DE2342070C3

DE2342070C3 - Verfarhen zur Herstellung einer für dauernde Temperaturbeanspruchung über 250 C geeigneten Wicklungsisolation für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE2342070C3
Application number: DE19732342070
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. 8399 Ruhstorf Hoffmann
Original assignee: Loher GmbH
Current assignee: Loher GmbH
Priority date: 1973-08-20
Filing date: 1973-08-20
Publication date: 1982-02-04
Also published as: FR2241903B1; DE2342070B2; FR2241903A1; CH581401A5; DE2342070A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei thermischen Beanspruchungen von Wicklungen elektrischer Maschinen können Isolationssysteme, die zum Teil aus organischen Komponenten bestehen, nur bis zu einer Dauerbeanspruchung von 220 bis 230° C eingesetzt werden. Verschiedene Wicklungsarten von rotierenden elektrischen Maschinen für eine thermische Dauerbeanspruchung bis zu 230⁰C sind in der DE-AS 15 38 863 beschrieben. Die mögliche kurzzeitige Spitzenbelastung solcher Isolationssysteme liegt bei etwa 250⁰C Für die Isolierung von Wicklungen und für die Zusammensetzung des Leitermaterials sind zahlreiche Sondermaßnahmen erforderlich, wenn solche Elektromotoren thermischen Dauerbeanspruchungen über 250° C ausgesetzt werden.

In der DE-PS 17 63182 und im DE-GM 66 08 190 ist eine Wicklung für bei Temperaturen oberhalb 30O⁰C

ίο betriebene Elektromotoren beschrieben. Als Leiterwerkstoff für diese Wicklung wird oberflächenoxydiertes Aluminium mit einer Isolation aus hitzebeständigen anorganischen Stoffen verwendet Als Zuleitungen zu der Wicklung sind mehradrige Silberleiter vorgesehen,

deren Isolierung durch Glasfaserschläuche erfolgt

Dabei handelt es sich jedoch um eine Wicklung, die zylindrisch gewickelt und nicht in einem genuteten Ständer untergebracht ist

Ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs J angegebenen Art ist aus der US-PS 32 73 225 bekannt Danach sind besonders befriedigende Ergebnisse mit Lacken erzielt worden, die aus Polyäthylen-Terephthalat oder anderen Polyestern hergestellt waren. Der isolierte Leiter wird zu einer Wicklung verformt und die Wicklung wird solange auf eine über dem Pyrolysepunkt des organischen Harzes liegende Temperatur erhitzt daß die organische Substanz durch Pyrolyse vollständig aus der Umhüllung verflüchtigt wiid, so daß die geformte Wicklung nur noch mit der Glasfasergarn-Umspinnung isoliert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der mit anorganischem Fasermaterial isolierte Leiter mit einer Aufschlämmung aus einem organischen Lack überzogen, der mit mindestens einem feinverteilten Glas pigmentiert ist Nach der Verflüchtigung der organischen Substanz durch Pyrolyse wird der Leiter auf eine Temperatur erhitzt die über dem Schmelzpunkt eines der feinverteilten Gläser und unter dem Schmelzpunkt des anorganischen Fasermaterials liegt, so daß das anorganiscl.e Fasermaterial mit dem Glas umschmolzen wird. Der Druckschrift kann ferner entnommen weraen, daß ande^re aus organischen Polymerisaten bestehende Dielektrika, insbesondere die Polytetrafluoräthylene, zwar bei viel höheren Temperaturen beständig sind, doch ist es schwierig oder sogar unmöglich, diese Polymerisate in Form von dünnen Überzügen auf einen Magnetwicklungsdraht aufzubringen. Da fast alle kleinen kompakten elektromagnetischen Wicklungen, die für die Verwendung bei hohen Temperaturen hergestellt werden, mit aus organischen Polymerisaten bestehenden Dielektrika isoliert sind, bei Temperaturen um 200° C schmelzen oder geschädigt werden, liegt die höchste Temperatur, bei der speziell für den Betrieb bei hohen Temperaturen konstruierte Elektromotoren gefahrlos arbeiten können, bei etwa 185° C oder darunter.

Aus der US-PS 3192 309 ist eine Drahtisolierung für elektrische Wicklungen bekannt, die mit einer Glasfaser-Umspinnung versehen ist, die mit einer thermoplastischen Isoliermasse imprägniert ist, die mindestens 20% Siliconharz aufweist, und auf die eine dünne Polyesterfolie auf Terephthalat-Basis aufgebracht ist. Gemäß dieser Patentschrift verbleibt die Folie als Bestandteil der Leiterisolation auf dem Draht, und die Isoliermasse ist erst nach dem Herstellen der Wicklung einem Trocknungsprozeß zu unterziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, während des Herstellungsverfahrens die mechanische Festigkeit

und die Abriebfestigkeit der Wicklungsisolation zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.

Die Einlegung der Wicklung erfolgt in der gleichen Art, wie dies für Drehstrom- und Einphasen-Wechselstrom-Motoren mit normalen Betriebsbedingungen der Fall ist Die Isolierstoffkomponenten sind für ein Isolationssystem abgestimmt, das thermischen Dauerbeanspruchungen bis 400° C ausgesetzt werden kann. Dabei werden die Verarbeitungs- und Wicklungsmethoden berücksichtigt, die der normalen Ausführung von T.-äufelwicklungen entsprechen. Bei der Tränkung der eingelegten Wicklung und bei dem Einbrennvorgang für die Tränkung der Wicklung werden besondere Perioden unterschieden, durch die erst die Einsatzmöglichkeit für hohe thermisch'; Beanspruchung erreicht wird. Die zusätzliche Umspinnung des glasseidenisolierten Drahtes mit einer dünnen Polyesterfolie auf der Basis Polyäthylen-Terephthalat, die nach Fertigstellung der Wicklung während des Einbrennvorganges der Tränkmasse abgedampft wird, dient nur als Schutz während der Herstellung der Wicklung. Das Aufbringen der Polyesterfolie kann vorzugsweise nach der DE-AS 11 07 805 erfolgen.

Für den Einbrennvorgang wird eine stufenweise Erhöhung der Einbrenntemperatur vorgesehen. Die stufenweise Steigerung der Einbrenntemperatur bis zu etwa 300° C ermöglicht das Austreiben und Abdampfen aller in der Tränkmasse enthaltenen organischen Bestandteile. Nach Beendigung des Einbrennvorganges verbleibt ein mit Füllstoffen versehenes Gerüst aus S1O2. Die eingebrannte Imprägnierung der Wicklung erhält dadurch keramikähnliche Eigenschaften.

Eine gemäß der Erfindung hergestellte Wicklungsisolation wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen isolierten Runddraht,

Fig.2 einen Querschnitt durch eine gefüllte und verschlossene Nut,

Fig.3 eine aus Flächenisoüerstoffen aufgebaute Isolation für die Wickelköpfe und

F i g. 4 einen Querschnitt durch einen Wickelkopf und den angrenzenden Ständer.

Für die Umspinnung mit praktisch alkalifreiem gefachtem Glasseidengarn 3 werdrji Cu-Runddrähte 1 mit einer dünnen Nickelauflage 2 verwendet Ober die Glasseidengarnumspinnung 3, die mit einem hochtemperaturbeständigen Siüconharz fixiert bzw. imprägniert ist, wird eine Umspinnung mit dünner Polyesterfolie 4 auf der Basis Polyäthylen-Terephthalat aufgebracht Die flächenförmigen Isolierstoffe (Flächenisolierstoffe) 5, 6 sind flexible Schichtstoffe, die je nach Einsatzzweck aus mehreren Lagen Asbestpapier, praktisch alkalifreiem Glasseidengewebe und Glimmersplittings bestehen. Beim Einsatz dieser Flächenisolierstoffe innerhalb der Ständernut erhalten sie eine Auf- oder Einlage aus einer Isolierfolie 7 hoher thermischer Beständigkeit auf der Basis Polyimid. Beim Einsatz für die Isolierung des Wickelkopffcs (außerhalb der Ständernut) werden die Flächenisolierstoffe S, 6 mit einer bei 250° C abdampfbaren Isolierfolie 8 auf der Basis Polyäthylen-Terephthalat überzogen. Diese Folie kann auch zwischen den einzelnen Lagen des Flächenisolierstoffes angeordnet werden. Die in das Ständerblechpaket 11 eingelegte Wicklung 10 wird mit einer Tränkmasse 12, die aus hochiemperaturbeständigen Siliconharzen mit Glimmer- und Asbestmehl sowie Eisenoxyd als Füllstoffe, besteht, imprägniert Diese Tränkmasse 12 wird stufenweise bei steigenden Temperaturen und in verschiedenen Zeitabschnitten ausgehärtet, wobei in der ersten Phase bis 250° C die Polyesterfolie der Drahtumspinnung und der außerhalb der Nut verwendeten Flächenisolierstoffe 4, 8 vollständig abgedampft wird und in der zweiten Phase bis 300° C alle organischen Bestandteile der Tränkmasse 12 entweichen. Für den Verschluß der Ständernut werden Formstücke 9 aus Oxydkeramik eingesetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer für dauernde Temperaturbeanspruchung über 250° C geeigneten Wicklungsisolation für eine elektrische Maschine, deren Wicklung aus mit gefachtem Glasfasergarn umsponnenen Kupferdraht hergestellt ist, bei welchem die Blankdrahtoberfläche mit einer dünnen Schicht aus Nickel versehen und die Glasfasergam-Umspinnung mit Siliconharz imprägniert und mit einem Polyester auf der Basis Polyäthylen-Terephthalat gehalten wird, welches nach dem Wickeln unter Wärmezufuhr abgedampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Glasfaser-Umspinnung des Kupferdrahtes das Polyester in Form einer dünnen Folie aufgebracht ist, daß für die Nutisolation und für die Wickelkopfisolation flächenförmige Isolierstoffe verwendet werden, die unter Benutzung des gleichen Siliconharzes hoher thermischer Beständigkeit hergestellt sind, das zur Imprägnierung der Glasfaser-Umspinnung der Kupferdrähte eingesetzt wird, daß auf diese flächenförmigen Isolierstoffe beim Einsatz innerhalb der Ständernuten Folien auf der Basis Polyimid und beim Einsatz außerhalb der Ständernuten auf den Wickelköpfen Polyesterfolien auf der Basis Polyäthylen-Terephthalat aufgebracht werden und daß die Wicklung mit einer aus dem Siliconharz hoher thermischer Beständigkeit und Füllstoffen bestehenden Tränkmasse imprägniert und unter stufenweiser Steigerung der Einbrenntemperatur einem Einbrennvorgang unterzogen wird, bei dem erst die Polyesterfolien bei einer Temperatur von 250¹ C abgedampft werden, bevor die Einbrenntemperatur zur Aushärtung des Siliconharzes weiter erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als hochtemperaturbeständiges Siliconharz Phenyl-Methyl-Polysiloxan verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoffe für die Tränkmasse Glimmermehl, Eisenoxydpulver und eine geringe Menge von Asbestine verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Siliconharz für die Glasfaser-Umspinnung und für die flächenförmigen Isolierstoffe Füllstoffe der gleichen Art beigegeben werden, die in der Tränkmasse enthalten sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die flächenförmigen Isolierstoffe Spaltglimmer, Asbestpapier und praktisch alkalifreies Glasfasergewebe verwendet werden.