DE29706403U1 - Wire for windings of electrical machines - Google Patents
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Description
L 12 035 GbL 12 035 GB
1. Herberts Gesellschaft mit beschränkter Haftung1. Herberts Limited Liability Company
2. Dipl.-Ing. Ing. Thomas Partzsch2. Dipl.-Ing. Ing. Thomas Partzsch
Draht für Wicklungen elektrischer MaschinenWire for windings of electrical machines
Die Erfindung betrifft einen Draht für Wicklungen elektrischer Maschinen, der eine fest fixierte Glimmerbandisolierung aufweist.The invention relates to a wire for windings of electrical machines, which has a firmly fixed mica tape insulation.
In der Elektrotechnik werden verschiedene Fasermaterialien wie Umwicklungen, Gespinste, Geflechte und Gewebe bspw. aus Glas, Seide, Baumwolle oder Kunststoffen wie Polyester, zu Isolierzwecken eingesetzt. Hierzu werden bspw. Gewebeschläuche unterschiedlicher Durchmesser erstellt, durch die anschließend elektrische oder optische Leiter geführt werden können. Darüber hinaus können Litzen direkt mit Geweben umhüllt werden unter Bildung sogenannter Gewebelitzen. Zu Isolierzwecken und zur Abschirmung gegen Umgebungseinflüsse können derartige Gewebe an der Außenseite mit Überzugsmitteln überzogen und anschließend gehärtet sein.In electrical engineering, various fiber materials such as wrappings, spun yarns, braids and fabrics, for example made of glass, silk, cotton or plastics such as polyester, are used for insulating purposes. For this purpose, fabric hoses of different diameters are created, through which electrical or optical conductors can then be passed. In addition, strands can be directly covered with fabrics to form so-called fabric strands. For insulating purposes and to shield against environmental influences, such fabrics can be coated on the outside with coating agents and then hardened.
Bei der Herstellung von Wicklungen für Drehstrommotoren werden in zunehmendem Maße Drähte verwendet, die mit einer Umbandelung aus einem glimmerhaltigen Isolierband, einem sogenannten Glimmerband, versehen sind. Auftretende Belastungen bspw. in Hochspannungsasynchronmaschinen, stellen hohe Anforderungen an die thermische Dauerbeständigkeit sowie die mechanischen Eigenschaften, vor allem an die Biegefestigkeit der Isolierschicht. Diese Glimmerband-Isolierung soll die thermische und mechanische Belastbarkeit der Drähte erhöhen, so daß derartige Drähte Hochspannungsbelastungen bzw. impulsförmige Spannungsbelastungen in elektrischen Maschinen unbeschadet überstehen können bei gleichbleibender Typleistung.When manufacturing windings for three-phase motors, wires are increasingly being used that are covered with a band made of insulating tape containing mica, a so-called mica tape. The loads that occur, for example in high-voltage asynchronous machines, place high demands on the thermal durability and the mechanical properties, especially the bending strength of the insulating layer. This mica tape insulation is intended to increase the thermal and mechanical load capacity of the wires, so that such wires can withstand high-voltage loads or pulse-shaped voltage loads in electrical machines without damage while maintaining the same type performance.
Gemäß DD-A 240 278 werden bspw. besonders flexible glimmerbandisolierte Drähte erhalten durch überlappende Anordnung des Glimmerbandes sowie Aufbringen einerAccording to DD-A 240 278, for example, particularly flexible mica tape-insulated wires are obtained by overlapping the mica tape and applying a
klebefreien Isolierfolie sowie einer äußeren Umflechtung. Laut DD-A 264 779 kann durch einmaliges oder mehrmaliges Aufbringen von Glimmerband mit einer bestimmten Bandspannung und einer bestimmten Bandbreite sowie einer entsprechenden Überlappung unter erhöhter Temperatur eine glatte und homogene Isolierung von insbesondere Flachdrähten erzeugt werden. Nach DD-A 269 709 kann zusätzlich zwischen Glimmerband-Isolierung und außen liegender Umflechtung eine schmelzende Komponente eingefügt sein, wodurch nach entsprechender Hitzeeinwirkung eine erhöhte Dichtigkeit zwischen den Schichten erzielbar ist.adhesive-free insulating film and an external braid. According to DD-A 264 779, a smooth and homogeneous insulation of flat wires in particular can be created by applying mica tape once or several times with a certain tape tension and a certain tape width as well as a corresponding overlap at elevated temperatures. According to DD-A 269 709, a melting component can also be inserted between the mica tape insulation and the external braid, whereby an increased tightness between the layers can be achieved after appropriate heat exposure.
Die Herstellung derartig umbandelter Drähte erfordert zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften teilweise aufwendige zusätzliche Maßnahmen. Zum Teil muß eine Beeinträchtigung der Biegsamkeit in Kauf genommen werden.The production of wires wrapped in this way requires some complex additional measures to achieve the desired properties. In some cases, this means that the flexibility may be impaired.
Bekannt ist weiterhin, daß Drahtwicklungen elektrischer Betriebsmittel wie Rotoren, Statoren oder Transformatoren mit Tränkharzen imprägniert und anschließend ausgehärtet werden können, um eine Fixierung der Wicklungen und damit ein Aufrechterhalten der Funktionsweise derartiger Wickelgüter zu erreichen. Die zum Härten notwendige Energie kann zugeführt werden durch energiereiche Strahlung und/oder durch thermisches Härten in einem Ofen oder durch Anlegen von elektrischem Strom an die Wicklungen der Wickelgüter, z.B. entsprechend EP 0 643 467. Bei derartigen Verfahren werden die Drahtwicklungen als Ganzes mit den radikalisch polymerisierbaren Massen durch Tauchen, Fluten, Vakuumimprägnieren, Vakuumdruckimprägnieren und/oder Träufeln getränkt. Eine entsprechende Behandlung des Drahtes an sich erfolgt nicht. Außerdem wird keine Umbandelung des Drahtes beschrieben.It is also known that wire windings of electrical equipment such as rotors, stators or transformers can be impregnated with impregnating resins and then hardened in order to fix the windings and thus maintain the functionality of such winding goods. The energy required for hardening can be supplied by high-energy radiation and/or by thermal hardening in an oven or by applying electric current to the windings of the winding goods, e.g. in accordance with EP 0 643 467. In such processes, the wire windings as a whole are impregnated with the radically polymerizable masses by dipping, flooding, vacuum impregnation, vacuum pressure impregnation and/or trickling. The wire itself is not treated in this way. In addition, no banding of the wire is described.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Drahtes, welcher für Wicklungen für elektrische Maschinen, insbesondere für frequenzumrichterfeste Motoren sowie für 1,0 bis 3,3 kV Motoren eingesetzt werden kann, ohne daß eine Schädigung des Drahtes durch mechanische Beanspruchung beim Transport und der Verarbeitung des Drahtes zur Herstellung der genannten Wicklungen auftritt.The object of the present invention is to provide a wire which can be used for windings for electrical machines, in particular for frequency converter-compatible motors and for 1.0 to 3.3 kV motors, without damage to the wire occurring due to mechanical stress during transport and processing of the wire to produce the aforementioned windings.
Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe gelöst werden kann durch einen mit glimmerhaltigen Isolierbändern umbandelten Draht, dessen Umbandelung zusätzlich mit radikalisch polymerisierbaren Massen imprägniert und ausgehärtet ist. Eine derartig aufgebaute Isolierschicht ermöglicht eine zusätzliche Fixierung und Glättung der durch die Umbandelung mit Glimmerband auftretenden relativ unebenen Oberfläche, so daß bei Transport und Verarbeitung des erfindungsgemäßen Drahtes, insbesondere bei Biegen und Dehnen des Drahtes, bspw. bei der Herstellung von Wicklungen, keine Beschädigung der Isolierschicht bzw. des Drahtes auftritt. Zusätzliche Maßnahmen zur Glättung, Dichtung und Homogenisierung der Isolierschicht, wie bspw. eine bestimmte Bandspannung, eine Temperaturerhöhung, Aufbringen einer zusätzlichen Isolierfolie und/oder einer äußeren Umflechtung, Einbringen zusätzlicher Schmelzkomponenten zwischen die einzelnen Schichten, sind erfmdungsgemäß nicht erforderlich.It has been shown that this task can be solved by a wire wrapped in mica-containing insulating tape, the wrapping of which is additionally impregnated with radically polymerizable masses and hardened. An insulating layer constructed in this way enables additional fixing and smoothing of the relatively uneven surface caused by the wrapping with mica tape, so that no damage to the insulating layer or the wire occurs during transport and processing of the wire according to the invention, in particular when bending and stretching the wire, for example when producing windings. Additional measures for smoothing, sealing and homogenizing the insulating layer, such as a certain tape tension, an increase in temperature, applying an additional insulating film and/or an external braid, introducing additional melt components between the individual layers, are not necessary according to the invention.
Der erfindungsgemäße Draht ist herstellbar durch Umbandelung mit einem glimmerhaltigen Isolierband, Tränken mit radikalisch polymerisierbaren Massen und anschließendem thermischen Härten und/oder Härten durch energiereiche Strahlung. Das thermische Härten kann durch Ofentrocknung oder IR-Strahlung erfolgen.The wire according to the invention can be produced by wrapping it with a mica-containing insulating tape, impregnating it with radically polymerizable masses and then thermally hardening it and/or hardening it by high-energy radiation. The thermal hardening can be carried out by oven drying or IR radiation.
Der umbandelte Draht kann vor dem Tränken mit den radikalisch polymerisierbaren Massen vorerwärmt werden. Durch eine erhöhte Temperatur schon beim Aufbringen der Imprägniermittel kann das Eindringen dieser in die Umbandelung verbessert werden. Die Vorerwärmung kann z. B. durch Ofenwärme oder IR-Stahlung geschehen.The wrapped wire can be preheated before being impregnated with the radically polymerizable masses. By increasing the temperature when applying the impregnating agent, the penetration of the impregnating agent into the wrapping can be improved. Preheating can be done, for example, using oven heat or IR radiation.
Generell ist es auch möglich, das Imprägniermittel zu erwärmen, um ein gutes Eindringen in die Umbandelung des Drahtes zu ermöglichen.In general, it is also possible to heat the impregnating agent to enable good penetration into the wire wrapping.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Imprägniermittel werden nach bekannten Verfahren, bspw. durch Tauchen, Fluten oder Träufeln auf den umbandelten Draht, bspw. mit üblichen Düsen- und Filzauftragsvorrichtungen, aufgebracht. Bspw. kann der Draht durch eine Düsenauftragsvorrichtung mit enthaltenem Imprägniermittel gezogen werden, wobeiThe impregnating agents that can be used according to the invention are applied to the wrapped wire using known methods, e.g. by dipping, flooding or dripping, e.g. using conventional nozzle and felt application devices. For example, the wire can be pulled through a nozzle application device containing impregnating agent, whereby
die erforderliche Schichtdicke an Imprägniermittel durch geeignete Abstreifdüsen erzielt wird. Vor dem Aufbringen kann eine erhöhte Temperatur erzeugt werden, um das Auftragen zu verbessern. Unmittelbar nach dem Imprägnieren kann die Oberfläche durch Wärmezufuhr und/oder durch energiereiche Strahlung ausgehärtet werden. 5the required layer thickness of impregnating agent is achieved using suitable stripping nozzles. Before application, an increased temperature can be generated to improve application. Immediately after impregnation, the surface can be cured by applying heat and/or high-energy radiation. 5
Erfindungsgemäß werden als Imprägniermassen radikalisch polymerisierbare Massen verwendet, die sowohl durch energiereiche Strahlung (UV-Strahlung, Elektronenstrahlung) als auch thermisch härtbar sind. Hierzu können die radikalisch polymerisierbaren Massen durch den Zusatz von Radikalinitiatoren aktiviert werden. Günstig ist der Einsatz von Gemischen aus Radikalinitiatoren, die durch energiereiche Strahlung angesprochen werden (Photoinitiatoren) und solchen, die auf Wärme ansprechen. Ein Zusatz von Photoinitiatoren ist dann nicht erforderlich, wenn die Oberfläche durch Elektronenstrahlung gehärtet wird.According to the invention, radically polymerizable masses are used as impregnating masses that can be cured both by high-energy radiation (UV radiation, electron beams) and thermally. For this purpose, the radically polymerizable masses can be activated by the addition of radical initiators. It is advantageous to use mixtures of radical initiators that are activated by high-energy radiation (photoinitiators) and those that respond to heat. The addition of photoinitiators is not necessary if the surface is cured by electron beams.
Als Radikalinitiatoren können die auf diesem Gebiet üblichen Initiatoren eingesetzt werden, bspw. als Photoinitiatoren chlorhaltige aromatische Verbindungen, aromatische Ketone, Phosphinoxide; als auf Wärme ansprechende Initiatoren bspw. C-C-labile Verbindungen wie 1,2-substituierte Ethane gemäß DE-PS 12 19 224. Darüber hinaus sind auch übliche Peroxide und Azoverbindungen als Initiatoren einsetzbar.The initiators commonly used in this field can be used as radical initiators, for example chlorine-containing aromatic compounds, aromatic ketones, phosphine oxides as photoinitiators; as heat-responsive initiators, for example C-C labile compounds such as 1,2-substituted ethanes according to DE-PS 12 19 224. In addition, common peroxides and azo compounds can also be used as initiators.
Als Imprägniermassen sind die dem Fachmann bekannten radikalisch polymerisierbaren Massen auf Basis von Monomeren, Oligomeren, Polymeren, Copolymeren oder Kombinationen davon mit einer oder mehreren olefinischen Doppelbindungen sowie Verbindungen mit einer oder mehreren vinylischen oder allylischen Doppelbindungen einsetzbar. Beispiele für monofunktionelle Monomere sind Butyl(meth)acrylat, Beispiele für tri- und tetrafunktionelle Monomere sind Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Pentaerithrit-Tetra(meth)acrylat, Beispiele für vinylisch bzw. allylisch ungesättigte Monomere sind Styrol und Styrolderivate bzw. Diallylphthalat und Pentaerithrit-Triallylester. The radically polymerizable masses known to the person skilled in the art based on monomers, oligomers, polymers, copolymers or combinations thereof with one or more olefinic double bonds as well as compounds with one or more vinylic or allylic double bonds can be used as impregnating masses. Examples of monofunctional monomers are butyl (meth)acrylate, examples of tri- and tetrafunctional monomers are trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, examples of vinylically or allylic unsaturated monomers are styrene and styrene derivatives or diallyl phthalate and pentaerythritol triallyl ester.
Beispiele für Oligomere oder Prepolymere sind (meth)acryl-funktionelle (Meth)arcylpolymere, Epoxidharz(meth)acrylate, Polyester(meth)acrylate, Polyether(meth)acrylate, Urethan(meth)acrylate, Amin(meth)acrylate, ungesättigte Oligo- und Polyester, ungesättigte Polyurethane, Silikon(meth)acrylate oder Kombinationen davon. Beispiele für derartige härtbare Produkte sind bspw. in folgenden Literaturstellen beschrieben: EP-A 33 896, EP-A 49 992, US-A 4 485 123, EP-A 53 749, EP-A 209 684, US 4 162 274, EP-A 83 666, DE-A 38 10 140, DE-A 38 20 294.Examples of oligomers or prepolymers are (meth)acryl-functional (meth)acrylic polymers, epoxy resin (meth)acrylates, polyester (meth)acrylates, polyether (meth)acrylates, urethane (meth)acrylates, amine (meth)acrylates, unsaturated oligo- and polyesters, unsaturated polyurethanes, silicone (meth)acrylates or combinations thereof. Examples of such curable products are described, for example, in the following literature references: EP-A 33 896, EP-A 49 992, US-A 4 485 123, EP-A 53 749, EP-A 209 684, US 4 162 274, EP-A 83 666, DE-A 38 10 140, DE-A 38 20 294.
Besonders geeignet für die vorliegende Erfindung sind radikalisch polymerisierbare Massen, die olefinisch ungesättigte Polyester und Reaktivverdünner enthalten, wie sie in der EP-A 134 513 angegeben sind. Diese Reaktiwerdünner können einfach oder mehrfach ungesättigt sein. Beispiele sind solche, wie sie vorstehend angegeben wurden. Als ungesättigte Polyester können derartige Polyester eingesetzt werden, die für diesen Zweck bekannt sind, insbesondere bspw. die sogenannten imidhaltigen ungesättigten Polyester gemäß DE-A 15 70 273, DE-A 17 70 386, DE-A 28 56 050. Es können aber auch imidfreie Polyester eingesetzt werden.Particularly suitable for the present invention are radically polymerizable masses which contain olefinically unsaturated polyesters and reactive diluents, as specified in EP-A 134 513. These reactive diluents can be mono- or polyunsaturated. Examples are those as specified above. The unsaturated polyesters used can be polyesters which are known for this purpose, in particular, for example, the so-called imide-containing unsaturated polyesters according to DE-A 15 70 273, DE-A 17 70 386, DE-A 28 56 050. However, imide-free polyesters can also be used.
Die ungesättigten Polyester sind Kondensationsprodukte aus mehrwertigen Carbonsäuren, mehrwertigen Alkoholen und - wenn sie imidhaltig sind - Aminogruppen enthaltenden Verbindungen, ggf. mit einem Anteil an monofunktionellen Verbindungen. Beispiele für mehrwertige Carbonsäuren sind ungesättigte Dicarbonsäuren, ggf. im Gemisch mit gesättigten oder aromatischen Carbonsäuren. Diese können in Form von Estern, Halbestern oder Anhydriden eingesetzt werden. Als Hydroxylgruppen enthaltende Verbindungen können ebenfalls grundsätzlich die nach dem Stand der Technik zur Herstellung von Polyestern verwendeten Verbindungen eingesetzt werden, bspw. Diole und Polyole mit 3 bis 4 Hydroxylgruppen.The unsaturated polyesters are condensation products of polyvalent carboxylic acids, polyvalent alcohols and - if they contain imides - compounds containing amino groups, possibly with a proportion of monofunctional compounds. Examples of polyvalent carboxylic acids are unsaturated dicarboxylic acids, possibly mixed with saturated or aromatic carboxylic acids. These can be used in the form of esters, half-esters or anhydrides. Compounds containing hydroxyl groups can also in principle be the compounds used according to the state of the art for the production of polyesters, e.g. diols and polyols with 3 to 4 hydroxyl groups.
Die imidhaltigen ungesättigten Polyester enthalten zweckmäßigerweise einkondensierte Tetrahydrophthalsäure bzw. deren Anhydrid, die mit Aminogruppen einen 5-gliedrigen Imid-Ring bilden.The imide-containing unsaturated polyesters advantageously contain condensed tetrahydrophthalic acid or its anhydride, which forms a 5-membered imide ring with amino groups.
Einsetzbar sind auch niedermolekulare Polyesterzusammensetzungen ohne Reaktivverdünner.Low molecular weight polyester compositions without reactive diluents can also be used.
Neben den genannten Radikalinitiatoren und Stabilisatoren können die radikalisch polymerisierbaren Massen übliche Zusatzstoffe enthalten wie Pigmente, Streckmittel, plastifizierende Komponenten, Beschleuniger, wie sie dem Fachmann auf diesem Gebiet geläufig sind.In addition to the radical initiators and stabilizers mentioned, the radically polymerizable masses can contain conventional additives such as pigments, extenders, plasticizing components, accelerators, as are familiar to the person skilled in the art.
Nach dem Imprägnieren wird der Draht durch Wärmezufuhr und/oder durch energiereiche Strahlung ausgehärtet. Die Erzeugung der Vernetzungswärme kann über eine separate Wärmequelle, z.B. einen Ofen oder eine Infra-Rot-Quelle erfolgen. Die Aushärtung mit energiereicher Strahlung kann bspw. durch UV-Licht oder Elektronenstrahlung erfolgen. Dazu sind übliche für die UV- bzw. Elektronenstrahlung geeignete Quellen einsetzbar, bspw. Quecksilberhochdruckstrahler bzw. -mitteldruckstrahler.After impregnation, the wire is hardened by applying heat and/or high-energy radiation. The cross-linking heat can be generated using a separate heat source, e.g. an oven or an infrared source. Hardening with high-energy radiation can be achieved using UV light or electron beams, for example. Standard sources suitable for UV or electron beams can be used for this, e.g. high-pressure or medium-pressure mercury lamps.
Als Drähte sind alle in elektrischen Betriebsmitteln einsetzbare flexible Leiter, insbesondere Rundleiter verwendbar. Die Drähte können aus verschiedenen Materialien beschaffen sein, bspw. aus Aluminium, Kupfer oder vernickeltem Kupfer, vorzugsweise aus Kupfer. Die Drähte sind unlackiert oder lackiert verwendbar. Bevorzugt werden Runddrähte aus Kupfer eingesetzt.All flexible conductors that can be used in electrical equipment, especially round conductors, can be used as wires. The wires can be made of various materials, e.g. aluminum, copper or nickel-plated copper, preferably copper. The wires can be used unpainted or painted. Round wires made of copper are preferred.
Erfindungsgemäß sind die Drähte mit einer Umbandelung aus glimmerhaltigen Isolierbändern, sogenannten Glimmerbändern, versehen. Derartige Glimmerbänder können bestehen aus einer Trägerfolie, beschichtet mit Harzbindemitteln, in welche Glimmerplättchen oder Glimmerpapier eingebettet sind.According to the invention, the wires are provided with a banding made of mica-containing insulating tapes, so-called mica tapes. Such mica tapes can consist of a carrier film, coated with resin binders, in which mica flakes or mica paper are embedded.
Die Trägerfolie kann aus einem Glasgewebe bestehen. Die Harzbindemittel können bspw. Epoxidharze oder Siliconharze sein. Bspw. sind Folienglimmerbänder aus einer Schicht Glimmerpapier und einer Schicht Glasseidengewebe sowie mehreren HarzbindemittelnThe carrier film can consist of a glass fabric. The resin binders can be, for example, epoxy resins or silicone resins. For example, foil mica tapes are made of a layer of mica paper and a layer of glass silk fabric as well as several resin binders
bekannt. Darüber hinaus kann das Folienglimmerband beidseitig mit einer Polyesterfolie, abgedeckt sein.known. In addition, the foil mica tape can be covered on both sides with a polyester film.
Vorzugsweise ist der Draht mit dem Glimmerband überlappt umbandelt. Bspw. kann bei einlagiger Isolierung eine Überlappung von 25 bis 70 % auf den Draht aufgebracht sein. Die ümbandelung des Drahtes kann mit üblichen Umbandelungsmaschinen geschehen.Preferably, the wire is wrapped with the mica tape in an overlapping manner. For example, with single-layer insulation, an overlap of 25 to 70% can be applied to the wire. The wire can be wrapped using standard wrapping machines.
Der errlndungsgemäße Draht zeichnet sich aus durch eine lange Lebensdauer bei hoher und andauernder thermischer und mechanischer Belastung und ist daher insbesondere geeignet zum Einsatz für frequenzumrichterfeste Motoren. Die glatte und ebene Oberfläche des erfindungsgemäßen Drahtes ermöglicht mechanische Beanspruchungen ohne eine Beschädigung des erfindungsgemäßen Drahtes. Durch eine entsprechende Ümbandelung sowie durch eine entsprechende Auswahl der Tränkharzmittel ist die Flexibilität des erfindungsgemäßen Drahtes variierbar und somit für die verschiedensten Einsatzzwecke verwendbar, bspw. in Drehstrommotoren und als Schaltleitungen.The wire according to the invention is characterized by a long service life under high and continuous thermal and mechanical stress and is therefore particularly suitable for use in frequency converter-compatible motors. The smooth and flat surface of the wire according to the invention enables mechanical stress to be applied without damaging the wire according to the invention. The flexibility of the wire according to the invention can be varied by appropriate wrapping and by appropriate selection of the impregnating resin agents and can therefore be used for a wide variety of purposes, for example in three-phase motors and as switching cables.
Claims (6)
Priority Applications (1)
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| DE29706403U DE29706403U1 (en) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Wire for windings of electrical machines |
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| DE29706403U DE29706403U1 (en) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Wire for windings of electrical machines |
Publications (1)
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| DE29706403U1 true DE29706403U1 (en) | 1997-07-31 |
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ID=8038741
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| DE29706403U Expired - Lifetime DE29706403U1 (en) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Wire for windings of electrical machines |
Country Status (1)
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Legal Events
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| R157 | Lapse of ip right after 6 years |
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