WO2014056770A1 - Vorrichtung und verfahren zum verguss von spulen - Google Patents

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WO2014056770A1
WO2014056770A1 PCT/EP2013/070506 EP2013070506W WO2014056770A1 WO 2014056770 A1 WO2014056770 A1 WO 2014056770A1 EP 2013070506 W EP2013070506 W EP 2013070506W WO 2014056770 A1 WO2014056770 A1 WO 2014056770A1
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WO
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potting
coils
casting
vergussbehälter
vergussbehälters
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PCT/EP2013/070506
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jörn GRUNDMANN
Peter Kummeth
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Priority to US14/435,098 priority patent/US20150279558A1/en
Priority to CN201380053123.5A priority patent/CN104781892B/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/005—Impregnating or encapsulating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/048—Superconductive coils

Definitions

  • the present invention relates to a device for the casting of coils
  • Potting electrical coils in particular superconducting coils, and an operating method for this device.
  • electrical coils are produced which comprise one or more wound coil conductors and are encapsulated with a potting compound.
  • superconducting coils are typically fabricated from multiple layers of wound coil conductors of superconducting material which are embedded in a cured epoxied / amine or epoxy / acid anhydride based potting compound.
  • coils are required that withstand high speeds in the range of 3600 revolutions per minute and have large lateral dimensions in the range of 1 m by 4 m. Due to the high centrifugal forces that occur, the coils must be very stable mechanically. In addition, the coils must be very precise fit and have very dimensionally stable outer contours, with the required tolerances in the range of 100 ⁇ lie. With previously known potting methods, these tolerance values can only be achieved by subsequent processing of the potted coil. However, such post-processing is not suitable for the production of a superconducting coil, since the superconducting materials, in particular the ceramic
  • the object of the present invention is to provide a device for casting coils, in particular superconducting coils, which avoids the disadvantages mentioned. Another object of the invention is to provide an operating method for the device.
  • the inventive device for casting coils comprises an outer casting container, a Vergussraum for receiving at least one spool to be cast and a device for filling with potting compound.
  • Grout is lined with an inner grout, the material has a Vickers hardness below 500 and the material has a melting point between 45 degrees Celsius and 200 degrees Celsius.
  • the outer potting of this device can be made easier and cheaper than previous devices, since the quality and accuracy of the surface of the molded coil is defined only by the nature of the inner Verguss capableers.
  • the production of the inner casting container can, for example, be done inexpensively by filling with the molten material of the inner casting container and then hollowing out.
  • the melting point of the material of the inner Verguss realizeers is advantageously below 120 degrees Celsius.
  • the operating method according to the invention advantageously makes it possible to produce coils, in particular superconducting coils, with more precise manufacturing tolerances than with known methods. This is achieved by the simple processing of the material of the inner Verguss memoriers, so that a subsequent processing of the molded coil can be avoided.
  • Grout can be processed in a simple manner, for example by scraping or milling with a milling machine. Small changes in the dimensional requirements of the molded coil can be advantageously implemented by changes in the processing of the inner Verguss maiers without a change of the outer Verguss practicers is necessary.
  • the mechanical stress on release of the potted coil over known potting is significantly reduced, since a soft and easily fusible material is used for the inner casting container. This makes it possible to produce coils with dimensions of several meters with precise tolerances and high process yield.
  • the shape of the molded coil does not require compromises in terms of facilitating mechanical detachment, such as the use of sloped walls undesirable in the later application for the coil.
  • the device may additionally have the following features:
  • the material of the inner Verguss examples be a solid mixture of aliphatic hydrocarbons.
  • the material may be a paraffin or a microwax.
  • paraffins and microwaxes are environmentally neutral and can be reused several times. Due to the water-repellent and insulating properties of paraffins and microwaxes, any residues that may be present on the surface of the cast coil do not have a detrimental effect.
  • the mold can include a lid.
  • the mold can be closed by placing the coil in the Vergussraum using the lid.
  • the lid can be connected via a seal with the outer casting container.
  • the cover may be coated with a release layer, in particular with the material PTFE. This facilitates that
  • the device may be equipped with a heating device, a temperature sensor and a control device that regulates the temperature based on measured values from the temperature sensor.
  • the device may be equipped with a device for evacuating and / or aerating the Vergussraums. This allows the execution of the potting and hardening of the potting material under vacuum and aeration of the
  • the device may be equipped with a drain device for discharging the material of the inner Verguss instructers.
  • the Vergussraum can take the form of a
  • the inner potting container and the outer potting container each include an inner and an outer
  • the method may additionally have the following features:
  • Grout for releasing the potted coil be liquefied or softened by heating to a temperature between 45 degrees Celsius and 225 degrees Celsius. This allows a particularly gentle release of the molded coil from the device, so that a mechanical load on the coil when removing is largely avoided.
  • Potting compound to be drained through the drainage device.
  • the outer potting can be lined several times with the material of the inner Verguss knowers and be used with each prepared inner grout for the implementation of a potting. This in principle any number of reuse of the outer Verguss employers allows a particularly cost-effective implementation of the method, since the cost of the outer Verguss employer will typically be significantly higher than the cost of the inner Verguss employer.
  • the spool to be cast can be positioned in the casting space of the device on at least one spacer. This allows a substantial enclosure of the coil with the potting material, so that the wound coil conductors are largely protected against external mechanical, chemical and electrical influences.
  • Several individual coils can be positioned in the potting space of the device and potted together to form a bobbin.
  • at least one spacer can be positioned between the coils.
  • the potting space of the device can be evacuated before or after filling the potting compound.
  • Fig. 1 shows a casting mold for casting superconducting coils in a schematic plan view
  • Fig. 2 shows a cross section according to sectional plane II in Fig. 1, which illustrates the structure of the casting mold in more detail.
  • 1 shows by way of example the top view of a casting mold 1 for casting a superconducting rectangular coil.
  • the outer casting container 3 and the casting chamber 5 which is adapted in its shape to the race track coil to be cast.
  • the outer potting container 3 has an outer wall 7 and an inner wall 8, so that there is a free cavity in the middle.
  • Vergussformen conceivable in which no inner wall exists and the Vergussraum 5 consists of a simply connected volume.
  • the shapes of the casting space can also be, for example, annular or oval.
  • the outer casting container 3 is made of aluminum, which is suitable as a massive, dimensionally stable material for the production of such forms.
  • Fig. 2 shows a cross section of a part of the casting mold 1 according to sectional plane II in Fig. 1, in which the structure of
  • Grouting mold 1 can be seen in more detail and in which the Vergussraum 5 is filled with an array of coils 9.
  • the casting mold 1 comprises an outer casting container 13 and a lid 15, which can be connected to one another via a seal 17.
  • the seal 17 prevents the entry and exit of
  • the seal 17 is a rubber O-ring.
  • the outer casting container 3 is lined with an inner casting container 11, the material of which in this embodiment is a hard paraffin with a melting point of 55 degrees Celsius.
  • the inner casting container 11 can, for example, be obtained by completely filling the outer casting container 3 with molten hard paraffin and then hollowing out the inner casting container 11. interior space.
  • the average layer thickness of the inner Verguss concerneders 11 is 2 mm in this example, with compliance with the exact manufacturing tolerances, which are in the range of 100 ⁇ , achieved by local deviations from the average layer thickness.
  • the post-processing of the inner Verguss mattersers 11 to achieve the required geometry and surface quality can be done for example with a milling machine with a cooled milling head.
  • the casting chamber 5 is equipped in the example shown with three coils 9, wherein the coils 9 are kept separated by a plurality of first spacers 39 of the inner casting container 11 and the coils 9 are held apart by a plurality of second spacers 41 from each other. This ensures that the lower coil is largely enclosed by potting compound, and that the gap between the coils is filled with potting compound.
  • cooling plates for example made of copper, can also be attached between the coils 9 for improved cooling of the coils.
  • a device 10 for filling with potting compound is present, through which the potting space 5 is connected to a potting compound reservoir, not shown here, via a potting compound valve 29.
  • the potting compound may be, for example, a mixture of an epoxy resin and an amine, which cures after preparation of the mixture within a few hours at room temperature.
  • the device shown comprises a vacuum connection 31, through which the casting chamber 5 can be evacuated via a vacuum valve 33. After casting the coils 9, the casting space can be refilled with air through the air connection 35 via a ventilation valve 37 or it can also be subjected to overpressure during the curing of the casting compound. Alternatively, filling with another gas or gas mixture is also possible.
  • the device of the embodiment shown is further provided with heaters 21, a temperature sensor 23 and a control device, not shown here, which controls the temperature of the outer Verguss prepareders 3 based on measured values of the temperature sensor 23.
  • the heaters 21 are realized in this example as heating with electrical heating coils see, and the temperature sensor 23 is a thermocouple or a Pt100 temperature sensor. In this way, after the sputtering of the coils 9, the temperature of the outer Verguss constituers 3 are increased so that the hard paraffin of the inner Verguss anyers 11 melts and the molded coils can be removed from the mold after opening the lid 15.
  • the lid 15 is provided in this example with a release layer 19, which consists of PTFE.
  • the lid 15 may also be coated with the material of the inner casting container 11, that is, for example, with hard paraffin, or completely made of a material with non-adherent surface properties, ie, for example, completely made of paraffin or PTFE.
  • the mold is further provided with a drain device 25, through which the molten material of the inner Verguss considereders 11 can be discharged via the drain valve 29.
  • the molded coils 9 can be removed without high mechanical load from the Vergussraum 5.
  • This particularly gentle method of dissolving out the cast coils also has the advantage that the walls of the casting mold do not have to be designed conically in order to enable leaching out at all. Thus, there are no adverse effects of the potting on the geometric shape of the molded coil here.
  • many casting processes can be carried out with the casting mold shown. It is only necessary in each manufacturing process to produce the inner casting container 11 again and possibly by post-processing to the possibly for to adapt the updated date to updated geometric requirements.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Verguss von Spulen, insbesondere supraleitenden Spulen, und ein Betriebsverfahren für diese Vorrichtung angegeben. Die Vorrichtung umfasst einen äußeren Vergussbehälter (11), einen Vergussraum (5) zur Aufnahme mindestens einer zu vergießenden Spule (9) und eine Vorrichtung (10) zum Befüllen mit Vergussmasse. Erfindungsgemäß ist der äußere Vergussbehälter (11) mit einem inneren Vergussbehälter (11) ausgekleidet, dessen Material eine Vickershärte unterhalb von 500 aufweist und dessen Material einen Schmelzpunkt zwischen 45 Grad Celsius und 200 Grad Celsius aufweist. Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren wird die Formgebung des inneren Vergussbehälters (11) durch mechanische oder thermische Bearbeitung erreicht, mindestens eine zu vergießende Spule (9) wird in dem Vergussraum (5) positioniert, eine Vergussmasse wird in den verbleibenden Hohlraum im Vergussraum (5) eingefüllt, die Vergussmasse wird gehärtet, und die vergossene Spule (9) wird aus der Vorrichtung herausgelöst.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zum Verguss von Spulen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Verguss elektrischer Spulen, insbesondere supraleitender Spulen, und ein Betriebsverfahren für diese Vorrichtung.
Für die Anwendung in elektrischen Maschinen, insbesondere in Motoren und Generatoren, werden elektrische Spulen hergestellt, die einen oder mehrere gewickelte Spulenleiter umfassen und mit einer Vergussmasse vergossen werden. Insbesondere werden supraleitende Spulen typischerweise aus mehreren Lagen gewickelter Spulenleiter aus supraleitendem Material herge- stellt, die in eine gehärtete Vergussmasse auf Basis von Epo- xid/Amin oder Epoxid/Säureanhydrid eingebettet werden.
Für den Einsatz in Kraftwerksgeneratoren werden Spulen benötigt, die hohen Drehzahlen im Bereich von 3600 Umdrehungen pro Minute standhalten und große seitliche Abmessungen im Bereich von 1 m mal 4 m aufweisen. Aufgrund der hohen auftretenden Zentrifugalkräfte müssen die Spulen mechanisch sehr stabil sein. Außerdem müssen die Spulen sehr passgenau sein und sehr maßhaltige Außenkonturen besitzen, wobei die erfor- derlichen Toleranzen im Bereich von 100 μπι liegen. Mit bisher bekannten Vergussverfahren können diese Toleranzwerte nur durch nachträgliche Bearbeitung der vergossenen Spule erzielt werden. Allerdings eignet sich eine solche Nachbearbeitung nicht für die Herstellung einer supraleitenden Spule, da die supraleitenden Materialien, insbesondere die keramischen
Hochtemperatursupraleiter, sehr empfindlich gegenüber mechanischer Belastung sind. Eine weitere Schwierigkeit ist die Herauslösung der vergossenen Spule aus der Vergussform, da mit den bekannten Vergussverfahren ebenfalls eine mechanische Belastung der Spule auftritt, die leicht zur Schädigung der supraleitenden Materialien führen kann. In Anbetracht der hohen Kosten der supraleitenden Spulen ist eine solche mechanische Schädigung unbedingt zu vermeiden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Verguss von Spulen, insbesondere supraleitenden Spulen, zur Verfügung zu stellen, die die genannten Nachteile vermei- det . Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Betriebsverfahren für die Vorrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 beschriebene Vorrichtung und das in Anspruch 9 beschriebene Verfahren gelöst .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verguss von Spulen um- fasst einen äußeren Vergussbehälter, einen Vergussraum zur Aufnahme mindestens einer zu vergießenden Spule und eine Vorrichtung zum Befüllen mit Vergussmasse. Der äußere
Vergussbehälter ist mit einem inneren Vergussbehälter ausgekleidet, dessen Material eine Vickershärte unterhalb von 500 aufweist und dessen Material einen Schmelzpunkt zwischen 45 Grad Celsius und 200 Grad Celsius aufweist. Der äußere Vergussbehälter dieser Vorrichtung kann einfacher und kostengünstiger als bei bisherigen Vorrichtungen hergestellt werden, da die Qualität und Genauigkeit der Oberfläche der vergossenen Spule nur durch die Beschaffenheit des inneren Vergussbehälters definiert wird. Die Herstellung des in- neren Vergussbehälters kann beispielsweise kostengünstig durch ein Befüllen mit dem geschmolzenen Material des inneren Vergussbehälters und anschließendes Aushöhlen erfolgen. Vorteilhaft liegt die Vickershärte des Materials des inneren Vergussbehälters unter 200, besonders vorteilhaft unter 50. Der Schmelzpunkt des Materials des inneren Vergussbehälters liegt vorteilhaft unter 120 Grad Celsius.
Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren für die erfindungsgemäße Vorrichtung wird die Formgebung des inneren
Vergussbehälters durch mechanische oder thermische Bearbeitung erreicht. Weiterhin wird mindestens eine zu vergießende Spule in dem Vergussraum positioniert, eine Vergussmasse wird in den verbleibenden Hohlraum im Vergussraum eingefüllt und die Vergussmasse wird gehärtet. Schließlich wird die vergossene Spule aus der Vorrichtung herausgelöst. Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ermöglicht vorteilhaft die Herstellung von Spulen, insbesondere supraleitenden Spulen, mit ge- naueren Fertigungstoleranzen als mit bekannten Verfahren. Dies wird durch die einfache Bearbeitung des Materials des inneren Vergussbehälters erreicht, so dass eine nachträgliche Bearbeitung der vergossenen Spule vermieden werden kann.
Durch die geringe Härte des Materials des inneren
Vergussbehälters kann er in einfacher Weise beispielsweise durch Schaben oder Fräsen mit einer Fräsmaschine bearbeitet werden. Kleine Änderungen in den Maßanforderungen der vergossenen Spule können vorteilhaft durch Änderungen in der Bearbeitung des inneren Vergussbehälters umgesetzt werden, ohne dass eine Änderung des äußeren Vergussbehälters nötig wird.
Weiterhin wird die mechanische Beanspruchung beim Herauslösen der vergossenen Spule gegenüber bekannten Vergussverfahren deutlich reduziert, da ein weiches und leicht schmelzbares Material für den inneren Vergussbehälter verwendet wird. Da- durch wird die Herstellung von Spulen mit Abmessungen von mehreren Metern mit genauen Toleranzen und hoher Prozessausbeute ermöglicht. Bei der Form der vergossenen Spule sind keine Kompromisse im Hinblick auf ein erleichtertes mechanisches Ablösen nötig, beispielsweise die Verwendung von in der späteren Anwendung für die Spule nicht erwünschten geneigten Wänden .
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus den von Anspruch 1 abhän- gigen Ansprüchen hervor. Demgemäß kann die Vorrichtung zusätzlich folgende Merkmale aufweisen:
- So kann das Material des inneren Vergussbehälters ein festes Gemisch aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen sein. Insbesondere kann das Material ein Paraffin oder ein Mik- rowachs sein. Die Verwendung dieser Materialien erlaubt eine besonders kostengünstige Herstellung des inneren Vergussbehälters. Außerdem sind Paraffine und Mikrowachse umweltneutral und können mehrfach wiederverwendet werden. Durch die wasserabweisenden und isolierenden Eigenschaften von Paraffinen und Mikrowachsen wirken sich eventuell vorhandene Rückstände auf der Oberfläche der vergossenen Spule nicht nachteilig aus.
- Die Vergussform kann einen Deckel umfassen. So kann die Vergussform nach Platzieren der Spule im Vergussraum mit Hilfe des Deckels verschlossen werden. Der Deckel ist über eine Dichtung mit dem äußeren Vergussbehälter verbindbar.
- Der Deckel kann mit einer Trennschicht beschichtet sein, insbesondere mit dem Material PTFE . Dies erleichtert das
Loslösen des Deckels von der vergossenen Spule und das Öffnen des Deckels nach dem Verguss.
- Die Vorrichtung kann mit einer Heizvorrichtung, einem Temperaturfühler und einer Regeleinrichtung ausgestattet sein, die die Temperatur anhand von Messwerten des Temperaturfühlers regelt.
- Die Vorrichtung kann mit einer Einrichtung zum Evakuieren und/oder Belüften des Vergussraums ausgestattet sein. Dies erlaubt die Durchführung des Vergusses und das Härten des Vergussmaterials unter Vakuum sowie ein Belüften des
Vergussraums vor dem Öffnen des Deckels.
- Die Vorrichtung kann mit einer AblaufVorrichtung zum Ablassen des Materials des inneren Vergussbehälters ausgestattet sein.
- Der Vergussraum der Vorrichtung kann die Form einer
Schlaufe aufweisen, das heißt eine zweifach zusammenhängende Topologie besitzen, so dass der Vergussraum zur Aufnahme einer oder mehrerer Spulen besonders geeignet ist. In diesem Fall umfassen der innere Vergussbehälter und der äußere Vergussbehälter jeweils eine innere und eine äußere
Wand .
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens gehen aus den von Anspruch 9 abhängigen Ansprüchen hervor. Demgemäß kann das Verfahren zusätzlich folgende Merkmale aufweisen:
- Nach Härten der Vergussmasse kann der innere
Vergussbehälter zum Herauslösen der vergossenen Spule durch Aufheizen auf eine Temperatur zwischen 45 Grad Celsius und 225 Grad Celsius verflüssigt oder erweicht werden. Dies erlaubt ein besonders schonendes Herauslösen der vergossenen Spule aus der Vorrichtung, so dass eine mechanische Belastung der Spule beim Herauslösen weitgehend vermieden wird.
In diesem Fall kann die verflüssigte oder erweichte
Vergussmasse durch die Ablaufvorrichtung abgelassen werden .
Der äußere Vergussbehälter kann mehrfach mit dem Material des inneren Vergussbehälters ausgekleidet werden und mit jedem so hergestellten inneren Vergussbehälter für die Durchführung eines Vergusses verwendet werden. Diese prinzipiell beliebig häufige Wiederverwendung des äußeren Vergussbehälters erlaubt eine besonders kostengünstige Durchführung des Verfahrens, da die Kosten für den äußeren Vergussbehälter typischerweise erheblich höher liegen werden als die Kosten für den inneren Vergussbehälter.
Die zu vergießende Spule kann im Vergussraum der Vorrichtung auf mindestens einem Abstandshalter positioniert werden. Dies erlaubt eine weitgehende Umhüllung der Spule mit dem Vergussmaterial, so dass die gewickelten Spulenleiter weitgehend gegen äußere mechanische, chemische und elektrische Einflüsse geschützt werden.
Es können mehrere einzelne Spulen im Vergussraum der Vorrichtung positioniert werden und gemeinsam zu einem Spulenkörper vergossen werden. Dabei kann mindestens ein Abstandshalter zwischen den Spulen positioniert werden.
Der Vergussraum der Vorrichtung kann vor oder nach dem Einfüllen der Vergussmasse evakuiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Aus- führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die angehängten schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Vergussform zum Verguss supraleitender Spulen in schematischer Aufsicht zeigt
und Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Schnittebene II in Fig. 1 zeigt, der den Aufbau der Vergussform detaillierter verdeutlicht . Fig. 1 zeigt exemplarisch die Aufsicht einer Vergussform 1 zum Verguss einer supraleitenden Rechteckspule. In dieser Ansicht sind der Übersicht halber nur die augenfälligsten Bestandteile gezeigt, nämlich der äußere Vergussbehälter 3 und der Vergussraum 5, der in seiner Form an die zu vergießende Rennbahnspule angepasst ist. In diesem Beispiel hat der äußere Vergussbehälter 3 eine äußere Wand 7 und eine innere Wand 8, so dass sich in der Mitte ein freier Hohlraum ergibt. Es sind auch andere Beispiele für Vergussformen denkbar, in denen keine innere Wand existiert und der Vergussraum 5 aus einem einfach zusammenhängenden Volumen besteht. Alternativ zu der gezeigten Form eines abgerundeten Rechtecks können die Formen des Vergussraums beispielsweise auch ringförmig oder oval sein. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der äußere Vergussbehälter 3 aus Aluminium, das sich als massi- ves, formstabiles Material für die Herstellung solcher Formen eignet .
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines Teils der Vergussform 1 gemäß Schnittebene II in Fig. 1, in dem der Aufbau der
Vergussform 1 detaillierter zu erkennen ist und in dem der Vergussraum 5 mit einer Anordnung von Spulen 9 befüllt ist. Wie in diesem Querschnitt zu sehen, umfasst die Vergussform 1 einen äußeren Vergussbehälter 13 und einen Deckel 15, die über eine Dichtung 17 miteinander verbindbar sind. Insbeson- dere verhindert die Dichtung 17 das Ein- und Ausdringen von
Gasen und das Austreten von Harz beim Verguss. In diesem Beispiel ist die Dichtung 17 ein O-Ring aus Kautschuk. Der äußere Vergussbehälter 3 ist mit einem inneren Vergussbehälter 11 ausgekleidet, dessen Material in diesem Ausführungsbeispiel ein Hartparaffin mit einem Schmelzpunkt von 55 Grad Celsius ist. Der innere Vergussbehälter 11 kann beispielsweise durch vollständiges Befüllen des äußeren Vergussbehälters 3 mit geschmolzenem Hartparaffin und anschließendes Aushöhlen des In- nenraums hergestellt werden. Die mittlere Schichtdicke des inneren Vergussbehälters 11 ist in diesem Beispiel 2 mm, wobei die Einhaltung der genauen Fertigungstoleranzen, die im Bereich von 100 μπι liegen, durch lokale Abweichungen von der mittleren Schichtdicke erzielt wird. Die Nachbearbeitung des inneren Vergussbehälters 11 zur Erreichung der geforderten Geometrie und Oberflächenqualität kann beispielsweise mit einer Fräsmaschine mit einem gekühlten Fräskopf erfolgen. Der Vergussraum 5 ist in dem gezeigten Beispiel mit drei Spulen 9 bestückt, wobei die Spulen 9 durch mehrere erste Abstandshalter 39 von dem inneren Vergussbehälter 11 getrennt gehalten werden und die Spulen 9 untereinander durch mehrere zweite Abstandshalter 41 voneinander getrennt gehalten wer- den. Hierdurch wird erreicht, dass auch die untere Spule mehrheitlich von Vergussmasse umschlossen wird, und dass der Zwischenraum zwischen den Spulen mit Vergussmasse aufgefüllt wird. Zusätzlich zu den hier gezeigten zweiten Abstandshaltern 41 können zwischen den Spulen 9 auch noch Kühlbleche, beispielsweise aus Kupfer, zur verbesserten Kühlung der Spulen angebracht werden. In dem gezeigten Beispiel ist eine Vorrichtung 10 zum Befüllen mit Vergussmasse vorhanden, durch die der Vergussraum 5 mit einem hier nicht gezeigten Reservoir der Vergussmasse über ein Vergussmasseventil 29 in Ver- bindung steht. Die Vergussmasse kann beispielsweise eine Mischung aus einem Epoxidharz und einem Amin sein, die nach Herstellung der Mischung innerhalb einiger Stunden bei Raumtemperatur aushärtet. Zusätzlich umfasst die gezeigte Vorrichtung einen Vakuumanschluss 31, durch den der Vergussraum 5 über ein Vakuumventil 33 evakuiert werden kann. Nach Vergießen der Spulen 9 kann der Vergussraum durch den Luftan- schluss 35 über ein Belüftungsventil 37 wieder mit Luft gefüllt oder auch mit Überdruck während des Aushärtens der Vergussmasse beaufschlagt werden. Alternativ ist auch ein Be- füllen mit einem anderen Gas oder Gasgemisch möglich.
Die Vorrichtung des gezeigten Ausführungsbeispiels ist weiterhin mit Heizvorrichtungen 21, einem Temperaturfühler 23 und einer hier nicht gezeigten Regeleinrichtung ausgestattet, die anhand von Messwerten des Temperaturfühlers 23 die Temperatur des äußeren Vergussbehälters 3 regelt. Die Heizvorrichtungen 21 sind in diesem Beispiel als Heizung mit elektri- sehen Heizwendeln realisiert, und der Temperaturfühler 23 ist ein Thermoelement oder ein PtlOO Temperaturfühler. Hierdurch kann nach dem Vergießen der Spulen 9 die Temperatur des äußeren Vergussbehälters 3 so weit erhöht werden, dass das Hartparaffin des inneren Vergussbehälters 11 schmilzt und die vergossenen Spulen aus der Vergussform nach Öffnung des Deckels 15 entnommen werden können. Der Deckel 15 ist in diesem Beispiel mit einer Trennschicht 19 versehen, die aus PTFE besteht. Diese Trennschicht 19 erleichtert das Ablösen des Deckels 15 von den vergossenen Spulen 9 und somit das Öffnen des Deckels 15 nach dem Verguss. Alternativ kann der Deckel 15 auch mit dem Material des inneren Vergussbehälters 11 beschichtet sein, also beispielsweise mit Hartparaffin, oder vollständig aus einem Material mit nicht haftenden Oberflächeneigenschaften, also z.B. vollständig aus Paraffin oder PTFE, bestehen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Vergussform weiterhin mit einer AblaufVorrichtung 25 versehen, durch die das geschmolzene Material des inneren Vergussbehälters 11 über das Ablaufventil 29 abgelassen werden kann. Anschließend können die vergossenen Spulen 9 ohne hohe mechanische Belastung aus dem Vergussraum 5 herausgenommen werden. Dieses besonders schonende Verfahren des Herauslösens der vergossenen Spulen birgt auch den Vorteil, dass die Wände der Vergussform nicht konisch ausgestaltet werden müssen, um ein Herauslösen überhaupt zu ermöglichen. Somit ergeben sich hier keine nachteiligen Auswirkungen des Vergussverfahrens auf die geometrische Form der vergossenen Spule. Schließlich können mit der gezeigten Vergussform viele Vergussprozesse durchgeführt wer- den. Es ist bei jedem Herstellungsprozess lediglich nötig, den inneren Vergussbehälter 11 erneut herzustellen und durch eventuell nötige Nachbearbeitung an die gegebenenfalls für den jeweiligen Zeitpunkt aktualisierten geometrischen Anforderungen anzupassen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Verguss von Spulen, umfassend einen äußeren Vergussbehälter (3), einen Vergussraum (5) zur Aufnahme mindestens einer zu vergießenden Spule (9) und eine Vorrichtung (10) zum Befüllen mit Vergussmasse, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Vergussbehälter (3) mit einem inneren Vergussbehälter (11) ausgekleidet ist, dessen Material eine Vickershärte unterhalb von 500 aufweist und dessen Material einen Schmelzpunkt zwischen 45 Grad Celsius und 200 Grad Celsius aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des inneren Vergussbehälters (11) ein festes Ge- misch aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Paraffin oder Mikrowachs, ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die einen Deckel (15) umfasst, wobei der äußere Vergussbehälter (3) und der Deckel (15) über eine Dichtung (17) miteinander verbindbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass der Deckel (15) mit einem Trennmittel (19) , insbesondere mit PTFE, beschichtet ist oder daraus besteht.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Heizvorrichtung (21), einen Temperaturfühler (23) und eine Regeleinrichtung zur Regelung der Temperatur anhand von Messwerten des Temperaturfühlers (23) umfasst.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Ablaufvorrichtung (25) zum Ablassen des Materials des inneren Vergussbehälters (11) umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Einrichtung (31,35) zum Evakuieren und/oder Belüften des Vergussraums umfasst.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergussraum (5) die Form einer Schlaufe aufweist und dass der innere Vergussbehälter (11) und der äußere Vergussbehälter (3) jeweils eine innere Wand (8) und eine äußere Wand (7) umfassen.
9. Verfahren zum Verguss von Spulen (9) mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung des inneren Vergussbehälters (11) durch mechanische oder thermische Bearbeitung erreicht wird, dass mindestens eine zu vergießende Spule (9) in dem
Vergussraum (5) positioniert wird, dass eine Vergussmasse in den verbleibenden Hohlraum im Vergussraum (5) eingefüllt wird, dass die Vergussmasse gehärtet wird und dass die ver- gossene Spule (9) aus der Vorrichtung herausgelöst wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Vergussbehälter (11) zum Herauslösen der vergossenen Spule (9) durch Aufheizen auf eine Temperatur zwischen 45 Grad Celsius und 225 Grad Celsius verflüssigt oder erweicht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das verflüssigte oder erweichte Material des inneren Vergussbehälters (11) durch die AblaufVorrichtung (25) abgelassen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem der äußere Vergussbehälter (3) mehrfach mit dem Material des inneren Vergussbehälters (11) ausgekleidet wird und bei dem je- der so hergestellte innere Vergussbehälter (11) für die
Durchführung eines Vergusses verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem die zu vergießende Spule (9) im Vergussraum (5) der Vorrichtung auf mindestens einem ersten Abstandshalter (39) positioniert wird .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem mehrere zu vergießende Spulen (9) im Vergussraum (5) der Vorrichtung positioniert werden und mindestens ein zweiter Abstandshalter (41) zwischen den Spulen (9) positioniert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei dem der Vergussraum (5) der Vorrichtung vor oder nach dem Einfüllen der Vergussmasse evakuiert wird.
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