DE610043C

DE610043C - Method of isolating electrical coils

Info

Publication number: DE610043C
Application number: DE1930610043D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1929-02-26
Filing date: 1930-02-27
Publication date: 1935-02-28

Description

Verfahren zur Isolierung elektrischer Spulen Die Erfindung betrifft elektrische; und zwar insbesondere elektromagnetische Spulen, deren Wirkungsgrad durch ein verbessertes Wicklungs- und Isolierverfahren erhöht wird, so daß sie den Einflüssen von Feuchtigkeit, Schmutz usw., besonders aber starken Erschütterungen, in hohem Maße widerstehen.Methods of Isolating Electrical Coils The invention relates to electrical; and in particular electromagnetic coils, their efficiency is increased by an improved winding and insulation process, so that they the Influences of moisture, dirt, etc., but especially strong vibrations, to a great extent resist.

Bei der Herstellung von Spulen für elektrische Maschinen, Geräte u. dgl. ist es bisher üblich gewesen, entweder besponnene Drähte in Lackschichten einzubetten oder die nicht isolierten Windungen mehr oder weniger in Asbestlagen einzubetten und dann vollständig von einer Isoliermasse, der Natriumsilikat und Metalloxyd als Bindemittel beigegeben sind, zu umgeben. Ferner ist bekannt, die nicht isolierten Windungen auf eine Lage unvulkanisierten Gummi zu bringen, diese mit einer weiteren Lage unvulkanisiertem Gummi zu umgeben. und die einzelnen Gummilagen dann infolge ihres Gehaltes an freiem Schwefel zu einem festen Isolierblock zu vulkanisieren. Auch kann nach einem weiteren Verfahren die Isolation aus einer mit Paraffin imprägnierten Asbestlage bestehen, die von einer zweiten, ebenfalls -.mit Paraffin imprägnierten Asbestschicht umgeben ist und der dann als äußere Isolation ein Trockenfirnis folgt. Derartige Verfahren erweisen sich jedoch mehr oder weniger als unzureichend, da einerseits Spulen obiger Bauart verhältnismäßig groß und für bestimmte Zwecke unbrauchbar werden, andererseits bei hohen Belastungen infolge der schlechten Wärmeableitung Temperaturen erreichen, welche die Isoliermasse zum Schmelzen bringen und in den Zwischenräumen der Spulen häufig Hohlräume entstehen lassen, wodurch die Spulen mechanisch geschwächt und die Leiter atmosphärischen Einflüssen ausgesetzt werden. Treten außerdem noch Erschütterungen auf, so kann eine Verlagerung der Windungen und damit eine Beschädigung der Spulenisolation stattfinden.In the manufacture of coils for electrical machines, devices and the like. Like. It has hitherto been customary to either embed spun wires in layers of lacquer or embed the uninsulated turns more or less in layers of asbestos and then completely from an insulating compound, the sodium silicate and metal oxide as Binders are added to surround. It is also known that the non-isolated To bring turns on a layer of unvulcanized rubber, this with another Able to surround unvulcanized rubber. and then the individual rubber layers as a result vulcanize their free sulfur content into a solid insulating block. According to a further method, the insulation can also be made from a paraffin-impregnated Asbestos layer consisted of a second, also -.impregnated with paraffin Asbestos layer is surrounded and which is then followed by a dry varnish as external insulation. However, such methods prove to be more or less inadequate because on the one hand, coils of the above type are relatively large and unusable for certain purposes on the other hand at high loads due to poor heat dissipation Reach temperatures that melt the insulation and in the Gaps between the coils often create cavities, thereby creating the coils mechanically weakened and the conductors exposed to atmospheric influences. If there are also vibrations, the windings may shift and thus damage to the coil insulation can take place.

Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Isolierkörpern durch Pressen eines erhitzten Gemenges von gepulvertem Isolierstoff, z. B.- Kalk, Gips, Magnesit, Quarz u. dgl., und Bitumen vorgeschlagen worden. Für die Isolierung von elektrischen Spulen ist eine derartige Isoliermasse infolge ihroer Sprödigkeit nicht geeignet.It is also a method of manufacturing insulating bodies Pressing a heated mixture of powdered insulating material, e.g. B.- lime, gypsum, Magnesite, quartz and the like, and bitumen have been proposed. For the isolation of Electric coils are not such an insulating compound due to their brittleness suitable.

Es ist auch vorgeschlagen worden, Serpentin oder Speckstein unter,Verwendung eines Bindemittels, wie Leinölfirnis, Teerrückstände, Paraffin oder Wasserglas, zu einer Isoliermasse zu verarbeiten. Als Bindemittel sind auch Harze, wie z. B. Schellack oder Paraffin, als geeignet angegeben worden. Alle diese Isoliermassen haben den Nachteil, daß sie entweder sehr spröde sind und auch an den zu isolierenden -Körpern, insbeson= dere bei hohen Temperaturen, schlecht anhaften, oder sie sind schlechte Wärmeleiter, so daß die damit isolierten Wicklungen oder Spulen infolge der erforderlichen starken Leiterquerschnitte sehr groß ausfallen. - .It has also been suggested using serpentine, or soapstone, too a binding agent such as linseed oil varnish, tar residues, paraffin or water glass, to be processed into an insulating compound. As a binder are also Resins such as B. shellac or paraffin has been indicated as suitable. All these Insulating compounds have the disadvantage that they are either very brittle and also stick the bodies to be insulated do not adhere well, especially at high temperatures, or they are poor conductors of heat, so that the windings or insulated with them Coils turn out to be very large due to the required thick conductor cross-sections. -.

Diese Nachteile könndn-dadurch vermieden werden, daß erfindungsgemäß als Isolations-und Bindemittel eine aus etwa 400/0 Asphalt und etwa 6o % gLpulvertem aufsaugefähigem Speckstein bestehende plastische A_ sphaltmischung verwendet wird, die die Zwischenräume zwischen den einzelnen Teilen ausfüllt. .These disadvantages can be avoided in accordance with the invention as insulation and binding agent one made of about 400/0 asphalt and about 60% gel powder absorbable soapstone is used, which fills the spaces between the individual parts. .

Eine mit einer derartigen Isolierung versehene Spule erfüllt alle an sie zu stellenden Anforderungen, indem sie durch ihre mechanische Festigkeit ein sicheres Halten der Windungen bedingt, einen relativ kleinen Raumfaktor besitzt und mit einer hochwertigen Isolationsmasse versehen ist, die einen gleichmäßigen Wärmeausgleich und eine gute Wärmeableitung ermöglicht, so daß die Spule selbst unter hoher Belastung bei verhältnismäßig niedriger Temperatur arbeitet, wodurch andererseits erhebliche Ersparnisse an Kupfer erzielt werden. Ferner erfolgt vermöge der plastischen Eigenschaft des Isoliermaferials. die Ausdehnung des Leiters ohne Bildäng von Hohlräumen, so .daß eine Herabsetzung des Wärmeausstrablungsvermögens der Spule nicht eintreten kann. Auch können infolge der guten Plastizität des Isoliermaterials Erschütterungen u. dgl. die Windungen der -Spüle nicht "verlagern, so daß dadurch jede -Gefahr einer Beschädigung der Leiterisolation vermieden ist.A coil provided with such insulation fulfills all of them requirements to be placed on them by their mechanical strength a secure holding of the windings requires a relatively small space factor and is provided with a high-quality insulation compound that ensures an even Allows heat compensation and good heat dissipation, so that the coil itself works under high load at relatively low temperature, whereby on the other hand, considerable savings in copper can be achieved. Furthermore, assets are made the plastic property of the insulating material. the expansion of the conductor without Image length of cavities, so that a reduction in the heat dissipation capacity the coil cannot enter. Also due to the good plasticity of the insulating material Shocks and the like do not "shift the coils of the sink, so that any risk of damage to the conductor insulation is avoided.

.. -In-'der@ Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel .des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar :zeigt Abb. i.- den Querschnitt einer:-Spule, wie. sie besonders bei Elektromagneten- für :magnetische Erzaufbereitung u: dgr- Verwendung. findet, und :Abb. 2= einen Teil dieser Spule in vergrößertem Maßstabe. -Der: Spulenkörper besitzt eine. zylindrische Wicklungsfläche iu: mit. Endflanschen i i und r.2'-.die den erforderlichen Wicklungsraum für -den,:Leiter vorsehen.:. Der @pulenkörper-i4 kann=aus:eineni geeignetenMaterial, beispielsweise -aus Metallblech, hergestellt sein, dem dann eine . Wicklungsfläche i3 .aus: Glimme= aufliegt. . ... -In-'der @ drawing is an embodiment of the subject of the invention illustrated, namely: shows Fig. i.- the cross-section of a: -coil, like. she especially for electromagnets for: magnetic ore processing and use. finds, and: Fig. 2 = part of this coil on an enlarged scale. -The: bobbin owns a. cylindrical winding surface iu: with. End flanges i i and r.2 '-. The Provide the necessary winding space for -the,: conductor.:. The @ pulenkkörper-i4 can = made of: a suitable material, for example sheet metal be, then one. Winding area i3. Off: Glimme = on. . .

: .Zur -I@eräbsetzung des Raumfaktors wird die Spule: vorzugsweise mit Lackdraht oder oxydiertem .Aluminiumdraht bewickelt, wodurch zugleich auch die Wärmeausstrahlung der:. Spule -im Gegensatz zu den mit Asbest, Baumwolle u. dgl. isolierten Drähten wesent lich gesteigert wird.: .To -I @ eräbsetzung the space factor is the coil: preferably wound with magnet wire or oxidized .Aluminiumdraht, whereby at the same time also the heat radiation of the:. Coil -in contrast to the wires insulated with asbestos, cotton and the like is significantly increased.

Die Aspbaltrnischung wird entsprechend den einzelnen Drahtlagen nacheinander aufretragen. Für die erste Lage dient gemäß Zeichnung die Asphaltschicht 16, die in einer geeigneten Art, beispielsweise mittels eines Pinsels, auf, den Spulenkörper aufgetragen und in die dann die erste Drahtlage eingebettet :wird. , . Die Zwischenräume zwischen den einzelnen Windungen werden hierauf mit der Asphaltmischung ausgefüllt und mit einem Band i j aus Baumwolle u. dgl. umwickelt. Dieses Band ist nicht unbedingt erforderlich, jedoch wünschenswert, um Beschädigungen der Lackdrähte durch gegenseitige Reibung während des Aufwickelns zu vermeiden. Außerdem schützt das Band die Asphaltmasse während des Aufwickelns und verhindert diese im Falle des Weichwerdens vor dem Abfließen. Das Band wird zweckmäßig getrocknet, um die Feuchtigkeit auszutreiben, und dann mit einem geeigneten Asphaltlack getränkt, der das Band nach seiner Behandlung elastisch läßt.The asphalt mixture is successively based on the individual wire layers applied. According to the drawing, the asphalt layer 16 is used for the first layer in a suitable manner, for example by means of a brush, on the bobbin applied and in which the first wire layer is then embedded: is. ,. The spaces in between between the individual turns are then filled with the asphalt mixture and wrapped with a ribbon i j made of cotton and the like. This tape is not essential required, but desirable, to prevent damage to the enameled wires by mutual Avoid friction during winding. The tape also protects the asphalt mass during winding and prevents this in the event of softening before draining. The tape is conveniently dried to drive off the moisture, and then Impregnated with a suitable asphalt varnish, which makes the tape elastic after its treatment leaves.

Auf das Band r7 wird dann eine weitere Asphaltlage 18 aufgetragen und in diese die zweite Drahteinlage eingebettet, und zwar derart, daß ihre Windungen zwischen diejenige der ersten Lage zu liegen kommen, wodurch ein hoher Wicklungsfaktor erreicht wird. Die zweite Lage wird ebenfalls mit einem weiteren Band'ig aus Baumwolle o. dgl. umwickelt. In gleicher Weise wird- bei den folgenden Lagen 'verfaliren;-Nach der _ Bewicklung wird die Spule gleichzeitig Druck und Hitze ausgesetzt, wodurch die flüchtigen Bestandteile ausgetrieben werden und die Isoliermasse zu einer kompakten homogenen Masse zusammenschmilzt. Vorzugsweise erhitzt man die Spule in Abständenf damit die flüchtigen Bestandteile nicht zu heftig, ausgetrieben werden. Bei Spulen bestimmter Größe wird ein günstiges Ergebnis dadurch erzielt,- daß man beispielsweise die- Spule -anfangs etwa 4o-Minuten lang auf-, etwa -i2o° C -erhitzt, dann, etwa -60 Minuten lang abkühlt,,. 3vieder_. auf etwa i 6o° C erhitzt, dann ungefähr * ioo. Minuten lang. abkühlt-,lind schließlich -auf -ungefähr 20o° C erhitzt: Heiztemperatur soyvie Dauer der Erwärmung und Abkühlung können selbstverständlich entsprechend der Spulengröße verändert werden. :- Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung mittels eines durch die Spule geschickten elektrischen Stromes.Another layer of asphalt 18 is then applied to the strip r7 and embedded in this the second wire insert, in such a way that its turns come to lie between those of the first layer, creating a high winding factor is achieved. The second layer is also made of cotton with another band or the like wrapped. In the same way - will fall in the following positions; - after The winding is subjected to pressure and heat at the same time, whereby the volatile constituents are driven out and the insulating compound becomes compact homogeneous mass melts together. The coil is preferably heated at intervals so that the volatile components are not driven out too violently. With coils of a certain size, a favorable result is achieved by, for example, the coil - initially for about 40 minutes - heated to about -i2o ° C, then, about Cools down for 60 minutes. 3vieder_. heated to about 160 ° C, then about * ioo. Minutes. cools down, then finally heated up to about 20o ° C: heating temperature soyvie duration of heating and cooling can of course be changed accordingly the coil size can be changed. : - Preferably the heating takes place by means of an electric current sent through the coil.

Der Druck, der während des Erhitzens und Abkühlens auf die Spulen wirkt, kann mechanisch oder hydrostatisch erfolgen, und zwar entweder durch Gewichte oder in für hydrostatische Drücke vorgesehenen _ Behältern. Durch eine derartige Wärme- und Druckbehandlung werden die Spulen völlig kompakt in eine homogene feste Masse eingebettet. Hierauf werden die -Spulen ungefähr 12 Stunden lang bei etwa i20° C gebacken, wobei jedoch die Daten entsprechend der Spulengröße geändert werden können. Nach der Abkühlung ist die Asphaltmischung derart erhärtet, daß sie die einzelnen Drahtlagen fest zusammenhält. Die äußere Spulenoberfiäche wird dann zweckmäßig von einer Glimmerschicht bedeckt, die durch Einbiegen der seitlichen Flanschen der Spulen gesichert werden kann. Die gesamte äußere Oberfläche der Spule wird schließlich mit einem geeigneten Schutzlack versehen.The pressure exerted on the coils during heating and cooling acts, can be done mechanically or hydrostatically, either by weights or in containers designed for hydrostatic pressures. By such heat and pressure treatment make the coils completely compact in one homogeneous solid mass embedded. The reels will then last about 12 hours long baked at about i20 ° C, but the data according to the size of the bobbin can be changed. After cooling, the asphalt mixture has hardened in such a way that that it holds the individual layers of wire tightly together. The outer coil surface is then expediently covered by a layer of mica, which by bending the lateral Flanges of the coils can be secured. The entire outer surface of the coil is finally provided with a suitable protective varnish.

Claims

HATENTAN51'RÜC11L: i. Method of isolating electrical coils, especially electromagnetic coils, the atmospheric influences and strong Are subject to vibrations, characterized in that as insulation and Binder one of about 400, 'o asphalt and about 600 / a powdered, absorbent Soapstone existing plastic asphalt mix is used to fill the gaps between the individual parts. '

2. The method according to claim r, characterized characterized in that the individual insulating layers with strips of cotton o. Like. Be wrapped.

3. The method according to claim x and 2, characterized in that that the coils are heated to drive off the volatile constituents of the asphalt mix and at the same time being put under pressure; to make the asphalt mix into a compact one to melt homogeneous mass, after which the coils are then baked.