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Verfahren zum Lackieren bzw. Imprägnieren von elektrischen Wicklungen
oder Trägern elektrischer Wicklungen Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Lackierung elektrischer Wicklungen.
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Die Erfindung ist besonders auf das Lackieren von Rotoren oder Ankern
anwendbar, um diese mit Lack zu überziehen und zu imprägnieren. Daher wird im folgenden
die Erfindung in bezug auf diese Anwendung beschrieben. Es war bisher üblich, Anker
in Lack während einer verhältnismäßig langen Zeit einzutauchen, um den Lack in die
Zwischenräume der Anker so vollständig wie möglich durch die Wirkung der Erdschwere
oder Kapillarität eindringen zu lassen. Dies wird zuweilen dadurch bewirkt, daß
man die Anker in einen Tank bringt, den Tank evakuiert, den Lack in den evakuierten
Tank fließen läßt und hierauf auf das Lackbad Druck stellt. Die Anker werden hierauf
senkrecht aufgehängt, um den Überschuß an Lack abfließen zu lassen. Darauf wird
der Lack eingebrannt, um das Lösungsmittel zu verdampfen und die Lackschicht zu
oxydieren oder im Falle von Harzlacken, die durch Wärme umwandelbar sind, den Harzüberzug
zu härten.
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Diese Verfahren waren nicht vollständig befriedigend, teils, weil
die Verteilung des Lacks unvollständig ist als Folge z. B. von urgenügender Durchdringung
an einzelnen Stellen, von ungenügender Verteilung, wie sie durch übermäßiges Ablaufen
des Lacks von einigen Stellen und Ansammlung eines Überschusses an anderen während
des Ablaufens und zu Beginn des Einbrennens verursacht wird, oder aus anderen Gründen.
Besondere
Schwierigkeiten ergaben sich aus der Neigung des Lösungsmittels,
rasch an der Oberfläche des Ankers zu verdampfen, so daß eine mehr oder weniger
gehärtete oder eingebrannte Oberflächenschicht des Lacks gebildet wird, die das
Entweichen des Lösungsmittels aus dem Lack im Innern des Ankers verzögert. Als Folge
hiervon können sich Hohlräume in der Wicklung bilden, die die elektrischen Eigenschaften
verschlechtern und die selbst das Zurückweisen des Ankers bei der Abnahme verursachen
können. Als Folge war es notwendig, die Anker während einer langen Zeit zu erhitzen,
wobei selbst Härtungszeiten von 48 Stunden vorkamen. Lange Ablaufzeiten, z. B. von
i/2 Stunde waren ebenfalls notwendig. Große Mengen an Lack gingen durch Ablauf verloren.
Außer den zeitraubenden Arbeitsgängen und der Möglichkeit urivollkommener Ergebnisse
war auch das Verfahren mangelhaft, da Teile, wie z. B. Achsen, Schraubengewinde
u. dgl., die keinen Lacküberzug benötigen, auch lackiert werden und die Lackschicht
von diesen entfernt werden muß, bevor die Anker benutzt werden können. Dies erfordert
eine Nachbehandlung von Hand, die Zeitverlust und erhöhte Kosten zur Folge hat.
Alle diese Umstände trugen dazu bei, Zeit und Lack bei dem bisherigen Verfahren
zu vergeuden, dieses erheblich zu verteuern, und außerdem war das Verfahren im allgemeinen
unbefriedigend.
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Das Lackieren oder Imprägnieren von anderen Teilen elektromagnetischer
Maschinen, wie z. B. Statoren, verschiedenen Arten von Spulen u: dgl., wird von
ähnlichen mitgeteilten Nachteilen begleitet.
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Es sind Versuche ausgeführt worden, Anker zu lakkieren, indem diese
in einem Lackbad derart gedreht werden, daß nur der Körper des Ankers eingetaucht
wird und indem man hierauf das Ablaufen bewirkt, während der Anker gedreht wird.
In einigen Fällen wurde der Anker vorgewärmt, aber nur bis zu einer relativ niedrigen
Temperatur, z. B. 95' C, wegen der Gefahr einer Härtung der hartbaren synthetischen
Harze, die in einigen Lacken verwendet werden, und um vorzeitiges Verdampfen des
Lösungsmittels zu verhindern. Es wurde gefunden, daß das Eindringen des Lacks durch
die Wicklungen allgemein sehr schlecht ist. Versuche, solche eingetauchten Anker
zu härten, entweder mit oder ohne Drehung, waren aus dem Grunde nicht erfolgreich
und unpraktisch, da auch in diesem Falle der Lack an der Oberfläche trocknet und
das Lösungsmittel im Innern zurückhält.
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Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zum Lackieren
oder Imprägnieren mit Lack von elektrischen Wicklungen, beispielsweise Ankern und
anceren Teilen elektromagnetischer Maschinen, das einfach, leicht auszuführen, wirtschaftlich
und wirksamer als das frühere Verfahren ist, das besseres Haften des Lacks bewirkt
und das im Vergleich mit dem früheren Verfahren Lackverluste ausschließt, die Härtungszeit
außerordentlich abkürzt und bessere Ergebnisse mit größerer Sicherheit und Regelmäßigkeit
liefert.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, das insbesondere
mit größerer Sicherheit und Regelmäßigkeit gleichmäßigere und vollständigere Imprägnierung
von elektrischen Wicklungen bewirkt, als sie nach den bisherigen Verfahren erhalten
wurde. Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, gewisse elektrische
Teile, z. B: bewickelte A_-kerkörper, zu lackieren, das die obenerwähnten Vorteile
unseres Verfahrens aufweist und das die Verwendung von Isolationsteilen erübrigt,
die bisher notwendig waren.
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Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lackieren oder Imprägnieren
von elektrischen Wicklungen, beispielsweise von Läufern oder Ankern, mit Isolierlack,
der aus einer Lackgrundlage und einem Lösungsmittel besteht, durch Erhitzen des
zu lackierenden Gegenstands, Überziehen und Imprägaieren " des erhitzten Gegenstands
mit dem Lack, Entfernen des Gegenstands aus dem Lackbad und Einbrennen des Lacks,
indem man den Gegenstand vor seiner ersten Berührung mit dem Lack auf eine genügend
hohe Temperatur erhitzt, um das Lösungsmittel aus dem am Gegenstand haftenden Lack
auszutreiben oder zu verdampfen, und die Berührung Ces Gegenstands mit dem Lack
beendet, bevor der letztere sich unter eire Temperatur abgekühlt hat, bei der das
Lösungsmittel nicht verdampfen würde, so daß der Gegenstand mit einer im wesentlichen
lösungsmittelfreien Lackschicht überzogen und imprägniert wird, indem lange Ablaufzeiten
vermieden werden.
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Wir haben gefunden, und hierauf gründet sich die vorliegende Erfindung,
daß elektrische Wicklungen, z. B. Ankerwicklungen, schneller, befriedigender und
wirtschaftlicher als gemäß dem oben beschriebenen früheren Verfahren lackiert werden
können, indem man sie auf eine solche Temperatur erhitzt, daB, wenn sie mit Isolierlack
überzogen werden, das Lösungsmittel rasch aus der Lackschicht oder dem Lacküberzug
verdampft wird, und hierauf lackiert und einbrennt, wobei der Lack vollkommen am
Gegenstand haftet. Der Anker oder eine andere Wicklung wird mindestens auf eine
Temperatur erhitzt, die dem Siedepunkt des im Lack verwendeten Lösungsmittels entspricht,
und es kann hoch genug erhitzt werden, um die Härtung der durch Wärme umwandelbaren
Lacke einzuleiten. Der auf diese Weise erhitzte Gegenstand wird hierauf lakkiert,
z. B. indem man ihn in ein Lackbad taucht, aus dem er vorzugsweise gezogen wird,
bevor er sich wesentlich abgekühlt hat, d. h. solange er hoch erhitzt ist, und hierauf
wird er eingebrannt. Auf diese Art wird die Wicklung mit Lack überzogen und imprägniert,
der im wesentlichen von Lösungsmitteln frei ist und der an Ort und Stelle ohne wesentlichen
Lackverlust eingebrannt wird.
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Um ins einzelne zu gehen, sind die Lösungsmittel und die Harze, die
bei der Herstellung von Isolierlacken verwendet werden, sehr verschieden. Daher
hängt die Temperatur, auf der die Wicklung anfänglich erhitzt wird, von dem besonderen
Lack ab, der verwendet wird, und besonders von dem Lösungsmittel, das er enthält,
und von der Masse des Gegenstands. Daher können spezifische Temperaturen oder Temperaturbereiche,
die für alle diese Teile und für alle Lacke verwendet werden, nicht angegeben werden.
Die lackbildenden Bestandteile müssen naturgemäß sorgfältig berücksichtigt werden,
um vorzeitige Reaktion oder Härten zu vermeiden. Im Falle eines Lacks, der ein hartbares
Koreensatiorsprodukt vom Phe-olfo:-maldehydtypund
Erdölpetr(,leum
als Lösungsmittelenthält, genügt es beispielsw,;ise, die Anker auf ungefähr 135
bis i5o ° C zu erhitzen.
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Vorzugsweise wird das Erhitzen durch Ultrarotsti'ahlen bewirkt, obgleich
es auch auf andere bekannte Art ausgeführt werden kann, z. B. durch Ströme, die
in der Wicklung induziert werden und von einer Frequenz sind, die geeignet ist,
die nötige Wärme bis zur nötigen Tiefe zu erzeugen.
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In den meisten Fällen wird die erhitzte Wicklung durch ein Lackbad
vorzugsweise bewegt, während die Wicklung langsam darin gedreht wird, weil auf diese
Weise leicht ein gleichmäßiges Haften des Lacks und eine rasche Entfernung des Lösungsmittels
leicht erzielt werden. Bei Berührung der erhitzten Wicklung mit dem Lackbad beginnt
das Lösungsmittel rasch zu verdampfen oder wegzukochen, insbesondere durch die Einwirkung
der Hitze der Wicklung aus dem Lacküberzug, der beim Auftauchen aus dem Bad an ihm
haftet. Das Endergebnis ist das Überziehen und Imprägnieren der@@'icklung mit Lack,
der imwesentlichen löstingsmittelfrei ist. Ein wichtiges Merkmal des Verfahrens
besteht darin, daß der Anker oder eine andere Wicklung so langsam in dem Lackbad
gedreht wird, daß der Lack, der an ihm haftet, nicht hiervon abgeschleudert wird.
Bei genügend langsamer Drehung genügt in einigen Fällen eine einzige Drehung der
Anker durch das Lackbad, um genügend Lack für den beabsichtigten Zweck aufzutragen.
Ferner soll die Wicklung, wie oben erwähnt, aus dem Lackbad entfernt werden, während
sie noch hoch erhitzt ist, z. B. während sie noch auf einer Temperatur ist, die
über dem Siedepunkt des Lösungsmittels liegt. Die Oberfläche des Bades wird so eingestellt,
daß der Teil, der lackiert werden soll, darin bewegt wird, wobei vermieden wird,
daß Achsen und andere Teile von Ankern oder andere Bestandteile, die nicht lackiert
werden brauchen, lakkiert werden.
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Der Anker o. dgl. wird hierauf aus dem Lackbad entfernt (oder das
Bad wird von dem Anker gesenkt) und eingebrannt, vorzugsweise indem man ihn weiter
langsam genug dreht, um ein zentrifugales Abschleudern eines Teils des Lacks zti
vermeiden. Das Erhitzen wird auf beliebige Weise durchgeführt, z. B. durch Ultrarotstrahlen.
Vor dem Einbrennen kann er, falls erwünscht, sehr kurz gedreht werden.
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Der lösungsfreie Lacküberzug dringt rasch und gleichmäßig in die Wicklungen
von Ankerspulen, Staturen u. dgl. ein. Da wenig oder kein Lösungsmittel aus ihnen
zu verdampfen ist, werden die Schwierigkeiten der Erhitzung, die in dem früheren
Verfahren beobachtet wurden, vollkommen vermieden, so daß bei dem Verfahren gemäß
der vorliegenden Erfindung sich keine gehärtete Haut auf der Oberfläche bildet und
in allen Fällen der Lack, der eindringt, vollkommen lösungsmittelfrei ist. Infolge
der in ihrverbliebenen Hitze erfolgt das Härten des Lacks ebenfalls durch die gesamte
Wicklung hindurch anstatt von der Oberfläche nach innen, wie es in dem früheren
Verfahren üblich war. Das Ergebnis ist, daß das Härten in einem Bruchteil der Zeit
durchgeführt wird, die erforderlich ist, wenn diese Teile gemäß den früheren oben
beschriebenen Verfahren behandelt werden. Die Erfahrung hat tatsächlich gelehrt,
daß zusätzlich zu den oben erwähnten großen Vorteilen die Teile, die gemäß dem vorliegenden
Verfahren behandelt wurden, eine bessere Verteilung des Lacks zeigen, als wenn sie
gemäß der früheren Verfahren eingetaucht werden, und daß ein größerer Anteil des
für die Anker verwendeten Lacks an dem Anker haftet und in ihn eindringt. Allgemein
gesprochen gibt es keinen merklichen Ablauf bei dem Verfahren gemäß der Erfindung,
da der Lacküberzug vollständig an der Wicklung haftet, und die sehr lange Zeit des
Ablaufens, die bisher notwendig war, wird vermieden. Die Erfahrung hat tatsächlich
gezeigt, daß beim Drehen von Ankern während des Lakkierens und Einbrennens der Ablauf
niemals mehr als ein oder zwei Tropfen gelegentlich von einem Anker beträgt. Diese
Ergebnisse bedeuten naturgemäß größere Wirtschaftlichkeit durch Verkürzung der Arbeitszeit
und durch die Tatsache, daß der gesamte Lack wirksam verwendet wird, anstatt ein
wesentlicher Anteil des Lacks durch Ablaufen verlorengeht. Die Erfahrung hat ferner
gezeigt, daß keine merklichen Lackverluste auftreten, auch wenn die Wicklungen ohne
Drehung in das Lackbad getaucht werden, falls sie sonst gemäß unserer Erfindung
behandelt werden können.
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Sollte es aus irgendeinem Grunde erwünscht sein, können die Arbeitsstufen
wiederholt werden, indem man den erhitzten Anker, während er noch heiß ist, direkt
in dasselbe oder in ein anders Lackbad einführt, ihn hierin dreht, nach Entfernen
aus dem Bad ihn kurz weiterdreht und ihn erhitzt, während er gedreht wird.
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Als Beispiel wird im folgenden das Lackieren von Ankern für Motoren
von Flugzeugkraftstoffpumpen beschrieben. Diese Anker hatten im ganzen eine Länge
von 14 cm. Sie wurden mit einem härtbaren Phenolformaldehydlack behandelt, der Erdpetroleum
als Lösungsmittel enthielt. Die Anker wurden auf eine Temperatur von ungefähr i5o
° C 15 Minuten erhitzt, mit einer Geschwindigkeit von einer Umdrehung pro Minute
in dem Lack gedreht, während zweier Minuten nach Entfernen aus dem Lackbad langsam
gedreht und 6 Minuten gehärtet, wobei sie langsam gedreht wurden. Nach dem Entfernen
aus dem Härteofen wurden die ersten zwei Verfahrensstufen wiederholt, und der Anker
wurde hierauf gehärtet, während er 12 Minuten gedreht wurde. Die gesamte Zeit, die
erforderlich war, betrug 45 Minuten. Dies ist zu vergleichen mit dem Arbeitsaufwand
von 6 bis 12 Stunden, die für das Tauchen und Ablaufen erforderlich waren bei dem
Verfahren, das früher angewandt wurde. Außerdem war keine Reinigung der gehärteten
Anker notwendig, während die Notwendigkeit der Reinigung von Verlängerungsachsen
und anderen Teilen dieser lackierten Anker nach dem früheren Tauchverfahren einen
bedeutenden Engpaß der Produktion bedeutete.
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Lackverluste durch Ablaufen nach den früheren Tauchverfahren bildeten
einen sehr großen Ausgabeposten. Von insgesamt fünfundzwanzig Ankern, die gemäß
der vorliegenden Erfindung behandelt wurden, liefen nur vier Tropfen Lack ab.
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Anker, die nach dem oben beschriebenen Verfahren behandelt wurden,
bestehen die Geschwindigkeits- und Hitzeprüfung, der diese Artikel vor der Abnahme
unterworfen werden. Anker, die nach dem früheren Tauchverfahren
behandelt
wurden, bestehen nicht gleichmäßig diese Prüfung nach einem Einbrennen von 6 Stunden.
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In Ausführung der Erfindung ist es gewöhnlich wünschenswert, einige
Maßnahmen zur Verhinderung der Änderung des Lackbads durch die absorbierte Hitze
aus den erhitzten Ankern vorzusehen, um vorzeitige und unerwünschte Bindung durch
Wärme oder Entwicklung von zu großer Viskosität durch Verlust an Lösungsmitteln
zu verhindern. Die verschiedenen Maßnahmen, nach denen dies möglich ist, sind Sachverständigen
geläufig. Z. B. können die Anker in einem Lackbad von sehr geringem Volumen gedreht
werden, wobei der Oberflächenspiegel durch gelegentliche oder dauernde Zufuhr von
frischem Lack aufrechterhalten wird, oder es kann ein großes Volumen an Lack verwendet
werden, wobei dieser im Kreislauf gepumpt wird, um durch Kühlung einen urgeeigneten
Temperaturanstieg zu verhindern. Obgleich die Erfindung in bezug auf das Lackieren
von Ankern beschrieben worden ist, ist es aus dem, was gesagt worden ist, verständlich,
daß sie ebenfalls bei der Lackierung von anderen elektrischen Wicklungen angewandt
werden kann, die Imprägnierung mit Isolierlack erfordern. Z. B. kann das Verfahren
gemäß der Erfindung auf das Lackieren von Statoren angewandt werden, und für diesen
Zweck bietet die Erfindung zusätzlich zu den oben geschilderten Vorteilen weitere
Vorzüge. Zu diesem Zweck werden die hervorstehenden oder freien Enden der Wicklung
einwärts in die Ankerhaltebohrungen des Stators gebogen, der hierauf auf die oben
beschriebene Weise behandelt wird, indem man ihn vorzugsweise mit Ultrarotstrahlen
erhitzt und einbrennt. Auf diese Weise werden nur die Wicklung und die benachbarten
Teile lackiert, und die freien Enden der Wicklung oder Leitungen werden weder mit
Lack überzogen noch werden ihre isolierenden Überzüge auf die Temperatur des Metalls
erhitzt. Bei den früheren Verfahren wurden die Leitungen mit Lack überzogen, und
sie wurden der Einbrennhitze des Härteofens ausgesetzt, was dazu führte, daß ihre
isolierenden Überzüge verdarben. Diese beiden Umstände sind unvorteilhaft.
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Das Verfahren kann ebenfalls bei anderen Arten von elektrischen Teilen
angewandt werden. Z. B. können die unbewickelten Ankerkörper auf diese Weise behandelt
werden, um Nuten und Teile, die die Wicklungen halten, mit einer isolierenden Lackschicht
zu versehen. Auf diese Weise werden Textil- oder Isoliereinlagen aus Papier, die
bisher verwendet werden mußten, entbehrlich, wodurch gewisse Arbeitsgänge von Hand
fortfallen und es möglich ist, Anker kleiner zu gestalten. Obgleich es möglich ist,
das Verfahren auf verschiedene Weise durchzuführen, wird jetzt bevorzugt, die Gegenstände
kontinuierlich durch eine Heizkammer, das Lackbad und einen Härteofen zu bewegen,
während sie in der oben beschriebenen Weise gedreht werden. Im Falle von Statoren
und anderen elektrischen Teilen, die nicht mit Achsen versehen sind, kann dies mittels
drehbarer Vorrichtungen durchgeführt werden.
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Folgende Beispiele mögen die Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung
erläutern: i. Anker für Staubsauger von ungefähr 45o kg wurden in ein übliches Bad
auf der Grundlage eines Phenolharzlacks eingetaucht und zweimal eingebrannt, wobei
bei diesen Verfahrensstufen die Anker gedreht wurden. Die Behandlungsdauer betrug
nur 59 Minuten.
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2: Anker mit einem Gewicht von 6,7 kg wurden zweimal in einen hitzebeständigen
modifizierten Phenollack eingetaucht und zweimal eingebrannt. Eine gleichmäßige
Durchdringung des Lacks wurde hierbei erzielt. Nur 63 Minuten waren für dieses Verfahren
erforderlich.
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3. Anker mit einem Gewicht von 10,35 kg wurden wie in Beispiel 2 behandelt.
Das Verfahren erforderte weniger als 9o Minuten.
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4. Anker mit einem Gewicht von 886 kg wurden wie in Beispiel 2 behandelt.
Die erforderliche Zeit betrug 4 Stunden und 37 Minuten.
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5. Statoren mit einem Gewicht von 5,4 kg wurden gemäß der Erfindung
mit und ohne Drehung in einem schwarzen ölharzhaltigen Lack behandelt. Eine gleichmäßige
Durchdringung des Lacks wurde erzielt, wobei die Spulen überall fest in den Nuten
sitzen. 30 g Lack haften an dem Stator. Die Behandlungsdauer unter Drehung
des Ankers betrug nur 34 Minuten, während diese ohne Drehung 40 Minuten dauerte.
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6. Statoren mit einem Gewicht von 6,75 kg wurden in einem härtbaren
modifizierten Phenollack behandelt. Die Behandlung war beim Drehen des Ankers in
weniger als 40 Minuten beendet, während diese ohne Drehung ungefähr 45 Minuten erforderte.