WO2006100291A1 - Magnetischer nutverschluss - Google Patents

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WO2006100291A1
WO2006100291A1 PCT/EP2006/060995 EP2006060995W WO2006100291A1 WO 2006100291 A1 WO2006100291 A1 WO 2006100291A1 EP 2006060995 W EP2006060995 W EP 2006060995W WO 2006100291 A1 WO2006100291 A1 WO 2006100291A1
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closure
groove
closure according
magnetic
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Bernhard Klaussner
Alexander MÄURER
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • 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
    • H02K3/493—Slot-closing devices magnetic

Definitions

  • the invention relates to a slot closure for an electrical ⁇ cal machine containing at least one groove with a slot opening for receiving an electrical conductor arrangement.
  • Such a slot closure serves to secure the position of the electrical conductor arrangement in the groove of the electric machine designed, for example, as an electrodynamic motor or generator.
  • slot closures are partly made magnetic.
  • a magnetic slot closure which contains a prefabricated closure body made of an iron-filled laminate. This slot closure must be glued to the groove to achieve a good fit. He also points out because of his
  • the layer structure on a certain anisotropy in magnetic Ver ⁇ hold on.
  • the layer structure can also lead to a delamination and thus to a loss of adhesion.
  • the known slot seals are limited in their fürstempera- structure to a maximum value of about 155 0 C.
  • a Nutver gleichkeil which consists of a mixture of a thermoplastic polyamide and a powdered magnetizable material.
  • an iron powder with a content of 25% is used.
  • the object of the invention is therefore to specify a slot closure of the type described at the beginning, which can also be designed for higher application temperatures and with a high permeability.
  • the slot closure according to the invention is one in which a) a prefabricated closure body is provided, which can be inserted into the groove after insertion of the conductor arrangement for closing the slot opening, and b) the closure body is made of a material comprising a thermoplastic polymer material and a magnetic filler , wherein c) the magnetic filler contains an iron powder having an average particle size between about 40 and 100 ⁇ m.
  • thermoplastic polymer material Following the appeal in the inventive slot seal ⁇ put thermoplastic polymer material, the operating temperature range easily can be adjusted within wide ranges. The particular maximum application temperature depends in particular on the chosen thermoplastic polymer material.
  • the heat classes F, H and, if required, 200 can be covered without difficulty.
  • the relevant heat classes for the isolation of electrical equipment are defined in IEC 60085.
  • the application temperature range extends from a minimum value, especially in railway technology, from -4O 0 C to a maximum value of 13O 0 C (class B), of 155 0 C (class F), of 18O 0 C ( Class H) or of 200 0 C (class 200). Even higher temperature values are possible in principle.
  • the selected according to the particular requirements for the maximum application temperature thermoplastic polymer material is then soft-magnetic with particular preference ⁇ and mixed as pulverulent Magnet Stahl before prepared therefrom in an upstream production step of the closure body.
  • the possibility of prefabrication of the Ver ⁇ closing body leads compared to the known Nutver gleich from the thermosetting epoxy resin to a significantly lower production costs.
  • the closure body can be obtained in particular from a supplier as a strip semi-finished product with defined dimensions and a defined cross-sectional geometry. Likewise, it can be cut from a supplied semi-finished sheet with a defined thickness at the installation of the electrical machine. Both options are inexpensive.
  • the magnetic behavior causes virtually no anisotropy. This is advantageous in terms of the magnetic flux ⁇ -Nazi leadership in the groove opening.
  • thermoplastic polymer material used is also toxicologically harmless. It contains in contrast to the thermosetting epoxy resin of the known slot closure no hazardous substances.
  • the used thermoplastic Polymerma ⁇ is TERIAL about available out worldwide in uniform quality. Its mechanical, thermal, electrical and magnetic properties can be selectively adjusted and varied within wide ranges. In addition, it is halogen-free flame retardant.
  • the magnetic filler contains an iron powder, in particular a sponge iron powder or a carbonyl iron powder.
  • the iron powder has a mean particle size between about 40 and 100 microns, in particular of about 60 microns. Basically, smaller particle size values than 40 ⁇ m are also possible. Based on the grain size distribution, the magnetic properties of the slot closure can be adjusted.
  • the iron powder is preferably annealed prior ⁇ in a reducing atmosphere such as in a dry hydrogen atmosphere at temperatures between about 700 and 85O 0 C. This achieves a high
  • closure body is formed as an extruded, in particular as a foreign-extruded body, which can be produced particularly easily.
  • the strand extrusion also allows satinge ⁇ starting free design of the cross-sectional geometry of Ver ⁇ closure body without the need for an expensive (after) Be ⁇ processing is required.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • LCP fatty acid-propylene copolymer
  • these polymers are particularly suitable for the thermal class 200, ie up to a tem ⁇ temperature of about 200 0 C, very good.
  • Magnet Shellstoff contains a Mag ⁇ netpulver with reduced electrical conductivity, so in particular with a lower electrical conductivity than that of iron.
  • an electrically insulating magnetic powder can also be provided. The reduction only affects the electrical, but not the magnetic conductivity. So this magnetic powder as well as the standing-called front ⁇ iron powder are particularly soft magnetic.
  • the magnetic filler may preferably comprise a ferrite powder which is present, for example, in the composition MeO-Fe 2 O 3, wherein ME denotes a divalent metal. Due to the at least reduced electrical conductivity eddy current losses are avoided within the slot closure. Furthermore, a mixture of iron powder and a magnetic powder with reduced electrical conductivity can be provided as magnetic filler. Based on the material components of Magnet Stahls the magnetic self sheep ⁇ let th adjust the slot seal.
  • the material of the closure body contains a source filler.
  • the source filler improves the adhesive fit of the slot closure in the groove, for example by swelling during a temperature treatment and bringing about a snug fit of the slot closure to the contour of the groove side walls.
  • unevenness of the groove side walls can be compensated.
  • Such unevenness, in particular in the axial direction can result from a slightly staggered arrangement of the individual laminations of the stator lamination stack.
  • Advantageously ⁇ the favorable swelling of the swelling substances takes place during an already provided in the course of the casting resin impregnation of the stator temperature treatment. A separate bonding, as in the case of the known slot closure made of laminated material, is unnecessary in this variant.
  • the closure body on a particular molded spring element which also to an improvement of the adhesive seat of the slot closure leads.
  • Particularly favorable is a directly molded spring element. It can be called extrusion process produced in a simple way, in particular by means of the above already ge ⁇ .
  • the closure body is mechanically prestressed on a surface facing the groove opening and has a melting region there. This is after the insertion of the slot closure in the groove, for example by means of laser irradiation or other energy locally locally heated and softened until at least partially relaxation of the surface takes place and the narrow side surfaces of the slot closure are pressed against the groove side walls. This in turn results in a better fit.
  • the advantageous subsequent local Aufschmel ⁇ is zen easily in the thermoplastic polymer material of ⁇ contemporary fiction, slot seal possible.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a stator of an elec trical machine ⁇ circuit with a magnetic Nutver-
  • FIG. 2 shows another embodiment of a stator egg ⁇ ner electrical machine with a magnetic slot closure
  • FIG 3 shows the slot seal according to FIG 2 in an enlarged Dar ⁇ position
  • Figure 4 shows an embodiment of a magnetic Nutver ⁇ circuit with molded spring element
  • Figure 5 shows another embodiment of a magnetic groove closure with molded spring element. Corresponding parts are provided in Figures 1 to 5 with the same reference numerals.
  • the stator 1 shows an embodiment of a stator 1 of an electrical machine is shown in a partial cross-section.
  • the stator 1 comprises a groove 2, in which an electric teran Aunt Lei ⁇ is placed.
  • the conductor arrangement 3 shown only schematically can be embodied as an individual electrical conductor or else as a combination of a plurality of electrical partial conductors. It is surrounded by an electrical insulation 4 and part of a coil winding of the stator 1.
  • the groove 2 may be provided on its side walls 5 and on its bottom wall 6 with a not shown in detail in Figure 1 Tränkharzausklei ⁇ tion.
  • the groove 2 and the conductor arrangement 3 can also be provided in a rotor of the electric machine instead of in the stator 1.
  • an approximately wedge-shaped slot closure 8 is arranged within the slot 2.
  • the wedge shape of the slot closure 8 is connected to the corresponding contour of
  • the groove ⁇ closure 8 is formed as an elongate prefabricated closure body, of the thermoplastic polymeric material mixed from a ver with a Magnet Strukturllstoff ⁇ is made.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the proportion by weight of the iron powder is about 75%. This results in a relative Per ⁇ meabiltician of about 5.
  • thermoplastic poly ⁇ mermaterial of PPS resulting in an assignment to class F, that is to a maximum application temperature of about 155 ° C.
  • the material of the slot closure 8 also contains a Banl spallstoff that leads to a particularly good adhesion ⁇ seat of the slot closure 8 in the groove 2.
  • FIGs 2 and 3 another embodiment of a magnetic groove closure 9 is shown.
  • the state after the insertion of the slot closure 9 in the opening area of the groove 2 is shown. In this state, there is still some play between the side walls 5 and the slot closure 9.
  • the slot closure 9 is curved and under a certain mechanical bias on its upper surface
  • FIGS. 4 and 5 show further exemplary embodiments of magnetic slot closures 14 and 15, respectively. They each comprise ⁇ wells an integrally formed on a lower surface 16 spring ⁇ element 17 and 18. These spring elements 17 and 18 of the magnetic slot seals 14 and 15 are deformed into the groove 2 in the direction of the arrows during insertion and teranowskiowski opposite the managerial 3 or mechanically biased against an intermediate element, not shown in Figures 1 and 2. After insertion causes the spring restoring force of the Fe ⁇ the elements 17 and 18, a pressing of the wedge-shaped slot seals 14 and 15 to the contour of the side walls 5 in ⁇ ff- voltage range of the groove 2. As a result, a very good adhesive power results in the slot seals 14 and 15 °.
  • the groove closures 14 and 15 with the molded-on spring element 17 or 18 can be produced in a simple manner by means of extrusion extrusion.
  • a filled with iron powder thermoplastic polymer material is vorgese ⁇ hen.

Abstract

Der Nutverschluss (8) ist für eine elektrische Maschine bestimmt, die zur Aufnahme einer elektrischen Leiteranordnung (3) mindestens eine Nut (2) mit einer Nutöffnung (7) enthält. Es ist ein vorgefertigter Verschlusskörper vorgesehen, der nach dem Einbringen der Leiteranordnung (3) zum Verschluss der Nutöffnung (7) in die Nut (2) einsetzbar ist. Der Verschlusskörper besteht aus einem Material mit einem thermoplastischen Polymermaterial und einem Magnetfüllstoff.

Description

Beschreibung
Magnetischer NutverSchluss
Die Erfindung betrifft einen Nutverschluss für eine elektri¬ sche Maschine, die zur Aufnahme einer elektrischen Leiteranordnung mindestens eine Nut mit einer Nutöffnung enthält.
Ein derartiger Nutverschluss dient zur Positionssicherung der elektrischen Leiteranordnung in der Nut der beispielsweise als elektrodynamischer Motor oder Generator ausgeführten elektrischen Maschine. Um die magnetische Flussführung im Bereich der Nutöffnung zu verbessern, sind Nutverschlüsse zum Teil magnetisch ausgeführt.
So kommt beispielsweise ein magnetischer Nutverschluss zum Einsatz, der einen vorgefertigten Verschlusskörper aus einem eisengefüllten Schichtpressstoff enthält. Dieser Nutverschluss muss mit der Nut verklebt werden, um einen guten Haftsitz zu erreichen. Außerdem weist er aufgrund seines
Schichtaufbaus eine gewisse Anisotropie im magnetischen Ver¬ halten auf. Der Schichtaufbau kann auch zu einer Delaminie- rung und damit zu einer Haftsitzverschlechterung führen.
Aus der DE 1 288 186 A und der DE 1 299 357 A ist ein anderer magnetischer Nutverschluss bekannt, der aus einem eisenge¬ füllten duroplastisch härtbaren Epoxydharz besteht. Das Epoxydharz wird mit Eisenpulver vermengt und in pastenförmigem Zustand in die Nut eingestrichen. Danach erfolgt eine Ver- dichtung mittels Drücken gefolgt von dem Härteprozess . Diese Herstellung ist aufwändig. Sie umfasst mehrere Einzelschrit¬ te, für die zum Teil SpezialVorrichtungen erforderlich sind.
Die bekannten Nutverschlüsse sind in ihrer Anwendungstempera- tur auf einen Maximalwert von etwa 1550C begrenzt.
In der DD 52 614 A wird ein Nutverschlusskeil beschrieben, der aus einem Gemisch aus einem thermoplastischen Polyamid und einem pulverförmigen magnetisierbaren Material hergestellt ist. Verwendet wird insbesondere ein Eisenpulver mit einem Anteil von 25%.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen Nut- verschluss der eingangs bezeichneten Art anzugeben, der auch für höhere Anwendungstemperaturen und mit einer hohen Permeabilität ausgelegt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1. Bei dem erfindungsgemäßen Nutverschluss handelt es sich um einen solchen, bei dem a) ein vorgefertigter Verschlusskörper vorgesehen ist, der nach dem Einbringen der Leiteranordnung zum Verschluss der Nutöffnung in die Nut einsetzbar ist, und b) der Verschlusskörper aus einem Material mit einem thermoplastischen Polymermaterial und einem Magnetfüllstoff be¬ steht, wobei c) der Magnetfüllstoff ein Eisenpulver mit einer mittleren Korngröße zwischen etwa 40 und 100 μm enthält.
Aufgrund des bei dem erfindungsgemäßen Nutverschluss einge¬ setzten thermoplastischen Polymermaterials lässt sich der Anwendungstemperaturbereich auf einfache Weise in weiten Berei- chen einstellen. Die jeweilige maximale Anwendungstemperatur hängt dabei insbesondere von dem gewählten thermoplastischen Polymermaterial ab.
Mit dem thermoplastischen Polymermaterial lassen sich prob- lemlos die Wärmeklassen F, H und bei Bedarf 200 abdecken. Die hier maßgeblichen Wärmeklassen für die Isolierung elektrotechnischer Betriebsmittel sind in der IEC 60085 definiert. Je nach Wärmeklasse der elektrischen Maschine erstreckt sich der Anwendungstemperaturbereich von einem insbesondere in der Bahntechnik maßgeblichen Minimalwert von -4O0C bis zu einem Maximalwert von 13O0C (Klasse B), von 1550C (Klasse F), von 18O0C (Klasse H) oder von 2000C (Klasse 200) . Auch noch höhe¬ re Temperaturwerte sind grundsätzlich möglich. Das nach den jeweiligen Anforderungen für die maximale Anwendungstemperatur ausgewählte thermoplastische Polymermaterial wird dann mit dem insbesondere weichmagnetischen und vorzugs¬ weise pulverförmigen Magnetfüllstoff vermengt, ehe daraus in einem vorgeschalteten Fertigungsschritt der Verschlusskörper hergestellt wird. Die Möglichkeit zur Vorfertigung des Ver¬ schlusskörpers führt verglichen mit dem bekannten Nutver- schluss aus dem duroplastischen Epoxydharz zu einem deutlich niedrigeren Herstellungsaufwand.
Der Verschlusskörper kann insbesondere als Bandhalbzeug mit definierten Abmessungen und einer definierten Querschnittsgeometrie von einem Zulieferer bezogen werden. Ebenso kann er aus einem zugelieferten Plattenhalbzeug mit definierter Dicke am Montageort der elektrischen Maschine zugeschnitten werden. Beide Optionen sind wenig aufwändig.
Weiterhin führt insbesondere die Durchmengung des thermoplas¬ tischen Polymermaterials und des Magnetfüllstoffs zu einem Verschlusskörper, dessen magnetisches Verhalten praktisch keine Anisotropie aufweist. Dies ist hinsichtlich der magne¬ tischen Flussführung im Bereich der Nutöffnung vorteilhaft.
Das eingesetzte thermoplastische Polymermaterial ist außerdem toxikologisch unbedenklich. Es enthält im Gegensatz zu dem duroplastischen Epoxydharz des bekannten Nutverschlusses keine Gefahrstoffe. Das eingesetzte thermoplastische Polymerma¬ terial ist darüber hinaus weltweit in einheitlicher Qualität verfügbar. Seine mechanischen, thermischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften können gezielt eingestellt und auch in weiten Bereichen variiert werden. Außerdem ist es halogenfrei flammwidrig.
Der Magnetfüllstoff enthält ein Eisenpulver, insbesondere ein Schwammeisenpulver oder ein Carbonyleisenpulver . Das Eisenpulver hat eine mittlere Korngröße zwischen etwa 40 und 100 μm, insbesondere von etwa 60 μm. Grundsätzlich sind aber auch kleinere Korngrößenwerte als 40 μm möglich. Anhand der Korn- größenverteilung können die magnetischen Eigenschaften des Nutverschlusses eingestellt werden. Das Eisenpulver ist vor¬ zugsweise in einer reduzierender Atmosphäre wie z.B. in einer trockenen Wasserstoff-Atmosphäre bei Temperaturen zwischen etwa 700 und 85O0C geglüht. Dadurch erreicht man eine hohe
Permeabilität und eine mechanische Entspannung der Eisenteil¬ chen des Eisenpulvers.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Nutver- Schlusses ergeben sich aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.
Günstig ist eine Variante, bei der der Verschlusskörper als ein extrudierter, insbesondere als ein strangextrudierter Körper ausgebildet ist, der sich besonders leicht herstellen lässt. Die Strangextrusion ermöglicht außerdem eine weitge¬ hend freie Gestaltung der Querschnittsgeometrie des Ver¬ schlusskörpers, ohne dass hierfür eine aufwändige (Nach-) Be¬ arbeitung erforderlich ist.
Weiterhin kann das thermoplastische Polymermaterial ein teil¬ aromatisches Polyamid oder ein Polyphenylensulfid (= PPS) sein. Diese Polymere eignen sich insbesondere für die Wärme¬ klasse F, also bis zu einer Temperatur von etwa 1550C, sehr gut.
Gemäß einer anderen Variante ist das thermoplastische Poly¬ mermaterial ein Polyetheretherketon (= PEEK) . Diese Polymere eignen sich insbesondere für die Wärmeklasse H, also bis zu einer Temperatur von etwa 18O0C, sehr gut.
Möglich ist außerdem eine Ausgestaltung, bei der das thermoplastische Polymermaterial ein Polyimid oder ein flüssigkri¬ stallines Polymer (= LCP) ist. Diese Polymere eignen sich insbesondere für die Wärmeklasse 200, also bis zu einer Tem¬ peratur von etwa 2000C, sehr gut. Bei einer Ausgestaltung enthält der Magnetfüllstoff ein Mag¬ netpulver mit reduzierter elektrischer Leitfähigkeit, also insbesondere mit einer niedrigeren elektrischer Leitfähigkeit als der von Eisen. Im Idealfall kann auch ein elektrisch iso- lierendes Magnetpulver vorgesehen sein. Die Reduzierung betrifft nur die elektrische, nicht jedoch die magnetische Leitfähigkeit. So sind diese Magnetpulver wie auch das vor¬ stehend genannte Eisenpulver insbesondere weichmagnetisch. Vorzugsweise kann der Magnetfüllstoff ein Ferritpulver umfas- sen, das z.B. in der Zusammensetzung MeO-Fe2Ü3 vorliegt, wobei mit ME ein zweiwertiges Metall bezeichnet ist. Aufgrund der zumindest reduzierten elektrischen Leitfähigkeit werden Wirbelstromverluste innerhalb des Nutverschlusses vermieden. Weiterhin kann eine Mischung aus Eisenpulver und einem Mag- netpulver mit reduzierter elektrischer Leitfähigkeit als Magnetfüllstoff vorgesehen sein. Anhand der Materialbestandteile des Magnetfüllstoffs lassen sich die magnetischen Eigenschaf¬ ten des Nutverschlusses einstellen.
Günstig ist weiterhin eine Variante, bei der das Material des Verschlusskörpers einen Quellfüllstoff enthält. Beispielswei¬ se liegt der Quellfüllstoff als ein mikrogekapseltes Polyu¬ rethan vor. Der Quellfüllstoff verbessert den Haftsitz des Nutverschlusses in der Nut, indem er z.B. während einer Tem- peraturbehandlung aufquillt und ein Anschmiegen des Nutverschlusses an die Kontur der Nutseitenwände bewirkt. Dadurch lassen sich Unebenheiten der Nutseitenwände ausgleichen. Insbesondere in axialer Richtung können solche Unebenheiten durch eine leicht gegeneinander versetzte Anordnung der Ein- zelbleche des Stator-Blechpakets resultieren. Vorteilhafter¬ weise erfolgt das günstige Aufquellen der Quellstoffe während einer ohnehin im Zuge der Gießharz-Imprägnierung des Stators vorgesehenen Temperaturbehandlung. Eine gesonderte Verklebung, wie etwa bei dem bekannten Nutverschluss aus Schicht- pressstoff, erübrigt sich bei dieser Variante.
Gemäß einer anderen Variante weist der Verschlusskörper ein insbesondere angeformtes Federelement auf, das ebenfalls zu einer Verbesserung des Haftsitzes des Nutverschlusses führt. Besonders günstig ist ein direkt angeformtes Federelement. Es lässt sich insbesondere mittels des vorstehend bereits ge¬ nannten Extrusionsverfahrens auf einfache Weise herstellen.
Weiterhin ist es günstig, wenn der Verschlusskörper an einer der Nutöffnung zugewandten Oberfläche mechanisch vorgespannt ist und dort einen Aufschmelzbereich aufweist. Dieser wird nach dem Einsetzen des Nutverschlusses in die Nut beispiels- weise mittels einer Laserbestrahlung oder einer anderen Energiezufuhr lokal soweit erwärmt und damit erweicht, bis eine zumindest teilweise Entspannung der Oberfläche stattfindet und die schmalen Seitenflächen des Nutverschlusses an die Nutseitenwände gepresst werden. Es resultiert wiederum eine Haftsitzverbesserung. Im Gegensatz zu den bei den bekannten Nutverschlüssen verwendeten Duroplasten oder Schichtpressstoffen ist das vorteilhafte nachträgliche lokale Aufschmel¬ zen bei dem thermoplastischen Polymermaterial des erfindungs¬ gemäßen Nutverschlusses problemlos möglich.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung er¬ geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
FIG 1 ein Ausführungsbeispiel eines Stators einer elek¬ trischen Maschine mit einem magnetischen Nutver- schluss,
FIG 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stators ei¬ ner elektrischen Maschine mit einem magnetischen Nutverschluss,
FIG 3 den Nutverschluss gemäß FIG 2 in vergrößerter Dar¬ stellung,
FIG 4 ein Ausführungsbeispiel eines magnetischen Nutver¬ schlusses mit angeformten Federelement und FIG 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines magnetischen Nutverschlusses mit angeformten Federelement. Einander entsprechende Teile sind in den Figuren 1 bis 5 mit denselben Bezugszeichen versehen.
In FIG 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Stators 1 einer elektrischen Maschine in einem Teilquerschnitt gezeigt. Der Stator 1 umfasst eine Nut 2, in der eine elektrische Lei¬ teranordnung 3 platziert ist. Die nur schematisch gezeigte Leiteranordnung 3 kann als elektrischer Einzelleiter oder auch als Kombination mehrerer elektrischer Teilleiter ausge- bildet sein. Sie ist mit einer elektrischen Isolierung 4 umgeben und Teil einer Spulenwicklung des Stators 1. Weiterhin kann die Nut 2 an ihren Seitenwänden 5 und an ihrer Bodenwand 6 mit einer in FIG 1 nicht näher gezeigten Tränkharzausklei¬ dung versehen sein. Grundsätzlich können die Nut 2 und die Leiteranordnung 3 anstelle im Stator 1 auch in einem Rotor der elektrischen Maschine vorgesehen sein.
Im Bereich einer Nutöffnung 7 ist innerhalb der Nut 2 ein in etwa keilförmiger Nutverschluss 8 angeordnet. Die Keilform des Nutverschlusses 8 ist an die entsprechende Kontur der
Seitenwände 5 in diesem Bereich der Nut 2 angepasst. Der Nut¬ verschluss 8 ist als länglicher vorgefertigter Verschlusskörper ausgebildet, der aus einem mit einem Magnetfüllstoff ver¬ mischten thermoplastischen Polymermaterial hergestellt ist. Im Ausführungsbeispiel ist als thermoplastisches Polymermate¬ rial ein Polyphenylensulfid (= PPS) und als Magnetfüllstoff ein Eisenpulver vorgesehen. Der Gewichtsanteil des Eisenpulvers beträgt etwa 75 %. Dadurch resultiert eine relative Per¬ meabilität von etwa 5. Verglichen damit rangieren die bekann- ten Nutverschlüsse aus Schichtpressstoffen nur bei relativen Permeabilitäten zwischen 2 und 3.
Das im Ausführungsbeispiel vorgesehene thermoplastische Poly¬ mermaterial aus PPS führt zu einer Zuordnung zur Wärmeklasse F, also zu einer maximalen Anwendungstemperatur von etwa 155° C. Mit einer anderen Materialwahl für das thermoplastische Polymermaterial lassen sich auch deutlich höhere maximale An¬ wendungstemperaturen erzielen. Das Material des Nutverschlusses 8 enthält darüber hinaus auch einen Quellfüllstoff, der zu einem besonders guten Haft¬ sitz des Nutverschlusses 8 in der Nut 2 führt. Nachdem die Leiteranordnung 3 in die Nut 2 eingesetzt ist, wird der Ver- schlusskörper des Nutverschlusses 8 in axialer Richtung, also in der zur Zeichenebene von FIG 1 senkrecht verlaufenden Richtung, in die Nut 2 eingeschoben. Danach wird der Stator 1 einer im Laufe des Fertigungsprozesses der elektrischen Ma¬ schine ohnehin notwendigen Temperaturbehandlung unterzogen, wobei der Quellfüllstoff aufquillt, so dass sich der Nutver- schluss 8 eng an die Seitenwände 5 anschmiegt.
In den FIG 2 und 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines magnetischen Nutverschlusses 9 gezeigt. In der Darstellung gemäß FIG 2 ist der Zustand nach dem Einschieben des Nutverschlusses 9 in den Öffnungsbereich der Nut 2 wiedergegeben. In diesem Zustand besteht zwischen den Seitenwänden 5 und dem Nutverschluss 9 noch ein gewisses Spiel.
Der Nutverschluss 9 ist gewölbt ausgebildet und unter einer gewissen mechanischen Vorspannung an seiner oberen Oberfläche
10 vorgefertigt. An der Oberfläche 10 ist ein Aufschmelzbe¬ reich 11 vorgesehen, in dem mittels eines Laserstrahls 12 ei¬ ne lokale Erwärmung des thermoplastischen Polymermaterials vorgenommen wird. Aufgrund der Energiezufuhr mittels des La¬ serstrahls 12 erweicht sich das Material im Aufschmelzbereich
11 und die Spannung an der Oberfläche 10 löst sich, so dass sich schmale Seitenflächen 13 des Nutverschlusses 9 nach au¬ ßen bewegen und dadurch an die Seitenwände 5 der Nut 2 ge- presst werden. Die so hervorgerufenen Formänderungen des Nutverschlusses 9 sind in FIG 3 durch die eingetragenen Pfeile angedeutet. Nach diesen Formänderungen ergibt sich wieder ein sehr passgenauer Haftsitz des Nutverschlusses 9 in der Nut 2.
Das nachträgliche Aufschmelzen des vorgefertigten Verschluss¬ körpers des Nutverschlusses 9 wird erst durch die erfindungs¬ gemäß vorgesehene Wahl eines thermoplastischen Polymermaterials ermöglicht. In diesem Ausführungsbeispiel kommt ein flüs- sigkristallines Polymer (= LCP) zum Einsatz, wodurch die maximale Anwendungstemperatur bei etwa 200° C liegt.
In den FIG 4 und 5 sind weitere Ausführungsbeispiele magneti- scher Nutverschlüsse 14 bzw. 15 dargestellt. Sie umfassen je¬ weils ein an einer unteren Oberfläche 16 angeformtes Feder¬ element 17 bzw. 18. Diese Federelemente 17 und 18 werden beim Einschieben der magnetischen Nutverschlüsse 14 und 15 in die Nut 2 in Richtung der Pfeile verformt und gegenüber der Lei- teranordnung 3 oder gegenüber einem in den FIG 1 und 2 nicht näher dargestellten Zwischenelement mechanisch vorgespannt. Nach dem Einschieben bewirkt die Federrückstellkraft der Fe¬ derelemente 17 und 18 ein Anpressen der keilförmigen Nutverschlüsse 14 und 15 an die Kontur der Seitenwände 5 im Öff- nungsbereich der Nut 2. Dadurch resultiert ein sehr guter Haftsitz der Nutverschlüsse 14 und 15.
Die Nutverschlüsse 14 und 15 mit dem angeformten Federelement 17 bzw. 18 lassen sich in einfacher Weise mittels Strangex- trusion herstellen. Als Material ist wiederum ein mit Eisenpulver gefülltes thermoplastisches Polymermaterial vorgese¬ hen .

Claims

Patentansprüche
1. Nutverschluss für eine elektrische Maschine, die zur Auf¬ nahme einer elektrischen Leiteranordnung (3) mindestens eine Nut (2) mit einer Nutöffnung (7) enthält, wobei a) ein vorgefertigter Verschlusskörper vorgesehen ist, der nach dem Einbringen der Leiteranordnung (3) zum Ver¬ schluss der Nutöffnung (7) in die Nut (2) einsetzbar ist, und b) der Verschlusskörper aus einem Material mit einem ther¬ moplastischen Polymermaterial und einem Magnetfüllstoff besteht, wobei c) der Magnetfüllstoff ein Eisenpulver mit einer mittleren
Korngröße zwischen etwa 40 und 100 μm enthält.
2. Nutverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Verschlusskörper als ein extrudierter Körper ausgebildet ist.
3. Nutverschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das thermoplastische Polymermaterial ein teilaromatisches Polyamid oder ein Polyphenylensulfid ist .
4. Nutverschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet , dass das thermoplastische Polymermaterial ein Polyetheretherketon ist.
5. Nutverschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass das thermoplastische Polymermaterial ein Polyimid oder ein flüssigkristallines Polymer ist.
6. Nutverschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfüllstoff ein Magnetpulver mit reduzierter elektrischer Leitfähigkeit enthält .
7. NutverSchluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Ver¬ schlusskörpers einen Quellfüllstoff enthält.
8. Nutverschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper ein Federelement (17; 18) aufweist.
9. Nutverschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper an einer der Nutöffnung (7) zugewandten Oberfläche (10) mechanisch vorgespannt ist und dort einen Aufschmelzbereich (11) aufweist.
PCT/EP2006/060995 2005-03-24 2006-03-23 Magnetischer nutverschluss WO2006100291A1 (de)

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