Verfahren zur Fixierung der Leiter und Spulen von Wickelköpfen elektrischer Maschinen und nach dem Verfahren hergestellte elektrische Maschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fixierung der Leiter und Spulen von Wickelköpfen elektrischer Maschinen mit Hilfe von faserverstärktem, ausgehär tetem Kunstharz und eine nach dem Verfahren her gestellte elektrische Maschine.
Es ist bekannt, dass bei elektrischen Maschinen, insbesondere bei Gene ratoren und grösseren Motoren die Leiter und Spulen freiliegender Wicklungsteile, 'hier zusammenfassend als Wickelköpfe bezeichnet, distanziert und gegenseitig abgestützt werden müssen. Nach bekannten Verfahren werden hierzu sogenannte Lunten eingezogen, die aus meistens verdrillten Fasern, beispielsweise Glasfasern, bestehen und bereits vor dem Einziehen mit dem aus- härtbaren Kunstharz imprägniert worden sind; an das Einziehen schliesst sich im wesentlichen lediglich die Aushärtung an.
Dieser Stand der Technik weist hauptsächlich die folgenden Nachteile auf: a) Vorimprägnierte Lunten sind, selbst im Falle flachen Querschnitts, zäh und lassen sich oft nur müh sam und mit relativ grossem Zeitaufwand zwischen den Leitern oder Spulen einziehen. Ist ihre Dicke merk lich kleiner als der zu distanzierende Abstand, so geht der Einbau leichter, aber dann distanzieren sie nur schlecht odergar nicht.
b) Für jede zu distanzierende Anordnung wird eine Lunte von ziemlich genau entsprechender Dicke be nötigt, das die erwähnten Lunten nur unwesentlich zusarnmend.rückbar sind. Infolgedessen ist die Lager haltung kompliziert und kostspielig; es müssen Lunten in zahlreichen Abmessungen vorrätig gehalten werden.
c) Vorimprägnierte Lunten haben eine begrenzte Lagerfähigkeit, und Verluste wegen Aushärtung des imprägnierten Materials durch längere Lagerung oder ungünstige Lagerbedingungen sind kaum vermeidbar. d) Arbeiter mit empfindlicher Haut laufen Gefahr, sich hartnäckige Dermatosen zuzuziehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden, und sie löst diese Aufgabe mit dem Ver fahren, dass Lunten, bestehend aus Fasern, die ela stisch umsponnen ,sind, eingezogen und dann erst mit einer härtbaren Kunstharzmischung imprägniert wer den, worauf deren Härtung erfolgt.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass die in der Fach welt allgemein akzeptierte Meinung, eine Imprägnie rung der Lunten mit dem Harz sei nur vor dem Ein ziehen möglich, ein Vorurteil war. Praktische Versuche haben überraschend erwiesen, dass es genügt, die nach dem Einziehen zugänglichen Stellen der Lunte mit der Kunstharzmischung, die bekanntlich mindestens aus Harz und Härter besteht, zu bestreichen, um sogar auch an den nicht direkt zugänglichen Stellen eine Imprägnierung zu erzielen, und zwar besonders gut, wenn die Fasern, aus denen die Lunte im Innern aufge baut ist, parallel verlaufen.
Demnach ist also die Ka- pillarkraft hinreichend, um die Harzmischung auch an die nicht direkt zugänglichen Stellen der Lunte zu be fördern und eine Durchimprägnierung zu erzielen. Soweit die praktisch überhaupt in Betracht kommt, kann man aber auch den ganzen Stator der Maschine nach dem Einziehen der Lunten in die Kunstharz mischung eintauchen, ähnlich wie man es bei kleineren Maschinen häufig mit lösungsmittelhaltigen Imprä gnierlacken tut, die aber dem Zweck der Erfindung nicht genügen würden.
Es hat sich als zweckmässig erwiesen, Lunten zu verwenden, die aus Glasfasern bestehen, und als vor- teilhaft, die Luntendicke höchstens dreimal so gross wie die auszufüllende Distanz zu wählen und Lunten zu verwenden, die sich etwa auf ein Drittel ihrer ur- sprünglichen Dicke zusammendrücken lassen, ohne beim Einziehen beschädigt zu werden.
Will man rela tiv dicke oder über längere Teilstücke nicht direkt zugängliche Lunten nach dem erfindungsgemässen Verfahren durch Bestreichen imprägnieren, so ist es vorteilhaft, eine Kunstharzmischung mit einer Visko sität von maximal 300 cP zu verwenden; in jedem Falle kann es sich um eine aushärtbare Epoxyd- oder Polyesterharzmischung handeln.
Dass die Lunten nicht ohne weiteres beliebig zusammendrückbar sind, liegt daran, dass mit zunehmender Zusammendrückung, bei wegen der Fh serneinlage annähernd konstantem Querschnitt, der Umfang grösser wird, was aber be grenzt ist durch die Nachgiebigkeit der Umspinnung. Der Querschnitt der Lunte ist meistens ungefähr kreis rund, aber um grössere Anlageflächen zu erzielen, kann man auch flachere Lunten verwenden, deren Quer schnitt dann ungefähr elliptisch ist.
Die Zusammen- drückung ist etwa die gleiche wie bei kreisrundem Querschnitt, da der innere Aufbau dann zweckmäs- sigerweise aus zwei oder mehr kreisrunden Lunten besteht.
Die bei dem erfindungsgemässen Verfahren anzu wendenden Lunten lassen sich ohne weiteres weitge hend verformen und daher mit wenig Mühe und Zeit aufwand einziehen. Sie schmiegen sich elastisch selbst an starke Unebenheiten und Ungleichmässigkeiten der Leiteroberflächen an, so dass sie ohne weiteres eine gute, Kräfte auf breiter Fläche übertragende Distan zierung ergeben. Man kann die gleiche Lunte in Zwi schenräumen von verschiedener Breite anwenden, und man braucht nur einige wenige Luntendicken in Vor rat zu halten, um alle vorkommenden Distanzierungen ausführen zu können, was die Lagerhaltung wesent lich vereinfacht.
Ausserdem ist die Lagerfähigkeit die ser Lunten unbegrenzt. Ein weiterer Vorteil des erfin- dungsgemässen Verfahrens ist das nicht gesundheits schädliche Arbeiten beim Einziehen dieser Lunten.
Ein besonderer Vorteil eines Ausführungsbeispie- les des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass hiernach hergestellte Wickelköpfe nicht nur eine einwandfreie Distanzierung u. gegenseitige Abstützung der Leiter und- Spulen aufweisen, sondern obendrein in bisher nicht erzieltem Masse verfestigt sind.
Hier unter ist zu verstehen, dass die Leiter, Spulen und Di stanzierungen unverschiebbar miteinander verbunden sind, so dass der Wickelkopf insgesamt einen starren Körper bildet. Die bessere Verfestigung wird teilweise durch die nach. dem Verfahren erzielte, wesentlich bessere Verklebung zwischen den Distanzierungen (Lunten) und den Leitern bzw.
deren Isolation hervor gerufen, was einerseits an der schon erwähnten bes- seren Schmiegsamkeit und damit grösseren Berüh rungsfläche der nicht vorimprägnierten Lunten liegt, andererseits an der .nachträglichen Imprägnierung, bei welcher die Leiteroberfläche besser mit der Kunstharz mischung benetzt wird als durch vorimprägnierte Lun ten.
Im übrigen wird die bessere Verfestigung in we sentlichem Masse dadurch hervorgerufen, dass die meistens, im Vergleich zur vorimprägnierten Lunte, im Spalt zwischen den Spulen stärker zusammen gedrückte und schmiegsamere nicht vorimprägnierte Lunte unmittelbar an beiden Spaltenden einen wesent lich grösseren Durchmesser annimmt, wobei sie sich an die benachbarten Spulen, diese auf ein Stück um- schliessend, satt anschmiegt.
Da sie nach dem Impräg nieren und Härten sehr hart und fest ist, wird auf diese Weise eine starre Festlegung gegenüber gegen seitigen Verschiebungen auch dann erzielt, wenn sehr grosse Schubkräfte auftreten, denen die Klebung bzw. die Isolation allein nicht gewachsen wäre.
Method for fixing the conductors and coils of end windings of electrical machines and electrical machine produced by the method The invention relates to a method for fixing the conductors and coils of end windings of electrical machines with the help of fiber-reinforced, hardened synthetic resin and an electrical machine provided by the method .
It is known that in electrical machines, especially in generators and larger motors, the conductors and coils of exposed winding parts, 'here collectively referred to as winding heads, must be spaced and mutually supported. According to known methods, so-called rovings are drawn in for this, which mostly consist of twisted fibers, for example glass fibers, and which have already been impregnated with the curable synthetic resin before drawing in; the drawing-in is essentially only followed by the hardening.
This prior art mainly has the following disadvantages: a) Pre-impregnated fuses are tough, even in the case of a flat cross-section, and can often only be drawn in between the conductors or coils with great difficulty and with a relatively long expenditure of time. If their thickness is noticeably smaller than the distance to be distanced, installation is easier, but then they distance only poorly or not at all.
b) For each arrangement to be distanced, a fuse of almost exactly the same thickness is required because the mentioned fuses can only be pushed together insignificantly. As a result, storage is complicated and expensive; it must be kept in stock in numerous dimensions.
c) Pre-impregnated fuses have a limited shelf life, and losses due to hardening of the impregnated material through prolonged storage or unfavorable storage conditions can hardly be avoided. d) Workers with sensitive skin run the risk of contracting stubborn dermatoses.
The object of the invention is to avoid these disadvantages, and it solves this problem with the process that runners, consisting of fibers that are ela stically wound, are drawn in and only then impregnated with a curable resin mixture, whereupon their hardening he follows.
It has been shown that the generally accepted opinion in the specialist world that impregnation of the fuses with the resin is only possible before they are drawn in, was a prejudice. Practical tests have surprisingly shown that it is sufficient to coat the areas of the fuse that are accessible after being drawn in with the synthetic resin mixture, which is known to consist of at least resin and hardener, in order to achieve an impregnation even in the areas that are not directly accessible especially good when the fibers from which the fuse is built up inside run parallel.
Accordingly, the capillary force is sufficient to convey the resin mixture to the areas of the fuse that are not directly accessible and to achieve thorough impregnation. As far as this is practically possible, the entire stator of the machine can also be immersed in the synthetic resin mixture after the fuses have been drawn in, similar to what is often done with solvent-based impregnation varnishes on smaller machines, but these do not meet the purpose of the invention would.
It has proven to be expedient to use slivers made of glass fibers and to be advantageous to choose the sliver thickness no more than three times as large as the distance to be filled and to use slivers that are approximately one third of their original thickness Let it squeeze without being damaged when you pull it in.
If you want to impregnate relatively thick or over longer sections not directly accessible slivers by brushing according to the inventive method, it is advantageous to use a synthetic resin mixture with a viscosity of a maximum of 300 cP; in any case it can be a hardenable epoxy or polyester resin mixture.
The fact that the rovings cannot be easily compressed at will is due to the fact that with increasing compression, with an approximately constant cross-section due to the fiber insert, the circumference increases, but this is limited by the flexibility of the wrapping. The cross-section of the fuse is usually approximately circular, but to achieve larger contact surfaces, you can also use flatter fuses whose cross-section is then approximately elliptical.
The compression is roughly the same as with a circular cross-section, since the internal structure then expediently consists of two or more circular rovings.
The fuses to be used in the method according to the invention can easily be largely deformed and therefore drawn in with little effort and time. They cling elastically to even severe bumps and irregularities in the conductor surfaces, so that they easily result in a good spacing that transfers forces over a wide area. You can use the same fuse in intermediate spaces of different widths, and you only need to keep a few fuse thicknesses in stock in order to be able to carry out all the distancing that occurs, which simplifies storage essentials Lich.
In addition, the shelf life of these fuses is unlimited. Another advantage of the method according to the invention is that the work involved in drawing in these fuses is not harmful to health.
A particular advantage of an exemplary embodiment of the method according to the invention consists in the fact that winding heads produced in accordance with this not only ensure perfect spacing and the like. have mutual support of the conductors and coils, but on top of that are solidified to a degree not previously achieved.
This is to be understood as meaning that the conductors, coils and spacings are immovably connected to one another, so that the end winding forms a rigid body as a whole. The better consolidation is partly due to the after. The process achieved significantly better bonding between the spacers (runners) and the conductors or
Their insulation is caused on the one hand by the already mentioned better flexibility and thus larger contact surface of the non-pre-impregnated fuses, on the other hand because of the subsequent impregnation, in which the conductor surface is better wetted with the synthetic resin mixture than with pre-impregnated fuses.
In addition, the better solidification is caused to a large extent by the fact that the mostly, compared to the pre-impregnated fuses, in the gap between the coils more strongly compressed and more pliable, not pre-impregnated fuses, assumes a significantly larger diameter directly at both ends of the gap snuggles snugly against the neighboring bobbins, enclosing them in one piece.
Since it is very hard and firm after the impregnation and hardening, a rigid definition against mutual displacements is achieved in this way even when very large shear forces occur that the bond or the insulation alone would not be able to cope with.