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Verfahren zur Herstellung eines aus gegeneinander isolierten Teilleitern bestehenden, von einer hochspannungsfesten Isolierhülse umgebenen Leiterverbandes einer elektrischen Maschine
Die Erfindung befasst sich mit der Herstellung von aus gegeneinander isolierten Teilleitern bestehenden Leiterverbänden, die mit einer hochspannungsfesten Isolierhülse umgeben werden. Solche Leiterverbände werden z. B. in Form von Gitterstäben oder in Form von Spulen ausgeführt.
Durch die brit. Patentschrift Nr. 720,076 ist es bekannt, einen solchen Leiterverband in der Weise herzustellen, dass die Teilleiter und zwischen ihnen angeordnete Zwischenisolationen mit einem Kunstharz verklebt und ausgehärtet werden. Infolge dieser Verklebung der Teilleiter mit einem ausgehärteten Harz, die über die ganze Länge der Teilleiter vorgenommen wird, können die sich bei dieser Verklebung im Klebeharz bildenden Hohlräume von dem die Hauptisolation bildenden Imprägnierharz nicht mehr ausgefüllt werden. Werden darüber hinaus zur Verklebung der gegeneinander isolierten Teilleiter härtbare Phenolharze verwendet, wie es ebenfalls bekannt ist, so tritt überdies noch der Nachteil auf, dass das Phenolharz beim Aushärten Blasen bildet, so dass sich an der Oberfläche des Gitterstabes störende Gaseinschlüsse befinden.
Diese Gaseinschltisse an der Oberfläche des Gitterstabes, die sich vor allem in den durch die Teilleiter gebildeten äusseren Zwickeln befinden, werden auch bei der anschliessenden Vakuumimprägnierung mit einem hochwertigen Kunstharz, beispielsweise mit einem Polyesterharz, nicht gefüllt, so dass die tan 6-Charakteristik des Stabes verhältnismässig schlecht ist. Bei der Isolierung von Spulen wird die Teilleiterisolierung durch das ausgehärtete Phenolharz so sehr abgekapselt, dass bei der nachfolgenden Vakuumimprägnierung zur Herstellung der hochspannungsfesten Isolierhülse weder eine vollständige Evakuierung noch eine vollständige Ausfüllung der Hohlräume möglich ist.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist es daher bereits bekannt, die Gitterstäbe in einem Vakuumgiessverfahren möglichst hohlraumfrei zu verfestigen. Dieses Verfahren bedingt jedoch einen beträchtlichen technischen Aufwand, da zusätzliche Vakuumimprägnieranlagen erforderlich sind, die mit Rücksicht auf die Länge der zu verfestigenden Gitterstäbe sehr grosse Abmasse aufweisen müssen.
Zur Vermeidung der genannten Schwierigkeiten ist es weiterhin bereits bekannt, die Teilleiter eines Gitterstabes zunächst unverfestigt zusammenzufügen und mit einem aushärtbaren Isoliermaterial zu umgeben, das dann gemeinsam mit dem Kunstharz der auf diesem Gitterstab aufgebrachten Isolierhülse ausgehärtet wird. Dieses Verfahren bringt jedoch fertigungstechnische Schwierigkeiten mit sich, da unverfestigte Leiterbündel schwer zu handhaben sind und sich überdies leicht verbiegen.
Zur Überwindung der erwähnten Schwierigkeiten geht die Erfindung einen andern Weg, Die Erfindung sieht vor, dass die den Leiterverband bildenden Teilleiter vor dem Aufbringen der hochspannungsfesten Isolierhülse lediglich mit einem Teil ihrer einander zugekehrten Flächen durch ein aushärtbares Harz verklebt werden, das vor der durch das Aufbringen der hochspannungsfesten Isolierhülse bedingten Weiterverarbeitung des Leiterverbandes ausgehärtet wird.
Durch die gemäss der Erfindung vorgesehene nur teilweise Verfestigung des aus gegeneinander isolierten Teilleitem bestehenden Leiterverbandes wird erreicht, dass der Leiterverband eine ausreichende mechanische Festigkeit erhält, so dass er ohne Schwierigkeiten weiterverarbeitet und mit der hochspannungsfesten Isolierhülse umgeben werden kann ; bei der anschliessenden Imprägnierung des umbandelten Leiterverbandes kann das Tränkharz jedoch ungehindert den Leiterverband durchdringen und vorhandene Hohlräume ausfüllen.
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Als aushärtbares Harz wird zweckmässigerweise ein bei hohen Temperaturen und ohne Abspaltung von niedermolekularen Bestandteilen aushärtbares, in nicht gehärtetem Zustand thermoplastisch erweichbares Harz verwendet. So können im Rahmen der Erfindung Epoxydharze verwendet werden. Besonders geeignet sind in möglichst kurzer Zeit aushärtende, jedoch schmelzbare Gemische aus einem Epoxydharzvoraddukt mit einem Säureanhydridhärter, wie beispielsweise das Gemisch aus einem eine Epoxydzahl von 0, 23 bis 0, 26 aufweisenden Epoxydharz mit Hexahydrophthalsäureanhydrid. Vorzugsweise sind bei diesem Voraddukt mehr als 5 o des zugesetzten Härters an die im Harz vorhandenen Hydroxylgruppen gebunden.
Ein weiteres geeignetes Beispiel ist eine Kombination aus bei Raumtemperatur festem Epoxydharz mit einem kaschierten, die ionische Polymerisation anregenden Härter, wie es z. B. Borfluoridaminkomplexe sind.
Im Rahmen der Erfindung können aber auch Polyesterharze verwendet werden. Geeignet sind bei Raumtemperatur nicht klebende, ungesättigte Polyesterharze bzw. Mischungen von ungesättigten Polyesterharzen mit daran anpolymerisierbaren, reaktiven Monomeren. Zweckmässigerweise werden diesen Polyesterharzen Peroxydbeschleuniger zugesetzt, die erst bei höheren Temperaturen wirksam werden.
Beispiele von geeigneten Polyesterharzen sind die Addukte aus Fumarsäure an Epoxydharze und Mischungen dieser Harze mit beispielsweise Triallylcyanurat oder Diallylphthalat.
Eine weitere Gruppe von im Rahmen der Erfindung geeigneten Harzen sind Kombinationen aus bei Raumtemperatur festen, amorphen oder kristallinen, kaschierten oder freien Polyisocyanaten, wie z. B. dimerisiertes Tolylendiisocyanat. und aus bei Raumtemperatur nicht klebenden Polyoxyverbindungen, wie z. B. Addukten von einwertigen Phenolen an Epoxydharze mit mindestens im Mittel 1, 5 Epoxydgrup--. pen im Molekül.
Zur teilweisen Verfestigung eines aus gegeneinander isolierten Teilleitern bestehenden Leiterverbandes werden die erwähnten Harze zweckmässigerweise auf einen Träger aufgebracht. Gegebenenfalls ist es aber auch möglich, Filme bzw. Folien aus den Harzen selbst herzustellen und diese dann zur teilweisen Verfestigung des Leiterverbandes zu verwenden. So lassen sich beispielsweise aus der letztgenannten, aus Kombinationen aus Polyisocyanaten und Polyoxyverbindungen bestehenden Gruppe aushärtbare Harze ohne Träger verwenden, wenn man die angegebenen Polyisocyanate mit hydroxylgruppenhältigen Acetalen des Polyvinylalkohols kombiniert.
An Hand der in den Fig. 1 und 2 beispielhaft dargestellten Gitterstäbe sei die Erfindung erläutert.
Der in der Fig. 1 im Schnitt gezeichnete Gitterstab besteht aus den Teilleitern l, die zu den beiden nebeneinanderliegenden Teilleiterstapeln 2 und 3 zusammengefasst sind. Auf der oberen und unteren Schmalseite ist jeweils ein Teilleiter dargestellt, der infolge der bei Gitterstäben üblichen Kröpfung von dem einen Teilleiterstapel zu dem andem überwechselt. Die einzelnen Teilleiter sind gegeneinander durch die Isolierung 4 isoliert, die beispielsweise aus einer Glasseidenumspinnung oder auch aus einem mit dem späteren Imprägnierharz verträglichen Lack besteht.
In Durchführung des Erfindungsgedankens wird beim Zusammenfügen zwischen die beiden Teilleiter" stapel 2 und 3 die Längszwischenlage 5 eingefügt, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Glasseide besteht, die mit einem der angegebenen aushärtbaren Harze getränkt ist. Dieses zur teilweisen Verfestigung des Gitterstabes dienende Harz ist in der Längszwischenlage 5 lediglich in einer so geringen Menge vorhanden, dass der Stab beim Aushärten nur von innen her verklebt wird. Nach dem beispielsweise in einer Heisspresse durchgeführten Aushärten dieses Harzes nimmt der Querschnitt des Gitterstabes die in der Fig. 2 gezeigte Form an.
Das ursprünglich in der Längszwischenlage 5 enthaltene Harz ist in den Innenraum zwischen den beiden Teilleiterstapeln 2 und 3 und auch innerhalb des diesem Innenraum zugekehrten Bereiches in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Teilleitem 1 eingedrungen, so dass der gesamte Gitterstab von innen her, u. zw. nur von innen her, durch das ausgehärtete Harz verklebt ist.
Infolge der geringen Mengen des durch die Längszwischenlage 5 zwischen die beiden Teilleiterstapel 2 und 3 eingebrachten Harzes quillt bei der Aushärtung des Gitterstabes in der Heisspresse kein Harz an den Aussenseiten des Stabes heraus. Der Gitterstab ist also, da er nur von innen verklebt ist, lediglich teilweise verfestigt und ähnelt äusserlich einem nicht verklebten Stab.
Durch die gemäss der Erfindung vorgesehene teilweise Verfestigung weist der Gitterstab eine ausreichende mechanische Festigkeit auf, so dass er mechanisch weiterverarbeitet werden kann, d. h. es werden nach der teilweisen Verfestigung gemäss der Erfindung z. B. die Stabenden abgebogen, gegebenenfalls erforderliche Sicheln angelötet und schliesslich der Stab mit Glimmerbändern umbandelt. Bei der Va.., kuumimprägnierung des isolierten Gitterstabes füllt dann das Tränkharz die von aussen gut zugänglichen Zwickel, die bei der teilweisen Verfestigung gemäss der Erfindung frei geblieben sind, in vollem Umfang auf, so dass der einschliesslich seiner hochspannungsfesten Isolierhülse fertig ausgehärtete Gitterstab an
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den Aussenseiten seiner Teilleiter keine Lufteinschlüsse enthält.
Während bei Gitterstäben in dem durch die Teilleiter gebildeten Innenraum nur ein sehr geringes Feld herrscht, so dass dieser Raum praktisch als feldfrei anzusehen ist, kommt es bei aus Teilleitem aufgebauten Spulen darauf an, dass auch die Isolierung der Teilleiter bei der späteren Imprägnierung der umbandelten Spule mit einem hochwertigen Tränkharz von diesem Tränkharz möglichst gut durchtränkt wird. Demzufolge empfiehlt es sich, zur teilweisen Verfestigung gemäss der Erfindung die die Spule bildenden Teilleitem an vereinzelten, räumlich voneinander getrennten Stellen mit einem vorzugsweise porösen Band zu umbandeln, das mit dem aushärtbaren Harz getränkt ist, und dieses Harz anschliessend auszuhärten.
Zur Erläuterung dieses Verfahrens ist in der Fig. 3 eine aus den sechs Teilleitern 6-11 bestehende Spule perspektivisch dargestellt, wobei die abgekröpften Teile der Spule fortgelassen sind. Die einzelnen Teilleiter 6-11 dieser Spule sind mit der tränkbaren Isolierung 12 umgeben, die mit Rücksicht auf die höhere Windungsspannung zwischen den einzelnen Teilleitern stärker ausgebildet ist als die Teilleiterisolierung 4 des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Gitterstabes.
In Durchführung des Erfindungsgedankens sind die Teilleiter 6-11 an den räumlich voneinander getrennten Stellen 13 mit einem porösen Band umbandelt, das mit einem aushärtbaren Harz der oben angegebenen Art getränkt ist. Der Harzgehalt des an den Stellen 13 aufgebrachten Bandes ist gerade so gross gewählt, dass die Spule bei einer thermischen Behandlung in einer Heisspresse an diesen Stellen von aussen her verklebt wird, ohne dass das in den Bandagen enthaltene Harz beim Aushärten in das Innere des Spulenverbandes eindringt.
Nach dem Aushärten des an den Stellen 13 aufgebrachten Harzes weist die Spule eine ausreichende mechanische Festigkeit auf, so dass sie weiterverarbeitet und schliesslich mit dem zur Herstellung der hochspannungsfesten Isolierhülse erforderlichen Glimmerband umbandelt werden kann. Da die Spule lediglich an vereinzelten. räumlich getrennten Stellen von aussen her verklebt ist, kann bei der Tränkung der umbandelten Spule im Rahmen der vorgesehenen Vakuumtränkung das Tränkharz der Hauptisolie- rung ungehindert bis in das Innere des Spulenverbandes eindringen und damit auch die Teilleiterisolie- rungen 12 der Teilleiter 6-11 durchsetzen.
Als Trägermaterial für das zur Verklebung verwendete Harz, also als Material für die Längszwischenlage 5 des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Gitterstabes sowie für das an den Stellen 13 aufgebrachte Band der in der Fig. 3 dargestellten Spule, sind poröse Materialien geeignet, die das aushärtbare Harz aufnehmen können. Solche Materialien sind beispielsweise Glasgewebe, Glasfliess, Polyestergewebe, Polyesterfliess oder auch Polyesterglasstränge. Wie bereits erwähnt, ist es aber auch möglich, das aushärtbare Harz zwischen benachbarten Teilleiterstäben des Gitterstabes ohne Träger einzufügen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines aus gegeneinander isolierten Teilleitem bestehenden, von einer hochspannungsfesten Isolierhülse umgebenen Leiterverbandes einer elektrischen Maschine, wie beispielsweise eines Gitterstabes oder einer Spule, dadurch gekennzeichnet, dass die den Leiterverband bildenden Teilleiter vor dem Aufbringen der hochspannungsfesten Isolierhülse lediglich mit einem Teil ihrer einander zugekehrten-Flächen durch ein aushärtbares Harz verklebt werden, das vor der durch das Aufbringen der hochspannungsfesten Isolierhülse bedingten Weiterverarbeitung des Leiterverbandes ausgehärtet wird.