DE19644187A1

DE19644187A1 - Preheating, impregnating, and hardening coiled parts of electric machines

Info

Publication number: DE19644187A1
Application number: DE1996144187
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Ing Sabinski; Bernd Drechsler
Original assignee: VEM ELEKTROANTRIEBE GmbH
Current assignee: VEM ELEKTROANTRIEBE GmbH
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 1998-04-30

Abstract

The process is carried out in three phases, the first one consisting of passing electric current through the coiled parts, etc. For their heating, while the impregnant, surrounding the parts, is held at normal temperature thus facilitating the penetrating of the impregnant into parts. The impregnation is otherwise conventional without impregnant heating. In the second phase the impregnant is gelled in impregnation container by increased electric power, while maintaining the required temperature ranges. In the third phase the hardening is carried out (as in DE4432978.4) by a heat pipe, a thermally insulating tube between the heat pipe with the parts, etc. and the kettle wall, and air circulation by a fan in the lid of the impregnation container.

Description

Stand der TechnikState of the art

Es sind bereits die verschiedensten Verfahren zum Imprägnieren und Aushärten von elektrischen Wicklungen unter Ausnutzung der Erwärmung der Wicklung infolge der Stromwärme eines elektrischen Stromes durch die Wicklung bekannt. So wird in der DE 29 27 866 ein Verfahren zum Verbacken von Spulen mit thermoplastischer Kunststoffummantelung durch zeitlich begrenzte Stromstöße mit konstanter Spannung zur Erzeugung sogenannter Heizstromimpulse in Abhängigkeit von der Erwärmung der Spule beschrieben.There are already a wide variety of methods for impregnating and curing electrical ones Windings taking advantage of the heating of the winding due to the heat of electricity known electrical current through the winding. A method is described in DE 29 27 866 for baking coils with thermoplastic plastic coating through time limited current surges with constant voltage to generate so-called heating current pulses in Dependence on the heating of the coil described.

In der DE 33 23 154 wird ebenfalls ein Verfahren zum Imprägnieren von elektrischen Wicklungen beschrieben, welches die Stromwärme im Leiter der elektrischen Wicklung für die Vernetzungsreaktion der eingesetzten Harze und zum Trocknen der Wicklung nach dem Imprägnieren ausnutzt.DE 33 23 154 also describes a method for impregnating electrical Windings described, which the current heat in the conductor of the electrical winding for the Crosslinking reaction of the resins used and for drying the winding after the Impregnation takes advantage of.

Auch in der DE 43 31 086 wird nach dem Tränken mit radikalisch polymerisierbaren Massen ein thermisches Härten der Wickelgüter durch das Anlegen von elektrischem Strom an die Wicklungen der Wickelgüter vorgenommen, wobei hier zusätzlich beim Härteprozeß oder danach noch ein Bestrahlen der freiliegenden Oberflächen der getränkten Wickelgüter mit einer energiereichen Strahlung erfolgt.In DE 43 31 086 too, after impregnation with free-radically polymerizable compositions thermal hardening of the winding goods by applying electrical current to the Windings of the winding goods made, in addition here during the hardening process or after Another irradiation of the exposed surfaces of the soaked winding material with a high-energy radiation occurs.

Kritik des Standes der TechnikCritique of the state of the art

Das Gelieren und Aushärten des Imprägniermittels wird gegenwärtig getrennt vom Imprägnierverfahren in separaten Einrichtungen, in Imprägnieranlagen und Trockenöfen ausgeführt. Beim Aushärteverfahren wird durch den elektrischen Leistungseintrag in elektrische Leiter oft mit zusätzlicher Unterstützung von weiteren Erwärmungsprinzipien, wie Strahlung oder anderen zusätzlichen Erwärmungsbaugruppen, außerhalb des Imprägnierbehälters die Aushärtung vorgenommen. Nachteilig ist hierbei, daß getrennte Einrichtungen für das Imprägnieren und Aushärten von Wicklungsteilen sowie deren Baugruppen erforderlich sind. Außerdem besteht die Gefahr, daß bei der Erwärmung dieser Baugruppen durch die Verminderung der Viskosität des Imprägniermittels der teilweise Austritt des Imprägniermittels aus dem Wicklungs-Isolations verband insbesondere im Bereich von geformten Wicklungsteilen erfolgt. Die daraus resultierende Möglichkeit der Bildung von Mikrohohlräumen führt zu einer Verminderung des Isolationswertes der Wicklung.Gelling and curing the impregnating agent is currently separate from Impregnation process in separate facilities, in impregnation plants and drying ovens executed. In the curing process, the electrical power input into electrical Conductors often with additional support from other heating principles, such as radiation or other additional heating assemblies, curing outside of the impregnation container performed. The disadvantage here is that separate devices for impregnation and Hardening of winding parts and their assemblies are required. In addition, there is Danger of heating these assemblies by reducing the viscosity of the Impregnation agent the partial exit of the impregnation agent from the winding insulation bandage takes place particularly in the area of shaped winding parts. The resulting one Possibility of forming micro voids leads to a reduction in the insulation value the winding.

Bekannte Maßnahmen zur Minimierung bzw. Vermeidung dieser Mikrohohlräume sind z. B. chemische Stoffe zur Beschleunigung der Gelierung und Aushärtung, spezielle Abdeckmaterialien auf den Wicklungsoberflächen, z. B. durch den Einsatz von Deckbändern, das Versetzen der Wicklungsteile bzw. Baugruppen in Drehbewegung während der Aushärtung sowie die Verwirklichung großer Temperaturanstiege. Diese vorgenannten Verfahren erfordern eine äußerst exakte Einhaltung festgelegter technologischer Regime, da fertigungstechnische Abweichungen bzw. auftretende Störgrößen zu einer Reduzierung des Imprägniermittels im Wicklungs- und Isolationsverband und letztlich zur Zunahme von Mikrohohlräumen führen.Known measures for minimizing or avoiding these micro-cavities are e.g. B. chemical substances to accelerate gelation and hardening, special covering materials on the winding surfaces, e.g. B. by using shrouds, moving the Winding parts or assemblies in rotary motion during curing and the Realization of large increases in temperature. These aforementioned procedures require an extreme exact adherence to defined technological regimes, because of manufacturing deviations or occurring disturbance variables to reduce the impregnating agent in the winding and Isolation dressing and ultimately lead to the increase in micro-voids.

Bei den derzeitigen Imprägnierverfahren wird das gesamte Imprägniermittel so erwärmt, daß bei einem entsprechenden Temperaturanstieg die Viskosität des Imprägniermittels sich soweit verringert, das ein Eindringen des Imprägniermittels in die Wicklungseinzelteile möglich ist. Damit wird Energie verschwendet, da eigentlich nur der Teil des Imprägniermittels erwärmt werden muß, der die Wicklungseinzelteile durchdringen soll. Außerdem altert das Imprägniermittel durch die ständige Gesamterwärmung schneller.In the current impregnation process, the entire impregnation agent is heated so that at a corresponding increase in temperature the viscosity of the impregnating agent reduced that penetration of the impregnating agent into the winding individual parts is possible. In order to energy is wasted, since actually only the part of the impregnating agent has to be heated, which should penetrate the winding parts. The impregnating agent also ages due to the constant total heating faster.

Problemproblem

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Vorwärmen, Imprägnieren und Aushärten von Imprägniermitteln in Wicklungseinzelteilen sowie deren Baugruppenelektrischer Maschinen einschließlich einer entsprechenden Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die die kritisierten Mängel des Standes der Technik, wie z. B. getrennte Einrichtungen für das Imprägnieren und Aushärten, daß das gesamte Imprägniermittel beim Imprägnieren auf die notwendig hohe Temperatur gebracht werden muß und ein hoher Materialeinsatz vorliegt, beseitigt und insgesamt eine Verbesserung der Isolation durch die Vermeidung von Mikrohohlräumen im Isolationsaufbau erreicht wird. The invention is based on the problem of a method for preheating, impregnating and Hardening of impregnating agents in individual winding parts and their electrical components Machines including an appropriate device to carry out the process create the criticized shortcomings of the prior art, such. B. separate facilities for the impregnation and curing that the entire impregnating agent when impregnating on the must be brought to a high temperature and a high amount of material is used, eliminated and overall an improvement in isolation by avoiding Micro voids in the insulation structure is achieved.

Erzielbare VorteileAchievable advantages

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß keine getrennte Einrichtungen für das Imprägnieren und Aushärten benötigt werden und damit eine Verminderung des Ausrüstungsumfanges erreicht wird; nur das Imprägniermittel erwärmt wird, welches das zu imprägnierende Wicklungseinzelteil umhüllt; durch das schnelle Gelieren nach oder während des Imprägnierprozesses noch im Imprägniermittel oder einem anderen flüssigen Hüllmedium die Qualität der Isolation wesentlich verbessert wird, da der Bildung von Mikrohohlräumen durch das Abtropfen des Imprägniermittels entgegengewirkt wird. Nach dem Gelieren können mehrere Bauteile gesammelt werden, die dann bei maximaler Auslastung der Härtekapazität ausgehärtet werden.The advantages achieved with the invention are in particular that no separate Equipment for impregnation and curing are required and therefore one Reduction in the scope of equipment is achieved; only the impregnating agent is heated, which envelops the winding component to be impregnated; through the quick gelling or during the impregnation process still in the impregnation agent or another liquid Envelope the quality of the insulation is significantly improved because of the formation of Micro cavities are counteracted by dripping the impregnating agent. After this Gels can be collected from several components, which are then used at maximum capacity Hardening capacity can be cured.

AusführungsbeispielEmbodiment

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Beschreibung der Verfahrensschritte und der erfindungsgemäßen Einrichtung wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung stellt dar und zeigt das Prinzip der Einrichtung zum Imprägnieren und Aushärten von Wicklungseinzelteilen. Das Verfahren erfolgt in mehreren Etappen. In einer ersten Phase wird während des Imprägnierprozesses, der nach herkömmlicher Art und Weise durchgeführt werden kann, d. h., daß z. B. ein Vakuum erzeugt wird usw., durch einen elektrischen Leistungseintrag in die Wicklungseinzelteile der zu imprägnierenden Baugruppen 4 eine Erwärmung des anliegenden und sonst auf Normaltemperatur gehaltenen Imprägniermittels vorgenommen. Damit wird das Eindringen des Imprägniermittels in die Wicklungseinzelteile ermöglicht, ohne daß das gesamte Imprägniermittel auf die dazu notwendige Temperatur erwärmt wird.An embodiment of the invention with a description of the method steps and the device according to the invention is described in more detail below. The drawing shows and shows the principle of the device for impregnating and curing individual winding parts. The process takes place in several stages. In a first phase, during the impregnation process, which can be carried out in a conventional manner, that is, for. B. a vacuum is generated, etc. by an electrical power input into the winding individual parts of the assemblies 4 to be impregnated, a heating of the applied impregnating agent, which is otherwise kept at normal temperature. This allows the impregnating agent to penetrate the individual winding parts without the entire impregnating agent being heated to the temperature required for this.

In einer zweiten Phase erfolgt durch einen erhöhten elektrischen Leistungseintrag in die Wicklungseinzelteile sowie deren Baugruppen 4 unmittelbar nach dem Imprägnierprozeß aber noch im Imprägnierbehälter 1 und im Imprägniermittel unter Einhaltung der erforderlichen Temperaturbereiche eine Gelierung des Imprägniermittels. Hierdurch wird ein Abtropfen von Imprägniermittel aus dem Isolationsaufbau und damit der Bildung von Mikrohohlräumen entgegengewirkt. In a second phase, an increased electrical power input into the individual winding parts and their assemblies 4 immediately after the impregnation process, but still in the impregnation container 1 and in the impregnating agent, while maintaining the required temperature ranges, gelling the impregnating agent. This counteracts dripping of the impregnating agent from the insulation structure and thus the formation of micro-voids.

In einer dritten Phase erfolgt die Aushärtung des Imprägniermittels durch ein Thermisches Rohr 8 nach DE 44 32 978.4 ebenfalls innerhalb des Imprägnierbehälters 1. Dazu ist jedoch vorzugsweise das Imprägniermittel aus dem Imprägnierbehälter 1 vorher in die Lagerbehälter zurückgeführt worden. Das Thermische Rohr 8 ist zusammen mit der Baugruppe 4 zur Kesselwand des Imprägnierbehälters 1 hin durch ein thermisches Isolierrohr 7 abgedeckt und zur Unterstützung des Erwärmungsprozesses erfolgt eine Luftumwälzung durch einen im Deckel 10 des Imprägnierbehälters 1 integrierten Axiallüfter 5. Dieser Axiallüfter 5 kann auch in einer zylindrischen Haube 6 integriert sein, welche das thermische Isolierrohr 7 abdeckt.In a third phase, the impregnation agent is cured by a thermal tube 8 according to DE 44 32 978.4, likewise inside the impregnation container 1 . For this purpose, however, the impregnating agent has preferably been returned from the impregnating container 1 to the storage container beforehand. The thermal tube 8 is covered together with the assembly 4 towards the boiler wall of the impregnation container 1 by a thermal insulating tube 7 and, to support the heating process, air is circulated by an axial fan 5 integrated in the cover 10 of the impregnation container 1 . This axial fan 5 can also be integrated in a cylindrical hood 6 , which covers the thermal insulating tube 7 .

Zur besseren Ausnutzung bereits vorhandener Einrichtungen kann das Verfahren auch teilweise ab der zweiten oder dritten Phase in speziellen Aushärteeinrichtungen erfolgen oder das Gelieren in der zweiten Phase wird nach der Rückführung des Imprägniermittels in die Lagerbehälter durch ein anderes flüssiges Hüllmedium vorgenommen. Denkbar ist außerdem, daß das Thermische Rohr 8 durch den Einsatz eines heißen gasförmigen Hüllmediums ersetzt wird.To make better use of existing devices, the process can also be carried out in part from the second or third phase in special curing devices, or the gelation in the second phase is carried out after the impregnating agent has been returned to the storage container by another liquid coating medium. It is also conceivable that the thermal tube 8 is replaced by the use of a hot gaseous envelope medium.

Die zu imprägnierenden Baugruppen 4 können innerhalb des Imprägnierbehälters 1 vor dem Imprägnierverfahren mittels eines Thermischen Rohres 8 vorgewärmt werden.The assemblies 4 to be impregnated can be preheated within the impregnation container 1 before the impregnation process by means of a thermal tube 8 .

Die zur Durchführung des Verfahrens notwendige Einrichtung ist folgendermaßen aufgebaut. Der Imprägnier- und Aushärtebehälter 1, im Inneren mit einem Einsatzbehälter 9 versehen, verfügt über mehrere Durchführungen 2 für Anschlüsse zur elektrischen Erwärmung von Wicklungseinzelteilen und deren Baugruppen 4, zur Temperatursteuerung und Meßwerterfassung, sowie mehrere Anschlüsse 3 für die Zufuhr bzw. Rückführung für das Imprägniermittel und sogenannter Hüllmedien. Im Deckel 10 des Imprägnierbehälters 1 ist ein Axiallüfter 5 integriert. Der Imprägnierbehälter 1 muß dabei mindestens so groß sein, das ein entsprechendes Thermisches Rohr 8 und ein thermisches Isolierrohr 7 zwischen diesem mit der Baugruppe 4 und der Kesselwand eingeschoben werden kann. Der Axiallüfter 5 kann auch in einer zylindrischen Haube 6, die das thermische Isolierrohr 7 abdeckt, integriert sein.The facility required to carry out the method is structured as follows. The impregnation and curing container 1 , provided on the inside with an insert container 9 , has several bushings 2 for connections for the electrical heating of individual winding parts and their assemblies 4 , for temperature control and measured value acquisition, and several connections 3 for the supply or return for the impregnating agent and so-called enveloping media. An axial fan 5 is integrated in the cover 10 of the impregnation container 1 . The impregnation container 1 must be at least so large that a corresponding thermal tube 8 and a thermal insulating tube 7 can be inserted between it with the assembly 4 and the boiler wall. The axial fan 5 can also be integrated in a cylindrical hood 6 , which covers the thermal insulating tube 7 .

BezugszeichenlisteReference list

11

Imprägnierbehälter
Impregnation tank

22nd

Durchführungen für Anschlüsse zur elektrischen Erwärmung, zur Temperatursteuerung usw.
Bushings for connections for electrical heating, temperature control, etc.

33rd

Anschlüsse für die Zufuhr bzw. Rückführung für das Imprägniermittel und anderer Hüllmedien
Connections for the supply or return for the impregnating agent and other coating media

44th

Wicklungseinzelteile und Baugruppen
Individual winding parts and assemblies

55

Axiallüfter
Axial fan

66

zylindrische Haube
cylindrical hood

77

thermisches Isolierrohr
thermal insulating tube

88th

Thermisches Rohr
Thermal pipe

99

Einsatzbehälter
Insert container

1010th

Deckel des Imprägnierbehälters
Cover of the impregnation container

Claims

1. Verfahren zum Vorwärmen, Imprägnieren und Aushärten von Imprägniermitteln in Wicklungseinzelteilen sowie deren Baugruppen elektrischer Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in mehreren Etappen erfolgt, wobei

- in einer ersten Phase während des Imprägnierprozesses durch einen elektrischen Leistungseintrag in den Wicklungseinzelteilen sowie deren Baugruppen eine Erwärmung derselben erfolgt und gleichzeitig das allseitig anliegende auf Normaltemperatur gehaltene Imprägniermittel erwärmt wird und somit ein Eindringen des Imprägniermittels in die Wicklungseinzelteile bzw. deren Baugruppen ermöglicht wird, wobei der Imprägnierprozeß nach sonst herkömmlicher Art und Weise, aber ohne bzw. mit geringer Erwärmung des gesamten Imprägniermittels, erfolgt;
- in einer zweiten Phase eine Gelierung des Imprägniermittels in den Wicklungseinzelteilen sowie deren Baugruppen unmittelbar nach dem Imprägnierprozeß im Imprägnierbehälter und im Imprägniermittel durch einen erhöhten elektrischen Leistungseintrag in die Wicklungseinzelteile bzw. deren Baugruppen unter Einhaltung der erforderlichen Temperaturbereiche die Gelierung des Imprägniermittels vorgenommen wird und
- in einer dritten Phase die Aushärtung des Imprägniermittels mittels eines Thermischen Rohres nach DE 44 32 978.4, einem thermischen Isolierrohr zwischen dem Thermischen Rohr mit der auszuhärtenden Baugruppe und der Kesselwand und einer Luftumwälzung durch einen im Deckelbereich des Imprägnierbehälters integrierten Lüfter im Imprägnierbehälter erfolgt.

1. A method for preheating, impregnating and curing impregnating agents in individual winding parts and their assemblies of electrical machines, characterized in that the method takes place in several stages, wherein

- In a first phase during the impregnation process, an electrical power input in the individual winding parts and their assemblies heats them up and, at the same time, the impregnating agent, which is applied on all sides and is kept at normal temperature, is heated, thus allowing the impregnating agent to penetrate into the individual winding parts or their assemblies, whereby the impregnation process takes place in a conventional manner, but without or with little or no heating of the entire impregnation agent;
- In a second phase, the impregnating agent gels in the individual winding parts and their assemblies immediately after the impregnating process in the impregnating container and in the impregnating agent by means of an increased electrical power input into the individual winding parts or their assemblies, while the required temperature ranges are used to gel the impregnating agent and
- In a third phase, the impregnating agent is cured by means of a thermal tube according to DE 44 32 978.4, a thermal insulating tube between the thermal tube with the component to be cured and the boiler wall and an air circulation through a fan in the impregnating container integrated in the lid area of the impregnating container.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu imprägnierenden Baugruppen im Imprägnierbehälter vor Durchführung der Verfahrensschritte nach Anspruch 1 mittels eines Thermischen Rohres vorgewärmt werden.2. The method according to claim 1, characterized, that the components to be impregnated in the impregnation container before carrying out the Process steps according to claim 1 are preheated by means of a thermal tube.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelieren nach der Rückführung des Imprägniermittels aus dem Imprägnierbehälter in die Lagerbehälter bzw. nach der Entnahme des Imprägniergutes aus dem Imprägnierbehälter mit einer hohen Temperaturanstiegsgeschwindigkeit, vorzugsweise in einem gasförmigen Hüllmedium, im oder außerhalb des Imprägnierbehälters erfolgt. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized, that the gelling after returning the impregnating agent from the impregnating container into the Storage container or after removing the impregnation material from the impregnation container with a high rate of temperature rise, preferably in a gaseous envelope medium, in or outside the impregnation container.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelieren nach der Rückführung des Imprägniermittels aus dem Imprägnierbehälter in die Lagerbehälter mittels eines anderen zugeführten, flüssigen Hüllmediums bei einer geregelten Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erfolgt.4. The method according to claim 1 and 2, characterized, that the gelling after returning the impregnating agent from the impregnating container into the Storage container by means of another supplied liquid enveloping medium with a regulated one Temperature rise rate takes place.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung als dritte Phase in einer separaten Aushärteeinrichtung erfolgt.5. The method according to claim 1 to 4, characterized, that the curing takes place as a third phase in a separate curing device.

6. Einrichtung zum Vorwärmen, Imprägnieren und Aushärten von Imprägniermitteln in Wicklungseinzelteilen sowie deren Baugruppen in elektrischen Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägnier- und Aushärtebehälter (1) über mehrere Durchführungen (2) für Anschlüsse zur elektrischen Erwärmung von Wicklungseinzelteilen und deren Baugruppen (4), zur Temperatursteuerung und Meßwerterfassung, sowie mehrere Anschlüsse (3) für die Zufuhr bzw. Abfuhr für das Imprägniermittel und sogenannter Hüllmedien besitzt.6. Device for preheating, impregnating and curing impregnating agents in individual winding parts and their assemblies in electrical machines, characterized in that the impregnating and curing container ( 1 ) via several bushings ( 2 ) for connections for electrical heating of individual winding parts and their assemblies ( 4th ), for temperature control and measured value acquisition, as well as several connections ( 3 ) for the supply or discharge for the impregnating agent and so-called enveloping media.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägnier- und Aushärtebehälter (1) im Originaldeckel (10) einen herausnehmbaren Axiallüfter (5) oder in einer zylindrischen Haube (6) über einem Isolierrohr (7), welches zwischen Kesselwand und den Baugruppen (4) steht, einen Axiallüfter (5) besitzt.7. Device according to claim 6, characterized in that the impregnation and curing container ( 1 ) in the original lid ( 10 ) has a removable axial fan ( 5 ) or in a cylindrical hood ( 6 ) over an insulating tube ( 7 ) which is between the boiler wall and the Assemblies ( 4 ), has an axial fan ( 5 ).

8. Einrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägnier- und Aushärtebehälter (1) in seinen Abmessungen so groß ist, daß ein Thermisches Rohr (8) und thermisches Isolierrohr (7) zur Wärmebehandlung der Baugruppen (4) eingeschoben werden kann.8. Device according to claim 6 and 7, characterized in that the impregnating and curing container ( 1 ) is so large in its dimensions that a thermal tube ( 8 ) and thermal insulating tube ( 7 ) for heat treatment of the assemblies ( 4 ) are inserted can.