Beschreibung
NutisolationsSystem für eine elektrische rotierende Maschine, Verfahren zur Herstellung eines NutisolationsSystems
Die Erfindung betrifft ein NutisolationsSystem für eine elektrische rotierende Maschine, insbesondere ab einer Bemes sungsspannung größer 700Volt. Außerdem betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung eines solchen Nutisolationssystems.
Elektrische rotierende Maschinen, z. B. Elektromotoren und Generatoren dieser Art umfassen einen Rotor, der vom Stator umgeben ist. Der Stator hat ein Blechpaket, in dem sich Nuten befinden, in die die elektrischen Leiter in Form von Spulen oder als Einzelstäbe, die zu Spulen verschweißt oder verlötet werden, eingelegt sind. Jeweils zwei korrespondierende Ein zelstäbe können miteinander zur Bildung einer Spule ver schweißt werden. Die elektrischen Teilleiter sind in der Spule gegeneinander isoliert, die Spule zusätzlich mit einer HauptIsolierung aus Glimmerhaltigen Isolierbändern versehen und abschließend optional abhängig vom Spannungsniveau noch mit einem leitfähigen Außen- und/oder Endenglimmschutz verse hen, so dass die Oberfläche der Spule auf dem gleichen Poten tial wie das Blechpaket liegt. Diesen Aufbau nennt man auch eine „geordnete" Wickelung im Gegensatz zu den elektrischen rotierenden Maschinen mit Drähten in einer „wilden" Wicklung, die in der Regel elektrische rotierende Maschinen einer Be rnessungsSpannung kleiner 700 Volt betreffen.
Die Wicklung dieser elektrischen rotierenden Maschinen ist einer Vielzahl an Belastungen ausgesetzt. Mechanische Stoßbe lastung, Vibration im Betrieb und Stromkräfte belasten die Spulen mechanisch. Durch einen Außenglimmschutz „AGS", der bei elektrischen rotierenden Maschinen einer BernessungsSpan nung größer 4kV erforderlich ist und bei BernessungsSpannungen darunter optional vorliegt und gegebenenfalls noch einen En denglimmschutz „EGS" des darin enthaltenen NutisolationsSys tems, der bei noch höheren BernessungsSpannungen erforderlich ist, wird versucht, das anliegende elektrische Feld zwischen
Blechpaket und Spulenwicklung möglichst entladungsfrei abzu bauen, da Entladungen das NutisolationsSystem beschädigen oder zerstören könnten.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird eine elektri sche Spule fest in der Statornut mittels eines Nutklebers und/oder mittels einer Nutfeder, wobei beides möglich ist, im Falle einer EinzelStabfertigung) oder mittels eines Harzes, beispielsweise über den global Vakuum-Pressure-Impregnating- Prozess, fixiert. Dadurch werden die Spulen und somit die Wicklung steifer und gegenüber mechanischen Belastungen wi derstandsfähiger .
Im Gegensatz zu dem global VPI-Verfahren wird vorliegend die EinzelStabfertigung bzw. EinzelSpulenfertigung, zum Beispiel eine in einem Single VPI „SVPI" - Prozess hergestellte Iso lierung, betrachtet, bevor der fertig isolierte Einzelstab bzw. Spule in die Nut eines Blechpakets eingelegt ist.
Figur 1, die den Spannungsverlauf darstellt, zeigt im Ver gleich einen mit AGS beschichteten und einen nicht AGS be schichteten Einzelstab einer Maschine mit einer Bemessungs spannung größer 4 kV. Beim Fehlen eines AGS kann es dort zu Spannungen kommen, die sich in einem Luftspalt entladen und damit die Isolation beschädigen und/oder zerstören.
Figur 1 zeigt oben das Blechpaket 1 mit Erdung 2. Entlang der dicken Linie befindet sich auf der Hauptisolierung 4 eines Kupferteilleiters 5 ein Außenglimmschutz AGS 3, ein Belag mit gezielt eingestellter Leitfähigkeit. Im an den AGS 3 an schließenden Bereich 6 gibt es auf der HauptIsolierung 4 kei nen AGS. Deshalb liegt hier die Hauptisolation 4 und das an schließende Blechpaket 1 nicht auf gleichem Potential und es ergeben sich in dem gezeigten Luftspalt Entladungen 7.
Diese Entladungen greifen die Hauptisolation 4 an und führen zu Schäden und letztendlich zum Gesamtausfall der Hauptisola- tion 4. Deshalb ist ein auf gleichem Potential liegender AGS
3 unverzichtbar. Unten ist der Verlauf der Hauptisollerungs- Oberflächenspannung 8 gezeigt. Diese verläuft in dem Bereich mit AGS 3 unterhalb der gestrichelt eingezeichneten Teil- Entladungs-EinsetzSpannung 9, aber in dem Bereich 6 ohne AGS 3 berührt und Übertritt die Hauptisollerungs- Oberflächenspannung 8 diese gestrichelte Linie 9.
Zur Herstellung des isolierten Einzelstabs wird zunächst die geordnete Wicklung, also die Leiter mit Teilleiterisolierung, welche aus isolierenden Bändern besteht, mit Pulverlack und/oder sonstigen flächigen Isolationswerkstoffen isolierend beschichtet und/oder bewickelt und/oder in VPI-Prozess ge tränkt - siehe Figur 2, die - ebenso wie Figur 1 den Stand der Technik einer herkömmlichen, mit isoliertem Einzelstab gefüllten Nut zeigt.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch eine gefüllte Nut 10 eines Blechpakets 1, wie aus Figur 1 bekannt. Das hier ge zeigte Beispiel ist ein Isolationssystem, wie es im Trakti onsbereich heutzutage üblich ist. Es betrifft rotierende elektrische Maschinen einer BernessungsSpannung von ca. 4kV, die keinen Glimmschutz brauchen, deshalb wird hier auch weder AGS noch EGS gezeigt. Von unten nach oben sind folgende De tails in dieser Ansicht, die den Stand der Technik wieder gibt, erkennbar: Am Nutgrund befindet sich ein Nutgrundstrei fen 11, auch „Bottom Strip" genannt. Der nächste Pfeil zeigt ganz innen in den Leiterbereich, wo die Kupferlagen der Teil leiter 12 dargestellt sind. Um jeden Teilleiter 12 herum be findet sich eine Teilleiterisolation 13, die durch ein dünnes Wickelband gebildet wird. Zwischen zwei definierten Verbunden von Teilleitern 12 befindet sich ein Trennelement 14. Ein Teilleiter-Verbund 12 mit Teilleiterisolation 13 wird durch ein Glimmerband 15 zusammengehalten. Diese Wicklung mit Glim merband 15 wird von einem Deckband, einem so genannten „top tape" 16 umgeben. Mehrere Verbünde an gegeneinander isolier ten Teilleitern mit Glimmschutzband 15 und Top Tape 16 werden zusammen mit einer Nutauskleidüng 17, in eine Nut eingezogen. Den oberen Abschluss bildet ein Nutverschlussstreifen 18.
Bis auf den Nutgrundstreifen 11 und das Deckband 16 zeigt Fi gur 2 in einer Nut liegend einen fertig isolierte Spule. Mit den Bezugszeichen 12 bis 17 werden Elemente eines isolierten Spule beschrieben.
Bei der EinzelStabfertigung wird jeweils ein Wicklungsstab oder eine Wicklungsspule einzeln fertig isoliert und - gege benenfalls auch mit AGS versehen - in eine Nut eines Blechpa kets gelegt und dann ggf. mit dem Gegenstück verschweißt. Da mit diese Wicklungen ohne eine anschließende VollImprägnie rung der komplett montierten Maschine in der Nut halten, wer den sie entweder mit einem Nutkleber und/oder - insbesondere bei großen elektrischen rotierenden Maschinen - mechanisch mit einer Nutseitenfeder in der Nut fixiert.
Dabei sind die IsolationsSysteme der in den Nuten eingelegten isolierten Spulen keinesfalls auf das in Figur 2 beschriebene Wickelkonzept beschränkt, dies ist nur bislang die marktübli che Variante. Es wird an dafür geeigneten IsolationsSystemen über additive Fertigung genauso wie an gesprühten und/oder über Pulverlack aufbringbare SpulenisolationsSystemen ge forscht. Isolierte Spulen oder isolierte Einzelstäbe können also mit Glimmer bewickelt und mit Harz getränkt oder mit verschiedenen Oberflächen-BeSchichtungen vorliegen. Diese liegen außerhalb der Nut vollständig isoliert vor.
Nachteilig an dem Fixieren in der Nut einer - egal wie - fer tig isolierten Spule oder des fertig isolierten Einzelstabs ist jedoch, dass dieser Verfahrensschritt entweder mechanisch über eine Nutseitenfeder erfolgt und/oder chemisch physikalisch über einen Nutkleber, der pastös vorliegt und mit Hilfe einer Spachtel oder ähnlichem Werkzeug nur schlecht automatisierbar und leicht die Nut und/oder das Blechpaket verschmierend aufbringbar ist, durchgeführt wird.
Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ver bessertes NutisolationsSystem für die Einzelspulen und/oder
Einzelstabfertigung anzugeben, das sowohl eine Nutseitenfeder als auch ein „Einschmieren" eines pastös vorliegenden elektrisch leitfähigen Klebers zur Fixierung der Spule in der Nut überflüssig macht.
Dementsprechend ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein NutisolationsSystem einer elektrischen rotierenden Maschine, eine zumindest mit Hauptisolation isolierte Spule und/oder einen derart isolierten Einzelstab für eine Spule umfassend, wobei eine Harzformulierung den Nutkleber bildet und als fes ter Film auf der isolierten Spule, auf dem isolierten Einzel stab, am Nutgrund und/oder auf den Nutflanken vorgesehen ist, derart, dass der Film bei Raumtemperatur unter Normalbedin gungen, insbesondere auch Normaldruck, im A-Zustand und als fester, insbesondere klebfreier, Film vorliegt, so dass durch entsprechende Erwärmung der elektrischen rotierenden Maschine auf Härtungstemperatur dieser Film erst geschmolzen wird und innerhalb der gefüllten Nut verfließt, bevor er zum Duromer aushärtet und erstarrt.
Außerdem ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Ver fahren zur Herstellung eines NutisolationsSystems folgende Verfahrensschritte umfassend:
- Bereitstellen einer Formulierung für einen Nutkleber, ein Harz, einen Katalysator, gegebenenfalls einen Härter, Addi tiv (e) und gegebenenfalls elektrisch leitfähige Füllstoffe umfassend
-Abmischen der Formulierung zu einem Pulverlack -Pulverlackieren einer isolierten Spule und/oder einen iso lierten Einzelstab und/oder eine oder mehrerer Nutinnensei- te (n) zur Herstellung eines festen Films aus Nutkleber,
- Einlegen der isolierten und lackierten Spule(n) und/oder des isolierten und lackierten Einzelstabs in eine gegebenen falls teilweise oder ganz lackierte Nut
- Verschalten der elektrischen rotierenden Maschine
- Erwärmen der komplett montierten elektrischen rotierenden Maschine zur Härtung des Films, wobei der Film zunächst
schmilzt und verläuft, bevor er aushärtet und zum Duromer er starrt.
Schließlich ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines NutisolationsSystems folgende Verfahrensschritte umfassend:
- Bereitstellen einer Formulierung für einen Nutkleber, ein Harz, ein Lösungsmittel, einen Katalysator, gegebenenfalls einen Härter, Additiv (e) und gegebenenfalls elektrisch leit fähige Füllstoffe umfassend
-Abmischen der Formulierung des Nutklebers zu einem Nasslack -Versprühen des Nasslacks auf eine isolierte Spule und/oder einen isolierten Einzelstab und/oder eine oder mehrerer Nu tinnenseite (n) zur Herstellung eines festen Films aus Nutkle- ber,
- Einlegen der isolierten und lackierten Spule(n) und/oder des isolierten und lackierten Einzelstabs in eine gegebenen falls teilweise oder ganz lackierte Nut
- Verschalten der elektrischen rotierenden Maschine
- Erwärmen der komplett montierten elektrischen rotierenden Maschine zur Härtung des Films, wobei der Film zunächst schmilzt und verläuft, bevor er zum Duromer aushärtet und er starrt.
Zur Herstellung eines Films im A-Zustand als Oberflächen- Beschichtung wird entweder eine Harzformulierung für einen Pulverlack oder eine Harzformulierung für einen Nasslack auf den genannten Oberflächen der isolierten Spule, des isolier ten Einzelstabs und/oder der ungefüllten Nut appliziert. Die ser feste, insbesondere tropf- und/oder klebfreie Film um fasst dann eine Mischung aus Harz, Härter, Additiv (en), Be schleuniger etc. und gegebenenfalls elektrisch leitfähigen Füllstoffen, wobei diese Mischung noch nicht gehärtet also reaktiv ist, so dass sie noch geschmolzen werden kann und keine oder kaum vernetzte Anteile hat. Dies entspricht in der Regel dem A-Zustand, obwohl auch Teile des Films im B- Zustand, also teilweise vernetzt vorliegen können. Sowohl im
A-Zustand als auch im B-Zustand können derartige Formulierun gen noch geschmolzen werden.
Der Film wird im A-Zustand appliziert und hergestellt, er ist fest, klebe- und/oder tropffrei und in der Regel glatt. So kann die mit Film zumindest teilweise, ganz oder gar nicht beschichtete Spule respektive der entsprechende Einzelstab in die innen beschichtete, unbeschichtete oder teilweise be schichtete Nut eingelegt werden, wobei an den mit Film be schichteten Stellen kein Verschmieren der Formulierung zu be fürchten ist, weil der Film fest und glatt ist.
Erst nach fertiger Montage des Stators und Verschaltung der elektrischen rotierenden Maschine erfolgt die Härtung des Films, so dass er zunächst aufschmilzt und dann zum C-Zustand des Duromers härtet. Der C-Zustand eines Duromers ist der ma ximal erreichbare Vernetzungsgrad, der aus dem Film im A- Zustand durch Härtung entstehen kann. Das erstarrte Duromer kann nicht mehr geschmolzen werden und ist auch nicht mehr reakti .
An der Art, wie sich das Duromer in der Nut und um die Spule herum verteilt, bevor es aushärtet, zeigt sich z.B. auch für den Nachweis der Nutzung der hier erstmals offenbarten tech nischen Lehre, dass hier eine Schmelze vor der Durchhärtung vorlag. Zudem ist die Applikation des festen Films auch viel sauberer um die Ränder und Kanten der Nut herum und so findet sich nach der Technik der hier offenbarten Erfindung am Blechpaket weniger verschmierter Nutkleber-Überschuss als nach dem Stand der Technik.
Die Formulierung zur Bildung des Films umfasst zumindest ein Harz, je nach Polymerisationsform Härter oder nicht, Kataly sator, Additive und elektrisch leitfähigen Füllstoffe. Nach einer beispielhaften Ausführungsform hat der Film ungefähr die Zusammensetzung der AGS-Beschichtung. Entsprechend kann auch eine AGS-Beschichtung einer mit Hauptisolation isolier ten Spule und/oder eines Einzelstabes vor der erfindungsgemä-
ßen Beschichtung mit dem festen Film ausbleiben und trotzdem liegt die Spule letztendlich in der Nut und im komplett als isolierte und mit AGS versehende Spule vor.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform werden noch Additi ve, insbesondere solche die rheologisch wirken, zugegeben. Beispielsweise haben sich Verdicker, insbesondere so genannte Verdickungsmittel, Bindemittel und/oder Assoziativverdicker, bewährt . Diese sind lineare oder verzweigte Makromoleküle, wie z.B. Schichtsiü kate, Bentonite, Hectorite oder hydrati- sierte S1O2 Partikel. Alle Additive, die in wässrigen Lacken und Farben anwendbar sind, insbesondere Antiabsetzmittel, Ab laufVerhinderung, Additive für das Spritzverhalten, die Spritzneigung etc.. Absorptionsmittel zur Vermeidung des Feuchtwerdens und Verklumpen von Pulvern, etc.. können hier eingesetzt werden. Die jeweilige Auswahl hängt dabei von der Zusammensetzung der Formulierung ab.
Als „Polymerisationsform" wird dabei bezeichnet, ob es sich um eine Homopolymerisation oder eine Additionspolymerisation handelt . Bei Additionspolymerisation ist in ungefähr stöchio metrischer Menge ein Härter vorgesehen, der Reaktionspartner bei der Vernetzung respektive der Härtung ist.
Nach einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung hat der Film im ausgehärteten Zustand als Duromer isolierende Ei genschaften und fixiert die isolierte Spule in der Nut des Blechpakets . Insbesondere vorteilhaft ist dabei, dass - siehe Figur 2, die den Stand der Technik zeigt - eine Nutausklei dung 17, die als Flächenisolationsstoff in der Nut liegt, durch den Nutkleber ersetzbar wird.
Nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfin dung hat der Film im ausgehärteten Zustand als Duromer min destens den gleichen Quadratwiderstand oder einen höheren Quadratwiderstand wie ein AGS, insbesondere einen Quadratwi derstand im Bereich von 1000 W bis 1000 000 W (Ohm), insbe-
sondere im Bereich von 1000 Q bis 10000 W. Als „Quadratwi derstand" wird der „Flächenwiderstand" bezeichnet, bezogen auf ein Quadrat. Der Flächenwiderstand beschreibt den elektrischen Widerstand einer elektrisch leitfähigen Schicht einer so geringen Dicke, dass diese lediglich parallel zur Schicht von elektrischem Strom durchflossen wird, d.h. der Strom tritt an einer Stirnfläche ein und an der gegenüberlie genden Stirnfläche wieder aus. Da der spezifische Widerstand „p" die Einheit Qm hat ist die Einheit des Flächenwiderstan des identisch mit der Einheit W (Ohm) des elektrischen Wider stands.
Beispielsweise wird der Film als Nasslack appliziert. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Film versprühbar ist.
Das Harz in der Formulierung ist beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Epoxid-, Polyester-, Polyamid-, No- volak-, Polyurethan-, Polyvinylchlorid-, Polyimid-, Siloxan-, und/oder Acrylharz, sowie beliebigen daraus - gegebenenfalls mit weiteren Komponenten auf Kohlenstoff und/oder Silizium- Basis - herstellbaren Blends und/oder Copolymeren.
Die Harz-Komponente wird mit den anderen Komponenten, die zum Teil - genau wie das Harz bei Raumtemperatur/Normaldruck als festes Pulver vorliegen, also gegebenenfalls Härter, Kataly sator, Additiv (e), Füllstoffe etc. in einem Lösungsmittel zur Herstellung der Nasslackformulierung aufgelöst, wobei zumin dest die elektrisch leitfähigen Füllstoffe in der Regel in keinem zur Bildung einer Nasslackformulierung brauchbaren Lö sungsmittel löslich sind.
Diese Lösung liegt dann als Nasslackformulierung in versprüh barem Zustand vor, und wird dann auf das - beispielsweise er wärmte - Substrat, das, wie gesagt, eine fertig isolierte Spule, ein fertig isolierter Einzelstab und/oder eine Nut ei nes Blechpakets sein kann, aufgesprüht. Beim Aufsprühen und kurz nach dem Aufsprühen verdampft das Lösungsmittel und auf dem - beispielsweise wieder abgekühlten - Substrat bleibt der
trockene feste Film zurück, der alle Komponenten zur Ausbil dung eines Duromers umfasst und durch Zugabe von entsprechen den Füllstoffen auch elektrisch leitend gemacht werden kann.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform kann der AGS auf der Hauptisolation der Spule durch den Film, respektive das dar aus entstehende Duromer vollständig ersetzt werden, so dass anstelle eines AGS auf der Hauptisolation der isolierten Spu le oder des isolierten Einzelstabs der feste mit leitfähigen Füllstoffen elektrisch leitfähig gemachte Film aufgetragen wird, der dann nach erfolgter Aushärtung sowohl den AGS der Spule bildet als auch die Fixierung der Spule in der Nut.
Ein mit dem Nutkleber-Film - gleich ob elektrisch leitfähig oder nicht - beschichtete Substrat ist bei Raumtemperatur fest und klebefrei und daher gut händelbar, also die mit dem Nutkleber-Film im A-Zustand versehene Spule, respektive der so beschichtete Einzelstab kann in die Nut ohne Verschmieren, Beschädigung der Beschichtung an den Nutkanten etc. eingezo gen oder eingelegt werden. Die Einzelstäbe werden dann zu Spulen verschweißt/verlötet und diese Spulen werden dann kon taktiert und die elektrische rotierende Maschine kann in fer tig verschaltetem Zustand bei erhöhter Temperatur, beispiels weise zwischen 100°C und 250°C gehärtet werden. In diesem Temperaturbereich schmilzt zunächst der bei Raumtemperatur noch feste und klebefreie Film im A-Zustand in der Nut und/oder auf der Spule auf. Dadurch wird ein flüssiger Lack hergestellt . Durch die Oberflächenspannung entsteht aus dem flüssigen Lack eine Verbindung zwischen Blechpaket und Haup tisolation der Spule, und/oder gegebenenfalls auch AGS, die dann beispielsweise nach wenigen Minuten, zum Duromer, das nicht mehr schmelzbar ist, aushärtet. Diese teils flächige, teils punktuelle Anbindung der Hauptisolation, des AGS und/oder des EGS der Spule reicht für eine mechanisch sichere Verbindung von Spule und Blechpaket aus. Zudem ermöglicht sie eine gute elektrische Kontaktierung von Hauptisolation und/oder AGS der Spule zum Blechpaket, was Lufteinschlüsse reduziert. Jedenfalls sind die Lufteinschlüsse, soweit vor-
handen, wenn der Nutkleber elektrisch leitfähig ist, feldfrei und es kommt zu keinen elektrischen Entladungen - siehe Figur 1.
Dabei entsteht durch Erwärmen der fertig verschalteten elektrischen rotierenden Maschine aus dem festen Film im A- Zustand ein Duromer im C-Zustand, das die jeweilige Spule über ihre Hauptisolation, ihren AGS und/oder EGS in der je weiligen Nut fixiert.
Ebenso ist es möglich anstelle eines Nasslacks einen Pulver lack zur Herstellung des bei Raumtemperatur unter Normalbe dingungen, insbesondere auch Normaldruck festen Films im A- Zustand einzusetzen.
Dabei werden wieder die Komponenten Harz, Härter, wo erfor derlich, Katalysator, Bindemittel, Additiv (e) und elektrisch leitfähige Füllstoffe gemischt und als Pulverlack in Form ei ner Pulverlackierung oder Pulverbeschichtung auf dem Sub strat, das wieder eine isolierte Spule, ein isolierter Ein zelstab und/oder eine Nutinnenfläche, wie Nutgrund, Nutflanke sein kann, aufgebracht.
Eine Pulverlackierung oder eine Pulverbeschichtung umfasst das Aufbringen eines Pulvers, dem Lack, über Elektrostatik auf ein elektrisch leitfähiges Substrat. Eine Pulverlackie rung oder eine Pulverbeschichtung umfasst das Aufbringen ei nes Pulvers, den Lack, über Elektrostatik auf dem geerdeten Substrat. Die elektrostatische Aufladung der Pulverpartikel kann durch Hochspannung (Corona-Aufladung) oder Reibung (tri- boelektrische oder elektrokinetische Aufladung) erzeugt wer den.
Die zur Pulverbeschichtung verwendeten Pulverlacke enthalten im Allgemeinen trockene körnige Partikel, die zwischen Igm und IOOmih groß sind. Chemisch basieren diese meistens auf Epoxid- oder Polyesterharzen, aber auch auf Basis von Poly-
amid, Polyurethan Polyvinylchlorid und/oder Acryl, sowie be liebigen daraus - gegebenenfalls mit weiteren Komponenten auf Kohlenstoff und/oder Silizium-Basis - herstellbaren Abmi schungen, Blends und/oder Copolymeren.
Als Bindemittel für die Pulverlackierung können beispielswei se auch Polyimid, Polyetherimid, Polyesterimid und/der Silo xan zugegeben werden.
Als dielektrisch isolierender Füllstoff kann dem Nutkleber in Form des Nasslacks oder des Pulverlacks ein beliebiger die lektrischer Füllstoff, beispielsweise auf Basis von Silizium dioxid, insbesondere Quarz, zugesetzt sein.
Als elektrisch leitfähiger Füllstoff kann beispielsweise eine kohlenstoffbasierte Modifikation wie Ruß und/oder Graphit, aber auch Graphen und/oder Carbon Nano Tubes, und/oder ein leitfähig dotiertes Metalloxid, wie mit Antimon dotiertes Zinnoxid, eingesetzt werden.
Die Geometrie der elektrisch leitfähigen Füllstoffe ist bei spielsweise sphärisch und/oder planar. Eine Mischung aus Plättchen und Kugeln ist für die Kontaktierung der Füllstoffe untereinander vorteilhaft. Der Füllstoffgehalt kann im Be reich zwischen lGew% und 60Gew%, bezogen auf die Trockensub stanz des Lacks, betragen.
Nach der Pulverlackierung wird wieder ein bei Raumtemperatur und unter Normalbedingungen, fester Film erhalten, der das Duromer im A-Zustand enthält.
Das restliche Verfahren entspricht dem der Nasslackaufbrin- gung, wieder wird die Spule, der Einzelstab in die Nut einge legt, gegebenenfalls verschweißt und verschaltet. Die fertige elektrische rotierende Maschine wird dann bei erhöhter Tempe ratur, wiederum bei Temperaturen beispielsweise im Bereich zwischen 100°C und 250°C nachgehärtet, wodurch das Duromer entsteht, das die Spule in der Nut fixiert.
Beim Härten schmilzt der feste Film dann auf, so dass sich das Duromer verteilt und härtet dann zum nicht mehr schmelz baren Duromer-Formkörper aus.
Sowohl die Nasslackapplizierung durch Versprühen als auch die Pulverlackierung können sowohl manuell als auch automatisiert durchgeführt werden.
Durch die Applikation des elektrisch leitfähigen festen Films eines Duromers im A-Zustand, bestenfalls teilweise im B- Zustand, also grundsätzlich unvernetzt, ergeben sich folgende Vorteile:
• Die Spule lässt sich sehr leicht in die Nut pressen, da die Innenseite der Nut - falls und wo dort ein Film vor gesehen ist - mit der Film-Beschichtung glatter ist und die scharfen Blechpaketkanten mit Film bedeckt sind.
• Das Aufschmelzen des Films zu Beginn der Aushärtung sorgt für eine gute mechanische Kontaktierung von Blech paket und Spule.
• Der beim Nachhärtungsprozess geschmolzene und dann flüs sige Lack wird bei der fertig geschalteten elektrischen rotierenden Maschine innerhalb der Nut dorthin gedrückt, wo er gebraucht wird.
• Die mechanischen Spannungen an zu dicken Stellen ent spannen sich beim Aufschmelzen während der Nachhärtung. Im spannungsärmsten Zustand wird der Lack ausgehärtet und erstarrt zum Duromer.
• Die entstehenden Luftspalte zwischen Spule und Blechpa ket sind im Falle eines leitfähigen Nutklebers feldfrei und dadurch elektrisch irrelevant - siehe Figur 1, weil Blechpaket und Oberfläche der Spule (AGS) auf einem Po tential liegen.
• Im Fall der Pulverbeschichtung kann überschüssiger Pul verlack, der zur Bildung des Films nicht gebraucht wird, einfach abgesaugt werden und dem Pulverreservoir zuge-
führt werden, deshalb kaum MaterialVerluste im Vergleich zum bislang üblichen pastösen Nutkleber.
• Der Filmbildungs- und Beschichtungsprozess kann einfach automatisiert werden.
• Das Material zur Filmbildung, entweder Nasslack oder Pulverlack ist relativ günstig im Materialpreis, vergli chen mit dem herkömmlichen Nutkleber.
Die Erfindung zeigt ein NutisolationsSystem für eine elektrische rotierende Maschine, einen Rotor und einen Stator enthaltend, der Stator seinerseits ein Blechpaket mit Spulen in entsprechenden Nuten umfassend, wobei die Spulen eine elektrisch leitfähige Beschichtung als Außenglimmschutz haben und die Nuten teilweise oder vollflächig eine elektrisch leitfähigen Beschichtung aufweisen, die auch die Basis für den Außenglimmschutz der Spulen bildet.
Durch die hier erstmals offenbarte Erfindung wird eine Tech nik zur Herstellung eines IsolationsSystems bereitgestellt, bei der ein reaktives, unvernetztes Duromer im A-Zustand als fester Film in die Nut und/oder auf die Spule gebracht wird. So wird die Fixierung der fertig isolierten Spule in der Nut verbessert, vereinfacht, kostengünstiger und automatisierbar