CH439471A - Verfahren zur Herstellung unregelmässig geformter, isolierter Spulen für elektrische Maschinen - Google Patents

Description

      Verfahren    zur Herstellung     unregelmässig    geformter, isolierter Spulen  für elektrische     Maschinen       Die vorliegende Erfindung betrifft ein     Verfahren,     zur Herstellung     unregelmässig.    geformter,     isolierter    Spu  len für     elektrische        Maschinen.     



  Bei allen elektrischen Maschinen ist die Isola  tion     stromführender    Leiter eine selbstverständliche Not  wendigkeit. Es wurden bisher vielerlei Isolierstoffe und  Verfahren zur Isolation von Spulen mit     unterschied-          lichem    Erfolg benützt,<B>je</B> nach besonderer Maschinenart  und den vorgesehenen Umgebungsbedingungen.  



  Unter den bisher an Spulen für     elektrische    Ma  schinen     verwendeten    Isolierstoffen finden sich.     verschie-          dene    Arten von Elastomeren,.     wie    z.

   B.     Silikongummi.     Dabei     wurde        Silikongummi    meist in der     Form    von  selbsttragendem oder abgestütztem Band- oder Folien  material benützt, das in     aufeinanderfolgenden    Schichten  um die Spule gewickelt wurde, um eine gleichmässige       Wandstärke    mit der     erwünschten        dielektrischen    Festig  keit aufzubauen. Die     Leistungsfähigkeit    und Zuverlässig  keit solcher mit     Silikongumrni    isolierter     Maschinen    ist       wollbekannt.     



  Heute liegt das     Hauptinteresse    bei der     Herstellung     von elektrischen Maschinen indessen auf der Verminde  rung von     Arbeits-    und     Materialkosten.    Auf diesem Ge  biet ist jedoch das     Umwickelungsverfahren    der Isolation  mit     besti'nmten    Nachteilen behaftet.  



  So     erschwert    das     Umwickelungsverfahren.    ausser  ordentlich das Einhalten genauer     Wandstärken,,    beson  ders     dann,        wenn    es: sich um     Spulen        unregelmässiger    Form  handelt,. wie z. B. bei vielen Rotor-,     Stator-    und Feld  spulen elektrischer Maschinen.

   Dabei     soll    unter dem       Begriff         unregelmässige    Form      .in    dieser Beschreibung       stets    eine solche Form verstanden werden,. die mehr  fache Biegungen. aufweist, deren     Krümmungsradien    in  einer Mehrzahl     nichtparalleler    Ebenen     liegen.        Während     es durchaus möglich ist, Maschinen zur Umwicklung  von Spulen mit     Isolierband    zu bauen, sind solche.

   Ma  schinen besonders im     Fall    unregelmässig geformter Spu-         len    ausserordentlich teuer.     Daher    ist meist ein grosser  Anteil von Handarbeit notwendig.  



  Um einige der Nachteile, die mit der     Umwicklung     der     Isolation    verbunden     sind,    zu beheben, wurde vor  geschlagen,     Giessverfahren    anzuwenden, um     bestimmte          Arten        regelmässig:

      geformter Spulen     in        Silikongummi     oder in,     anderen    Isolierstoffen     einzubetten.    Dabei     erspart     das     Umgiessen        der    Spule     finit    Isolation die meisten der       für    die     LTmwickIung    sonst notwendigen Arbeitskosten,

         vermeidet    die     mit    der     Herstellung    von     Band-    oder       Folienmaterial    verbundenen Kosten und gestattet zu  gleich eine     gleichmässigere        dielektrische    Festigkeit zu  erzielen.  



       Derartige        Giessverfahren    haben sich jedoch     bei.    un  regelmässig: geformten Spulen wie jene für     Wicklungen          elektrischer        Maschinen        nicht        bewährt..    Eines der dabei  auftretenden Probleme ist die Komplexität der Giess  form.     Ferner    ergaben     sich    Schwierigkeiten,.

   den Isolier  stoff zum     gleichmässigen        Umfliessen        einer        unregelmässig     geformten     Spule    zu     bringen,    und diese,     einmal    umgossen,  wieder aus der     Giessform    zu entfernen.  



       Dementsprechend        ermöglicht    die vorliegende Erfin  dung, ein     Verfahren    zur Herstellung unregelmässig ge  formten isolierter Spulen zu schaffen, bei dem     eine     Isolation gleichmässiger     dielektrischer    Festigkeit     gewähr-          leistet    ist.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge  kennzeichnet, dass ein elektrischer Leiter zu einer Spule  gewickelt wird, diese mit     einer    biegsamen elektrischen  Isolation     umgossen    und     mit    der Isolation zusammen zu  der     unregelmässigen    Form verbogen wird.  



  Dabei     sollen    die den bekannten     Verfahren    anhaften  den     Nachteile    vermieden werden. Bei einem Ausfüh  rungsbeispiel der Erfindung wird zunächst die zu     isolie-          rende    Spule auf     herkömmliche    Weise in flacher Form ge  wickelt.     In    dieser Form wird die Spule anschliessend in  eine     einfache        Giessform    gebracht und dabei mittels     Stif-          ten    in der richtigen Lage abgestützt.

   Anschliessend     wird         ein     Isolierstoff        in    zähflüssigem Zustand unter     Druck     oder     mittels    anderer geeigneter Mittel     in    die     Giessform     eingebracht.

   Nachdem der Raum um ,die     ,Spule    und die       Stifte    herum     ausgefüllt    worden ist, werden die Stifte  zurückgezogen, um der     zähen    Flüssigkeit     zu    gestatten,  auch den zuvor von den Stiften     .eingenommenen    Raum       auszufüllen.        Anschliessend    kann die Giessform erwärmt  werden, um den Isolierstoff auszuhärten oder zu vul  kanisieren.

   Anschliessend wird     die    nun isolierte Spule  aus der Giessform entfernt und in     ihre    endgültige     Form          auseinandergezogen    und verformt, um schliesslich in     die     Maschine,     wofür    sie bestimmt     ;ist,        montieret    zu werden.  



       Anhand    des nachfolgend beschriebenen und darge  stellten     Ausführungsbeispiels    des Erfindungsgegenstan  des wird dieser     näher        erläutert.     



  In den Zeichnungen     zeigt:          Fig.    1 in perspektivischer     Darstellung    eine     typische          unregelmässig    geformte     Spule,    die nach dem     erfindungs-          gemässen    Verfahren hergestellt wurde,       Fig.    2 in perspektivischer Darstellung eine     blanke,     gewickelte Spule vor     ihrer        Isolierung    und vor der Ver  formung     zu    einer     unregelmässig    geformten Spule wie  in     Fig.    1,

         Fig.    3 .in teilweise schematischer; perspektivischer  Darstellung eine für das Umgiessen der in     Fig.    2 ge  zeigten,     regelmässig    geformten Spule geeignete Giess  form und       Fig.    4 in     perspektivischer    Darstellung die Spule  nach     Fig.    2 nach deren Isolation und Entfernung aus  der Giessform nach     Fig.    3.  



       In    der Zeichnung, wo     für    entsprechende oder ähn  liche Teile die gleichen     Hinweisziffern    verwendet wer  den, ist in     Fig.    1 eine allgemein mit 11 bezeichnete elek  trisch     isolierte    Spule dargestellt, die     ein    Paar davon ab  stehende, elektrisch leitende Anschlüsse 12 und 13     @auf-          weist.    Wie ersichtlich,     besitzt    die     in.        Fig.    1     dargestellte     Spule eine Mehrzahl von Biegungen mit     Krümmungs-          radien,

      die in     eine    Anzahl nicht paralleler Ebenen  fallen. Diese Spule ist daher     gemäss    der zuvor gegebenen       Definition    als von     unregelmässiger    Form anzusprechen.  Die in dieser Figur     dargestellte    Spule ist von jener Art,  die so verformt     wurde,    um in die Wicklungsnuten eines  Rotors,     einer        Feldwicklung,    eines     Stators    oder eines  ähnlichen     Teils    einer elektrischen     Maschine    zu passen.

    Selbstverständlich können solche Spulen viele verschie  dene     Formen,    annehmen, und die     Dargestellte    ist nur  als Beispiel und nicht als Begrenzung gedacht. Ander  seits     dürfte    auch selbstverständlich     sein,    dass, wenn eine       blanke    Spule in dieser Form gewickelt würde, es sehr  schwierig     sein        dürfte,    eine Giessform herzustellen, in  welcher sich die Spule mit Isolierstoff in     gleichmässiger     Dicke umgiessen     lässt.     



  Es kann jedoch eine Spule wie die in     Fig.    1 darge  stellte     hergestellt    werden, indem zunächst eine blanke  Spule mit der erforderlichen     Wendungszahl,    dem ge  wünschten Leiter und einer     regelmässigen    Form, wie in  der in     Fig.    2 dargestellten, gewickelt wird, wobei die  Enden des Leiters die Anschlüsse 12 und 13 bilden.  Selbstverständlich kann der     Leiter    eine beliebige Quer  schnittsform besitzen, auch     wenn    er in diesem Aus  führungsbeispiel zur Illustration rechteckig dargestellt  ist.

   Wenn erwünscht,     kann    die     blanke    Spule     in    Lack  getaucht werden     und/oder    es     können    andere,. herkömm  liche Mittel vorgesehen     werden,    um sie zusammen  zuhalten.    Anschliessend     wird    die Spule in eine Giessform ein  gelegt, die z.

   B. die in     Fig.    3 dargestellte Form haben  kann.     Diese    Giessform, die etwas schematisch dargestellt  ist,     besitzt    einen Hauptkörper 14 mit einer flachen obe  ren     Abschlussfläche    16, die Mittel aufweisen kann, wie  beispielsweise Gewindebolzen 17, um darauf     einen.        Dek-          kel    (nicht dargestellt) zu befestigen,     der        seinerseits        Mittel     aufweist, um einen giessfähigen Isolierstoff in flüssigem  Zustand unter     Druck    in die Form einzuspritzen.

       ,Solche     Mittel     sind    aus der     Giesstechnik        wohlb@ekannt.    Ein der  Form der blanken Spule entsprechender Giessraum 18,  mit genügend Raum für die Isolation um die Spule,  ist als Vertiefung in der oberen     Abschlussfläche    16 des       Formkörpers    14 ausgebildet.

   Am     Umfang    des Giess  raumes 18 kann     ein    Schlitz 19 für den     Durchlass    des  äusseren     Spulenanschlusses    12 und ein     ähnlicher    Schlitz  21 auf der     Innenseite    für den inneren     Spulenanschluss     13 vorhanden sein.

   Die Enden dieser Anschlüsse wer  den mit     Vorteil    blank gehalten für den späteren An  schluss in den vorgesehenen elektrischen     Kreis.    Oder  aber diese     Anschlüsse    können     mitumgossen    werden, um  dann erst     beim    späteren Anschluss in den     elektrischen          Kreis    wieder     abisolieret    zu werden.  



  Um den Aussenumfang und im Boden des Giess  raumes 18 sind in einem Abstand voneinander eine       Mehrzahl    von Stützstiften 23 angeordnet, die sich von  dem Giessraum 18 nach aussen erstrecken und dort in  Knöpfen 24 oder anderen     Griffen    enden.     Die        ,Stifte    23  können eine beliebige Gestalt haben, müssen jedoch zwi  schen zwei Endstellungen verschiebbar sein:

       einer    er  sten, in der sie sich in den Giessraum 18 erstrecken,  um die blanke Spule darin zu     zentrieren    und abzu  stützen und einer     zweheen,    in der sie aus dem Giess  raum zurückgezogen sind, aber diesen doch noch gegen  ein Lecken durch die Durchführungsöffnungen der     Stifte     abdichten.

   Dies     kann        beispielsweise    dadurch erreicht  werden, dass man die Stifte mit einem Gewinde vorsieht,  das     zwischen    den zwei     Endstellungen        schraubbar    ist,  oder dann dadurch, dass man die Stifte mit     einer    die eine       Endstellung    definierenden Feder bewehrt und für die  andere Stellung     einen    Sperrmechanismus     vorsieht.        Wenn,     erwünscht, können auch Heizspulen ;auf herkömmliche       Weise    in den Formkörper     eingebaute    werden.  



  Im beschriebenen     Ausführungsbeispiel    wird nun die  nach     Fig.    2 gewickelte Spule in die in     Fig.    3 dargestellte       Giessform    gelegt und darin     mittels    der Stifte 23 zen  triert und festgehalten.     Anschliessend    wird die     Giess-          form    mit ihrem Deckel verschlossen und Isolierstoff  in     zähflüssigem    Zustand     wird        unter    Druck in den Giess  raum     eingespritzt,    wie dies     in    der     Giessereibechnik    üblich  ist.

   Der Isolierstoff an sich kann ein     beliebiger    aus einer  Anzahl im Handel     erhältlicher    sein, solange er ein solcher  ist, der nach dem     Aushärten    oder     Vulkanisieren    einen  festen     Elastomer        bildet.    Geeignete Stoffe wie beispiels  weise handelsübliche     Silikongummimischungen        sind     wohlbekannt und     ihre    Eigenschaften sind in im Handel       erhältlicher    Literatur niedergelegt. Damit     dürfte    sich  an dieser Stelle eine     eingehende    Beschreibung dieser Iso  lierstoffe erübrigen.

    



  Sobald der Giessraum aufgefüllt ist, werden die Stifte  aus ihrer     innersten    Stellung     zurückgezogen    und zusätz  licher Isolierstoff     wird        eingespritzt,    um den zuvor von  den     Stiften        eingenommenen    Raum auszufüllen.

   Anschlie  ssend wird     die    Giessform unter den erforderlichen Tem  peratur- und Druckbedingungen erwärmt, um den     Iso-          lierstbff    auszuhärten oder zu vulkanisieren und schliess-           lich    wird die umgossene,     eingekapselte    Spule aus der  Giessform     entfernt.     



  Nach der Entfernung aus der Giessform besitzt die  Spule etwa die in     Fig.    4 dargestellte Gestalt, wobei sie  nun als eine einzige die Spule umgebende     Isolierstoff-          masse    26 erscheint, aus der die beiden Anschlüsse 12  und 13     hervortreten.     



  Anschliessend wird die Spule auf die z. B. in     Fig.    1  dargestellte Gestalt     geweitet    und verbogen. Infolge der  Elastizität der     elastomeren    Isolation und der homogenen  Art des Gefüges, die durch das     Umgiessen    der Spule  bedingt ist, lässt sich das     Ausweiten    und Verbiegen oder       Verformen    der Spule ohne     Rissgefahr    oder ohne ander  weitige     Gefährdung    der     dielektrischen    Festigkeit der     Iso-          lätion    durchführen.

   Bei Verwendung von     Silikongummi     ist oft eine     Nachhärtung        wünschenswert,    z. B. wurde  eine     Nacherwärmung    auf 200  C während 6     Stunden     dazu benützt, um     einen        Optimalwert    an mechanischen  und     elektrischen    Eigenschaften zu     erzielen.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung unregelmässig geformter, isolierter Spulen für elektrische Maschinen, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Leiter zu einer Spule gewickelt wird, diese mit einer biegsamen elek- trischen Isolation umgossen und mit der Isolation zu sammen zu der unregelmässigen Form verbogen wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, @dass der elektrische Leiter zu einer regelmässig geformten Spule gewickelt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule @an mindestens einer Stelle in einer Ebene verbogen wird, die zur Biegungsebene an einer anderen Stelle der Spule nicht parallel ist. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die regelmässig geformte Spule in eine Giessform gelegt wird, darin zeitweilig an mehreren Punkten abgestützt wird, die Giessform geschlossen wird, die unausgehärtete Isolafion in zähflüssiger Form in die Giessform unter Druck ein gespritzt wird, die zeitwelligen Abstützungen aus der Giessform entfernt werden, um der Isolation zu ,gestatten,

   den durch die Abstützungen eingenommenen Raum aus zufüllen, und dass die Isolation ausgehärtet wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass als Isolation Silikongummi gewählt wird.