DE3216117A1 - Slot insulation for a rotor of an electrical machine - Google Patents

Abstract

Slot insulation for a rotor of an electrical machine is disclosed, which can be used especially even in the case of rotors having a large axial length and is absolutely proof against electrical flashovers. This object is achieved by the requirement for a thickening on the overall length of the slot insulation sleeves, as a result of which it is ensured that even very thin walls of the sleeves can be produced completely uniformly in their structure and without cavities.

Description

Nut-Isolation für einen Rotor einer elektrischenSlot insulation for a rotor of an electrical

Maschine Aus der US-PS 22 32 812 aus dem Jahre 1937 ist ein Spritzgußverfahren für Nut-Isolationshülsen, die an sternförmigen Endscheiben angeformt sind bekannt. Es wird die Möglichkeit vorgesehen, entweder an einer Isolationsendscheibe 10 die Nut-Isolationshülsen 17 anzuspritzen und mit der anderen Endscheibe 11 die gegenüberliegende Rotorseite ahzuisolieren o.jeweils an den Isolationsendscheiben 142 Hülsen 144 anzuspritzen, die bis zur axialen Mitte der Nuten des Rotors reichen und dort stumpf voreinander angeordnet werden. Beide Möglichkeiten haben sich bis zum heutigen Tag nicht durchsetzen können, weil es spritzgußtechnisch nicht gelungen ist Nut-Isolationshülsen gleichmäßig dicker Wandstärken insbesondere über eine gewisse Länge hinaus herzustellen. Auch ließ die Materialstruktur der Wände der Isolationshülsen hinsichtlich ihrer Homogenität sehr zu wünschen übrig, so daß es sehr leicht zu elektrischen Durchschlägen und zu Hohlraumbildungen kam.Machine From US-PS 22 32 812 from 1937 is an injection molding process for groove insulation sleeves which are integrally formed on star-shaped end plates are known. The possibility is provided either on an Isolationsendscheibe 10 the To inject groove insulation sleeves 17 and with the other end plate 11 the opposite To insulate the rotor side or to inject sleeves 144 onto the insulating end disks 142, which extend to the axial center of the grooves of the rotor and are there butt against each other to be ordered. Both options have not prevailed to this day can because it was not successful by injection molding. Groove insulation sleeves evenly to produce thick walls, in particular over a certain length. Even left the material structure of the walls of the insulation sleeves in terms of their homogeneity much to be desired, making it very easy for electrical breakdowns and cavitation occurred.

Ein entsprechender Vorschlag wurde durch das DE-GM 17 97 835 aus dem Jahre 1958 wiederholt, wobei an sternförmigen Endscheiben 8 Hülsen 7 angespritzt wurden, die jeweils nur bis zur axialen Mitte der Nuten reichen und hier stumpf voreinander liegen. Bei geringer axialer Länge der Nut-Isolationshülsen lassen sich halbwegs zufriedenstellende gleichmäßig dicke Wandstärken erzielen.A corresponding proposal was made by DE-GM 17 97 835 from the Years 1958 repeated, with 8 sleeves 7 molded onto star-shaped end plates which only extend to the axial center of the grooves and are blunt here lie in front of each other. If the axial length of the groove insulation sleeves is short, achieve reasonably satisfactory evenly thick wall thicknesses.

Längere Nut-ilülsen gleichmäßiger Wandstärken können jedoch auf diese Weise nicht hergestellt werden.However, longer grooved sleeves of uniform wall thickness can be applied to these Way not be made.

Darüber hinaus haben axial mittig geteilte Nut-Isolationshülsen, die mit ihren Enden stumpf voreinander liegen, den schwerwiegenden Nachteil, daß sich in dem mittigen Teilungsspalt Schwitzwasser absetzt welches dann elektrische Durchschläge begünstigt. Die Schwitzwasserbildung wird verursacht durch die schlagartige Aufheizung der Kupferwicklungen, im Gegensatz zur sehr langsamen Aufheizung des eine große Masse aufweisenden, aus Eisen bestehenden Läufer -blechpaketes.In addition, they have axially centered split insulation sleeves that with their ends blunt to each other lie, the serious Disadvantage that condensation water then settles in the central dividing gap favors electrical breakdowns. The condensation is caused by the sudden heating of the copper windings, in contrast to the very slow one Heating of the large mass of the iron rotor core.

Durch die DE-AS 25 11 606 wurde selbst im Jahre 1975 zwar angeregt, an sternförmigen Endscheiben Nut-Isolationshülsen im Spritzgußverfahren anzuformen, eine Lösung für die zufriedenstellende Herstellung von durchlaufenden Nut-Isolationshülsen wurde jedoch nicht offenbart. Es wurde vielmehr davon ausgegangen, das die an Endscheiben angeformten Nut-Isolationshülsen Formschrägen aufweisen müssen, um eine Herausnahme aus der Form zu ermöglichen.DE-AS 25 11 606 even suggested in 1975 that to form grooved insulation sleeves on star-shaped end plates in an injection molding process, a solution for the satisfactory production of continuous groove insulation sleeves however, it was not disclosed. Rather, it was assumed that the end plates Molded-on groove insulation sleeves must have chamfers in order to be removed to allow out of the mold.

Die gezeigte Nut-Isolation ist daürber hinaus nicht funktionstüchtig, weil freie axiale Abstände zwischen den Hülsen ohne jegliche Isolierung belassen wurden. Bei einer nur äußerst geringfügigen Schwitzwasserbildung in den isolationsfreien Zwischenräumen kommt es sofort zu elektrischen Durchschlägen und somit zur Zerstörung der Wicklungen und des Rotors.The groove insulation shown is also not functional, because free axial distances between the sleeves are left without any insulation became. If there is only an extremely low level of condensation in the insulation-free Electrical breakdowns immediately occur between gaps and thus destruction the windings and the rotor.

Bis zum heutigen Tag ist es üblich entsprechend der Nutform gefaltetes Isolationspapier maschinell bzw.To this day, it is customary to fold it according to the shape of the groove Isolation paper by machine or

auch von Hand in die Nuten als Isolation einzulegen, was für jede Nut z. T. einzeln durchgeführt wird und somit als äußerst unwirtschaftlich bezeichnet werden muß.also to be inserted by hand into the grooves as insulation, something for everyone Use z. T. is carried out individually and thus referred to as extremely uneconomical must become.

Darüber hinaus schaft die Isolierung der Endseiten des Rotors zusätzliche Probleme, wenn mit eingelegtem Nut-Isolationspapier gearbeitet wird.In addition, the insulation of the end faces of the rotor is additional Problems when working with inserted groove insulation paper.

Trotz zwischenzeitlich außerordentlich weit entwickelter Spritzgußtechnik hat die Fachwelt bisher davon abgesehen an sternförmigen Endscheiben angeformte Nut-Isolationshülsen einzusetzen, weil jegliche Unsicherheit bei der Nut-Isolierung sofort zu großen Schäden bei Elektromotoren führt.Despite meanwhile extraordinarily well developed injection molding technology Apart from this, experts have hitherto formed them onto star-shaped end plates Use groove insulation sleeves because there is any uncertainty in the groove insulation immediately leads to major damage to electric motors.

Um eine hohe Sicherheit zu erreichen wurde sogar das Einlegen von gefaltetem Nutisolationspapier, was als äußerst unwirtschaftlich bezeichnet werden muß, in Kauf genommen.In order to achieve a high level of security, even the insertion of folded slot insulation paper, which can be described as extremely uneconomical must be accepted.

Es ist die Aufgabe der Erfindung im Spritzgußverfahren sternförmige Endscheiben mit angeformten Nutisolationshülsen herzustellen, wobei die Nut-Isolationshülsen selbst bei großer axialer Länge des Rotors- völlig gleichmäßig dicke Wandstärken aufweisen sollen, hinsichtlich ihrer Materialstruktur absolut homogen sein sollen und somit auch höchsten Anforderungen hinsichtlich einer ausgezeichneten und hohlraumfreien Nut-Isolation genügen sollen. Die Aufgabe wird durch die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche niedergelegten Merkmale gelöst.It is the object of the invention in the injection molding process star-shaped Manufacture end disks with molded-on slot insulation sleeves, the slot insulation sleeves even with a large axial length of the rotor - wall thicknesses of the same thickness should have, should be absolutely homogeneous in terms of their material structure and thus also the highest requirements in terms of an excellent and void-free Groove isolation should suffice. The task is characterized by those in the Parts of the claims laid down features solved.

Durch die Ausbildung einer Verdickung an der Nutisolationshülse, beispielsweise im Nutgrund angeordnet, wird erreicht, daß ein ausgezeichnetes andstärken-Fließlängenverhltnis geschaffen wird, wodurch sichergestellt werden kann, daß das Material, z. B. Polycarbonat zunchst in der Verdickung der Form bis zum der Einspritzstelle gegenüberliegenden Ende fließt, um im wesentlichen erst dann in die dünneren Wände der Hülse hochzufließen.By forming a thickening on the slot insulation sleeve, for example Arranged in the bottom of the groove, it is achieved that an excellent strength / flow length ratio is created, whereby it can be ensured that the material, e.g. B. polycarbonate first in the thickening of the mold up to the opposite of the injection point end flows, only then to flow essentially up into the thinner walls of the sleeve.

Durch die Verdickung wird also ermöglicht, daß ein ausreichender Materialdruck bis in die entfernteste Stelle vorhanden ist, wodurch auch bis zum letzten Winkel der Hülse mit einem gleichmäßigen und insbesondere sehr hohen Spritzdurck gearbeitet werden kann. Es wird somit an allen Stellen der Nut-Isolationshülse eine gleichmäßige Isolierwirkung erreicht, ohne daß eventuelle Verdünnungen bzw. sogar Hohlräume befürchtet werden müssen. Elektrische Durchschläge werden also absolut vermieden.The thickening thus enables a sufficient material pressure is present to the furthest point, which means that even to the last nook and cranny the sleeve worked with a uniform and, in particular, very high injection pressure can be. It is thus a uniform at all points of the groove insulation sleeve Insulating effect achieved without fear of possible thinning or even cavities Need to become. Electrical breakdowns are therefore absolutely avoided.

Durch die Ausbildung der Verdickung etwa in der Dicke der doppelten Wandstärke wird sichergestellt, daß im wesentlichen erst dann, wenn das Material die Verdickung in ganzer Länge gefüllt hat, der Fließvorgang in die Wände der Hülse einsetzt, weil der Fließwiderstand der Form für die Wände somit auch etwa doppelt so groß ist als in der Verdickung.Due to the formation of the thickening about twice the thickness Wall thickness ensures that essentially only when the material the thickening has filled its entire length, the flow process into the walls of the sleeve begins because the flow resistance of the mold for the walls is about twice as high is as great as in the thickening.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeichnung gezeigt.An embodiment of the invention is shown in the drawing.

Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise perspektivische Ansicht von Nut-Isolationshülsen, an einer Endscheibe angeformt Fig. 2 einen Querschnitt gem. Linie II-II in Fig. 3 einer Isolationsendscheibe Fig. 3 eine Endscheibe im Längsschnitt Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Rotor Fig. 5 einen Längsschnitt durch an eine Isos lationsendscheibe angeformten Nut-Isolationshülsen An Isolationsendscheibe 1 sind Nut-Isolationshülsen 2 angeformt, die in den Nuten des Rotors 3 angeordnet sind und die angedeutete Kupferwicklungen 4 aufnehmen.1 shows a partial perspective view of groove insulation sleeves, molded on an end plate Fig. 2 shows a cross section along line II-II in Fig. 3 an insulating end disk; FIG. 3 an end disk in longitudinal section; FIG. 4 a Longitudinal section through a rotor Fig. 5 is a longitudinal section through to an Isos lationsendscheibe Molded-on groove insulation sleeves On the insulation end plate 1 there are groove insulation sleeves 2 formed, which are arranged in the grooves of the rotor 3 and the indicated copper windings 4 record.

Nut-Isolationshülsen 2 zeigen an ihrer dem Rotor 3 zugewandten Seite im Nutgrund eine Verdickung 5 auf, die etwa der doppelten Wanddicke der Hülsen 2 entspricht und wodurch es ermöglicht wird auch Nut-Hülsen großer axialer Länge mit einwandfreier Materrialstruktur herzustellen.Groove insulation sleeves 2 show on their side facing rotor 3 a thickening 5 in the groove base which is approximately twice the wall thickness of the sleeves 2 corresponds and which makes it possible with grooved sleeves of great axial length to produce a perfect material structure.

Der Kunststoff fließt zunächst von der Einspritzstelle in der Endscheibe 1 ausgehend, durch die Verdickungen bis zum gegenüberliegenden Ende, um erst dann, wenn die Verdickung in der Form gefüllt ist in die Wände 6 der IIülse zu fließen.The plastic first flows from the injection point in the end plate 1 starting, through the thickenings to the opposite end, only then, when the thickening in the mold is filled to flow into the walls 6 of the sleeve.

Da die Fließwege von der Verdickung 5 zu den jeweiligen l^Zandends.6 nur sehr kurz sind, werden die Wände der Hülsen einwandfrei mit beispielsweise einem relativ hochviskosen Polycarbonat gefüllt, ohne daß durch einen zu geringen Spritzdruck weniger Material in die Wände 6 gelangt, wodurch auch die Isolationswirkung geringer würde bzw. wodurch sich ohlräume bilden können. In derartigen Hohlrtiumen würde sich sofort Schwitzwasser bilden und die Gefahr elektrischer Durchschläge wäre somit übergroß.Since the flow paths from the thickening 5 to the respective l ^ Zandends. 6 are only very short, the walls of the sleeves are flawless with, for example, a relatively high-viscosity polycarbonate filled without being caused by an injection pressure that is too low less material gets into the walls 6, which also reduces the insulating effect would or whereby cavities can form. In such cavities would Condensation would form immediately and there would be a risk of electrical breakdowns oversized.

In Fig. 2 wird die gegenüberliegende Isolationsendscheibe 7 gezeigt, die mit ihren sternförmigen Armen 8 zwischen den axial über den Rotor 3 hinausragenden Hülsen 2 geschoben wird, um auch an dieser Stelle eine absolute Isolieraxirkung zu erreichen.In Fig. 2 the opposite insulating end plate 7 is shown, with their star-shaped arms 8 between the axially protruding beyond the rotor 3 Sleeve 2 is pushed in order to have an absolute Isolieraxirkung at this point to reach.

Nachdem die in Fig. 5 gezeigte Nut-Isolationshülsen in Pfeilrichtung in die Nuten des Rotorblechpaketes geschoben worden sind, wird die in Fig 3 gezeigte Endscheibe in Pfeilrichtung zwischen die über das Rotorblechpaket überstehenden Hülsenwände 6 geschoben. Es wird somit auf eine äußererst einfache Weise eine Nut-Isolation einschließlich der Endbereiche erhalten, die absolut sicher, selbst bei großer axialer Länge eines Rotors elektrische Durchschläge vermeidet und äußerst einfach montiert werden kann. LeerseiteAfter the groove insulation sleeves shown in FIG. 5 in the direction of the arrow have been pushed into the grooves of the rotor core, the one shown in FIG End plate in the direction of the arrow between those protruding beyond the laminated rotor core Sleeve walls 6 pushed. It thus becomes a slot insulation in an extremely simple manner including the end areas that are completely safe, even with large axial dimensions Length of a rotor avoids electrical breakdowns and is extremely easy to assemble can be. Blank page

Claims (3)

P A T E N T A N 5 P R Ü c If E Nut-Isolation für einen Rotor einer elektrischen Maschnine bestehend aus einer ersten sternförmigen Endscheibe mit daran angeformten Nut-Isolationshülsen und einer zweiten, hülsenfreien sternförmigen Endscheibe für die Abisolierung der gegenüberliegenden Rotorseite, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut-Isolationshülsen (2) mit einer sich über ihre gesamte Länge erstrechenden Verdickung (5) ausgebildet sind.P A T E N T A N 5 P R Ü c If E Slot insulation for a rotor of a electrical machine consisting of a first star-shaped end plate attached to it molded groove insulation sleeves and a second, sleeve-free star-shaped end plate for stripping the opposite side of the rotor, characterized in that that the groove insulation sleeves (2) with one extending over its entire length Thickening (5) are formed. 2. Nut-Isolation nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung (5) eine Dicke aufweist entsprechend etwa der doppelten Wandstärke der Hülsenwände (6).2. groove insulation according to claim 1, characterized in that the thickening (5) has a thickness corresponding to approximately twice the wall thickness of the sleeve walls (6). 3. Nut-Isolation nach Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung (5) der Hülse (2) an der, der Läuferachse zugewandten Seite im Nutgrund des Rotors angeordnet ist.3. groove insulation according to claims 1 and 2, characterized in that the thickening (5) of the sleeve (2) on the side facing the rotor axis in the groove base of the rotor is arranged.