DE1018490B

DE1018490B - Mehrschichtige Kunststoffummantelung fuer elektrische Spulen oder Wicklungen

Info

Publication number: DE1018490B
Application number: DEH15511A
Authority: DE
Inventors: Robert Hanning
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-02-25
Filing date: 1953-02-25
Publication date: 1957-10-31

Description

Mehrschichtige Kunststoffummantelung für elektrische Spulen oder Wicklungen Für viele Gebiete der Elektrotechnik werden elektrische Spulen benötigt, die gegen Feuchtigkeit, Stöße und Schläge geschützt sind. Für die Lebensdauer dieser Spulen ist es ferner wichtig, daß sich ihre Windungen im Betrieb nicht bewegen können, denn beim Ein- und Ausschalten der Spule wirken auf die Drähte durch die elektromagnetische Induktion erzeugte Kräfte, die eine mechanische Bewegung der einzelnen Leitungsdrähte herbeizuführen suchen. Könnte diese mechanische Bewegung eintreten, so würden sich die Drähte gegeneinander reiben und damit die gegenseitige Isolation verschlechtern. Endlich werden die elektrischen Spulen beim Betrieb abwechselnd warm und kalt, was ein zusätzliches Arbeiten der Spulen infolge der Wärmeausdehnung zur Folge 'hat. Wird dieses Arbeiten der Spule nicht genügend unterbunden, so tritt bei Erwärmung bzw. Abkühlung Luft ein und aus, wodurch ebenfalls der Isolationswiderstand erheblich herabgedrückt wird. Auch die Größe der Wärmeabfuhr ist von Wichtigkeit, da die Leistungsaufnahme der Spulen bei günstigcn Abkühlungsverhältnissen erheblich gesteigert werden kann.
Bisher wurden solche elektrischen Spulen in wasserdichten Rotguß- oder Blechgehäusen mit Vergußmasse angeordnet, jedoch würden hierdurch keine Spulenumhüllungen erzielt,. insbesondere auch nicht für Wechselstromspulen, die, allen aufgezählten Anforderungen entsprechen, da. ein Metallgehäuse wegen der Induktionsverkettung -nur mit Vorsicht anwendbar ist. weil Metallgehäuse praktisch einekurzgeschlossene Windung darstellen. -Für Spulen für Wechselstromhuhmagnete oder -schaltschützen oder -relais gilt das gleiche, so daß gerade für dieses Gebiet Spulengehäuse bzw. isolierende Spulenummantelungen dringenderwünscht sind, die allen vorstehend aufgezählten Forderungen gerecht werden. Es ist zwar schon bekannt, die Spulenwicklungen mit einer elastischen Kunststoffschicht zu' umgeben, bestehend aus einer inneren, den Windungen der Spule benachbarten, verhältnismäßig dünnen Schicht aus weniger elastischem aber elektrisch. festerem Werkstoff und aus einer höher elastischen; aber elektrisch weniger festen Schicht. Mit dieser mehrschichtigen Ummantelung wird wohl eine gute elektrische Isolation auch bei der Bewegung der einzelnen Leitungsdrähte gegeneinander erreicht. Eine gute Wärmeableitung und ein Schutz gegen äußere Beanspruchungen ist aber nicht gewährleistet. Es ist ferner bekannt, einen Leiter mit einer doppelten Lackschicht zu versehen, und zwar mit einer dünnen Grundschicht aus einem hitzebeständigen und elektrisch hochwertigen Lack und einer äußeren Deckschicht aus einem Füllmittel enthaltenden Lack höherer Wärmeableitfähigkeit. Dadurch wird wohl ein einzelner Leiter mit guter Isolation und Wärmeableitfähigkeit geschaffen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine ganze Spule oder Wicklung zu schaffen, bei der es neben der elektrischen Isolierung und der Wärmeableitung auch darauf ankommt, daß die Reibung benachbarter Windungen verhindert wird und daß die Spule in ihrer Gesamtheit vor dem Eindringen von Feuchtigkeit, vor Stößen und Schlägen geschützt wird bzw. daß vorkommende derartige äußere Beanspruchungen die Spule nicht beeinträchtigen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrschichtige Ummantelung aus Kunststoffen auf der Basis von ungesättigten Polyesterharzen für elektrische Spulen und Wicklungen, wobei eine innere, den Windungen der Spule benachbarte, verhältnismäßig dünne Schicht eine hohe elektrische Isolierfähigkeit besitzt und darüber mindestens eine weitere angeordnet ist. Erfindungsgemäß folgen bei dieser Ummantelung der inneren Schicht eine mittlere mit guter Wärmeleitfähigkeit und dieser eine äußere mit hoher mechanischer Festigkeit und großer Oberflächenhürte, wobei die gewünschten Eigenschaften in bekannter Weise durch Zugabe von Füllstoffen erzielt werden. Dadurch erderreicht, daß die im Spulenkörper entwickeIte Wärme rasch nach außen abgeleitet wird. Die äußerste Schicht mit ihrer hohen mechanischen Festigkeit und großen Oberflächenhärte verleiht der ganzen Spule einen verstärkten Halt und schützt sie gegen mechanische Beanspruchung von außen her und vor Beschädigungen aller Art. Da die Gestaltung der Spulen, ihre Anwendung und ihre Beanspruchung sehr unterschiedlich ist, richtet sich die Gestaltung der Ummantelung nach den jeweiligen Verhältnissen. Im einen Extremfall können die Schichten mit guter Wärmeleitfähigkeit und 'hoher mechanischer Festigkeit zu einer einzigen Schicht vereinigt werden, wobei die Füllstoffe je nach der gewünschten Isolation, dem Temperaturgradienten und der mechanischen Festigkeit gegeneinander abgestimmt sind. Im anderen Extremfall können mehrere mittlere oder äußere Schichten angeordnet werden. Dabei werden die Eigenschaften der aufeinanderfolgenden Schichten zweckmäßig schrittweise aufeinander abgestimmt, beispielsweise von innen nach außen zunehmende Wärmeleitfähigkeit und später mechanische Festigkeit bei abnehmender Isolationsfähigkeit. Es ist bereits bekannt, die Kunststoffummantelung als Mittel zur Verbindung oder Halterung von Einzelteilen, wie Spulenanschlüssen, zu verwenden. Die mehrschichtige Ummantelung gibt die Möglichkeit, die jeweils günstigste Schicht dafür zu benutzen, also in den Fällen, bei denen es auf eine gute elektrische Isolierung ankommt, die innere Schicht, in den Fällen der reinen Befestigung die äußere Schicht.
Weitere Einzelheiten werden für einige Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung erläutert. Es bedeutet Abb. 1 die Hälfte einer vielseitig verwendbaren elektrischen Spule im Querschnitt, Ab, 2 die Feldspule eines elektrischen Bahnmotors, Abb.3 eine elektrische Spule im Querschnitt mit einer Kabelausführung, Abb. 4 eine elektrische Spule mit einer in der hochisolierenden innersten Schicht eingegossenen Kabelanschlußklemme, Abb. 5 die Spule für einen Elektromagneten, die mit dem lamellierten Eisenkern zu einer Einheit vergossen ist.
In allen Ausführungsbeispielen ist die Spule 1, die aus einzelnen gegeneinander isolierten Drähten gebildet ist, von. der Schicht 2 aus elektrisch gut isolierendem Kunststoff umgeben. Die mittlere Schicht mit hcher Wärmeleitfähigkeit und die äußere Schicht mit hoher mechanischer Festigkeit sind der Einfachheit halber als eine Schicht dargestellt und mit 3 bezeichnet. Wenn bei der Spule, wie in Abb. 1 gezeigt ist, zur Dämpfung der beim An- und Abschalten entstehenden Induktionsspannungen um die Kunststoffummantelung 3 eine zweiteilige Dämpferwicklung 9, 10 aus Metallblech gelegt ist, die einen zusätzlichen Schutz gegen Schlag und Stoß bildet, braucht an den vom Metall umgebenen Stellen die äußere mechanisch feste Schicht nicht so groß zu sein wie bei den Spulen der übrigen Ausführungsbeispiele nach den Abb.2 bis 5.
Eine Ausführung, bei der die Spule 1 auf dem Polkern, 6 sitzt, zeigt Abb.2. Die Verwendung der Kunststoffummantelung als Befestigungsmittel für Einzelteile zeigen die Abb.3 bis 5. Bei der Kabelausführung 4 der Spule nach Abb. 3 kommt es weniger darauf an, daß die Kabelausführung gut isoliert ist, sondern mehr darauf, daß sie fest verankert ist. In diesem Falle dient daher die äußerste Schicht hoher mechanischer Festigkeit als Verbindungsmittel. Bei der Spule nach Abb.4 sind die Spulenenden direkt mit den Anschlußklemmen 5 fest verbunden und damit stromführend. Als Verbindungsmittel dient daher hier die innere hochisolierende Schicht z. Bei dem Elektromagneten der Abb. 5 mit der Spule 1 und dem lamellierten Eisenkern 7 dient die hochisolierende Schicht 2 zugleich zur Verbindung der lamellierten Eisenbleche, indem sie die Bohrungen 8 der Bleche nietartig durchdringt. Dieser inneren Schicht 2 folgen wiederum die mittlere Sc'hic'ht mit der guten Wärmeleitfähigkeit und die Schicht mit der hohen mechanischen Festigkeit.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Mehrschichtige Ummantelung aus Kunststoffen auf der Basis von ungesättigten Polyesterharzen für elektrische Spulen und Wicklungen, wobei eine innere, den Windungen der Spule benachbarte, verhältnismäßig dünne Schicht eine hohe elektrische Isolierfähigkeit besitzt und darüber mindestens eine weitere angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der inneren Schicht eine mittlere mit guter Wärmeleitfähigkeit und dieser eine äußere mit hoher mechanischer Festigkeit und großer Oberflächenhärte folgen, wobei die gewünschten Eigenschaften in bekannter Weise durch Zugabe von Füllstoffen erzielt werden.
2. Mehrschichtige Ummantelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten mit guter Wärmeleitfähigkeit und hoher mechanischer Festigkeit zu einer einzigen vereinigt sind, wobei die Füllstoffe je nach der gewünschten Isolationsfähigkeit, dem Temperaturgradienten und der mechanischen Festigkeit abgestimmt sind.
3. Mehrschichtige Ummantelung nach Anspruch 1, wobei mehr als eine mittlere oder äußere Schicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß di@° Eigenschaften der aufeinanderfolgenden Schichten schrittweise aufeinander abgestimmt sind, beispielsweise von innen nach außen zunehmende Wärmeleitfähigkeit und mechanische Festigkeit bei abnehmender Isolationsfähigkeit.
4. Mehrschichtige Ummantelung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Kunststoff ummante-Jung zugleich als Mittel zur Verbindung oder Halterung von Einzelteilen dient, dadurch gekennzeichnet, daß in den Fällen, bei denen es auf eine gute elektrische Isolierung ankommt, die innere Schicht als Befestigungsmittel verwendet wird, während im den übrigen Fällen die äußere Schicht verwendet wird.
5. Mehrschichtige Ummantelung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Elektromagneten die Spule und der Eisenkern zu einer Einiheit ver- und umgossen sind, und daß die Nietlöcher der Blechlamellen mit dem bei der inneren, elektrisch gut isolierenden Schicht verwendeten Kunststoff ausgefüllt sind.