DE591426C - Verfahren zur Isolierung elektrischer Wicklungen durch Ausfuellen der Zwischenraeume mit einem inerten anorganischen Fuellstoff und einer kieselhaltigen Impraegnierungsmasse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung von Wicklungen elektrischer Maschinen oder Apparate durch Ausfüllen der Zwischenräume mit einem inerten anorganischen Füllstoff und einer kieselhaltigen Imprägnierungsmasse. Aufgabe der Erfindung ist es, die Wicklungen mit einer hitzebeständigen Isoliermasse zu umgeben, die von Schmieröl und gewissen bei Kühlmaschinen verwendeten Gasen nicht angegriffen wird und die die einzelnen Windungen gut voneinander isoliert.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Spulen für elektrische Hochspannungsmaschinen Lufteinschlüsse dadurch zu verhindern, daß man die mit einer Faserstoff isolierung versehenen Spulen im Vakuum trocknet, darauf in Pech eintaucht und die verbleibenden Zwischenräume mit einem nichtleitenden, gegen Feuchtigkeit unempfindlichen Werkstoff, z. B. mit Sand, gepulvertem Glas, ausfüllt. Das hierbei zur Verwendung gelangende Pech besitzt·jedoch keine hohe Wärmebeständigkeit und wird auch von gewissen bei Kühlmaschinen verwendeten Gasen, ζ. B. Schwefel dioxydgas, angegriffen. Es ist ferner bekannt, die einzelnen Windungen von Spulen aus blankem Draht in einer Masse aus Wasserglas mit Metalloxyden voneinander . zu isolieren, wobei die einzelnen Lagen durch Asbest voneinander getrennt sind. Da diese Isoliermasse an dem blanken Draht schlecht haftet und sich nach längerem Gebrauch, insbesondere bei häufiger Erwärmung und Abkühlung der Spulen, allmählich lockert und Risse bekommt, ist sie bei Maschinen, die der Einwirkung chemischer Gase ausgesetzt' sind, nicht brauchbar, da die blanken Drähte bald zerstört werden.

Erfindungsgemäß werden die genannten Nachteile dadurch vermieden, daß nach dem Ausfüllen der Hohlräume der mit Cellulosematerial umsponnenen Wicklung mit dem inerten anorganischen Füllstoff, z. B. Kieselsäure, die Wicklung in einem evakuierten Behälter mit einer Natrium- oder Kaliumsilikatlösung imprägniert, darauf in dem gleichen Behälter längere Zeit hohem Druck ausgesetzt wird, und schließlich kreinem elektrisch beheizten Ofen in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum bei einer Temperatur von 300 bis 400 ° C gebacken und darauf gegebenenfalls noch mehrmals imprägniert und mit Hitze behandelt wird.

In der Zeichnung zeigt Abb. 1 teilweise im Schnitt als Beispiel den Stator einer elektrischen Maschine, bei der die Wicklungen nach dem Verfahren gemäß der Erfindung isoliert sind.

In den Abb. 2, 4 und 6 sind die für die Herstellung der Isolierung erforderlichen Vorrichtungen und Apparate dargestellt, während die

Abb. 3, 5 und 7 in vergrößertem Maßstabe schematisch den Zustand der Wicklungen vor, während und nach der Behandlung mit der Isoliermasse zeigen.

In Abb. ι bezeichnet ι den Stator einer elektrischen Maschine mit lamellierten Blechen 2, die Öffnungen oder Schlitze 3 besitzen. Schirmkappen 4 aus unmagnetischem Material, z. B. Messing, schützen die freiliegenden Teile der

ι ο Drahtwindungen 5 und sind an dem Stator in geeigneter Weise, z. B. durch Löten, befestigt. Metallkeile 7 aus unmagnetischem Material sind in den Schlitzen 3 zur Befestigung der Spulen vorgesehen (Abb. 3).

Der Stator wird zunächst mit isolierten Kupferdrähten in üblicher Weise versehen,. Die Isolierung dieser Drähte kann aus Faserstoff oder Cellulosematerial, wie Papier, Baumwolle oder einer Mischung von Cellulosematerial mit einem anderen Stoff, z. B. Asbestfasern o. dgl., bestehen. Für die Isolierung der Nuten können neben den gleichen Stoffen wie für die Drähte auch Glimmer, Lackfirnis und ähnliches ver-

■ wendet werden.

Nach der Bewicklung des Stators und der Befestigung der Schirmkappen werden die Hohlräume der Wicklung mit einem inerten anorganischen Füllstoff, z. B. Kieselsäure, dadurch öffnungen 8 der Kappen eingefüllt wird, versehen. An Stelle von Kieselsäure können auch andere inerte, nicht zu feine Füllstoffe, z. B. Aluminiumoxyd, salpetersaures Thoriumoxyd 0. dgl., verwendet werden. Nach dem Einfüllen dieser Stoffe werden die öffnungen 8 in geeigneter Weise, z. B. durch Löten, verschlossen.

Der Stator wird dann zur weiteren Behandlung in einen Behälter 9 (Abb. 2) getan, der durch einen Deckel 10 abgedichtet wird. Durch die Rohre 11 und 12, die mit Ventilen 13 und 14 versehen sind, kann der Behälter 9 mit Imprägnierungsmasse gefüllt und wieder entleert werden. Durch das Rohr 15 kann der Behälter 9 über ein Ventil 16 wahlweise mit einer Saugleitung 17 oder einer Druckleitung 18 verbunden werden. Nach dem Einlegen des Stators wird der Behälter geschlossen und durch die Saugleitung 17 evakuiert. Darauf wird das Ventil 13 geöffnet und der Behälter mit Imprägnierungsmässe 19 (Abb. 4) so weit gefüllt, bis der Stator .vollkommen bedeckt ist. Die Saugleitung wird darauf mit dem Ventil 16 abgeschlossen.

Als Imprägnierungsmasse kann Natriumsilikat, Kaliumsilikat o. dgl. dienen. Natriumsilikat ist vorzuziehen, da es verhältnismäßig billig ist und eine ausgezeichnete Umhüllung und feste Verbindung ergibt. Die Natriumsilikatlösung wird vorteilhaft in einem Mischungsverhältnis Na₂O zu SiO₂ = 1: 3,25 mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,37 benutzt.

Es können aber auch andere Lösungen mit anderem spezifischen Gewicht gewählt werden.

Hierauf wird der Behälter 9 mit der Druckleitung 18 verbunden und einem Druck von 7 at während 1 Stunde ausgesetzt; bei höherem Druck kann die Zeit entsprechend verkürzt werden. Die Imprägnierungsmasse dringt dadurch in den Stator durch die Schlitze 3 ein und benetzt die Drähte und den Füllstoff.

Abb. 3 zeigt in vergrößertem Maßstabe einen Schnitt durch eine Wicklung nach dem Hinzufügen des Füllstoffes, während Abb. 5 die gleiche Wicklung nach der Behandlung mit der Tränkungsmasse darstellt.

Nach der Imprägnierung wird der Stator herausgenommen und in einen elektrisch beheizten Backofen gelegt, der so eingerichtet ist, daß die Wärmebehandlung in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum vorgenommen wird (Abb. 6). Die Temperatur des Backvorganges wird so eingestellt, daß das Cellulosematerial zerfällt und die Imprägnierungsmasse sich mit dem inerten Füllstoff und dem Cellulosematerial verbindet. Eine Temperatur von 400⁰C hat sich dafür als geeignet erwiesen, jedoch ist das Verfahren nicht nur auf diese Temperatur beschränkt.

Während der Wärmebehandlung in der inerten Atmosphäre zerfällt das Cellulosemate- go rial, das die Wicklungsdrähte umgibt, in eine unbestimmte Masse, die aber ein ausgezeichnetes Isolationsmaterial bildet. Gleichzeitig verbindet sich der Füllstoff mit der Imprägnierungsmasse und bildet eine gute Umhüllung für die zerfallene Drahtisolierung. Wesentlich ist, daß die Wärmebehandlung in Abwesenheit von Luft erfolgt, da sonst das Cellulosematerial, das die Leiter umgibt, nicht in geeigneter Weise zerfällt, sondern oxydiert und unter Umständen sogar verbrennt.

In Abb. 7 ist in größerem Maßstabe der Zustand einer Wicklung nach der Wärmebehandlung dargestellt.

Der Stator wird darauf zum zweiten Male imprägniert und gebacken. Die zweite Imprägnierung erhöht die mechanische Festigkeit des zerfallenen Cellulosematerials,· da die Tränkungsmasse gleichsam als Bindemittel von dem Cellulosematerial aufgenommen wird. Das Imprägnieren und Backen kann noch öfter vorgenommen werden, jedoch dürfte für gewöhnlich eine zweimalige Behandlung ausreichend sein.

Bisweilen kann es nach der letzten Wärmebehandlung erwünscht sein, die noch bestehenden winzigen Poren der Wicklungen mit einer geschmolzenen anorganischen Isoliermasse von ziemlich hohem Schmelzpunkt, d. h. über etwa 100⁰C,und unter etwa 600⁰C, die in Wasser _gar nicht oder nur in geringem Maße löslich ist, zu verschließen. Hierfür eignen sich be-

sonders Bleiborat, Bleichlorid, Schwefel u. dgl. Diese letzte Imprägnierung, die in der Luft trocknen kann, macht die elektrischen Teile gegen Feuchtigkeit unempfindlich und erhöht ihre Festigkeit.

Wicklungen, die erfindungsgemäß behandelt und isoliert werden, besitzen eine große Hitzebeständigkeit und sind gegen Schmieröl unempfindlich. Sie widerstehen auch den chemi-

lp sehen Angriffen von gewissen Kühlmitteln, z.B. Schwefeldioxyd, Methylchlorid, Ameisensäuremethylester u. dgl., so daß die Wicklungen besonders für elektrische Teile von Kühlmaschinen geeignet sind.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Isolierung elektrischer Wicklungen durch Ausfüllen der Zwischenräume mit einem inerten ■ anorganischen Füllstoff und einer kieselhaltigen Imprägnierungsmasse, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ausfüllen der Hohlräume der mit Cellulosematerial umsponnenen Wicklung mit dem Füllstoff, z. B. Kieselsäure, die Wicklung in einem evakuierten Behälter mit einer Natrium- oder Kaliumsilikatlösung imprägniert, darauf in dem gleichen Behälter längere Zeit hohem Druck ausgesetzt wird und schließlich in einem elektrisch beheizten Ofen in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum bei einer Temperatur von 300 bis 400 ° C gebacken und darauf gegebenenfalls noch mehrmals imprägniert und mit Hitze behandelt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung mit einem Druck von etwa 7 at während einer Zeit von etwa 1 Stunde erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung nach der Wärmebehandlung noch mit einer an der Luft trocknenden, anorganischen Isolierschicht, deren Schmelzpunkt über. 100 und unter 600⁰C liegt, versehen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen