EP2115086A1 - Isoliermaterial für elektrische maschinen - Google Patents

Isoliermaterial für elektrische maschinen

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EP2115086A1
EP2115086A1 EP07726311A EP07726311A EP2115086A1 EP 2115086 A1 EP2115086 A1 EP 2115086A1 EP 07726311 A EP07726311 A EP 07726311A EP 07726311 A EP07726311 A EP 07726311A EP 2115086 A1 EP2115086 A1 EP 2115086A1
Authority
EP
European Patent Office
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insulating material
adhesive coatings
adhesive
carrier material
insulating
Prior art date
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Ceased
Application number
EP07726311A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gyula Hipszki
Gerhard Wruss
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens Transformers Austria GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Transformers Austria GmbH and Co KG filed Critical Siemens Transformers Austria GmbH and Co KG
Publication of EP2115086A1 publication Critical patent/EP2115086A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to an insulating material for electrical machines for the insulation of wound turns, with a carrier material and adhesive coatings on the front and back of the carrier material.
  • the invention relates to the use of the
  • Insulating material for insulating wound coils in electrical machines.
  • this insulating material has a diamond-shaped epoxy coating.
  • this insulating material is referred to as "Diamond Pattern Epoxy Coated Paper” (DPP).
  • European patent application EP 0 287 814 B1 discloses an insulating material which contains an insulating layer of an organic polymer. This European
  • Patent application discloses an insulating material having an improved smoldering strength without requiring an increase in the total thickness of the insulating material.
  • the object of the present invention is to provide an insulating material which offers high stability in the insulating state.
  • the base material e.g., kraft paper, pressboard, aramid paper, polyester film, textile fiber, and a textile-based material, respectively
  • the base material e.g., kraft paper, pressboard, aramid paper, polyester film, textile fiber, and a textile-based material, respectively
  • Glue points on front and back shear forces are avoided, there is a high stability of the caking (or gluing) of the windings. Furthermore, less adhesive material (epoxy resin or other suitable adhesive) is needed for the adhesive coatings, and moreover, the high stability of the bond allows to use a thin substrate material, thereby reducing the cost of the insulating material. Furthermore, a high stability of the caking prevents fraying or cracking of the insulating material, whereby glow discharges be avoided between the individual turns of the winding.
  • adhesive material epoxy resin or other suitable adhesive
  • Epoxy resin is used. Epoxy resin as an adhesive material is easy to handle and apply to the substrate. In addition, epoxy resin has advantageous thermochemical properties. Thus, the epoxy resin is in delivery on the carrier medium in a so-called reactive B-state. When heated, the epoxy resin becomes sticky and bonds to the windings of the electrical conductors. After a curing time, the epoxy resin assumes a so-called C-state and there is an infusible stable connection with the turns of the electrical conductors. The thickness of the epoxy resin coating is approximately 0.020 mm per side, depending on the carrier medium.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the adhesive coatings on the front and back of the substrate are each congruent or nearly congruent. This ensures that the mechanical stress on the carrier material caused by the adhesive forces is minimized, since no shear forces in the carrier material are produced by the respective opposite adhesive coatings. Shearing forces can cause cracks and fraying in the substrate. By avoiding shear forces thus the life of the insulating material is increased.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the adhesive coatings on the front and back of the substrate each represent a substantially opposite symmetrical pattern.
  • the respective opposite symmetrical arrangement of the splices on the front and back of the substrate ensures that the caused by the adhesive forces mechanical stress of the substrate is minimized. This increases, inter alia, the service life of the carrier material and thus also of the insulating material.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the adhesive coatings are diamond-shaped.
  • Diamond-shaped adhesive coatings represent a partial coating on the front and back.
  • the partial coating leads to a partial adhesion of the windings of the electrical conductors with the insulating material. There are thus undying free spaces between the insulating material and the turns of the electrical conductors, which positively support the drying and impregnation process.
  • Diamond-shaped epoxy resin coatings on transformer pressboard or on kraft paper are also suitable for high power and voltage in active
  • a suitable side length of the diamonds is in the range 9-10 mm, a suitable distance between two diamonds (distance between two adjacent side lengths) is in the range 5.5-7 mm.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the adhesive coatings are circular.
  • the advantage of circular or dot-shaped adhesive coatings is that they are easily applied by pressure or Aufspritztechnik on the substrate. In principle, however, any shape is suitable as long as it is ensured that the adhesive coatings on the front and back sides of the carrier material are congruent to one another or are arranged substantially congruently on the front and rear sides of the carrier material.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that as a carrier material Transformatorenpressspan,
  • Kraft paper, aramid paper, polyester film, textile fiber or a textile-based material is used. These materials have a high deformability and flexibility and are therefore easy to handle. In addition, transformer chipboard and kraft paper have a high electrical breakdown resistance and a high tensile strength and we are therefore exposed to high voltage stresses.
  • Aramid paper e.g., NOMEX®
  • Textile fibers and textile-based materials are inexpensive and can be used in particular for small voltage ranges.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the electrical machine is a transformer, an inverter, a transducer or a generator.
  • active parts of electrical machines such as transformers, frequency converters, transducers or generators often strong dielectric and mechanical stresses prevail, affecting the life and functioning of the conductor insulation used. If a direct adhesion is present in the substrate between the adhesive coatings of the front and back, the shear forces are avoided or reduced in the substrate of the insulation, which has a positive effect on the life, functioning and maintenance of the insulation.
  • a further advantageous embodiment of the invention is the use of the insulating material according to the invention for the insulation of wound turns in electrical machines.
  • the service life of power transformers is described in particular by the life of the insulation system, as in the case of mechanical instability of the insulating material, the risk of dielectric failure and a possible possible complete failure of the transformer. Aging and the mechanical and electrical stress on the substrate play a crucial role in the life of the insulation system. If the carrier medium in the insulating state is not subjected to any shear forces by the adhesive dots on the front and back, this has a positive effect on the life and functioning of the entire insulation system.
  • FIG. 2 shows a detail of one side of a coated carrier material, wherein the adhesive coating is diamond-shaped
  • FIG. 3 shows a detail of one side of a coated carrier material, wherein the adhesive coating is applied in the form of circular dots,
  • FIG. 4 shows a schematic detail of the use of the insulating material according to the invention in an electrical machine
  • 5 shows a schematic representation of the use of the insulating material according to the invention in a transformer.
  • Fig.l shows a schematic representation of
  • the adhesive coatings 3 may consist of epoxy resin or of another suitable adhesive suitable for use in electrical machines (eg transformers) suitable is.
  • the shape of the adhesive coatings 3 may be, for example, rhombic, rectangular or punctiform. In principle, however, any shape is suitable as long as it is ensured that the adhesive coatings 3 on the front 4 and back 5 of the carrier material 1 are congruent.
  • the insulation of the electrical conductors of the windings 2 is carried out in particular by so-called insulation or insulation systems.
  • Support material 1 with adhesive 3 ensures that free spaces between the insulating material and the electrical conductor of the windings 2 arise. Through these vacancies, the drying process (removal of air and moisture) after baking or after bonding promoted and allows oil impregnation.
  • the mechanical stability of the substrate 1 has a great influence on the life and operation of an insulation system.
  • the loss of mechanical stability (shrinkage, cracking, fraying) of the substrate 1 involves the risk of dielectric failure as well as complete failure, e.g. a transformer.
  • the present invention ensures that no shear forces arise in the carrier material 1, whereby a high mechanical stability of the insulating material is achieved.
  • the adhesive coating 3 is diamond-shaped.
  • the diamond-shaped adhesive coating allows the
  • a suitable side length of the diamonds is in the range 9-10 mm, a suitable distance Two diamonds (distance between two adjacent side lengths) is in the range 5.5-7 mm.
  • the total area per face 4 and back 5 provided with the adhesive coatings is typically in the range of 30-40%, but this may vary depending on the application and requirements. Also the
  • FIG. 3 shows a detail of one side of a coated carrier material, wherein the adhesive coating is applied in the form of circular dots.
  • the advantage of circular or punctiform adhesive coatings 3 is that they can be easily applied to the substrate 1 by pressure or spray-on technique.
  • the circular or dot-shaped adhesive coatings 3, but also the diamond-shaped adhesive coatings 3 can e.g. be applied in a simple manner in a single operation at the same time on the front 4 and back 5 of the support medium 1, when the means for applying the
  • Adhesive coatings in a device are each mounted opposite each other accordingly.
  • the adhesive coatings 3 can also be applied in several operations on the support medium 1.
  • the radius and spacing of two circles or points can vary depending on the application and requirements.
  • the total area per face 4 and back 5 provided with the circular or dot-shaped adhesive coatings is typically in the range of 30-40%, but this may vary depending on the application and requirements.
  • FIG. 4 shows, in a schematic detail illustration, the use of the insulating material 10, 11 according to the invention in FIG an electric machine.
  • the inventive insulating material is used inter alia in the insulation of wound turns 2 in electrical machines, such as transformers, converters, transducers or generators.
  • the low-voltage winding 8 here in the example as a strip winding, is designed with a partial cooling gap 14.
  • the high-voltage winding 9 is executed in FIG. 4 by way of example as a round wire layer winding.
  • FIG. 4 shows through-cut round wires as electrical conductors 7.
  • the insulating material 10 according to the invention (conductor insulation of the low-voltage winding) is located between the individual windings and thus establishes the direct adhesion of one to the other winding.
  • the insulating material 11 according to the invention is located between the layers and represents the layer insulation.
  • the edge strips 12, 13 of the under- and high-voltage winding also have an increased stability due to the direct adhesion of the adhesive dots.
  • FIG 5 shows in a cut schematic
  • FIG. 5 shows the use of the insulating material 10, 11 according to the invention in a transformer, as described in FIG.
  • Insulating material for electrical machines for winding wound coils comprising a carrier material and adhesive coatings on the front and back of the carrier material, wherein the adhesive coatings are mounted and aligned on the front and back of the substrate in such a way that in the substrate between the adhesive coatings of the front and back direct adhesion occurs in the insulating state.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Insulating Of Coils (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

Isoliermaterial für elektrische Maschinen zur Isolierung gewickelter Windungen, mit einem Trägermaterial und Klebebeschichtungen auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials, wobei die Klebebeschichtungen dergestalt auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials angebracht und ausgerichtet sind, dass im Trägermaterial zwischen den Klebebeschichtungen der Vorder- und Rückseite ein direkter Kraftschluss im Isolierzustand entsteht.

Description

Beschreibung
Isoliermaterial für elektrische Maschinen
Die Erfindung betrifft ein Isoliermaterial für elektrische Maschinen zur Isolierung gewickelter Windungen, mit einem Trägermaterial und Klebebeschichtungen auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials.
Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung des
Isoliermaterials zur Isolierung gewickelter Windungen in elektrischen Maschinen.
Es ist seit längerem bekannt, bei der Isolierung von Wicklungen elektrischer Maschinen (z.B. Transformatoren, Messwandler) ein Isoliermaterial zu verwenden, das doppelseitig mit Epoxidharz bedruckt ist. Üblicherweise weist dieses Isoliermaterial eine rautenförmige Epoxidharzbeschichtung auf. In der Fachterminologie wird dieses Isoliermaterial als „Diamond Pattern Epoyy Coated Paper" (DPP) bezeichnet.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 287 814 Bl ist ein Isoliermaterial bekannt, das eine Isolierlage aus einem organischem Polymer enthält. Diese europäische
Patentanmeldung offenbart ein Isoliermaterial mit einer verbesserten Glimmfestigkeit, ohne dass hierfür eine Vergrößerung der Gesamtdicke des Isoliermaterials erforderlich ist.
Im Falle von Ausfransen oder Reißen der Isolation kann es zu Glimmentladungen zwischen den einzelnen Windungen der Wicklung kommen, was die Leistung vermindert und die Lebensdauer der Wicklung beeinträchtigt. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Isoliermaterial bereitzustellen, welches eine hohe Stabilität im Isolierzustand bietet.
Diese Aufgabe wird bei einem Isoliermaterial der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Klebebeschichtungen dergestalt auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials angebracht und ausgerichtet sind, dass im Trägermaterial zwischen den Klebebeschichtungen der Vorder- und Rückseite ein direkter Kraftschluss im Isolierzustand entsteht. Wenn nach dem Verbackungsprozess (bzw. nach der Verklebung) ein direkter Kraftschluss zwischen den Klebestellen der Klebebeschichtungen auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials besteht, ergeben sich keine bzw. nur minimale Scherkräfte zwischen den Klebepunkten der Vorder- und Rückseite. Außerdem wird auch das Trägermaterial (z.B. Kraftpapier, Pressspan, Aramidpapier, Polyesterfolie, Textilfaser, bzw. ein Material auf Textilbasis) keiner wesentlichen Kraftbeanspruchung ausgesetzt. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer des Isolationsmaterials aus. Insbesondere wird durch den direkten Kraftschluss das Ausfransen und Reißen des Isolationsmaterials verhindert, was sich wiederum positiv auf die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit der elektrischen Maschine auswirkt. Dadurch, dass durch den direkten Kraftschluss zwischen den
Klebepunkten auf Vorder- und Rückseite Scherkräfte vermieden werden, liegt eine hohe Stabilität der Verbackung (bzw. Verklebung) der Wicklungen vor. Weiterhin wird weniger Klebematerial (Epoxidharz oder ein anderer geeigneter Klebstoff) für die Klebebeschichtungen benötigt und außerdem erlaubt die hohe Stabilität der Verbackung (bzw. Verklebung) ein dünnes Trägermaterial zu verwenden, wodurch die Kosten für das Isoliermaterial gesenkt werden. Des Weiteren verhindert eine hohe Stabilität der Verbackung ein Ausfransen oder Reißen des Isolationsmaterials, wodurch Glimmentladungen zwischen den einzelnen Windungen der Wicklung vermieden werden .
Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass als Klebematerial für die Klebebeschichtungen
Epoxidharz verwendet wird. Epoxidharz als Klebematerial lässt sich leicht handhaben und auf das Trägermaterial aufbringen. Außerdem verfügt Epoxidharz über vorteilhafte thermo- chemische Eigenschaften. So befindet sich das Epoxidharz bei Auslieferung auf dem Trägermedium in einem so genannten reaktionsfähigen B-Zustand. Bei Temperaturerwärmung wird das Epoxidharz klebrig und verbindet sich mit den Windungen der elektrischen Leiter. Nach Ablauf einer Härtezeit nimmt das Epoxidharz einen so genannten C-Zustand ein und es liegt eine unschmelzbare stabile Verbindung mit den Windungen der elektrischen Leiter vor. Die Dicke der Epoxidharzbeschichtung liegt in Abhängigkeit des Trägermediums bei ca. 0,020 mm je Seite.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Klebebeschichtungen auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials sich jeweils deckungsgleich bzw. nahezu deckungsgleich gegenüberliegen. Dadurch ist sichergestellt, dass die durch die Klebekräfte bewirkte mechanische Belastung des Trägermaterials minimiert wird, da durch die sich jeweils gegenüberliegenden Klebebeschichtungen keine Scherkräfte im Trägermaterial entstehen. Durch Scherkräfte können Risse und Ausfransungen im Trägermaterial entstehen. Durch die Vermeidung von Scherkräften wird somit die Lebensdauer des Isoliermaterials erhöht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Klebebeschichtungen auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials jeweils ein im Wesentlichen gegenüberliegendes symmetrisches Muster darstellen. Durch diese Anordnung der Klebebeschichtungen ist ein direkter Kraftschluss zwischen den Klebestellen der Klebebeschichtungen auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials gewährleistet. Es wirken somit keine Scherkräfte zwischen den Klebestellen an Vorder- und
Rückseite des Trägermaterials. Die jeweils gegenüberliegende symmetrische Anordnung der Klebestellen auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials stellt sicher, dass die durch die Klebekräfte bewirkte mechanische Belastung des Trägermaterials minimiert wird. Damit wird unter anderem die Lebensdauer des Trägermaterials und somit auch des Isoliermaterials erhöht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Klebebeschichtungen rautenförmig sind.
Rautenförmige Klebebeschichtungen stellen eine partielle Beschichtung auf Vorder- und Rückseite dar. Die partielle Beschichtung führt zu einer partiellen Verklebung der Windungen der elektrischen Leiter mit dem Isoliermaterial. Es sind somit unbeklebte Freiräume zwischen dem Isoliermaterial und den Windungen der elektrischen Leiter vorhanden, die positiv den Trocknungs- und Imprägnierungsprozess unterstützen. Rautenförmige Epoxidharzbeschichtungen auf Transformatorpressspan oder auf Kraftpapier sind außerdem geeignet die hohen Leistungen und Spannungen in aktiven
Teilen von Transformatoren (insb. Leistungstransformatoren) oder Messwandlern zu beherrschen, insbesondere im Hinblick dielektrische oder mechanische Beanspruchungen. Eine geeignete Seitenlänge der Rauten liegt im Bereich 9-10 mm, ein geeigneter Abstand zweier Rauten (Abstand zweier benachbarter Seitenlängen) liegt im Bereich 5,5-7 mm.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Klebebeschichtungen kreisförmig sind. Der Vorteil von kreis- bzw. punktförmigen Klebebeschichtungen liegt darin, dass sie durch Druck oder Aufspritztechnik leicht auf das Trägermaterial aufbringbar sind. Prinzipiell ist aber jede Form geeignet, solange sichergestellt ist, dass sich die Klebebeschichtungen auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials deckungsgleich gegenüberliegen bzw. im Wesentlichen deckungsgleich auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials angeordnet sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass als Trägermaterial Transformatorenpressspan,
Kraftpapier, Aramidpapier, Polyesterfolie, Textilfaser oder ein Material auf Textilbasis verwendet wird. Diese Materialien besitzen eine hohe Verform- und Biegbarkeit und sind somit leicht handhabbar. Transformatorenpressspan und Kraftpapier besitzen darüber hinaus eine hohe elektrische Durchschlagsbeständigkeit und eine große Zugfestigkeit und uns sind somit großen Spannungsbeanspruchungen aussetzbar. Aramidpapier (z.B. NOMEX®) ist besonders für hohe thermische und dieelektrische Anforderungen geeignet . Textilfasern und Materialien auf Textilbasis sind kostengünstig und insb. für kleine Spannungsbereiche einsetzbar.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die elektrische Maschine ein Transformator, ein Umrichter, ein Messwandler oder ein Generator ist. In aktiven Teilen von elektrischen Maschinen wie z.B. Transformatoren, Frequenzumrichter, Messwandler oder Generatoren herrschen oft starke dielektrische und mechanische Beanspruchungen, die die Lebensdauer und die Funktionsweise der verwendeten Leiterisolierung beeinträchtigen. Wenn im Trägermaterial zwischen den Klebebeschichtungen der Vorder- und Rückseite ein direkter Kraftschluss vorhanden ist, werden die Scherkräfte im Trägermaterial der Isolierung vermieden bzw. reduziert, was sich positiv auf die Lebensdauer, Funktionsweise und Wartung der Isolierung auswirkt. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht in der Verwendung des erfindungsgemäßen Isoliermaterials zur Isolierung gewickelter Windungen in elektrischen Maschinen. Die Nutzungsdauer von Leistungstransformatoren wird insbesondere durch die Lebensdauer des Isolationssystems beschrieben, da im Falle einer mechanischen Instabilität des Isoliermaterials das Risiko eines dielektrischen Versagens und eines damit einhergehenden möglichen vollständigen Ausfalls des Transformators. Alterungen sowie die mechanische und elektrische Belastung des Trägermaterials spielen für die Lebensdauer des Isolierungssystems eine entscheidende Rolle. Wenn das Trägermedium im Isolierzustand keinen Scherkräften durch die Klebepunkte an Vorder- und Rückseite ausgesetzt ist, hat dies einen positiven Effekt auf die Lebensdauer und Funktionsweise des gesamten Isolierungssystems.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden erläutert.
Dabei zeigen:
FIG 1 eine schematische Darstellung des
Kraftschlussprinzips der vorliegenden Erfindung,
FIG 2 einen Ausschnitt einer Seite eines beschichteten Trägermaterials, wobei die Klebebeschichtung rautenförmig ist,
FIG 3 einen Ausschnitt einer Seite eines beschichteten Trägermaterials, wobei die Klebebeschichtung in Form von kreisförmigen Punkten aufgebracht ist,
FIG 4 in einer schematischen Detaildarstellung die Verwendung des erfindungsgemäßen Isoliermaterials in einer elektrischen Maschine, und FIG 5 in einer schematischen Darstellung die Verwendung des erfindungsgemäßen Isoliermaterials in einem Transformator .
Fig.l zeigt eine schematische Darstellung des
Kraftschlussprinzips der vorliegenden Erfindung. Am Trägermaterial 1 sind an der Vorderseite 4 und an der Rückseite 5 Klebebeschichtungen 3 angebracht. Durch die Verbackung bzw. Verklebung kommen im Isolierungszustand die Klebebeschichtungen 3 mit den Windungen 2 in Kontakt. Dadurch dass die Klebebeschichtungen 3 sich auf der Vorderseite 4 und an der Rückseite 5 des Trägermaterials 1 direkt bzw. deckungsgleich gegenüberliegen, entsteht eine direkte Kraftschlusswirkung zwischen jeweils gegenüberliegenden Klebebeschichtungen 3. Es entstehen somit keine Scherkräfte am Trägermaterial 1, da die Kraft direkt von einer Seite zur anderen übertragen wird. Aus der direkten Kraftschlusswirkung ergeben sich insbesondere folgende Vorteile:
- Hohe Stabilität der Verbackung bzw. Verklebung des Isoliermaterials mit den Windungen 2 der elektrischen Leiter einer elektrischen Maschine (z.B. Transformator, Messwandler, Generator)
- Daraus resultierend eine höhere Kurzschlussfestigkeit
- Weniger Klebstoff (z.B. Epoxidharz) für die Klebebeschichtungen erforderlich
- Verwendung eines dünneren Trägermaterials Aus all diesen vorgenannten Punkten können sich Kostenvorteile ergeben.
Als Trägermaterial 1 eignet sich Transformatorenpressspan
(z.B. PSP 3055), Kraftpapier und alle anderen Materialien auf Zellulose-, Aramid-, Polyester- oder Textilbasis, jeweils abhängig von der jeweiligen dielektrischen und thermischen Anforderung. Die Klebebeschichtungen 3 können aus Epoxidharz bestehen oder aus einem anderen geeigneten Kleber, der für den Einsatz in elektrischen Maschinen (z.B. Transformatoren) geeignet ist. Die Form der Klebebeschichtungen 3 kann z.B. rauten-, rechteck- oder punktförmig sein. Prinzipiell ist aber jede Form geeignet, solange sichergestellt ist, dass sich die Klebebeschichtungen 3 auf Vorder- 4 und Rückseite 5 des Trägermaterials 1 deckungsgleich gegenüberliegen.
In elektrischen Maschinen, insbesondere in Transformatoren, erfolgt die Isolierung der elektrischen Leiter der Windungen 2 insbesondere durch so genannte Isolationen oder Isolationssysteme. Durch eine partielle Beschichtung des
Trägermaterials 1 mit Klebstoff 3 wird sichergestellt, dass freie Stellen zwischen dem Isoliermaterial und dem elektrischen Leiter der Windungen 2 entstehen. Durch diese freien Stellen wird der Trocknungsprozess (Entzug von Luft und Feuchtigkeit) nach dem Verbacken bzw. nach dem Verkleben gefördert und eine Ölimprägnierung ermöglicht.
Die mechanische Stabilität des Trägermaterials 1 hat einen großen Einfluss auf die Lebensdauer und Funktionsweise eines Isolationssystems. Der Verlust der mechanischen Stabilität (durch Schrumpfen, Risse, Ausfransen) des Trägermaterials 1 beinhaltet das Risiko eines dielektrischen Versagens und auch eines vollständigen Versagens z.B. eines Transformators. Die vorliegende Erfindung stellt sicher, dass im Trägermaterial 1 keine Scherkräfte entstehen, wodurch eine hohe mechanische Stabilität des Isoliermaterials erreicht wird.
FIG 2 zeigt einen Ausschnitt einer Seite eines beschichteten Trägermaterials 1, wobei die Klebebeschichtung 3 rautenförmig ist. Die rautenförmige Klebebeschichtung ermöglicht die
Vorteile (sicherer Medienaustausch zwischen flüssigen und festen Medien, sowie positive Beeinflussung des Trocknungsprozesses beim Verbacken bzw. Verkleben) einer partiellen Klebebeschichtung. Eine geeignete Seitenlänge der Rauten liegt im Bereich 9-10 mm, ein geeigneter Abstand zweier Rauten (Abstand zweier benachbarter Seitenlängen) liegt im Bereich 5,5-7 mm. Die Gesamtfläche je Vorder- 4 und Rückseite 5, die mit den Klebebeschichtungen versehen ist, liegt typischerweise im Bereich 30-40%, dies kann aber je nach Anwendung und Anforderungen variieren. Auch die
Seitenlänge und der Abstand zweier Rauten können, je nach Anwendung und Anforderungen variieren. In FIG 2 zeigt das Bezugszeichen M die Maschinenlaufrichtung an, das Bezugszeichen Q zeigt die Querrichtung an.
FIG 3 zeigt einen Ausschnitt einer Seite eines beschichteten Trägermaterials, wobei die Klebebeschichtung in Form von kreisförmigen Punkten aufgebracht ist. Der Vorteil von kreis- bzw. punktförmigen Klebebeschichtungen 3 liegt darin, dass sie durch Druck oder Aufspritztechnik leicht auf das Trägermaterial 1 aufbringbar sind. Die kreis- bzw. punktförmigen Klebebeschichtungen 3, aber auch die rautenförmigen Klebebeschichtungen 3 können z.B. in einfacher Art und Weise in einem Arbeitsvorgang gleichzeitig auf Vorder- 4 und Rückseite 5 des Trägermediums 1 aufgebracht werden, wenn die Mittel zum Aufbringen der
Klebebeschichtungen in einer Vorrichtung jeweils einander gegenüber entsprechend angebracht sind. Die Klebebeschichtungen 3 können aber auch in mehreren Arbeitsgängen auf dem Trägermedium 1 aufgebracht werden.
Der Radius und der Abstand zweier Kreise oder Punkte können, je nach Anwendung und Anforderungen variieren. Die Gesamtfläche je Vorder- 4 und Rückseite 5, die mit den kreisförmigen oder punktförmigen Klebebeschichtungen versehen ist, liegt typischerweise im Bereich 30-40%, dies kann aber je nach Anwendung und Anforderungen variieren.
FIG 4 zeigt in einer schematischen Detaildarstellung die Verwendung des erfindungsgemäßen Isoliermaterials 10, 11 in einer elektrischen Maschine. Das erfinderische Isoliermaterial findet u.a. Verwendung bei der Isolierung gewickelter Windungen 2 in elektrischen Maschinen, wie z.B. Transformatoren, Umrichter, Messwandler oder Generatoren.
Gemäß FIG 4 ist die Unterspannungswicklung 8, hier im Beispiel als Bandwicklung, mit partiellem Kühlspalt 14 ausgeführt. Die Oberspannungswicklung 9 ist in FIG 4 beispielhaft als Runddrahtlagenwicklung ausgeführt. FIG 4 zeigt durchgeschnittene Runddrähte als elektrische Leiter 7. Das erfindungsgemäße Isoliermaterial 10 (Leiterisolation der Unterspannungswicklung) befindet sich zwischen den einzelnen Windungen und stellt somit den direkten Kraftschluss von einer zur anderen Windung her. Bei der Oberspannungswicklung 9 befindet sich das erfindungsgemäße Isoliermaterial 11 zwischen den Lagen und stellt die Lagenisolation dar. Auch die Randstreifen 12, 13 der Unter- und Oberspannungswicklung bekommen durch die direkte Kraftschlusswirkung der Klebepunkte eine erhöhte Stabilität.
FIG 5 zeigt in einer aufgeschnittenen schematischen
Transformatordarstellung die Verwendung des erfindungsgemäßen Isoliermaterials 10, 11 in einem Transformator FIG 5 zeigt die Verwendung des erfindungsgemäßen Isoliermaterials 10, 11 in einem Transformator, wie in FIG 4 beschrieben.
Isoliermaterial für elektrische Maschinen zur Isolierung gewickelter Windungen, mit einem Trägermaterial und Klebebeschichtungen auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials, wobei die Klebebeschichtungen dergestalt auf Vorder- und Rückseite des Trägermaterials angebracht und ausgerichtet sind, dass im Trägermaterial zwischen den Klebebeschichtungen der Vorder- und Rückseite ein direkter Kraftschluss im Isolierzustand entsteht. Bezugszeichen
1 Trägermaterial
2 Windungen 3 Klebebeschichtung
4 Vorderseite
5 Rückseite
6 Kraftschluss
7 Elektrischer Leiter 8 Unterspannungswicklung eines Transformators
9 Oberspannungswicklung eines Transformators
10 Leiterisolation Unterspannungswicklung
11 Lagenisolation Oberspannungswicklung
12 Randstreifen Unterspannungswicklung 13 Randstreifen Oberspannungswicklung
14 Kühlspalt
M Maschinenrichtung
Q Querrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Isoliermaterial (10, 11) für elektrische Maschinen zur Isolierung gewickelter Windungen (2), mit einem Trägermaterial (1); und
Klebebeschichtungen (3) auf Vorderseite (4) und Rückseite (5) des Trägermaterials (1), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Klebebeschichtungen (3) dergestalt auf Vorderseite (4) und Rückseite (5) des Trägermaterials (1) angebracht und ausgerichtet sind, dass im Trägermaterial (1) zwischen den Klebebeschichtungen (3) der Vorderseite (4) und Rückseite (5) ein direkter Kraftschluss (6) im Isolierzustand entsteht.
2. Isoliermaterial (10, 11) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als Klebematerial für die Klebebeschichtungen (3) Epoxidharz verwendet wird.
3. Isoliermaterial (10, 11) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Klebebeschichtungen (3) auf Vorder- (4) und Rückseite (5) des Trägermaterials (1) sich jeweils im Wesentlichen deckungsgleich gegenüberliegen.
4. Isoliermaterial (10, 11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Klebebeschichtungen (3) auf Vorder- (4) und Rückseite (5) des Trägermaterials (1) jeweils ein im Wesentlichen gegenüberliegendes symmetrisches Muster darstellen.
5. Isoliermaterial (10, 11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Klebebeschichtungen (3) rautenförmig sind.
6. Isoliermaterial (10, 11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Klebebeschichtungen (3) kreisförmig sind.
7. Isoliermaterial (10, 11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als Trägermaterial (1) Transformatorenpressspan, Kraftpapier, Aramidpapier, Polyesterfolie, Textilfaser oder ein Material auf Textilbasis verwendet wird.
8. Isoliermaterial (10, 11) nach einem der vorstehenden
Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrische Maschine ein Transformator, ein Umrichter, ein Messwandler oder ein Generator ist.
9. Verwendung von Isoliermaterial (10, 11) nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Isolierung gewickelter Windungen
(2) in elektrischen Maschinen.
10. Verwendung von Isoliermaterial (10, 11) nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrische Maschine ein Transformator, ein Umrichter, ein Messwandler oder ein Generator ist.
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