WO1990007221A1 - Isolierter leiter - Google Patents

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WO1990007221A1
WO1990007221A1 PCT/DE1989/000757 DE8900757W WO9007221A1 WO 1990007221 A1 WO1990007221 A1 WO 1990007221A1 DE 8900757 W DE8900757 W DE 8900757W WO 9007221 A1 WO9007221 A1 WO 9007221A1
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winding
insulating layer
groove
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Peter Franz
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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
    • H02K3/38—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation around winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12—Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
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    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation

Definitions

  • the invention is based on an insulated conductor in which an impregnating agent is applied as an adhesive to the insulated conductor.
  • insulated conductors are shaped into windings for electrical machines and electrical switches and are accommodated in slots in the rotor or stator or on coil carriers. It is particularly disadvantageous in the case of electrical machines that the windings must be press-fitted into the slots for the sufficient wire filling and for the necessary tightness in the slots. This can damage the winding insulation or the groove lining. In addition, especially the winding overhangs still have to be particularly impregnated, or the entire winding must be trickle-impregnated.
  • the invention has for its object to provide an insulated conductor which is particularly suitable for windings in rotors and stators, which are incorporated in rotor or stator slots of electrical machines so that the ratio of conductor cross-section to slot space utilization can be improved on the one hand, and on the other hand , if this is not absolutely necessary, regardless of the ratio of slot width to winding wire diameter, in both cases auxiliary insulation in the slots can be omitted, the conductors can be fixed in slots and / or end windings without tools and the manufacture of stators and rotors becomes more environmentally friendly . Simplifications are also electrical. To create switches.
  • the measures specified in the characterizing part of the main claim are provided to achieve the object.
  • the advantage here is that, on the one hand, the utilization of the slot space can be improved and, on the other hand, if the ratio of output to production costs permits, the stator or rotor laminated core for windings made of wire of different diameters Unit sheets with the same groove size can be formed and thus a unit sheet can be used for electrical machines or for coil formers for switches of different powers and voltages. This significantly reduces the volume of production and warehousing.
  • the swellable insulating layer can already be applied to the winding wire by the wire manufacturer, so that only the enamelled wire manufacturer has to apply plastics to the wire in a non-friendly manner.
  • the swellable insulation can be fed to the insulated conductor directly during winding.
  • Another advantage is that the winding stability is increased by the swellable insulation, so that the winding is less prone to unbalance, is protected against shaking influences and can absorb larger centrifugal forces that both protect the winding against dirt and moisture as well Heat dissipation increased, and that manufacturing tolerances can be compensated for with the swellable insulation.
  • these advantages can, for example, eliminate the coil carriers.
  • swellable insulation from a baked enamel with an initiator which causes the insulation to swell under the influence of heat, pressure, electrical or chemical nature.
  • wire windings with a swellable insulating layer without insulating slot lining and / or slot wedges are received and held in the slots and the turns can bake both with one another and on the slot walls. Accordingly, self-holding form windings can be formed, for example, for electrical switches. drawing
  • FIGS. 1 and 2 show turns of armature or stator windings inserted in grooves of different designs, as is known,
  • FIG. 3 shows a first embodiment of a swellable one
  • the known laminated core 1 shown in Figure 1 is provided with open grooves 2, in which a pressboard insulation is inserted as a groove lining 3.
  • a pressboard insulation is inserted as a groove lining 3.
  • the groove 2 are two turns 4 and 5 one
  • the turns 4 and 5 are seated at a distance from one another in the groove 2.
  • the cavities in the groove 2 which are not filled by the turns 4 and 5 are filled with a casting resin 8.
  • a bad slot filling factor is achieved with this winding.
  • an additional cast resin coating must be applied to the winding head.
  • the groove 9 is half-closed.
  • the groove lining 3 can be easily damaged here at the edge section 11 of the groove 9 narrowing the groove opening 10.
  • one of the open grooves 12 is shown with parallel groove walls 13 of a laminated core 14.
  • Two turns 15 and 16 of a winding are loosely inserted in the groove 12.
  • the windings 15 and 16 belong to a winding made of wire of round cross-section, which is covered with a lacquer insulation 17.
  • a swellable baking lacquer 18A is applied to the lacquer insulation 17.
  • the swellable baking lacquer layer 18A is swollen to such an extent that the baking lacquer 18B swells the voids in the groove 12 between the turns 15 and 16 and through a thermal shock, pressure, electrical or chemical influence on the winding the groove wall 13 almost completely filled.
  • the swellings 15 and 16 are fixed in the groove 12 by the swollen baking lacquer 18B.
  • the baking varnish 18B can also stick to the groove wall 13. An additional groove lining is not necessary.
  • the width of the slot no longer has to be adapted accordingly for each wire diameter so that the turns are inserted firmly enough and are not flung out. Due to the swellable insulating layer, the windings of the winding are held firmly in the grooves of the laminated core. Above all, the large-scale production can use laminated cores with a much smaller variety of different slot sizes when using winding wires of different diameters and thus be cheaper.
  • the winding head-forming areas of the winding are embedded in the swellable baking lacquer and glued to it in such a way that no additional winding head fastening subsequently applied is required.
  • the insulation and / or the swellable layer can be applied in one place in an environmentally friendly manner, namely, at the manufacturer of the enamelled wire.
  • the swellable insulation can be applied to the wire immediately before winding the windings, inserting the individual turns into the slots, forming the winding heads or winding the self-holding form coils.
  • the second exemplary embodiment of the invention according to FIG. 4 shows a part of a sheet metal packet 19 with a semi-closed groove 20.
  • Two turns 21 and 22 of a winding which consist of wire of round cross-section, are instilled into the groove.
  • the wire is directly surrounded by the swellable baking varnish as insulation 23A.
  • the swellable baking lacquer is swollen by a thermal shock, pressure, electrical or chemical influencing of the winding such that it then swells the cavities of the groove 20 between the grooves 23B in its swollen state

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  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
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Abstract

Es wird ein isolierter Leiter vorgeschlagen, der beispielsweise zum Bilden von Wicklungen elektrischer Maschinen dient. Der Leiter (15, 16) ist mit einer quellfähigen Isolierschicht (18A) überzogen, die im gequollenen Zustand (18A) alle Hohlräume im Aufnahmeraum (12) der Leiter (15, 16) ausfüllt und die Leiter (15, 16) miteinander und/oder der Wand (13) des Aufnahmeraums (2) verklebt. Bei elektrischen Maschinen werden dadurch die Wicklungen fest und isoliert in den Nuten des Stators oder Rotors gehalten. Es werden keine Nutauskleidungen, Nutverschlüsse und für die Wickelköpfe keine zusätzlichen Befestigungsmittel mehr benötigt. Außerdem wird ein besserer Nutfüllfaktor erreicht.

Description

Isolierter Leiter
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem isolierten Leiter aus, bei dem ein Tränkmittel als Kleber auf dem isolierten Leiter aufgebracht ist. Derartige isolierte Leiter werden zu Wicklungen für elektrische Maschinen und elektrische Schalter geformt und in Nuten von Rotor oder Stator oder auf Spulenträgern untergebracht. Dabei ist besonders bei elektrischen Maschinen von Nachteil, daß für die ausreichende Drahtfüllung und für den notwendigen Festsit2 in den Nuten die Wicklungen mit Preßsitz in die Nuten eingebracht werden müssen. Hierbei kann die Isolierung der Windungen oder die Nutauskleidung beschädigt werden. Außerdem müssen vor allem die Wickelköpfe noch besonders imprägniert werden, oder es muß die ganze Wicklung träufelimprägniert werden. Darüber hinaus ist von Nachteil, daß für jeden Leiterdurchmesser eine zugeordnete Rotor- oder Statornut mit angepaßtem und die zulässige Toleranz berücksichtigendem Querschnitt oder bei Schaltern ein entsprechend angepaßter Spulenträger erforderlich ist. Das hat eine unerwünscht hohe Vielfalt an Ankern und/oder Statoren bzw. Spulenträgern zur Folge, die
unwirtschaftlich ist. Außerdem ist bekannt, lackisolierte Leiter mit einem Backlack zu versehen, der nach Formen und Einlegen der Wicklung in Nuten oder auf Spulenträgern durch Erwärmen die Leiter lediglich an den
Berührungsstellen ihrer Isolierung miteinander verklebt, da er nicht quellen kann. Dazu müssen wiederum Nut- und Leiterabmessungen sowie Spulenträger genau aufeinander abgestimmt sein, denn der Backlack kann nur sehr dünn aufgetragen werden und keine Toleranzen ausgleichen. Er ist daher auch zum Verbacken der sich kreuzenden Leiter in Wickelköpfen ungeeignet.
Aufgabe, Lösung und Vorteile der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen isolierten Leiter zu schaffen, der sich besonders für Wicklungen in Rotoren und Statoren eignet, die in Rotor- oder Statornuten elektrischer Maschinen so aufgenommen sind, so daß das Verhältnis Leiterquerschnitt zu Nutraumausnutzung einerseits verbessert werden kann, sowie andererseits, wenn dies nicht unbedingt erforderlich ist, unabhängig von dem Verhältnis Nutbreite zu Wicklungsdrahtdurchmesser wird, in beiden Fällen Hilfsisolierungen in den Nuten wegfallen können, die Leiter in. Nuten und/oder Wickelköpfen ohne Hilfsmittel festgelegt werden können und das Herstellen von Statoren und Rotoren umweltfreundlicher wird. Desgleichen sind Vereinfachungen bei elektrischen. Schaltern zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe sind die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen vorgesehen. Dabei ist von Vorteil, daß einerseits die Nutraumausnutzung verbessert werden kann und andererseits, wenn das Verhältnis Leistung zu Herstellungskosten es erlaubt, für Wicklungen aus Draht unterschiedlicher Durchmesser das Stator- oder Rotor-Blechpaket aus Einheitsblechen mit gleicher Nutgröße gebildet werden kann und somit ein Einheitsblech für elektrische Maschinen oder für Spulenkörper für Schalter verschiedener Leistungen und Spannungen verwendet werden kann. Das verbilligt die Großmengenfertigung und Lagerhaltung wesentlich. Darüber hinaus kann die quellbare Isolierschicht bereits beim Drahthersteller auf den Wicklungsdraht aufgebracht werden, so daß in unweitfreundlicher Weise nur der Lackdrahthersteller Kunststoffe auf den Draht aufzubringen hat. Alternativ ist auch von Vorteil, wenn die quellbare Isolierung unmittelbar beim Wickeln dem isolierten Leiter zugeführt werden kann. Außerdem sind als Vorteil anzusehen, daß durch die quellbare Isolierung die Wicklungsstabilität erhöht wird, so daß die Wicklung weniger zum Unwuchtbilden neigt, gegen Schütteleinf lüsse ges ichert ist und größere Fliehkräfte aufnehmen kann, daß sowohl der Schutz der Wicklung gegen Schmutz und Feuchtigkeit als auch die Wärmeableitung erhöht, werden und daß sich Fertigungstoleranzen mit der quellbaren Isolierung ausgleichen lassen. Bei elektrischen Schaltern können durch diese Vorteile beispielsweise die Spulenträger wegfallen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen für den im Hauptanspruch angegebenen isolierten elektrischen Leiter möglich.
Besonders vorteilhaft ist das Ausbilden der quellbaren Isolierung aus einem Backlack mit einem Initiator, der bei Einflüssen von Wärme, Druck, elektrischer oder chemischer Art die Isolierung quellen läßt. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß Wicklungen aus Draht mit einer quellbaren Isolierschicht ohne isolierende Nutauskleidung und/oder Nutkeile in den Nuten aufgenommen und gehalten und die Windungen sowohl miteinander als auch an den Nutwänden verbacken können. Dementsprechend können selbsthaltende Formwicklungen beispielsweise für elektrische Schalter ausgebildet werden. Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figuren 1 und 2 in Nuten verschiedener Ausführungen eingelegte Windungen von Anker- oder Statorwicklungen wie sie bekannt sind, Figur 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer mit quellfähigem
Isolierstoff umgebenen Windung einer Wicklung in einer offenen Nut und Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der mit quellfähigem Isolierstoff umgebenen Windungen der Wicklung in einer halbgeschlossenen Nut, jeweils im Querschnitt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das in Figur 1 dargestellte bekannte Blechpaket 1 ist mit offenen Nuten 2 versehen, in die eine Preßspanisolation als Nutauskleidung 3 eingelegt ist. In die Nut 2 sind zwei Windungen 4 und 5 einer
Wicklung aus Draht mit Lackisolierung 6 mit Preßsitz über die Nutauskleidung 3 an den Nutwänden 7 anliegend eingesetzt. Die Windungen 4 und 5 sitzen dabei mit Abstand zueinander in der Nut 2. Die nicht von den Windungen 4 und 5 ausgefüllten Hohlräume der Nut 2 sind mit einem Gießharz 8 ausgefüllt. Bei dieser Wicklung wird ein schlechter Nutfüllfaktor erreicht. Außerdem muß für die Wickelkopfbefestigung der Wicklung eine zusätzliche Gießharzumhüllung auf den Wickelkopf aufgebracht werden.
Das gleiche trifft auch für die bekannte Ausführung nach Figur 2 zu, bei der die Nut 9 halbgeschlossen ist. Darüber hinaus kann hier an dem die Nutöffnung 10 verengenden Randabschnitt 11 der Nut 9 die Nutauskleidung 3 leicht beschädigt werden. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Figur 3 ist eine der offenen Nuten 12 mit parallelen Nutwänden 13 eines Blechpakets 14 dargestellt. Zwei Windungen 15 und 16 einer Wicklung sind in der Nut 12 lose eingelegt. Die Windungen 15 und 16 gehören zu einer Wicklung aus Draht runden Querschnitts, der mit einer Lackisolierung 17 überzogen ist. Auf der Lackisolierung 17 ist ein quellfähiger Backlack 18A aufgetragen. Nach dem Einlegen der Wicklung in die Nuten 12 des Blechpakets 14 wird durch einen Wärmestoß, durch Druck, elektrisches oder chemisches Beeinflussen der Wicklung die quellfähige Backlackschicht 18A soweit aufgequollen, daß der Backlack 18B die Hohlräume in der Nut 12 zwischen den Windungen 15 und 16 und der Nutwand 13 nahezu restlos ausgefüllt. Durch den aufgequollenen Backlack 18B sind die Windungen 15 und 16 in der Nut 12 festgelegt. Der Backlack 18B kann dabei auch an der Nutwand 13 kleben. Eine zusätzliche Nutauskleidung ist nicht erforderlich.
Dadurch wird ein besserer Nutfüllfaktor erreicht. Auch kann dieselbe Anzahl Windungen in einer schmäleren Nut aufgenommen werden.
Andererseits muß in Fällen, in denen der Nutfüllfaktor weniger wichtig ist, nicht mehr für jeden Drahtdurchmesser die Breite der Nut entsprechend angepaßt werden, damit die Windungen fest genug eingelegt und nicht herausgeschleudert werden. Durch die quellfähige Isolierschicht werden die Windungen der Wicklung fest in den Nuten des Blechpakets gehalten. Vor allem die Großmengenfertigung kann bei Verwenden von Wicklungsdrähten unterschiedlichen Durchmessers Blechpakete mit einer wesentlich geringeren Vielfalt verschiedener Nutgrößen verwenden und somit preiswerter sein.
Darüber hinaus werden die wickelkopfbildenden Bereiche der Wicklung so in den quellfähigen Backlack eingebettet und mit ihm verklebt, daß keine nachträglich aufgebrachte zusätzliche Wickelkopfbefestigung mehr benötigt wird. Das Aufbringen der Isolierung und/oder der quellfähigen Schicht kann einerseits in umweltfreundlicher Weise an einer Stelle, nämlich, beim Hersteller des lackisolierten Drahtes erfolgen. Andererseits läßt sich die quellfähige Isolierung unmittelbar vor dem Wickeln der Wicklungen, dem Einlegen der einzelnen Windungen in die Nuten, dem Ausbilden der Wickelköpfe oder dem Wickeln der selbsthaltenden Formspulen auf den Draht aufbringen.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Figur 4 zeigt einen Teil eines Blechpkets 19 mit einer halbgeschlossenen Nut 20. In die Nut sind zwei Windungen 21 und 22 einer Wicklung geträufelt, die aus Draht runden Querschnitts bestehen. Der Draht ist direkt mit dem quellfähigen Backlack als Isolierung 23A umgeben. Ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 wird durch einen Wärmestoß, durch Druck, elektrisches oder chemisches Beeinflussen der Wicklung der quellfähige Backlack so aufgequollen, daß er dann in seinem gequollenen Zustand 23B die Hohlräume der Nut 20 zwischen den
Windungen 21; 22 und den Nutwänden 24 ausfüllt und die Windungen 21; 22 schüttelsicher in der Nut 20 hält. Desgleichen sind die Wickelkopfbereiche von Backlack 23B durchdrungen und verklebt.

Claims

Ansprüche
1. Elektrischer Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine den Leiter (15, 16; 21, 22) umgebende Isolierschicht (18A; 23A) quellfähig ist.
2. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die quellfähige Schicht (18A) zusätzlich auf einer den Leiter (15, 16 ) umgebenden Isolierung (17) aufgebracht ist.
3. Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die quellfähige Isolierschicht (18A; 23A) aus einem Backlack mit einem Initiator besteht, durch den bei Erwärmen der Backlack (18A, 18B; 23A, 23B) quellbar ist.
4. Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die quellfähige Isolierschicht (18A; 23A) aus einem Backlack mit einem Initiator besteht, durch den mittels Druck der Backlack (18A, 18B; 23A, 23B) quellbar ist.
5. Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die quellfähige Isolierschicht (18A; 23A) aus einem Backlack mit einem Initiator besteht, durch den mittels elektrischer Beeinflussung der Backlack (18A, 18B; 23A, 23B) quellbar ist.
6. Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die quellfähige Isolierschicht (18A; 23A) aus einem Backlack mit einem Initiator besteht, durch den mittels chemischer Beeinflussung der Backlack (18A, 18B; 23A, 23B) quellbar ist.
7. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der quellfähigen Isolierschicht (18A, 18B; 23A, 23B) versehene Leiter zu einer Wicklung für elektrische Maschinen geformt ist, die in Nuten (12; 20) von Rotor oder Stator aufgenommen ist und deren einzelne Windungen (15, 16; 21, 22) miteinander und/oder mit der Nutwand (13; 24) verklebt sind.
8. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der quellfähigen Isolierschicht (18A, 18B; 23A, 23B) versehene Leiter (15, 16; 21, 22) zu einer Wicklung für elektrische Maschinen geformt ist, deren die Wickelköpfe bildende Leiterabschnitte beim Quellen der Isolierschicht (18B; 23B) miteinander verklebbar sind.
9. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der quellfähigen Schicht (18A, 18B; 23A, 23B) versehene Leiter zu selbsthaltenden Formwicklungen ausgebildet ist.
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DEP3842563.7 1988-12-17
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DE3842563A1 (de) 1990-06-21

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