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Verfahren zur Herstellung isolierter Spulen für Elektroraaschinen
Die derzeitige Herstellung von isolierten Spulen, wie Anker- und Statorspulen, für
elektrische Maschinen, wie Motoren und Generatoren, erfolgt durch Biegen des einzelnen
nicht isolierten Leiters in die gewünschte Form und Umwickeln jedes Leiters mit
einem Isolierband. Die isolierten Leiter faßt man dann in :der erforderlichen Menge
zusammen und umwickelt sie noch mal mit einem Isolierband. Diese Art Ader Herstellung
ist sehr zeitraubend und kostspielig. Um zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen,
bedarf es großer Sorgfalt und Geschicklichkeit; bis jetzt hat sich noch kein mechanisches
Verfahren zum Umwickeln der geformten Spulenleiter in der Praxis eingeführt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes #Terfahren, um isolierte
Spulen für Elektromaschinen, Isolierleitungen und verbesserte Anker- und Statorspulen
mit verminderten Kosten herzustellen. ge In den Zeichnungen sind nach dem Verfahren
, -mäß der Erfindung isolierte Leiter in einzelnen Vlerfahrensstufen sowieeinebesondereAusführungsformdesselben
dargestellt.
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Fig. i zeigt in perspektivischer Ansicht eine Ankerspulenseite; Fig.
2 gibt ausschnittweise die Seitenansicht der Ankerspule wieder; Fig. 3 zeigt
das Ende der Spule; Fig. 4 stellt den Aufriß eines nicht gebogenen Leitungsstabes
vor der Umwicklung mit der Isolierfläche dar; Fig. 5, 6, 7 zeigen
aufeinanderfolgen(& Stadien im Umwicklungsprozeß der Leitergruppe;
Fig.
8 bringt -einen Ausschnitt der Ankerspulenseite entlang der Linie
8-8 in Fig. 2; Fig. 9 stellt eine mod71fizierte Ankerspule, eben-falls
der Linie 8-8 in Fig. :2 entlang, dar. Erfindungsgemäß wird ein metallischer
Leiter 2o mit einem flächenförmigen Isoliermaterial 21 in einer dem zu isolieren-den
Leiter entsprechenden Breite umwickelt. Dieses Isoliermaterial besteht aus einem
nur auf einer Seite mit einer elastischen, vulkanisierbaren elektrischen Isolierschicht.2:2
überzogenen Glasgewebe 2-3. Das Glasgewebe muß, in bezug auf die Längsachse des
Leiters, schräg geschnitten sein, d. h. sowohl Längs- als auch Querfäden
des Stoffes sollen einen weniger als go0 betragenden Winkel mit der Längsächse bilden,
und die isolierte Gewebeseite muß dem zu umwickelnden Leiter zugekehrt sein.
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Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen eine erfindungsgemäße Art
des Umwickelns. Der erste Leiter 2o wird in einem iSo"-Winkel umwunden, den zweiten
Leiter legt man parallel zu dem ersten und umwickelt beide Leiter in einem 18o,"-Winkel;
der dritte Leiter wird zur weiteren Umwicklung parallel an den ersten gelegt.
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Auf diese Art kann man jede beliebige Anzahl von Leitern umwickeln.
Man kann aber auch einen Leiter mehrfach umwickeln, bevor man den nächsten Leiter
umhüllt. Man erhält so einen Verband von Leitern, bei dem der erste Leiter auf allen
Seiten mit der elastischen, vulkanisierbaren, elektrischen Isolierschicht 2!2! in
Berührung steht, während jeder weitere Leiter mindestens mit einer Seiteda-s Glasgewebe
213 berührt. Fig. 9 zeigt eine umwickelte Ankerspulengruppe, wobei
aus Deutlichkeitsgründen das Glasgewebe 2,3 und die Isolierschicht 2,:2 vergrößert
dargestellt sind.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die in Fig.
9 gezeigte Ankerspulengruppe in einer erhitzten Form von geeigneter Größe
gepreßt, wodurch die Spule die erforderliche Form und Größe erhält. Dabei wird die
elastische, vulkanisierbare elektrische Isolierschicht:22 zum Fließen gebracht,
so daß aller Leerraum ausgefüllt und der Isolierstreifen zu einem einheitlichen
Gebilde vulkanisiert wird. 'Die gerade Spule wird dann auf beliebige Weise in die
gewünschte Gestalt gebogen. Bei einer solchen Umwicklung der Leiter können diese
ohne Verletzung der Isolierschicht gebogen werden. Die dielektrisch# Eigenschaft
der Isolierschicht an der Biegestelle wird,da;durch auch kaum verändert.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann man die ungepreßten, umwundenen
Leiter noch weiter mit einem Glasband 24, das mit einem geschmeidigen Harz imprägniert
ist, umwickeln. Das Band kann entweder vor oder nach seiner Auf-bringung imprägniert
werden. Es wird zweckmäßig überlappend um die isolierten Leiter geschlungen entsprechend
Fig. 8. Man kann dann durch das Verpressen in der Hitze sowohl die Isolierschicht
vulkanisieren als auch das Harz härten. Durch das imprägnierte Glasband 24 wird
die mechanische Festigkeit und Strapazierfähigkeit der Isolierung erhöht. Nachdem
,der gerade Spulenteil heiß gepreßt ist, kann er in geeignetei Weise in die gewünschte
Form gebogen werden.
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Als elastische, vulkanisierbare elektrische Isolierschicht werden
erfindungsgemäß vorzugsweise Siloxankautschuke verwendet, wie sie im Handel sind.
Man kann jedoch auch andere Isolierstoffe, wie Naturkautschuk, synthetischen
Kautschuk und elastische synthetische Harze mit guten elektrischen Isoliereigenschaften.
dafür verwenden.
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Das die elastische Isolierschicht tragende Glasgewebe muß zur Längsachse
des umwickelten Leiters schräg liegen. Zweckmäßig sollten die Längsfäden des Gewebes
annähernd einen Winkel von 45' mit der Leiterachse bilden, vor allem dann, wenn
der umwickelte Leiter stark gebogen werden soll. Soll er jedoch weniger stark gebogen
wer-den, so genügen Winkel von 2,o bis 7o-'. Die Dicke des Glasgewebestreifens soll
etwa zwischen 0,05 und 0,5 mm -betragen.
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Die Fertigung des Isolierschichtma-terials kann durch Aufbringendes
elastischen, vulkanisierbaren elektrischen Isoliermittels auf eine Seite des Glasgewebes
und teilweise Härtung des Streifens in bekannter Weise erfolgen. Zweckmäßig soll
sich das Isoliermittel vor der Umwicklung des Leiters in einem leicht klebrigen,
aber nicht fließenden Zustand befinden>. Es darf aber nicht so weit gehärtet sein,
daß es nicht mehr weiter vulkanisiert werden kann, und bei Hitze- und Druckeinwirkung
muß es wenigstens ein leichtes Fließvermögen haben. Die Dickedes Isoliermittels
ist dabei nicht entscheidend und kann auf die speziellen Erfordernisse abgestimmt
werden. jedoch wurde eine solche von oj bis 0,7 mm als besonders geeignet
befunden.
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Manchmal ist es günstig, die Leiter nach der Umwicklung mit dem imprägnierten
Isoliergewebe noch zusätzlich mit einem mit elastischem Bindeharz imprägnierten
Glasband zu umwinden, da dies die Stärke und Widerstandsfähigkeit des Leiterverbandes
noch erhöht. Als Harz hierfür wird zweckmäßig ein hitzebeständiges, elektrisch isolierendes
und hydrophobierendes Harz angewandt, das zu ,einer biegsamen, bei im Gehrauch der
Ankerspule auftretenden Temperaturen nicht klebrigen Masse gehärtet werden kann.
Als solche Bindeharze werden besonders vorteilhaft die Organosiloxanharze, wie Alkyl-,
Aryl-, Alkaryl- und Aralkylsiloxane, ,oder Gemische solcher Harze verwendet, die
im Handel erhältlich sind. Natürlich kann man auch andere synthetische und Naturharze
verwenden.
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Beispielsweise kann eine -gemäß der Erfindung isolierte Spule in nachstehender
Weise hergestellt werden. Ein o,i mm dickes Glastuch wird auf einer Seite mit einer
aus io5 Gewichtsteilen flüssigem Diinethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 15
ooo cSt bei 25"" C, ioo Gewichtsteilen Ti 02 und 5 Gewichtsteilen
Benzoylperoxyd bestehenden Paste überzogen. Bei i 3o#cl C wird das Tuch 15
Minuten lang zu einein leicht klebrigen etwa 0,4 mm dicken Material gehärtet.
Dieses Material wird sodann schräg geschnitten und auf die in Fig. 4,
5, 6, 7 angegebene Weise um drei Kupferstäbe 2o gewunden. Man erhält so einen
Aufbau, bei dem sich jeweils
zwischen zwei Leiterstäben ein Isolierstreifen
und um die ganze Anlage herum (vgl. Fig. 9) ein Doppelisolierstreifen befindet.
jeder Leiterstab ist ungefähr 2, 1 mm hoch, 14,6 mm breit und 76,2 cm lang.
Durch den Schrägschnitt des Isolierstreifens liegen die Längsfäden des Glasgewebes
in einem 45-'LWinkel zur Längsachse jedes Leiters. Hierauf umhüllt man die
umwickelten Leiter überlappend mit einem o,i mm di&en und etwa 2,5 cm
breiten Glasband24, das mit Organopolysiloxanharz der Einheiten (C.H.CH3Sio), (C.H.Siol")
und (CH.Siol,#) imprägniert ist. In einer Form wird ,dieser Verband io Minuten bei
2oo' C und einem Druck von ungefähr 3,5 kg/CM2 gepreßt. Nach Entfernen
aus der Preßform wird der Verband durch Biegen, -der Formder Ankerspule (vgl. Fig.
i, 2, 3) angepaßt.