Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungsisoliersystems für elektrische Maschinen umfassend eine Teilleiterisolation und eine Hauptisolation, wobei zur Herstellung der Teilleiterisolation auf einen Teilleiter ein mindestens drei Schichten aufweisendes Isolierband gewickelt wird, welches zumindestens eine im wesentlichen Glimmer enthaltende Schicht umfaßt, die zumindestens einseitig von einer Kunststoffolie abgedeckt ist, wobei an der der Glim¬ merschicht abgewandten Kunststoffolienseite eine Schmelz¬ kleberschicht angebracht ist, daß mehrere dieser isolierten Teilleiter zu Spulen oder Stäben zusammengefaßt werden, wobei die isolierten Teilleiter über die Schmelzkleberschicht miteinander in Verbindung stehen, anschließend diese Spulen oder Stäbe mit einer Hauptisolation umhüllt und mit Tränkharz imprägniert werden, welches in der Folge bei erhöhter Temperatur ausgehärtet wird.

Stand der Technik

Aus der EP-A-368 038 ist eine Teilleiterisolation auf Basis eines Isolierbandes vorbekannt, dessen Mittelschicht aus Glimmer besteht. Diese Glimmerschicht ist beidseitig von einer dickeren und einer dünneren Kunststoffolie abgedeckt, wobei die dickere Folie dem Teilleiter zugewandt und zusätzlich mit einem Schmelzkleber versehen ist.

Ferner ist es aus der DE-A 38 24 254 bekannt, während des eingangs genannten Verfahrens die aus isolierten Teilleitern bestehenden Spulen oder Stäbe in mehreren Lagen mit einem glimmerhältigen Isolierband für die Ausbildung der Hauptiso¬ lation zu umwickeln. Dabei besteht das glimmerhältige Isolier¬ band aus einer flexiblen Unterlage wie einer Kunststoffolie,

mit welcher Glimmerplättchen verklebt sind. Als Klebemittel dient ein beschleunigerhältiges Epoxidharz-Bindemittel.

Bei der Ausbildung der Hauptisolation können jedoch abhängig von der Dimension und den Kantenradien der Teilleiter ins¬ besondere an den Teilleiterzwickeln unerwünschte Hohlräume ent¬ stehen. Die mit der Hauptisolation versehenen Spulen oder Stäbe werden in die Nuten einer elektrischen Maschine oder in ein Formwerkzeug eingebaut und anschließend in eine Vakuumimpräg¬ nieranlage übergeführt. An diese Anlage wird nunmehr ein Vakuum angelegt, sodaß Luft, welche im Isolationssystem eingeschlos¬ sen ist, entfernt wird. Unter Vakuum werden die Spulen oder Stäbe mit Imprägnierharz überflutet. Nach dem Überfluten wird das Vakuum gebrochen, es entsteht eine Druckdifferenz, sodaß das Imprägnierharz sämtliche Hohlräume im Isolationssystem ausfüllt. Anschließend wird das Imprägniergut in einen Trocken¬ ofen übergeführt, in welchem bei erhöhter Temperatur das Kunst- harz aushärtet. Bei dieser Temperaturerhöhung wird die Viskosi¬ tät des Imprägnierharzes sehr stark erniedrigt, sodaß es insbe¬ sondere bei senkrechter Anordnung der Nuten seitlich abrinnen kann. Dadurch kommt es wiederum zur Ausbildung von uner¬ wünschten Hohlräumen im Isolationssystem, insbesondere an den Teilleiterzwickeln. Beim Betrieb der elektrischen Maschine kann es nun in diesen Hohlräumen zu Teilentladungen und dadurch zu einer Zerstörung des Isolationssystems kommen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, diese bekannten Nachteile zu vermeiden, um ein Hochspannungsisoliersystem, welches den hohen Anforderungen in der Elektrotechnik entspricht, bereitstellen zu können.

Darstellung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß mittels einer Schmelzkleberschicht, welche an einer oder beiden Außenflächen des Isolierbandes angebracht ist, eine Verbindung zwischen den Teilleitern untereinander gebildet wird, daß die

aus mehreren isolierten Teilleitern bestehenden Spulen oder Stäbe mit einem beschleunigerhältigen, komprimierbaren Vlies umwickelt werden, welches bei erhöhter Temperatur mit der Spule verpreßt wird, sodaß eine Verklebung mit den um die Teilleiter angeordneten Isolierbändern erfolgt und daß in der Folge auf das mit den Teilleitern der Spule oder des Stabes verklebte Vlies mehrere Lagen der Hauptisolation aufgebracht werden.

Durch den Einsatz des beschleunigerhältigen Vlieses in das erfindungsgemäße Verfahren wird das seitliche Abrinnen des Imprägnierharzes durch chemische Reaktion zwischen dem Be¬ schleuniger aus dem Vlies und dem Imprägnierharz verhindert. Ferner können in das erfindungsgemäße Verfahren sogar bei Raum¬ temperatur reaktive und im Imprägnierharz gut lösliche Be¬ schleuniger eingesetzt werden. Üblicherweise kommt es bei der Verwendung derartiger Beschleuniger zu einer Kontamination des Imprägnierharzes. Beim erfindungsgemäßen Verfahren hingegen verhindern die Mehrfachwicklungen der Hauptisolation die Konta¬ minierung des Imprägnierharzes durch Beschleunigeranteile.

Vorteilhafterweise wird die Teilleiterisolation derart herge¬ stellt, daß die Glimmer enthaltende Schicht des Isolierbandes dem Teilleiter zugewandt ist und daß die Schmelzkleberschicht vom Teilleiter weggerichtet ist. Dabei sind die Teilleiter erfindungsgemäß mit einem zumindestens eine Glimmerschicht aufweisenden Isolierband umwickelt, wobei die Glimmerschicht beidseitig von Kunststoffolien abgedeckt ist, welche an ihrer der Glimmerschicht abgewandten Oberflächenseite jeweils eine Schmelzkleberschicht aufweisen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahren ist im Einsatz eines beschleunigerhältigen Vlieses zu erblicken, welches auf zumindestens 50% seiner Ausgangsdicke komprimierbar und welches eines auf Basis von Polyester oder Polyamid ist.

Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Beschleuniger- hältige Vlies mit der Spule oder dem Stab in einer Preßform bei

einer Temperatur von größer 100 Grad Celsius zu verpressen und nach Überschreiten der Schmelztemperatur des Klebers in der Teilleiterisolation die Preßform zu öffnen, sodaß das beschleu- nigerhältige Vlies als Trennmittel zwischen Spule oder Stab und Preßform wirkt.

Ferner wird ein komprimierbares Vlies, insbesondere für die Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen, wel¬ ches einen Beschleuniger im Anteil von 0,1 bis 10 g/m ² enthält.

Dieses komprimierbare Vlies ist vorteilhafterweise auf minde- stens 50% seiner Ausgangsdicke komprimierbar.

Besonders gute Ergebnisse können mit einem beschleunigerhälti¬ gen komprimierbaren Vlies auf Basis von Polyester oder Polyamid erzielt werden.

Die Erfindung betrifft ferner ein Isolierband, welches insbe¬ sondere für das erfindungsgemäße Verfahren verwendbar ist und das aus zumindestens drei Schichten besteht, wobei zumindestens eine Schicht im wesentlichen Glimmer enthält, wobei die Glimmerschicht ein- oder beidseitig mit (einer) Kunststoffo- lie(n) abgedeckt ist, welche an ihrer der Glimmerschicht abgewandten Seite (eine) Schmelzkleberschicht(en) aufweist(en) . Dieses Isolierband ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie und der Schmelzkleber aus Polyester mit derselben chemischen Konstitution bestehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen im Zusammenhang mit einem vorteilhaften Weg zur Ausführung der Erfindung

Die Erfindung wird nun anhand der Figuren 1 bis 4 sowie anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Figur 1 zeigt schematisch das erfindungsgemäße glimmerhältige Isolierband 1, welches aus dem Glimmerpapier 2 sowie der Poly-

esterfolie 3 und der Schmelzkleberschicht 4 aus Polyester mit derselben chemischen Konstitution wie die Folie 3 besteht.

Figur 2 zeigt den isolierten Teilleiter 6 bestehend aus dem Kupferleiter 5, welcher beispielsweise mit dem glimmerhältigen Isolierband 1 umwickelt ist.

Figur 3 zeigt eine Spule 7' gemäß Stand der Technik, bestehend aus mehreren isolierten Teilleitern 6', welche mit mehreren Lagen einer Hauptisolation 8' umhüllt sind. Bei diesem Aufbau ergeben sich die unerwünschten Freiräume 9 an den Teilleiter¬ zwickeln 10' .

Figur 4 zeigt ebenso eine Spule 7 aus mehreren isolierten Teilleitern 6 und einer Hauptisolation 8, wobei jedoch erfin¬ dungsgemäß ein beschleunigerhältiges, komprimierbares Vlies 11 zwischen dem isolierten Teilleiter 6 und der Hauptisolation 8 vorgesehen ist.

Das erfindungsgemäße glimmerhältige Isolierband 1 wird nun beispielsweise derart hergestellt, daß auf ein Glimmerband 2 eine Polyesterfolie 3 mit aufextrudierter Schmelzkleberschicht 4, ebenso aus Polyester, kaschiert wird. Als Polyesterfolie wird insbesondere eine Polyethylenterephthalatfolie einge¬ setzt. Besonders gute Isolationswerte lassen sich dadurch er¬ zielen, daß Polyesterfolie und Schmelzkleber dieselbe chemische Konstitution, vorzugsweise die von Polyethylenterephthalat, aufweisen.

Anschließend wird ein Teilleiter aus Kupfer 5 beispielsweise mit dem erfindungsgemäßen glimmerhältigen Isolierband 1 in einer oder mehreren Lagen umwickelt, sodaß ein isolierter Teilleiter 6 gebildet wird. Dabei weist vorzugsweise die glimmerhältige Schicht 2 des Isolierbandes zum Kupfer- Teilleiter, während die Schmelzkleberschicht vom Teilleiter weggerichtet ist.

Gemäß Figur 4 werden mehrere isolierte Teilleiter 6 zu einer Spule 7 zusammengefaßt. Diese Spule 7 wird in der Folge mit einem beschleunigerhältigen, komprimierbaren Vlies 11 umwik- kelt. Dieses Vlies 11 ist vorzugsweise ein Polyestervlies. Das Flächengewicht des Polyestervlieses beträgt beispielsweise 30g/m ² . Die Dicke beträgt beispielswseise 0,13 mm. Der Anteil an Beschleuniger im Polyestervlies beträgt beispielsweise 0,5g/m ² . Als hoch reaktive, das heißt bei Raumtemperatur mit dem Imprägnierharz reagierende Beschleuniger, haben sich insbesondere solche mit aminischer Struktur bewährt.

Die nunmehr mit beschleunigerhältigem Vlies 11 umwickelte Spule 7 wird nun in eine auf 140° C erhitzte Presse übergeführt, in welcher die Schmelzkleberschicht 4 schmilzt, sodaß einerseits eine klebende Verbindung zwischen den isolierten Teilleitern 6 untereinander und andererseits zwischen den Teilleitern 6 und dem Vlies 11 entsteht. Durch den Anpreßdruck wird das Vlies 11 in die Teilleiterzwickel 10 gedrückt. Nach ca. 2 Minuten kann der Preßvorgang beendet und die mit dem Vlies 11 versehene Spule 7 entnommen werden. Dabei wirkt das Vlies 11 als gutes Trennmittel, welches im Gegensatz zu üblichen Trennmitteln nicht entsorgt werden muß, sondern am Preßgut verbleibt.

Auf das nunmehr mit der Spule 7 verklebte Polyestervlies 11 werden in der Folge mehrere Lagen der Hauptisolation 8 angebracht. In der Hauptisolation wird beispielsweise als Isoliermaterial ein glimmerhältiges Band, welches über einen Kleber mit einem Trägermaterial auf Vlies- oder Folienbasis verbunden ist, eingesetzt.

Der mit der Hauptisolation versehene Spulenteil 12 gemäß Figur 4 wird in der Folge in einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine (nicht dargestellt) eingebaut. Dieser Rotor oder Stator wird nunmehr in eine Vakuumdruckimprägnier- anlage übergeführt, an welche ein Vakuum angelegt wird. Anschließend wird der Rotor oder Stator mit der Imprägnierharzmischung, welche beispielsweise eine Epoxy-Anhy-

dridharzsystem ist, überflutet. Anschließend wird das Vakuum gebrochen, und das Imprägnierharz kann in das Isolationssystem eindringen. Dabei wird es unter anderem von dem saugfähigen, da komprimierbaren Polyestervlies aufgenommen, sodaß es schon bei Raumtemperatur zu einer chemischen Reaktion zwischen Beschleu¬ niger aus dem Vlies und dem Imprägnierharz kommt. Anschließend wird das Imprägniergut in einen Trockenofen übergeführt, um das Imprägnierharz aushärten zu lassen. Üblicherweise kommt es durch die erhöhte Temperatur im Trockenofen zu einer Verflüssi¬ gung des Imprägnierharzes und dadurch zu dessen seitlichen Abrinnen, welches zur Ausbildung unerwünschter Hohlräume 9 gemäß Fig. 3 führt. Das beschleunigerhältige Polyestervlies 11 hingegen bewirkt, daß das Imprägnierharz an der Oberfläche der Teilleiter sehr rasch durch chemische Reaktion mit dem Beschleuniger aus dem Vlies zum Gelieren gebracht wird und verhindert dadurch, daß das Imprägnierharz durch den beim Härtungsprozeß im Trockenofen sonst üblichen Viskositätsabfall zu Beginn der Härtung aus den Teilleiterzwickeln 10 gemäß Fig. 4 ausläuft.

Gewerbliche Verwertbarkeit

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Hochspan¬ nungsisoliersysteme, insbesondere für elektrische Maschinen bereitstellen, welche den hohen Anforderungen entsprechen.