DE19748529A1

DE19748529A1 - Elektrische Maschine mit Wickeldrähten

Info

Publication number: DE19748529A1
Application number: DE1997148529
Authority: DE
Inventors: Robert Dr Ing Greiner; Joerg Dr Rer Nat Langer; Gerhard Maul
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-11-03
Filing date: 1997-11-03
Publication date: 1999-03-04

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit mehreren Wickeldrähten.

Bei einer bekannten elektrischen Maschine sind die Wic keldrähte mit Isolierlack beschichtet und einzel- oder bün delweise in die Nuten des Stators bzw. des Rotors eingelegt. Durch die Lackiertechnologie wie in DE-OS 195 38 189 A1 bzw. DE-OS 195 38 190 A1 beschrieben, ist keine vollständige Po renfreiheit der Lackschicht erzielbar. Darüberhinaus ist die erzielbare Schichtdicke und damit die Spannungsfestigkeit und somit die Lebensdauer der elektrischen Maschine begrenzt. Für Spezialanwendungen, die eine hohe chemische Resistenz er fordern, sind elektrische Maschinen bekannt, deren Wic keldrähte mit einem Thermoplast auf Basis thermoplastischer Fluorpolymere beschichtet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Maschine zu schaffen, die gegebenenfalls ohne zusätzliche Be schaltungselemente, wie z. B. R-C-Elemente für Umrichterbe trieb sämtlicher Nennspannungsebenen elektrischer Maschinen geeignet ist und die auch bei Schmutz und Nässe teilentla dungsresistent ist, ohne daß Bauvolumen für zusätzliche Iso lationsmaßnahmen zur Verfügung gestellt werden muß.

Eine elektrische Maschine, bei der die Wickeldrähte einzeln in die Nuten eingelegt sind, wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Für eine elektrische Maschine, bei der die Wickeldrähte zu wenigstens einem Leiterbündel zusam mengefaßt sind, wird die Aufgabe durch Anspruch 2 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine wird durch die frei wählbare Schichtdicke der Isolationsschicht auf den Wickeldrähten, die ein- oder mehrlagig ausgebildet sein kann und im Extrusionsverfahren hergestellt ist, die Isolations schicht den jeweiligen Nennspannungen der elektrischen Ma schine angepaßt. Diese Isolierschicht ist porenfrei und kann gegenüber einer Beschichtung mit Isolierlack in einer wesent lich höheren Schichtdicke aufgetragen werden, so daß diese Wickeldrähte fertigungstechnisch weniger Zeitaufwand erfor dern.

Elektrische Maschinen, die Wicklungsdrähte gemäß den Merkma len der Ansprüche 1 und 2 aufweisen, eignen sich besonders für höhere Spannungsbeanspruchungen, wie sie z. B. bei Umrichter betrieb oder betriebsbedingten Schalthandlungen auftreten, ohne daß zusätzliche Beschaltungselemente ergänzt werden oder zusätzlicher Isolationsaufwand notwendig ist.

Durch derartige elektrische Maschinen werden Spannungsspitzen bis zum Fünffachen des Scheitelwertes der Maschinennennspan nung beherrscht, ohne daß Teilentladungen oder Isolations schäden auftreten und die Lebensdauer der elektrischen Ma schine beeinträchtigen.

Durch die Porenfreiheit der Isolierschicht der Wickeldrähte der elektrischen Maschine sind die Wicklungen nässebeständig, so daß keine Zusatzisolierungen erforderlich sind, die einer seits die Herstellungskosten der Wicklung verteuern und ande rerseits den Aktivteil der Wicklung verringern.

Eine thermisch höhere belastbare Wicklung der elektrischen Maschine erhält man dadurch, daß die Isolierschicht aus einem Hochtemperaturthermoplast besteht, wobei die aufgeführten Hochtemperaturthermoplaste fertigungstechnisch besonders ge eignet sind.

Durch die sehr gute Bindung von Thermoplast, insbesondere von den in Anspruch 9 aufgeführten Hochtemperaturthermoplasten mit gegebenenfalls verwendeten Imprägnierharzen sowie durch die gute Verträglichkeit mit allen polaren Lösemitteln, sind bei einer Umstellung auf mit Thermoplast beschichtete Wic keldrähte Änderungen im Produktionsablauf nicht erforderlich.

Eine weitere Verbesserung der dielektrischen, thermischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Wicklung der elektri schen Maschine kann erreicht werden, indem anorganische Füll stoffe, dem Thermoplast bzw. Hochtemperaturthermoplast beige mischt werden.

Zusätzliche Vorteile bzgl. Teilentladungsresistenz sind au ßerdem durch amorphe oder teilkristalline Strukturen dieser Thermoplaste bzw. Hochtemperaturthermoplaste festzustellen.

Für eine mehrlagige Isolierschicht der Wickeldrähte bzw. der Leiterbündel der elektrischen Maschine hat sich als besonders wirtschaftliches Herstellungsverfahren das Co- oder Tandemex trusionsverfahren herausgestellt. Die Beschichtung der Wic keldrähte, die als Runddraht, als Flachdraht oder als Stab wicklung ausgebildet sein können, und deren Isolierschicht aus einem oder mehreren Thermoplasten bzw. Hochtempera turthermoplasten besteht, ist umweltfreundlicher als eine Be schichtung mit Isolierlack, da Thermoplaste bzw. die Hochtem peraturthermoplaste im Gegensatz zu Isolierlacken keine Löse mittel enthalten, die beim Trocknungsvorgang vollständig ver dampfen.

Gegenüber den mehrfach notwendigen Beschichtungs- und Trocknungsvorgängen bei einer Isolierlackbeschichtung genügt bei einer Extrusionsbeschichtung der Wickeldrähte mit Thermo plast bzw. Hochtemperaturthermoplast im Regelfall ein einzi ger Beschichtungsvorgang, woraus eine wesentlich höhere Pro duktionsgeschwindigkeit bei der Herstellung von mit Thermo plast bzw. Hochtemperaturthermoplast beschichteten Wic keldrähten resultiert.

Aufgrund des kürzeren Beschichtungsprozesses ist der Wick lungsdraht darüberhinaus weniger Umlenkungen ausgesetzt, wo durch sich bei Kupferwicklungsdrähten eine für die Herstel lung der elektrischen Maschine günstigere Kupferweichheit er gibt.

Die in Anspruch 8 bis 11 beschriebenen speziellen Ausfüh rungsformen der Isolierschicht der Wickeldrähte haben sich bezüglich der an die elektrische Maschine zu stellenden An forderungen als besonders vorteilhaft bezüglich der Teilent ladungsresistenz und Haltbarkeit in rauher Industrieumgebung erwiesen.

Claims

1. Elektrische Maschine mit:

a) mehreren Wickeldrähten,
b) die Wickeldrähte sind mit mindestens einer im Extrusions verfahren in vorgebbarer Schichtdicke aufgebrachten Iso lierschicht porenfrei beschichtet,
c) die Isolierschicht besteht aus wenigstens einem Thermo plast und/oder Hochtemperaturthermoplast,
d) der Thermoplast und/oder Hochtemperaturthermoplast weist eine gute Bindung zu Imprägniermitteln auf,
e) der Thermoplast und/oder Hochtemperaturthermoplast weist eine amorphe oder teilkristalline Struktur auf und/oder es sind Füllstoffe beigemischt.

2. Elektrische Maschine mit:

a) mehreren Wickeldrähten, die zu wenigstens einem Leiterbün del zusammengefaßt sind,
b) das Leiterbündel ist mit mindestens einer im Extrusions verfahren in vorgebbarer Schichtdicke aufgebrachten poren freien Isolierschicht versehen,
c) die Isolierschicht besteht aus wenigstens einem Thermo plast und/oder Hochtemperaturthermoplast,
d) der Thermoplast und/oder Hochtemperaturthermoplast weist eine gute Bindung zu Imprägniermitteln auf,
e) der Thermoplast und/oder Hochtemperaturthermoplast weist eine amorphe oder teilkristalline Struktur auf und/oder es sind Füllstoffe beigemischt.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die aus mehreren Thermoplasten und/oder Hochtemperaturthermoplasten bestehende Isolierschicht im Co- oder Tandemextrusionsverfah ren auf dem Wickeldraht bzw. auf dem Leiterbündel aufgebracht ist.

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wickeldrähte als Runddrähte und/oder Flachdrähte ausgebildet sind.

5. Wicklung nach Anspruch 2, wobei das Leiterbündel als Spule oder als Stabwicklung ausgebildet ist.

6. Wicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hochtemperaturthermoplast einen Temperaturindex ≧ 180 aufweist.

7. Wicklung nach Anspruch 6, wobei als Hochtemperaturhermo plast Polyetherimid, Polyaryletherketon, Polythersulfon, Po lyphenylsulfon, Polyphthalamid oder Polyarylamid vorgesehen ist.

8. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei dem Thermoplast und/oder Hochtemperaturthermoplast Liquid-Crystal-Polymer beigemischt ist.

9. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei dem Thermoplast 0 bis 60 Gew.-% anorganische Füll stoffe beigemischt sind.

10. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, wobei als anorgani scher Füllstoff Glimmer vorgesehen ist.

11. Elektrische Maschine nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Beimischung anorganischer Füllstoffe etwa 10 Gew.-% beträgt.