CH299052A - Isoliertes elektrisches Leitergebilde und Verfahren zu dessen Herstellung. - Google Patents

Description

  Isoliertes     elektrisches.Leitergebilde    und Verfahren zu dessen Herstellung.    Isolierte elektrische     Wicklungeii,    zum Bei  spiel Anker- und     Statorwicklungen    zur Ver  wendung in elektrischen Maschinen, zum Bei  spiel Motoren und Generatoren, werden gegen  wärtig durch Abbiegen der einzelnen nicht  isolierten Leiter in die gewünschte Form her  gestellt, worauf dann jeder Leiter einzeln mit  einem Isolierband umwickelt wird. Diese iso  lierten Leiter werden dann in der     erforder-          liehen    Zahl zusammengestellt und das Ganze  mit dem Isolierband. umwickelt. Diese Her  stellung der Wicklung ist zeitraubend, und  teuer.

   Um ein befriedigendes Produkt zu er  halten, müssen die Arbeiter sehr aufmerksam  und gewissenhaft arbeiten. Vollständig mecha  nische Verfahren zum Bewickeln der     vorver-          formten    Wicklungsleiter sind bis jetzt nicht  angewendet worden.  



  Gegenstand vorliegender Erfindung bilden  ein isoliertes     elektrisehes    Leitergebilde und  ein Verfahren zum Herstellen dieses isolierten  Leitergebildes, zum Beispiel einer Wicklung  oder eines 'Wicklungsteils für elektrische Ma  schinen, welches ermöglichen soll,     dass    bessere  Anker- und     Statorwicklungen    zu einem billi  geren Preis hergestellt werden können.  



  Zwei Ausführungsbeispiele des fertigen  Produktes und zwei Beispiele des Herstel  lungsverfahrens sind in, der Zeichnung dar  gestellt, und zwar zeigt:       Fig.   <B>1</B> einen     Ankerwicklungsteil    in per  spektivischer Ansicht,         Fig.    2 eine Seitenansicht eines Teils des  selben,       Fig.   <B>3</B> eine Stirnansicht desselben,       Fig.    4 einen     Aufriss    eines     ungebogenen     Leiterstabes vor dem Umwickeln mit einem  Isolierband.  



       Fig.   <B>5-7</B> sind Schnitte zur Darstellung       aufeinanderfolgender    Schritte beim Um  wickeln einer Anzahl von Leitern.  



       Fig.   <B>8</B> zeigt     die        Ankerspule    im Schnitt  Dach der Linie<B>8-8</B> der     Fig.    2 und       Fig.   <B>9</B> eine weitere Form der Ankerwick  lung im Schnitt nach der Linie<B>8-8</B> der       Fig.    2.  



  Bei dem durch die     Fig-,--,1    bis<B>7</B> und<B>9-</B> ver  anschaulichten Verfahren wird der metal  lische Leiter 20 mit einem Isolierband 21       umwiekelt,    dessen Breite gleich der Länge des  zu isolierenden Teils des Leiters ist und  welches aus einer einseitig mit. einer nach  giebigen,     valkanisierbaren    elektrischen     Isol.a-          tionsschicht    22 überzogenen     Glasgewebelage     <B>23</B> besteht.

   Letztere Lage     muss    in     bezug        auf     die     Leiterlängsaxe    und daher auch zu der  beim Aufwickeln senkrecht zur     Leiterlängs-          axe    stehenden Kante des Bandes 21 schräg  geschnitten sein, das heisst seine     Schuss-    und       Kettfäden    müssen mit dieser     Axe    einen  Winkel von weniger als<B>900</B> einschliessen. Die  Überzogene Seite der Gewebelage<B>23</B> ist zum  Anliegen gegen den zu umwickelnden Leiter  bestimmt.

        Gemäss     Fig.   <B>5-7</B> wird der erste Leiter<B>220</B>  über einen Winkel. von<B>1800</B> bewickelt, der       ziveite    Leiter parallel 'zum ersten gelegt  und beide zusammen über<B>1800</B> bewickelt, und  der dritte Leiter wird parallel zum ersten  neben diesem ausgelegt zwecks weiteren       Bewickelns.     



  Diese, Operation kann für- irgendeine  weitere gewünschte Zahl von Leitern fortge  setzt oder dahin abgeändert werden,     dass        auf          jeäem    Leiter mehr als eine Lage aufgebracht  wird, bevor der nächste Leiterbewickelt wird.  Daraus ergibt sich ein Gebilde, in dem der  erstbewickelte Leiter auf allen     Seit,-en    die  nachgiebige,     vulkanisierbare,    elektrische Iso  lationsschicht 22 berührt, jeder zusätzliche  Leiter aber wenigstens auf der einen Seite  das Glasgewebe<B>23</B> berührt.

   Eine umwickelte       Ankerwicklung    mit drei Leitern ist in     Fig.   <B>9</B>  im Schnitt gezeigt, -wobei die     Glasgewebelage     <B>23</B> und die Isolationsschicht 22 zwecks klarer  Darstellung übertrieben dick gezeichnet sind.  



  Das in     Fig.   <B>9</B> dargestellte Gebilde wird  dann in einer geheizten Form passender  Grösse     gepresst,    wodurch die Wicklung     auf     die der gewünschten Grösse und Form ent  sprechenden Aussenmasse gebracht wird. Bei  diesem Heisspressen fliesst das Material der       Isolation,#,schicht    22 in die vorhandenen Leer  räume und vulkanisiert diese Masse in eine       mono,lithisehe    Schicht. Die gerade     Spulenseite     wird dann in die gewünschte Form gebogen.

    Zufolge des     Bewickelns    der Leiter nach dein  Verfahren gemäss vorliegender Erfindung  können die bewickelten Leiter ohne Zerstören  des Zusammenhanges der Isolation abgebogen  werden, ohne, die     dieleldrische    Festigkeit der  Isolation nennenswert zu ändern.  



  Bei einer weiteren Form des Verfahrens  werden die     ungepressten,    bewickelten Leiter  weiter mit einem     Glasgewebeband    24 be  wickelt, das mit einem flexiblen Bindeharz  getränkt ist. Diese     Tränk-ung    wird entweder  vor oder nach dem Auftragen des Bandes  ausgeführt. Das Band 24 wird vorzugsweise  mit halber     Überlappung    -um die isolierten  Leiter gewickelt, wodurch sich ein Verband  ergibt, wie er in     Fig.   <B>8-</B> im Querschnitt dar-    gestellt ist. In diesem Fall kann durch Heiss  pressen die Isolation vulkanisiert -und das  Bindeharz abgebunden werden.

   Das getränkte       Glasgewebeband    24 erhöht die mechanische  Festigkeit und den Verschleisswiderstand der  Isolierung<B>23.</B> Nach dem Heisspressen der ge  raden     Spulenseite    kann diese in die ge  wünschte Form gebogen werden.  



  Ein vorteilhaftes nachgiebiges,     vulkani-          sierbares,    elektrisches Isolationsmaterial ist       Siloxangummi.    Die     Siloxangummis    sind be  kannte Handelsartikel. Ihre Herstellung ist  im französischen Patent     Nr.   <B>929522</B> und in  einem Artikel von     Servais    in der Zeitschrift       eRubber        Age ,    Band<B>58,</B>     Nr.   <B>5,</B> Februar 1946,       auf    den Seiten<B>579-58,4</B> beschrieben-.

   Es kön  nen aber auch andere Isolationsmaterialien  verwendet werden, zum Beispiel Naturgummi,       Wunstgummi    und elastische Kunststoffe mit  elektrischen Isoliereigenschaften.  



  Die einen Untergrund     fÜr    die elastische       Isolationssehicht.    22 bildende     Glasgewebelage     <B>23</B>     muss    in     bezug        auf    die     Längsaxe    der darin  eingewickelten Leiter schräggeschnitten sein.  Seine     Kettfäden    sollten vorzugsweise einen  Winkel von angenähert 450 mit dieser     Längs-          axe    einschliessen, insbesondere wenn die be  wickelten Leiter scharf abgebogen werden  sollen. Wenn die Leiter nicht so scharf ab  gebogen werden, genügt es, wenn der Winkel  zwischen 20 und<B>700</B> liegt.

   Das     Glasgewebe-          band    soll vorzugsweise eine Dicke von  <B>0,05-0,5</B> mm aufweisen.  



  Das aus den zwei Schichten 22 und<B>23</B> zu  sammengesetzte Isolationsmaterial kann     durcli     Auftragen des elastischen,     vulkanisierbaren,     elektrischen Isolationsmaterials auf der einen  Seite des Glasgewebes<B>23</B> und teilweises Härten  dieses Isolationsmaterials mittels irgendeiner  passenden Vorrichtung hergestellt werden. Die  elektrische Isolationsmasse der Schicht 22  sollte vor ihrer Verwendung zum     BewickelD     der Leiter vorzugsweise in einem sehwach  klebrigen, aber nicht fliessenden Zustand sein,  sollte aber nicht bis zu einem solchen Punkt  abgebunden sein,     dass    sie nicht weiter vulka  nisiert werden kann.

   Bei Anwendung von  Wärme und Druck soll diese Isolationsmasse      vorzugsweise wenigstens     sch-wach    fliessend  sein. Die Dicke dieser Schicht 22 ist nicht aus  schlaggebend     uind    kann besonderen Erforder  nissen     angepasst    werden, Eine Dicke von<B>0,13</B>  bis<B>0,76</B> mm hat sich als besonders     zweek-          dienlich    erwiesen.  



  Nach     Bewie-keln    der Leiter mit dem zu  sammengesetzten Isolierband ist es oftmals  erwünscht, diese zusätzlich mit' einem flexi  blen, mit Bindeharz getränkten     Glasgewebe-          band    zu umwickeln, um die Festigkeit und den  Verschleisswiderstand des fertigen Gegenstan  des zu erhöhen. Dieses Bindeharz ist vorzugs  weise ein hitzebeständiges, elektrisch isolieren  des, die Feuchtigkeit abstossendes Harz. Es  sollte auf einen biegsamen Zustand abgebun  den werden können     und    bei den zu erwarten  den Betriebstemperaturen nichtklebend sein.

    Die     Organosiloxan-Kunstliarze,    zum Beispiel  die     Alkyl-,        Aryl-,        Alkaryl-    und     Aralkylsiloxane     und Mischungen derselben, sind besonders ge  eignet als Bindeharze. Solche     Siloxanharze     sind im Handel erhältlich. Es können natür  lich auch andere Bindeharze, sowohl synthe  tische wie natürliche, verwendet werden.  



  Bei einem     Artsführungsbeispiel    wurde ein       Glasgewebeband    von<B>0,1</B> mm Dicke einseitig  mit einer Paste bestrichen, die aus<B>105</B> Ge  wichtsteilen einer     Dimethylpolysiloxanflüssig-          keit    mit -einer     Viskosit-iit.    von<B>15 000</B>     Centisto-          kes    bei<B>250</B>     C,   <B>100</B>     Gewichtsteilen    T i02 und<B>5</B>  Gewichtsteilen     BenzoylperoxYd    hergestellt  wurde.

   Das bestrichene Band wurde während  <B>15</B> Minuten bei<B>1300 C</B> abgebunden, wodurch  sieh ein     sch-wach    klebriges, zusammengesetztes  Band mit einer nominellen Dicke von     0,38    mm  ergab. Dieses Band wurde dann schräg  geschnitten und zum Bewickeln von drei       Kupferleiterstäben    20 in der in     Fig.    4-7 dar  gestellten Weise verwendet. Das entstandene  Gebilde wies zwischen den Stäben eine Schicht  von Isoliermaterial 21 auf und eine doppelte  Lage von Isoliermaterial     -Lun    seine Aussen  seite, wie in     Fig.   <B>9</B> dargestellt. Die Kupfer  stäbe waren<B>2,13</B> mm dick, 14,6 mm breit und  <B>76</B> cm lang.

   Zufolge des Schrägschnittes des  Isoliermaterials ergab sich ein Winkel der       Glaskettfäden    mit der     Längsaxe    jedes Stabes    von angenähert 450. Die bewickelten Kupfer  stäbe wurden dann mit halber     Überlappung     mit     eineni        Glasgewebestreifen    24 bewickelt,  der eine Dicke von<B>0,13</B> mm     und    eine Breite  von 25,4 mm besass und mit einem     Organo-          polysiloxanharz    imprägniert worden war.

    Letzteres enthielt     C6H5CH3,9i0,        C6H5S'01.5     und     CI-I3#'3'01.5-Einheiten.    Der bewickelte  'Körper wurde während<B>10</B> Minuten bei 2000<B>C</B>  und unter einem Druck von annähernd<B>3,5</B>  atü in einer Form     gepresst.    Nach seiner Weg  nahme aus der Form wurde der Körper gemäss  der in     Fig.   <B>1-3</B> dargestellten Form der       Ankerspul-e    abgebogen. In der Isolation wurde  keine Zerstörung des     Zusaminenhanges    fest  gestellt, nicht einmal im Bereiche der schärf  sten Krümmung.

   Die     dielektrische    Festigkeit  wurde an verschiedenen Punkten der Wick  lung<B>,</B> und zwar auch an     Krümmungsstellen,     bestimmt. Die Prüfung geschah nach den  <B>vom</B> amerikanischen     Materialprüfungsverband          (ASTM)   <B>f</B>estgelegten Verfahren<B>D -</B> 149<B>-</B> 44,  unter Verwendung von     Aluminiumfolienelek-          troden,    die die isolierte     Spulensei   <B>'</B>     te    an den  Versuchspunkten     unigaben.    Die einzelnen  Leiter wurden miteinander verbunden,

   und die       Präfspannung    wurde zwischen den Leitern  und den genannten Elektroden angelegt. Die       erhaltenenWerte    beliefen sich     auf10-10,61-,V     in. den     ungebogenen    Teilen der Wicklungsseite  und auf 10,2-10,4<B>kV</B> an den     Krümmung-          stellen,    wodurch erwiesen ist,     dass    die Isolation  beim Abbiegen des Körpers intakt. geblieben  war.  



  Die     dielektrisehe    Festigkeit zwischen den  einzelnen Leitern wurde erhalten durch An  legen der Prüfspannung zwischen dein Mittel  leiter und jedem der beiden Aussenleiter. Die  erhaltenen Werte bewegten sieh von 3--4 kV  und gaben somit an,     dass    der Zusammenhang  der Isolation nicht beeinträchtigt worden ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPR-CCHE: I. Isoliertes elektrisches Leitergebilde, welches nach seinem Isolieren ohne Zerstören des Zusammenhanges der Isolation in eine ge wünschte Form abgebogen werden kann, ge kennzeichnet durch eine Anzahl von metaEi- sehen Leitern, die von einem kontinuierlichen, durch Wärme härtbaren Isolierband, dessen Breite gleich der Länge des isolierten Teils des Leiters ist, umgeben sind, welches Band eine Glasgewebelage aufweist, die einseitig mit einem nachgiebigen, vulkanisierbaren, elektrischen Isolationsmaterial überzogen ist, wobei die überzogene Isolierbandseite gegen wenigstens die eine Seitenfläche eines jeden der Leiter anliegt,

   die Glasgewebelage des Isolierbandes so angeordnet ist, dass die Glas- gewebefäden gegenüber der Leiterlängsaxe schräg liegen, wenigstens eine Lage Isolier band zwischen<B>je</B> zwei benachbarten Leitern angeordnet ist, der zuerst bewickelte Leiter des Gebildes allseitig das genannte Isol#ations- material berührt, und jeder zusätzliche Leiter wenigstens auf einer Seite die Glasgewebelage berührt.

   II. Verfahren zum Herstellen des Leiter gebildes nach Patentanspruch I, gekennzeich net durch folgende Schritte: Bewickeln einer Anzahl von metallenen Leitern mit einem kon tinuierlichen Isolierband, dessen Breite gleich der Länge des zu isolierenden Teils des Leiters ist, welches Band eine Glasgewebelage auf weist, die einseitig mit einem nachgiebigen, vulkanisierbaren, elektrischen Isolationsmate rial überzogen ist, wobei das Bewickeln so aus geführt wird"dass die überzogene Isolierband- seite gegen wenigstens die eine Seitenfläche jedes der in Bewicklung befindlichen Leiter liegt,

   die Glasgewebelage des Isolierbandes so angeordnet ist, dass sein Glasgewebe gegen- Über der Leiterlängsaxe schräg liegt, wenig stens eine Lage Isolierband zwischen<B>je</B> zwei benachbarte Leiter zu liegen kommt, der zu erst bewickelte Leiter des Gebildes allseitig das genannte Isolationsmaterial und jeder zu sätzliche Leiter wenigstens auf einer Seite die Glasgewebelage berührt; Erwärmen des Gebil- des auf eine zum Aushärten des Isolations materials genügende Temperatur und<B>Ab-</B> biegen des Gebildes in die gewünschte Form.

   UNTERANSPRUCHE: <B>1.</B> Leitergebilde nach Pat-entansprueh <B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, -dass die Glasgewebe- lage des senkrecht zu den Leitern aufgewiekel- ten Isolierbandes gegenüber den Leitern eine solche Schräglage einnimmt, dass die Gewebe- kettfäden mit der Leiterlängsaxe einen Winkel von 20-701> einschliessen. 2.

   Leitergebilde nach Patentanspr-Lieh <B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass das Isolations material ein Siloxangummi ist. <B>3.</B> Leitergebilde nach Patentansprueh I, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit. einem Bindeharz getränktes Glasgewebeband das Isolierband umgibt. 4. Leitergebilde nach Unteranspruch<B>3,</B> da durch gekennzeichnet, dass, das Bindeharz ein Organosiloxanharz ist.

   <B>5.</B> Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass ein Isolierband mit einer Glas(Yewebeiige senkrecht za den Leitern aufgewickelt wird, bei welchem die Glas- gewebelagge in einer solchen Schräglage gegen über der Längsrichtung des Bandes angeord net ist, dass die Ketdäden der Glasgewebelage mit der Leiterlängsaxe einen Winkel ein schliessen, welcher zwischen 20 und<B>700</B> liegt.

   <B>6.</B> Verfahren nach Patentansprueh II, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolations- materi#al ein Siloxangummi ist. <B>7.</B> Verfahren nach Patentanspriieh II, dadurch gekennzeichnet, dass das bewiekelte Gebilde vor seinem Erwärmen mit einem mit einem Bindeharz getränkten Glasgewebe- streifen umwickelt wird.

   <B>8.</B> Verfahren nach Unteransprueh <B>7,</B> da durch gekennzeichnet, dass das Bindeharz ein Organosiloxanhar7 ist.