DE19644187A1

DE19644187A1 - Verfahren und Einrichtung zum Vorwärmen, Imprägnieren und Aushärten von Imprägniermitteln in Wicklungseinzelteilen sowie deren Baugruppen elektrischer Maschinen

Info

Publication number: DE19644187A1
Application number: DE1996144187
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Ing Sabinski; Bernd Drechsler
Original assignee: VEM ELEKTROANTRIEBE GmbH
Current assignee: VEM ELEKTROANTRIEBE GmbH
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 1998-04-30

Description

Stand der Technik

Es sind bereits die verschiedensten Verfahren zum Imprägnieren und Aushärten von elektrischen Wicklungen unter Ausnutzung der Erwärmung der Wicklung infolge der Stromwärme eines elektrischen Stromes durch die Wicklung bekannt. So wird in der DE 29 27 866 ein Verfahren zum Verbacken von Spulen mit thermoplastischer Kunststoffummantelung durch zeitlich begrenzte Stromstöße mit konstanter Spannung zur Erzeugung sogenannter Heizstromimpulse in Abhängigkeit von der Erwärmung der Spule beschrieben.

In der DE 33 23 154 wird ebenfalls ein Verfahren zum Imprägnieren von elektrischen Wicklungen beschrieben, welches die Stromwärme im Leiter der elektrischen Wicklung für die Vernetzungsreaktion der eingesetzten Harze und zum Trocknen der Wicklung nach dem Imprägnieren ausnutzt.

Auch in der DE 43 31 086 wird nach dem Tränken mit radikalisch polymerisierbaren Massen ein thermisches Härten der Wickelgüter durch das Anlegen von elektrischem Strom an die Wicklungen der Wickelgüter vorgenommen, wobei hier zusätzlich beim Härteprozeß oder danach noch ein Bestrahlen der freiliegenden Oberflächen der getränkten Wickelgüter mit einer energiereichen Strahlung erfolgt.

Kritik des Standes der Technik

Das Gelieren und Aushärten des Imprägniermittels wird gegenwärtig getrennt vom Imprägnierverfahren in separaten Einrichtungen, in Imprägnieranlagen und Trockenöfen ausgeführt. Beim Aushärteverfahren wird durch den elektrischen Leistungseintrag in elektrische Leiter oft mit zusätzlicher Unterstützung von weiteren Erwärmungsprinzipien, wie Strahlung oder anderen zusätzlichen Erwärmungsbaugruppen, außerhalb des Imprägnierbehälters die Aushärtung vorgenommen. Nachteilig ist hierbei, daß getrennte Einrichtungen für das Imprägnieren und Aushärten von Wicklungsteilen sowie deren Baugruppen erforderlich sind. Außerdem besteht die Gefahr, daß bei der Erwärmung dieser Baugruppen durch die Verminderung der Viskosität des Imprägniermittels der teilweise Austritt des Imprägniermittels aus dem Wicklungs-Isolations verband insbesondere im Bereich von geformten Wicklungsteilen erfolgt. Die daraus resultierende Möglichkeit der Bildung von Mikrohohlräumen führt zu einer Verminderung des Isolationswertes der Wicklung.

Bekannte Maßnahmen zur Minimierung bzw. Vermeidung dieser Mikrohohlräume sind z. B. chemische Stoffe zur Beschleunigung der Gelierung und Aushärtung, spezielle Abdeckmaterialien auf den Wicklungsoberflächen, z. B. durch den Einsatz von Deckbändern, das Versetzen der Wicklungsteile bzw. Baugruppen in Drehbewegung während der Aushärtung sowie die Verwirklichung großer Temperaturanstiege. Diese vorgenannten Verfahren erfordern eine äußerst exakte Einhaltung festgelegter technologischer Regime, da fertigungstechnische Abweichungen bzw. auftretende Störgrößen zu einer Reduzierung des Imprägniermittels im Wicklungs- und Isolationsverband und letztlich zur Zunahme von Mikrohohlräumen führen.

Bei den derzeitigen Imprägnierverfahren wird das gesamte Imprägniermittel so erwärmt, daß bei einem entsprechenden Temperaturanstieg die Viskosität des Imprägniermittels sich soweit verringert, das ein Eindringen des Imprägniermittels in die Wicklungseinzelteile möglich ist. Damit wird Energie verschwendet, da eigentlich nur der Teil des Imprägniermittels erwärmt werden muß, der die Wicklungseinzelteile durchdringen soll. Außerdem altert das Imprägniermittel durch die ständige Gesamterwärmung schneller.

Problem

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Vorwärmen, Imprägnieren und Aushärten von Imprägniermitteln in Wicklungseinzelteilen sowie deren Baugruppenelektrischer Maschinen einschließlich einer entsprechenden Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die die kritisierten Mängel des Standes der Technik, wie z. B. getrennte Einrichtungen für das Imprägnieren und Aushärten, daß das gesamte Imprägniermittel beim Imprägnieren auf die notwendig hohe Temperatur gebracht werden muß und ein hoher Materialeinsatz vorliegt, beseitigt und insgesamt eine Verbesserung der Isolation durch die Vermeidung von Mikrohohlräumen im Isolationsaufbau erreicht wird.

Erzielbare Vorteile

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß keine getrennte Einrichtungen für das Imprägnieren und Aushärten benötigt werden und damit eine Verminderung des Ausrüstungsumfanges erreicht wird; nur das Imprägniermittel erwärmt wird, welches das zu imprägnierende Wicklungseinzelteil umhüllt; durch das schnelle Gelieren nach oder während des Imprägnierprozesses noch im Imprägniermittel oder einem anderen flüssigen Hüllmedium die Qualität der Isolation wesentlich verbessert wird, da der Bildung von Mikrohohlräumen durch das Abtropfen des Imprägniermittels entgegengewirkt wird. Nach dem Gelieren können mehrere Bauteile gesammelt werden, die dann bei maximaler Auslastung der Härtekapazität ausgehärtet werden.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Beschreibung der Verfahrensschritte und der erfindungsgemäßen Einrichtung wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung stellt dar und zeigt das Prinzip der Einrichtung zum Imprägnieren und Aushärten von Wicklungseinzelteilen. Das Verfahren erfolgt in mehreren Etappen. In einer ersten Phase wird während des Imprägnierprozesses, der nach herkömmlicher Art und Weise durchgeführt werden kann, d. h., daß z. B. ein Vakuum erzeugt wird usw., durch einen elektrischen Leistungseintrag in die Wicklungseinzelteile der zu imprägnierenden Baugruppen 4 eine Erwärmung des anliegenden und sonst auf Normaltemperatur gehaltenen Imprägniermittels vorgenommen. Damit wird das Eindringen des Imprägniermittels in die Wicklungseinzelteile ermöglicht, ohne daß das gesamte Imprägniermittel auf die dazu notwendige Temperatur erwärmt wird.

In einer zweiten Phase erfolgt durch einen erhöhten elektrischen Leistungseintrag in die Wicklungseinzelteile sowie deren Baugruppen 4 unmittelbar nach dem Imprägnierprozeß aber noch im Imprägnierbehälter 1 und im Imprägniermittel unter Einhaltung der erforderlichen Temperaturbereiche eine Gelierung des Imprägniermittels. Hierdurch wird ein Abtropfen von Imprägniermittel aus dem Isolationsaufbau und damit der Bildung von Mikrohohlräumen entgegengewirkt.

In einer dritten Phase erfolgt die Aushärtung des Imprägniermittels durch ein Thermisches Rohr 8 nach DE 44 32 978.4 ebenfalls innerhalb des Imprägnierbehälters 1. Dazu ist jedoch vorzugsweise das Imprägniermittel aus dem Imprägnierbehälter 1 vorher in die Lagerbehälter zurückgeführt worden. Das Thermische Rohr 8 ist zusammen mit der Baugruppe 4 zur Kesselwand des Imprägnierbehälters 1 hin durch ein thermisches Isolierrohr 7 abgedeckt und zur Unterstützung des Erwärmungsprozesses erfolgt eine Luftumwälzung durch einen im Deckel 10 des Imprägnierbehälters 1 integrierten Axiallüfter 5. Dieser Axiallüfter 5 kann auch in einer zylindrischen Haube 6 integriert sein, welche das thermische Isolierrohr 7 abdeckt.

Zur besseren Ausnutzung bereits vorhandener Einrichtungen kann das Verfahren auch teilweise ab der zweiten oder dritten Phase in speziellen Aushärteeinrichtungen erfolgen oder das Gelieren in der zweiten Phase wird nach der Rückführung des Imprägniermittels in die Lagerbehälter durch ein anderes flüssiges Hüllmedium vorgenommen. Denkbar ist außerdem, daß das Thermische Rohr 8 durch den Einsatz eines heißen gasförmigen Hüllmediums ersetzt wird.

Die zu imprägnierenden Baugruppen 4 können innerhalb des Imprägnierbehälters 1 vor dem Imprägnierverfahren mittels eines Thermischen Rohres 8 vorgewärmt werden.

Die zur Durchführung des Verfahrens notwendige Einrichtung ist folgendermaßen aufgebaut. Der Imprägnier- und Aushärtebehälter 1, im Inneren mit einem Einsatzbehälter 9 versehen, verfügt über mehrere Durchführungen 2 für Anschlüsse zur elektrischen Erwärmung von Wicklungseinzelteilen und deren Baugruppen 4, zur Temperatursteuerung und Meßwerterfassung, sowie mehrere Anschlüsse 3 für die Zufuhr bzw. Rückführung für das Imprägniermittel und sogenannter Hüllmedien. Im Deckel 10 des Imprägnierbehälters 1 ist ein Axiallüfter 5 integriert. Der Imprägnierbehälter 1 muß dabei mindestens so groß sein, das ein entsprechendes Thermisches Rohr 8 und ein thermisches Isolierrohr 7 zwischen diesem mit der Baugruppe 4 und der Kesselwand eingeschoben werden kann. Der Axiallüfter 5 kann auch in einer zylindrischen Haube 6, die das thermische Isolierrohr 7 abdeckt, integriert sein.

Bezugszeichenliste

1

Imprägnierbehälter

2

Durchführungen für Anschlüsse zur elektrischen Erwärmung, zur Temperatursteuerung usw.

3

Anschlüsse für die Zufuhr bzw. Rückführung für das Imprägniermittel und anderer Hüllmedien

4

Wicklungseinzelteile und Baugruppen

5

Axiallüfter

6

zylindrische Haube

7

thermisches Isolierrohr

8

Thermisches Rohr

9

Einsatzbehälter

10

Deckel des Imprägnierbehälters

Claims

1. Verfahren zum Vorwärmen, Imprägnieren und Aushärten von Imprägniermitteln in Wicklungseinzelteilen sowie deren Baugruppen elektrischer Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in mehreren Etappen erfolgt, wobei

- in einer ersten Phase während des Imprägnierprozesses durch einen elektrischen Leistungseintrag in den Wicklungseinzelteilen sowie deren Baugruppen eine Erwärmung derselben erfolgt und gleichzeitig das allseitig anliegende auf Normaltemperatur gehaltene Imprägniermittel erwärmt wird und somit ein Eindringen des Imprägniermittels in die Wicklungseinzelteile bzw. deren Baugruppen ermöglicht wird, wobei der Imprägnierprozeß nach sonst herkömmlicher Art und Weise, aber ohne bzw. mit geringer Erwärmung des gesamten Imprägniermittels, erfolgt;
- in einer zweiten Phase eine Gelierung des Imprägniermittels in den Wicklungseinzelteilen sowie deren Baugruppen unmittelbar nach dem Imprägnierprozeß im Imprägnierbehälter und im Imprägniermittel durch einen erhöhten elektrischen Leistungseintrag in die Wicklungseinzelteile bzw. deren Baugruppen unter Einhaltung der erforderlichen Temperaturbereiche die Gelierung des Imprägniermittels vorgenommen wird und
- in einer dritten Phase die Aushärtung des Imprägniermittels mittels eines Thermischen Rohres nach DE 44 32 978.4, einem thermischen Isolierrohr zwischen dem Thermischen Rohr mit der auszuhärtenden Baugruppe und der Kesselwand und einer Luftumwälzung durch einen im Deckelbereich des Imprägnierbehälters integrierten Lüfter im Imprägnierbehälter erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu imprägnierenden Baugruppen im Imprägnierbehälter vor Durchführung der Verfahrensschritte nach Anspruch 1 mittels eines Thermischen Rohres vorgewärmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelieren nach der Rückführung des Imprägniermittels aus dem Imprägnierbehälter in die Lagerbehälter bzw. nach der Entnahme des Imprägniergutes aus dem Imprägnierbehälter mit einer hohen Temperaturanstiegsgeschwindigkeit, vorzugsweise in einem gasförmigen Hüllmedium, im oder außerhalb des Imprägnierbehälters erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelieren nach der Rückführung des Imprägniermittels aus dem Imprägnierbehälter in die Lagerbehälter mittels eines anderen zugeführten, flüssigen Hüllmediums bei einer geregelten Temperaturanstiegsgeschwindigkeit erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung als dritte Phase in einer separaten Aushärteeinrichtung erfolgt.

6. Einrichtung zum Vorwärmen, Imprägnieren und Aushärten von Imprägniermitteln in Wicklungseinzelteilen sowie deren Baugruppen in elektrischen Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägnier- und Aushärtebehälter (1) über mehrere Durchführungen (2) für Anschlüsse zur elektrischen Erwärmung von Wicklungseinzelteilen und deren Baugruppen (4), zur Temperatursteuerung und Meßwerterfassung, sowie mehrere Anschlüsse (3) für die Zufuhr bzw. Abfuhr für das Imprägniermittel und sogenannter Hüllmedien besitzt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägnier- und Aushärtebehälter (1) im Originaldeckel (10) einen herausnehmbaren Axiallüfter (5) oder in einer zylindrischen Haube (6) über einem Isolierrohr (7), welches zwischen Kesselwand und den Baugruppen (4) steht, einen Axiallüfter (5) besitzt.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägnier- und Aushärtebehälter (1) in seinen Abmessungen so groß ist, daß ein Thermisches Rohr (8) und thermisches Isolierrohr (7) zur Wärmebehandlung der Baugruppen (4) eingeschoben werden kann.