EP2031603B1 - Elektrisch leitfähiger Draht und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Elektrisch leitfähiger Draht und Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

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EP2031603B1 EP07291061A EP07291061A EP2031603B1 EP 2031603 B1 EP2031603 B1 EP 2031603B1 EP 07291061 A EP07291061 A EP 07291061A EP 07291061 A EP07291061 A EP 07291061A EP 2031603 B1 EP2031603 B1 EP 2031603B1
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    • H01B7/28—Protection against damage caused by moisture, corrosion, chemical attack or weather
    • H01B7/2806—Protection against damage caused by corrosion

Definitions

  • the invention relates to an electrically conductive wire according to the preamble of patent claim 1 and to a method for producing the wire.
  • a designated as winding wire wire goes out of the DE 197 03 161 A1 out. It is surrounded over its entire surface by an insulating varnish, which is preferably applied in several thin individual layers.
  • the insulating varnish must be baked, at the same time solvent must be removed environmentally friendly.
  • a baked enamel is applied intermittently, and in particular as in several layers. The baked enamel is surrounded by an insulation liner.
  • a wire as described above is used, for example, as a flat wire of rectangular cross section for producing windings for transformers and electrical machines.
  • the wire is surrounded according to the known for many years prior art of a layer of paper as insulation, which also serves as a spacer to adjacent, arranged in a winding turns of the wire.
  • the production of such a wire and a winding made therefrom is much easier than the wire described above.
  • practice has shown that such a wire is not resistant to corrosion in the long term. Rather, during the operation of an electrical device equipped with such a wire, conductive copper sulfide is formed by corrosive constituents of the oil used as the coolant, thereby damaging the layer of paper. An appropriately constructed winding is then quickly unusable, so that the associated device stops working.
  • the entrance-mentioned FR 2 805 657 describes an electrical conductor for transformers, which is surrounded by two layers of paper, which are glued to the conductor and each other and also have adhesive material on the outer surface.
  • the two layers of paper consist of adhesive tapes wrapped around the conductor.
  • the first layer which directly surrounds the conductor is an adhesive layer which bonds the overlying paper layer to the conductor.
  • the invention has for its object to make the wire described above so that it has a further simple production improved corrosion resistance.
  • the polymeric material can be applied directly to the wire and then crosslinked using conventional methods and apparatuses in the painting industry, including on conductors of larger dimensions.
  • the layer of paper can then be formed around the wire in conventional technology.
  • Such a polymeric material contains only relatively little solvent, so that no expensive post-treatment is required. This is true with respect to the material, even when it is applied to a band of paper, which is then wrapped around the wire so that the polymeric material adjacent to the wire surrounds the same gapless.
  • the polymeric material is resistant to commercial oils over time, so that with the same constructed windings for oil cooled devices have a significantly increased life.
  • the thus coated wire 1 is then guided into a cross-linking device 4, in which the polymeric material is crosslinked by supplying heat. Depending on the dimensions or the cross section of the wire 1, the crosslinking takes place, for example, at a temperature between 300 ° C and 350 ° C temperature. The layer 3 then adheres firmly to the wire 1. Finally, in a device 5, a layer 6 of paper around the wire 1 is formed around. For this purpose, for example, a band of commercially available insulating paper can be wound around the wire 1.
  • an epoxy resin is particularly suitable. It is also possible to use alkyl resins or polyesterimides, also in modified form.
  • a tape 7 can be used, which consists of a preferably unilaterally provided on its entire surface with a layer 8 of a polymeric material paper tape 9.
  • a polymeric material paper tape 9 may again consist of commercially available insulating paper.
  • the tape 7 is wound around the wire 1, that results in a corresponding layer 3, the wire 1 surrounding gap 8 of polymeric material.
  • the band 7 can be wound around the wire 1 in shock. However, in a preferred embodiment, it is wrapped around the wire 1 with overlap. Is in Fig. 5 indicated by dashed lines.
  • the polymeric material can also be finally crosslinked in this variant of the production of the wire. But this step can also be dispensed with, because windings are dried from such a wire after its completion by heating at temperatures that are sufficient for the crosslinking of the polymeric material.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischleitfähigen Draht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur Herstellung des Drahtes.
  • Ein solcher Draht geht aus FR 2 855 657 hervor.
  • Es sind sogenannte, mit Papier isolierte Drilleiter mit aus Drähten bestehenden Teilleitern für in Öl betriebene elektrische Geräte bekannt, bei denen die Drähte der Teilleiter lackiert sind. Als Lack wird beispielsweise Polyvinylacetat verwendet, das ebenso wie andere Lacke starklösungsmittelhaltig ist. Ein solcher Lack wird in mehreren Schichten auf den Draht aufgebracht. Er muß danach in einem speziellen Ofen eingebrannt werden, wobei gleichzeitig das Lösungsmittel umweltfreundlich entfernt werden muß. Ein dafür verwendbarer Ofen ist beispielsweise in der DE-PS1 242 511 beschrieben. Das Aufbringen des Lacks mit den nachfolgenden Arbeitsgängen Einbrennen und Lösungsmittelentfernen ist aufwendig und auf Drähte mit relativ kleinen Abmessungen beschränkt.
  • Ein als Wicklungsdraht bezeichneter Draht geht aus der DE 197 03 161 A1 hervor. Er ist ganzflächig von einem Isolationslack umgeben, der vorzugsweise in mehreren dünnen Einzelschichten aufgetragen wird. Der Isolationslack muß eingebrannt werden, wobei gleichzeitig Lösungsmittel umweltfreundlich entfernt werden muß. Über dem Isolationslack ist intermittierend ein Backlack aufgebracht, und zwar wie der vorzugsweise in mehreren Schichten. Der Backlack ist von einer Isolationszwischenlage umgeben.
  • En Draht, wie er eingangs beschrieben ist, wird beispielsweise als Flachdraht mit rechteckigem Querschnitt zur Herstellung von Wicklungen für Transformatoren und elektrische Maschinen verwendet. Der Draht ist gemäß dem seit langen Jahren bekannten Stand der Technik von einer Schicht aus Papier als Isolierung umgeben, die auch als Abstandshalter zu benachbarten, in einer Wicklung angeordneten Windungen des Drahtes dient. Die Herstellung eines solchen Drahtes und einer daraus gefertigten Wicklung ist gegenüber dem im Vorangehenden geschilderten Draht wesentlich einfacher. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß ein derartiger Draht auf Dauer nicht korrosionsbeständig ist. Es wird vielmehr während des Betriebes eines mit einem solchen Draht ausgerüsteten elektrischen Geräts durch korrosive Bestandteile des als Kühlmittel verwendeten Öls leitfähiges Kupfersulfid gebildet, durch welches die Schicht aus Papier beschädigt wird. Eine entsprechend aufgebaute Wicklung wird dann schnell unbrauchbar, so daß das zugehörige Gerät nicht mehr funktioniert.
  • Die eingangserwähnte FR 2 805 657 beschreibt einen elektrischen Leiter für Transformatoren, der von zwei Papierschichten umgeben ist, die mit dem Leiter und untereinander verklebt sind und auch auf der äußeren Oberfläche klebfähiges Material aufweisen. Die beiden Papierschichten bestehen aus mit einem Klebstoff versehenen Bändern, die um den Leiter herumgewickelt sind. Die erste Schicht, welche den Leiter direkt umgibt, ist eine Klebschicht, welche die darüberliegende Papierschicht mit dem Leiter verklebt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangsbeschriebenen Draht so zu gestalten, daß er bei weiter einfacher Herstellung eine verbesserte Korrosionsfestigkeit hat.
  • Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Der polymere Werkstoff kann mit in der Lackiertechnik üblichen Verfahren und Vorrichtungen direkt auf den Draht aufgebracht und anschließend vernetzt werden, und zwar auch auf Leiter mit größeren Abmessungen. Die Schicht aus Papier kann dann in üblicher Technik um den Draht herumgeformt werden. Ein solcher polymerer Werkstoff enthält nur relativ wenig Lösungsmittel, so daß keine aufwendige Nachbehandlung erforderlich ist. Das gilt bezüglich des Werkstoffs auch dann, wenn derselbe auf ein Band aus Papier aufgetragen wird, das anschließend so um den Draht herumgewickelt wird, daß der polymere Werkstoff am Draht anliegend den selben lückenlos umgibt. Außerdem ist der polymere Werkstoff gegenüber handelsüblichen Ölen auf Dauer beständig, so daß mit demselben aufgebaute Wicklungen für mit Öl gekühlte Geräte eine wesentlich erhöhte Lebensdauer haben.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    in schematischer Darstellung eine Anordnung zur Herstellung eines Drahtes nach der Erfindung.
    Fig. 2
    einen Schnitt durch Fig. 1 längs der Linie II-II in vergrößerter Darstellung
    Fig. 3
    einen Schnitt durch Fig. 1 längs der Linie III-III in vergrößerter Darstellung.
    Fig. 4
    ein zum Umwickeln eines Drahtes verwendbares Band.
    Fig. 5
    einen mit einem Band umwickelten Draht.
    Fig. 6
    einen Schnitt durch Fig. 5 längs der Linie VI - VI in vergrößerter Darstellung.
  • Ein Draht nach der Erfindung wird in einer ersten Variante beispielsweise wie folgt hergestellt:
    • Auf einen vorgefertigten flachen Draht 1 mit rechteckigem Querschnitt (Fig. 2), der vorzugsweise aus Kupfer besteht, wird in einer Beschichtungsvorrichtung 2 rundum eine Schicht 3 (Fig. 3) aus einem vernetzbaren, polymeren Werkstoff aufgetragen, und zwar in mindestens einer Lage. Mit Vorteil besteht die Schicht 3 aus zwei Lagen aus dem polymeren Werkstoff, die nacheinander mit einer Dicke von jeweils beispielsweise 0,01 mm auf den Draht 1 aufgetragen werden. Die Beschichtungsvorrichtung 2 kann eine in der Lackiertechnik übliche Vorrichtung sein.
  • Der so beschichtete Draht 1 wird anschließend in eine Vernetzungseinrichtung 4 geführt, in welcher der polymere Werkstoff durch Wärmezufuhr vernetzt wird. In Abhängigkeit von den Abmessungen bzw. dem Querschnitt des Drahtes 1 erfolgt die Vernetzung beispielsweise bei einer zwischen 300 °C und 350 °C liegenden Temperatur. Die Schicht 3 haftet danach fest am Draht 1. Abschließend wird in einer Vorrichtung 5 eine Schicht 6 aus Papier um den Draht 1 herumgeformt. Dazu kann beispielsweise ein Band aus handelsüblichem Isolierpapier um den Draht 1 herumgewickelt werden.
  • Als polymerer Werkstoff ist besonders ein Epoxydharz geeignet. Es können auch Alkylharze oder Polyesterimide, auch in modifizierter Form, eingesetzt werden.
  • In einer zweiten Variante zur Herstellung des Drahtes nach der Erfindung kann ein Band 7 eingesetzt werden, das aus einem vorzugsweise einseitig auf seiner ganzen Oberfläche mit einer Schicht 8 aus einem polymeren Werkstoff versehenen Papierband 9 besteht. Grundsätzlich wäre es auch möglich, das Band 7 beidseitig mit polymerem Werkstoff zu beschichten. Der polymere Werkstoff kann der gleiche, wie oben angegeben sein. Das Papierband 9 kann wieder aus handelsüblichem Isolierpapier bestehen. Durch diese Variante wird die Herstellung des Drahtes weiter vereinfacht, da beide Schichten - polymerer Werkstoff einerseits und Papier andererseits - in nur einem Arbeitsgang auf den Draht 1 aufgebracht werden.
  • Das Band 7 wird so um den Draht 1 herumgewickelt, daß sich eine der Schicht 3 entsprechende, den Draht 1 lückenlos umgebende Schicht 8 aus polymerem Werkstoff ergibt. Dazu kann das Band 7 Stoß an Stoß um den Draht 1 herumgewickelt werden. Es wird jedoch in bevorzugter Ausführungsform mit Überlappung um den Draht 1 herumgewickelt. Das ist in Fig. 5 durch gestrichelt eingezeichnete Linien angedeutet.
  • Der polymere Werkstoff kann auch bei dieser Variante der Herstellung des Drahtes abschließend vernetzt werden. Auf diesen Schritt kann aber auch verzichtet werden, weil Wicklungen aus einem solchen Draht nach ihrer Fertigstellung durch Erwärmung bei Temperaturen getrocknet werden, die auch zur Vernetzung des polymeren Werkstoffs ausreichen.

Claims (7)

  1. Elektrischleitfähiger Draht, welcher von einer Schicht aus Papier umgeben ist, zur Herstellung einer in einem elektrischen Gerät anzuordnenden Wicklung, in welchem sich ein die Wicklung umgebendes, als Kühlmedium dienendes Öl befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (1) von mittels einer in üblicher Lackiertechnik direkt auf denselben aufgebrachten und denselben lückenlos bedeckenden Schicht (3,8) aus einem vernetzten polymeren Werkstoff umgeben ist, überwelcher die Schicht (6,9) aus Papier angeordnet ist.
  2. Draht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (1) von einem Band (7) aus einseitig mit einer Schicht (8) aus dem polymeren Werkstoff versehenem Papier umgeben ist, das mit der Schicht aus dem polymeren Werkstoff am Draht anliegend um denselben herumgewickelt ist.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Draht (1) in einer Beschichtungsvorrichtung (2) in mindestens einer Lage eine Schicht (3) aus einem vernetzbaren polymeren Werkstoff aufgebracht wird, der anschließend durch Wärmezufuhr vernetzt wird, und daß danach die Schicht (6) aus Papier aufgebracht wird.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um den Draht (1) ein Band (7) aus einem zumindest einseitig mit einer Schicht (8) aus polymerem Werkstoff versehenem Papier so herumgewickelt wird, daß der polymere Werkstoff am Draht anliegt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (7) mit Überlappung um den Draht (1) herumgewickelt wird.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als polymerer Werkstoff Epoxydharz verwendet wird.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Drahtes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als polymerer Werkstoff ein modifiziertes Alkylharz oder ein modifiziertes Polyesterimid verwendet wird.
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