einlegen des Stators wird der Behälter geschlossen und durch die Saugleitung 17 evakuiert. Darauf wird das Ventil 13 geöffnet und der Behälter mit Imprägnierungsmässe 19 (Abb. 4) so weit gefüllt, bis der Stator .vollkommen bedeckt ist. Die Saugleitung wird darauf mit dem Ventil 16 abgeschlossen. The stator is then placed in a container 9 (Fig. 2) for further treatment, the is sealed by a cover 10. Through the pipes 11 and 12, which are equipped with valves 13 and 14 are provided, the container 9 with impregnation compound filled and emptied again. The container 9 can pass through the tube 15 Optionally connected to a suction line 17 or a pressure line 18 via a valve 16 will. After inserting the stator, the container is closed and the Suction line 17 evacuated. Then the valve 13 is opened and the container with impregnation 19 (Fig. 4) filled until the stator is completely covered. The suction line is then closed with the valve 16.

Als Imprägnierungsmasse kann Natriumsilikat, Kaliumsilikat o. dgl. dienen. Natriumsilikat ist vorzuziehen, da es verhältnismäßig billig ist und eine ausgezeichnete Umhüllung und feste Verbindung ergibt. Die Natriumsilikatlösung wird vorteilhaft in einem Mischungsverhältnis Na₂O zu SiO₂ = 1: 3,25 mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,37 benutzt.Sodium silicate, potassium silicate or the like can serve as the impregnation compound. Sodium silicate is preferred because it is relatively inexpensive and gives excellent cladding and strong bonding. The sodium silicate solution is advantageously used in a mixing ratio of Na ₂ O to SiO ₂ = 1: 3.25 with a specific weight of about 1.37.

Es können aber auch andere Lösungen mit anderem spezifischen Gewicht gewählt werden.However, other solutions with a different specific weight can also be selected.

Hierauf wird der Behälter 9 mit der Druckleitung 18 verbunden und einem Druck von 7 at während 1 Stunde ausgesetzt; bei höherem Druck kann die Zeit entsprechend verkürzt werden. Die Imprägnierungsmasse dringt dadurch in den Stator durch die Schlitze 3 ein und benetzt die Drähte und den Füllstoff.The container 9 is then connected to the pressure line 18 and a pressure exposed to 7 atm for 1 hour; at higher pressure the time can be shortened accordingly will. As a result, the impregnation compound penetrates the stator through the slots 3 and wets the wires and filler.

Abb. 3 zeigt in vergrößertem Maßstabe einen Schnitt durch eine Wicklung nach dem Hinzufügen des Füllstoffes, während Abb. 5 die gleiche Wicklung nach der Behandlung mit der Tränkungsmasse darstellt.Fig. 3 shows, on an enlarged scale, a section through a winding after it has been added of the filler, while Fig. 5 shows the same winding after treatment with the Represents impregnation compound.

Nach der Imprägnierung wird der Stator herausgenommen und in einen elektrisch beheizten Backofen gelegt, der so eingerichtet ist, daß die Wärmebehandlung in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum vorgenommen wird (Abb. 6). Die Temperatur des Backvorganges wird so eingestellt, daß das Cellulosematerial zerfällt und die Imprägnierungsmasse sich mit dem inerten Füllstoff und dem Cellulosematerial verbindet. Eine Temperatur von 400⁰C hat sich dafür als geeignet erwiesen, jedoch ist das Verfahren nicht nur auf diese Temperatur beschränkt. After impregnation, the stator is removed and placed in an electrically heated oven, which is set up so that the heat treatment is carried out in an inert atmosphere or in a vacuum (Fig. 6). The temperature of the baking process is set so that the cellulose material disintegrates and the impregnation compound combines with the inert filler and the cellulose material. A temperature of 400 ^° C. has proven to be suitable for this, but the process is not limited to this temperature only.

Während der Wärmebehandlung in der inerten Atmosphäre zerfällt das Cellulosemate- go rial, das die Wicklungsdrähte umgibt, in eine unbestimmte Masse, die aber ein ausgezeichnetes Isolationsmaterial bildet. Gleichzeitig verbindet sich der Füllstoff mit der Imprägnierungsmasse und bildet eine gute Umhüllung für die zerfallene Drahtisolierung. Wesentlich ist, daß die Wärmebehandlung in Abwesenheit von Luft erfolgt, da sonst das Cellulosematerial, das die Leiter umgibt, nicht in geeigneter Weise zerfällt, sondern oxydiert und unter Umständen sogar verbrennt.During the heat treatment in the inert atmosphere, the cellulose material disintegrates rial, which surrounds the winding wires, into an indefinite mass, but which is an excellent one Forms insulation material. At the same time, the filler bonds with the impregnation compound and forms a good cover for the crumbled wire insulation. It is essential that the heat treatment is absent by air, otherwise the cellulosic material surrounding the conductors will not be suitable decays, but oxidizes and under certain circumstances even burns.

In Abb. 7 ist in größerem Maßstabe der Zustand einer Wicklung nach der Wärmebehandlung dargestellt.Fig. 7 shows, on a larger scale, the state of a winding after heat treatment shown.

Der Stator wird darauf zum zweiten Male imprägniert und gebacken. Die zweite Imprägnierung erhöht die mechanische Festigkeit des zerfallenen Cellulosematerials,· da die Tränkungsmasse gleichsam als Bindemittel von dem Cellulosematerial aufgenommen wird. Das Imprägnieren und Backen kann noch öfter vorgenommen werden, jedoch dürfte für gewöhnlich eine zweimalige Behandlung ausreichend sein.The stator is then impregnated and baked a second time. The second impregnation increases the mechanical strength of the disintegrated cellulose material, since the impregnation compound is taken up as a binder by the cellulose material. The impregnation and baking can be done more often, but should usually two treatments will be sufficient.

Bisweilen kann es nach der letzten Wärmebehandlung erwünscht sein, die noch bestehenden winzigen Poren der Wicklungen mit einer geschmolzenen anorganischen Isoliermasse von ziemlich hohem Schmelzpunkt, d. h. über etwa 100⁰C,und unter etwa 600⁰C, die in Wasser _gar nicht oder nur in geringem Maße löslich ist, zu verschließen. Hierfür eignen sich be-Sometimes it may, after the final heat treatment to be desired, the remaining tiny pores of the windings with a molten inorganic insulating material of very high melting point, ie, above about 100 ⁰ C, and low below about 600 ⁰ C, in water _gar or only in Dimensions is soluble to seal. Suitable for this are

sonders Bleiborat, Bleichlorid, Schwefel u. dgl. Diese letzte Imprägnierung, die in der Luft trocknen kann, macht die elektrischen Teile gegen Feuchtigkeit unempfindlich und erhöht ihre Festigkeit.especially lead borate, lead chloride, sulfur and the like. This last impregnation, which is in the air can dry, makes the electrical parts insensitive to moisture and increases their firmness.

Wicklungen, die erfindungsgemäß behandelt und isoliert werden, besitzen eine große Hitzebeständigkeit und sind gegen Schmieröl unempfindlich. Sie widerstehen auch den chemi-Windings which are treated and insulated according to the invention have a high level of heat resistance and are insensitive to lubricating oil. They also withstand the chemical

lp sehen Angriffen von gewissen Kühlmitteln, z.B. Schwefeldioxyd, Methylchlorid, Ameisensäuremethylester u. dgl., so daß die Wicklungen besonders für elektrische Teile von Kühlmaschinen geeignet sind.lp see attacks from certain coolants, e.g. Sulfur dioxide, methyl chloride, methyl formate and the like, so that the windings are particularly are suitable for electrical parts of refrigeration machines.

Claims

Patent claims:

i. Method of isolating electrical windings by filling in the spaces with an inert ■ inorganic filler and a silica-containing impregnation compound, characterized in that, after the cavities have been filled, the winding covered with cellulose material with the filler, e.g. B. silica, the winding in an evacuated container impregnated with a sodium or potassium silicate solution, then in the same container exposed to high pressure for a long time and finally in an electrically heated one Furnace in an inert atmosphere or in a vacuum at a temperature of 300 to 400 ° C baked and then impregnated several times and with heat if necessary is treated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the impregnation with a pressure of about 7 atm for a time of about 1 hour.

3. The method according to claim 1, characterized in that the winding after the heat treatment with an air-drying, inorganic insulating layer whose melting point is above. 100 and below 600 ⁰ C is provided.

1 sheet of drawings