DE1690032B1 - Saugfaehiges schmiegsames isolierband - Google Patents

Description

• Die Spulenköpfe von Wicklungen, insbesondere großer elektrischer Maschinen, hat man vielfach durch Umwickeln der Spulenleiter mit saufgähigen Isolierbändern, die nachträglich mit Lack oder Harz getränkt werden, isoliert. Um diese Isolierung feuchtigkeitsbeständig zu machen und dem Spulenkopf eine gewisse mechanische Festigkeit zu geben, hat man diese Isolierbänder mit Harz im Vakuumverfahren getränkt und nach dem Tränken gehärtet. Diese Art der Imprägnierung ist mit einem erheblichen Aufwand an Einrichtungen und Arbeitszeit verbunden, insbesondere auch deshalb, weil man hierzu möglichst dünne, saugfähige Isolierbänder verwendet hat, da bei den bisherigen Ausführungen der Isolierbänder nur verhältnismäßig dünne Bänder eine ausreichende Anschmiegsamkeit an die Leiter aufweisen, die lufthaltige Falten oder Taschen in der Isolierumbandelung, die die Kapillarwirkung und damit die homogene Durchdringung der gesamten Isolierung mit Harz in Frage stellen, vermeiden.
• Für Isolierbänder werden saugfähige Stoffe aus Geweben, Vlies od. dgl. benutzt, die nachträglich mit Lack, Harz oder wachsähnlichen Stoffen imprägniert werden, um sowohl die Isolierfestigkeit als auch die mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
• Es ist auch bekanntgeworden (deutsches Gebrauchsmuster 1789 276), Isolierbänder aus Kunststoffvlies mit in Längsrichtung eingebetteten Kunststoffäden zur Vergrößerung der Zugfestigkeit, beispielsweise aus Terephthalsäure-Polyester, zu verwenden, wobei das Isolierband mit Kunstharz beschichtet oder imprägniert auf den Leiter gewickelt wird.
• Ein anderes bekanntgewordenes Isolierband (deutsches Gebrauchsmuster 1805 669) hat zwischen zwei Deckschichtbändern aus Kunststoffvlies ein zugbeanspruchbares Zwischenschichtband aus gewirkten Kunststoffäden. Das Gewirke ist zugbeanspruchbar und unlösbar mit den im Kunststoffvlies enthaltenen Bindefasern verschweißt. Ein solches mehrschichtiges und im Verhältnis zu einschichtigen Isolierbändern dickeres Isolierband benötigt weniger Lagen und damit weniger Arbeitszeit für die Umbandelung der Spulenleiter, jedoch ist im Vergleich zu einschichtigen, dünneren Isolierbändern eine Falten- oder Taschenbildung nicht auszuschließen, da die einzelnen Schichten miteinander über die ganze Oberfläche verteilt unlösbar verschweißt sind.
• Die Erfindung betrifft ein saugfähiges, schmiegsames und zugbeanspruchbares Isolierband, das aus zwei porösen Deckschichtbändern und mindestens einem dazwischen angeordneten, zusammendrückbaren, porösen Zwischenschichtband besteht. Es ist die Aufgabe gestellt, trotz gegebenenfalls einer noch größeren Zahl von Schichtbändern die Saugfähigkeit des Isolierbandes zu erhöhen und bei einfacher und schneller Handhabung des Isolierbandes beim Umwickeln der Spulenleiter mit Sicherheit eine falten- und taschenlose Umbandelung zu erhalten.
• Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß die beiden Deckschichtbänder aus mit Kettfäden versehenem, zugbeanspruchbarem Kunststoffvlies auf der Basis von Terephthalsäure-Polyester, Polyamid, Polyimid, Polyester-Polyimid u. dgl. und die Zwischenschichtbänder aus anorganischem Vliesmaterial (Glasfaservlies, Asbestfaservlies) bestehen und daß alle Schichtbänder des Isolierbandes im verarbeitungsbereiten Zustand lediglich an den Rändern miteinander verbunden, sind.
• Die einzelnen Schichtbänder von hoher Saugfähigkeit sind somit gegeneinander in ausreichendem Maße verschieblich, so daß sie sich bei der durch die Randverbindung ermöglichten erleichterten Umbandelung gut aneinander anpassen können, wodurch die Kapillarität der Isolierung an allen Stellen sichergestellt ist und das Imprägniermittel die Umbandelung hohlraum-und porenfrei ausfüllen kann. Die Dicke eines Isolierbandes nach der Erfindung ist vorzugsweise größer als 0,4 mm, was insbesondere dadurch erreicht wird, daß zwischen den beiden Deckschichtbändern mehrere Zwischenschichtbänder angeordnet sind.
• Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert: F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein saugfähiges, schmiegsames Isolierband nach der Erfindung; F i g. 2 und 3 zeigen in schematischer Darstellung eine Tränkvorrichtung für die Wickelköpfe, die mit einem Isolierband nach der Erfindung isoliert sind.
• Zwischen den beiden Deckschichtbändern 1 sind mindestens ein, insbesondere aber mehrere Zwischenschichtbänder 3 angeordnet, wobei alle Schichtbänder an den Rändern 3 mit einer zunächst thermoplastischen Kittmasse 5 zusammengehalten sind. Die verhältnismäßig dünnen Deckschichtbänder 1 bestehen vorzugsweise aus Kunststoffvlies auf der Basis von Terephthalsäure-Polyester, Polyamid, Polyimid, Polyester-Polyimid u. dgl. und sind zur Erhöhung der Zugfestigkeit mit längs verlaufenden Kettfäden 4 versehen. Die Zwischenschichtbänder sind von vergleichsweise größerer Dicke als die Deckschichtbänder und bestehen aus einem stark zusammendrückbaren anorganischen Vliesmaterial, wie Glasfaservlies, Asbestfaservlies u. dgl. Die thermoplastische Kittmasse 5 kann ein schmelzbares Bindeharz oder aber beispielsweise aus einer mit Füllstoffen und Harz gebildeten Kittmasse bestehen. Als besonders geeignetes Material für die Zwischenschichtbänder hat sich ein anorganisches Wirrvlies, insbesondere ein Glasfaserwirrvlies erwiesen, das mit wenig Schlichte gebunden ist. Unter Schlichte ist dabei eine dünne Verklebung der Wirrfasern zu verstehen, die die Durchlässigkeit dieser gebundenen Fasern für das Imprägniermittel nicht beeinträchtigt. Um eine besonders lückenlose und enge Umhüllung des mit dem Isolierband nach der Erfindung umgebenen Leiters zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, die Isolierbänder schrumpffähig zu machen, wozu die Kettfäden aus vorgereckten schrumpffähigen Fasern gebildet sind.
• Das wegen der Verwendung der angegebenen Materialien gut wärmebeständige Isolierband nach der Erfindung wird im trockenen Zustand, d. h. nicht imprägniert, unter mäßigem Zug überlappend auf die zu isolierenden Spulenleiter aufgebracht. Durch die Haftung der einzelnen Schichtbänder nur an ihren Rändern ist die für eine falten- und taschenfreie Aufbringung des Isolierbandes notwenige Längs- und Querverschiebbarkcit der einzelnen Schichtbänder gegeneinander ermöglicht, wobei ein Ausgleich etwaiger kleiner Falten an den Rändern dadurch ermöglicht wird, daß beim Vortrocknen der Isolierung für das Imprägnieren die thermoplastische Kittmasse aufweicht und die Schichtbänder sich dabei gegeneinander ausgleichen können. Es ist also zwischen den einzelnen Schichtbändern ein gewisser Dehnungsausgleich möglich. Mit dem Schmelzen bzw. dem Plastischwerden der Kittmasse schrumpft bei diesem Vortrocknungsprozeß das Isolierband und schmiegt sich eng und gleichmäßig an den Leiter an. Das hohlraum- und lufttaschenfrei aufgebrachte Isolierband kann dann mit Harz ohne Anwendung von Druck getränkt werden, wobei die gute Kapillarwirkung der Isolierung eine schnelle Durchtränkung bewirkt und danach ein Auslaufen dieses Tränkharzes beim Aushärten verhindert.
• Als besonders vorteilhaft haben sich für die Bildung eines Isolierbandes nach der Erfindung Deckschichtbänder mit einer Dicke von beispielsweise etwa 0,05 mm erwiesen. Die Zwischenschichtbänder aus vorzugsweise Glasfaserwirrvlies haben beispielsweise eine Dicke von 0,2 bis 0,3 mm. Dies ist für das gute Saugvermögen vonVorteil. Das Glasfaserwirrvlies derZwischenschichtbänder ist mit einem ganz geringen Anteil der erwähnten Schlichte verbunden.
• Das aus den Deck- und Zwischenschichtbändern bestehende Isolierband ist an den Rändern in einem Bereich von etwa 0,5 bis 1 mm Breite mit der thermoplastischenKittmassegebunden. Hierzu sind die Schichtbänder von gleicher Breite in der besagten Reihenfolge übereinandergelegt zu einer losen Bandrolle aufgerollt und die Bandrolle mit ihren Rollenstirnseiten beispielsweise auf eine mit geschmolzener Kittmasse dünn bedeckten Heizplatte gelegt und nach dem Tränken der Stirnseiten wieder entfernt. Man kann auch die zu Bandrollen zusammengerollten Bänder an ihren Rollenstirnseiten in dünner Schicht mit aus gelöstem Harz und Füllstoffen bestehender Kittmasse imprägnieren und nach dem Imprägnieren das Lösungsmittel des Harzes wieder entfernen, so daß in beiden Fällen ein Aufrollen der Bandrollen von selbst vermieden wird, jedoch unter leichtem Zug sich die Bandrolle abrollen läßt, wobei das Isolierband an den Rändern verklebt bleibt. Diese Verklebung ist trocken und hat somit beim Aufbringen des Isolierbandes auf den Leiter keinen nachteiligen Einffuß auf die leichte Verarbeitbarkeit. Außerdem ist durch das Verkleben der Bänder dafür gesorgt, daß die Zwischenschichtbänder nach außen abgekapselt sind, was bei Verwendung von Glasfaservliesen von Vorteil ist, da auf diese Weise Hautreizungen durch Glasstaub vermieden werden können.
• Vorzugsweise wird eine an sich bekannte, gering-fügig mehr als 50°/oige Überlappung des aufgewickelten Isolierbandes angewandt, wodurch an den Überlappungsstellen ein gewisses Überangebot an saugfähigem Isoliermaterial dargeboten wird und somit diese für die Isolierung etwas kritischen Stellen dadurch in ihrer dielektrischen Festigkeit erhöht werden.
• Zum Isolieren der Spulenköpfe elektrischer Maschinen unter Verwendung eines Isolierbandes nach der Erfindung kann- man vorteilhaft die Spulenköpfe mit dem Isolierband überlappt umwickeln und danach das Isolierband durch Wärmeeinwirkung bei gleichzeitigem Erweichen der Kittmasse an den Bandrändern auf die Leiter aufschrumpfen und danach das Blechpaket 7 gemäß F i g. 2 und 3 mit eingelegter Wicklung auf einer drehbaren Haltevorrichtung 8 anordnen, so daß sie durch flüssiges Tränkharz 9 bewegt wird. Dabei werden die Spulenköpfe fortschreitend vom äußeren Umfang zur Drehachse 10 hin mit Tränkharz benetzt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des- Blechpaketes, der Harzzulauf und die Viskosität des Tränkharzes sind vorteilhafterweise auf die Saugfähigkeit und Kapillarität der porösen Isolierung so abgestimmt, daß eine hohlraum-und porenfreie Isolierung erzielt wird. Nach dem Tränken wird die Anordnung, beispielsweise unter Drehung, in einem Ofen gehärtet. Es hat sich dabei ergeben, daß bei einem Isolierband mit einem spezifischen Gewicht von 0,35 g/ccm und einer Viskosität des Tränkharzes von etwa 1000 cP die Drehgeschwindigkeit des Blechpaketes mit der Wicklung etwa eine Vierteldrehung pro Minute und die Steiggeschwindigkeit des Harzes etwa 3 bis 5 mm/Min. betragen soll.
• Die langsame Drehgeschwindigkeit läßt überschüssiges Harz von der Oberfläche abtropfen, so daß eine Überspülung und Abkapselung der Wicklung. mit überschüssigem Harz und damit ein Lufteinschluß sicher vermieden wird.
• Aus den genannten Gründen ist auch die Steiggeschwindigkeit des Harzes auf die Sauggeschwindigkeit - des Bandes abgestimmt. Da das Harz am gesamten Umfang der Spulenköpfe radial vordringen kann, wird die Tränkzeit auf ein Minimum herabgesetzt. Wenngleich dank der guten Kapillarwirkung des getränkten Isolierbandes die Harzfüllung auch beim Aushärten im Ofen im Inneren des Bandes bzw. der Isolierung gehalten wird, so kann es jedoch vorteilhaft sein, das Blechpaket mit der Wicklung in bekannter Weise bis zum Gelieren des Harzes im Ofen rotieren zu lassen. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß das Harz an der Spulenkopfoberfiäche bleibt und somit auch zur besseren mechanischen Befestigung der Spulenkopfversteifungselemente beiträgt.
• Die Isolierung nach der Erfindung hat einen Verlustfaktoranstieg in Abhängigkeit von der Spannung ergeben, der geringer als 2 - 10-3 kV ist. Durch die innige Verklebung der Wicklungsisolierung und der Versteifungselemente bei der in kompakter Anordnung ausgehärteten Isolierung wird auch die mechanische Verfestigung und damit die Steifigkeit der Wickelköpfe beträchtlich verbessert. Es hat sich darüber hinaus gezeigt, daß die Isolierung nach der Erfindung wasserdicht ist.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Saugfähiges, schmiegsames und zugbeanspruchbares Isolierband, das aus zwei porösen Deckschichtbändern und mindestens einem dazwischen angeordneten, zusammendrückbaren, porösen Zwischenschichtband besteht, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die beiden Deckschichtbänder (1) aus mit Kettfäden (4) versehenem, zugbeanspruchbarem Kunststoffvlies auf der Basis vonTerephthalsäure-Polyester, Polyamid, Polyimid, Polyester-Polyimid u. dgl. und die Zwischenschichtbänder (2) aus anorganischem Vliesmaterial (Glasfaservlies, Asbestfaservlies) bestehen und daß alle Schichtbänder (1, 2) des Isolierbandes im verarbeitungsbereiten Zustand lediglich an den Rändern (3) miteinander verbunden sind.
2. 2. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtbandränder (3) durch eine zunächst schmelzbare oder thermoplastische Kittmasse (5) versiegelt sind.
3. 3. Isolierband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet; daß die Zwischenschichtbänder (2) aus mit wenig Schlichte gebundenem, anorganischem Wirrvlies, insbesondere aus Glasfaserwirrvlies, bestehen.
4. 4. Isolierband nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich -in Längsrichtung der Deckschichtbänder (1) erstreckenden Kettfäden (4) aus vorgereckten, schrumpfbaren Fasern gebildet sind.
5. 5. Isolierband nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Deckschichtbändern (1) mehrere Zwischenschichtbänder (2) angeordnet sind.
6. 6. Verfahren zur Herstellung eines Isolierbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtbänder von gleicher Breite in der besagten Reihenfolge übereinandergelegt zu einer losen Bandrolle aufgerollt und die Bandrolle mit ihren Rollenstirnseiten auf eine mit geschmolzener Kittmasse dünn bedeckten Heizplatte gelegt und nach dem Tränken der Stirnseiten entfernt wird.
7. 7. Verfahren zur Herstellung eines Isolierbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandrollen an ihren Rollenstirnseiten in einer dünnen Schicht mit aus gelöstem Harz und Füllstoffen bestehender Kittmasse imprägniert werden und daß danach das Lösungsmittel des Harzes entfernt wird. B. Isolierband nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das überlappend auf die Spulenköpfe (6) zu isolierender elektrischer Maschinen gewickelte Isolierband unter Wärmeeinwirkung durch Erweichen der Kittmasse an seinen Rändern freigegeben und auf die Leiter aufgeschrumpft, sodann mit Tränkharz imprägniert und danach getrocknet wird.