EP4147331A1 - Deckschieber eines stators einer dynamoelektrischen maschine - Google Patents

Deckschieber eines stators einer dynamoelektrischen maschine

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Publication number
EP4147331A1
EP4147331A1 EP21746401.5A EP21746401A EP4147331A1 EP 4147331 A1 EP4147331 A1 EP 4147331A1 EP 21746401 A EP21746401 A EP 21746401A EP 4147331 A1 EP4147331 A1 EP 4147331A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
cover slide
slot
stator
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21746401.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Katzenberger
Bastian PLOCHMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innomotics GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP4147331A1 publication Critical patent/EP4147331A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487—Slot-closing devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12—Impregnating, moulding insulation, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12—Impregnating, moulding insulation, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • H02K15/122—Impregnating, moulding insulation, heating or drying of windings, stators, rotors or machines of windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
    • H02K3/345—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation between conductor and core, e.g. slot insulation

Definitions

  • the invention relates to a cover slide, a stator, a dynamoelectric machine and a method for impregnating a stator of a dynamoelectric machine.
  • Dynamoelectric machines have a winding system in their grooves, which generates a magnetic field when energized and causes movement due to electromagnetic interaction with the corresponding machine parts.
  • the winding system in the slots and/or the end windings is filled or provided with insulating resin and then hardened.
  • This impregnation serves to fill cavities in the dielectric and in the heat flow paths. This avoids glow discharges and reduces thermal resistance.
  • the impregnation serves to strengthen mechanically.
  • impregnation with liquid reactive resin and subsequent curing is also a very time-consuming and costly process compared to the other production steps, such as winding , retraction, phase separation.
  • These are often large immersion impregnation stations.
  • the impregnation process itself is an integral process, with many axis heights and sizes going through an immersion and/or temperature profile. This makes it almost impossible to obtain an individual optimization of the impregnation parameters for one engine type.
  • trickling process is known as an impregnation method for very defined impregnation processes, whereby the liquid resin is applied to the rolling stator by high-precision dosing systems.
  • Preheating the Sta tor produces a viscosity reduction of the resin, which the onset of the capillary effect is promoted and the stator slot gradually fills with resin.
  • the trickling jet of a trickling system hits a wide variety of substrates, which all have to guarantee this minimum absorption capacity in order to ultimately ensure sufficient operational reliability of the dynamo-electric machines .
  • different types and quantities of surface insulating materials can represent barriers within the slot, which prevent the resin from optimally flowing into the winding.
  • These surface insulating materials e.g. Nomex papers, multilaminates made from PET film and aramid fabric
  • Inadequate flow behavior in the groove can be conventionally reduced by adjusting the resin.
  • the resin chemistry can be adjusted in such a way that it is a more liquid material, which may also have a delayed gel point, so that the material can flow more quickly around flow barriers and long slot bars.
  • the object of the invention is to improve the impregnation under the parameters mentioned above and to provide a stator and a dynamoelectric machine with reliable impregnation.
  • the solution of the task is achieved by a deck slide of a dynamoelectric machine, with a first layer and a second layer, which are at least partially spaced from each other, so that a channel is formed in between.
  • the solution to the problem is also achieved by a stator with a hollow-cylindrical, magnetically conductive body, which has on its inner or outer lateral surface essentially axially running, partially open slots, in which a winding system is arranged, which are closed by a cover slide according to the invention.
  • the object is also achieved by a method for manufacturing/impregnating a stator with a hollow-cylindrical, magnetically conductive body, which has partially open grooves running essentially axially on its inner or outer lateral surface, in which a winding system is arranged, by the following Steps:
  • a cover slide is now designed with two layers.
  • the cover slide has two layers spaced apart from one another, which form a flow channel so that the resin can reach its respective destination in the groove without barriers.
  • a surface insulating material is considered as the cover slide, which is formed as a strip, particularly in the case of trickle windings, and positions the winding in the slots.
  • slot box serves as the slot lining. Included It is a folded surface insulating material whose cross-sectional shape is ideally adapted to the contour of the slot and lies against the slot wall.
  • the slot lining forms an additional flat electrical barrier between the winding system, in particular the copper winding designed as enameled wire, and a magnetically conductive body, such as a laminated core.
  • the slot is closed with a cover slide according to the invention, which also consists of a folded surface insulating material and has so far had two important functions. On the one hand, this creates the necessary air and creepage distances, since the cover slide and groove box overlap at the edges.
  • the slot box wedges itself with the slot tooth and thus mechanically fixes the winding in the slot so that no individual wires can slip back through the slot slot into the area of the air gap or the rotor.
  • the cover slide forms a main channel which is filled with reactive resin during the impregnation process and contains the copper winding.
  • One or more efficient flow channels for inflowing resins are formed via the cover slide according to the invention, which at least viewed axially, is designed in two layers to flow into the center of the groove and to be distributed there.
  • the flow tubes are formed by corrugating one layer and/or there are perforations in one layer—the layer facing the winding system—which ensure or at least support a predeterminable distribution of the resin within the axial length of the groove.
  • a kind of flow channel is created by a double layer of the cover slide, which has its openings at the axial groove exit.
  • the inner layer of the cover slide can be perforated, ie see ver with exit holes or be divided into two, with a non-flush butt joint in the middle of the sheet.
  • the cover slide itself could be "corrugated" on one side in the longitudinal or axial direction, so that a flow tube that is as defined as possible is created, in particular towards the center of the groove.
  • a second layer of the cover slide that protrudes further axially outwards, optionally with a slight fold, enables the resin to be better absorbed when dripping onto the inner radius of the groove exit. Thus, an improved inflow into the "flow channel" is again guaranteed.
  • Both the inner and the outer layer could be used with ribs in order to use logistical synergies for the manual workstations, among other things. This would only require material sold by the meter.
  • the corrugation affects the flow behavior of the resins only to a small extent, but has a positive effect on the mechanical strengthening of the copper wires and can prevent wire crossings, at least in the innermost winding layers.
  • the winding system is filled or covered with insulating resin in the slots and/or the end windings and then hardened.
  • the impregnation serves to fill cavities in the dielectric and in the heat flow paths. This avoids glow discharges and reduces thermal resistance.
  • the impregnation serves to strengthen the material mechanically.
  • the cover slide according to the invention reduces the impregnation times of the stator and also creates a high-quality impregnation of the stator and thus of a dynamo-electric machine that can ensure reliable operation of the dynamo-electric machine.
  • FIG2 shows a cross section of a groove
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a dynamoelectric machine 1 shown in principle, with a stator 2 which has axially running slots 3 in which a winding system 5 is arranged. Across an air gap 20, the energized stator 2 enters into magnetic interaction with a rotor 17, which causes the shaft 18 to rotate about an axis 19.
  • the dynamoelectric machine 1 is surrounded by a housing 22 which is supported on the shaft 18 via bearings 21 .
  • slot lining is a folded flat insulating material which, with its cross-sectional shape, is ideally adapted to the contour of the slot and rests against the slot wall.
  • the slot lining or slot insulation 4 forms an additional flat electrical barrier between the winding system 5, in particular a copper winding designed as enamelled wire, and a magnetically conductive body, for example a laminated core.
  • the trickling process is used, among other things, whereby the liquid resin is applied to the rolling stator 2 using high-precision dosing systems.
  • Preheating the stator 2 reduces the viscosity of the resin, which promotes the onset of the capillary effect and fills the slot 3 of the stator 2 gradually with resin.
  • FIG 2 shows a cross section of a groove 3 of the dynamoelek tric machine 1, which has a winding system 5, which is formed from round wires.
  • a winding system 5 which is formed from round wires.
  • the inside of the slot 3 is provided with slot insulation 4 .
  • a cover slide 9 according to the invention, with a first layer 7 and a second layer 8 covers the groove 3 direction air gap 20 from Rich.
  • the first layer 7 is arranged directly on the groove slot and points there to the air gap 20 of the dy namoelectric machine 1.
  • the second layer 8 is spaced radially from the first layer 7 and thus forms an axia len channel.
  • An overlap is formed with the slot insulation 4 in such a way that the cover slide 9 is arranged within the slot insulation 4 at least in sections.
  • FIG. 3 shows the basic resin flow 12 in a cover slide 9 according to the invention during pouring.
  • the winding system is supplied with resin axially from both sides.
  • resin is also brought into the "critical" areas of the winding system via the flow channels 13 of the cover slide 9. This is particularly important when using a 2- component liquid resin advantageous, which have a relatively fast gel time Even at low temperatures, the viscosity limit is not exceeded so quickly and thus the flow range is increased.
  • the cover slide 9 has an axially continuous first layer 7 but an interrupted second layer 8 . Resin can now flow through this gap in the second layer 8, especially in the middle area. The second layers 8 therefore do not collide flush.
  • the cover slide 9 according to the invention thus enables a comparatively better or optimal filling, in particular of the middle of the slot 3. Without this cover slide 9, the resin would first have to pass through the complete winding system 5, in particular the complete copper winding up to the middle of the slot 3 and must not run too early gel. If the resin gels prematurely, the center of the groove 3 is not filled with resin.
  • the resin is now guided specifically into the middle of the groove by the cover slide, also known as the resin pipe.
  • phase separators Different types and amounts of surface insulating materials (e.g. phase separators) represent barriers which prevent the resin from flowing optimally into the winding system 5.
  • the rapid guidance of the resin flow 12 in the groove 3, in the middle of the groove and / or other positions within the axial extent of the groove 3 is also possible through a perforation 11 of the second layer 8 according to FIG 5.
  • This perforation 11 can be about the The surface of the second layer 8 can be evenly distributed, and the second layer 8 can also have a different density of holes per unit area. The density of the holes in the central area of the layer 8 is greater. Likewise, or additionally, the diameter of the holes in the perforation 11 can be adjusted to the desired resin flow, so that the larger holes are arranged in the middle of the groove 3 . 4 and FIG.
  • FIG. 5 show corrugations 10 of the first layer 7, which are aligned with the second layer 8 and divide the flow channel 13 into a plurality of smaller channels that run parallel and are not necessarily of the same size. In particular, a certain number of holes are assigned to the respective smaller channels.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Deckschieber (9) einer dynamoelektrischen Maschine (1), mit einer ersten Lage (7) und einer zweiten Lage (8), die voneinander zumindest abschnittsweise beabstandet sind, so dass sich dazwischen ein Fließkanal (13) ausbildet.

Description

Beschreibung
Deckschieber eines Stators einer dynamoelektrischen Maschine
Die Erfindung betrifft einen Deckschieber, einen Stator, eine dynamoelektrische Maschine und ein Verfahren zur Imprägnie rung eines Stators einer dynamoelektrischen Maschine.
Dynamoelektrische Maschinen weisen in ihren Nuten ein Wick lungssystem auf, das bei Bestromung ein Magnetfeld erzeugt und aufgrund elektromagnetischer Wechselwirkung mit dazu kor respondierenden Maschinenteilen eine Bewegung herbeiführt.
Das Wicklungssystem in den Nuten und/oder den Wickelköpfen wird mit Isolierharz gefüllt bzw. versehen und anschließend ausgehärtet. Diese Tränkung dient dem Füllen von Hohlräumen im Dielektrikum und in den Strömungswegen der Wärme. Damit werden Glimmentladungen vermieden und der Wärmewiderstand re duziert. Außerdem dient die Tränkung der mechanischen Verfes tigung.
In der Herstellung eines Niederspannungs-Elektromotors (In dustriemotoren oder E-Mobility-Motoren bis 1 kV) ist die Im prägnierung mit flüssigem Reaktivharz und die anschließende Härtung desgleichen ein sehr zeit- und kostenaufwendiger Pro zess im Vergleich zu den übrigen Fertigungsschritten, wie Wi ckeln, Einziehen, Phasentrennen. Es handelt sich oftmals um große Tauchimprägnierstationen. Der Imprägnierprozess an sich ist ein integraler Prozess, wobei viele Achshöhen und Größen ein Tauch- und/oder Temperaturprofil durchlaufen. Dadurch ist es nahezu unmöglich, eine individuelle Optimierung der Im prägnierparameter auf eine Motorart zu erhalten.
Bekannt ist das sogenannte Träufelverfahren als eine Impräg niermethode für sehr definierte Imprägnierprozesse, wobei durch hochgenaue Dosieranlagen das Flüssigharz auf den rol- lierenden Stator aufgebracht wird. Eine Vorwärmung des Sta tors erzeugt eine Viskositätsverringerung des Harzes, womit der einsetzende Kapillareffekt begünstigt wird und sich die Statornut sukzessive mit Harz füllt.
Bei der Applikation des Harzes auf den rollierenden Stator gibt es mehrere Parameter, welche beachtet werden müssen, um einen optimalen und vor allem ausreichenden Harzfluss in die Nuten zu gewährleisten, also dass das Imprägniermedium auch bei axial längeren Blechpaketen bis zum axialen Nutmittel punkt fließt und erst dort geliert. Dies ist insbesondere bei der Nutzung von zwei komponentigen Flüssigharzen, welche eine relativ schnelle Gelierzeit besitzen, im Fokus, da hierdurch selbst bei niedrigen Temperaturen innerhalb von kurzer Zeit ein Viskositätsgrenzwert überschritten wird und somit die Fließfähigkeit der Substanz deutlich verringert ist. Dieser Effekt ist andererseits erwünscht, um kurzfristig einen tropffreien Stator zu erhalten, stellt somit jedoch an die Fließfähigkeit des Harzes und die Aufnahmefähigkeit des Sta tors besondere Anforderungen.
Aufgrund der hohen Varianz der Niederspannungsmotoren (ver schiedene Achshöhen, Achslängen, Wicklungsarten, Drahtdurch messer ...) trifft der Träufelstrahl einer Träufelanlage auf unterschiedlichste Substrate, welche alle diese mindeste Auf nahmefähigkeit gewährleisten müssen, um letztendlich eine ausreichende Betriebssicherheit der dynamoelektrischen Ma schinen zu gewährleisten.
Insbesondere verschiedene Arten und Mengen von Flächeniso lierstoffen (z.B. Phasentrenner) können innerhalb der Nut Barrieren darstellen, welche das Harz am optimalen Einfließen in die Wicklung hindern. Diese Flächenisolierstoffe (z.B. Nomex Papiere, Multilaminate aus PET-Folie und Aramidgewebe) sind flächige Ebenen, welche vom Harz nicht durchdrungen wer den können, sondern das Harz zum Umfließen zwingen. Dieser Effekt verlangsamt ebenfalls das Eindringen in die Nut und verhindert gegebenenfalls sogar somit die komplette Nutfül lung. Mangelhaftes Einfließverhalten in die Nut lässt sich herkömm lich durch Anpassung des Harzes reduzieren. Hierbei kann die Harzchemie derart angepasst werden, dass es sich um ein flüs sigeres Material handelt, welches gegebenenfalls zusätzlich einen verzögerten Gelierpunkt aufweist, so dass das Material zum einen schneller um Fließbarrieren sowie lange Nutstäbe fließen kann.
Eine Reduktion der Viskosität ist aber oftmals aus chemi scher, technischer Sicht nicht mehr herstellbar, bzw. im Rah men der gesundheitlichen Vorschriften nicht mehr wünschens wert oder gar erlaubt, da niedrigere Viskositäten oftmals mit geringeren molekularen Kettenlängen und/oder Reaktivverdün nern realisiert werden.
In beiden Bereichen sind mittlerweile moderne Reaktivharze am gesundheitspolitischen Grenzwert angelangt. Ein verzögerter Gelierpunkt ist im Grunde genommen technisch möglich, jedoch aus wirtschaftlicher Sicht kontraproduktiv, da hierdurch die Taktzeiten verlängert werden und/oder die Energiekosten für die Härtung des Harzes ansteigen.
Eine Optimierung der Flächenisolierstoffe ist prinzipiell ebenfalls möglich, jedoch nur wirksam für eine bessere Auf nahme des Harzes am Wickelkopf bzw. am Nutaustritt. Lange Nu ten und somit lange Fließwege können hierbei nicht effizient optimiert werden.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Imprägnierung unter den oben genannten Parameter zu verbes sern und einen Stator und eine dynamoelektrische Maschine mit zuverlässiger Imprägnierung bereitzustellen.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen Deck schieber einer dynamoelektrischen Maschine, mit einer ersten Lage und einer zweiten Lage, die voneinander zumindest ab schnittsweise beabstandet sind, so dass sich dazwischen ein Kanal ausbildet. Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch einen Stator mit einem hohlzylindrischen, magnetisch leitfähigen Körper, der auf seiner inneren oder äußeren Mantelfläche im Wesentlichen axial verlaufende, teilgeöffnete Nuten aufweist, in den ein Wicklungssystem angeordnet ist, die von einem er findungsgemäßen Deckschieber verschlossen sind.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch dynamo elektrische Maschine mit einem Stator, der einen erfindungs gemäßen Deckschieber aufweist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch ein Ver fahren zur Herstellung/Imprägnierung eines Stators mit einem hohlzylindrischen magnetisch leitfähigen Körper, der auf sei ner inneren oder äußeren Mantelfläche im Wesentlichen axial verlaufende teilgeöffnete Nuten aufweist, in den ein Wick lungssystem angeordnet ist, durch folgende Schritte:
- Einsetzen eines zumindest abschnittsweise axial doppellagi gen Deckschiebers in den Nutschlitz, um den Nutinnenraum abzuschließen, derart, dass er sich mit einer Nutisolierung überlappt,
- Einfließendes Harz über die Stirnseiten der Nuten und über die Fließkanäle des Deckschiebers in den axialen Innenraum der Nuten.
Erfindungsgemäß wird nunmehr ein Deckschieber doppellagig ausgeführt. Mit anderen Worten, der Deckschieber weist zwei voneinander beabstandete Lagen auf, die einen Fließkanal bil den, so dass das Harz ohne Barrieren bis zu seinem jeweiligen Bestimmungsort in der Nut gelangt.
Als Deckschieber wird dabei ein Flächenisolierstoff betrach tet, der insbesondere bei Träufelwicklungen als Streifen aus gebildet ist und die Wicklung in den Nuten positioniert.
Beim Einziehen der Wicklung in das Blechpaket werden eben falls Flächenisolierstoffe mit in die Nuten eingebracht. Als Nutauskleidung dient hierbei ein sogenannte Nutkasten. Dabei handelt es sich um einen gefalzten Flächenisolierstoff, wel cher mit seiner Querschnittsform idealerweise an die Kontur der Nut angepasst ist und an der Nutwandung anliegt. Die Nutauskleidung bildet dabei eine zusätzliche flächige elekt rische Barriere zwischen dem Wicklungssystem, insbesondere der Kupferwicklung als Lackdraht ausgeführt, und dem einem magnetisch leitfähigen Körper, wie beispielsweise einem Blechpaket.
Nach dem Einzug der Wicklung wird der Nutschlitz mit einem erfindungsgemäßen Deckschieber verschlossen, welcher eben falls aus einem gefalzten Flächenisolierstoff besteht und bislang zwei wichtige Funktionen aufweist. Zum einen reali siert man hiermit die notwendigen Luft- und Kriechstrecken, da sich Deckschieber und Nutkasten an den Rändern überlappen. Zum anderen verkeilt sich der Nutkasten mit dem Nutzahn und fixiert somit mechanisch die Wicklung in der Nut, so dass keine Einzeldrähte durch den Nutschlitz zurück in den Bereich des Luftspaltes oder des Rotors rutschen können. Zusammen mit dem Nutkasten bildet der Deckschieber einen Hauptkanal, wel cher beim Imprägnierprozess mit Reaktivharz gefüllt wird und die Kupferwicklung beinhaltet.
Über den erfindungsgemäßen Deckschieber, der zumindest axial betrachtet doppellagig ausgeführt ist, wird pro Nut zusätz lich ein oder mehrere effiziente Fließkanäle für einfließende Harze gebildet, welches dem flüssigen Medium erlaubt, ohne kapillarverhindernde bzw. flussverhindernde Isolierstoffe, Drahtkreuzungen oder lange und zugleich sehr dünne Fließwege bis in die Mitte der Nut zu fließen und sich dort zu vertei len.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Fließröhren durch eine Riffelung einer Lage gebildet, und/oder es liegen bei einer Lage - der dem Wicklungssystem zugewandten Lage - Perforierungen vor, die eine vorgebare Verteilung des Harzes innerhalb der axialen Länge der Nut gewährleisten oder zumin dest unterstützen. Hierbei wird durch eine Doppellage des Deckschieber eine Art Fließkanal erzeugt, welche jeweils am axialen Nutaustritt seine Öffnungen besitzt. Die innere Lage des Deckschiebers kann hierbei perforiert sein, d.h. mit Austrittslöchern ver sehen oder zweigeteilt sein, mit einem nicht bündigen Stoß in der Mitte des Bleches. Der Deckschieber an sich könnte ein seitig in Längsrichtung bzw. Axialrichtung „geriffelt" sein, so dass eine möglichst definierte Fließröhre, insbesondere hin zur Nutmitte entsteht.
Eine weiter axial nach außen ragende zweite Lage des Deck schiebers gegebenenfalls mit einer leichten Falzung ermög licht einen verbesserten Aufnahmeeffekt des Harzes beim Träu feln auf den Innenradius des Nutaustrittes. Somit ist noch mals ein verbessertes Einfließen in den „Fließkanal" gewähr leistet.
Das Einbringen des Deckschiebers bei langen Blechpaketen ist typischerweise ein händischer Fertigungsprozess. Somit stellt eine Einbringung des doppellagigen Deckschiebers keinen nen nenswerten zeitlichen Mehraufwand in der Fertigung dar und kann somit kosteneffizient realisiert werden.
Aber auch die Integration des Doppel-Deckschiebers im automa tisierten Einziehprozess ist technisch denkbar. Falzung, Per forierung und Riffelung von Flächenisolierstoffen sind bei Meterware kostengünstig zu realisieren.
Es könnte sowohl die innere als auch die äußere Lage gerif felt verwendet werden, um u.a. logistische Synergien für die Handarbeitsplätze zu nutzen. Damit wäre ausschließlich ein Material als Meterware notwendig.
Die Riffelung beeinflusst das Fließverhalten der Harze nur in geringem Maße, ist aber positiv hinsichtlich der mechanischen Verfestigung der Kupferdrähte und kann zumindest an den in nersten Wicklungslagen Drahtkreuzungen verhindern. Bei einer Tränkung wird das Wicklungssystem in den Nuten und/oder den Wickelköpfen mit Isolierharz gefüllt bzw. verse hen und anschließend ausgehärtet. Die Tränkung dient dem Fül len von Hohlräumen im Dielektrikum und in den Strömungswegen der Wärme. Damit werden Glimmentladungen vermieden und der Wärmewiderstand reduziert. Außerdem dient die Tränkung der mechanischen Verfestigung.
Durch den erfindungsgemäßen Deckschieber werden die Trän kungszeiten des Stators reduziert und auch eine qualitativ hochwertige Tränkung des Stators und damit einer dynamo elektrischen Maschine geschaffen, die einen zuverlässigen Be trieb der dynamoelektrischen Maschine gewährleisten kann.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den nachfolgenden prinzipiell dargestell ten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
FIG 1 einen Längsschnitt einer prinzipiell dargestell ten elektrischen Maschine,
FIG2 einen Querschnitt einer Nut,
FIG 3 einen Längsschnitt einer Nut während des Einfül lens des Harzes,
FIG 4 und 5 Querschnitte unterschiedlicher Deckschieber.
FIG 1 zeigt in einem Längsschnitt eine prinzipiell darge stellte dynamoelektrische Maschine 1, mit einem Stator 2, der axial verlaufende Nuten 3 aufweist, in denen ein Wicklungs system 5 angeordnet ist. Über einen Luftspalt 20 hinweg tritt der bestromte Stator 2 in magnetische Wechselwirkung mit ei nem Rotor 17, der eine Drehung der Welle 18 um eine Achse 19 bewirkt. Die dynamoelektrische Maschine 1 ist von einem Ge häuse 22 umgeben, das sich über Lager 21 an der Welle 18 ab stützt.
Beim Einziehen des Wicklungssystems 5 in die Nuten 3 eines Blechpakets des Stators 2 werden ebenfalls Flächenisolier stoffe mit in die Nuten 3 eingebracht. Als Nutauskleidung dient hierbei der sogenannte Nutkasten, wobei es sich dabei um einen gefalzten Flächenisolierstoff handelt, welcher sich mit seiner Querschnittsform idealerweise an die Kontur der Nut angepasst und an der Nutwandung anliegt. Die Nutausklei dung bzw. Nutisolierung 4 bildet dabei eine zusätzliche flä chige elektrische Barriere zwischen dem Wicklungssystem 5, insbesondere einer Kupferwicklung als Lackdraht ausgeführt, und einem magnetisch leitfähigen Körper, beispielsweise einem Blechpaket.
In der Herstellung eines derartigen Niederspannungs-Elektro motors, als typische Industriemotoren oder E-Mobility-Motoren bis 1 kV, ist die Imprägnierung des Wicklungssystems 5 mit flüssigem Reaktivharz und die anschließende Härtung desglei chen ein sehr zeit- und kostenaufwendiger Prozess im Ver gleich zu den übrigen Fertigungsschritten des Wicklungssys tems 5 wie Wickeln, Einziehen, Phasentrennen, etc.
Um einen definierten Imprägnierprozess des Wicklungssystems 5 zu erhalten, wird u.a. das Träufelverfahren eingesetzt, wobei durch hochgenaue Dosieranlagen das Flüssigharz auf den rol- lierenden Stator 2 aufgebracht wird.
Eine Vorwärmung des Stators 2 erzeugt eine Viskositätsverrin gerung des Harzes, womit der einsetzende Kapillareffekt be günstigt wird und sich die Nut 3 des Stators 2 sukzessive mit Harz füllt.
Bei der Applikation des Harzes, insbesondere auf einen rol- lierenden Stator 2, gibt es mehrere Parameter, welche beach tet werden müssen, um einen optimalen und vor allem ausrei chenden Harzfluss in die Nuten 3 zu gewährleisten, also dass das Imprägniermedium auch bei axial längeren Blechpaketen bis zum axialen und/oder radialen Mittelpunkt der Nut 3 fließt und dort erst geliert.
Dies ist insbesondere bei der Nutzung von zwei komponentigen Flüssigharzen wichtig, welche eine relativ schnelle Gelier- zeit besitzen, da hierdurch selbst bei niedrigen Temperaturen innerhalb von kurzer Zeit ein Viskositätsgrenzwert über schritten wird und somit die Fließfähigkeit der Substanz deutlich verringert ist.
FIG 2 zeigt in einem Querschnitt eine Nut 3 der dynamoelek trischen Maschine 1, die ein Wicklungssystem 5 aufweist, das aus Runddrähten gebildet ist. In der Nut 3 können ebenso an dere elektrische Leiter mit anderen Querschnitten eingesetzt sein. Die Innenseite der Nut 3 ist mit einer Nutisolierung 4 versehen. Ein erfindungsgemäßer Deckschieber 9, mit einer ersten Lage 7 und einer zweiten Lage 8 deckt die Nut 3 Rich tung Luftspalt 20 ab. Die erste Lage 7 ist direkt am Nut schlitz angeordnet und weist dort zu dem Luftspalt 20 der dy namoelektrischen Maschine 1. Die zweite Lage 8 ist von der ersten Lage 7 radial beabstandet und bildet somit einen axia len Kanal aus. Mit der Nutisolierung 4 bildet sich eine Über lappung aus, derart, dass der Deckschieber 9 zumindest ab schnittsweise innerhalb der Nutisolierung 4 angeordnet ist.
FIG 3 zeigt den prinzipiellen Harzfluss 12 bei einem erfin dungsgemäßen Deckschieber 9 während des Eingießens. In diesem Fall wird axial von beiden Seiten das Wicklungssystem mit Harz versorgt. Um nunmehr auch vor allem im mittleren Bereich der Nut 3 eine ausreichende Harzmenge im Wicklungssystem 5 zu erhalten, wird Harz auch über die Fließkanäle 13 des Deck schiebers 9 in die „kritischen" Bereiche des Wicklungssystem gebracht. Dies ist insbesondere bei der Nutzung eines 2- komponentigen Flüssigharzes vorteilhaft, welche eine relativ schnelle Gelierzeit besitzen. Selbst bei niedrigen Temperatu ren wird der Viskositätsgrenzwert nicht so schnell über schritten und somit wird die Fließreichweite vergrößert.
Dies gelingt beispielsweise dadurch, dass der Deckschieber 9 eine axial durchgängige erste Lage 7, aber eine unterbrochene zweite Lage 8 aufweist. Über diese Lücke der zweiten Lage 8 kann nunmehr Harz vor allem in mittleren Bereich fließen. Die zweiten Lagen 8 stoßen also nicht bündig zusammen. Der erfindungsgemäße Deckschieber 9 ermöglicht somit eine vergleichsweise bessere oder optimale Füllung insbesondere der Mitte der Nut 3. Ohne diesen Deckschieber 9 müsste das Harz durch zunächst durch das komplette Wicklungssystem 5, insbesondere die komplette Kupferwicklung bis zur Mitte der Nut 3 durchlaufen und darf nicht zu früh gelieren. Geliert das Harz vorzeitig aus, ist die Mitte der Nut 3 nicht mit Harz gefüllt.
Durch den Deckschieber, auch als Resin-Pipe bezeichnet wird nunmehr gezielt in diese Nutmitte das Harz geführt.
Verschiedene Arten und Mengen von Flächenisolierstoffen (z.B. Phasentrenner) stellen Barrieren dar, welche das Harz am op timalen Einfließen in das Wicklungssystem 5 hindern.
Diese Flächenisolierstoffe (z.B. Nomex Papiere, Multilaminate aus PET-Folie und Aramidgewebe) sind flächige Ebenen, welche nicht durchdrungen werden können, sondern das Harz zum Um fließen zwingen. Durch den erfindungsgemäßen Deckschieber 9 werden nunmehr die Barrieren „gepypasst".
Der lange Weg des Harzes über das Wicklungssystem 5 und/oder die Flächenisolierstoffe zur Mitte der Nut 3 wird somit „gebypasst" .
Das zügige Führen des Harzflusses 12 in die Nut 3, in die Mitte der Nut und/oder auch andere Positionen innerhalb des axialen Verlaufes der Nut 3 gelingt auch durch eine Perforie rung 11 der zweiten Lage 8 gemäß FIG 5. Diese Perforierung 11 kann über die Fläche der zweiten Lage 8 gleichmäßig verteilt sein, ebenso kann die zweite Lage 8 auch eine unterschiedli che Dichte von Löchern pro Flächeneinheit aufweisen. Dabei ist die Dichte der Löcher in mittleren Bereich der Lage 8 größer. Ebenso kann auch, oder ergänzend, der Durchmesser der Löcher der Perforierung 11 dem gewünschten Harzfluss ange passt werden, so dass die größeren Löcher in der Mitte der Nut 3 angeordnet sind. FIG 4 und FIG 5 zeigen Riffelungen 10 der ersten Lage 7, die zur zweiten Lage 8 ausgerichtet sind und den Fließkanal 13 in mehrere parallel verlaufende, nicht zwangsläufig gleichgroße, kleinere Kanäle, unterteilen. Insbesondere sind dabei eine gewisse Anzahl der Löcher den jeweils kleineren Kanälen zug ordnet.

Claims

Patentansprüche
1. Deckschieber (9) einer dynamoelektrischen Maschine (1), mit einer ersten Lage (7) und einer zweiten Lage (8), die voneinander zumindest abschnittsweise beabstandet sind, so dass sich dazwischen ein Fließkanal (13) ausbildet, wobei die zweite Lage (8) eine Perforierung (11) aufweist, oder zweige teilt ist, mit nicht bündigem Stoß, also einer Lücke, über die das Harz vor allem in den mittleren Bereich einer Nut fließen kann.
2. Deckschieber (9) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eine Lage (7,8) eine Riffelung (10), insbesondere axial verlaufende Riffelung (10) aufweist.
3. Deckschieber (9) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Riffelung (10) der ers ten Lage (7) auf die zweite Lage (8) gerichtet ist.
4. Deckschieber (9) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , dass auf die zweite Lage (8) ei ne Riffelung (10) aufweist, die zur Nut (3) und/oder zur ers ten Lage (7) weist.
5. Deckschieber (9) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Perforierung (11) eine unterschiedliche Dichte von Löchern pro Flächeneinheit aufweist, wobei die Dichte der Löcher im mittleren Bereich der Lage (8) größer ist und/oder der Durchmesser der Löcher der Perforierung (11) vor allem im mittleren Bereich der Nut (3) größer ist.
6. Stator (2) mit einem hohlzylindrischen magnetisch leitfä higen Körper, der auf seiner inneren oder äußeren Mantelflä che im Wesentlichen axial verlaufende teilgeöffnete Nuten (3) aufweist, in denen ein Wicklungssystem (5) angeordnet ist, wobei die Nuten (3) von einem Deckschieber (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 verschlossen sind.
7. Dynamoelektrische Maschine (1) mit einem Stator (2) nach Anspruch 6.
8. Verfahren zur Herstellung/Imprägnierung eines Stators (2) mit einem hohlzylindrischen magnetisch leitfähigen Körper, der auf seiner inneren oder äußeren Mantelfläche im Wesentli- chen axial verlaufende teilgeöffnete Nuten (3) aufweist, in den ein Wicklungssystem (5) angeordnet ist, durch folgende Schritte:
- Einsetzen eines zumindest abschnittsweise axial doppellagi gen Deckschiebers (9) in den Nutschlitz, um den Nutinnen- raum abzuschließen, derart, dass er sich mit einer Nutiso lierung (4) überlappt,
- Einfließendes Harz über die Stirnseiten der Nuten (3) und über die Fließkanäle (13) des Deckschiebers (9) in den axi alen Innenraum der Nuten (3).
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