DE1488663B2

DE1488663B2 - Verfahren zum impraegnieren und massgerechten aushaerten der isolierung von wicklungselementen der staenderwicklung einer elektrischen grossmaschine mit geteiltem staenderblechpaket

Info

Publication number: DE1488663B2
Application number: DE19651488663
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl Phys 1000 Berlin Meyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-04-02
Filing date: 1965-04-02
Publication date: 1971-04-29
Also published as: DE1488663A1; GB1098015A; AT254978B; US3474527A; BE678666A; CH431692A

Description

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Zur Isolierung der Wicklungen elektrischer Ma- Die maßgerechte Herstellung der Wicklungselemente schinen werden seit längerer Zeit zunehmend ge- in Tränk- und Härteformen berücksichtigt auch, daß schichtete Isolierungen verwendet, die mit einem aus- das Einbringen der Stäbe in die Nuten einer elekhärtbaren Kunstharz imprägniert werden. So ist es trischen Großmaschine mit geteiltem Ständerblechaus der österreichischen Patentschrift 207 450 be- 5 paket zumindest an den der Trennfuge des Ständerkannt, die mit einer aufgewickelten Isolierhülse ver- blechpaketes benachbarten Teilen erst nach der sehenen und noch nicht imprägnierten Wicklungs- Montage auf der Baustelle erfolgen kann. Außerdem elemente in die Nuten des Ständers oder Läufers muß eine höhere Anzahl von Wicklungsstäben hereiner elektrischen Maschine einzulegen und dann den gestellt werden, als es an sich auf Grund der Leiter-Ständer bzw. den Läufer einschließlich der Wicklung io zahl der Wicklung erforderlich ist. Bei hochmit einem härtbaren Harz-Härter-System zu tränken spannungsbeanspruchten Wicklungen elektrischer und anschließend das in die Wicklungsisolierung ein- Großmaschinen muß nämlich damit gerechnet wergedrungene Harz auszuhärten. Die auf diese Weise den, daß ein Teil der Wicklungsstäbe die strengen hergestellten Wicklungsstäbe sind fest mit dem Blech- Anforderungen, die nach der Fertigung der Stäbe bei paket der elektrischen Maschinen, in dessen Nuten 15 der Einzelprüfung an die Isolierung dieser Stäbe gesie eingelegt werden, verbunden, so daß ein nach- stellt wird, nicht erfüllt und daher ausgeschieden wird, trägliches Entfernen von Stäben meist die Zerstörung Weiterhin ist es bei Großmaschinen erforderlich, daß der Stabisolierung zur Folge hat. Außerdem ist dieses eine genügende Anzahl von Reservestäben mitgelie-Verfahren im Hinblick auf die Abmessungen der vor- feit wird, so daß es möglich ist, auch nach Fertigung handenen Tränkanlagen auf Maschinen mit kleinerem 20 der Maschinen einen Teil der Wicklung auswechseln Durchmesser begrenzt. zu können, ohne Stäbe der entsprechenden Maschine

Das gleiche gilt für ein aus der deutschen Patent- neu herstellen zu müssen.

schrift 929 686 bekanntes Verfahren zur Tränkung Die maßgenaue Herstellung der bekannten, für ein von Spulen und Spulenwicklungen elektrischer Ma- derartiges maßgerechtes Aushärten der Wicklungsstäbe schinen und Apparate, bei dem nach dem Einbringen 25 erforderlichen Preßformen, die jeweils nur ein Wickder Spule bzw. des mit der Wicklung versehenen lungselement aufnehmen, ist aber aufwendig und Maschinenteiles in das Tränkgefäß zunächst das ge- kostspielig. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die samte im Gefäß befindliche Tränkharz bis zur Zäh- Aufgabe zugrunde, diesen für die Modellformen beflüssigkeit verdickt wird. Danach werden die Ma- nötigten Aufwand herabzusetzen,
schinenteile mit den Spulen bzw. Wicklungen heraus- 30 Gemäß der Erfindung ist die mehrfach benutzte genommen, und das in den Hohlräumen durch die Tränk- und Härteform unter Zuhilfenahme eines Kapillarwirkung verbleibende Tränkharz wird ausge- Teiles der Blechsegmente .des Ständers der elekhärtet. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß bei trischen Maschine aufgebaut und nimmt jeweils lösungsmittelfreien Tränkharzen, deren Viskosität gleichzeitig mehrere Wicklungselemente auf. .
durch reaktive Vorgänge erhöht wird, das gesamte im 35 Für die Herstellung der Tränk- und Härteform Tränkgefäß verbleibende, bis zur Zähflüssigkeit ver- werden also einige der ohnehin vorhandenen Blechdickte Tränkharz nicht mehr für neue Tränkungen segmente des Ständerblechpaketes der Maschine ververwendet werden kann. wendet. Der Vorteil des Verfahrens nach der Erfin-

Die vorliegende Erfindung betrifft dagegen ein für dung liegt also vor allem darin, daß die bei Großelektrische Großmaschinen mit geteiltem Ständer- 40 maschinen notwendige Maßgenauigkeit in der Herblechpaket verwendbares Verfahren zum Imprä- stellung der Tränk- und Härteform bereits durch den gnieren und maßgerechten Aushärten der ein aushärt- originalen Blechschnitt gegeben ist, so daß keine bebares Tränkharz enthaltenden Isolierung von Wick- sondere Bearbeitung von Preßleisten u. dgl. erforderlungselementen der Ständerwicklung. Bei einem be- Hch ist. Da die zur Nachbildung der benötigten kannten Verfahren dieser Art werden beispielsweise 45 Tränk- und Härteform erforderlichen Blechsegmente die mit einer aufgewickelten Isolierhülse versehenen bei Großmaschinen mit geteiltem Ständerblechpaket Wicklungselemente unter Verwendung von Form- stets in ausreichender Zahl vorliegen, ist die durch trennmittel in eine mehrfach benutzbare, die äußeren die Erfindung ermöglichte rationelle Fertigung der Abmaße der fertigen Isolierung maßgerecht fest- Ständerwicklung auch bei Maschinen größtem Durchlegende, jeweils ein Wicklungselement aufnehmende 50 messers anwendbar. Die aus den Blechsegmenten ge-Tränk- und Härteform eingelegt und innerhalb einer bildete Form kann mit ihren äußeren Abmessungen Tränkvorrichtung mit einem härtbaren Harz-Härter- leicht an einen bereits vorhandenen Tränkkessel anSystem getränkt. Danach wird der in die Isolierhülse gepaßt werden. Die Blechsegmente können dann eingedrungene Anteil des Tränkharzes insbesondere nach der Durchführung des Tränkens und Aushärtens nach dem Herausnehmen der Tränk- und Härte- 55 sämtlicher Wicklungselemente wieder für den Aufformen aus dem Tränkbad ausgehärtet. Die Wick- bau des Ständerblechpaketes verwendet werden. Es lungselemente werden dann den Tränk- und Härte- ist aber bei elektrischen Maschinen mit aus Transformen entnommen, und dieser Vorgang wird mit je- portgründen geteilt ausgeführtem Ständer auch mögweils neuen Wicklungselementen so lange wiederholt, lieh, einen fertig montierten Teil des Ständerblechbis die gewünschte Anzahl von isolierten Wicklungs- 60 paketes als Tränk- oder Härteform zu verwenden, elementen erreicht ist. Außerdem wird durch den besonderen Aufbau

Da bei diesem Verfahren die Stäbe maßgerecht der Tränk- und Härteform aus den Ständerblechausgehärtet werden, lassen sie sich nach dem Heraus- Segmenten erreicht, daß jeweils gleichzeitig mehrere nehmen aus der Tränk- und Härteform und der Wicklungselemente in der Tränkform angeordnet Durchführung der vorgeschriebenen elektrischen 65 werden können. Dadurch können also jeweils mehrere Prüfungen ohne Schwierigkeiten in die Nuten des Stäbe gleichzeitig getränkt und ausgehärtet werden, Ständerblechpaketes der zugehörigen Maschine ein- wodurch sich eine erhebliche Vereinfachung und Rabringen und sind auch untereinander austauschbar. tionalisierung der Fertigung der Wicklungslemente

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elektrischer Großmaschinen ergibt. So wird die An- . Nach dem Einlegen der mit den aufgewickelten

zahl der erforderlichen Tränkzyklen herabgesetzt. Isolierhülsen 3 versehenen Wicklungsstäbe 2 in die

Außerdem ist auch der von der Vorrichtung einge- Nuten des Ständerblechpaketteiles wird der Ständer-

nommene Raum innerhalb des Tränkbades wesent- blechpaketteil in eine Tränkvorrichtung eingebracht,

lieh geringer als der, den eine gleiche Anzahl geson- 5 in der die Stäbe zunächst im Vakuum getrocknet und

derter Preßformen für jeweils ein Wicklungselement anschließend mit einem aushärtbaren Tränkharz im-

einnehmen würde. prägniert werden, in dem der Ständerblechpaketteil

Zur Erleichterung des Wiederausbaues der Wick- vollständig von dem Tränkharz überflutet wird. Da-. lungselemente aus der Tränk- und Härteform ver- nach verbleibt der Ständerblechpaketteil so lange in wendet man in an sich bekannter Weise Formtrenn- io der Tränkvorrichtung, bis das Tränkharz, das in die mittel. So können zwischen die Nutwände des als Isolierhülsen 3 eingedrungen ist, vollständig ausge-Tränk- und Härteform dienenden Ständerblechpaket- härtet ist, so daß eine Nachbehandlung, insbesondere teiles und die Wicklungselemente verklebungshin- eine Nachhärtung, nach dem Herausnehmen des dernde Folien oder Lacküberzüge angebracht werden. Ständerblechpaketteiles aus der Tränkvorrichtung Dies beeinträchtigt auch nicht die Maßgenauigkeit 15. entfällt. Nach dem Herausnehmen des Ständerblechder Wicklungsisolierungen, da im allgemeinen beim paketteiles aus der Tränkvorrichtung fließt das über-Einlegen der Wicklungselemente in das Ständerblech- schüssige Tränkharz aus den übrigen Bereichen des paket einer elektrischen Großmaschine Nutbeilagen Ständerblechpaketteiles ab, während der in die Isovorgesehen sind. Gegebenenfalls kann der Wieder- Iierhülsen3 eingedrungene Anteil vollständig ausgeausbau der Wicklungselemente auch dadurch erleich- 20. härtet ist.

tert werden, daß man davon absieht, die Wickelkopf- Da die Wicklungsstäbe 2 mit den Isolierhülsen 3

enden auszuhärten. während der vollständigen Aushärtung in die Nuten 1

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur der des Ständerblechpaketes eingelegt waren, sind sie Teil eines Ständerblechpaketes perspektivisch auge- maßgerecht ausgehärtet, ohne daß es gesonderter deutet. In die Nuten 1 dieses Ständerblechpaketteiles 25 Tränk- und Härteformen bedurft hätte. Die Stäbe sind die Wicklungsstäbe 2 eingelegt, auf welche die können dann ausgebaut werden, worauf der Ständerisolierhülsen 3 aufgewickelt sind. Die Isolierhülsen 3 blechpaketteil erneut zum Herstellung maßgerecht sind in bekannter Weise aus Glimmerbändern auf- ausgehärteter Wicklungsstäbe der gleichen Wicklung gewickelt, die aus auf eine wärmebeständige Unter- verwendet werden kann. Ist schließlich auf die lage aufgebrachten Glimmerschichten bestehen. 30 gleiche Weise eine hinreichende Anzahl von Wick-Diese Glimmerschichten, die aus Glimmerblättchen lungsstäben hergestellt, so brauchen die letzten Stäbe oder auch aus kontinuierlichen Glimmerfolien, so- nicht wieder ausgebaut zu werden, sondern können genanntem Glimmerpapier, bestehen können, werden in dem Ständerblechpaketteil verbleiben,
mit der Unterlage und gegebenenfalls mit einer ab- Da die Herstellung der für die gesamte Ständerschließenden Decklage durch ein nicht selbsthärten- 35 wicklung benötigten Anzahl von Wicklungsstäben des, aber härtbares Bindemittel verklebt. Dieses Bin- einen Wiederausbau der Stäbe 2 aus dem als Tränkdemittel, das in der Regel in einer Menge von etwa und Härteform verwendeten Ständerblechpaketteil 3 bis 7«/o, bezogen auf das Gewicht des Glimmer- erfordert, empfiehlt es sich, vor dem Einlegen der bandes, zur mechanischen Verfestigung in das Glim- Stäbe 2 in die Nuten 1 ein Festbacken der Stäbe 2 merband eingebracht ist, ist derart ausgewählt, daß 40 in den Nuten 1 verhindernde Folien, z.B. PoIyes sich vollständig in das zur späteren Imprägnierung äthylenglykolterephthalatfolien, einzulegen. Gegeverwendete Harz-Härter-System einbauen läßt. Es benenfalls können die Wandungen der Nuten 1 bzw. ist aber auch möglich, die Glimmerschichten mit die Außenseiten der Isolierhülsen 3 mit einem in einem schmelzfähigen Trägermaterial zu ver- gleicher Weise verklebungshemmend wirkenden schweißen. 45 Lacküberzug versehen werden. Durch das Einlegen

Das Glimmerband, aus dem die Isolierhülsen 3 solcher Folien bzw. durch das Überziehen der Isoaufgewickelt sind, enthält ferner einen die Reaktions- lierhülsen mit einem solchen Lack wird das Eindauer des in die Isolierung eindringenden Harz- dringen des Imprägnierharzes nicht verhindert, da Härtesystems abkürzenden Beschleuniger, so daß das Tränkharz infolge der Vakuumimprägnierung das im Tränkbad verbleibende Stoffsystem trotz der 50 von den Stirnseiten her in ausreichendem Maße in Aushärtung des in die Isolierhülsen 3 eindringenden die Ioslierhülsen 3 einströmen kann.
Anteiles keine Erhöhung seiner Viskosität zeigt, also Wie bereits erwähnt, enthalten die Glimmerbänder, für eine große Anzahl von Tränkzyklen verwendet aus denen die Isolierhülsen 3 bestehen, Beschleuniger, werden kann. welche die Reaktionsdauer des als Tränkharz ver-Zur Sicherung der Stäbe 2 in den Nuten des 55 wendeten Harz-Härter-Systems abkürzen. Wird bei-Ständerblechpaketes können noch besondere Leisten spielsweise als Tränkharz in an sich bekannter Weise oder Leistenstücke zusätzlich in die Nuten mit einge- ein Gemisch aus ungesättigten Polyesterharzen, reaklegt werden. Insbesondere können in die später den tionsfähigen Monomeren und organischen Peroxyden Nutenverschlußkeil der Nut aufnehmenden Ausspa- verwendet, so werden dem Glimmerband die PoIyrangen am oberen Ende einer Nut Leisten eingelegt 60 merisationsreaktion abkürzende Verbindungen zugewerden, welche die eingelegten Stäbe am Herausfallen setzt, die auf das verwendete organische Peroxyd abhindern. Diese Leisten brauchen nicht über die ge- gestimmt sind. Für die genannten, zur Polymerisasamte Länge der Nut eingelegt zu werden, vielmehr tionsreaktion fähigen Stoffsysteme kommen als die reicht es im allgemeinen aus, nur an einzelnen Stel- Reaktionsdauer abkürzende Verbindungen, z. B. gelen kurze Stücke in die an sich für die Nutenver- 65 mischt aliphatisch-aromatische tertiäre Amine oder schlußkeile vorgesehenen Aussparungen einzulegen. Sauerstoff übertragende Metallsalze in Frage. Bei-Gegebenenfalls sind auch Wickelkopfstützen an der spiele von tertiären aliphatisch-aromatischen Aminen Tränk- und Härteform angeordnet. sind Dimethyl-p-toluidin oder Verbindungen, die

diese Gruppe mehrfach im Molekül enthalten, wie z. B. 4,4',4"-Dimethylaminotriphenylcarbinol. Ein Beispiel eines geeigneten Metallsalzes ist Kobaltstearat.

Als Tränkharz können aber auch Stoffsysteme verwendet werden, die durch eine Polyadditionsreaktion aushärten. Beispiele hierfür sind Epoxyd-Harz-Härtergemische mit Säureanhydridhärtern. Für diese Harz-Härter-Gemische können als die Polyadditionsreaktion beschleunigende Stoffe dem Glimmerband Verbindungen auf der Basis tertiärer Amine zugesetzt werden. Ist das Glimmerband jedoch mit härterfreien Epoxydverbindungen als Bindemittel verklebt, so muß darauf geachtet werden, daß die als Beschleuniger verwendeten Verbindungen wohl die Polyaddi- tionsreaktion heißhärtender Epoxydharzhärtersysteme beschleunigen, nicht hingegen die ionische Polymerisation von Epoxydverbindungen anregen, damit eine für die Praxis hinreichende Lebensdauer der Glimmerbänder erzielt wird. In diesem Fall empfiehlt sich, wie ebenfalls, bereits: vorgeschlagen, dem Glimmerband als Beschleuniger di- oder polytertiäre; gemischt alphatisch-aromotische Amine zuzusetzen, bei denen der Aminstickstoff unmittelbar an ein aromatisches System gebunden ist. Beispiele geeigneter Verbindüngen dieser Art sind 4,4'-Dimethylaminodiphenylmethan, 4,4'-Dimethylaminotriphenylmethan, 4,4',4"-Dimethylaminotriphenylcarbinol oder 4,4'-Dimethylaminobenzophenon.

Werden bei der Verwendung von Epoxyd-Harz-Härter-Systemen als Tränkharz die Glimmerbänder mit. Verbindungen verklebt, die über Carboxylgruppen bzw. über Hydroxylgruppen oder auch über Sulfhydrylgruppen in das heißhärtende Epoxydharz-Härter-Gemisch einbaufähig sind, so können als Beschleuniger aber auch andere tertiäre Amine, wie beispielsweise Benzyldimethylamin, Triäthanolamin, N-Methylmorpholin oder N-ß-Oxyäthylmorpholin, zugesetzt werden, wie es ebenfalls bereits vorgeschlagen wurde.

Damit beim Eindringen des Tränkharzes in die Isolierhülsen 3 die in den Isolierhülsen befindliche, die Reaktionsdauer des Tränkharzes abkürzenden Verbindungen nicht fortgespült werden, empfiehlt es sich, darauf zu achten, daß diese Verbindungen in dem eindringenden Stoffsystem schwer löslich sind, wie es ebenfalls bereits vorgeschlagen wurde und wie es bei den als Beispiele genannten Verbindungen der Fall ist. Schwerlöslich bedeutet hierbei, daß der Lösungsvorgang: dieser Verbindungen bzw. des mit ihnen vermischten Harzes in dem als Tränkharz eindringenden reaktionsfähigen Stoffsystem wesentlich langer als das Eindringen des reaktionsfähigen Stoffsystems in die Isolierhülsen 3 dauert. Der Lösungsvorgang selbst dauert hingegen nur eine erheblich kürzere Zeitspanne als die Gelier- bzw. Aushärtzeit des sich nach dem Eindringen des Tränkharzes in der Isolierhülse befindliche Stoffsystems.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Imprägnieren und maßgerechten Aushärten der ein aushärtbares Tränkharz enthaltenden Isolierung von ■Wicklungselementen der Ständerwicklung einer elektrischen Großmaschine mit geteiltem Ständerblechpaket, bei dem die mit einer aufgewickelten Isolierhülse versehenen Wicklungselemente unter Verwendung von Formtrennmittel in eine mehrfach benutzbare, die äußeren Abmaße der fertigen Isolierung maßgerecht festlegende Tränk- und Härteform eingelegt und innerhalb einer Tränkvorrichtung mit einem praktisch ohne Viskositätsänderung zu einer Vielzahl von Tränkzyklen verwendbaren Tränkharz getränkt werden, worauf der in der Isolierhülse eingedrungene Anteil des Tränkharzes ausgehärtet wird' und danach die Wicklungselemente der Tränk- und Härteform wieder entnommen werden und dieser Vorgang mit jeweils neuen Wicklüngselementen so lange wiederholt wird, bis die gewünschte Anzahl von isolierten Wicklungselementen erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrfach benutzbare Tränk- und Härteform unter Zuhilfenahme eines Teiles der Blechsegmente des Ständers der elektrischen Maschine aufgebaut ist und jeweils gleichzeitig mehrere Wicklungselemente aufnimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Tränk- und Härteform aus Blechsegmenten des Ständers Wicklungsstützen angeordnet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Wicklungselemente aufgewickelten Isolierhülsen Verbindungen enthalten, welche die Reaktionsdauer des eindringenden Tränkharzes abkürzen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Formtrennmittel verklebungshindernde Folien zwischen die Nutwände der Tränk- und Härteform und die Wicklungselemente eingebracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung des Wiederausbaus der Wicklungselemente die Wickelkopfenden nicht ausgehärtet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen