DE10256760A1 - Insulating varnish applying method for electric machine windings, involves using specific plate or block having recesses/depressions such that varnish remains in depressions until pressed by pressure plug for transfer to conductive element - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen wenigstens einer Schicht aus Isolierlack auf ein elektrisch leitendes Element, insbesondere auf ein Wicklungselement einer elektrischen Maschine.The invention relates to a method for applying at least one layer of insulating varnish to an electrical one conductive element, in particular on a winding element of an electrical Machine.
Die Oberflächen der meisten elektrisch leitenden Elemente werden nach ihrer Fertigstellung mit Beschichtungen versehen. Die Beschichtung hat die Aufgabe, das Element gegen Witterungseinflüsse oder Verschleiß zu schützen und ihm zusätzlich das gewünschte Erscheinungsbild wie Farbe, Struktur oder Glanzgrad zu verleihen. In der Elektrotechnik werden Beschichtungen mit geringer elektrischer Leitfähigkeit bzw. hohem elektrischen Widerstand verwendet, um die elektrisch leitenden Elemente gegeneinander und/oder gegen Erde zu isolieren sowie vor Berührung zu schützen. Diese Beschichtungen bestehen in den meisten Fällen aus Polymeren, insbesondere aus so genannten Isolierlacken, und werden in dünnen Schichten von meist 0,001 bis 0,1 mm Dicke aufgebracht. Die Isolierlacke müssen hierbei auf dem zu beschichtenden, elektrisch leitenden Element gut haften und eine porenfreie Schicht bilden.Most electrical surfaces conductive elements are covered with coatings after their completion Mistake. The purpose of the coating is to protect the element against weather influences or Wear too protect and him in addition the wished To give appearance such as color, structure or degree of gloss. In electrical engineering, coatings with low electrical conductivity or high electrical resistance used to make the electrical to isolate conductive elements from one another and / or from earth as well as from touch to protect. In most cases, these coatings consist of polymers, in particular from so-called insulating varnishes, and are in thin layers of mostly 0.001 to 0.1 mm thick applied. The insulating varnishes must be on the electrically conductive element adhere well and a non-porous layer form.
Üblicherweise werden Isolierlacke aus dem flüssigen Zustand auf das zu beschichtende, elektrisch leitende Element aufgetragen und anschließend getrocknet und/oder gehärtet. Es ist bekannt, ein elektrisch leitendes Element dadurch mit einer Schicht aus Isolierlack zu versehen, dass es kurzzeitig in eine Isolierlack-Lösung getaucht wird. Nach dem Abtropfen des Isolierlackes erfolgt die Trocknung. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die auf dem elektrisch leitenden Element zurückbleibende Isolierlackschicht nur sehr ungleichmäßig verteilt ist und zur Nasenbildung neigt. Insbesondere sind vorhandene Kanten und Schrägen des elektrisch leitenden Elements meist nur ungenügend beschichtet.Usually are insulating varnishes from the liquid Condition applied to the electrically conductive element to be coated and subsequently dried and / or hardened. It is known to use an electrically conductive element To provide a layer of insulating varnish that it briefly in a Insulating solution is dipped. After the insulating varnish has drained off, the Drying. The disadvantage of this method is that the on the electrically conductive element remaining Insulating varnish layer is only very unevenly distributed and for nasal formation inclines. In particular, existing edges and slopes of the electrically conductive element mostly insufficiently coated.
Ein Spezialfall zum Aufbringen der
Isolierlackschicht ist die anodische oder kathodische Elektrotauchlackierung,
bei der unter Anlegung eines elektrischen Gleichstromfeldes die
elektrochemische Abscheidung des speziell hierfür konzipierten Isolierlackes
auf dem elektrisch leitenden Element erfolgt. Ein anodisches Elektrotauchlackverfahren
zur Herstellung eines isolierten Metallteils ist aus der
Es hat sich außerdem als Nachteil herausgestellt, dass auf diese Weise immer nur die gesamte Oberfläche des eingetauchten Elements mit Isolierlack beschichtet werden kann. Bestimmte Stellen, die beispielsweise wegen einer nachfolgenden Schweißung keine Isolierlackschicht aufweisen dürfen, müssen durch eine aufwendige und kostenintensive Reinigung wieder von der Isolierlackschicht befreit werden. Dies geschieht üblicherweise durch Bürsten oder Laserreinigen.It also turned out to be a disadvantage that this way only the entire surface of the immersed element can be coated with insulating varnish. Certain places, for example because of a subsequent one welding must not have an insulating varnish layer, must be through a complex and costly cleaning of the insulating varnish layer again be freed. This usually happens by brushing or laser cleaning.
Weiterhin hat sich in Versuchen gezeigt, dass insbesondere L- und U-förmige Kupferelemente, die zur Wicklung einer elektrischen Maschine verschaltbar sind, nur unter großem Aufwand durch ein Elektrotauchlackverfahren beschichtet werden können, wobei die erhaltene Isolierlackschicht den Anforderungen an eine gleichmäßige Verteilung, insbesondere an den vorhandenen Kanten, nicht gerecht wird. Während bei üblichen elektrischen Maschinen, wie Motoren und Generatoren, einfach zu beschichtende Rund- und Profildrähte verwendet werden können, ist dies bei L- und U-förmigen Kupferelementen, die beispielsweise in einem in der Fachwelt unter der Bezeichnung ISAD-Asynchronmaschine bekannten Asynchron-Elektromotor Verwendung finden, nicht möglich.Experiments have also shown that especially L and U shaped Copper elements that can be interconnected to wind an electrical machine are, only under great Effort can be coated by an electrocoating process, with the insulating varnish layer obtained meets the requirements for an even distribution, especially on the existing edges. While with usual electrical Machines, such as motors and generators, are easy to coat Round and profile wires used can be this is for L and U shaped Copper elements, for example, in one in the professional world the designation ISAD asynchronous machine known asynchronous electric motor Can not be used.
Bei dem herkömmlichen Elektrotauchlackverfahren müssen die L- und U-förmigen Kupferelementen zunächst zum Herstellen eines elektrischen Kontakts auf geeignete Gestelle aufgehängt werden. Hierzu ist aber eine Bohrung in den Kupferelementen notwendig, die nachteilig zur Gratbildung neigt. Nachteilig ist außerdem, dass die Isolierlackschicht an einigen Stellen, die für eine spätere Schweißung erforderlich sind, wieder aufwendig entfernt werden muss. Dies macht das Elektrotauchlackverfahren insgesamt sehr kostenintensiv.In the conventional electrocoating process have to the L and U shaped Copper elements first for making electrical contact on suitable frames suspended become. This requires a hole in the copper elements, which tends to form burrs. Another disadvantage is that the insulating varnish layer in some places, which is required for later welding are time-consuming to remove. This is what the electrocoating process does overall very expensive.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen wenigstens einer Schicht aus Isolierlack auf ein elektrisch leitendes Element, insbesondere auf ein Wicklungselement einer elektrischen Maschine, anzugeben, bei dem die Schicht aus Isolierlack mit vorgegebenen Abmessungen auf das elektrisch leitende Element aufgetragen werden kann, wobei die Isolierlackschicht gegebenenfalls Aussparungen aufweisen kann.Based on this state of the art the invention is based on the object of a method for application at least one layer of insulating varnish on an electrically conductive Element, in particular on a winding element of an electrical Machine to specify where the layer of insulating varnish with specified Dimensions are applied to the electrically conductive element can, the insulating lacquer layer optionally having cutouts can.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Aufbringen wenigstens einer Schicht aus Isolierlack auf ein elektrisch leitendes Element, insbesondere auf ein Wicklungselement einer elektrischen Maschine, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This task is done in a process for applying at least one layer of insulating varnish to a electrically conductive element, in particular on a winding element an electrical machine, by the characteristic features of claim 1 solved. Further developments and advantageous refinements result from the subclaims.
Erfindungsgemäß wird der Isolierlack durch Tampondruck auf das elektrisch leitende Element aufgebracht, wobei sich nach Trocknung und/oder Härtung des Isolierlacks eine Schicht bildet, die im Vergleich zu herkömmlichen Isolierlackschichten selbst an vorhandenen Schrägen und Kanten gleichmäßiger verteilt ist und keine Poren aufweist. Außerdem werden nur die Bereiche des elektrisch leitenden Elements mit Isolierlack bedruckt, an denen eine derartige Beschichtung gewünscht bzw. sinnvoll ist. Dadurch wird vermieden, dass Stellen, die keine Isolierlackschicht aufweisen dürfen, nachträglich aufwendig entlackt werden müssen. Damit das Aufbringen der wenigstens einen Schicht aus Isolierlack mit dem gewünschten Ergebnis erfolgt, wird erfindungsgemäß das für sich bekannte Tampondruckverfahren eingesetzt.According to the insulating varnish Pad printing applied to the electrically conductive element, wherein after drying and / or curing of the insulating varnish forms a layer, which compared to conventional Insulating lacquer layers evenly distributed on existing slopes and edges is and has no pores. Besides, only the areas of the electrically conductive element printed with insulating varnish on which such a coating is desired or makes sense. This will avoid jobs that don't May have insulating varnish layer, later need to be painstakingly stripped. So that the application of the at least one layer of insulating varnish with the desired one The result is the pad printing process known per se according to the invention used.
Der Tampondruck ist ein indirektes Tiefdruckverfahren und wird zur optischen Gestaltung verschiedener Güter verwendet. Nahezu unabhängig von Form und Oberflächenstruktur können verschiedenste Materialien mit Logos, Firmenschriftzügen, Markierungen oder Bildern bedruckt werden. So ist es möglich, konkave, konvexe oder andere gekrümmte Oberflächen zu bedrucken, wobei sich die Druckbilder des Tampondruckverfahren durch klare Konturen, glatte Oberflächen und sehr gute Farbbrillanz auszeichnen.Pad printing is indirect Gravure printing and is used for the optical design of various Goods used. Almost independent of shape and surface structure can various materials with logos, company lettering, markings or images can be printed. So it is possible to be concave, convex or other curved surfaces to be printed, the print images of the pad printing process due to clear contours, smooth surfaces and very good color brilliance distinguished.
Wesentliches Element des Tampondruckverfahrens ist der Drucktampon, der auch als Druckstempel oder Druckballen bezeichnet wird. Bekannte Drucktampons bestehen aus einem gummiähnlichem Material, vorzugsweise aus Silikonkautschuk, und sind zylindrisch oder quaderförmig ausgebildet. Die Fläche des Drucktampons, welche die Farbe aufnimmt, ist vorzugsweise gewölbt und läuft besonders bevorzugt zur Mitte hin spitz zu, um Lufteinschlüsse während des Druckvorgangs zu verhindern. Die Aufgabe des Drucktampons ist die Übertragung eines Druckbildes vom Klischee auf die zu bedruckende Oberfläche. Das Klischee ist eine Stahl- oder Kunststoffplatte, in deren Oberfläche das zu druckende Druckbild eingeätzt ist.Essential element of the pad printing process is the printing pad, which can also be used as a printing stamp or printing pad referred to as. Known pressure pads consist of a rubber-like Material, preferably made of silicone rubber, and are cylindrical or cuboid educated. The area of the printing pad, which takes up the color, is preferably curved and runs particularly well preferably pointed towards the center to avoid air pockets during the printing process prevent. The task of the pressure pad is the transfer a print image from the cliché on the surface to be printed. The Cliché is a steel or plastic plate, in the surface of which the Etched print image to be printed is.
Der Druckvorgang beginnt damit, dass aus einem Vorratsbehälter Farbe entnommen und auf die Oberfläche des Klischees gebracht wird. Anschließend senkt sich ein gehärtetes Stahl-Rakelmesser auf die Oberfläche des Klischees und streicht derart über die Oberfläche, dass nur noch die Druckfarbe in den geätzten Vertiefungen zurückbleibt. Nach diesem so genannten Rakelvorgang wird der Drucktampon über das Klischee geführt, auf das Klischee gedrückt und verformt, wobei er die Farbe aus den eingeätzten Vertiefungen des Klischees übernimmt. Der Farbfilm befindet sich daraufhin auf der Unterseite des Drucktampons, der anschließend über die zu bedruckende Oberfläche geführt wird. Der Drucktampon wird dann auf die zu bedruckende Oberfläche gedrückt, verformt sich und gibt das an ihm haftende Druckbild an die zu bedruckende Oberfläche ab. Der Farbfilm bleibt hierbei auf der zu bedruckenden Oberfläche haften.The printing process begins with that from a storage container Color removed and placed on the surface of the cliché becomes. Subsequently lowers a hardened one Steel doctor knife on the surface of the cliché and strokes the surface in such a way that only the printing ink remains in the etched depressions. After this so-called doctoring process, the printing pad is placed over the Cliché, pressed on the cliché and deformed, taking the color from the etched recesses of the cliché. The color film is then on the underside of the printing pad, who then on the surface to be printed guided becomes. The printing pad is then pressed onto the surface to be printed, deformed itself and releases the print image adhering to it onto the surface to be printed. The ink film adheres to the surface to be printed.
Erfindungsgemäß ermöglicht der Tampondruck das Aufbringen wenigstens einer Schicht aus Isolierlack auf ein elektrisch leitendes Element, insbesondere auf ein Wicklungselement einer elektrischen Maschine, wobei die Abmessungen der Isolierlackschicht, insbesondere deren Form und Dicke, vorgegeben werden können. Dies wird zum einen dadurch erreicht, dass das Klischee mit entsprechenden Vertiefungen, welche die Form und die Dicke der aufzudruckenden Isolierlackschicht bestimmen, versehen ist. Zum anderen lässt sich eine bestimmte Schichtdicke aber auch dadurch erreichen, dass mehrere Druckvorgänge nacheinander durchgeführt werden, wobei auf eine erste bereits getrocknete und/oder gehärtete Schicht aus Isolierlack eine weitere Schicht aus Isolierlack aufgedruckt wird, usw.According to the invention, pad printing enables this Applying at least one layer of insulating varnish to an electrical conductive element, in particular on a winding element of an electrical Machine, the dimensions of the insulating varnish layer, in particular whose shape and thickness can be specified. On the one hand, this becomes achieved that cliché with appropriate recesses which determine the shape and thickness of the insulating lacquer layer to be printed, is provided. Second, lets a certain layer thickness can also be achieved by the fact that multiple prints carried out one after the other be, with a first already dried and / or hardened layer another layer of insulating varnish is printed from insulating varnish will, etc.
Damit ist es möglich, auf eine Oberfläche eines elektrisch leitenden Elements eine gleichmäßige und porenfreie Schicht aus Isolierlack aufzubringen, die insbesondere die gesetzlichen Anforderungen hinsichtlich der elektrischen Isolierwirkung bzw. Spannungsfestigkeit erfüllt. Vorzugsweise sind hierzu mehrere Schichten aus Isolierlack auf das elektrisch leitende Element aufgedruckt.This makes it possible to apply a surface to a electrically conductive element a uniform and non-porous layer apply from insulating varnish, in particular the legal Requirements with regard to the electrical insulation effect or Dielectric strength met. For this purpose, preferably several layers of insulating lacquer are applied to the printed electrically conductive element.
Es hat sich außerdem als besonders vorteilhaft gegenüber den herkömmlichen Verfahren herausgestellt, dass auch vorhandene Kanten und Schrägen des elektrisch leitenden Elements gleichmäßig und porenfrei mit Isolierlack bedruckt werden können.It has also proven to be particularly beneficial across from the conventional Process highlighted that existing edges and slopes of the electrically conductive element evenly and non-porous with insulating varnish can be printed.
Als Isolierlack eignen sich elektrisch isolierende Farben, Lacke, Harze (beispielsweise auf Epoxidharz-, Polyester-, Siliconharz- oder Polyurethanbasis) oder Pasten, die mittels Tampondruck verarbeitbar sind und eine Durchschlagfestigkeit (Prüfung nach jeweils gültiger VDE-Vorschrift) größer/gleich 10 kV/mm aufweisen.Electrical are suitable as insulating varnish insulating paints, varnishes, resins (e.g. on epoxy resin, Polyester, silicone resin or polyurethane base) or pastes can be processed by pad printing and have a dielectric strength (Exam after each valid VDE regulation) greater / equal 10 kV / mm.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Trocknung und/oder Härtung des aufgedruckten Isolierlacks durch Hitze, vorzugsweise in Form von Heißluft, durch Strahlung, vorzugsweise in Form von IR- oder UV-Strahlung, oder durch elektrische Energie, vorzugsweise in Form von Induktionswärme, erfolgt.A further development of the invention stipulates that the drying and / or curing of the printed insulating varnish by heat, preferably in the form of hot air, by radiation, preferably in the form of IR or UV radiation, or by electrical energy, preferably in the form of induction heat.
Als Wicklungselemente einer elektrischen Maschine, insbesondere einer ISAD-Asynchronmaschine, werden vorzugsweise L- oder U-förmige Kupferelemente verwendet. Diese Wicklungselemente konnten bisher nur durch sehr aufwendige Verfahren mit einer Isolierlackschicht versehen werden, wobei insbesondere an vorhanden Kanten und Schrägen der Isolierlackauftrag ungleichmäßig und auch nicht von Dauer war. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden L- oder U-förmige Wickelungselemente aus Kupfer erhalten, die auch an ihren Kanten und Schrägen eine dauerhafte, gleichmäßige und porenfreie Isolierlackschicht aufweisen.As winding elements of an electrical Machines, particularly an ISAD asynchronous machine, are preferred L or U shaped Copper elements used. So far, these winding elements could only provided with an insulating varnish layer by very complex processes be, in particular on existing edges and slopes of the Insulation varnish applied unevenly and was not permanent either. By the method according to the invention become L-shaped or U-shaped Winding elements obtained from copper, which also on their edges and slopes a permanent, even and have non-porous insulating varnish.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der auf das elektrisch leitende Element aufzubringende Isolierlack derart ausgewählt wird, dass dieser nach Trocknung und/oder Härtung eine thermische Beständigkeit von bis zu 180 °C, kurzzeitig auch bis zu 200 °C aufweist. Erstmals ist es möglich, auch Isolierlacke zu verwenden, die mit herkömmlichen Verfahren nicht auf die elektrisch leitenden Elemente aufgetragen werden konnten. Vorzugsweise wird der auf das elektrisch leitende Element aufzubringende Isolierlack hierbei so ausgewählt, dass dieser nach seiner Trocknung und/oder Härtung auch bei thermischer Belastung nicht spröde wird.An advantageous embodiment of the invention provides that the insulating varnish to be applied to the electrically conductive element is selected in such a way that after drying and / or curing it is thermally resistance of up to 180 ° C, briefly up to 200 ° C. For the first time, it is now possible to use insulating varnishes that could not be applied to the electrically conductive elements using conventional methods. The insulating lacquer to be applied to the electrically conductive element is preferably selected so that it does not become brittle after it has dried and / or hardened, even under thermal stress.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Form einer tabellarischen Zusammenstellung der für ein gutes Beschichtungsergebnis erforderlichen Verfahrensparameter dargestellt.The invention is explained below of an embodiment in the form of a tabular compilation of the for a good one Coating result required process parameters shown.
Mit diesen Verfahrensparametern können L- und U-förmige Kupferelemente bedruckt werden, die anschließend zur Wicklung einer ISAD-Asynchronmaschine verschaltet werden.With these process parameters, L- and U-shaped Copper elements are printed, which are then used to wind an ISAD asynchronous machine can be connected.
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