DE2116603C3 - Verfahren zur Herstellung von elektrischen Wicklungen in wasserfester Ausführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wasserfester Wicklungen in elektrischen Maschinen, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Verfahren ist bekannt aus GB-PS 8 50 041. Bei der Herstellung wasserfester Wicklungen ist besondere Sorgfalt an den Wickelkopf- bzw. Schenkelteilen und den Schaltendenaustritten geboten, denn an diesen Stellen lassen sich wegen der komplexen Formgebung Hohlräume beim Aufbringen der elektrischen Isolierstoffe auf die elektrischen Leiter kaum vermeiden. Ist nach dem Imprägnieren und Aushärten des Isolierstoffes der Schaltendenaustritt nicht dicht oder befinden sich in der Isolierung Kapillaren, so kann schädlicherweise Wasser in die Hohlräume eindringen und bis zu den elektrischen Leitern gelangen. Während bei der erst nach der fertigen Imprägnierung in die Maschine eingebauten Wicklungen sich die nicht wasserfesten Produkte leicht eliminieren lassen, ist es bei der Imprägnierung von bereits eingebauten Wicklungen aus wirtschaftlichen Gründen nötig, eine von vornherein auf jeden Fall wasserfeste Ausführung zu gewährleisten. Der Begriff »wasserfest« ist dabei so zu verstehen, wie er etwa z. B. durch die Unterwasserprüfung nach den NEMA-Standards, NEMA M 61, Section 111₁ Part, 20,48 definiert ist,

Bei der Herstellung von Wicklungen, die erst nach dem Imprägnieren in die Maschine eingebaut werden, wird die Wasserfestigkeit dadurch erreicht, daß jede Wicklung mehrmals imprägniert wird. Bei Wicklungen jedoch, die beim Imprägnieren bereits in der Maschine liegen, ist nach der Imprägnierung und Härtung zwar ein weiterer Abdichtungsvorgang (z. B. Ausgießen mit Gießharzen o.a.) grundsätzlich ebenfalls möglich, jedoch sehr umständlich und vor allem unwirtschaftlich. Die elektrischen Schaltverbindungen und Umleitungen sind ja dann bereits hergestellt, so daß sich die abzudichtenden Stellen nur äußerst schwer erreichen lassen. Darüber hinaus hat dieses Verfahren den Nachteil, daß nur selten genau vorausbestimmt werden kann, nach der wievielten Imprägnierung und Härtung tatsächlich eine vollständige Abdichtung vorhanden ist So sind zeitraubende Zwischenprüfungen unter W&sser

to erforderlich. Der Fertigungsablauf ist damit umständlich und erfordert auch eine einwandfreie Zwischentrocknung vor einer evtL weiteren Imprägnierung. Darüber hinaus werden meist nur die Zugänge zu den Hohlräumen verschlossen, die schlechten thermischen Eigenschaften der Hohlräume selbst bleiben jedoch bestehen.

Bei dem eingangs angeführten, bekannten Isolationsverfahren wird ein wasserfestes Isolationssystem rein durch aus Silikonprodukten bestehenden Isolations materialien aufgebaut wobei eine lösungsmittelfreie Silikonkautschukpaste sowohl als Füllmitte! für die Hohlräume der Wicklung bzw. der ebenfalls aus Silikonkautschuk bestehenden Isolierbänder als auch als Abdichtungsmittel, zum Teil unter Umständen sogar durch Verschweißung der letzteren dient indem nämlich offensichtlich durch Hitzeeinwirkung eine Art Vulkanisation der Silikrcxnaterialien bewirkt wird.

Ein Glasfaserband wird nur abschließend verwendet, um die Isolation zu komprimieren und zu schützen, zu welchem Zweck offensichtlich auch noch eine abschließende Imprägnierung mit Lack und Härtung, d.h. Trocknung des letzteren erfolgt Dieses speziell auf Silikonmaterialien zugeschnittene Isoliersystem ist aber nicht kompatibel mit und auch nicht teilweise anwendbar auf heutige, andere moderne Isolationssysteme auf der Basis kunstharzimprägnierter saugfähiger Isolierbänder aus Glasseide, Polyester- oder Glasseidenvliese, Papier oder Kunstseide, alle mit Glimmerauflage u. ä, die mit Kunstharz, insbesondere Epox-ialharz getränkt, d.h.

«o imprägniert werden.

Es besteht nun die Aufgabe, auch bei diesen Isolationssystemen eine wasserfeste Ausführung bei nur einmaliger Imprägnierung mit dem Kunstharz zu erreichen.

*i Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung gelöst durch den mit Patentanspruch 1 gekennzeichneten

Erfindungsgegenstand. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umgibt

man nach dem Ausfüllen der Hohlräume mit der Paste die Wickelkopf- bzw. Schenkelteile sowie die Schaltendena'istritte mit einem Halteband.

Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird bei den Schaltendenaustritten vor dem Ausfüllen der Hohlräume zwischen dem Schaltende und der restlichen Wicklung ein Winkelstreifen aus Isoliermaterial eingelegt. Dieser Winkelstreifen wird vorher ein- oder beidseitig mit der Paste eingestrichen. Somit ist durch das Verfahren nach der Erfindung mit

w> einer nur einmaligen Imprägnierung die Herstellung einer homogenen, hohlraumfreien und wasserdichten Isolation im Wickelkopf- bzw. Schenkelteil und an den Schaltendenaustritten gewährleistet. Zwischenprüfungen auf Wasserfestigkeit entfallen. Das Verfahren ist

"'> mithin rationell, zumal die zur Füllung und zur Abdichtung zu verwendenden Materialien handelsüblich und billig sind. Der Mehraufwand an Füllstoff ist gering gegenüber dem Aufwand für eine weitere sonst

abliebe Imprägnierung. Darüber hinaus wird die Wärmeabfuhr von der Wicklung durch die Oberbrükkungder Hohlräume merklich verbessert

Für eine aus ähnlichen Isoliermaterialien aufgebaute Isolation wie die eingangs beschriebene wird zwar ein den dort verwendeten Silikonmaterialien artverwandter Kitt, d.h. ein lösungsmittelfreier Silikonharzkitt beschrieben, dem als Füllmitte! inaktive Stoffe wie Schiefermehl, Kieselgur o.a. zugesetzt sind (DE-AS 1185 714). Dieser Kitt wird jedoch mit organischen Metallverbindungen und Metallestern gehärtet und der wesentliche Bestandteil desselben ist das Silikonharz. Den wesentlichen Feuchtigkeitsschutz bildet dort auch die äußere, auf die Grundisolation aus Silikonharz aufgebrachte Isolation aus Silikonkautschuk. Außerdem handelt es sich dabei um eine vor dem Einlegen der Wicklung in die Maschine fertig hergestellte Isolation.

Das erftnuungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen die

Fig. !a und !b in Ansicht und Schnitt die Art der Abdichtung der Wickelkopf- bzw. Schenkelteile rad

F i g. 2a, 2b, 2c in Ansicht und Schnitten die Art der Abdichtung an Schaltendenaustritten.

Gemäß der F i g. 1 a werden die Leiterbündel 9 vor dem Aufbringen des bandförmigen Isolierstoffes 2 reichlich und satt mit der Paste 3 eingestrichen. Die Paste 3 besteht im wesentlichen nur aus reinem Füllstoff, z. B. Quarz-, Glimmermehl, Talkum o. ä, welcher zur fertigungsgerechten Verarbeitung mit einem leicht flüchtigen Lösungsmittel, z. B. Methylenchlorid, Tnchloräthylen, Aceton, Spiritus o. sl, zu einer dicken gerade noch streichfähigen Masse aufgeschwemmt ist. Die aufgetragene Menge der Paste 3 muß so groß sein, daß bei der nachfolgenden vorteilhaften Umbandelung mit einem Halteband 8, welches z. B. ein Glasseidenband ist, sämtliche unter diesem Halteband 8 befindlichen Hohlräume vollständig ausgefüllt sind (s. Fig. Ib). Verfahrenstechnisch erfolgt dieses am besten derart, daß die im Überschuß befindliche Paste 3 sich bei der jeweils zu wickelnden Windung vorweg herausdrückt. Anschließend wird dann der noch nicht imprägnierte, bandförmige Isolierstoff 2 auf die Wickelkopf- bzw. Schenkelteile der Wicklung aufgebracht. Nach dem Einbau der so vorbereiteten Wicklung in das Blechpaket einer elektrischen Maschine und dem Austreiben des Lösungsmittels der Paste 3, welches auch vor dem Einbau geschehen kann wird die Imprägnierung ζ Β. durch ein Tränken in einem Kunstharzbad vorgenommen. Nach dem Aushärtepiozeß des Imprägnierungsharzes liegt dann eine wasserfeste Wickelkopf- bzw. Schenkelteilisulation vor.

Anhand der F i g. 2a bis 2c wird das Verfahren gemäß der Erfindung durch einen Schaltendenaustritt beschrieben:

Das Abdichten eines Schaltendenaustritts beginnt mit dem Umwickeln des Schaltendes 10 mit einem noch nicht imprägnierten Isolierband 1 entsprechend der notwendigen Lagenzahl, wobei das JJchaltende 10 etwas angehoben wird. Danach erfolgt das wasserfeste Isolieren der anschließenden Wickelkopf- bzw. Schenkelteile im Bereich L\ in der Art 'ivie es oben in der Beschreibung bis zum Einbau der Wicklung in die Maschine zu den Fig. la und Ib angegeben ist, allerdings in diesem Beispiel hier ohine Verwendung des Haltebandes. Für das Umwickeln des Bereiches L\

ίο werden jedoch zunächst nur etwa die Hälfte der benötigten Lagen mit dem bandförmigen Isolierstoff 2 ausgeführt. Danach wird der Bereich Lz unter dem Schaltende reichlich im Überschuß mit der Paste 3 ausgefüllt, wobei vorher noch sicherheitshalber und als zusätzliche Barriere der Winkelstreifen 4, der ebenfalls satt mit der Paste 3 eingestrichen ist, in den Winkel zwischen Schaltende 10 und der restlichen Wicklung eingelegt worden ist

Das isolierte Schaltende 10 wind nun fest auf den Wickelkopf- bzw. Schenkelteil der Wicklung gedrückt wodurch die überschüssige Paste 3 aus Jem Bereich Ls herausgequetscht und durch Verstreichen zar seitlichen Abdichtung verwendet wird. Im Bereich Li wird dann die Wicklung mit etwa der Hälfte der benötigten Lagenzahl mit dem bandförmigen Isolierstoff 5 umgeben. Dieser entspricht dem auf der anderen Seite des Schaltendes 10 (im Bereich Li) im Wickelkopf- bzw. Schenkelteil verwendeten Isolierstoff Z Man bringt den Isolierstoff 5 so auf, daß der Bereich L₁ um den Bereich Li überlappt ist Anschließend wird dann der gesamte Bereich L mit der restlichen Hälfte der benötigten Lagen mit dem bandförmigen Isolierstoff 6 umwickelt

Um das Schaltende 10 sicher festzulegen und die wasserfeste Abdichtung zu gewährleisten, werden nach dem Aufbringen des Isolierstoffes 6 noch um die Wicklung und das Schaltende 10 einige Windungen eines in der Wärme schrumpfenden Bandes 7 gewickelt Dann erfolgt nachdem das Lösungsmittel der Paste 3 durch einen Trocknungsvorgang entfernt ist die Imprägnierung und Aushärtung. Das Band 7 schrumpft bei der für die Aushärtung notwendigen Temperatur, preßt die Abdichtungsmedien am Schaltendenaustritt fest zusammen und zieht das Schaltende 10 fest an den Wickelkopf- bzw. Schenkelteil der Wicklung an.

4Ί Der Trocknungsvorgang zum Entfernen des Lösungsmittels aus der Paste 3 erfolgt zumeist und ohne zusätzlichen Aufwand bzw. Zeitverlust im Zuge des ohnehin für die Imprägnierung notwendigen Trocknungsprozesses der restlichen Wicklung.

ίο Das Verfahren nach der Erfindung kann grundsätzlich auch zur Abdichtung der im Bereich des Blechpakets liegenden Teile der Wicklung angewendet werden, nur wird im ."!!gemeinen dort bei sorgfältiger Umbandelung der ja völlig geraden (und deshalb auch hohlraumfreien) Abschnitte ohnehin eine wasserfeste Abdichtung erreicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung wasserfester Wicklungen in elektrischen Maschinen, bei denen die mit Bandmaterial isolierten und zur Schließung aller möglichen Hohlräume in den Wickelkopf- bzw. Schenkelteilen und an den Schaltendenaustritten mit einer streichfähigen Paste behandelten Wicklungen nach dem Einlegen in Nuten des Blechpakets wasserfest imprägniert werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Paste eine im wesentlichen nur aus isolierendem Füllstoff und einem leicht flüchtigen Lösungsmittel bestehende, mit dem Isolierstoff keine Bindung eingehende Paste und als Isolierstoff weitgehend unimprägniertes Bandmaterial verwendet wird, das mit dem als Imprägniermittel verwendeten Kunstharz imprägnierbar ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ausfüllen der Hohlräume mit der Paste (ä^die Wickelkopf- bzw. Schenkelteile und die Schaltendenaustritte (IQ) mit einem Halteband (8) umgeben werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schaltendenaustritten (10) vor dem Ausfüllen der Hohlräume mit der Paste (3) in den Winkel zwischen dem Schaltende (10) und der restlichen Wicklung ein Winkelstreifen (4) aus Isoliermaterial eingelegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelstreifen (4) vorher mit der Paste (3) ein- oder beidseitig eingestrichen wird.